工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010083722.3 (22)申请日 2020.02.13 (71)申请人 河北首朗新能源科技有限公司 地址 063200 河北省唐山市曹妃甸工业区 首钢京唐钢铁联合有限责任公司院内 (72)发明人 王梦莎莫志朋佟淑环赵凌 陈超蔺兴法曹亚楠张园春 (74)专利代理机构 北京华沛德权律师事务所 11302 代理人 马苗苗 (51)Int.Cl. C12M 1/12(2006.01) C12M 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种工业废气发酵法制乙醇中气液两相物。

2、 料系统 (57)摘要 本发明公开一种工业废气发酵法制乙醇中 气液两相物料系统， 包括发酵罐、 发酵罐循环泵、 陶瓷膜循环泵、 陶瓷膜组、 浓液储罐和清液储罐， 所述的发酵罐的醪液输出端连通有第一横管， 所 述第一横管的一端连通有发酵罐循环泵， 所述发 酵罐循环泵的出口端连通有第二横管， 第二横管 连通第二竖管到发酵罐顶部。 通过利用工业尾气 中CO气体作为发酵菌种所需碳源进行生物发酵， 在气液共存的物料中陶瓷膜组的进料位置为发 酵罐循环管路下部作为进料点， 实现气液段塞流 中聚积在水平管道中大气泡的， 减少机械振动， 达到提升膜组运行效率和机械稳定性的目的。 权利要求书1页 说明书3页 附图。

3、1页 CN 111334415 A 2020.06.26 CN 111334415 A 1.一种工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统， 包括发酵罐(1)、 发酵罐循环泵 (2)、 陶瓷膜循环泵(3)、 陶瓷膜组(4)、 浓液储罐(13)和清液储罐(5)， 其特征在于： 所述的发 酵罐(1)的醪液输出端连通有第一横管(7)， 所述第一横管(7)的一端连通有发酵罐循环泵 (2)， 所述发酵罐循环泵(2)的出口端连通有第二横管(16)， 所述第二横管(16)通过第二竖 管(10)连通于发酵罐(1)顶部。 2.根据权利要求1所述的一种工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统， 其特征在 于： 所述第二。

4、横管(16)连通有第一竖管(6)， 所述第一竖管(6)与第三横管(8)连通， 所述第 三横管(8)与陶瓷膜组循环泵(3)入口端连通， 所述第一横管(7)、 第二横管(16)、 第一竖管 (6)与第三横管(8)为陶瓷膜组进料管线。 3.根据权利要求1所述的一种工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统， 其特征在 于： 所述陶瓷膜组(4)通过陶瓷膜组排气管(19)固定连通于第五横管(12)。 4.根据权利要求1所述的一种工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统， 其特征在 于： 所述陶瓷膜组循环泵(3)出口第四横管(9)与陶瓷膜组(4)上部相连通。 5.根据权利要求1所述的一种工业废气发酵法制乙醇中气。

5、液两相物料系统， 其特征在 于： 所述陶瓷膜组(4)下部出口通过第五横管(12)与第二竖管(10)相连。 6.根据权利要求1所述的一种工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统， 其特征在 于： 所述陶瓷膜组(4)下部出口通过第六横管(15)与浓液储罐(13)相连通。 7.根据权利要求1所述的一种工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统， 其特征在 于： 所述陶瓷膜组(4)侧面清液出口通过第七横管(14)与清液储罐(5)相连。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111334415 A 2 一种工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统 技术领域 0001 本发明属于工业废气发酵法制乙醇领域， 具体涉及一。

6、种工业废气发酵法制乙醇中 气液两相物料系统。 背景技术 0002 工业废气中含有大量的C0有毒气体， 传统工艺上冶金相关工业尾气中的C0将作为 燃料气燃烧产热送至热电厂进行热量回收利用， 而其燃烧后产生的C02排放至大气中， 仍会 造成大气污染， 加剧温室效应。 工业废气发酵法制乙醇是一种节能环保的新能源技术方法， 其利用乙醇梭菌消耗C0的特性， 将无机碳转化为有机碳， 降低碳元素以温室气体的形式再 进入大气层。 在整体工艺流程中， 乙醇梭菌与气体碳源接触消耗营养液中的营养成分形成 的含菌发酵液使用陶瓷膜的切向过滤进行菌体蛋白与渗透液的分离， 渗透液经过精馏后成 为燃料乙醇。 0003 陶瓷膜。

