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。从而优化整体能量回收。从而优化整体能量回收。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于节能干燥生物炼制中的联产物的方法和系统
优先权数据
[0001]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。
专利
[0002]本专利技术总体上涉及干燥、以及用于提高干燥操作的能量效率的方法和系统。专利技术背景
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。专利技术概述
[0008]本专利技术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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]本专利技术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。
[0016]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。
[0017]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)。
[0018]本专利技术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。
[0019]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，第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】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...
【专利技术属性】
技术研发人员：林恩，
申请(专利权)人：能量集成公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。