專利名稱：燃料乙醇和食用酒精聯合生產方法
技術領域：
本發明涉及一種燃料乙醇和食用酒精聯合生產方法，可在同一酒精裝置上實現酒精產品 的多品種和規格，有效降低燃料乙醇和食用酒精生產過程中物耗和能耗，降低裝置投資，提 高燃料乙醇和食用酒精的市場競爭力。
背景技術：
發酵酒精是一種可再生的重要基礎原料及產品。按照使用功能和純度要求不同，分為食
用酒精和燃料乙醇產品。燃料乙醇產品主要作為燃料和化工生產原料等應用；食用酒精產品 主要用來調制飲料酒和化工生產原料等應用。
以發酵法生產的燃料乙醇，具有和礦物燃料相似的燃燒性能，其生產原料為生物源，是 一種可再生的能源。此外，乙醇燃燒過程所排放的一氧化碳和含硫氣體均低于汽油燃燒，所 產生的二氧化碳和作為原料的生物源生長所消耗的二氧化碳的數量上基本持平，這對減少對 大氣的污染及抑制溫室效應意義重大。因此，燃料乙醇也被稱為"清潔燃料"。
目前，燃料乙醇和食用酒精生產過程通常采用兩大類原料， 一類為玉米、小麥、高梁、 水稻、木薯和紅薯等淀粉質原料，另一類為甘蔗和糖蜜等糖質為原料。生產過程主要包括醪 液制備、酒精精餾脫水生產單元。
食用酒精和燃料乙醇產品要求不同，食用酒精對雜質要求較高但對水份要求不高，而燃 料乙醇對雜質要求不高，但對水份要求較高。目前，在實際生產中，采用不同的生產裝置， 分別生產食用酒精和燃料乙醇產品，相對于本發明的燃料乙醇和食用酒精聯合生產方法建設 一套裝置，燃料乙醇和食用酒精產品分別采用兩套生產裝置生產，投資較高，設備利用率低
本發明根據燃料乙醇與食用酒精的相同與不同的生產工藝特點，研究開發了燃料乙醇和 食用酒精聯合生產方法，有廣泛的市場需求。

發明內容
本發明開發的燃料乙醇和食用酒精聯合生產方法，原料為玉米、小麥、高梁、水稻、木薯和紅薯等淀粉質原料，以及甘蔗和糖蜜等糖質原料，生產過程主要包括液化單元、發酵單 元、精餾脫水單元等。根據燃料乙醇與食用酒精不同的生產工藝特點研究開發的。實現燃料 乙醇與食用酒精同時生產裝置。 本發明的技術方案如下
本發明的燃料乙醇和食用酒精聯合生產方法，生產過程包括液化單元、發酵單元、精餾 脫水單元。其特征是
生產燃料乙醇產品流程是發酵成熟醪進入粗餾塔，塔頂采出的粗酒送入精餾塔2進料 ，粗餾塔塔底采出至廢水處理，粗塔側線采出流股通過管線送入精餾塔l進料口；精餾塔l釜 底采出物送至廢水處理，塔頂汽相采出物送至分子篩吸附塔；精餾塔2塔頂采出物送至精餾 塔l，精餾塔l塔頂采出物經分子篩脫水劑的吸附作用除去部分水份，獲得燃料乙醇產品，精 餾塔2釜底采出物送至廢水處理；
生產食用酒精產品流程是精餾塔l塔頂汽相采出物送至冷凝冷卻器冷凝后，送至脫醛 塔進料，精餾塔2塔頂采出物和部分塔釜采出物送至脫醛塔進料，脫醛塔塔釜采出乙醇水溶 液送至產品塔作為進料；產品塔塔上部側線采出合格的食用酒精產品，塔的中下部側線采出 雜醇油流股送至回收塔作進料，塔頂采出物送至回收塔進料，塔釜的釜底采出廢水部分送至 脫醛塔進料。
所述的產品塔的塔頂操作壓力(絕對壓力)為O. 15 . 4Mpa.