7、组在运行过程中， 可以依靠提升循环泵的泵频来提供更高速的膜面流速进 而达到高效率分离含菌发酵液和不含菌渗透液的目的。 但在实际运行中发现， 由于物料的 两相特殊性， 在提升循环泵泵频的过程中， 物料中未被菌体消耗的气泡聚积在管道内， 会给 膜组件带来不规律的震动情况， 这种震动情况是由于工业废气发酵法制乙醇的物料中气液 两相接触， 在膜组的运行管道内会产生气液两相段塞流现象。 气液两相段塞流是液塞和长 气泡在空间和时间上的交替， 在流动过程中表现出间歇性和不稳定性。 在工业废气发酵制 乙醇的工艺中， 以C0气体作为发酵液的碳源， 二者接触后的气液两相段， 不仅降低泵的效率 同时因两相段塞流的存。

8、在使得膜组振动， 降低膜管运行寿命， 影响膜组机械稳定性。 发明内容 0004 鉴于上述问题， 提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上 述背景技术的问题。 0005 本发明实施例提供一种工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统， 包括发酵罐 (1)、 发酵罐循环泵(2)、 陶瓷膜循环泵(3)、 陶瓷膜组(4)、 浓液储罐(13)和清液储罐(5)， 其 特征在于： 所述的发酵罐(1)的醪液输出端连通有第一横管(7)， 所述第一横管(7)的一端连 通有发酵罐循环泵(2)， 所述发酵罐循环泵(2)的出口端连通有第二横管(16)， 所述第二横 管(16)通过第二竖管(10)连通于发酵罐。

9、(1)顶部。 0006 可选的， 所述第二横管(16)连通有第一竖管(6)， 所述第一竖管(6)与第三横管(8) 连通， 所述第三横管(8)与陶瓷膜组循环泵(3)入口端连通， 所述第一横管(7)、 第二横管 (16)、 第一竖管(6)与第三横管(8)为陶瓷膜组进料管线。 0007 可选的， 所述陶瓷膜组(4)通过陶瓷膜组排气管(19)固定连通于第五横管(12)。 0008 可选的， 所述陶瓷膜组循环泵(3)出口第四横管(9)与陶瓷膜组(4)上部相连通。 0009 可选的， 所述陶瓷膜组(4)下部出口通过第五横管(12)与第二竖管(10)相连。 0010 可选的， 所述陶瓷膜组(4)下部出口通过。

10、第六横管(15)与浓液储罐(13)相连通。 说明书 1/3 页 3 CN 111334415 A 3 0011 可选的， 所述陶瓷膜组(4)侧面清液出口通过第七横管(14)与清液储罐(5)相连。 0012 本发明实施例中的一个或多个技术方案， 至少具有如下的技术效果或优点： 0013 本发明实施例提供的一种提升膜组运行效果的气液两相物料分离系统， 通过利用 工业尾气中CO气体作为发酵菌种所需碳源进行生物发酵， 在气液共存的物料中陶瓷膜组的 进料位置为发酵罐循环管路下部作为进料点， 实现气液段塞流中聚积在水平管道中大气泡 的， 减少机械振动， 达到提升膜组运行效率和机械稳定性的目的。 附图说明 。

11、0014 通过阅读下文优选实施方式的详细描述， 各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。 附图仅用于示出优选实施方式的目的， 而并不认为是对本发明 的限制。 而且在整个附图中， 用相同的参考图形表示相同的部件。 在附图中： 0015 图1是本发明中工业废气发酵法制乙醇中气液两相物料系统的结构示意图。 0016 图中： 1、 发酵罐； 2、 发酵罐循环泵； 3、 陶瓷膜组循环泵； 4、 陶瓷膜组； 5、 清液储罐； 6、 第一竖管； 7、 第一横管； 8、 第三横管； 9、 第四横管； 10、 第二竖管； 11、 第三竖管； 12、 第五横 管； 13、 浓液储罐； 14、 。

