CN113646058A - 用于节能干燥生物炼制中的联产物的方法和系统 - Google Patents
用于节能干燥生物炼制中的联产物的方法和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113646058A CN113646058A CN201980094824.0A CN201980094824A CN113646058A CN 113646058 A CN113646058 A CN 113646058A CN 201980094824 A CN201980094824 A CN 201980094824A CN 113646058 A CN113646058 A CN 113646058A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vapor
- dryer
- stream
- heat
- product
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 207
- 238000001035 drying Methods 0.000 title claims description 62
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 164
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 107
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 57
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 6
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010981 drying operation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 84
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 17
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 15
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 12
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 11
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 9
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 5
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical group CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- -1 lactic acid Chemical class 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 3
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 3
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 2
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 244000144725 Amygdalus communis Species 0.000 description 1
- 235000011437 Amygdalus communis Nutrition 0.000 description 1
- 241000219310 Beta vulgaris subsp. vulgaris Species 0.000 description 1
- 244000068645 Carya illinoensis Species 0.000 description 1
- 235000009025 Carya illinoensis Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 1
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 description 1
- 240000003433 Miscanthus floridulus Species 0.000 description 1
- 241001520808 Panicum virgatum Species 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 description 1
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 1
- 244000062793 Sorghum vulgare Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 235000021536 Sugar beet Nutrition 0.000 description 1
- 235000009754 Vitis X bourquina Nutrition 0.000 description 1
- 235000012333 Vitis X labruscana Nutrition 0.000 description 1
- 240000006365 Vitis vinifera Species 0.000 description 1
- 235000014787 Vitis vinifera Nutrition 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 235000020224 almond Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 238000013124 brewing process Methods 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000007799 cork Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 235000019713 millet Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000011064 split stream procedure Methods 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010907 stover Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011514 vinification Methods 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
- C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
- C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/001—Processes specially adapted for distillation or rectification of fermented solutions
- B01D3/002—Processes specially adapted for distillation or rectification of fermented solutions by continuous methods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/28—Evaporating with vapour compression
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/001—Processes specially adapted for distillation or rectification of fermented solutions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/007—Energy recuperation; Heat pumps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D35/00—Filtering devices having features not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00, or for applications not specifically covered by groups B01D24/00 - B01D33/00; Auxiliary devices for filtration; Filter housing constructions
- B01D35/18—Heating or cooling the filters
