TH61971A - การผลิตเอธานอลจากวัตถุดิบประเภทลิกโนเซลลูโลส - Google Patents

Abstract

DC60 (14/01/45) วิธีการผลิตเอธานอลจากวัตถุดิบประเภทลิกโนเซลลูโลสอย่างต่อเนื่อง โดยย่อยวัตถุดิบให้เป็น น้ำตาลด้วยกรดเจือจางร่วมกับโซลเว้นท์ที่อุณหภูมิสูงภายในท่อปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส สารละลายภายหลัง ออกจากท่อปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสแล้วถูกลดอุณหภูมิลงอย่างรวดเร็วด้วยวิธีการลดความดัน และเข้าสู่เครื่อง ระเหยโซลเว้นท์ที่มีประสิทธิภาพสูง แล้วตามด้วยเครื่องแยกโซลเว้นท์ชนิดแผ่นเยื่อ ไอของโซลเว้นท์ที่ ระเหยถูกเก็บกลับด้วยวิธีการที่เหมาะสมเพื่อนำมาใช้ใหม่ และนำสารละลายน้ำตาลที่ได้ไปหมักให้เป็น เอธานอลอย่างต่อเนื่องโดยใช้จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการใช้น้ำตาลเพนโตส และเฮกโซส ซึ่งถูกตรึง อยู่ในสารรองรับภายในท่อหมักชนิดฟลูอิดไดซ์เบด มีการควบคุมอุณหภูมิของน้ำหมักอย่างมีประสิทธิภาพ และมีการระเหยธานอลบางส่วนออกจากน้ำหมักในระหว่างขั้นตอนการหมักเพื่อลดผลกระทบของเอธา นอล สารละลายที่ผ่านการหมักแล้วรวมทั้งไอของเอธานอลที่ระเหยออกจากน้ำหมักในระหว่างการหมัก ถูกส่งไปกลั่นแยกเอธานอลต่อไป วิธีการผลิตเอธานอลจากวัตถุดิบประเภทลิกโนเซลลูโลสอย่างต่อเนื่อง โดยย่อยวัตถุดิบให้เป็น น้ำตาลด้วยกรดเจือจางร่วมกับโซลเว้นท์ที่อุณหภูมิสูงภายในท่อปฎิกิริยาไฮโดรไลซิส สารละลายภายหลัง ออกจากท่อปฎิกิริยาไฮโดรไลซิสแล้วถูกลดอุณหภูมิลงอย่างรวดเร็วด้วยวิธีการลดความดัน และเข้าสู่เครื่อง ระเหยโซลเว้นท์ที่มีประสิทธิภาพสูง แล้วตามด้วยเครื่องแยกโซลเว้นท์ชนิดแผ่นเยื่อ ไอของโซลเว้นท์ที่ ระเหยถูกเก็บกลับด้วยวิธีการที่เหมาะสมเพื่อนำมาใช้ใหม่ และนำสารละลายน้ำตาลที่ได้ไปหมักให้เป็น เอธานอลอย่างต่อเนื่องโดยใช้จุลินทรีย์ที่มีความสามารถในการใช้น้ำตาลเพนโตส และเฮกโซส ซึ่งถูกตรึง อยู่ในสารรองรับภายในท่อหมักชนิดฟลูอิดไดซ์เบด มีการควบคุมอุณหภูมิของน้ำหมักอย่างมีประสิทธิภาพ และมีการระเหยธานอลบางส่วนออกจากน้ำหมักในระหว่างขั้นตอนการหมักเพื่อลดผลกระทบของเอธา นอล สารละลายที่ผ่านการหมักแล้วรวมทั้งไอของเอธานอลที่ระเหยออกจากน้ำหมักในระหว่างการหมัก ถูกส่งไปกลั่นแยกเอธานอลต่อไป

Claims (37)