所述的精餾脫水單元的產品塔塔頂汽分別送至回收塔再沸器和脫醛塔再沸器作為加熱介質。
具體操作流程詳細說明如下 l.液化單元
液化單元生產過程參見圖l一液化單元流程圖。對于淀粉質原料，首先將原料由倉庫送 至液化車間，再將原料清理脫雜，再進行粉碎。粉碎后的原料在拌料器中加水制成粉漿送至 粉漿罐，同時流加淀粉酶等輔助材料。在粉漿罐中粉漿用粉漿泵送至噴射液化器，噴射液化 器通過控制水蒸氣的量控制物料加熱溫度，噴射器出口物料溫度控制到8(TC 13(rC，粉漿 溫度升高到設定的溫度后，送至維持罐中停留5 60分鐘后，物料進入到液化醪閃蒸降溫罐 至8(TC 10(TC，降溫后的料液進入到液化罐，同時流加淀粉酶。料液在液化罐內停留30 240分鐘，通過攪拌器使淀粉酶與料液混合均勻，進行液化操作。
完成液化操作的液化醪冷卻將溫度降至28 38'C。同時流加營養鹽、糖化酶和硫酸溶液
4等輔助材料。用液化泵將液化醪送至發酵單元。
2. 發酵單元
酒精發酵生產過程參見圖2 —發酵單元流程圖。發酵操作方式為連續，或半連續，或間 歇，整個系統主要由多個發酵罐、成熟醪儲罐和C02洗滌塔等組成。
自液化單元已冷卻的液化醪，部分送入酒母擴培罐，部分送至發酵罐。將活化后的酒母 放入酒母擴培罐中，同時加入液化醪，向罐內連續通入適量的無菌空氣，在擴培溫度28 — 38 'C的條件下進行培養，在酵母細胞數達到要求后，連續向發酵罐供料，而酵母擴培罐繼續添 加液化醪。發酵罐控制溫度28 38'C，成熟醪酒度達到發酵要求后，經發酵成熟醪泵向精餾 脫水單元連續供應發酵成熟醪。
酒精發酵過程排出的C02引入C02洗滌塔，C02洗滌塔的洗滌水洗滌后送至液化單元用于拌料。
對于糖質原料已含有相當數量的可發酵糖，如糖蜜和甘蔗汁等，經過酸化脫雜處理后， 可直接送至發酵單元進行發酵生產酒精。
3. 精餾脫水單元
酒精精餾脫水生產過程參見圖3 —精餾脫水單元流程圖(1)、圖4一精餾脫水單元流程 圖(2)。來自發酵單元的成熟醪在精餾脫水單元通過精餾和分子篩變壓變溫吸附操作，得 到燃料乙醇產品和食用酒精產品。酒精精餾脫水單元主要由粗餾塔(可簡稱為粗塔)、精塔 1、精塔2、脫醛塔、產品塔、回收塔和吸附塔構成。酒精精餾脫水單元主要由粗餾塔、精塔 1、精塔2、脫醛塔、精塔3、回收塔和吸附塔構成。粗餾塔、精塔l、精塔2、脫醛塔、精塔3 、回收塔為板式塔，或填料塔，或板式塔和填料塔復合塔，吸附塔中裝有分子篩等水的吸附 劑。
燃料乙醇生產操作流程具體參見圖3 —精餾脫水單元流程圖(1)。自發酵單元的發酵成 熟醪進入粗餾塔，粗餾塔操作壓力(絕對壓力)為0.01 0. lMPa，醪液在此脫除水、有機酸和 重組份雜質等，塔頂采出(塔頂采出簡稱為頂采)的粗酒送入精塔2進料，粗餾塔塔底采出 (塔底采出可簡稱為釜采)至廢水處理，粗塔側線采出流股通過管線送入精塔l進料口；物 料在精塔l內進行傳質操作，在此脫除水、有機酸和重組份雜質等，精塔l釜采至廢水處理， 操作壓力(絕對壓力)為O. 2 0. 