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1、10申请公布号CN102070400A43申请公布日20110525CN102070400ACN102070400A21申请号201010552430622申请日20101118C07C31/08200601C07C29/80200601C07C29/76200601B01D61/0020060171申请人清华大学地址100084北京市10008482信箱72发明人李十中唐俏瑜李天成王莉74专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人张文宝54发明名称一种膜分离固态发酵乙醇的方法57摘要本发明公开了燃料乙醇生产技术领域中一种蒸汽渗透分离固态发酵乙醇的方法。该方法先用水蒸汽隔层将。
2、固态发酵的乙醇和部分水蒸出来，再将乙醇水气态混合物通过优先透醇膜，使得乙醇浓度大幅度升高。本方法用水蒸汽提取乙醇，将发酵罐中的固体物料与乙醇分开，得到的混合物中仅含乙醇和水，使得后面分离操作简单、方便。与其他分离乙醇水混合物方法相比，本方法具有分离效率高，能量消耗少，成本低，无污染，操作方便，易放大等优点，具有工业化前景。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图1页CN102070403A1/1页21一种膜分离固态发酵乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤1使水蒸汽通过固态发酵罐，对罐内物质隔层加热，将固体发酵物内的乙醇和水气化；2让带有乙醇的混。
3、合蒸汽通过采用优先透醇膜的膜分离装置，在膜分离装置的透过侧用真空泵抽取真空，在物料侧保持常压，使得膜两侧间有推动力，使乙醇蒸汽通过分离膜，在膜的透过侧通过冷凝器收集，得到浓缩的乙醇。2根据权利要求1所述的一种膜分离固态发酵乙醇的方法，其特征在于，所述优先透醇膜是由支撑体和沉积在支撑体表面上的对乙醇具有选择性的活性层组成。3根据权利要求2所述的一种膜分离固态发酵乙醇的方法，其特征在于，所述支撑体的材料为聚酯；所述对乙醇具有选择性的活性层的材料为聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅丙炔、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯、聚丙烯、聚丁二烯、丁苯橡胶或丁晴橡胶。4根据权利要求1所述的一种膜分离固态发酵乙醇的方。
4、法，其特征在于，所述优先透醇膜为管式、卷式、平板或中空纤维膜形式；5根据权利要求4所述的一种膜分离固态发酵乙醇的方法，其特征在于，所述管式优先透醇膜为外膜或内膜。6根据权利要求1所述的一种膜分离固态发酵乙醇的方法，其特征在于，所述带有乙醇的混合蒸汽进行渗透分离过程时的压力为50200PA。7根据权利要求1所述的一种膜分离固态发酵乙醇的方法，其特征在于，所述水蒸气的温度不低于150；所述带有乙醇的混合蒸汽从固态发酵罐流出时的温度不低于90，在膜分离过程中温度不低于80。8根据权利要求1所述的一种膜分离固态发酵乙醇的方法，其特征在于，所述对乙醇具有选择性的活性层的厚度为2060M。权利要求书CN1。
5、02070400ACN102070403A1/2页3一种膜分离固态发酵乙醇的方法技术领域0001本发明涉及一种膜分离固态发酵乙醇的方法，属于燃料乙醇制备技术领域。背景技术0002生物质能作为可持续发展能源，其应用发展空间较大，目前生物质能约占能源供应的11，特别是近年来生物质燃料产量快速增长，全球迎来了生物质能源发展的黄金时期。0003生物质发酵制备燃料乙醇技术是世界各国广泛关注的热门课题。一般情况下，发酵生产的乙醇首先通过蒸馏将乙醇浓度提高，这个过程能耗高、污染大、设备成本高，并且不能分离恒沸物。0004渗透汽化以其设备简单、选择性好、单级分离度高、传质速率大、无污染和易操作、易放大等优点，。