12、第七横管； 15、 第六横管； 16、 第二横管； 17、 第八横管； 18、 第九横管； 19、 陶瓷膜组排气管。 具体实施方式 0017 下文将结合具体实施方式和实施例， 具体阐述本发明， 本发明的优点和各种效果 将由此更加清楚地呈现。 本领域技术人员应理解， 这些具体实施方式和实施例是用于说明 本发明， 而非限制本发明。 0018 在整个说明书中， 除非另有特别说明， 本文使用的术语应理解为如本领域中通常 所使用的含义。 因此， 除非另有定义， 本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领 域技术人员的一般理解相同的含义。 若存在矛盾， 本说明书优先。 0019 实施例 0020 请参。

13、阅图1， 本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题， 总体思路如下： 0021 本申请提供一种进料方式改进工业废气生物发酵法制乙醇中气液两相物料分离 系统， 包括1、 发酵罐和2、 发酵罐循环泵， 所述发酵罐1与发酵罐循环泵2由第一横管7连通， 所述发酵罐循环泵2与发酵罐1顶部由第二竖管10连接， 第一横管7、 发酵罐循环泵2、 第二横 管16、 第二竖管10和第八横管17用于发酵罐1内菌体循环， 提升菌体对气体吸收效果。 0022 本实施例中， 具体的： 所述发酵罐循环泵2出口的第二横管16与陶瓷膜组循环泵3 连通有第一竖管6和第三横管8。 由于气泡的密度在较液体轻， 积聚的气体在水平管道。

14、上方， 水平管道下方内流动液体虽然有一定量的含气率， 但不会出现大气泡积聚影响对系统造成 大程度的湍流。 第一竖管6和第三横管8降低了发酵液进入陶瓷膜组循环泵3的初始位置， 减 少了聚积在第二横管16内大气泡进入陶瓷膜组循环泵3的可能性， 降低了气液段塞流对气 液两相物质进入膜组的影响。 0023 本实施例中， 具体的： 所述陶瓷膜组4顶部与陶瓷膜组出料管线第五横管12连通有 陶瓷膜组排气管19。 陶瓷膜组排气19可将在膜组顶部聚积的含较大气泡发酵液通过陶瓷膜 组出料管线第五横管12并返回至发酵罐1中， 减少膜组顶部大气泡在膜组的停留时间。 说明书 2/3 页 4 CN 111334415 A。

15、 4 0024 本实施例中， 具体的： 所述陶瓷膜组循环泵3与陶瓷膜组4连通有第四横管9、 第三 竖管11和第九横管18， 所述第一竖管16、 第三横管8、 第四横管9、 第三竖管11和第九横管18 为陶瓷膜组4的进料管线。 0025 本实施例中， 具体的： 所述陶瓷膜组4与第二竖管10连通有第五横管12， 第五横管 12为浓液回发酵罐1的路径， 保证在连续培养中发酵罐内菌体浓度。 0026 本实施例中， 具体的： 所述陶瓷膜组4与浓液储罐13连通有第六横管15， 所述陶瓷 膜组4与清液储罐13连通有第七横管14， 浓液和清液分别排放至浓液储罐13和清液储罐5作 为后续工段的原料储罐。 所述第。

16、一竖管6、 第二竖管10、 第五横管12、 陶瓷膜组排气管19、 第 七横管14和第六横管15中部均固定安装有电磁阀。 通过人工控制电磁阀， 控制管路的打开 和闭合， 提高使用的便利性。 电磁阀为普板电磁阀。 0027 工作原理或结构原理， 使用时， 发酵罐1内含菌浓液一部分通过发酵罐循环泵2途 径第一横管7、 第二横管16、 第二竖管10和第八横管17形成循环式的连续培养， 另一部分途 径第一竖管6和第三横管8在陶瓷膜组循环泵3的作用下从陶瓷膜组4顶部进料， 在错流过滤 的作用下， 浓液流出至浓液储罐13， 清液在含菌醪液流向的垂直方向流出至清液储罐5。 进 料过程中水平管聚积的气泡在第一竖。

17、管的作用下， 减少了进入膜组的几率。 0028 最后， 还需要说明的是， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体意在涵盖非排他 性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那些要素， 而且 还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者设备所固有的 要素。 0029 尽管已描述了本发明的优选实施例， 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范围的所有变更和修改。 0030 显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。 这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 说明书 3/3 页 5 CN 111334415 A 5 图1 说明书附图 1/1 页 6 CN 111334415 A 6 。