6MPa，塔頂汽相采出至分子篩吸附塔；來自粗塔的粗酒在精 塔2塔內進行傳質操作，在此脫除水等雜質，濃縮回收酒精，操作壓力(絕對壓力)為O. 4 0.8MPa，塔頂頂采送至精塔l，塔頂汽相流股(塔頂汽相流股簡稱為塔頂汽)送至精塔l再沸 器冷凝后回流，精塔2釜采至廢水處理；精塔l塔頂采送至分子篩吸附塔，經分子篩等脫水劑的吸附作用除去殘余水份，再通過冷凝冷卻后，最終獲得到含水量小于0.8% (V%)的燃料 乙醇產品，吸附操作壓力(絕對壓力)為O. 01 0. 6MPa，吸附再生汽冷凝后送至精塔2。
食用酒精產品生產的操作流程具體參見圖3 —精餾脫水單元流程圖(1)和圖4一精餾脫 水單元流程圖(2)。自發酵單元的發酵成熟醪進入粗餾塔，操作壓力(絕對壓力)為0.01 0. lMPa，醪液在此脫除水、有機酸和重組份雜質等，塔頂采出的粗酒送入精塔2，粗餾塔釜 采至廢水處理，粗塔側線采出流股通過管線送入精塔l進料口；物料在精塔l內進行傳質操作 ，在此脫除水、有機酸和重組份雜質等，精塔l釜采至廢水處理，操作壓力(絕對壓力)為0.2 0.6MPa，塔頂汽相采出至冷凝冷卻器冷凝后，再送至脫醛塔進料；來自粗塔的粗酒在精塔 2塔內進行傳質操作，在此脫除水等雜質，操作壓力(絕對壓力)為O. 4 0. 8MPa，塔頂頂汽送 至精塔l再沸器冷凝后部分回流，部分送至脫醛塔進料，精塔2釜采部分排出至廢水處理，部 分送至脫醛塔進料；脫醛塔操作壓力(絕對壓力)為O. 01 . 2MPa，脫醛塔釜采乙醇水溶液送 至產品塔作為進料，塔頂采出酯類、醇類和雜醇油為主要雜質的乙醇水溶液送至回收塔作為 進料；產品塔的塔頂操作壓力(絕對壓力)為O. 15 .4Mpa，塔上部側線采出合格的食用酒精 產品，塔的中下部側線采出雜醇油流股送至回收塔作進料，塔頂采出液送至回收塔進料，塔 釜的釜采廢水部分排至廢水處理，部分送至脫醛塔進料；回收塔的塔頂操作壓力(絕對壓力) 為O. 01 . 2Mpa，回收塔塔下部的側線采出雜醇油流股至雜醇油萃取器，塔釜釜采廢水部分 排至廢水處理，部分返回脫醛塔進料，塔頂采出工業酒精產品。產品塔、脫醛塔和回收塔加 熱方式產品塔通過新鮮蒸汽直接或間接加熱，產品塔塔頂汽分別送至回收塔再沸器和脫醛 塔再沸器的加熱介質，冷凝后部分回流，部分采出至回收塔進料。
本發明根據燃料乙醇與食用酒精的相同與不同的生產工藝特點，研究開發了燃料乙醇和 食用酒精聯合生產方法，實現了單一裝置生產的多品種，降低了裝置投資，有廣泛的市場需 求。


圖l:液化單元流程圖2:發酵單元流程圖3:精餾脫水單元流程圖(1)
圖4:精餾脫水單元流程圖(2)
具體事實方式本發明的燃料乙醇和食用酒精聯合生產方法，生產過程包括液化單元、發酵單元、精餾 脫水單元；生產燃料乙醇產品流程是發酵成熟醪進入粗餾塔，塔頂采出的粗酒送入精餾塔 2進料，粗餾塔塔底采出至廢水處理，粗塔側線采出流股通過管線送入精餾塔l進料口；精餾 塔l釜底采出物送至廢水處理，塔頂汽相采出物送至分子篩吸附塔；精餾塔2塔頂采出物送至 精餾塔l，精餾塔l塔頂采出物經分子篩脫水劑的吸附作用除去部分水份，獲得燃料乙醇產品 ，精餾塔2釜底采出物送至廢水處理；生產食用酒精產品流程是精餾塔l塔頂汽相采出物送 至冷凝冷卻器冷凝后，送至脫醛塔進料，精餾塔2塔頂采出物和部分塔釜采出物送至脫醛塔 進料，脫醛塔塔釜采出乙醇水溶液送至產品塔作為進料；產品塔塔上部側線采出合格的食用 酒精產品，塔的中下部側線采出雜醇油流股送至回收塔作進料，塔頂采出物送至回收塔進料 ，塔釜的釜底采出廢水部分送至脫醛塔進料。