- B01D35/185—Heating or cooling the filters comprising a vaporizing unit
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
- B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
- B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
- B01D5/0075—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with heat exchanging
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
- C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
- C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
- C07C29/82—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation by azeotropic distillation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
- F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
- F26B3/04—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour circulating over or surrounding the materials or objects to be dried
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
披露了一种用于通过集成干燥器来提高生物炼制干燥操作的能量效率的方法,该干燥器利用工艺蒸气的冷凝热来干燥材料,该干燥器的排放物以能量回收方式捕获。干燥器将清洁的工艺蒸气(例如乙醇)和蒸汽从含有挥发性有机化合物和夹带材料的蒸气中分离出来,以使蒸气净化的需要最小化。间接干燥器在类似于蒸汽管式干燥器的管式干燥器中冷凝蒸气,但利用压缩的工艺蒸气,将热量传递给正在干燥的湿材料。产生的排放蒸气被引导至需要热量(例如蒸馏)并且使蒸气净化的需要最小化的工艺阶段,或者被引导至产生用于工艺使用的蒸气的非接触式热交换器,或者被引导至作为附加效应的另一个干燥器。使用机械蒸气再压缩或热蒸气再压缩来产生蒸气,从而优化整体能量回收。
Description
优先权数据
本国际专利申请要求以下专利申请的优先权:2019年2月1日提交的美国临时专利申请号62/800,044、2019年6月5日提交的美国临时专利申请号62/857,619、以及2019年12月19日提交的美国专利申请号16/721,896,这些专利申请中的每一个特此通过援引并入本文。
发明领域
本发明总体上涉及干燥、以及用于提高干燥操作的能量效率的方法和系统。
发明背景
生物发酵产物(包括生物燃料、生物化学品和联产物如干酒糟)是投入大量能量的结果。栽种生物原料并且然后通过化学处理将其转化为纯化的液体燃料,并且对联产物如干酒糟进行干燥。每个步骤都需要能量密集阶段,包括生物燃料的蒸馏和联产物的干燥。生物酿酒厂使用的常规的第一代方法在蒸馏和干燥方面消耗了大量能量,总工艺能量约为所生产的生物燃料中所包含的能量的三分之一。这些方法的低效率对生产商的经济以及归因于工艺的环境足迹产生了负面影响。
蒸馏和联产物干燥中所消耗的工艺能量典型地构成乙醇或其他发酵产物的生产生命周期中最大的能量需求。在标准生物发酵酿酒中蒸馏能量占总工艺能量的40%至60%。“总工艺能量”是指通过燃烧燃料对工艺直接加热,加上用于泵送、搅拌、研磨等的机械动力所需的电能。
蒸馏系统被设计成满足适合产品市场质量的质量要求,同时满足监管环境排放标准。生物燃料加工中的第一代蒸馏系统是在高度重视简单性,因此与能量使用有关的环境问题在很大程度上被转移到了使相关排放最小化的情况下实施的。生产受到的重视多于使所消耗的总工艺能量最小化或工艺低效率对环境的影响。如今,旨在减少温室气体排放的政策和监管举措正在影响能量的消费者和生产商,从而形成了提高能量效率和使环境足迹最小化的激励措施。
影响能量消费者和生产商的法规的实例包括加利福尼亚州的低碳燃料标准(LCFS)和美国EPA的清洁能源计划。LCFS对燃料途径进行建模,以便为燃料指定碳强度(CI),其反映了燃料的生命周期二氧化碳排放。燃料生产商的途径(反映了其工艺的CI)产生信用额或需要从其他生产商购买信用额以满足加利福尼亚州的CI目标。这些信用额在确定其价值并允许由生产商货币化的交易所交易。通过LCFS系统直接奖励工艺能量效率的提高,从而激励对能量效率的投资。因为LCFS激励措施直接奖励生产商降低其能量需求,即使在低能量价格提供很少或根本没有激励进行此类投资时,所以节能系统是希望的。
鉴于上述挑战,需要提高整体能量效率和优化使用蒸馏和/或联产物干燥的新的或现有的生物炼制。
发明概述
本发明的一些变体提供了一种节能干燥生物炼制中的湿材料的方法,所述方法包括:
(a)提供含有液相的第一产物、固相的联产物和水的湿材料;
(b)热处理湿材料,以获得含有第一产物的工艺蒸气和含有联产物的工艺液体;
(c)增加工艺蒸气的压力;
(d)通过冷凝不与工艺液体接触的工艺蒸气,在间接干燥器中加热工艺液体的至少一部分,由此工艺蒸气的冷凝热被用于干燥工艺液体;
(e)回收从干燥工艺液体获得的干燥器排放流;以及(f)可选地,将干燥器排放流分离为排放蒸气流和排放固体流。
在一些实施例中,干燥器排放流的至少一部分或者如果进行了步骤(f)的话排放蒸气流被压缩并且返回步骤(b)以便为热处理湿材料提供热量,由此回收干燥器排放流中所含的热量。在某些实施例中,步骤(c)与被压缩并且返回步骤(b)的干燥器排放流或排放蒸气流一起形成再压缩回路,并且生物炼制的热能需求的至少50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%或基本上全部由再压缩回路提供。
当进行步骤(f)时,排放蒸气流的至少一部分可以被压缩并且用于加热生物炼制中的另一个流,由此回收排放蒸气流中所含的热量。例如,可以由另一个流产生第二工艺蒸气,其中第二工艺蒸气被压缩并且进料至第二间接干燥器,并且其中第二工艺蒸气的冷凝热被用于在作为附加效应的第二间接干燥器内进行干燥。第二间接干燥器进一步干燥联产物。在这种配置中,步骤(d)中的(第一)间接干燥器是多效热交换系统中的效应。
当进行步骤(f)时,排放蒸气流的至少一部分可以在含有与排放蒸气流相同组分的工艺流中冷凝,以减少排放到大气中的排放蒸气流的量。可替代地、或另外,排放蒸气流的至少一部分或其压缩形式可以使用非接触式热交换器冷凝,以减少排放到大气中的排放蒸气流的量。
在优选的实施例中,步骤(b)利用蒸馏。在优选的实施例中,步骤(c)利用机械蒸气再压缩、热蒸气再压缩、或其组合。
在一些实施例中,在步骤(d)中,还使用不与工艺液体接触的工艺蒸汽加热工艺液体,其中蒸汽冷凝热与工艺蒸气的冷凝热共同用于干燥工艺液体。
所述方法可以进一步包括从间接干燥器回收产物流中冷凝形式的工艺蒸气。所述方法可以进一步包括从间接干燥器回收干燥形式的联产物。在某些实施例中,生物炼制厂是乙醇厂,第一产物是乙醇,并且联产物是干酒糟。
本发明的其他变体提供了一种节能干燥生物炼制中的湿材料的方法,所述方法包括:
(a)提供含有液相的第一产物、固相的联产物和水的湿材料;
(b)热处理湿材料,以获得含有第一产物的工艺蒸气和含有联产物的工艺液体;
(c)通过冷凝不与工艺液体接触的工艺蒸气,在间接干燥器中加热工艺液体的至少一部分,由此工艺蒸气的冷凝热被用于干燥工艺液体;
(d)回收从干燥工艺液体获得的干燥器排放流;以及(e)将干燥器排放流分离为排放蒸气流和排放固体流,
其中排放蒸气流的至少一部分被压缩并且返回步骤(b)以便为热处理提供热量,由此回收干燥器排放流中所含的热量。
在这些方法的一些实施例中,排放蒸气流的至少一部分被压缩并且用于加热生物炼制中的另一个流(除了热处理湿材料之外),由此回收排放蒸气流中所含的热量。
在一些实施例中,所述方法进一步包括从间接干燥器回收(a)产物流中冷凝形式的工艺蒸气(例如乙醇)和(b)干燥形式的联产物(例如干酒糟)。
本发明的一些变体提供了一种用于节能干燥生物炼制中的湿材料的系统,所述系统包括:
(i)热处理单元,其被配置为用于将湿材料分离为工艺蒸气流和工艺液体流,其中湿材料包含液相的第一产物、固相的联产物和水,其中工艺蒸气流包含第一产物,并且其中工艺液体流包含联产物;
(ii)与热处理单元的工艺蒸气流处于流体连通的第一压缩机,其中第一压缩机被配置为用于增加工艺蒸气流的压力;
(iii)与第一压缩机处于流体连通的间接干燥器,其中间接干燥器被配置为通过冷凝工艺蒸气流来加热工艺液体流,由此工艺蒸气流的冷凝热被用于干燥工艺液体流,并且其中间接干燥器配置有干燥器排放流作为输出物;以及
(iv)可选地,干燥器排放物分离单元,其被配置为将干燥器排放流分离为排放蒸气流和排放固体流。
在一些系统实施例中,热处理单元是一个或多个蒸馏塔。在一些实施例中,第一压缩机是机械蒸气再压缩单元或热蒸气再压缩单元。间接干燥器可以是多效热交换子系统的一部分。
一些系统进一步包括与干燥器排放流或者如果存在干燥器排放物分离单元的话与排放蒸气流处于流体连通的第二压缩机。第二压缩机可以被配置为用于增加排放蒸气流、工艺蒸气流、或排放蒸气流和工艺蒸气流两者的压力。
在一些实施例中,第二压缩机是机械蒸气再压缩单元或热蒸气再压缩单元。
当存在干燥器排放物分离单元时,系统可以包括与排放蒸气流或其压缩形式处于流体连通的非接触式热交换器。可替代地、或另外,系统可以包括被配置为进一步干燥联产物的第二间接干燥器。
