1.2t淀粉原料燃料酒精蒸煮糖化车间设计

12T淀粉原料燃料酒精蒸煮糖化车间设计课程设计任务书目录摘要1引言41车间概况及特点错误未定义书签。1112生产规模错误未定义书签。产品方案错误未定义书签。2车间组织错误未定义书签。3工作制度错误未定义书签。4成品的主要技术规格及技术标准错误未定义书签。41424344产品标准错误未定义书签。主要规格错误未定义书签。保质期错误未定义书签。卫生标准错误未定义书签。5生产流程简介错误未定义书签。5152过滤工序错误未定义书签。瓶装工序错误未定义书签。6主要技术错误未定义书签。6161连续蒸煮8双酶糖化87物料衡算错误未定义书签。71727374蒸煮糖化车间原料计算9生产1000KG酒精蒸煮醪量的计算9生产1000KG酒精糖化醪量的计算10年产12万吨酒精厂蒸煮糖化车间总物料衡算（以每小时计算）118主要设备1381828384粉浆罐的选择13预热罐的选择13维持罐及后熟罐的选择13气液分离器的选择138586878889真空冷却器的选择14糖化罐的选择14喷射液化器的选择14酒母糖化罐的选择14其它设备的选择15810蒸煮糖化车间预览表159存在的问题及建议16参考文献附件工艺流程图设备布置图摘要燃料酒精是一种新能源，其优势在于属于可再生能源。乙醇不仅是优良的燃料，它还是优良的燃油品改善剂。发酵法生成酒精是利用淀粉为原料，经过原料预处理、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、废醪处理等。蒸煮糖化的主要工艺过程，将粉碎好的原料投入粉碎机加入适量淀粉酶，淀粉酶作用是即可以有效的杀死原料中带来的杂菌，又可以保护淀粉组织不被破坏，提高原料的利用率。之后进入连续蒸煮器，形成蒸煮醪。冷却后的蒸煮醪进入糖化锅与糖化剂混合，蒸煮醪进入糖化锅并加入糖化酶，糖化酶的作用是能使淀粉迅速液化生成低分子的糊精。可催化水解淀粉。之后产出糖化醪。糖化后用泵送去喷淋冷却至发酵温度，送去发酵车间。本实验采用连续蒸煮，连续蒸煮具有能耗低、纸浆质量稳定和污染少的优点。并且这几个主要工序分别在几个相应的设备中进行连续操作，实现了生产的连续化。糖化采用混合冷却连续糖化，利用原有糖化设备，将前冷却和糖化两个工序仍放在原有糖化锅中进行，而将后冷却的任务交给新增加的喷淋冷却或套管冷却设备去完成。优点是，瞬间冷却时，淀粉来不及重新形成晶点，仍保持着流动状态，很容易接受淀粉酶的作用，对提高淀粉糊化醪的质量有益。并且，冷却是在封闭的空间中进行的，空气中杂菌的污染率降低。关键词淀粉；连续蒸煮；双酶糖化；糖化醪引言本次生物工程工厂课程设计以木薯干片为淀粉原材料进行蒸煮糖化，生产工业燃料酒精，设计蒸煮糖化车间。在国计民生中，酒精工业占有很重要的位置。酒精的学名为乙醇，分子式为C2H5OH，为醇类。酒精是无色透明的液体，具有刺激性气味和很强的挥发性，极易燃烧生成二氧化碳和水，并放出大量热。酒精的化学性质活泼，可与水、甘油、醇类等有机溶剂混合，也可与碳水化合物，脂肪酸，某些金属盐类反应。酒精可以以淀粉、糖类、纤维质为原料，经过糖化、发酵、蒸馏而制成无色透明液体。本次设计以木薯干片为生产原料，经过粉碎、除杂、蒸煮等工序，得到木薯淀粉。木薯淀粉经双酶法连续蒸煮糖化，再用于发酵工业燃料酒精。本次工厂课程设计选用连续蒸煮的方法。连续蒸煮可以分为罐式连续蒸，管道式连续蒸煮和柱式连续蒸煮三类。连续蒸煮糖化蒸煮过程中有温度较低、节省煤耗、操作容易控制、设备结构简单、制造方便等优点。罐式连续蒸煮的特点是将原有的间歇蒸煮罐串联起来，加上预煮罐，醪液输送往复泵和汽液分离器等组成罐式连续蒸煮设备。因此，本次工厂课程设计选用的是罐式连续蒸煮。随着石油、天然气等不可再生能源的逐年消耗，到21世纪中期石油资源的供应将会萎缩。