產品塔的塔頂操作絕對壓力為O. 15 . 4Mpa.產品塔塔頂汽分別送至回收塔再沸器和脫醛 塔再沸器作為加熱介質。
實施例l:
采用玉米為原料生產燃料乙醇產品，生產過程主要包括液化單元、發酵單元、精餾脫水 單元等。具體步驟如下
1. 液化單元
液化單元生產過程參見圖l一液化單元流程圖。首先將玉米干原料清理脫雜，再進行粉 碎。粉碎后的原料在拌料器中加水制成粉漿送至粉漿罐，同時流加淀粉酶等輔助材料。在粉 漿罐中粉漿用粉漿泵送至噴射液化器，噴射液化器通過控制水蒸氣的量控制物料加熱溫度， 噴射器出口物料溫度控制到115'C，送至維持罐中停留25分鐘后，物料進入到液化醪閃蒸降 溫罐至85'C，降溫后的料液進入到液化罐，同時流加淀粉酶。料液在液化罐內停留90分鐘， 通過攪拌器使淀粉酶與料液混合均勻，進行液化操作。
完成液化操作的液化醪冷卻將溫度降至3(TC。同時流加營養鹽、糖化酶和硫酸溶液等輔 助材料。
2. 發酵單元
酒精發酵生產過程參見圖2 —發酵單元流程圖。發酵操作方式為連續，整個系統主要由6 個發酵罐和1個C02洗滌塔等組成。
自液化單元已冷卻的液化醪，部分送入酒母擴培罐，部分送至發酵罐。將活化后的酒母 放入酒母擴培罐中，同時加入液化醪，向罐內連續通入適量的無菌空氣，在擴培溫度3(TC的條件下進行培養，在酵母細胞數達到要求后，連續向發酵罐供料，發酵醪依次連續通過6個 發酵罐，而酵母擴培罐繼續添加液化醪。發酵罐控制溫度32'C，最后一個發酵罐中發酵醪經 發酵成熟醪泵向精餾脫水單元連續供應發酵成熟醪。酒精發酵過程排出的C02引入C02洗滌塔 ，C02洗滌塔的洗滌水洗滌后送至液化單元用于拌料。 3.精餾脫水單元
酒精精餾脫水生產過程參見圖3 —精餾脫水單元流程圖(1)。來自發酵單元的成熟醪在 精餾脫水單元通過精餾和分子篩變壓變溫吸附操作，得到燃料乙醇產品。酒精精餾脫水單元 主要由。操作主要涉及的設備粗餾塔為填料和板式復合塔、精塔l為板式塔、精塔2為填料 和板式復合塔、吸附塔內裝3A分子篩。
燃料乙醇生產操作流程具體參見圖3 —精餾脫水單元流程圖(1)。自發酵單元的發酵成 熟醪進入粗餾塔，粗餾塔操作壓力(絕對壓力)為O. 6MPa，醪液在此脫除水、有機酸和重組份 雜質等，塔頂采出的粗酒送入精塔2進料，粗餾塔釜采系統至廢水處理，粗塔側線采出流股 通過管線送入精塔l進料口；物料在精塔l內進行傳質操作，在此脫除水、有機酸和重組份雜 質等，精塔l釜采排出至廢水處理，操作壓力(絕對壓力)為O. 25MPa，塔頂汽相采出至分子篩 吸附塔；來自粗塔的粗酒在精塔2塔內進行傳質操作，在此脫除水等雜質，濃縮回收酒精，操 作壓力(絕對壓力)為O. 6MPa，塔頂頂采送至精塔l，其余頂汽送至精塔l再沸器冷凝后回流， 精塔2釜采排出至廢水處理；精塔l塔頂采送至分子篩吸附塔，經分子篩等脫水劑的吸附作用 除去殘余水份，再通過冷凝冷卻后，最終獲得的燃料乙醇產品滿足國標GB18350 — 2001，吸 附操作壓力(絕對壓力)為O. 01 0. 25MPa，吸附再生汽冷凝后送至精塔2 。
