酒精6561439851.doc

长春工业大学化学与生命科学学院生物技术（工程）专业发酵工程与设备课程设计说明书一、总论1.1 概述自己查的写的1.2 设计依据1.2.1 长春工业大学生物技术（工程）课程设计指导书。1.2.2 长春工业大学生物技术（工程）课程设计任务书。1.2.3 发酵工程与设备 、 发酵工艺原理 、发酵工厂工艺设计概论 、化工工艺设计手册及生物技术（工程）专业基础理论课本等参考资料。1.3设计指导思想1.3.1尽量采用先进的生产技术与设备，认真吸取和借鉴国内外各种产品生产的成熟新工艺、新技术、新设备。1.3.2 合理利用资源，节约能源，降低消耗指标。1.4 设计范围1.4.1确定工艺流程及生产操作条件1.4.2工艺及主要设备计算（物料衡算、设备计算）1.4.3绘制生产工艺流程图1.4.4编制课程设计说明书二、生产工艺2.1产品产量及方案产量：年产酒精21000吨产品品种：含乙醇95%（V）相当于92.41%（W）食用酒精2.2生产方法的选择工艺方法：利用玉米为原料，双酶糖化，添加酒精酵母连续发酵、三塔蒸馏的工艺是目前最成熟、最典型的生产工艺。酒精生产工艺流程简图： -淀粉酶 糖化酶 酒母醪 玉米粉碎调浆连续蒸煮蒸煮醪冷却糖化糖化醪冷却连续发酵 排醛 废水 CO2回收 成熟发酵醪粗馏醛塔 精馏 成品酒精 废糟 杂醇油DDGS（全价干酒糟）2.3主要工艺参数年生产天数：300玉米含水：15%玉米粉产率：87%玉米含淀粉：63%玉米淀粉实际出酒率：53%发酵周期：55-60h原料粉碎度：1.5-2.5 mm原料加水比：1：3-淀粉酶用量：5-6u/g原来蒸煮温度：90-110蒸煮时间：100 min糖化酶用量：100-150u/g原料糖化温度：5860糖化时间：45 min糖化醪固形物浓度：1618%糖化醪PH值：4.04.5接种量：10%20%稀释速度：0.050.1发酵温度：3133发酵罐装料系数：8590%发酵醪酒精浓度：810%（V）2.4物料衡算表1 主要物料衡算表（95%（V酒精）序号名称规格单位产品消耗年用量单位数量单位时天年1玉米含水15%t/t3.1t9.042217651002玉米粉含水15%t/t2.7t7.875189567003-淀粉酶20000u/gkg/t1t0.0029007214糖化酶50000u/gkg/t9t0.026250.631895NaOHkg/t22t0.0641.544626H2SO498%kg/t16t0.0471.123367硫酸铵kg/t1.15t0.00340.080524.158蒸煮粉浆t/t10.8t31.57562268009成熟蒸煮醪t/t11.1t32.37577723310010糖化醪t/t12.8t37.389626880011成熟发酵醪t/t12.6t36.7588226460012杂醇油kg/t5t14.5835010500013醛酒kg/t20t0.05831.442014二氧化碳kg/t902t2.630863.141894215废醪t/t12.7t3704288926670016胚芽kg/t300t8.752106300017水t/t90t262.56300189000018电kWh/t160kWh466.6711200336000019汽t/t4.2t12.2529488200三、设备选择3.1主要工艺设备选型计算（1）发酵罐容积计算糖化醪流量37.3t/h，醪液比重为1.07，则糖化醪体积流量为： F=37.31.07=34.9m3/h采用多罐连续发酵工艺，双罐流加法，即预发酵罐和罐组首罐流加糖化醪，预发酵罐流加量为总量的17%，控制稀释速率D0=0.09；罐组首罐糖化醪流加量为总量的83%，稀释速率D1=0.05。预发酵罐和发酵罐的填充系数为=0.9，则预发酵罐糖化醪流量F0=17%34.9=5.9 m3/h预发酵罐V0有效=F0/D0=5.93/0.09=65.9 m3预发酵罐V0全=V0有效/=65.9/0.9=73.2 m3首发酵罐糖化醪流量F1=83%34.9=29.0 m3/h首发酵罐V1有效=F1/D1=29.0/0.05=580 m3首发酵罐V1全=V1有效/=580/0.9=644.4 m3预发酵罐和发酵罐直径d与高H的关系H=1.5d,锥形封头高、锥底高与直径的关系h1=h2=0.1d,V全=（/4）d2(Hh1/3h2/3), V全=1.23d3,所以经计算得d0=3.904m; d1=8.062 m。取预发酵罐d0=4.0m,则H0=6.0 m, h01=h02=0.4 m,验算 V0全=78.72 m373.2m3;取首发酵罐d1=8.1 m,则H1=12.15m,h11=h12=0.81m,验算 V1全=653.7m3644.4m3。所以预发酵罐、首发酵罐体积可满足生产需要。（2）发酵罐组个数确定设发酵周期为60h，发酵液的体积流量为34.9m3/h,发酵罐组设1个成熟醪贮罐，发酵罐组个数为：n=34.960/(644.40.9)1=4.6个取整数n=5个，故本设计选取预发酵罐1个，发酵罐5个。（3）发酵罐换热器换热面积计算F=Q总/KtmQ总=Q生Q蒸发Q罐壁由于罐体较大，所以采用罐外螺旋板换热器循环换热，传热系数K=8604.18625804.186kJ/m3h。首发酵罐料液流量37.3t/h,醪液浓度由18%4.4%，放热量最大。可取麦芽糖发酵放热613.6kJ/kg,则Q生=37.31000（18%4.4%）613.6=3112670kJ/hQ蒸发Q罐壁=8%Q生=249013kJ/hQ总=3112670-249013=2863657kJ/h平均温度差tm=(t1t2)/ln(t1/t2), 3131 发酵液 2025 冷却水t1=11 t2=6 代入tm=(116)/ln(11/6)=8.2首发酵罐换热器面积： F=Q总/Ktm=2863657/(12004.1868.2)=69.5 m3首发酵罐换热器冷却水流量：W=Q总/cp(t2t1) =2863657/4.18(2520)=137017kg/h=137.0t/h3.2发酵工段身边一览表表2 主要生产设