论文设计草稿

设计概论21毕业设计的目的在已学过的微生物学、生物化学、化工原理等基础理论的基础上，学习酒精发酵的机理，生产工艺的理论和各种生产工艺流程；明确工艺对设备结构的要求；了解我国酒精生产的实际情况和当前世界酒精工业发展的趋势和研究动向。综合运用所学的工程学、化工原理和生物工艺学等方面的知识进行酒精发酵蒸馏车间的设计，同时重点进行蒸馏设备的设计以及辅助设备的选型，并绘制图纸。为学生以后在化学工程、生物工程、生物技术领域从事设计、生产、管理和新技术研究等方面工作打下一定的基础。22毕业设计的题目年产2万吨医用酒精高浓度发酵蒸馏车间设计23毕业设计的任务（1）、酒精发酵液蒸馏方案的论证及设计方案的确定；（2）、酒精蒸馏生产工艺流程设计；（3）、酒精蒸馏生产工艺的物料衡算及热量衡算；（4）、精馏塔的设计计算及辅助设备的选型；（5）、蒸馏车间的带控制点的工艺流程图设计、设备布置图设计、精馏塔设备装配图；（6）、编制2万字的设计说明书；（7）、发酵结束以后成熟醪量含酒精12（V/V）以上，蒸馏效率为98。24设计的指导思想设计以传统的酒精生产工艺为蓝本，综合毕业实习时，收集的资料及查阅的大量相关资料，力求在技术上采用先进的生产经验和成熟的科技成果，使其具有现实性和先进性；工艺流程、选用设备、工艺控制和工艺条件先进可靠、安全适用；生产技术经济指标先进，生产损耗和能量消耗低，在经济上具有合理性；对环境污染程度低，在环境保护上具有可行性。一、设计工作围绕着工厂现代化建设，力图能使设计的工厂具有前瞻性，开创性，能在原来基础上随着时代发展而升级。二、对于自己来说，毕业设计能考察自己在大学四年学到的东西，并且将其综合运用，综合分析，将知识运用到实际的工作中去，为以后的工作打下一定的基础。三、设计按照设计任务书进行，尽量符合任务书的要求，各种计划进程在任务书的可控范围内。四、工厂充分考虑现今的一些技术，设备，以及设计先进理念，尽量做到人性化，环保化，为员工的工作和生活做出合理的安排，使工作效率达到最佳。五、设计尽量贴近实际，并且努力使其经济效益最大化，在各种设备选型中，合理考虑性价比和地区特性，不盲目追求新设备，新生产线。25设计的依据依据国家和地方政府的经济计划，综合国内、国际市场情况，当地原料、水源、水质、能源供应及交通运输状况的调查与研究，依据自然状况、查阅大量相关资料，遵从设计的题目要求，用学过的理论知识与实践知识相结合，进行此题目的设计工作。26原料来源、规格及标准1来源湖北省宜昌市2规格及标准、外观与指标玉米粉（玉米渣、玉米糁）是由脱皮、脱胚的优质玉米精制而成。无有害、有毒物质，无沙子或其它不纯物，质量一致且符合食品级，无任何添加剂和抗氧剂。外观（色泽、气味、口味）正常、无霉变、无杂物，白色至黄色自由流动的颗粒，没有其它杂质。气味/味道具有特有的玉米香味，没有酸味、霉变的味道及其它异味。玉米质量指标GB13532009不完善粒含量等级容重总量其中生霉粒杂质含量水分含量色泽，气味17204026856036508046201005590150等外5902010140正常注“”不要求，其中以3等为中等表23玉米的化学组成水分淀粉蛋白质粗纤维脂肪灰分615657385135717玉米理化指标项目单位指标细菌总数CFU/MG50,000大肠菌数MPN/100MG100霉菌及酵母数CFU/MG2,000磷化物定性阴性氰化物定性阴性碱性金属物含量0003汞MG/KG以HG计002黄曲霉毒素B1G/KG527水酒精工厂是用水大户，生产1T酒精平均要消耗120T左右的水。在酒精厂里水的主要用途是工艺过程用水，成品和半成品冷却用水，锅炉用水和各种洗涤用水。酒精生产的许多工序，如搅拌蒸煮，稀糖液制备，糖化剂和酵母制备等都需要用水，由于水直接参加到生产过程中去，它的组成对工艺就会产生实质的影响。工艺用水要求符合饮用水标准。水的硬度应不超过7毫克当量/L，即中等硬度的水。不符合要求的水要经过必要的处理才能应用。硬度过高的水不能用于酒精生产，因为所有的酒精生产工艺过程都是在弱酸性的条件下进行的（PH4555）冷却用水硬度也不能过高，否则容易引起设备和管道表面结垢，影响冷却效果。锅炉用水应符合锅炉用水标准，硬度超标一定要进行软化处理。28原料糖化过程添加的淀粉酶以及糖化剂性质淀粉酶的作用条件最适温度范围9597；有效温度范围90105。最适PH范围5560；有效PH范围5070。糖化酶的作用条件作用温度3065最适作用温度5560PH值（25）3560最适作用PH值4256表24耐高温淀粉酶性质3项目标准最适PH值5560最适作用温度9597CA2浓度5070MG/KG液化力120KNU/G或800000MWU/G29酒精酵母由于地处宜昌市，所以采用由湖北安琪酵母股份有限公司生产的安琪耐高温酿酒高活性干酵母（THAADY）作为本设计中的酒精酵母。THAADY性能如下表菌种温度范围PH耐食盐耐蔗糖耐乙醇致死温度适易原料1308203520901060116010MIN淀粉质原料、糖蜜等THAADY204220901060137010MINTHAADY指标优级一级水分活细胞率菌落个/G厌氧菌数个/G保存率淀粉出酒率细胞总数亿5582105104854825055801051048045250酒精质量标准根据国家标准生产。见附表表11无水酒精质量标准GB67890产品等级检验项目计量单位或符号优级分析化学乙醇V/V998997995密度20G/ML078907910789079107890791与水混合试验合格蒸发残渣0000500010001水份V/V020305酸度MMOL/100G00200401碱度以OH计MMOL/100G0005001003甲醇00200502异丙醇0003001005羰基化合物以CO计000300030005还原高锰酸钾物质以O计00002500002500006外观清澈透明易碳化物质合格210主要工艺技术参数主要工艺技术参数项目参数项目参数玉米原料淀粉含量75淀粉出酒率5534淀粉利用率9145加水比135211生产工作制度1生产规模2万吨/年酒精（995）2生产天数280天/年第三章酒精生产工艺的流程设计及说明31酒精的性质及用途酒精的化学名称是乙醇，分子式为C2H5OH，相对分子质量4607。分析纯级的无水乙醇是无色透明，易挥发，具有特殊芳香和强烈刺激味的易燃液体。相对密度07893，沸点783，凝固点1173，闪点14，自燃点390430，乙醇蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，爆炸极限为3319（V）。酒精广泛的用于国民经济的许多部门在食品工业中，酒精是配制各类白酒、果酒、葡萄酒、露酒、药酒和生产食用醋酸及食用香精的主要原料；它也是许多化工产品不可缺少的溶剂；在医药工业和医疗事业中，酒精用来配制、提取医药制剂和作为消毒剂；染料生产，国防工业等其他工业部门也需要大量的酒精。酒精工业与农业也有十分密切的联系。酒精工业从农业中获得原料，农业需要酒精来制备农药，此外，酒精工业的下脚料酒糟通过适当的处理后是良好的饲料或肥料。而且酒精工业是唯一能利用败坏粮食原料，并将它转化为优质产品的工业部门。酒精生产是农业原料深度加工和综合利用的一条重要途径。同时，酒精发酵生产的副产物杂醇油，主要含有高级醇和酯类，可以用来制造香料、油漆和增塑剂，也可作为溶剂。二氧化碳可制成液体二氧化碳或干冰。前者可用于清凉饮料、消防灭火及焊接事业，后者可作为冷冻剂及人工降雨材料。1988年以来，人们对温室效应对地球生态环境的影响日益重视。研究表明，用发酵酒精代替或部分代替汽油作为汽车燃料是减少二氧化碳排放，缓和温室效应的有效措施之一。这一共识将促进发酵酒精作为生物能源的发展。32玉米原料生产酒精的工艺特点及流程淀粉质原料的可发酵物质主要是淀粉，而酵母是不能直接利用和发酵淀粉为酒精的。上述两个原因决定了淀粉质原料酒精生产有以下几个特点（1）淀粉是以淀粉颗粒的形式存在于原料的细胞之中，为了使淀粉能最终转化成酒精，首先要创造条件，使淀粉有可能从细胞中游离出来。为此，原料要粉碎，以破坏植物细胞组织，便于淀粉的游离，这是第一个特点。（2）采用水热处理，使淀粉糊化液化，并破坏细胞，形成均一的醪液，使它能更好地接受酶的作用并转化为可发酵性糖。所以，淀粉质原料粉碎以后要加水拌成浆料并进行热处理。多年来都是采用高压、高温的水热处理方法，即高压蒸煮的方法；近年来低温常压的水热处理方法，即低温蒸煮或8085液化法得到了广泛的推广和应用。（3）糊化或液化了的淀粉只有在催化剂的作用下才能转化为葡萄糖，这种催化剂可以是硫酸等无机酸，也可以是淀粉酶这类生物催化剂。目前国内外酒精生产上用的是淀粉酶系统。为此，淀粉酶系统即淀粉糖化剂的生产和应用时淀粉质原料酒精生产的第二个主要特点。淀粉质原料酒精生产是由原料预处理，原料的水热处理（原料蒸煮），糖化剂生产，糖化，酒母制备，发酵和蒸馏等工段组成。酒精生产工艺流程下图。水蒸汽糖化剂酒母蒸汽醛酯馏分原料预处理液化糖化发酵蒸馏杂醇油成品酒精CO2酒糟酒精生产工艺流程32原料的预处理和输送淀粉质原料在正式进入生产过程前，必需进行预处理，以保证生产的正常进行和提高生产的效益。预处理包括除杂和粉碎两个工序。321原料的除杂本设计使用气流筛式分离机处理干燥后的玉米颗粒原料，铁质杂质则使用电磁除铁器去除。322原料的粉碎酒精工厂常用的原料粉碎方法有干式粉碎和湿式粉碎两种，目前国内的酒精厂大多是采用干式粉碎方法。合理的干式粉碎应采用粗碎和细碎两级粉碎工艺，因为两级粉碎的动力消耗较低。本设计采用干式粉碎方法，粗碎使用轴向滚筒式粉碎机，细碎则使用的设备是锤式粉碎机。323原料的输送国内酒精厂采用的原料输送方法有机械输送，气流输送和混合输送三种。本设计采用的原料输送方法为气流输送，其气流输送干式粉碎流程如下玉米过磅称重，倒入接料器，重质杂质留在接料器底部，玉米被气流带动沿升料管上升至旋风分离器，在分离器中玉米和气流分离。带有细粉的气流被风机吸引并送往洗尘塔，以除去细粉，带有细粉的水送入拌料罐，除去粉尘后的空气排入大气。玉米从分离器经闭风机送入粗粉机，粗碎得到的粗粉进入料箱，并由此落入细粉碎机进行细粉碎，所得的细粉被气流吸引，沿着升粉管进入另一只旋风分离器，与粉状原料分离的气流经风机和洗尘塔进入大气。粉料则经闭风机、螺旋输送机进入拌料罐，与水拌匀，制成粉浆备用。33玉米原料的液化与糖化工艺设计当前,我国酒精行业,无论在技术上、消耗上、产品质量及环保方面都有很大的发展,蒸煮和糖化工序也不例外。新中国刚成立时,蒸煮和糖化主要采用间歇蒸煮和间歇糖化的陈旧生产方法。间歇蒸煮锅和糖化锅是老式设备,目前只是在一些小厂采用,大中型工厂都已实现连续的蒸煮糖化工艺。连续蒸煮有低温长时间的罐式连续蒸煮、中温的柱式连续蒸煮和高温短时间的管式连续蒸煮。酵母不能直接利用淀粉,所以发酵前要经过糖化,对于连续糖化的要求主要是使糊化醪与曲液或酶制剂充分混合,在一定温度下5860维持一定时间,并保持流动状态,使酶与淀粉颗粒或糊精充分接触,以便于酶的作用,生成可发酵性的糖。331目前国内传统蒸煮糖化主要缺点（1）高温蒸煮糖化能耗较高,主要表现在蒸汽耗用量高,冷却水消耗量大等等。（2）高温蒸煮的结果,将造成淀粉过度分解成不发酵性糖和其他杂质,使淀粉损失12左右淀粉含量,从而降低了淀粉出酒率,影响了企业的效益。（3）传统的糖化锅中有蛇管冷却器,造成死角,增加了刷洗糖化锅的困难,影响杀菌质量。但近年来,国内一些酒精工厂先后从国外引进酒精与DDGS生产技术,其中的液化与糖化工艺则较为先进,主要表现在节约蒸汽、节约用水、糖分损失小、自动化程度高、劳动强度低等优点。332双酶法液化糖化工艺流程简易说明玉米清选除杂后进入锤式粉碎机,合格的玉米粉进入拌料罐,在拌料罐加酒糟离心液、蒸馏余馏水及蒸发工序的二次蒸汽冷凝液,上述混合液控制在6065。由于拌料水是废水利用,可节省大量的工艺水及蒸汽,有利降低生产成本。6065的拌料用水同玉米粉一同进入拌料罐混合,同时加入一部分液化酶、氨水及石灰乳。料水比控制在12530,醪液温度控制在60左右。因为温度较低不利于液化,同时在60为巴斯德杀菌温度,在此温度下可杀死原料中带有的杂菌,温度较高如在70以上,玉米粉不易拌匀,粘度较大,易出现夹生现象。拌料罐中加入氨水或NAOH是中和酒糟离心液、余馏水及冷凝液中有机酸,使液化醪的PH值控制在67,以利于液化酶的作用,减少液化酶的失活。CA2加入对液化酶具有保护作用,它可以提高液化酶的耐热能力。醪液在初液化罐中被加热到93,液化30分钟左右,然后经喷射蒸煮加热到120125,由于加水及温度的升高,淀粉吸水膨化,加之物料流动中压力的变化，使细胞壁破裂,便于淀粉酶的作用。同时,高温也对原料醪料杀菌。醪液经过闪蒸罐由125降到93,进入末液化阶段,加入余下2/3的液化酶液化50分钟。液化酶分段加入,好处是在蒸煮之前加入一部分液化酶可以降低醪液的粘度,便于输送、杀菌和蒸煮液化,由于在蒸煮后液化酶几乎全部失活,为了保证液化彻底,分段加入效果更好。液化醪经酒糟离心液及H2SO4酸化后PH45,送入糖化罐加入糖化酶糖化1小时糖化醪的DE值为35,送入发酵工序。333双酶法液化糖化工序的主要特点（1）设备简单且小巧玲珑,占地面积小,便于连续作业和自动控制。如喷射蒸煮器较国内传统锅式、柱式、管式蒸煮设备体积小得多,且DE值有明显提高。（2）酒糟离心液、蒸馏余馏水、蒸发冷凝液等返回拌料。由于其温度高,所以不但节约了拌料用水,还节约了大量蒸汽,如采用双液化工艺流程,蒸汽消耗80KG/100L纯酒精,这比国内酒精行业的传统蒸煮糖化工艺消耗蒸汽102160KG/100L酒精要低得多。（3）整个设备、管路在密闭下作业,减少污染。（4）采用“双酶法”可以减少淀粉损失约12,大幅度地节约粮食,提高淀粉出酒率,与传统工艺相比,可节能510。（5）螺旋板换热的应用,节约了大量的冷却水,节省了占地面积,减少了糖化罐的死角,减轻了工人的劳动强度,美化环境。334工艺指标拌料温度6065；加水比135；放乏气次数7；拌料罐内PH值65（拌料罐中加入NAOH或氨水、酒糟水、余馏水及冷凝液，中和有机酸，控制料液的PH值为65，利于液化酶作用，减少液化酶失活。蒸煮温度120125（喷射器）；液化温度90100（闪蒸罐）；初液化时间30MIN；末液化时间5060MIN；液化醪温度7377；糖化醪PH值4045；糖化温度6065；糖化时间15H；糖化醪浓度2425BX清夜回配；糖化酶加量120U/G玉米粉；糖化率4555。334设计所需设备设备拌料罐、液化罐、喷射器、闪蒸罐、糖化罐、真空冷却汽液分离器、真空泵等。34酒精发酵方法及工艺设计341发酵方法本设计使用高浓度酒精发酵，采用由湖北安琪酵母股份有限公司生产的安琪耐高温酿酒高活性干酵母（THAADY）作为本设计中的酒精酵母。酒精作为食品和化工原料，一直是我国发酵行业的主要产品，用微生物发酵生产酒精的历史在我国历史悠久。始于20世纪70年代中期的石油危机给酒精行业带来了前所未有的良机，随着人们环保意识的不断加强，酒精作为一种清洁的燃料越来越受到人们的重视。因此，许多科学家和科学工作者开始致力于应用生物技术开发酒精发酵的新菌种、新工艺的开创性研究，而酒精浓醪发酵作为解决当前实际生产的可行方法，具有极其重要的意义，已成为当前酒精行业研究的热门课题。所谓的高浓度酒精发酵，是以提高单位体积内发酵醪液中淀粉的含量，在适量的酿酒酵母菌作用下，在一定的时间内力求得到最多的发酵终产物酒精。现在，一般的酒精生产企业淀粉质原料糖化醪的可溶性固形物含量为2025（W/V），因此有人将高浓度酒精发酵定义为每1L发酵液中含300G30W/V或者更高的可溶性固形物的酒精发酵。而在理论上当发酵醪液葡萄糖浓度达到28W/V左右时（相当于1L发酵醪液中含固形物300G），发酵成熟醪中酒精浓度可达18V/V。与传统的酒精发酵工艺相比，高浓度酒精发酵具有如下明显的优点单位设备的生产率提高例如若要在发酵成熟醪液中的酒分达到125V/V，如果发酵罐体积为1000M，则发酵罐中酒精的量为100012507893T/M99125T；如果采用高浓度醪液发酵，发酵成熟醪中酒分达到18V/V，则最终酒精的量可以达到124074T。在基本相同或接近的发酵时间情况下，高浓度酒精发酵可以明显地提高单位设备的生产率和利用率。“降低能耗高浓酒精发酵因为增加了单位体积醪液中淀粉的含量，增加了单位体积醪液中酒精的含量和其他固形物的含量，减少了拌料过程中水的投入，可以大大降低蒸煮、发酵、蒸馏和DDGS浓缩干燥过程中的能量消耗。而影响高浓度酒精发酵的因素主要有几种，他们分别是酵母菌的产酒机理，葡萄糖浓度的影响，酒精的抑制作用，溶解氧浓度的影响，酵母菌细胞密度的限制，温度条件，副营养物匮乏的影响。目前我国的酒精企业成熟发酵醪的酒分大多维持在12V/V左右,以生产酵母为主的湖北安琪集团，在实验室中利用其活性干酵母发酵淀粉质原料，已经作到料水比1182，实现发酵醪液中淀粉含量达到2325W/V，最终的酒分也已达到16V/V左右。342酒精发酵的目的和要求淀粉质原料经过预处理、蒸煮和糖化等物理和生物化学过程，淀粉已充分糊化和液化，其中相当一部分已转为可发酵性糖。这种糖化醪送入发酵罐，接入酒母后，在后者的作用下，醪中的糖被发酵并产生酒精和二氧化碳；而保存下来的糖化酶也在不断地将残存的糊化的淀粉转化为可发酵性糖，就这样，酵母的酒精发酵和后糖化作用相互配合，最终将醪中绝大部分的淀粉及糖转化为酒精和二氧化碳，这也就是糖化醪发酵的目的。由上可知，发酵过程不仅是糖被酵母发酵生成酒精和二氧化碳，而且后糖化作用还在继续不断地进行。此外，糖化醪中的蛋白质也被曲霉蛋白酶进一步水解，生成各种低分子含氮化合物，如胨、肽和氨基酸。这些含氮化合物会被酵母利用来合成酵母菌体细胞。酒精发酵时应尽量创造和满足以下诸条件在发酵前期，要创造条件，让酵母菌迅速繁殖，并占绝对统治地位。保持一定量的糖化酶活力，使糖化醪中糊化了的淀粉继续被分解，生产可发酵性糖，即要保证后糖化的继续进行。发酵过程的中期和后期，要造成厌气条件，使酵母在无氧条件下进行糖的酒精发酵。要搞好杂菌污染的防止措施，避免因此造成的损失。要采取必要的措施，提高酒精发酵强度，降低酒精厂的造价和酒精的生产成本。注意回收二氧化碳及其夹带的酒精，二氧化碳应进一步利用。343酒精发酵工艺流程说明工艺流程采用梯级式连续发酵工艺，工艺流程见图34。糖化醪醪塔1发酵罐2发酵罐3发酵罐4发酵罐5发酵罐酒母醪图34连续发酵工艺流程工艺指标接种温度2730；发酵温度3033；后发酵温度301；酵母出芽率15以上；酸度4050；成熟的酒母醪酵母细胞数1108个/ML左右；发酵成熟醪外观糖05BX以下（清液回配时，10BX以下）；发酵成熟醪酒精浓度12（体积）以上；发酵成熟醪残总糖20以下（清液回配时，23以下；挥发酸025以下）；成熟救母出芽率1530；耗糖率4050；成熟的酒母醪中的酒精含量34；总发酵时间5156H。连续发酵的优点设备运行稳定并提高其利用率。采用连续发酵法生产酒精，使设备始终处于发酵运行状态。（通常需要20天对罐进行一次清洗、灭菌）极大地减少了发酵辅助时间。同时，连续发酵时醪液进入发酵罐即进入主发酵期，可提高设备利用率20以上。提高淀粉的酒精产率。连续发酵无菌条件要求高，能够有效控制杂菌。发酵醪始终处于流动状态，使酵母菌与醪液充分接触，而且可及时排除发酵过程中产生的CO2，从而增强酵母菌的发酵作用，淀粉的酒精产率可达562。不需要连续酒扩培工序。连续发酵工艺可间隔20天甚至180天才接种一次酵母菌，而间歇发酵要每天都扩培酵母菌。有利于实现自动化。在大型酒精发酵系统中，温度控制、定时定量加入糖化醪循环、补加酵母菌菌液、添加营养液等均容易实现计算机控制。344发酵过程中废弃的处理酒精工厂的废气以及对废气的防治,曾一度被人们所忽视。随着国空经济的发展和人们对生存环境的要求越来越高,酒精工厂产生的废气污染,对人体的健康的影响和潜在然险,作为一个重要的问题,已引起人们的关注。3441酒精厂废气中的污染物及其来源酒精厂产生的空气污染物有锅炉燃煤产生的烟尘、二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮以及粉碎车间产生的粉尘,发酵车间产生的二氧化碳等。烟尘是伴随燃料燃烧而产生的废弃物,是一些瓢浮在大气中粒径大小不一的微小颗粒物。烟尘大部分是固体颗粒,也有液体微粒。固体的有烟、炭黑、粉尘等,液体的有水滴和硫酸雾沫等。从烟囱排出来的烟尘又分为降尘和瓢尘两类,降尘颗粒较大,粒径一般在十微米以上,由于重力作用,能很快降落到地面。它多半属于燃烧不完全的碳粒,也就是人们常看见的黑烟。瓢尘颗粒较小,粒径在十微米以下,它以气溶胶形式长时间在空中瓢浮,会在大气中不断蓄积,使污染程度不断加重。煤中含硫量一般在055,煤燃烧时产生的二氧化硫大部分从烟囱排人环境。酒精生产利用淀粉质原料,通过糖酵解的基本化途径进行发酵作用。因此二氧化碳是必然生成物,而且是酒精厂排出的主要废气。发酵过程中生成的二氧化碳气体散逸到大气中,会造成生产车间局部的,暂时的二氧化碳含量增高,对人体产生不良影响。另外,它对地球表面往外散热起阻止作用,影响环境中的各种平衡。发酵生成的二氧化碳气体,质地纯净,可以回收利用。粉碎车间的物料粉碎、筛分、气固分离等过程均能产生污染空气的大量粉尘,其中往往含有一些金属。3442废气污染物的综合治理为了保护和改善酒精厂以及周围空气环境质量,为人民群众创造一个清新、优美的生活环境,必须对酒精厂产生的废气进行有效的控制,其途径主要有统筹规划,合理布局对于新建企业,厂址选择应符合工业企业有关设计标准,如对粉碎车间、锅炉房等,须位于厂区的下风侧（按主导风向）改进锅炉结构,采用消烟除尘装置锅炉是燃煤产生蒸汽的主要热工设备,改进锅炉结构,改善燃烧条件无疑是消除烟尘的关键之一。在我国,近几年来锅炉改造主要采用简易煤气炉、往复推动式炉排、链炉排以及炉膛内引人二次风助燃等措施,使炉膛内做到煤粒基本完全燃烧,可以减少煤尘排放。对于煤粉尘和各种工业粉尘,可采用除尘装置。除尘器种类很多,目前国内外一般认为文丘里除尘器（属于洗涤式除尘器）、布袋式除尘器（属于过滤式除尘器）以及电除尘装置,是高效除尘设备,除尘效率可达98。修建高烟囱进行高空排放废气,这也是一种防治废气污染的措施。植树造林,绿化环境绿化造林对净化空气,对防治酒精厂的空气污染有着十分重要的意义。植物通过光合作用吸收二氧化碳,放出氧气,对大气中的二氧化碳进行净化,也补充了新鲜的氧。另外,植物在空气净化上还能起到过滤粉尘、吸收有害气体的作用。改变物料输送方式,增设除尘装置酒精厂采用物料输送方式有机械输送、气流输送和混合输送三种。目前各厂大都采用气流输送,气流输送俗称风送,是利用气流在管子中输送物料。输料管和粉碎设备均在密闭负压的条件下进行运转,粉尘心扬问题基本消除,原料损失和劳动条件恶化两个问题可迎刃而解。在粉碎车间加设洗尘塔,使从风机中出来的含尘空气通过洗尘塔洗尘后再人空气,粉尘既得到回收,空气又得到净化,一举两得。二氧化碳的回收利用把二氧化碳当作副产品回收出售,不但能降低产品的成本,还可以避免对车间厂区的局部污染。回收的二氧化碳经压缩成液态后,可以用在饮料工业上,也可用作高效冷冻剂,人工降雨剂等。CO2的浓缩精制化学吸收法该法是利用CO2和吸收液之间的化学反应将CO2从混合气体中分离浓缩的方法。常用吸收剂为有机胺类,所以也叫胺吸收法。其原理是弱碱胺和弱酸反应生成一种溶于水的盐。化学吸收法是目前常使用的方法,特别适用于从CO2浓度低的混合气体精制浓缩CO2。膜分离法有两种膜技术,即气体分离膜和气体吸收膜法,是新近发展起来的技术。气体吸收膜法的主要元件是一种微孔疏水膜,它把气体和液体吸收剂分隔开。混合气沿膜的一侧流入,待分离组分通过充满在微孔中的气体向另一侧扩散,被吸收液吸收。最理想的膜是中空纤维膜。气体吸收膜工艺流程与化学吸收法相同,只是在吸收塔内使用了中空纤维膜,其设备成本比化学吸收法降低30,整个吸收再生装置的投资下降10。化学氧化法高锰酸钾法和重铬酸钾法是两种典型的化学氧化精制法,它们能从CO2混合气体中脱除硫化氢、烯烃等,将其转化成SO2、CO2和水。该法操作比较简单,但因试剂价格较贵,且不能回收再生,废液造成二次污染,对设备的腐蚀也很严重,因此限制了该法的应用。应气、烯烃氧化气中分离CO2的精制技术由于使用了特效催化剂,在全部精制过程中,只需预热一部分排放气,使其达到催化反应起始温度,以后靠反应放热就可以维护反应继续进行下去,因此它是一种节能技术。CO2混合气中的有机杂质发生氧化反应生成CO2和水,所在不存在二次污染。精馏吸附联合工艺大连理工大学和北京燕山石化公司联合开发的乙二醇车间乙烯氧化副产CO2精制回收新技术已通过了石化总公司发展部组织的中试鉴定,鉴定会认为该工艺流程简单,设备少,工艺条件缓和。中试采用精馏和吸附联合的工艺路线,以空气为脱附介质,以MS为吸收剂,吸收CO2中微量的烯烃。中试每小时进CO2气体为05M3。此外还有直接燃烧法,物理吸附法等精制技术,可针对二氧化碳中杂质的种类和数量不同,以及对产品的质量要求和生产规模选择适宜的精制工艺。液体和固体二氧化碳（干冰）的制备和运输在二氧化碳的回收利用中,除生产工艺外,贮存和运输也是很重要的环节。因为气体CO2的体积是液体的365倍,是固体CO2的764倍,气体CO2的存贮和运输费用很高,因此,气体CO22的使用在CO22的应用中只占很小比例。国内外液体CO2和干冰的制备工艺大同小异,都围绕临界温度311,临界压力7512/CM2上作文章。基本工艺路线是洗涤,压缩,氧化,干燥,活性炭吸附,冷凝制成液体CO2,液体CO2节流膨胀制干冰。液体CO2和干冰的制备方法可分为高压法和低压法。高压法其液化温度为30左右,CO2经四段压缩,压缩至80巴压力,用水冷却到30而制得液体CO2,液体CO2节流膨胀制干冰。低压法是将常压CO2压缩到25巴,冷却至20,CO2即可液化液体CO2可能装罐或用糟车贮运。固体CO2可以用木制的或隔热塑料容器贮运。35酒精蒸馏工艺的设计及说明351发酵成熟醪的化学组成及杂质的分类发酵成熟醪是一个复杂的多组分混合液。它含有水（8290，W），干物质（37，W），酒精及混在其中的挥发性杂质（610，V或58，W）。发酵醪总是含有一定数量的二氧化碳。发酵醪的组成在很大程度上取决于原料的品种、质量和生产所采取的工艺流程和条件。发酵醪中的不挥发性杂质比较容易与酒精分离，它们和大部分水一起从醪塔底部排出，称之为蒸馏废糟或酒精糟。酒精糟的数量很大，每吨酒精1215T糟水，有机物浓度又高，如果不加处理，随意排放，会造成自然界的严重污染。酒精糟的综合利用会在后面介绍。挥发性杂质和酒精水蒸汽一起从醪塔顶部排出，并一起进入精馏塔，它们的分离比较困难。根据这些杂质的化学性质，可将它们归纳为醇类、醛类、酸类和酯类等四大类。此外，还有一些含氮、含硫化合物和其他不饱和化合物。酒精精馏的任务之一“提纯”，就是指分离挥发性杂质，以保证成品酒精的质量。352酒精蒸馏及精馏的基本原理酒精发酵醪的蒸馏是以拉乌尔定律为基础的。由于发酵醪中各种组分挥发性能的不同，在蒸馏过程中，液相组分和气相组分是不同的，而气相中含有较多的易挥发组分。剩下的液相中就含有较多难挥发组分。经过多次反复汽化与冷凝，就有可能将酒精增浓和提纯。蒸馏塔塔顶导出的酒精水蒸汽中含有许多不同化学组成的挥发性杂质，通常将它们分为醇类、醛类、酯类和酸类等四大类。从乙醇提纯的观点出发，可将这些杂质分为三类头级杂质，尾级杂质（杂醇油）和中间杂质。这种分类是不严格的，因为杂质的性质会随操作条件的变化而改变。头级杂质的挥发性能较酒精强，他们的沸点比酒精低。乙醛、醋酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯等属于头级杂质。尾级杂质的沸点比酒精高，而挥发性较弱。高级醇，只要是戊醇、异戊醇、异丁醇、丙醇、异丙醇等属于尾级杂质。由于一部分尾级杂质不溶于水，在水中呈油状，所以尾级杂质又称杂醇油。中间杂质是指与酒精挥发性能相近，或者随着蒸馏条件的变化，它们可以成为头级杂质，也可属于尾级杂质。异丁酸乙酯和异戊酸乙酯是其代表。353医用酒精发酵液蒸馏方案的论证及确定医用酒精的成份主要是乙醇，有无水乙醇配制而成，常见的酒精浓度有2种75和95。这两种浓度的酒精用途是不一样的。医用酒精是用淀粉类植物经糖化再发酵经蒸馏制成，相当于制酒的过程，但蒸馏温度比酒低，蒸馏次数比酒多，酒精度高，制成品出量高，含酒精以外的醚、醛成分比酒多，不能饮用，但可接触人体医用。由于医药酒精的生产中大多采用双塔流程，所以本设计同样采取双塔蒸馏。双塔式酒精连续精馏流程具有两个塔粗馏塔和精馏塔。双塔流程有气相过塔和液相过塔之分，气相过塔系粗馏塔发生的酒汽直接进入精馏塔，这种方式热效应好，可以节约蒸汽消耗，生产费用较低，为淀粉质原料厂所采用；而液相过塔是粗馏塔发生的酒汽先冷凝成液体，然后进入精馏塔，这种方式多了一次排醛机会，对分离杂质能起一定作用，因此含乙醛等挥发性杂质较多的糖蜜酒精成熟醪多采用液相过塔。因此本设计采用气相过塔式双塔蒸馏工艺。354酒精蒸馏生产工艺流程设计及说明发酵成熟醪经预热器3与精馏塔的塔顶酒精蒸汽进行热交换，加热至40以上，并进入粗馏塔1顶部（1822块塔板），粗塔塔底用直接蒸汽加热。酒精含量为50（V）左右的酒精水蒸汽从粗馏塔顶部引出并送入精馏塔2的中部。酒糟由粗塔底部排出。精塔也用直接蒸汽，加热，并被进料口区分为上下两段，上段称为精馏段，有4060块塔板，下部称为脱水段（提馏段），有1318块塔板。酒精蒸汽在精塔内上升，逐渐增浓，最后从塔顶排出并顺次经过醪液预热器3和冷凝器4、5、6。预热器3和冷凝器4、5中的冷凝液全部回入精塔顶部作为回流。冷凝器6中的冷凝液作为醛酯馏分（头级杂质）取出，工厂里称它为工业酒精。不凝结气体和一部分醛类从排醛管排入大气。不含酒精的蒸馏废水从精塔底部排出。成品酒精从精塔顶部第46块塔板上液相取出，因为这里的酒精含量已达到规定指标，头级杂质也是最少的。成品酒精经冷却器冷却后，通过检酒器进入成品桶，计量后送入酒精仓库贮存。尾级杂质杂醇油通常从进料层往上第24块塔板液相取出，经冷却器、乳化器和分离器分离得到粗杂醇油，再经盐析罐除水后进入贮器，分离产生的淡酒回入精塔下部相应塔板上。气相进料两塔蒸馏工艺流程图36无水酒精的制备361无水酒精制备的原因及说明用普通蒸馏方法得到的酒精其浓度不可能超过9557（W），因为这是常压下酒精水溶液恒沸混合物中的酒精浓度。国民经济中大部分情况下用的是含很少水的酒精，但是有些特殊用途要求无水酒精，其中就涉及到医药方面，所以本设计添加了无水酒精的制备这一过程，用于贮存和配制医用酒精。362无水酒精制备方法分类已知无水酒精制备方法有在低温条件下用固体吸水剂去水，如氧化钙脱水法和分子筛脱水法。应用液体吸水剂去水，如用甘油、汽油等。以共沸现象为基础的脱水法，如用苯、戊烷、环己烷等的共沸脱水法。应用能使共沸点移位的盐类溶液来达到制得无水酒精的目的，如用氯化钙、醋酸钾等，该法可称为盐脱水法。利用蒸汽通过微孔隔板的扩散现象来脱手。真空脱水法。利用有机物作吸附剂制备无水酒精，如用玉米粉或玉米淀粉均可。利用蒸馏和膜分离相结合的方法脱手。目前应用于工业化生产的无水酒精制备方法是共沸脱水法、离子交换和分子筛脱水法，本设计采用三塔流程苯共沸法生产高纯度无水乙醇。设备及仪器恒沸蒸馏塔，伞形泡罩塔，酒精回收塔，圆形泡帽塔，苯回收塔，圆形泡帽塔，酒精计，温度计等。363酒精共沸脱水法工业流程设计及说明工艺流程工艺过程描述普通的蒸馏方法生产酒精，当酒精度达到9732VOL时，酒精和水形成具有最低恒沸点的恒沸混合物，其恒沸点为7815，无法进一步提纯分离。然而，若在该恒沸液中加入第三组分苯，则乙醇、苯、水就会形成新的三元恒沸液，其组成为苯741、乙醇185、水74，恒沸点为6485。这样，利用三元恒沸物的恒沸点与无水醇沸点（783）之间较大的沸点差，在恒沸蒸馏塔内，以95VOL酒精为原料，用恒沸蒸馏法，通过加入一定比例的苯，使原料中的水分完全转移到三元恒沸液中去，从塔顶蒸出脱水后近乎纯的乙醇，从塔底取出，即得到无水乙醇。从塔顶蒸馏出的三元恒沸物（气体），经过冷凝后，分离为轻、重两相。轻相占恒沸液总量的84，密度08，组成分为水1，苯845，乙醇145。重相占恒沸液总量的16，密度09，组成分为水36，苯11，乙醇53。轻重两相在分离器内进行分层，轻相以回流方式返回塔内循环使用。重相为含少量苯的淡酒精，进入苯回收塔再蒸馏，使三元恒沸物进入分离器进行分离，而淡酒精则从塔底进入酒精回收塔浓缩成原料酒精，重新作为原料酒精进入恒沸蒸馏塔进行无水乙醇的生产。配料用苯作为夹带剂进行恒沸蒸馏时，苯在脱水塔内的含量和作用是极其重要的。苯量不足，脱水不完全，成品含量不足；反之，苯过量，成品中会带有苯的邪杂味，严重影响成品质量。因此，配料时一定要注意苯的添加比例。原料要求和预处理生产无水乙醇所用的原料应该是95VOL以上的食用酒精，酒精度不应过低。酒精度越低，单位成品所耗能量与苯耗量越大。另外，原料酒精中所含甲醇、杂醇油等杂质在恒沸蒸馏时很难去除。如果原料酒精质量不合格，则成品无水乙醇亦很难达到质量要求；若为工业酒精，必须进行预处理，在酒精回收塔进行蒸馏操作，以便进行提浓和排杂，使其达到食用酒精标准。37酵母的回收采用酵母细胞循环工艺，增加酵母细胞在发酵醪中的浓度，提高发酵速度，缩短发酵时间，提高了设备利用率，扩大了酒精的产量；酵母细胞的回流工艺的应用，为酒精生产全自动化，稳定生产，提高产量创造了良好的条件；酵母细胞的回流工艺为酒精行业浓醪发酵提供了可靠的保证。38杂醇油的利用杂醇油是以异戊醇为代表的许多种高级醇的混合物。从蒸馏塔抽提出的杂醇油是一种由淡黄色到红褐色的透明液体。杂醇油中所含高级醇和酯类的用途很广，可作溶剂使用，可用来制造油漆与香精，也可作为选矿时所需的浮选剂，也可作测定牛乳中脂肪的一种试剂。因此，杂醇油是酒精生产中一种有价值的副产品。在酒精蒸馏过程中抽提出杂醇油还能提高酒精的质量，稳定蒸馏塔的操作。所以在酒精生产中设法多抽提出杂醇油回收利用是非常必要的。对杂醇油的综合利用可分为二种主要途径对杂醇油进行精制分馏得到C2C3低碳混合醇、C4醇和异戊醇。它们可作燃料、溶剂及有机合成的原料；通过酯化得到相应的酯类或混合酯。它们可作油漆溶剂,香精香料、选矿药剂、医药品及塑料增塑剂、橡胶硫化剂等。39醛酯馏分的利用醛酯馏分是作为头级杂质提取的。它的主要成分还是酒精和水，此外，含有大量醛类、酯类和甲醇。有的工厂为了提高酒精得率，对醛酯馏分进行重复精馏，这样可以得到97酒精和23的醛酯馏分。但是，由于所得酒精质量不好，只能作工业酒精使用。因此，这种做法也没什么实际意义。一般醛酯馏分就作为工业酒精用于制造油漆、颜料、变形酒精和其他化工品。在酒精蒸馏过程中，为了减少，甚至不提取醛酯馏分，可以采用将它回入粗馏塔或回入发酵罐的做法。特别是后一种方法，由于减少了发酵过程中副产物（甘油、醛类、酯类等）的生成，可提高出酒率12。310酒精工厂废水处理工艺的设计3101我国酒精工厂废水排放的现状近几十年来,由于燃料酒精不仅能缓解能源短缺的问题,而且可缓解因地球温室效应加剧带来的气温升高及地球气候恶化等严重后果,酒精生产受到世界各国的普遍关注。作为一种可再生能源和农副产品转化的途径,发酵法生产酒精在我国也得到了大力扶持和快速发展。然而,发酵法酒精生产过程存在严重的环境污染问题,以木薯、瓜干和玉米等为原料,吨酒精排放高浓度废水1316T,其CODCR约57万,BOD5约24万,而糖蜜原料酒精污染更为严重。1998年我国酒精工业年排放高浓度的有机废水达5000多万立方米,BOD5排放约180万T,CODCR排放总量约360万T,分别占全国工业废水BOD5和CODCR排放总量的1/8,是我国排放有机废水浓度最高、造成水环境污染最严重的第2大轻工行业。3102废水处理工艺的设计本设计采用全槽处理工艺。即对蒸馏工段排出的生产废水不进行固液分离,全部进入污水处理站进行处理,其工艺流程如下采用该设计,污水处理负荷大,沼气产量和污泥产量高,建设投资较大。其中产生的污泥用于制作有机肥。3103蒸馏废液处理的最新研究成果针对传统酒精生产中存在的污染严重、污染治理困难等问题,江南大学毛忠贵教授等人从实现酒精清洁生产的角度出发,通过大量的基础研究,提出了“清液高浓度酒精发酵闭路循环工艺”4。该工艺中,蒸馏废液能否作为工艺用水进行循环利用,是实现酒精清洁生产的重要技术环节。通过他们的实验证明,以蒸馏废液作为配料用水,对淀粉液化、糖化及发酵无明显抑制。由于蒸馏废液中含有丰富的氨基酸、无机盐等营养物质,促进酵母生产,蒸馏废液回用,能促进酵母的生长,提高了单位体积发酵液中酵母的细胞数由于酵母细胞密度高,耗糖速率大,可缩短发酵周期。连续25批次的循环发酵实