CN101020888A - 用太阳能生产乙醇的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用太阳能生产乙醇的系统，一种用太阳能生产乙醇的系统，包括太阳能热水器，发酵罐以及依次与发酵罐相接的粗蒸馏器和精蒸馏器/塔，其特征在于它还包括设于发酵罐和粗蒸馏器之间的太阳能加热器，分别与太阳能热水器、发酵罐和粗蒸馏器相接的蒸汽炉，通过控制阀与粗蒸馏器相连的冷却器和储藏器，与储藏器相连的太阳能加热器，与该太阳能加热器相接的乙醇加热器，与乙醇加热器发热件电连接的太阳能发电机，以及与乙醇加热器出料口相连的精馏器/塔，本发明除太阳能外，不再消耗其它能源，可从根本上减少或消除乙醇生产对不可再生能源——煤、燃气的依赖，使乙醇的生产在山区和边远地区就可完成，从而降低了设备的制造成本，本发明还具有生产周期短，工作效率高，乙醇产量大，纯度高等优点，适合在太阳能光照长的地区推广应用。

Description

用太阳能生产乙醇的系统
技术领域
本发明涉及乙醇的生产，尤其涉及用太阳能作为能源生产乙醇的系统。
背景技术
乙醇主要是用农作物加工而成的可再生能源。由于它可替代汽油而成为动力燃料，因此在石油日益紧缺的当今时代，人们越来越重视乙醇的生产，世界范围内具有大规模发展的趋势。在乙醇生产过程中，通常是将原料——即粮食作物进行发酵，之后对发酵液进行加热，使之转换为水蒸气和乙醇蒸汽，从而将乙醇从发酵液中分离出来，再用后序的蒸馏、精馏工艺对乙醇进行处理后，即可获得高纯度乙醇。但传统的加热方法大多以煤、燃气等不可再生的能源为燃料，根据相关资料显示：每生产一砘乙醇将消耗890公斤标准煤，使高纯度乙醇的生产企业成为耗费能源的大户。因此，耗能是制约高纯度乙醇生产的首要因素。
生产乙醇的原料主要来自农作物，而农作物是一种可以每年种植，每年收获的可再生资源，在能源、资源日趋紧缺，尤其是石油危机来临的当今社会，大规模地发展乙醇产品，并使之能够替代燃油产品，已成为当今世界普遍关注的焦点。但传统的乙醇生产方法却使得这样一种可再生的能源生产，又去消耗大量的不可再生的能源——煤、燃气，这种十分矛盾的局面该如何打破，这是世界各国所面临的难题。
此外，大规模的乙醇生产需要大量的农田来种植农作物，这对于粮食农田已显不足的地区来说，是难于实现的，故只有开发利用山区和边远地区闲置土地进行种植，才是发展乙醇生产的理想途径。但由于传统生产工艺是以煤或燃气为能源的，其生产基地必须建在交通运输非常方便的地区，为避免远距离原料运输导致的高额运输成本，只有在交通延线建立原料基地，不可避免地将大量占用产粮区的土地，这样，势必引发乙醇生产与粮食生产竞争土地的矛盾。但若建在山区和边远地区生产，虽可解决与粮食竞争土地的矛盾，但由于没有燃料及能源的来源而变为不可行。
发明内容
为解决燃油紧缺并克服现有乙醇生产存在的能源消耗大及与粮食争土地等不足，本发明的目的在于提供一种用太阳能生产乙醇的系统，以期用太阳能代替不可再生的能源——煤或燃气，使乙醇生产不再消耗这些不可再生的能源。
本发明通过下列技术方案实现：一种用太阳能生产乙醇的系统，包括太阳能热水器，发酵罐以及依次与发酵罐相接的粗蒸馏器和精蒸馏器/塔，其特征在于它还包括：
设于发酵罐和粗蒸馏器之间的太阳能加热器，用于对发酵罐送出的发酵液进行预加热，以便向粗蒸馏器输送热的发酵液，从而加速乙醇蒸馏，节约蒸馏能源；
分别与太阳能热水器、发酵罐和粗蒸馏器相接的蒸汽炉，该蒸汽炉的发热器与太阳能发电机电连接，用太阳能发电机提供的电能使蒸汽炉产生蒸汽后，向发酵罐、粗蒸馏器提供热能，完成乙醇的粗蒸馏；
通过控制阀与粗蒸馏器相连的冷却器和储藏器，用于将粗蒸馏的乙醇冷却后储存，以待集中精馏；与储藏器相连的太阳能加热器，与该太阳能加热器相接的乙醇加热器，与乙醇加热器发热件电连接的太阳能发电机，以及与乙醇加热器出料口相连的精馏器/塔，用于完成乙醇的精馏；或者
通过控制阀与粗蒸馏器相连的乙醇加热器，与该乙醇加热器发热件电连接的太阳能发电机，以及与乙醇加热器出料口相连的精馏器/塔，用于完成乙醇的精馏。
所述太阳能加热器由其上设有出口的上总管，其上设有进口的下总管，分别与上、下总管连通的吸热管排构成，以便发酵液经进口进入下总管，再进入吸热管排内吸收太阳能而被加热后自动进入上总管，经出口送入粗蒸馏器中。