附图说明
图1描绘了具有产物蒸馏和联产物干燥的生物炼制的示例性工艺流程,其中使用压缩蒸馏蒸气而不是蒸汽来干燥联产物,并且其中来自干燥的排放物被压缩并返回驱动蒸馏,形成减少总能量使用的压缩回路。
图2描绘了具有产物蒸馏和联产物干燥的生物炼制的示例性工艺流程,其中使用压缩蒸馏蒸气而不是蒸汽来干燥联产物,并且其中来自干燥的排放物被输送到非接触式热交换器或再沸器,以将干燥器的热量作为蒸汽回收,将其返回驱动蒸馏,形成减少总能量使用的压缩回路。
图3描绘了具有产物蒸馏和联产物干燥的生物炼制的示例性工艺流程,其中使用压缩蒸馏蒸气而不是蒸汽来干燥联产物,并且其中来自干燥的排放物被输送到非接触式热交换器或再沸器,以驱动级联配置的附加蒸汽管式干燥器以获得附加的干燥能力,形成减少总能量使用的压缩回路。
当参考以下详细说明时,本发明的这些和其他实施例、特征和优点对于本领域的技术人员而言将变得更清楚。
具体实施方式
现在将以实现所要求保护的发明的方式对本发明的某些实施例进行进一步更详细地描述,使得本领域的普通技术人员能够制造和使用本发明。本文中对“发明”的所有提及应被解释为是指在本专利申请中披露的非限制性实施例。
除非另外指示,否则说明书和权利要求书中使用的表示条件、浓度、产率等的所有数值应当被理解为在所有情况下由术语“约”来修饰。因此,除非有相反指示,否则在以下说明书和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值,这些近似值可以至少根据具体的分析技术而变化。任何数值固有地包含一定的误差,这些误差必然由在其相应的试验测量中存在的标准偏差产生的。
如本说明书和所附权利要求书中所使用的,除非上下文另有明确指示,否则单数形式“一个/一种(a/an)”和“所述(the)”包括复数的指示物。除非另外定义,否则在本文中使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。如果本节中列出的定义与通过援引并入的专利、公开的专利申请和其他出版物中列出的定义相反或在其他方面不一致,则本说明书中列出的定义优先于通过援引并入本文的定义。
与“包括(including)”、“含有(containing)”、或“特征在于”同义的术语“包含(comprising)”是包容性的或开放式的并且不排除另外的、未列举的要素或方法步骤。“包含”是权利要求语言中使用的专门术语,其意指所指定的权利要求要素是必要的,但是可以添加其他权利要求要素并且仍然构成在权利要求书的范围内的概念。
如在本文中使用的,短语“由……组成”不包括未在权利要求书中指定的任何要素、步骤或成分。当短语“由……组成”(或其变体)出现在权利要求主体的条款中,而不是紧跟在前言之后时,该短语仅限制该条款中阐明的要素;整体而言其他要素未被排除在权利要求之外。如在本文中使用的,短语“基本上由……组成”将权利要求的范围限制于指定的要素或方法步骤,加上不实质地影响所要求保护的主题的基础和一个或多个新颖特征的那些。
关于术语“包含”、“由……组成”以及“基本上由……组成”,当本文使用这三个术语之一时,当前披露的且要求保护的主题可以包括使用另外两个术语中的任一个。因此,在一些未另外明确列举的实施例中,“包含”的任何实例可以被“由……组成”或可替代地“基本上由……组成”代替。
本发明以能量集成为前提用于提高生物炼制厂或其他加工厂的能量效率。在一些变体中,披露了一种用于通过集成干燥器来提高干燥操作的能量效率的方法,该干燥器利用单独、或与工艺蒸汽组合的工艺蒸气的冷凝热来干燥材料,该干燥器的排放物被捕获并且引导至可以利用工艺蒸气的冷凝热的工艺。
管式干燥器通常串联使用来逐步地干燥材料,从较早阶段的干燥器排出的材料进料到完成进一步干燥的随后阶段。在这些设计中,每个干燥器冷凝蒸汽,其中冷凝物返回蒸汽发生器用于再加热并转换回蒸汽。从干燥产生的蒸汽的回收和再利用尚未用于生物炼制,因为通过加热空气驱动的常规干燥方法不容易也不能有效地用作蒸馏中的级联热。本发明的变体通过使用工艺蒸气而不是工艺蒸汽,利用回收工艺蒸气冷凝热来操作间接干燥器,从而提高整体工艺能量效率。“间接干燥器”意指被干燥的材料通过加热介质间接加热,而不是直接加热(物理混合)。
特别地,本文使用的间接干燥器使用管外的冷却介质(例如,湿材料中含有的水)冷凝蒸气,但是使用工艺蒸气而不是单独的蒸汽传递热量给正在经受干燥的湿材料。这种热量使湿颗粒中的液体蒸发。产生的蒸气(包含挥发性液体产物和潜在挥发性有机化合物、挥发性无机化合物以及悬浮或夹带的固体)被引导至(a)需要热量并且使蒸气净化的需要最小化的工艺阶段,或(b)产生用于工艺使用的蒸气的非接触式热交换器,或(c)作为附加效应的另一个干燥器,或其组合。
本文披露的间接干燥器还可以形成多重效应,即将热从蒸汽和/或工艺蒸气的冷凝更高压力和温度的干燥器至冷凝更低压力和温度的干燥器级联。间接干燥器可以将清洁的工艺蒸气和蒸汽从含有挥发性有机化合物和夹带材料的蒸气中分离出来,并且以使蒸气净化和系统清洁需要最小化的方式返回热量。
在一些实施例中,间接干燥器使用旋转蒸气管干燥器设计,除了冷凝工艺蒸气(包括水以外的物质)而不是蒸汽。干燥是通过蒸发热来完成的。在一些实施例中,管式干燥器与干燥器内的管束一起使用,并且干燥器主体具有很少或没有用于辅助干燥的空气。管式干燥器通常在比其他干燥器更低的温度下操作,并且以更慢的速度旋转。材料围绕随壳体旋转的管轻轻翻滚。
几十年来,蒸馏中的机械蒸气压缩的概念被用于降低炼制中的工艺要求。该概念还被广泛用于海水淡化和工艺蒸发。当用于蒸馏时,机械蒸气压缩通过闭式热泵再循环蒸馏热,如在例如以下美国专利号中所披露的:4,340,446、4,422,903、4,539,076、4,645,569、4,692,218、4,746,610、5,294,304、7,257,945、8,101,217、8,101,808、8,114,255、8,128,787、8,283,505、8,304,588、8,535,413、以及8,614,077,这些专利特此通过援引并入本文。当用于蒸馏、蒸发、脱水和干燥时,热蒸气压缩通过闭式热泵再循环潜热,如在例如美国专利号5,772,850、4,536,258和4,585,523中所披露的,这些专利特此通过援引并入本文。然而,在生物发酵生产商的蒸馏工艺中,很少使用这些能量回收方法。
在本披露中,机械蒸气再压缩(MVR)和/或热蒸气再压缩(TVR)优选用于产生符合条件的蒸气,以最佳整合和优化工艺之间的能量回收,以及减少生物炼制中的总工艺热能使用。压缩蒸气的冷凝热为接收工艺阶段(如干燥)提供能量。利用多效、热蒸气再压缩和/或机械蒸气再压缩的热交换器用于通过增加或减少蒸气能量来平衡工艺条件以满足工艺设计要求。干燥器效应的数量和MVR/TVR的集成将取决于所考虑的集成系统的成本和设计要求。
“蒸气压缩”、“蒸气再压缩”、MVR、TVR、MVR/TVR等的所有实例意指机械蒸气再压缩、热蒸气再压缩或其组合。热蒸气再压缩也可以称为热压缩或蒸汽压缩。
多种多样的工业加工需要干燥的材料。目前干燥器设计通过以下传递热:通过接触加热至高于待干燥材料温度的温度的气体进行对流,通过接触比待干燥材料更热的固体材料进行传导,或通过辐射热传递,即经由电磁波(如红外线、微波等)传递能量来加热材料。这些方法中的每种的共同特点是,它们从再沸器中产生的工艺蒸汽或电力向材料传递能量,该电力通常也是由再沸器中产生的蒸汽驱动发电机产生的。
许多工艺设备包括冷凝器,其用于充分冷却蒸气以将蒸气冷凝成液体。这种冷凝器中的冷却水在冷凝器与冷却塔或空气冷却热交换器之间循环。由于蒸气没有含有足够的能量,无法在设备的工艺中有效地再利用,因此冷凝热通常是损失的。如果需要,通过机械蒸气再压缩或热蒸气再压缩来升级这些工艺蒸气,或者在没有压力增加的情况下直接将蒸气转移到干燥器中,在干燥器中工艺蒸气可以被冷凝,可以利用冷凝器中原本可能损失的冷凝热。用于重新捕获冷凝热的另一种方法使用作为多重效应的多个干燥器(或配置有多级效应的单个干燥器),其中原本在干燥器排放物中损失的热量直接或通过经由热交换器产生蒸气被引导至另一个干燥器。
作为本文所传授的一般原理的实例,蒸馏工艺可以有效地与干燥工艺相结合。以下描述涉及典型的乙醇厂蒸馏、脱水、蒸发和酒糟干燥,这些作为披露的方法和系统的非限制性实例。本说明书中的“酿酒”的所有实例可以替换为“生物炼制”,并且反之亦然。
技术人员将理解,本发明绝不限于作为乙醇厂的生物炼制厂。本文披露的原理可以应用于多种工业方法,例如像木浆加工、食品加工、酿造和矿物加工。
此外,如本领域普通技术人员将理解的,本披露的原理可以应用于除了附图中明确披露或描述的配置之外的许多生物炼制配置。各种组合是可能的并且可以利用或调整从一些变体中选择的实施例以获得不一定包括本文所披露的所有特征的附加变体。特别地,虽然一些实施例涉及乙醇作为主要生物燃料/生物化学品,但是本发明绝不限于乙醇。例如,本发明可以应用于生产丙酮、正丁醇和乙醇的混合物的ABE发酵。可以包括一个或多个附加蒸馏或其他分离单元以分离发酵混合物的组分。另外,在一些实施例中,初级产物的挥发性比水低(在大气压力下),而不是挥发性更高,如乙醇的情况一样。挥发性比水低的生物燃料/生物化学品的实例是异丁醇。
大多数蒸馏工艺用蒸汽加热进料至蒸馏塔的醪,以将醪的温度提高至醪的沸点,并且然后根据需要继续用蒸汽添加能量,以克服醪的蒸发热或潜热,将醪中的乙醇转化为蒸气。乙醇的沸点更低(相对于水)导致乙醇蒸发并离开蒸馏塔顶部。醪中的固体与沸点高于乙醇的沸点的水和其他液体被收集在蒸馏塔底部,并且然后转移至离心机,在离心机中含有固体和显著比例的液体的湿饼从液体离心液中分离出来。这种湿饼典型地被转移至干燥器中,在其中固体被干燥到适合储存和运输的湿度水平。同时,从蒸馏塔顶部排出的酒精蒸气典型地被引导至水冷式冷凝器将其冷凝,将该蒸气的冷凝热转移至冷凝器冷却水,然后将冷凝物转移至脱水工艺以最终升级为可销售的乙醇产物(根据生产高纯度乙醇的共沸限制要求)。
