一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备和方法与流程

本发明实施例涉及发酵技术领域，尤其涉及一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备和方法。

背景技术：

铁合金工业尾气发酵技术是将矿热炉尾气中的一氧化碳一步转化为燃料乙醇的技术。铁合金企业生产过程中产生的工业尾气经生物发酵、蒸馏脱水后产出浓度大于99.5％的燃料乙醇，还能从蒸馏后的发酵液中分离出高品质菌体蛋白作为动物饲料。

作为全球首套铁合金工业尾气发酵制乙醇工艺，原料气中的一氧化碳浓度调节尤为重要，若采取传统方法引入第三种惰性气体调节的话，无疑会造成较大的能源浪费。

如何开发一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备和方法，以能很好地调节原料气中的一氧化碳浓度，又不造成能源浪费，实现原料气资源的最优化供应，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请实施例通过提供一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备，能很好地调节原料气中的一氧化碳浓度，又不造成能源浪费，实现原料气资源的最优化供应。

本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

在本发明实施例的第一方面，提供了一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备，包括：

原料气缓冲装置，用于对铁合金工业尾气进行净化处理，获得原料气，所述原料气缓冲装置含有气体入口和气体出口；

发酵装置，用于采用所述原料气和内菌体进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气；所述发酵装置含有气体入口、液体入口和气体出口，所述发酵装置的所述气体入口与所述原料气缓冲装置的所述气体出口相连通；

气液分离器，用于将带液滴的所述发酵尾气进行气液分离，获得液滴和发酵尾气；所述气液分离器含有气体入口、液体出口和气体出口，所述气液分离器的所述气体入口与所述发酵装置的所述气体出口相连通，所述气液分离器的液体出口与所述发酵装置的所述液体入口相连通；

尾气回收管道，用于将所述发酵尾气返回所述原料气缓冲装置内，所述尾气回收管道一端与所述气液分离器的所述气体出口相连通，所述尾气回收管道的另一端与所述原料气缓冲装置的所述气体入口相连通；

浓度调节组件，用于控制所述尾气回收管道中发酵尾气的浓度；所述浓度调节组件包括：控制单元和分别设置于所述尾气回收管道上浓度计和调节阀，所述浓度计与所述调节阀分别与所述控制单元电连接，所述浓度计的测量值转化成电信号传输给所述控制单元，所述控制单元控制所述调节阀的开度，以自动调节所述尾气回收管道内的发酵尾气浓度。

进一步地，所述原料气缓冲装置包括：

原料气缓冲罐本体：用于对铁合金工业尾气进行收集；

原料气净化单元：用于对铁合金工业尾气进行净化，获得原料气；所述原料气净化单元设置于所述原料气缓冲罐本体内。

进一步地，所述原料气缓冲装置还包括：压力检测器和温度检测器，所述压力检测器和温度检测器分别设置于所述原料气缓冲罐本体内，用于对所述原料气的压力和温度进行监测。

进一步地，所述发酵装置包括：

发酵罐：用于采用所述原料气和内菌体进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气；所述发酵罐含有气体入口、液体入口、液体出口和气体出口，所述发酵装置的所述气体入口与所述原料气缓冲装置的所述气体出口相连通；

提纯单元：用于将所述发酵液进行提纯并分离，获得乙醇和菌体蛋白；所述提纯单元含有入口和出口，所述提纯单元的所述入口与所述发酵罐的所述液体出口相连通。

进一步地，所述控制单元为pid调节器或dcs系统。

在本发明实施例的第二方面，提供了一种铁合金工业尾气发酵的方法，所述方法包括：

对铁合金工业尾气进行净化处理，获得原料气；

采用所述原料气和内菌体进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气；

将带液滴的所述发酵尾气进行气液分离，获得液滴和发酵尾气；

将所述发酵尾气通入所述铁合金工业尾气中一同进行净化处理，以循环。

进一步地，所述原料气的温度为25～35℃，压力<0.7mpa。

进一步地，所述发酵中，发酵温度为25～45℃，压力<0.6mpa，液位为70～90％。

进一步地，所述气液分离中，压力<0.6mpa，液位为20～80％。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少含有如下技术效果或优点：