所述粗蒸馏器由其上设有进、出口的密闭罐体构成，其中进料口设于罐体中部，并通过管路与粗蒸馏器出料口相连，出料口设于罐体顶部，并与管路连通，蒸汽入口设有蒸汽管，蒸汽管与蒸汽炉连通，用于完成乙醇的粗蒸馏。
所述蒸汽炉由其上设有进、出口，其内设有发热器的密闭壳体构成，其中进水口设于壳体中部，并通过管路与太阳能热水器相连，出汽口设于壳体顶部，并与蒸汽管相连，发热器设于壳内底部，并通过导线与太阳能发电机电连接，用于加热壳体内的水，并使之产生蒸汽。
所述乙醇加热器由其上设有进、出口，其内设有发热器的密闭壳体构成，其中进料口通过管路与粗蒸馏器出料口或者与太阳能加热器出料口相连，出料口通过管路与精蒸馏器/塔进料口相连，发热器设于壳内底部，并通过导线与太阳能发电机电连接，用于对粗蒸馏的乙醇进行加热。
所述太阳能热水器、冷却器、储罐、精蒸馏器/塔及太阳能发电机均为市售产品。
本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：采用本发明提供的太阳能乙醇生产系统，除太阳能外，不再消耗其它能源，可从根本上减少或消除乙醇生产对不可再生能源——煤、燃气的依赖，既可使“不可再生能源”不被过度开采，又可就地取能，充分利用太阳能进行乙醇生产，从而使乙醇的生产在山区和边远地区就可完成，从解决了乙醇生产存在的“能源消耗大”及“与粮食争土地”的矛盾，使乙醇燃料生产实现规模化、产业化的持续发展。由于本发明采用了太阳能热水器和太阳能集热器，分别提供热水和对相关物料进行预加热，从而降低了系统对电能的消耗，达到了减小太阳能发电机容量的目的，从而降低了设备的制造成本，本发明提供的太阳能乙醇生产系统，除不消耗其它能源外，还具有生产周期短，工作效率高，乙醇产量大，纯度高等优点，适合在太阳能光照长的地区推广应用。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
图2为太阳能加热器结构示意图；
图3为粗蒸馏器结构示意图；
图4为蒸汽炉结构示意图；
图5为乙醇加热器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述，但本发明的内容并不局限于此。
1为市售的平板式或真空管太阳能热水器，2为市售的发酵罐，该发酵罐的入口21通过管路12与太阳能热水器1相连，以便利用太阳能加热后的热水进行发酵，加快发酵过程，缩短发酵时间，3为太阳能加热器，由其上设有出口32的上总管31，其上设有进口35的下总管34，分别与上、下总管连通的吸热管排33构成，出口32通过管路12与粗蒸馏器4的进料口41相连，进口35通过管路12与发酵罐的出口22相连，如图1、图2，用于对来自发酵罐2的发酵液进行预加热，粗蒸馏器4为一密闭罐体，其中部设有进料口41，并通过管路12与太阳能加热器出口32相连，其顶部设有出料口42，并通过管路12及三通13分别与冷却器10入口和乙醇加热器6的入口61相连，粗蒸馏器4的顶部还设有蒸汽入口43，并通过蒸汽管44与蒸汽炉5的蒸汽出口52连通，如图1、图3，蒸汽炉5为一密闭壳体，其进水口51设于壳体中部，并通过管路12与太阳能热水器1相连，以便向蒸汽炉提供热水，以提高工作效率，节约加热时间，其出汽口52设于壳体顶部，并与蒸汽管44相连，发热器53设于壳内底部，并通过导线14及电源控制器9(市售产品)与太阳能发电机8(市售产品)电连接，如图1、图4，用于加热其内的水，并使之产生蒸汽，以完成乙醇的粗蒸馏，与粗蒸馏器4出口42相连的冷却器10的出口通过管路12与储藏罐11入口相连，以便粗蒸馏的乙醇经冷却器冷却后储存到储罐中，以待集中精蒸馏，至此可实现家庭式乙醇粗提，送至集中精蒸馏的点或厂后，再进行精包涵馏。6为乙醇加热器，为一密闭壳体，其进料口(同时也是出料口)61通过管路12及三通13与粗蒸馏器4的出料口42相连，另一进料口62与太阳能加热器3的出料口32相连，太阳能加热器3的进料口35与储藏罐11的出料口相连，乙醇加热器6的出料口61通过管路12与精蒸馏塔7进料口71相连，发热器64设于壳内底部，并通过导线14及电源控制器9与太阳能发电机8电连接，用于对粗蒸馏的乙醇进行加热，产生的乙醇蒸汽经出料口61、管路12、精蒸馏塔7的入口71，送入精蒸馏塔7内，完成精馏，经出口72即得高纯度乙醇产品，精馏后的液体经回流管73、入口63返回乙醇加热器6中，如图1、图5。