以酒精为代表的新型液态能源，因其材料的可再生性，燃烧时无污染排放等优越的性能，将成为燃料代替的首选，应用前景广阔。本次工厂课程设计通过对工艺流程的论证及选择、物料衡算、设备的选型等，最后综合考虑按照符合设计标准的方式设计车间布置及绘图，最终完成车间年产12万吨工业燃料酒精的目标。1车间概况及特点11生产规模确定方案如下产品品种蒸煮糖化醪。采用连续蒸煮糖化设备。产品产量年产KG（预产KG）。产品产期全年共300天。12产品方案以薯干为淀粉原料进行蒸煮糖化。薯干原料中所含的淀粉存在于原料的细胞之中，受到细胞壁的保护，不呈溶解状态，蒸煮可使植物组织和细胞彻底破裂，淀粉呈溶解状态进行液化，支链淀粉几乎全部溶解，网状组织被彻底破坏，粘稠胶体的淀粉淀粉溶液粘度迅速下降，同时对物料进行灭菌，原料通过蒸煮以后，颗粒状态的淀粉变成了溶解状态的糊精，此时，添加糖化剂把醪液中的淀粉糊精转化为可发酵性糖等物质。具体方案如下原料经粉碎机后，送入调浆罐中并加入淀粉酶，调成一定浓度的均匀粉浆，调浆的调浆粉温度为50，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至15，然后进入维持罐保温液化58分钟，真空闪急蒸发冷却至95后进入液化罐反应约60分钟后，进入真空冷却器至温度63后送入糖化车间进行糖化30分钟。连续蒸煮糖化过程中料液连续流动在不同的设备中完成加料、蒸煮、糖化、冷却等不同工艺操作，整个过程连续化。其糖化时间略偏低，大约2030MIN，糖化效率为2840。用粉浆加热器提高醪液的蒸煮温度，使蒸煮得到改善，能够提高连续蒸煮设备的生产能力1015。因其蒸煮温度较低、节省煤耗、操作容易控制、设备结构简单、制造方便等优点而得到广泛应用。因而采用此方案酒精是可再生的能量来源，在国防工业、医疗卫生、有机合成、食品工业、工农业生产中都有广泛的用途。一年四季对它的需求量都很大，因此一年按国家300个工作日计算，其余的工作日休息或者加班的话，按国家加班工资付给工人工资。2车间组织蒸煮糖化车间人员配比按照级别不同可分为生产工人、辅助人员、管理人员等，其中生产工人（包括技术工人）主要负责仪表控制、生产（包括填料、放料、搬运原料等工作）。辅助人员（包括维修和保洁人员）主要负责对各种仪器的检查、维修、消毒以及车间地面的清洁消毒等。（详见表1）表1蒸煮糖化车间定员表序号工种名称生产工人管理人员操作班数合计1物料输送21332粉浆预热21333蒸煮后熟21334分离和冷却31345糖化31346预备工21337保洁人员2022合计1663223工作制度年工作时间300天日工作时间24小时连续工作人员安排生产工人和管理人员3班倒，保洁人员2班倒。生产方式连续生产蒸煮糖化车间工作制度一、工厂每位员工要按时上下班，如遇特殊情况请提前通知主管领导，做好安排后即可允许。二、在厂工作人员必须爱护机器设备，如发现机器有异常情况立即关闭电源并通知主管及维修人员。三、每位工作人员必须对该产品的质量负责，经常检查厂内产品的各项指标是否正常。四、各位员工必须团结互助，在工作期间不准睡觉、干私活、看书或玩手机等。五、产品的堆放必须做到平整、整齐，对产品必须爱护。六、不准让非厂、非工作人员在车间内停留，如有事情请与厂长商谈，另外不准工作人员随意拿厂里的任何物品，如需用请告知厂长同意后方可。4成品的主要技术规格及技术标准41产品标准酒精质量标准根据国家标准生产。（详见表2）表2燃料酒精质量标准（GB67890）检验项目乙醇密度20与水混合试验蒸发残渣水份酸度碱度以OH计甲醇异丙醇羰基化合物以CO计还原高锰酸钾物质外观易碳化物质42主要规格工业燃料酒精，1L每瓶43保质期六个月44卫生标准工业酒精国家标准GB/T39412008计量单位V/VG/MLV/VMMOL/100GMMOL/100G0000502002000500200030003000025优级分析化学9980789079199707890791合格0001030040010050010003000025清澈透明合格0001050100302005000500006995078907915生产流程简介51全场总工艺流程示意图52蒸煮糖化车间流程示意图糖化酶糖化酶生产6主要技术61连续蒸煮本次工厂设计采用的连续蒸煮方式为混合冷却连续糖化法。这种工艺方法主要利用原有的糖化罐，先把罐中约占体积三分之二的糖化醪冷却至60摄氏度左右，然后加入温度为85100摄氏度的蒸煮醪，并通过糖化罐内的冷却装置进行冷却，同时加入糖化剂并搅拌。使其混合均匀，按规定的工艺条件进行连续糖化。其特点是利用原有糖化设备，将前冷却和糖化两个工序仍放在原有糖化锅中进行，而将后冷却的任务交给新增加的喷淋冷却或套管冷却设备去完成。62双酶糖化在原来能源价格比较低廉的情况下，多采用高温蒸煮工艺，以确保淀粉糊化彻底，并杀灭原料带来的一切杂菌。双酶法是指在酒精生产过程中,在原料中加人一淀粉酶和糖化酶,对原料进行液化,糖化,然后再发酵的方法。传统的酒精生产中采用高温蒸煮来破坏植物细胞间组织和细胞壁,破坏淀粉分子间的氢键,使淀粉分子链互相分开,成为松散状态,与此同时,每个淀粉分子链上借氢键维系的螺旋型空间结构也由于温度升高而被破坏,链被拉长,在这种情况下,再加入糖化酶，使糖化酶充分与淀粉分子接触,从而使淀粉水解。7物料衡算71蒸煮糖化车间原料计算1生产1000KG酒精薯干原料消耗量据基础数据给出薯干原料含淀粉65，再由预处理车间可知生产1000KG酒精淀粉消耗量为17793KG。故1吨酒精耗薯干量为177936527374（KG）2淀粉酶消耗量应用酶活力为2000G的淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，使用量为8G原273741038料，则糖化酶消耗量为1095KG20003糖化酶耗量所用糖化酶活力为20000G，使用量为150G原料，则糖化酶消耗量为27374103150205KG20000此外，酒母糖化酶用量按300G（原料）计，且酒母用量为10，则用酶量为27374107030020000287（KG）式中70为酒母的糖化液占70，其余为稀释水与糖化剂。72生产1000KG酒精蒸煮醪量的计算根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为13。故粉浆量为27374（13）10950（KG）干物质含量87的薯干比热容为CO418（107WO）163KJKGK粉浆干物质浓度为（4100）218W187蒸煮醪比热容为C1W1CO10W1CW21816310218418362KJKGK式中CW水的比热容KJKGK为简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程中维持不变。1经喷射液化器加热后蒸煮醪量为109501095034410550）11846927489105418式中27489为喷射液化器加热蒸汽（05MPA）的焓（KJKG）2经第二液化维持罐出来的蒸煮醪温度降为102，量为118469118469344105102）1184692253式中2253第二液化维持罐的温度为102下饱和蒸汽的汽化潜热（KJKG）3经闪蒸分离器后的蒸煮醪量为118469118469344102951197252271式中227195下饱和蒸汽的汽化潜热（KJKG）4经气液分离器后的蒸煮醪量为1197251197253659583）1174442299式中229983下饱和蒸汽的汽化潜热（KJKG）（5）经真空冷却器后最终蒸煮醪量为1174441174443658363）1137972351式中2351真空冷却温度为63下饱和蒸汽的汽化潜热（KJKG）73生产1000KG酒精糖化醪量的计算设发酵结束后成熟醪量含酒精10（体积分数），相当于801（质量分数）。