在本发明的变体中,与常规操作相比,乙醇工艺蒸气被重定向。工艺蒸气不是被送至冷凝器,而是被送至干燥器,如蒸汽管式干燥器。蒸汽管式干燥器常规地仅通过工艺蒸汽加热,但在本文的工艺中,管式干燥器(或其他间接干燥器)通过工艺蒸气加热。乙醇蒸气在间接干燥器内冷凝,并且工艺蒸气冷凝热被转移至湿饼,而不是损失到冷凝器冷却水中。然后,冷凝的酒精蒸气可以作为液体转移至脱水工艺,就像它们在冷凝器中被冷凝一样。从湿饼中移出的蒸发液体被转移至蒸馏塔,在蒸馏塔中(蒸发液体的)冷凝热被直接或通过在热交换器中的冷凝回收,并且用于蒸发醪进料中的乙醇。可替代地、或另外,蒸发的液体可以被转移至另一个干燥器并且冷凝,重新捕获冷凝热用于进一步干燥。
在一些实施例中重要的益处是相对清洁的蒸气与相对脏的蒸气之间的分离。从蒸馏塔顶部排出的蒸气相对清洁并且可以在干燥器的管内冷凝,而很少担心管内积聚沉积物,需要定期清洁。从干燥器排出的蒸气相对较脏,但它们可以用于加热脏得多的醪,其中“脏”意指存在污染物,其可能形成沉积物或污染工艺流程并且需要定期清洁或处理。干燥器排放物也可以被引导至非接触式热交换器或再沸器,在其中脏排放物在热交换器的一侧冷凝,将热量传递至可以用于补充蒸汽产生或驱动级联管式干燥器的清洁介质。常规地,来自干燥器的排放物需要通过经受高温进行处理持续在热氧化器中将挥发性有机化合物氧化所需的时间。通过在蒸馏塔中冷凝这些排放物,需要通过热氧化进行处理的蒸气的量即使不能消除,也被最小化。通过回收以前损失的能量和消除干燥器排放物的设备与低效处理可以实现相当大的价值。
在其他应用中,方法和系统可以通过以下来应用:确定在设备的工艺中通过冷凝器损失大量潜热的点,并且穿过这些冷凝器以通过在干燥器中冷凝蒸气回收潜热。此外,系统设计可以通过识别清洁和脏的工艺蒸气流进行优化,这些蒸气流可以在工艺块中被冷凝,从而使处理要求最小化,并且与脏干燥器排放物和清洁干燥器加热蒸气结合。
在一个方面,提供了用于干燥材料的方法和系统,其中冷凝干燥器与其他工厂工艺结合以回收清洁工艺蒸气的冷凝热用于干燥,并且被污染的干燥器排放物直接或经由非接触式热交换器间接返回工艺用于回收干燥器排放物的冷凝热。
在另一方面,机械蒸气再压缩和/或热蒸气再压缩有助于从蒸馏和干燥中产生的蒸气中回收冷凝热,通过增加用于驱动机械再压缩的机械能来提供工艺热能的减少。
在另一方面,机械蒸气再压缩和/或热蒸气再压缩的尺寸或操作匹配蒸馏所需的热能与干燥中操作的热需求,并且反之亦然,由于在蒸馏和干燥中通过机械蒸气再压缩和/或热蒸气再压缩回收的能量导致标准蒸汽能量需求减少,使得能量需求减少。
在另一方面,干燥器的尺寸或操作匹配蒸馏工艺中的蒸汽需求与机械蒸气再压缩和/或热蒸气再压缩调节生物炼制的总热能需求,以便通过在干燥器与蒸馏工艺之间的再压缩回路提供部分或全部热能。
在另一方面,通过在具有类似组成的工艺流中冷凝蒸气并使由被干燥材料中的液体蒸发产生的干燥器排放气体的量最小化,使由蒸汽和需要处理的挥发性有机物组成的干燥器排放物的部分最小化。
在另一方面,通过在非接触式热交换器中冷凝蒸气并且使由被干燥材料中的液体蒸发产生的干燥器排放气体的量最小化,使由蒸汽和需要处理的挥发性有机物组成的干燥器排放物的部分最小化。
在另一方面,基本上由蒸汽组成的干燥器排放物的部分在非接触式热交换器中冷凝,并且由被干燥材料中的液体蒸发产生的干燥器排放气体被压缩以驱动附加的管式干燥器,从而增加从发酵的酒糟联产物中去除的水的量。
在另一方面,将机械蒸气再压缩和/或热蒸气再压缩添加至生物炼制,其中蒸馏顶部产物中的蒸发热传递到干燥器,如有必要,则使用蒸气再压缩来提高蒸汽压力和/或温度以驱动蒸馏工艺,从而完成用于蒸馏的蒸气再压缩回路。
在另一方面,机械蒸气再压缩应用于蒸馏顶部产物用于干燥,并且机械蒸气再压缩应用于干燥器蒸气排放物以将其压缩并使其返回蒸馏。
在另一方面,机械蒸气再压缩应用于蒸馏顶部产物用于干燥,并且热蒸气再压缩应用于干燥器蒸气排放物以将其压缩并使其返回蒸馏。
在另一方面,热蒸气再压缩应用于蒸馏顶部产物用于干燥,并且机械蒸气再压缩应用于干燥器蒸气排放物以将其压缩并使其返回蒸馏。
在另一方面,热蒸气再压缩应用于蒸馏顶部产物用于干燥,并且热蒸气再压缩应用于干燥器蒸气排放物以将其压缩并使其返回蒸馏。
示意图(图1、图2和图3)描绘了用于具有蒸馏和干燥工艺的生物燃料设备的工艺流程的实例,这些工艺是能量集成的。这些图示出了用于纯化生物燃料(如乙醇)的蒸馏工艺和发酵联产物(如干酒糟)的干燥。
如下面更详细地描述的,包括参考附图元素,图1的工艺包括醪进料的蒸馏,其中蒸馏蒸气被压缩并且转移至非接触式湿饼干燥器。蒸馏的底部产物被送入离心机,在离心机中粗固体作为湿饼被分离并被送入干燥器,并且精细可溶组分被分流为酒糟产物,其中一部分与湿饼一起送入干燥器,而剩余的酒糟返回并在生物燃料设备中再利用。干燥器在冷凝来自蒸馏的蒸气同时,随着湿饼中的酒糟蒸发而产生含有蒸汽的蒸气。然后,含有蒸汽的蒸气被压缩并转移至醪塔中以驱动蒸馏工艺。来自干燥器的一部分含有蒸汽的蒸气被输送至热氧化系统,用于去除挥发性有机组分。在送至干燥器-冷凝器的蒸馏塔的蒸气与干燥器蒸气排放物之间形成再压缩回路,该干燥器蒸气排放物被压缩至在蒸馏阶段有效再利用的条件。
示意图2描绘了来自干燥器的排放物在将干燥器的热量传递到非接触式热交换器或再沸器(在其中干燥器的热量作为蒸汽被回收用于驱动蒸馏)之前被压缩的工艺。
示意图3描绘了来自干燥器的排放物在将干燥器的热量传递到作为再沸器的非接触式热交换器(在其中干燥器的热量作为蒸汽被回收并且用于驱动级联配置的附加蒸汽管式干燥器)之前被压缩的工艺。级联热增加了热量再利用,从而提供附加的干燥能力。来自串联的最终干燥器的级联干燥器排放物被压缩用于驱动蒸馏工艺。
在一些实施例中,维持蒸馏和干燥阶段所需的热能的量在量级上几乎相等;因此,通过干燥器产生的蒸汽可以被压缩并且完全或部分地再利用,以支持蒸馏阶段。
图1-3描绘了生物发酵酿酒和干燥工艺阶段,通常包括以下阶段:
(1)蒸馏阶段,其中发酵产物被处理并且从发酵水和酒糟联产物中分离生物化学顶部产物;
(2)冷凝阶段,其中来自蒸馏阶段1的蒸气被输送到干燥系统,在其中蒸馏热损失到冷却水中或者在其中蒸气被压缩以回收蒸馏热用于干燥器阶段4;
(3)蒸馏阶段1的底部产物的酒糟处理阶段,其中离心机将联产物脱水并且将回收的发酵湿联产物输送至干燥器阶段4;
(4)来自蒸馏阶段1底部的生物化学脱水联产物的干燥阶段,其中湿饼充分干燥以实现作为稳定进料产物的长的寿命,并且干燥器的排放物中产生的蒸气进入压缩机,在其中排放蒸汽驱动蒸馏阶段1并且如果有必要,则通过热氧化阶段5丢弃一部分蒸汽,其中挥发性联产物被破坏;以及
(5)热氧化阶段,其中发酵的挥发性生物化学组分在气体被排放到大气之前被破坏。
一般酿酒工艺包括所有需要热能和/或机械/电能形式的能量的阶段。示意图(图1-3)突出蒸馏和干燥的发酵后阶段,其中最终产物达到可销售的质量。在没有蒸馏中的蒸气再压缩和没有干燥中的蒸气再压缩的设备所需的热能可以被驱动蒸气再压缩所需的能量抵消和代替,如图1-3所描绘。
如以上阶段1所定义的,根据需要通过使用蒸气再压缩(MVR和/或TVR)提供干燥阶段4所需的热能调整酿酒的蒸馏和干燥工艺中的工艺能量分布。蒸气再压缩(MVR和/或TVR)进而将从来自阶段4的干燥器排放物产生的足够部分的蒸汽返回蒸馏阶段1。蒸馏和干燥通常是酿酒中能耗最大的阶段,并且因此为降低工厂总能量消耗提供了最大的潜在机会。
进入蒸馏的发酵产物含有作为具有其他联产物的水溶液的所希望的生物化学产物,其经由管线100进入蒸馏系统110,在其中发酵的生物化学燃料产物被分馏以从水联产物中分离生物化学燃料。生物化学品作为蒸气经由管线120离开蒸馏阶段,并且水联产物作为液体经由管线200离开蒸馏阶段。
蒸馏系统110产生顶部产物,该产物具有(在乙醇作为生物化学品的情况下)接近与水的共沸物的生物化学产物组成或者可能具有接近关于所希望的生物化学品的纯度。共沸物或几乎纯的生物化学产物作为蒸气经由蒸气管线120离开蒸馏系统进入压缩机130(其可以是具有多个压缩机和/或辅助设备的压缩机系统)。压缩机130根据需要增加蒸气的压力和冷凝温度,使得蒸发热是对干燥器系统150供热所需要的更高质量的热量。例如,在蒸馏是在足够高的压力下操作以驱动干燥器而不需要附加压缩的情况下,压缩机130可以被省略。
具有足够压力的蒸馏蒸气(可选地通过压缩机系统130压缩)经由管线140通到干燥器系统150,其中蒸气在干燥器150内冷凝,为干燥提供热量。干燥器150内的冷凝蒸气被液化并且经由管线160离开干燥器150,其中液体冷凝物在经由管线170的蒸馏回流与经由管线180的最终产物190-P(标签“-P”表示工艺的产物)之间分流。
蒸馏的水联产物是经由通向离心机系统210的液体管线200离开蒸馏系统110的底部产物,其中湿的粗固体经由管线220进入管线260,并且具有可溶联产物的剩余水部分经由管线230输送,在该管线处流被分流,含有溶解的联产物的水的部分作为产物240-P被回收(或进一步处理),而余量液体进入管线250,该管线与管线220合并成管线260并且通到干燥器150。
干燥器150驱动蒸汽从湿饼中离开,蒸汽经由管线300离开干燥器150,部分脱水的可发酵联产物在充分干燥后经由管线270离开干燥器150。从干燥湿酒糟联产物产生的带有挥发性有机物的蒸汽经由管线300离开干燥器150。通过干燥器产生的蒸气含有微粒固体和冷凝物,其进入旋风分离器310,在其中蒸气流中的微粒材料被分离出来并且经由管线320(蒸发的酒糟水或“糖浆”)与来自管线270的干燥联产物一起进入输送系统280,在其中它们被合并为最终产物290-P。可选地,流270的部分或全部可以作为干燥联产物回收,而无需与流320合并。可选地,糖浆流320的部分或全部可以作为产物回收,而无需与流270合并。可以利用流290-P、270、320和240-P的各种合并。