Claims (5)

1、一种用太阳能生产乙醇的系统，包括太阳能热水器，发酵罐以及依次与发酵罐相接的粗蒸馏器和精蒸馏器/塔，其特征在于它还包括：
设于发酵罐和粗蒸馏器之间的太阳能加热器，用于对发酵罐送出的发酵液进行预加热，以便向粗蒸馏器输送热的发酵液，从而加速乙醇蒸馏，节约蒸馏能源；
分别与太阳能热水器、发酵罐和粗蒸馏器相接的蒸汽炉，该蒸汽炉的发热器与太阳能发电机电连接，用太阳能发电机提供的电能使蒸汽炉产生蒸汽后，向发酵罐、粗蒸馏器提供热能，完成乙醇的粗蒸馏；
通过控制阀与粗蒸馏器相连的冷却器和储藏器，用于将粗蒸馏的乙醇冷却后储存，以待集中精馏；与储藏器相连的太阳能加热器，与该太阳能加热器相接的乙醇加热器，与乙醇加热器发热件电连接的太阳能发电机，以及与乙醇加热器出料口相连的精馏器/塔，用于完成乙醇的精馏；或者通过控制阀与粗蒸馏器相连的乙醇加热器，与该乙醇加热器发热件电连接的太阳能发电机，以及与乙醇加热器出料口相连的精馏器/塔，用于完成乙醇的精馏。
2、根据权利要求1所述的用太阳能生产乙醇的系统，其特征在于所述太阳能加热器由其上设有出口的上总管，其上设有进口的下总管，分别与上、下总管连通的吸热管排构成，以便发酵液经进口进入下总管，再进入吸热管排内吸收太阳能而被加热后自动进入上总管，经出口送入粗蒸馏器中。
3、根据权利要求1所述的用太阳能生产乙醇的系统，其特征在于所述粗蒸馏器由其上设有进、出口的密闭罐体构成，其中进料口设于罐体中部，并通过管路与粗蒸馏器出料口相连，出料口设于罐体顶部，并与管路连通，蒸汽入口设有蒸汽管，蒸汽管与蒸汽炉连通，用于完成乙醇的粗蒸馏。
4、根据权利要求1所述的用太阳能生产乙醇的系统，其特征在于所述蒸汽炉由其上设有进、出口，其内设有发热器的密闭壳体构成，其中进水口设于壳体中部，并通过管路与太阳能热水器相连，出汽口设于壳体顶部，并与蒸汽管相连，发热器设于壳内底部，并通过导线与太阳能发电机电连接，用于加热壳体内的水，并使之产生蒸汽。
5、根据权利要求1所述的用太阳能生产乙醇的系统，其特征在于所述乙醇加热器由其上设有进、出口，其内设有发热器的密闭壳体构成，其中进料口通过管路与粗蒸馏器出料口或者与太阳能加热器出料口相连，出料口通过管路与精蒸馏器/塔进料口相连，发热器设于壳内底部，并通过导线与太阳能发电机电连接，用于对粗蒸馏的乙醇进行加热。
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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 650032 NO. 7, UNIT 1, BUILDING 3, NO. 75, XINWEN SOUTH ROAD, WUHUA DISTRICT, KUNMING CITY, YUNNAN PROVINCE TO: 650021 14/F, MEIYA BUILDING, RENMIN MIDDLE ROAD, KUNMING CITY, YUNNAN PROVINCE

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Effective date of registration: 20110412

Address after: 14 building, 650021 f building, Renmin Middle Road, Renmin Road, Yunnan, Kunming

Applicant after: Yunnan Tianji Xuneng New Energy Technology Co., Ltd.

Address before: 650032 No. three, No. 75, South news Road, Wuhua District, Yunnan, Kunming, 7

Applicant before: Chen Lihua

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Owner name: SUZHOU KELIN TIANJI NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD

Free format text: FORMER OWNER: YUNNAN TIANJI XUNENG NEW ENERGY TECHNOLOGY CO., LTD.

Effective date: 20120618

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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 650021 KUNMING, YUNNAN PROVINCE TO: 215222 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE

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Effective date of registration: 20120618

Address after: 215222 Wujiang City, Jiangsu Province eight song split community

Patentee after: Suzhou Kelin Tianji New Energy Technology Co., Ltd.

Address before: 14 building, 650021 f building, Renmin Middle Road, Renmin Road, Yunnan, Kunming

Patentee before: Yunnan Tianji Xuneng New Energy Technology Co., Ltd.

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Granted publication date: 20110622

Termination date: 20160319

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