6、逐渐成为世界研究的热点，在石油化工、医药、食品和环境保护等工业领域中具有广阔的应用前景和市场。渗透汽化技术已经在高浓度乙醇脱水方面实现了工业化，但在从低浓度乙醇水溶液中收集乙醇方面仍处于实验室研究阶段。这是因为膜通量与分离因子对乙醇生产成本有很大的影响，有学者指出，将15WT的乙醇提纯至95WT时，若要使得膜分离成本降低，分离因子必须达到20以上，而在目前的研究水平，分离因子仅为12左右。0005本发明用水蒸汽提取固体发酵乙醇，混合蒸汽中乙醇质量百分比可达20以上，比一般液态发酵乙醇要高。采用蒸汽渗透法分离提取出来的混合物，通过优先透醇膜，提高乙醇浓度。蒸汽渗透法制备燃料乙醇，其优点有能量损耗。
7、低、渗透通量大、膜污染小和膜使用寿命长等优点，适合用于工业过程。发明内容0006本发明的目的是提供一种膜分离固态乙醇的方法，提高分离效率，降低分离成本，减少能耗，避免环境污染。0007所述蒸汽渗透法分离固态发酵乙醇的方法包括以下具体步骤00081用不低于150的水蒸汽通入固态发酵罐中，与固态发酵物料隔层加热，使得物料中的水和乙醇气化，提取出来的乙醇与水的混合气温度不低于90；00092将乙醇与水的混合气经管道直接进入膜分离装置在透过侧用真空泵抽取真空，在物料侧保持常压，使得膜两侧间有推动力。膜分离过程中温度不低于80。00103在透过侧用冷凝器对渗透组分进行冷凝收集，得到高浓度的乙醇溶液。00。
8、11所述水蒸汽隔层提取的乙醇水混合气中乙醇浓度为2030WT。0012所述的膜分离装置由膜组件和优先透醇复合膜组成。优先透醇复合膜是由支撑体和对乙醇有亲和力的活性分离层组成。0013所述的支撑体材料为聚酯。0014所述的对乙醇具有选择性的活性层的膜材料为聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅丙说明书CN102070400ACN102070403A2/2页4炔、含氟类聚合物、聚丙烯、聚丁二烯、丁苯橡胶或丁晴橡胶。其中活性分离层的厚度可根据实际需要在2060M之间进行调整。0015所述的复合膜的构型取决于支撑体的构形为管式、卷式、平板或中空纤维式；管式为内膜或外膜。0016本发明的有益效果为00171采用蒸汽。
9、渗透法分离固态发酵乙醇，分离效率高；00182工艺简单，操作方便，易于放大；00193降低能耗，无环境污染问题；00204降低成本，解决了燃料乙醇分离的难题，促进了生物炼制技术发展。附图说明0021图1是蒸汽渗透法分离固态发酵乙醇的工艺流程示意图。0022图中标号00231固体发酵罐；2膜分离装置；3冷凝系统；4真空泵；A水蒸汽；B乙醇与水的混合气；C渗透组分。具体实施方式0024本发明提供了一种膜分离固态发酵乙醇的方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。0025如图1所示，固体发酵罐1与膜分离装置2的物料侧连接，膜分离装置2的透过侧与冷凝系统3以及真空泵4连接。膜分离装置2采用。
10、由支撑体和沉积在支撑体表面上的对乙醇具有选择性的活性层组成的平板式优先透醇膜。支撑体的材料为聚酯；对乙醇具有选择性的活性层的材料为聚二甲基硅氧烷，厚度为50M。0026分离乙醇时，按如下步骤进行00271用不低于150的水蒸汽A通入固态发酵罐1中，与固态发酵物料隔层加热，使得物料中的水和乙醇气化，提取出来的乙醇与水的混合气B温度不低于90。00282将乙醇与水的混合气B经管道直接进入膜分离装置2，在透过侧用真空泵4抽取真空，在物料侧保持常压，使得膜两侧间有推动力。膜分离过程中温度不低于80。00293在透过侧用冷凝器3对渗透组分C进行冷凝收集，得到高浓度的乙醇溶液。说明书CN102070400ACN102070403A1/1页5图1说明书附图CN102070400A。