1. วิธีการผลิตเอธานอลอย่างต่อเนื่องจากวัตถุดิบประเภทลิกโนเซลลูโลส ประกอบด้วย - การปฏิบัติการต่อวัตถุดิบก่อนการย่อยให้เป็นน้ำตาล การย่อยวัตถุดิบโดยป้อนวัตถุดิบและ สารละลายกรด-โซลเว้นท์-น้ำ ที่มีอุณหภูมิสูงเข้าสู่ท่อปฎิกิริยาไฮโดรไลซิสอย่างต่อเนื่อง และมีการย่อยสลายวัตถุดิบให้เป็นน้ำตาลประเภทเพนโตสและเฮกโซล ซึ่งจะทำ ปฎิกิริยากับโซลเว้นท์ได้สารประกอบเชิงซ้อนที่คงตัว - การลดอุณหภูมิของสารละลายที่ออกจากท่อปฎิกิริยาปฎิกิริยาไฮโดรไลซิสอย่างรวดเร็วโดยใช้ถัง ระเหยแบบพริบตา การแยกโซลเว้นท์ออกจากสารละลายโดยให้ไหลเข้าถังระเหยโซล เว้นท์ เพื่อระเหยโซลเว้นท์ออกจากสารละลายและเปลี่ยนสารประกอบเชิงซ้อนให้กลับ เป็นน้ำตาล และโซลเว้นท์ แล้วให้สารละลายเข้าสู่เครื่องแยกแบบแผ่นเยื่อเพื่อแยกโซล เว้นท์ที่เหลืออยู่ออกจากสารละลาย - การนำโซลเว้นท์ที่ใช้แล้วกลับมาใช้ใหม่ในการย่อยวัตถุดิบ -การนำสารอาหารที่มีน้ำตาลซึ่งได้จากการย่อยวัตถุดิบไปหมักเอธานอล

2. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 1 โดยที่การป้อนวัตถุดิบเป็นการป้อนเข้าสู่ด้านบน ของท่อปฎิกิริยาไฮโดรไลซิส ในขณะที่สารละลายกรดและโซลเว้นท์ที่ใช้ย่อยสลายวัตถุดิบถูกป้อนเข้า ทางด้านล่าง

3. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 1 โดยที่การป้อนวัตถุดิบเป็นการป้อนเข้าสู่ด้านล่าง ของท่อปฎิกิริยาไฮโดรไลซิส ในขณะที่สารละลายกรดและโซลเว้นท์ที่ใช้ย่อยสลายวัตถุดิบถูกป้อนเข้า ทางด้านล่างเช่นเดียวกัน

4. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 2 โดยที่การป้อนวัตถุดิบใช้เครื่องป้อนวัตถุดิบ เครื่องที่ 1 ซึ่งมีสกรูเป็นตัวพาวัตถุดิบให้เคลื่อนที่ โดยให้มีการดึงอากาศออกจากวัตถุดิบภายในเครื่องป้อน แล้วผสมวัตถุดิบที่ดึงอากาศออกแล้วนี้กับสารละลายโซลเว้นท์ และส่งต่อเข้าเครื่องป้อนวัตถุดิบเครื่องที่ 2 ซึ่งมีสกรูเป็นตัวพาวัตถุดิบให้เคลื่อนที่ หรือเป็นปั๊มชนิดความดันสูง และมีการปล่อยโซลเว้นท์ส่วนเกิน ให้ไหลออกทางผนังของเครื่องป้อนวัตถุดิบ ส่วนวัตถุดิบไหลต่อเข้าสู่ท่อปฎิกิริยาไฮโดรไลซิส

5. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 2 โดยที่วัตถุดิบมีการผสมกับโซลเว้นท์ในถังกวน แล้วจึงถูกส่งเข้าสู่เครื่องไล่โซลเว้นท์แบบท่อ 2 ชั้น ด้วยปั้มชนิดความดันสูง จากนั้นวัตถุดิบไหลต่อเข้าสู่ ท่อปฎิกิริยาไฮโดรไลซิส ส่วนโซลเว้นท์ที่ถูกไล่ออกนั้นถูกส่งกลับเข้าถังกวน

6. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 3 โดยที่การป้อนวัตถุดิบใช้เครื่องป้อนวัตถุดิบ เครื่องที่ 1 ซึ่งให้มีการดึงอากาศออกจากวัตถุดิบภายในเครื่องป้อนแล้วผสมวัตถุดิบที่ดึงอากาศออกแล้วนี้ กับสารละลายโซลเว้นท์ และส่งต่อเข้าเครื่องป้อนวัตถุดิบเครื่องที่ 2 ซึ่งมีสกรูเป็นตัวพาวัตถุดิบให้เคลื่อน ที่ หรือเป็นปั๊มชนิดความดันสูง วัตถุดิบไหลต่อเข้าสู่ท่อปฎิกิริยาไฮโดรไลซิส

7. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 3 โดยที่วัตถุดิบมีการผสมกับโซลเว้นท์ในถังกวน จากนั้นป้อนวัตถุดิบและโซลเว้นท์เข้าสู่ท่อปฎิกิริยาไฮโดรไลซิสด้วยปั๊มชนิดความดันสูง

8. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 4, 5, 6 และ 7 โดยที่ปั๊มชนิดความดันสูงเป็นชนิด ไดอะแฟรม หรือชนิดลูกสูบ หรือชนิดสกรู

9. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 5 โดยที่เครื่องไล่โซลเว้นท์มีลักษณะเป็นท่อ 2 ชั้น ท่อชั้นในมีรูพรุนขนาดเล็กสามารถกั้นวัตถุดิบไม่ให้ลอดออกไป แต่ยอมให้โซลเว้นท์ไหลผ่านออกสู่ท่อ ชั้นนอกได้

10. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 1 โดยที่โซลเว้นท์ที่ใช้เลือกจากอะซีโตนหรือสาร ประเภทคีโตน

11. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 1 โดยที่กรดที่ใช้เลือกจาก กรดซัลฟูริค หรือ กรดฟอสฟอริค หรือกรดไฮโดรคลอริค

12. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 1 โดยที่เครื่องระเหยโซลเว้นท์มีลักษณะเป็นท่อ วางในแนวนอน ภายในแบ่งเป็นหลายห้อง ให้สารละลายไหลล้นจากห้องหนึ่งไปยังห้องถัดไป และมีท่อ ให้ความร้อนวางอยู่เครื่องระเหยในแนวนอน มีท่อทางออกของไอโซลเว้นท์ต่อจากผนังด้านบนหลาย แห่งตลอดความยาวของเครื่องระเหยโซลเว้นท์ โดยมีการใช้พัดลมดูดไอโซลเว้นท์ออก

13. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 1 โดยที่เครื่องระเหยโซลเว้นท์มีลักษณะเป็นท่อ วางในแนวตั้ง ภายในประกอบด้วยถาดหลายชั้นวางเรียงจากบนลงล่าง ให้สารละลายไหลล้นจากถาดบน ลงถาดล่าง และมีท่อให้ความร้อนวางอยู่ในเครื่องระเหยในแนวตั้ง มีท่อทางออกของไอโซลเว้นท์ต่อจาก ผนังด้านข้างหลายแห่งตลอดความยาวของเครื่องระเหยโซลเว้นท์ โดยมีการใช้พัดลมดูดไอโซลเว้นท์ออก

14. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 1 โดยที่ไอโซลเว้นท์ที่ระเหยออกจากเครื่องระเหย โซลเว้นท์ถูกเพิ่มความดันรวมทั้งอุณหภูมิ เพื่อนำมาใช้เป็นสารให้ความร้อนในเครื่องระเหยโซลเว้นท์

15. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 1 โดยที่การนำไอโซลเว้นท์กลับมาใช้ใหม่ใช้วิธี การควบแน่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งใช้น้ำหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิระหว่าง 28-30 องศาเซลเซียส ตามด้วยการควบแน่นในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนที่ใช้น้ำหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิระหว่าง 2-6 องศา เซลเซียส ตามด้วยการดูดซับในถังดูดซับจนอิ่มตัว แล้วใช้ไอน้ำไล่โซลเว้นท์ที่ดูดซับอยู่บนสารดูดซับ ออก จากนั้นควบแน่นไอโซลเว้นท์และไลน้ำที่ออกมาจากถังดูดซับในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนซึ่งใช้ น้ำหล่อเย็นที่มีอุณหภูมิระหว่าง 28-30 องศาเซลเซียส

16. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 15 โดยที่สารที่ใช้ดูดซับไอโซลเว้นท์เลือกจากถ่าน กัมมันต์ หรือโมเลคิวลาร์ซีฟ

17. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 1 โดยที่การหมักเอธานอลประกอบด้วยขั้นตอน ย่อยๆ 3 ขั้นตอนด้วยกันคือ - ขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 เป็นการหมักเพื่อให้น้ำตาลเฮกโซสใกล้หมักจากสารอาหาร โดย ใช้ท่อหมักชนิดฟลูอิดไดซ์เบดที่บรรจุสารรองรับซึ่งมีจุลินทรีย์ถูกตรึงอยู่ภายใน และต่อ ท่อหมักเป็นแบบอนุกรมจำนวนหลายท่อหมัก - ขั้นตอนการหมักส่วนที่ 2 เป็นการระเหยเอธานอลในสารอาหารที่ได้จากขั้นตอนการหมัก ส่วนที่ 1 ออกจากสารอาหารโดยการเพิ่มอุณหภูมิของสารอาหารไห้มีอุณหภูมิระหว่าง 120-150 องศาเซลเซียส ภายใต้ความดันที่สูงกว่าบรรยากาศโดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความ ร้อนจำนวน 2 เครื่องโดยเครื่องที่ 1 ใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิขั้นต้น และเครื่องที่ 2 ใช้ในการ เพิ่มอุณหภูมิให้ได้ระดับตามที่กล่าวมาแล้วข้างต้น จากนั้นลดความดันและอุณหภูมิลง อย่างรวดเร็วโดยใช้ถังระเหยแบบพริบตา ทำให้สารอาหารดือดและเอธานอลบางส่วน ระเหยเป็นไอออกมาเพื่อลดระดับความเข้มข้นของเอธานอลในสารอาหารลง แล้วลด อุณหภูมอต่อไปโดยให้ไหลสวนทางกับสารอาหารที่มาจากขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 ภาย ในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องที่ 1 ตามที่กล่าวมาแล้วข้างต้น แล้วลดอุณหภูมิต่อไป โดยใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเครื่องที่ 3 ให้เหลืออุณหภูมิระหว่าง 28-30 องศา เซลเซียส - ขั้นตอนการหมักส่วนที่ 3 เป็นการหมักน้ำตาลเพนโตสและน้ำตาลเฮกโซสที่เหลืออยู่ใน สารอาหาร โดยใช้ท่อหมักชนิดฟลูอิดไดซ์เบดที่บรรจุสารรองรับซึ่งมีจุลินทรีย์ถูกตรึงอยู่ ภายใน และต่อท่อหมักเป็นแบบอนุกรมจำนวนหลายท่อหมัก

18. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่ขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 และขั้นตอนการหมัก ส่วนที่ 3 ใช้ท่อหมักต่อกันแบบอนุกรม จำนวน 2-5 ท่อหมัก สำหรับในแต่ละขั้นตอนการหมัก

19. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่ขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 และขั้นตอนการหมัก ส่วนที่ 3 ใช้ท่อหมักต่อกันแบบอนุกรม จำนวน 3 ท่อหมัก สำหรับในแต่ละขั้นตอนการหมัก

20. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่ให้สารอาหารที่ออกจากท่อหมักที่ 1 และท่อหมัก ถัดไปจนถึงท่อหมักที่อยู่ก่อนหน้าท่อหมักสุดท้ายในขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 และ ขั้นตอนการ หมักส่วนที่ 3 ไหลผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อลดอุณหภูมิ และมีการวนกลับของสาร อาหารบางส่วนกลับเข้าสู่ท่อหมัก ในขณะที่น้ำหมักส่วนที่เหลือไหลเข้าสู่ท่อหมักที่อยู่ถัดไป

21. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 20 โดยที่อุณหภูมิของสารอาหารภายหลังออกจากเครื่องแลก เปลี่ยนความร้อนในช่วง 28-30 องศาเซลเซียส

22. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 20 โดยที่อุณหภูมิของสารอาหารภายหลังออกจากเครื่องแลก เปลี่ยนความร้อนมีค่าเป็น 30 องศาเซลเซียส

23. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่อุณหภูมิของสารอาหารภายหลังออกจากท่อหมักมี ค่าอยู่ในช่วง 35-40 องศาเซลเซียส

24. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่ท่อหมักสุดท้ายในขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 และ ท่อหมักสุดท้ายในขั้นตอนการหมักส่วนที่ 3 ไม่มีการไหลวนกลับของสารอาหารเข้าสู่ท่อหมักดัง กล่าว

25. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่มีการแยกก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากสาร อาหารโดยใช้ถังแยกก๊าซ

26. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 25 โดยที่การควบคุมระดับสารอาหารในถังแยกก๊าซทำโดย ใช้อุปกรณ์วัดและควบคุมระดับที่ส่งสัญญาณควบคุมการเปิดวาล์วที่ทางออกของถังแยกก๊าซ

27. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่ในขั้นตอนการหมักส่วนที่ 2 นั้น สารอาหารที่ได้ จากขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 ถูกเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้นเป็นระหว่าง 130-140 องศาเซลเซียส

28. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่ความเข้มข้นของน้ำตาลเฮกโซลในสารอาหารที่ ออกจากท่อหมักสุดท้ายของขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 มีค่าระหว่าง 5-10 กรัมต่อลิตร

29. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่ความเข้มข้นของน้ำตาลเฮกโซลในสารอาหารที่ ออกจากท่อหมักสุดท้ายของขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 มีค่า 10 กรัมต่อลิตร

30. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่ความเข้มข้นของน้ำตาลเพนโตสในสารอาหารที่ ออกจากท่อหมักสุดท้ายของขั้นตอนการหมักส่วนที่ 3 มีค่าระหว่าง 5-10 กรัมต่อลิตร

31. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่ความเข้มข้นของน้ำตาลเพนโตสในสารอาหารที่ ออกจากท่อหมักสุดท้ายของขั้นตอนการหมักส่วนที่ 3 มีค่า 5 กรัมต่อลิตร

32. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 30 และ 31 โดยที่มีระบบวัดและควบคุมความเข้มข้นของน้ำ ตาลเพนโตสในสารอาหารที่ออกจากท่อหมักสุดท้ายของขั้นตอนการหมักส่วนที่ 3 โดยการส่ง สัญญาณควบคุมอัตราการไหลของสารอาหารที่เข้าสู่ขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1

33. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่จุลินทรีย์ที่ใช้ในการหมักเลือกจากยีสต์ในกลุ่มต่อ ไปนี้ได้แก่ Saccharomyces sp., Candidae sp., Pachysolen tannophilus , Pichia Stipitis และ แบคทีเรียชนิด Zymomonas mobilis

34. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 33 โดยที่ใช้ยีสต์ชนิด Saccharomyces cerevisae ในการ หมักในขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 และ ใช้ยีสต์ชนิด Candida shehatae ในการหมักในขั้นตอนการ หมักส่วนที่ 3

35. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 33 โดยที่ใช้แบทีเรียชนิด Zymomonas mobilis ในการหมัก ในขั้นตอนการหมักส่วนที่ 1 และ ใช้ยีสต์ชนิด Candida shehatae ในการหมักในขั้นตอนการหมัก ส่วนที่ 3

36. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 33 โดยที่ใช้ยีสต์ Candida shehatae ในการหมักในขั้น ตอนการหมักส่วนที่ 1 และขั้นตอนการหมักส่วนที่ 3

37. วิธีการตามที่สอดคล้องกับข้อถือสิทธิ 17 โดยที่สารรองรับที่ใช้ในการตรึงจุลินทรีย์ เลือกจากสาร รองรับประเภทแคลเซียมแอลจิเนท หรือ โปตัสเซียมคาราจีแนน หรือโพลีอะครีลาไมด์