本发明实施例公开了一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备，包括：原料气缓冲装置：用于对铁合金工业尾气进行净化处理，获得原料气；发酵装置：用于采用所述原料气和内菌体进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气；所述发酵装置含有气体入口、液体入口和气体出口，所述发酵装置的所述气体入口与所述原料气缓冲装置的所述气体出口相连通；气液分离器：用于将带液滴的所述发酵尾气进行气液分离，获得液滴和发酵尾气；所述气液分离器含有气体入口、液体出口和气体出口，所述气液分离器的气体入口与所述发酵装置的气体出口相连通，所述气液分离器的液体出口与所述发酵装置的液体入口相连通；尾气回收管道：用于将所述发酵尾气返回所述原料气缓冲装置内，所述尾气回收管道一端与所述气液分离器的气体出口相连通，另一端与所述原料气缓冲装置的入口相连通；浓度调节组件：用于控制所述尾气回收管道中发酵尾气的浓度；所述浓度调节组件包括：控制单元和均设置于所述尾气回收管道上浓度计和调节阀，所述浓度计与所述调节阀均与所述控制单元电连接，所述浓度计的测量值转化成电信号传输给所述控制单元，所述控制单元控制所述调节阀的开度自动调节所述尾气回收管道内的发酵尾气浓度。本发明实施例通过优化调整发酵罐尾气的走向实现原料气的灵活调节，既不引入第三介质，又不造成资源浪费，更加符合作为全球首套铁合金工业尾气发酵制乙醇工艺的需求。解决了或部分解决了现有铁合金工业尾气发酵所需原料气中一氧化碳浓度调节最优化的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种铁合金工业尾气发酵的方法的流程图；

附图标记说明如下：

1-原料气缓冲装置、2-发酵装置、3-气液分离器、4-尾气回收管道、5-浓度调节组件、

51-控制单元、52-浓度计、53-调节阀。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备，解决了现有技术中冶金炼铁缺乏一种用于烟气脱硫脱硝的实验装置的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

作为本申请实施例的一种典型的实施方式，提供了一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备，如图1所示，包括：

原料气缓冲装置1：用于对铁合金工业尾气进行净化处理，获得原料气；

发酵装置2：用于采用所述原料气和内菌体进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气；所述发酵装置含有气体入口、液体入口和气体出口，所述发酵装置的所述气体入口与所述原料气缓冲装置的所述气体出口相连通；

气液分离器3：用于将带液滴的所述发酵尾气进行气液分离，获得液滴和发酵尾气；所述气液分离器含有气体入口、液体出口和气体出口，所述气液分离器的气体入口与所述发酵装置的气体出口相连通，所述气液分离器的液体出口与所述发酵装置的液体入口相连通；

尾气回收管道4：用于将所述发酵尾气返回所述原料气缓冲装置内，所述尾气回收管道一端与所述气液分离器的气体出口相连通，另一端与所述原料气缓冲装置的入口相连通；

浓度调节组件5：用于控制所述尾气回收管道中发酵尾气的浓度；所述浓度调节组件5包括：控制单元51和均设置于所述尾气回收管道上浓度计52和调节阀53，所述浓度计52与所述调节阀53均与所述控制单元51电连接，所述浓度计52的测量值转化成电信号传输给所述控制单元51，所述控制单元51控制所述调节阀53的开度自动调节所述尾气回收管道内的发酵尾气浓度。

本申请实施例将铁合金工业尾气进行净化处理、后通入发酵装置采用所述原料气和内菌体进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气，将带液滴的所述发酵尾气进行气液分离，获得液滴和发酵尾气；在尾气回收管道中设有浓度计和调节阀，所述浓度计的测量值转化成电信号传输给所述控制单元，所述控制单元控制所述调节阀的开度自动调节所述尾气回收管道内的发酵尾气浓度。当原料气管道中一氧化碳浓度在线监测较高时通过所述控制单元调节提高尾气返回流量，反之自动调节减少尾气返回流量，从而保障原料气中一氧化碳浓度稳定。

作为本申请实施例的另一种典型的实施方式，提供了一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备，如图2所示，所述方法包括：

s1、对铁合金工业尾气进行净化处理，获得原料气；

s2、采用所述原料气和内菌体进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气；

s3、将带液滴的所述发酵尾气进行气液分离，获得液滴和发酵尾气；

s4、将所述发酵尾气通入所述铁合金工业尾气中一同进行净化处理，以循环。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

另外，文本中出现的“内”和“外”是常规意义的内和外，是为了便于描述清楚，并不是任何限定。

实施例：

如图1所示，本实施例中，一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备，包括：

原料气缓冲装置1：用于对铁合金工业尾气进行净化处理，获得原料气；

发酵装置2：用于采用所述原料气和内菌体进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气；所述发酵装置含有气体入口、液体入口和气体出口，所述发酵装置的所述气体入口与所述原料气缓冲装置的所述气体出口相连通；