實施例2:
采用木薯為原料生產食用酒精產品，生產過程主要包括液化單元、發酵單元、精餾脫水 單元等。具體步驟如下
l.液化單元
液化單元生產過程參見圖l一液化單元流程圖。首先將木薯干原料清理脫雜，再進行粉 碎。粉碎后的原料在拌料器中加水制成粉漿送至粉漿罐，同時流加淀粉酶等輔助材料。在粉 漿罐中粉漿用粉漿泵送至噴射液化器，噴射液化器通過控制水蒸氣的量控制物料加熱溫度， 噴射器出口物料溫度控制到11(TC，送至維持罐中停留8分鐘后，物料進入到液化醪閃蒸降溫 罐至83。C，降溫后的料液進入到液化罐，同時流加淀粉酶。料液在液化罐內停留150分鐘， 通過攪拌器使淀粉酶與料液混合均勻，進行液化操作。
完成液化操作的液化醪冷卻將溫度降至32'C。同時流加營養鹽、糖化酶和硫酸溶液等輔
8助材料。
2. 發酵單元
酒精發酵生產過程參見圖2 —發酵單元流程圖。發酵操作方式為間歇，整個系統主要由8 個發酵罐和1個C02洗滌塔等組成。
自液化單元已冷卻的液化醪，部分送入酒母擴培罐，部分送至發酵罐。將活化后的酒母 放入酒母擴培罐中，同時加入液化醪，向罐內連續通入適量的無菌空氣，在擴培溫度3(TC的 條件下進行培養，在酵母細胞數達到要求后，連續向發酵罐供料，發酵醪依次分別送入8個 發酵罐，而酵母擴培罐繼續添加液化醪。發酵罐控制溫度36'C，發酵罐中發酵醪酒度達到要 求后，經發酵成熟醪泵向精餾脫水單元連續供應發酵成熟醪。酒精發酵過程排出的C02引入 C02洗滌塔，C02洗滌塔的洗滌水洗滌后送至液化單元用于拌料。
3. 精餾脫水單元
酒精精餾脫水生產過程參見圖3 —精餾脫水單元流程圖(1)和圖4一精餾脫水單元流程 圖(2)，酒精精餾脫水單元主要由粗餾塔、精塔l、精塔2、脫醛塔、產品塔、回收塔構成 。操作主要涉及的設備粗餾塔為板式復合塔、精塔l為板式塔、精塔2為板式塔、脫醛塔為 填料和板式復合塔、產品塔為填料塔、回收塔為板式塔。
食用酒精產品生產的操作流程具體參見圖3 —精餾脫水單元流程圖(1)和圖4一精餾脫 水單元流程圖(2)。自發酵單元的發酵成熟醪進入粗餾塔，操作壓力(絕對壓力)為0.02MPa ，醪液在此脫除水、有機酸和重組份雜質等，塔頂采出的粗酒送入精塔2進料，粗餾塔釜采 系統至廢水處理，粗塔側線采出流股通過管線送入精塔l進料口；物料在精塔l內進行傳質操 作，在此脫除水、有機酸和重組份雜質等，精塔l釜采排出至廢水處理，操作壓力(絕對壓力) 為0.3MPa，塔頂汽相采出至冷凝冷卻器冷凝后，再送至脫醛塔進料；來自粗塔的粗酒在精塔 2塔內進行傳質操作，在此脫除水等雜質，操作壓力(絕對壓力)為O. 8MPa，塔頂頂汽送至精塔 l再沸器冷凝后部分回流，部分送至脫醛塔進料，精塔2釜采部分排出至廢水處理，部分送至 脫醛塔進料；脫醛塔操作壓力(絕對壓力)為O. 