可以根据需要改变在一个或多个间接干燥器中干燥的程度。一般而言,产物流290-P可以从约35wt%的固体至约95wt%的固体变化。在不同实施例中,产物流290-P是约40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、或90wt%的固体。中间流270也可以是约40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、或90wt%的固体。
旋风分离器系统310去除重微粒材料,将带有挥发性有机物的清洁蒸汽蒸气经由管线330输送至压缩机340。来自压缩机的加压蒸气被提高到足够的压力和冷凝温度,以经由管线380(1和2)驱动蒸馏系统110。压缩机340收集的蒸气经由管线350排出,其中一部分被去除并转移至热氧化系统360(如果需要的话),氧化残余物作为流370-P排放到大气中。
在图1中,来自压缩机340的最大部分蒸气穿过管线380(1和2)并且直接驱动蒸馏系统110。当干燥器排放物的潜热通过冷凝蒸馏塔中的蒸气释放时,就会发生这种情况。在图2中,蒸气从压缩机340输送到管线380,该管线将蒸气输送到非接触式热交换器400,该热交换器冷凝蒸气并且传递回收的潜热,蒸发经由管线410输送到热交换器的工艺液体。产生的蒸气经由管线430(1和2)输送到蒸馏塔110,过量的工艺液体经由管线420排放。在图3中,蒸气经由管线430从非接触式热交换器400输送到压缩机440,然后输送到管线450,该管线将高压蒸气输送到附加管式干燥器460。管式干燥器460中的压缩蒸气捕获冷凝热以驱动干燥器,冷凝物经由管线410(1和2)输送回非接触式热交换器400。在图3的实施例中,来自管式干燥器150的部分干燥的酒糟饼和糖浆290-P进入附加管式干燥器460,其中干酒糟经由管线470输送到材料处理480,得到产物490-P。来自管式干燥器460的排放物中产生的蒸汽蒸气经由管线500输送到旋风分离器510,干燥器粉尘经由管线520输送到材料处理480并且排放蒸气经由管线530输送到压缩机540。来自压缩机540的压缩蒸汽蒸气经由管线550(1和2)输送到蒸馏系统110。
驱动蒸馏系统110的蒸汽经由图1中的管线380(1和2)直接递送,并且从图2中的热交换器400经由管线430(1和2)间接递送。在图1和图2中,并且从附加管式干燥器460排放物经由管线550(1和2)间接,蒸气来源于干燥器系统150,并且压缩机340根据需要增加压力和冷凝温度以符合蒸馏系统110中使用的工艺条件。在图3中,蒸气来源于附加管式干燥器460,具有来自非接触式热交换器400的压缩蒸汽蒸气,该热交换器由来自管式干燥器150的排放物的压缩蒸汽蒸气驱动。如果需要,来自蒸馏系统110的生物燃料蒸气可以具有通过压缩机130增加的压力和冷凝温度以用于干燥器150。在图1和图2中,两个压缩机130和340形成完整的再压缩回路,其中蒸馏潜热通过干燥器循环驱动并返回蒸馏。在图3中,三个压缩机130、340和540形成完整的再压缩回路,其中蒸馏潜热通过干燥器循环驱动并返回蒸馏。
在一些实施例中,压缩机130(图1-3)、340(图1-3)和/或540(图3)不存在,如当蒸馏热直接级联时,或当蒸馏压力足够使得不需要蒸气的进一步压力增加时。
在图1-3所描绘的工艺中,有各种流分流。生物炼制设计/操作或化学工程领域的技术人员将能够在保持质量平衡的同时,确定分流分率以实现希望的工艺结果。可以对工艺进行模拟以确定最能实现希望的能量集成的分流比。
例如,管线160中的液体冷凝物在管线170(蒸馏回流)与管线180(产物)之间分流。管线170流量与管线180流量的比率是回流比。原则上,当没有液体冷凝物返回塔时(例如,在动态情况下,如在塔维护期间),回流比可能为0;当所有液体冷凝物返回塔时(例如,在动态情况下,如设备启动时的全回流),回流比可能是无限的。在稳定状态下,回流比(按质量计)的典型范围是约0.1至1,如约0.2至0.8,但这将根据产物、工艺配置和醪质量而变化。对于乙醇,回流比的典型范围是约0.3至0.7,如约0.50至0.66。较高质量的醪流通常允许较低的回流比。对于乙醇以外的生物燃料,根据纯度要求和其他因素,非常高的回流比可能是有用的,如约1、2、3、4、5、或甚至更高。此外,在某些实施例中,为了将所希望量的热量级联至间接干燥器,可以采用相对较高的回流比从而在高于最佳值的情况下操作蒸馏。
图1-3中的流分流的另一个实例是将管线230(水和可溶性联产物)分流为管线250(输送至间接干燥器)和产物240-P的分流。管线250与240-P的按质量计的分流比可以变化,如从0至约10,例如约0.1、0.2、0.5、1、2、3、4或5。
图1-3中的流分流的另一个实例是将管线350分流为管线380(1)(或图2和3中的管线380)与通向热氧化系统360的管线。分流分率可能为0,即所有材料直接或间接返回蒸馏,并且没有材料进入热氧化系统360。在其他实施例中,按质量计的分流分率可以是约0.1、0.2、0.3、0.4或0.5,例如,按流向热氧化系统360的质量流量除以图1中的管线380(1)或图2或3中的管线380的质量流量计算。
应注意的是,关于图1至3,在一些实施例中可以省略特定的单元操作,并且在这些或其他实施例中,可以包括未明确示出的其他单元操作。在这些方块流程图中未示出各种阀门、泵、仪表、传感器、取样口等。另外,多件设备(串联或并联)可以用于任何单元操作。另外,在工艺内产生或存在的固体、液体和气体流可以独立地再循环,传递到随后的步骤,或者在任何点从工艺中去除/吹扫。
在某些实施例中,在整个系统中包括热电联产(CHP)子系统。可选的CHP子系统具有CHP发动机,并且被配置为提供机械能、电能和/或热能以驱动蒸气压缩,其中CHP子系统和蒸气压缩可以被集成和配置以便CHP发动机的残余废热抵消生物炼制中工艺热能使用。
例如,MVR单元可以配置有标准蒸汽发生器以减少蒸馏所需的热能。可选的CHP发动机的尺寸可以与(i)MVR单元的机械需求和(ii)生物炼制的热能需求相一致。通过CHP系统回收的废热可选地提供生物炼制的至少部分热能需求,并且可以驱动可选的TVR单元。
作为使用CHP的另一个实例,TVR单元可以配置有标准蒸汽发生器以减少蒸馏所需的热能。可选的CHP发动机的尺寸可以与(i)TVR单元的热需求和(ii)生物炼制的热能需求相一致。CHP系统回收的废热可选地提供至少部分动力蒸气以驱动TVR蒸气喷射和/或提供生物炼制的热能需求。
本发明还提供了包括或适用于任何所披露的方法的工艺。生物燃料或生物化学品可以选自由以下组成的组:甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、异丁醇、2-丁醇、叔丁醇、丙酮及其组合。生物燃料或生物化学品还可以选自有机酸如乳酸、高级醇(例如C5+醇)、烷烃等。如本文中使用的,“生物燃料”、“生物化学品”、“生物燃料/生物化学品”等应是指一种或多种感兴趣的发酵产物。联产物包括但不限于干酒糟(DDG)、具有可溶物的干酒糟(DDGS)、釜底物、糖、木质素、和输出能量。
本发明包括通过包括所披露的方法的工艺生产的产物和/或通过所披露的系统生产的产物。
在不同实施例中,生物质原料可以选自农作物和/或农业残余物。在一些实施例中,农作物选自含淀粉的原料,如玉米、小麦、木薯、稻、马铃薯、小米、高粱或其组合。在一些实施例中,农作物选自含蔗糖的原料,如甘蔗、甜菜或其组合。
木质纤维素生物质也可以用作生物质原料。木质纤维素生物质包括例如植物和植物来源的材料、植被、农业废弃物、林业废弃物、木材废弃物、纸废弃物、动物来源的废弃物、家禽来源的废弃物和城市固体废弃物。在本发明的不同实施例中,生物质原料可以包括选自以下的一种或多种材料:木材采伐残余物、软木片、硬木片、树枝、树桩、节疤、树叶、树皮、锯屑、不合格纸浆、纤维素、玉米、玉米秸秆、麦秸、稻秸、甘蔗渣、柳枝稷、芒草、动物粪便、城市垃圾、城市污水、商业废弃物、葡萄渣、杏仁壳、山核桃壳、椰子壳、咖啡渣、草粒、干草粒、木材颗粒、纸板、纸、碳水化合物、塑料和布。例如,可以使用含淀粉和/或含蔗糖的原料与纤维素原料的混合物。
生产量或处理能力可以从小型实验室规模单元到完全商业规模的生物炼制(包括任何试点、示范或半商业规模系统)广泛变化。在不同实施例中,处理能力为至少约1kg/天、10kg/天、100kg/天、1吨/天(所有吨都为公吨)、10吨/天、100吨/天、500吨/天、1000吨/天、2000吨/天、3000吨/天、4000吨/天或更高。
生物炼制厂可以是对现有工厂的改造。在其他实施例中,生物炼制厂为新建工厂。
本说明书中所引用的所有出版物、专利和专利申请均以其全文通过援引并入本文,就如同每个出版物、专利或专利申请已经在本文中明确地且单独地提出。本说明书特此通过援引并入了共同拥有的2018年3月27日发布的美国专利号9,925,476,和2018年3月27日发布的美国专利号9,925,477,和2018年2月1日公开的美国专利申请公开号2018/0028934A1。
在该详细描述中,已经参考了本发明的多个实施例以及关于如何能够理解和实践本发明的非限制性实例和附图。在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以利用未提供本文阐明的所有特征和优点的其他实施例。本发明包含了本文所述的方法和系统的常规实验和优化。此类修改和变体被视为落入由权利要求书限定的本发明范围内。
当上述方法和步骤指示某些事件以某种顺序发生时,本领域普通技术人员将认识到可以修改某些步骤的顺序,并且此类修改是根据本发明的变体进行的。另外,在可能时这些步骤中的某些可以在并行过程中同时进行,也可以顺序进行。
因此,就本发明的变体而言,其在本披露的精神内或等同于所附权利要求书中找到的发明,意图是本专利也将覆盖那些变体。本发明应仅由权利要求限定。
Claims (30)
1.一种节能干燥生物炼制中的湿材料的方法,所述方法包括:
(a)提供含有液相的第一产物、固相的联产物和水的湿材料;
(b)热处理所述湿材料,以获得含有所述第一产物的工艺蒸气和含有所述联产物的工艺液体;
(c)增加所述工艺蒸气的压力;
(d)通过冷凝不与所述工艺液体接触的所述工艺蒸气,在间接干燥器中加热所述工艺液体的至少一部分,由此所述工艺蒸气的冷凝热被用于干燥所述工艺液体;
(e)回收从干燥所述工艺液体获得的干燥器排放流;以及(f)可选地,将所述干燥器排放流分离为排放蒸气流和排放固体流。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述干燥器排放流的至少一部分、或者如果进行了步骤(f)的话所述排放蒸气流被压缩并且返回步骤(b)以便为所述热处理提供热量,由此回收所述干燥器排放流中所含的热量。
3.如权利要求2所述的方法,其中步骤(c)与被压缩并且返回步骤(b)的所述干燥器排放流或所述排放蒸气流一起形成再压缩回路,并且其中所述生物炼制的热能需求的至少50%由所述再压缩回路提供。
4.如权利要求2所述的方法,其中所述生物炼制的所述热能需求的至少90%由所述再压缩回路提供。
5.如权利要求2所述的方法,其中所述生物炼制的所述热能需求的基本上全部由所述再压缩回路提供。
6.如权利要求1所述的方法,其中进行步骤(f),并且其中所述排放蒸气流的至少一部分被压缩并且用于加热所述生物炼制中的单独流,由此回收所述排放蒸气流中所含的热量。
7.如权利要求6所述的方法,其中由所述单独流产生第二工艺蒸气,其中所述第二工艺蒸气被压缩并且进料至第二间接干燥器,并且其中所述第二工艺蒸气的冷凝热被用于干燥,由此所述第二间接干燥器进一步干燥所述联产物。
8.如权利要求1所述的方法,其中进行步骤(f),并且其中所述排放蒸气流的至少一部分在含有与所述排放蒸气流相同组分的工艺流中冷凝,以减少排放到大气中的所述排放蒸气流的量。
9.如权利要求1所述的方法,其中进行步骤(f),并且其中所述排放蒸气流的至少一部分或其压缩形式使用非接触式热交换器冷凝,以减少排放到大气中的所述排放蒸气流的量。
10.如权利要求1所述的方法,其中步骤(b)利用蒸馏。
11.如权利要求1所述的方法,其中步骤(c)利用机械蒸气再压缩。
12.如权利要求1所述的方法,其中步骤(c)利用热蒸气再压缩。
13.如权利要求1所述的方法,其中所述间接干燥器是多效热交换系统中的效应。
14.如权利要求1所述的方法,其中在步骤(d)中,还使用不与所述工艺液体接触的工艺蒸汽加热所述工艺液体,并且其中蒸汽冷凝热与所述工艺蒸气的所述冷凝热共同用于干燥所述工艺液体。
15.如权利要求1所述的方法,所述方法进一步包括从所述间接干燥器回收产物流中冷凝形式的所述工艺蒸气。
16.如权利要求1所述的方法,所述方法进一步包括从所述间接干燥器回收干燥形式的所述联产物。
17.如权利要求1所述的方法,其中所述生物炼制厂是乙醇厂,其中所述第一产物是乙醇,并且其中所述联产物是干酒糟。
18.一种节能干燥生物炼制中的湿材料的方法,所述方法包括:
(a)提供含有液相的第一产物、固相的联产物和水的湿材料;
(b)热处理所述湿材料,以获得含有所述第一产物的工艺蒸气和含有所述联产物的工艺液体;
(c)通过冷凝不与所述工艺液体接触的所述工艺蒸气,在间接干燥器中加热所述工艺液体的至少一部分,由此所述工艺蒸气的冷凝热被用于干燥所述工艺液体;
(d)回收从干燥所述工艺液体获得的干燥器排放流;以及(e)将所述干燥器排放流分离为排放蒸气流和排放固体流,
其中所述排放蒸气流的至少一部分被压缩并且返回步骤(b)以便为所述热处理所述湿材料提供热量,由此回收所述干燥器排放流中所含的热量。
19.如权利要求18所述的方法,其中所述排放蒸气流的至少一部分被压缩并且用于加热所述生物炼制中的另一个流,由此回收所述排放蒸气流中所含的额外热量。
20.如权利要求18所述的方法,所述方法进一步包括从所述间接干燥器回收(a)产物流中冷凝形式的所述工艺蒸气和(b)干燥形式的所述联产物。
21.一种用于节能干燥生物炼制中的湿材料的系统,所述系统包括:
(i)热处理单元,其被配置为用于将湿材料分离为工艺蒸气流和工艺液体流,其中所述湿材料包含液相的第一产物、固相的联产物和水,其中所述工艺蒸气流包含所述第一产物,并且其中所述工艺液体流包含所述联产物;
(ii)与所述热处理单元的所述工艺蒸气流处于流体连通的第一压缩机,其中所述第一压缩机被配置为用于增加所述工艺蒸气流的压力;
(iii)与所述第一压缩机处于流体连通的间接干燥器,其中所述间接干燥器被配置为通过冷凝所述工艺蒸气流来加热所述工艺液体流,由此所述工艺蒸气流的冷凝热被用于干燥所述工艺液体流,并且其中所述间接干燥器配置有干燥器排放流作为输出物;以及
(iv)可选地,干燥器排放物分离单元,其被配置为将所述干燥器排放流分离为排放蒸气流和排放固体流。
22.如权利要求21所述的系统,其中所述热处理单元是一个或多个蒸馏塔。
23.如权利要求21所述的系统,其中所述第一压缩机是机械蒸气再压缩单元。
24.如权利要求21所述的系统,其中所述第一压缩机是热蒸气再压缩单元。
25.如权利要求21所述的系统,其中所述间接干燥器是多效热交换子系统的一部分。
26.如权利要求21所述的系统,所述系统进一步包括与所述干燥器排放流或者如果存在所述干燥器排放物分离单元的话与所述排放蒸气流处于流体连通的第二压缩机,其中所述第二压缩机被配置为用于增加所述排放蒸气流或者如果存在所述干燥器排放物分离单元的话所述工艺蒸气流的压力。
27.如权利要求26所述的系统,其中所述第二压缩机是机械蒸气再压缩单元。
28.如权利要求26所述的系统,其中所述第二压缩机是热蒸气再压缩单元。
29.如权利要求21所述的系统,其中存在所述干燥器排放物分离单元,并且其中所述系统包括与所述排放蒸气流或其压缩形式处于流体连通的非接触式热交换器。
30.如权利要求21所述的系统,其中存在所述干燥器排放物分离单元,并且其中所述系统包括被配置为进一步干燥所述联产物的第二间接干燥器。
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201962800044P | 2019-02-01 | 2019-02-01 | |
US62/800,044 | 2019-02-01 | ||
US201962857619P | 2019-06-05 | 2019-06-05 | |
US62/857,619 | 2019-06-05 | ||
US16/721,896 US10787407B2 (en) | 2019-02-01 | 2019-12-19 | Methods and systems for energy-efficient drying of co-products in biorefineries |
US16/721,896 | 2019-12-19 | ||
PCT/US2019/067699 WO2020159645A1 (en) | 2019-02-01 | 2019-12-20 | Methods and systems for energy-efficient drying of co-products in biorefineries |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113646058A true CN113646058A (zh) | 2021-11-12 |
Family
ID=71837283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201980094824.0A Pending CN113646058A (zh) | 2019-02-01 | 2019-12-20 | 用于节能干燥生物炼制中的联产物的方法和系统 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10787407B2 (zh) |
EP (1) | EP3917640A4 (zh) |
CN (1) | CN113646058A (zh) |
CA (1) | CA3128486A1 (zh) |
WO (1) | WO2020159645A1 (zh) |
ZA (1) | ZA202106306B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10787407B2 (en) * | 2019-02-01 | 2020-09-29 | Energy Integration, Inc. | Methods and systems for energy-efficient drying of co-products in biorefineries |
US11291927B2 (en) * | 2020-07-15 | 2022-04-05 | Energy Integration, Inc. | Methods and systems for electrifying, decarbonizing, and reducing energy demand and process carbon intensity in industrial processes via integrated vapor compression |
EP4415844A1 (en) * | 2021-10-15 | 2024-08-21 | Whitefox Technologies Limited | Heat integrated process and system for organic solvent production using vapor recompression |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4617270A (en) * | 1983-05-13 | 1986-10-14 | Anderson Clyde G | Alcohol and distillers grain recovery process |
