[发明专利]在具有精馏塔和分子筛的基于纤维素类生物质的工艺中具有减少的污染物的乙醇的制备

说明书

技术领域

本发明涉及用于在发酵过程中由纤维素原料制备乙醇的方法。具体 地，从最终产品中除去用生物质水解产物制备的乙醇中的主要污染物，其 还允许过程水的再循环。

背景技术

乙醇是能量的重要来源并且可用作基于石油的汽油和柴油产品的替代 物。乙醇通过发酵多种有机原料制得，从而提供蒸馏并脱水的发酵醪 (beer)以产生高纯度产物。目前大多数燃料乙醇由基于谷物、淀粉或糖的 原料制得。这些方法通常包括发酵水与研磨谷物的混合物以产生醇，蒸馏 所发酵的混合物以回收作为顶部产物的醇和蒸馏室底部副产物，该副产物 包括谷物固体和溶解的固体在水中的稀釜馏物。蒸馏室副产物通常通过蒸 发来自其的水进行浓缩，以生产含可溶物的干酒糟(DDGS)，其为一种用 于牲畜的重要饲料。

典型的谷物乙醇设施通常具有以下共有要素：

1)对于来自发酵罐的排出料流存在吸附或净化过程，以从共同产生 的二氧化碳中回收甲醇、乙醇、高级醇和乙醛。这通常将补给水 抽入设备并且通常为冷流。

2)采用蒸馏，以产生乙醇与水并且主要为水浓缩达至共沸组合物的 料流和不含乙醇的固体料流。该过程通常通过使用被称为醪塔和 精馏塔的两个蒸馏塔来实现。

3)然后经由两个液相共沸蒸馏(包含夹带剂)或者更通常地通过在 分子筛中浓缩使共沸乙醇料流经受进一步浓缩，以产生主要工艺 产品燃料级乙醇。

4)经由离心或其它一些方式从2)中所提及的含水料流中分离固体， 并且可进一步干燥以产生动物饲料或燃料材料。

5)可将由4)得到的含水料流的一部分(回槽)再循环至设备的前端 以形成发酵罐的进料的一部分，同时残留物将被蒸发以除去否则 会堆积的杂质。这些杂质包括不能发酵的糖、蛋白质和盐并且作 为浓缩的液体料流被净化。可将来自蒸发的冷凝物直接再循环至 具有回槽的发酵。蒸发过程通常为两个或三个阶段并且将与蒸馏 过程热集成在一起。

基于谷物、淀粉和糖的方法变得日益不合乎需要，原因是其不可避免 地依赖于食品来源并且负面影响全球食品价格。由纤维素农产品制备的乙 醇和其它废物原料避免了这些问题。纤维素原料是通常包含纤维素和半纤 维素以及木质素的那些。用于由纤维素原料制备乙醇的合适原料包括生物 质诸如玉米棒、玉米秸秆、草、木质生物质、甘蔗渣以及包含高纤维素组 分的工业废品。用于由纤维素原料产生醇并特别是乙醇的方法在多个出版 物(参见例如Aden等人。在“LignocellulosicBiomasstoEthanolProcess DesignandEconomicsUtilizingCo-CurrentDiluteAcidPrehydrolysisand EnzymaticHydrolysisforCornStover”中，NRELReportNo.TP-510-32438； NRELReportNREL/TP-510-37092，“PlantsfromCornStarchand LignocellulosicFeedstocks(Revised)”；以及Madson，P.W.和D.A.Monceaux， (FuelEthanolProduction)，在“FuelAlcoholTextbook”中，AlltechInc.， 1999)中有所描述。纤维素乙醇方法的各个方面公开于共同拥有的专利US 7629156、US7666282US7741084、US7741119、US7781191、US 7803623、US7807419、US7819976、US7897396、US7910338、US 7932063、US7989206、US7998713、US7998722、US8216809、US 8241873、US8241880、US8247208、US8278070、US8304213和US 8304535。