15MPa，脫醛塔塔釜釜采乙醇水溶液送至產品 塔作為進料，塔頂采出酯類、醇類和雜醇油為主要雜質的乙醇水溶液送至回收塔作為進料； 產品塔的塔頂操作壓力(絕對壓力)為0.4Mpa，塔上部側線采出食用酒精產品，滿足食用酒精 產品國標(GB10343-2000)的特優級標準，塔的中下部側線采出雜醇油流股送至回收塔作進 料，塔頂采出液送至回收塔進料，塔釜的釜采廢水部分排至廢水處理，部分送至脫醛塔進料 ;回收塔的塔頂操作壓力(絕對壓力)為O. 2Mpa，回收塔塔下部的側線采出雜醇油流股至雜醇 油萃取器，塔釜釜采廢水部分排至廢水處理，塔頂采出工業酒精產品。產品塔、脫醛塔和回收塔加熱方式產品塔通過新鮮蒸汽直接或間接加熱，產品塔塔頂汽分別送至回收塔再沸器 和脫醛塔再沸器的加熱介質，冷凝后部分回流，部分采出至回收塔進料。
權利要求
1.一種燃料乙醇和食用酒精聯合生產方法，生產過程包括液化單元、發酵單元、精餾脫水單元。其特征是生產燃料乙醇產品流程是發酵成熟醪進入粗餾塔，塔頂采出的粗酒送入精餾塔(2)進料，粗餾塔塔底采出至廢水處理，粗塔側線采出流股通過管線送入精餾塔(1)進料口；精餾塔(1)釜底采出物送至廢水處理，塔頂汽相采出物送至分子篩吸附塔；精餾塔(2)塔頂采出物送至精餾塔(1)，精餾塔(1)塔頂采出物經分子篩脫水劑的吸附作用除去部分水份，獲得燃料乙醇產品，精餾塔(2)釜底采出物送至廢水處理；生產食用酒精產品流程是精餾塔(1)塔頂汽相采出物送至冷凝冷卻器冷凝后，送至脫醛塔進料，精餾塔(2)塔頂采出物和部分塔釜采出物送至脫醛塔進料，脫醛塔塔釜采出乙醇水溶液送至產品塔作為進料；產品塔塔上部側線采出合格的食用酒精產品，塔的中下部側線采出雜醇油流股送至回收塔作進料，塔頂采出物送至回收塔進料，塔釜的釜底采出廢水部分送至脫醛塔進料。
2.如權利要求l所述的聯合生產方法，其特征是所述的產品塔的塔頂 操作絕對壓力為O. 15 . 4Mpa.
3.如權利要求l所述的生產方法，其特征是所述的產品塔塔頂汽分別 送至回收塔再沸器和脫醛塔再沸器作為加熱介質。
全文摘要
本發明涉及一種燃料乙醇和食用酒精聯合生產方法。發酵成熟醪進入粗餾塔，塔頂采出的粗酒送入精餾塔(2)，側線采出流股通過管線送入精餾塔(1)，精餾塔(1)塔頂汽相采出物送至分子篩吸附塔，精餾塔(1)塔頂采出物經分子篩脫水劑的吸附作用獲得燃料乙醇；生產食用酒精產品時，精餾塔1塔頂采送至脫醛塔進料，精餾塔(2)塔頂采出物和部分塔釜采出物送至脫醛塔進料，脫醛塔塔釜采出乙醇水溶液送至產品塔作為進料，產品塔塔上部側線采出合格的食用酒精產品。本發明可在同一酒精裝置上實現酒精產品的多品種，有效降低燃料乙醇和食用酒精生產過程中物耗和能耗，降低裝置投資，提高燃料乙醇和食用酒精的市場競爭力。
文檔編號C07C31/08GK101648848SQ20091030676
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月9日 優先權日2009年9月9日
發明者呂惠生, 張志強, 張敏華, 李永輝, 歐陽勝利, 董秀芹, 錢勝華 申請人:天津大學