CN103245130A (zh) * | 2012-02-14 | 2013-08-14 | 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司 | 一种热泵工质循环回收干燥尾气热量和水的方法及其装置 |
DE102014001912A1 (de) * | 2014-02-18 | 2015-09-03 | Christine Apelt | Verfahren zur stofflichen und energetischen Verwertung biogener Reststoffe von Anlagen zur Bioethanolgewinnung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
CN107098417A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-08-29 | 上海轻叶能源股份有限公司 | 一种炼油厂含油污水的处理装置和工艺 |
CN107532183A (zh) * | 2015-02-19 | 2018-01-02 | 阿普艾知识产权控股有限责任公司 | 木质纤维素生物质至乙醇或其他发酵产物的水热‑机械转化 |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3721568A (en) * | 1970-07-14 | 1973-03-20 | Proctor & Schwartz Inc | Method of treating spent grain |
US4223452A (en) * | 1979-02-12 | 1980-09-23 | Chambers John M | Drying process and apparatus for accomplishing the same |
US4340446A (en) * | 1979-08-31 | 1982-07-20 | Crawford Lynn A | Heat recovery in distillation process |
US4277268A (en) * | 1979-10-17 | 1981-07-07 | Conoco, Inc. | Heat pump fractionation process |
US4309254A (en) * | 1980-04-17 | 1982-01-05 | Stone And Webster Eng. Corp. | Alcohol recovery process |
JPS5784701A (en) * | 1980-11-18 | 1982-05-27 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Method for concentrating fermented liquor and separating alcohol by evaporation |
US4422903A (en) | 1981-02-17 | 1983-12-27 | Raphael Katzen Associates International Inc. | Anhydrous ethanol distillation method and apparatus |
DE3303571C2 (de) | 1982-03-11 | 1984-07-26 | Buckau-Walther AG, 4048 Grevenbroich | Verfahren und Anlage zur Herstellung von Äthanol |
US4539076A (en) | 1982-09-27 | 1985-09-03 | Swain R L Bibb | Vapor compression distillation system |
JPS6042214B2 (ja) | 1982-11-29 | 1985-09-20 | 新燃料油開発技術研究組合 | 無水エタノ−ルの製造方法および装置 |
US4746610A (en) | 1983-02-02 | 1988-05-24 | Douglas W. Wills | Efficient use of thermal energy from an internal combustion engine in ethanol production |
FI66294C (fi) | 1983-05-20 | 1984-10-10 | Finn Aqua Ltd Oy | Destillationsanordning som arbetar enligt termokompressorprincipen |
US4585523A (en) | 1984-02-27 | 1986-04-29 | Giddings Edward H | Vapor compression distillation apparatus |
US5294304A (en) | 1989-11-14 | 1994-03-15 | Ministry Of International Trade And Industry | Process for the recovery of absolute ethanol by vapor compression extractive distillation |
JP3221695B2 (ja) * | 1991-07-25 | 2001-10-22 | フレゼニウス川澄株式会社 | 不揮発物を含む原液からのヒートポンプ方式による溶剤回収方法 |
DE4235431C1 (de) * | 1992-10-21 | 1994-01-20 | Huels Chemische Werke Ag | Verfahren zur Trennung von Ethylbenzol/Styrol durch Destillation eines flüssigen, überwiegend aus Styrol und Ethylbenzol bestehenden Gemisches |
US5772850A (en) | 1995-05-11 | 1998-06-30 | Morris; Bobby D. | Apparatus for vapor compression distillation |
US7257945B2 (en) | 2003-02-10 | 2007-08-21 | U T Battelle, Llc | Stripping ethanol from ethanol-blended fuels for use in NOx SCR |
US8002874B2 (en) | 2007-03-06 | 2011-08-23 | Membrane Technology And Research, Inc. | Liquid-phase and vapor-phase dehydration of organic/water solutions |
MY153731A (en) | 2007-12-27 | 2015-03-13 | Gevo Inc | Recovery of higher alcohols from dilute aqueous solutions |
US8114255B2 (en) | 2008-08-27 | 2012-02-14 | Membrane Technology & Research, Inc. | Membrane-augmented distillation with compression to separate solvents from water |
US9138678B2 (en) | 2008-08-27 | 2015-09-22 | Membrane Technology And Research, Inc. | Membrane-augmented distillation with compression and condensation to separate solvents from water |
NO330757B1 (no) * | 2008-09-02 | 2011-07-04 | Ola Heggen | Metode for fordampning og eventuell destillering av vaesker ved hjelp av varmepumpe |
US7972825B2 (en) | 2009-02-13 | 2011-07-05 | Ene003, Llc | Integrated apparatus for ethanol production and extraction |
US8535413B2 (en) | 2009-12-28 | 2013-09-17 | Chevron U.S.A. Inc. | Integrated mechanical vapor recompression (MVR) and membrane vapor permeation process for ethanol recovery (ethanol dehydration) from fermentation broth |
US20160002131A1 (en) * | 2013-02-21 | 2016-01-07 | Butamax Advanced Biofuels Llc | Vapor recompression |