并设蒸馏效率为98。而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分别为成熟醪量的5和1，则生产1000KG95（体积分数）酒精成品的计算如下1需蒸馏的成熟发酵醪量为1000924110051/100988012相应发酵过程放出二氧化碳总量为12479KG1000924144902KG98463接种量按10计，则酒母醪量为124799021012165KG10/1001004糖化醪量酒母醪是70是糖化醪，其余为糖化剂与稀释水，则糖化醪量为12479902121657010010/1013016KG74年产12万吨酒精厂蒸煮糖化车间总物料衡算（以每小时计算）1酒精成品日产酒精量为12000/30040T实际年产量为4030012000（T）时产酒精量为4024167（T）2薯干原料用量日耗量2737440109496（KG）时耗量10949624456233（KG/H）年耗量10940630032848800（KG）3每小时蒸馏车间冷却热水用量273744024456233KG/H4562339981457M3/H4每小时淀粉酶用量109540241825KG/H（5）每小时粉浆用量2737440（13）437984（KG）4379841098241662（M3/H）式中1098为粉浆液密度（KG/M3）6每小时预热罐蒸汽量计算假设粉浆温度为40，则QCMT362（182543798424）（5040）6612864（KJ）其蒸汽流量为661286419757933469KG/H式中197579为13MPA下水蒸气的汽化热KJ/KG7每小时经喷射液化器加热后蒸煮醪量18267591826759362（11550）/2748911541820163KG/H20163/108419M3/H式中1084为蒸煮醪液密度（KG/M3）27489为喷射液化器加热蒸汽（05MPA）焓（8）每小时经维持管降温后的蒸煮醪量2016320163362（115102）/225319742（KG）式中2253为液化维持管的温度在102下饱和蒸汽的汽化潜热（9）每小时经闪蒸气液分离器后的蒸煮醪量1974219742362（10295）/227119521（KG）式中2271为95下饱和蒸汽的汽化潜热（10）每小时气液分离器中蒸煮醪液量1952119521362（9583）/229919152KG式中2299为真空冷却温度为83下饱和蒸汽的汽化潜热11每小时经真空冷却后的蒸煮醪液的量1915219152362（8363）/235118562KG/H18562/108417M3/H式中2351为气液分离器的温度在102下饱和蒸汽的汽化潜热真空冷却过程产生的二次蒸汽量，按工艺要求，真空冷却前后蒸煮醪的温度分别为T11043和T263。蒸煮醪的比热容C1为362KJKGK故真空冷却过程产生的二次蒸汽量为W1G1C1（T1T2）/IC2T21137973628363/261483626387KG/H查表知63饱和蒸汽比容为VG6743M3/KG故二次蒸汽的体积为VVGW1132453M3/H水喷射真空泵循环水量设循环水的初温为T334，终温为T442则循环水量为W2W1（IT4CW）/CW（T1T2）19643（2614842418）/418（4234）1432835KG/H1432835/108414328M3/H12每小时糖化酶用量（287205）402439KG/H13每小时糖化的醪液量由前述可得130164010762420M3/H式中1076为糖化醪液密度（KG/M3）（14）每小时酒母醪的量12165402420275（KG）8主要设备81粉浆罐的选择由物料衡算可知粉浆罐的生产能力为1662M3/H,假定粉浆在粉浆罐的逗留时间为30MIN则V有效VT166230/609M3则可以选择椭圆形底和盖，公称容积为9立方米的立式钢制多功能搅拌罐，型号，其筒体内径为2180MM，高为2445MM按照工序，装料系数为084则所需的罐的个数为166208416103取1个82预热罐的选择由物料衡算可知预热罐的生产能力为（182518249）/1098166M3/H上述计算可知醪液在预热罐中的逗留时间为1小时，则所要的预热罐的体积为V有效VT1661166M3则可以选择90折边锥形底椭圆形盖，公称容积为18立方米的立式钢制搅拌罐，其筒体内径为2500MM，高为3000MM按照工序，装料系数为084则所需的罐的个数为16608425089取1个83维持罐及后熟罐的选择维持罐的生产能力为19M3/H，物料在维持罐中所需要的时间为10MIN由公式V2V1T/N1式中V1蒸煮醪液量（M3/H）T蒸煮时间（H）V2蒸煮罐的容积（M3）N蒸煮罐的个数蒸煮罐的充满系数（约05）则取3个蒸煮罐并串联V219017/2051117M3后熟罐的生产能力为19M3/H，物料在后熟罐中所需要的时间为60MIN其型号F202A则取3个后熟罐并串联V2191/30514M34785600MM84气液分离器的选择由计算可知气液分离器的生产能力为108M3/H，物料在气液分离器中所需要的时间为30MIN则V有效VT10830/6054M3则可选择进出口管径为80，简体尺寸为600的QHF20的气液分离器。15002500MM按照工序，装料系数为084则所需的罐的个数为108/0842007取1个85真空冷却器的选择真空冷却器的几何尺寸是根据二次蒸汽以小于10M/S的速度来确定的由公式DWVG36004式中D真空冷却器直径MVW蒸煮醪所产生的二次蒸汽KG/HVG冷却的二次蒸汽比体积（M3/KG）V二次蒸汽上升的速度（M/S），一般取08M/S因此D8767343600412（M）一般真空冷却器的径高比为1208则其高为24MV4D2H314/41222410（M3）综上所述，,取1个，选择型号为E1403的真空冷却器86糖化罐的选择由物料衡算可知糖化罐的生产能力为205M3/H,醪液在糖化罐的逗留时间为30MIN则V有效VT20530/60103M3则可以选择椭圆形底平盖，2组搅拌器，转速为90R/MIN,公称容积为20的立式钢制搅拌罐，其筒体内径为2000MM，高为2700MM按照工序，装料系数为084则所需的罐的个数为103/0842006取1个8787喷射液化器的选择由物料衡算可知喷射液化器的生产能力为19M3/H，在其中逗留的时间约为20MIN则V有效VT1920/606M3所以选择,每小时处理量15M3的型号为HYWB6喷射液化器，直径为690MM，高度为2100MM，60841506选择1个88酒母糖化罐的选择由物料衡算可知喷射液化器的生产能力为20275KG即每小时20M3/H选择酒母醪在糖化罐中的逗留时间为30分钟则V有效VT2030/6010M3,容积为15M的立式钢制糖化罐，其筒体内径为19002800MM，89其它设备的选择车间蒸汽来源于工业锅炉，其型号为KZF413W,其它设备的选择满足物料衡算的810蒸煮糖化车间预览表序号设备名称台数规格与型号材料备注R201粉浆罐1V9M3A3钢专业设备21802445MMF202预热罐1V18M3A3钢专业设备25003000MMF