气液分离器3：用于将带液滴的所述发酵尾气进行气液分离，获得液滴和发酵尾气；所述气液分离器含有气体入口、液体出口和气体出口，所述气液分离器的气体入口与所述发酵装置的气体出口相连通，所述气液分离器的液体出口与所述发酵装置的液体入口相连通；

尾气回收管道4：用于将所述发酵尾气返回所述原料气缓冲装置内，所述尾气回收管道一端与所述气液分离器的气体出口相连通，另一端与所述原料气缓冲装置的入口相连通；

浓度调节组件5：用于控制所述尾气回收管道中发酵尾气的浓度；所述浓度调节组件5包括：控制单元51和均设置于所述尾气回收管道上浓度计52和调节阀53，所述浓度计52与所述调节阀53均与所述控制单元51电连接，所述浓度计52的测量值转化成电信号传输给所述控制单元51，所述控制单元51控制所述调节阀53的开度自动调节所述尾气回收管道内的发酵尾气浓度。

作为一种可选的实施方式，所述原料气缓冲装置1包括：

原料气缓冲罐本体：用于对铁合金工业尾气进行收集；具体地，原料气缓冲罐本体的材质可以选择合适的不锈钢或碳钢，

原料气净化单元：用于对铁合金工业尾气进行净化，获得原料气；所述原料气净化单元设置于所述原料气缓冲罐本体内。

压力检测器和温度检测器，所述压力检测器和温度检测器均设置于所述原料气缓冲罐本体内，用于对所述原料气的压力和温度进行监测。

作为一种可选的实施方式，所述发酵装置2包括：

发酵罐：用于采用所述原料气和内菌体进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气；所述发酵罐含有气体入口、液体入口、液体出口和气体出口，所述发酵装置的所述气体入口与所述原料气缓冲装置的所述气体出口相连通；具体地，所述内菌体具体包括厌氧型梭状杆菌，发酵所需原料具体包括菌体所需各种营养盐、化学品和维他命。

提纯单元：用于将所述发酵液进行提纯并分离，获得乙醇和菌体蛋白；所述提纯单元的所述入口与所述发酵罐的所述液体出口相连通。具体地，所述提纯方式包括：蒸馏提纯、蛋白喷雾干燥。

作为一种可选的实施方式，所述控制单元51为pid调节器或dcs系统。

下面根据图1所示的铁合金工业尾气发酵的设备，对其使用方法进行进一步的说明。

铁合金工业尾气通入原料气缓冲装置1进行净化处理以除去杂质，获得原料气；所述原料气的温度为25～35℃，压力<0.7mpa。将所述原料气的温度控制在所述范围内的原因：控制原料气温度接近于菌体发酵最适宜温度，既节省整个工艺能源损耗，又减少原料气对菌体活性的影响；温度过低或过高有影响菌体活性，同时造成能源浪费。

所述原料气通入所述发酵装置2内，所述发酵装置2中的内菌体营养盐等原辅料进行发酵，获得发酵液和带液滴的发酵尾气；

带液滴的所述发酵尾气通入所述气液分离器3进行气液分离，获得液滴和发酵尾气；

液滴在气液分离器3中聚集后返回发酵装置2内，从气液分离器3出来的发酵尾气经过尾气回收管道4进入原料气缓冲装置1，在尾气回收管道4中设有浓度计52和调节阀53，所述浓度计的测量值转化成电信号传输给所述控制单元，所述控制单元控制所述调节阀的开度自动调节所述尾气回收管道内的发酵尾气浓度。当原料气管道中一氧化碳浓度在线监测较高时通过所述控制单元调节提高尾气返回流量，反之自动调节减少尾气返回流量，从而保障原料气中一氧化碳浓度稳定。

上述本申请实施例中的技术方案，至少含有如下的技术效果或优点：

本发明实施例的一种铁合金工业尾气发酵的尾气回收设备和方法，通过优化调整发酵罐尾气的走向实现原料气的灵活调节，既不引入第三介质，又不造成资源浪费，更加符合作为全球首套铁合金工业尾气发酵制乙醇工艺的需求。解决了或部分解决了现有铁合金工业尾气发酵所需原料气中一氧化碳浓度调节最优化的技术问题。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。