JP5778831B1 (ja) * | 2014-03-31 | 2015-09-16 | 月島機械株式会社 | 被処理物の乾燥方法、および横型回転式乾燥機 |
CN105091546B (zh) * | 2014-05-20 | 2017-06-06 | 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司 | 一种发电机组高水分、低热值褐煤干燥和水回收方法及其装置 |
EP3227252B1 (en) * | 2014-12-04 | 2019-09-18 | Praj Industries Limited | Integrated ethanol separation and vinasse/ slop concentration using mechanical vapour recompression |
US11458413B2 (en) * | 2016-03-28 | 2022-10-04 | Energy Integration, Inc. | Energy-efficient systems including vapor compression for biofuel or biochemical plants |
US9925476B2 (en) * | 2016-03-28 | 2018-03-27 | Energy Integration, Inc. | Energy-efficient systems including combined heat and power and mechanical vapor compression for biofuel or biochemical plants |
EP3615162A4 (en) * | 2017-04-05 | 2021-03-03 | Thermal Kinetics Systems, LLC | CHEMICAL RECOVERY BY DISTILLATION OF DILUTE Aqueous SOLUTIONS PRODUCED IN ADVANCED BIOFUEL PROCESSES |
US10787407B2 (en) * | 2019-02-01 | 2020-09-29 | Energy Integration, Inc. | Methods and systems for energy-efficient drying of co-products in biorefineries |
-
2019
- 2019-12-19 US US16/721,896 patent/US10787407B2/en active Active
- 2019-12-20 CA CA3128486A patent/CA3128486A1/en active Pending
- 2019-12-20 WO PCT/US2019/067699 patent/WO2020159645A1/en unknown
- 2019-12-20 EP EP19912447.0A patent/EP3917640A4/en not_active Withdrawn
- 2019-12-20 CN CN201980094824.0A patent/CN113646058A/zh active Pending
-
2020
- 2020-09-01 US US17/008,703 patent/US11034638B2/en active Active
-
2021
- 2021-08-30 ZA ZA2021/06306A patent/ZA202106306B/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4617270A (en) * | 1983-05-13 | 1986-10-14 | Anderson Clyde G | Alcohol and distillers grain recovery process |
CN103245130A (zh) * | 2012-02-14 | 2013-08-14 | 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司 | 一种热泵工质循环回收干燥尾气热量和水的方法及其装置 |
DE102014001912A1 (de) * | 2014-02-18 | 2015-09-03 | Christine Apelt | Verfahren zur stofflichen und energetischen Verwertung biogener Reststoffe von Anlagen zur Bioethanolgewinnung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
CN107532183A (zh) * | 2015-02-19 | 2018-01-02 | 阿普艾知识产权控股有限责任公司 | 木质纤维素生物质至乙醇或其他发酵产物的水热‑机械转化 |
CN107098417A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-08-29 | 上海轻叶能源股份有限公司 | 一种炼油厂含油污水的处理装置和工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020159645A1 (en) | 2020-08-06 |
CA3128486A1 (en) | 2020-08-06 |
US11034638B2 (en) | 2021-06-15 |
US10787407B2 (en) | 2020-09-29 |
EP3917640A4 (en) | 2022-10-12 |
EP3917640A1 (en) | 2021-12-08 |
ZA202106306B (en) | 2023-11-29 |
US20200247738A1 (en) | 2020-08-06 |
US20200399193A1 (en) | 2020-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3436171B1 (en) | Energy-efficient systems including combined heat and power and mechanical vapor compression for biofuel or biochemical plants | |
US9732362B2 (en) | Processes and systems for alcohol production and recovery | |
US11034638B2 (en) | Methods and systems for energy-efficient drying of co-products in biorefineries | |
US7572353B1 (en) | Ethanol distillation process | |
RU2548085C2 (ru) | Система и способы выделения спирта и сгущения побочных продуктов перегонки | |
US11471784B2 (en) | Enhancing a biorefinery with an optional vapor recompression unit while maintaining the ability to operate without the vapor recompression unit | |
US20110108409A1 (en) | Use of superheated steam dryers in an alcohol distillation plant | |
US8512448B2 (en) | Multi-stage scrubbing system and method for ethanol vent streams | |
CN205031905U (zh) | 包含蒸发系统的装置、用于精制从纤维素类生物质发酵得到的啤酒流的装置以及纤维素类乙醇系统 | |
CA3167104A1 (en) | Recovery of energy and chemicals from a steam explosion process | |
CN106573866A (zh) | 一种节能环保的从纤维素材料生产目标化学化合物的方法 | |
US10392590B1 (en) | Method and system for distilling alcohol in an alcohol production process | |
CN111148821B (zh) | 包括用于生物燃料或生物化学设备的蒸气压缩的节能系统 | |
US20230211254A1 (en) | Process for evaporating water from stillage | |
CN114980997A (zh) | 使用蒸气压缩的整合co2再利用的系统和方法 | |
Galbe et al. | Cellulosic bioethanol production | |
US20150251128A1 (en) | Molecular sieve depressurization recovery system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211112 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |