年产6万吨酒精工厂工艺设计

1、北丁（此文档为wod;格式下载后您可任意编辑修改!ZH U HAI CAPAPU S.BEI H G 匚利冒TITUTE OF TECHK OLOGY工厂设计概念课程设计年产6万吨酒精工厂工艺设计学院： 化工与材料学院专业：姓名：生物工程指导老师：刘艳玲学号：周新明职称：高级工程师中国珠海二O四年一月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的课程设计年产 6万吨酒精工厂工艺设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：日期：年 月 日年产 6 万吨酒精工厂工艺设计摘要本设计是年产 6 万吨酒精工厂工艺设计

2、，以糖蜜味发酵原料，通过先进； 高效的工艺技术对酒精工厂进行了模拟计算和设备选型， 力求做到理论和实践相 结合，以做到生产成本低，质量好，产量高的酒精。设计包括：从原料处理到发 酵工艺；从设备选型到车间布置； 最后到废物的处理及在利用。 主要应用除杂技 术；酒精发酵技术；灭菌技术；精馏技术等技术，通过合理的物料衡算，耗能计 算方法，对生产工艺进行合理的优化设计。 关键词：酒精工厂；发酵；糖蜜；精馏Annu aloutputof60000t on sofalcoholfactoryprocessdesig nAbstractThedesig nisanannu aloutputof60000t

3、on sofalcoholpla ntprocessd esig n,usi ngmolassesflavorferme ntatio nrawmaterial,throughadva nee dtech no logyofthealcoholfactoryofthesimulati on calculati onan dequip men tselecti on,an dstrivetoachieveacomb in ati ono ftheorya ndpractice, in ordertoachievelowproductio ncost,goodquality,i ncludes:f

4、romrawm aterialprocessi ngtotheferme ntatio nprocess;theselectio no fequipme n ttotheworkshoplayout;fi nallytowastetreatme nta ndutilizatio nin .The mai napplicati ono fimpurityremovaltech nology;alcoholferme ntatio nt ech no logy;sterilizatio n;distillati on tech nology,throughthematerialbal an cea

5、 ndreas on ablecalculatio n, calculati onm ethodfore nergyc on sump tion ,rati on aloptimizati on desig ntoproducti on process.Keywords : Alcoholfactory ； Molasses ； Fermentation； Distillation北京理工大学珠海学院20GG级本科生课程设计任务书题目：年产6万吨酒精工厂工艺设计专业学院：化工与材料学院专业：生物工程学生姓名：指导教师： 周新明一、主要研究内容：本次设计的主要研究内容是选取糖蜜为原料，研究年产6

6、万吨的酒精工艺 流程，操作工艺，物料衡算和绘制发酵罐设计图。侧重于酒精工厂发酵车间的设 计。二、主要任务及目标：1、通过查阅酒精生产工艺的有关资料，熟悉目前柠酒精生产的基本工艺 流程。2、进行酒精发酵车间物料衡算和热量衡算等。3、发酵车间设备选型。4、发酵种子罐、发酵罐、贮罐的选型及大小尺寸的计算。5、绘制发酵罐设计图。6、撰写工艺设计说明书。指导教师签字：年月日工作小组组长签字：年月曰注：本任务书双面打印，一式三份，学生、指导教师、专业学院各存档 份。目录摘要 IAbstract II任务书 Ill目录 V1前言1H H1.2研究目的11.3设计原则22设计说明32.1工艺指标和基础数据32

7、.2工艺流程概述33原料的处理53.1原料及其来源53.2糖蜜的贮存53.3稀糖液的制备及处理 53.3.1添加营养盐53.3.2糖液的灭菌63.3.3稀糖液的澄清64工艺流程75生产设备85.2设备计算85.2.1发酵罐容积和个数的确定85.2.2糖蜜储罐个数的计算 105.2.3冷却面积和冷却装置主要结构尺寸 105.3其它设备的计算和选型 145.3.1蒸馏设备 145.3.2换热器的选型 145.3.3稀释器 156工艺计算 176.1物料衡算 176.1.1原料消耗量计算（基准：1吨无水乙醇） 176.1.2 酵醪液量的计算 176.1.3 成品与废醪量的计算 186.1.4年产量为

8、6万吨燃料酒精的总物料衡算 196.1.5 稀释工段的物料衡算 206.2热量衡算 216.2.1发酵工段的物料和热量衡算 216.2.2蒸馏工段的物料和热量衡算 216.3供用水衡算 266.3.1精馏塔分凝器冷却用水 266.3.2 成品酒精冷却和杂醇油分离器稀释用水 266.3.3总用水量 276.4其他衡算 276.4.1供用汽衡算 276.4.2供电衡算 287车间设计 297.1车间布置设计 297.1.1 建筑基本原则 297.1.2 建筑基本要求 297.2车间内常用设备的布置 297.2.1发酵设备 297.2.2 蒸馏设备及其他设备 308废物处理及再利用 318.1废物总

9、类 318.1.1 污水废物 318.1.2气体废物 318.1.3固体废物 318.2废物利用 318.2.1 废气处理 318.2.2 废水和废渣处理 329结论 33参考文献 34谢辞 35附 录 361 前言1.1 产品介绍乙醇是一种有机物，俗称酒精，化学式为 CH3CH2OH ( C2H6O )，结构 式【1】见图 1-1 ，是带有一个羟基的饱和一元醇，在常温、常压下是一种易燃、 易挥发的无色透明液体， 它的水溶液具有酒香的气味， 并略带刺激性。 有酒的气 味和刺激的辛辣滋味，微甘。乙醇液体密度是 0.789gcm3(20C )，乙醇气体密度为 1.59kgm3 ，沸点 是78.4

10、C,熔点是-114.3 C,易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，能与 水以任意比互溶。能与水、氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多数有机溶剂混溶， 相对密度 (d15.56)0.816 。乙醇的用途很广，可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。医疗上 也常用体积分数为 70%-75% 的乙醇作消毒剂等， 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。HHIIH? C? C? O? HII IHH图 1-1C 2H5OH 结构式1.2 研究目的随着经济的发展，酒精这种重要的工业原料被广泛用于化工；塑料；橡胶， 农药，化妆品及军工业部门。且石油资源趋于缺乏，全球环境污

11、染的日益加剧， 各国纷纷开始开发新型能源。 燃料乙醇是目前为止最理想的石油替代能源， 它的 生产方法以发酵为主。工业酒精是一种经济实用的清洁燃料。 如今能源的危机， 以及农业的蓬勃发 展，都使得工业酒精产业的重新崛起与迅速发展成为必然。 而酒精的生物发酵过 程所需的条件温和， 转化率高， 而且环保无污染， 可以说是工业酒精的最理想的 生产方法。 发酵法生产酒精的能力将成为衡量国家经济实力的一种标准。 生物发 酵是利用淀粉质原料活糖原料，在微生物的作用下生成酒精 【2】。酒精作为一种新能源，具有两个明显的优势：可再生能源，无污染燃烧。中 国是一个石油净进口国， 海关数据显示， 20GG 年中国共

12、计进口原油 2.82 亿吨， 同比增加 4.03% ，而原油价格为 97105 美元每吨。两个数相乘，得出的是一 个十分可怕的数据。 在大多数方面酒精拥有石油的性能， 能产生足够的酒精， 则 可以大大减少石油的进口。 但是目前国内酒精生产量不足以与消耗量相平衡， 每 年仍需进口几百万吨酒精。目前燃料酒精已作为国家战略部署的新型能源之一。 实现酒精的大规模生产，对解决能源危机有着重大的意义。本设计即酒精工厂的模拟设计为了设计出最理想的酒精生产流程以及工厂， 在国内具有广阔的前景。1.3 设计原则(1) 本设计工作围绕着工厂现代化建设， 力图能使所设计的工厂具有前瞻性， 且投资小，收效快。(2)

13、对自己而言，本次设计是对自己在湖北理工四年所学知识的一个综合运 用和分析，将书本知识运用到实际的操作中去，为日后的工作打下夯实的基础。(3) 设计的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， 绿色化，为员工的工作和生活做出妥善的安排， 使其达到最佳工作 效率。(4) 设计尽量因地制宜，并且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 【3】。2 设计说明2.1 工艺指标和基础数据(1) 生产规模 :60000ta ；(2) 生产方法 :单浓度连续发酵、差压式二塔蒸馏机组、生石灰吸水法；(3) 生产天数 :每年 250 天；(4) 酒精日产量 :2

14、40t ；(5) 酒精年产量 :60000t 【4】；(6) 副产品年产量 :次级酒精占酒精总量的 2% (一般占成品酒的 1.2% 3%， 这里取 2% )【4】；(7) 杂醇油量：为成品酒精量的0.3% (般占成品酒精多0.250.35 %)【5】；(8) 产品质量：燃料酒精 乙醇含量为 99.5%(vv)(9) 糖蜜原料：含可发酵性糖 50 %(10) 发酵率： 90 %(11) 蒸馏率： 98 %(12) 发酵周期： 48 小时(13) 发酵温度：2834 C(14) 硫酸铵用量： 1kgt 糖蜜(15) 硫酸用量： 5kgt 糖蜜7A 版优质实用文档(16) 酒精质量标准根据 GB6

15、78 20GG2.2 工艺流程概述(1) 原材料(糖蜜)的预处理包括有加酸法，加热加酸法，添加絮凝剂澄清处 理法【6】；(2) 连续稀释法稀释糖蜜(3) 制酵母(4) 酵母菌发酵、提纯(5) 发酵流程：糖蜜一发酵用糖液一发酵一蒸馏一成品酒精(6) 具体生产工艺流程 【7】见图 1-2图 1-2 生产工艺流程图3 原料的处理3.1 原料及其来源 糖蜜，是一种粘稠、黑褐色、呈半流动的物体，主要含有蔗糖，蔗糖蜜中泛 酸含量较高，达 37mgkg ，此外生物素含量也很可观，容易掺入大豆糖蜜和糖 蜜发酵液。糖蜜是制糖工业的副产品， 组成因制糖原料、 加工条件的不同而有差异， 其 中主要含有大量可发酵糖

16、(主要是蔗糖) ，因而是很好的发酵原料， 可用作酵母、 味精、有机酸等发酵制品的底物或基料，可用作某些食品的原料和动物饲料。制糖业的副产品之一。制糖过程中 ,糖液经浓缩析出结晶糖后 ,残留的棕褐色 黏稠液体。属能量饲料 ,因味甜 ,多用作调味料。 按制糖原料不同可分为甘蔗糖蜜、 甜菜糖蜜和淀粉糖蜜等。 各种糖蜜的营养成分有差异。 一般甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜 以转换糖量表示 ,其总糖量分别为 48.0% 、49.0%; 水分 25.0% 、23.0%; 粗蛋白质 3.0% 和 6.5% 。淀粉糖蜜是以谷物淀粉经酶水解后制造葡萄糖的副产品, 以葡萄糖量表示 ,其总糖量 50.0% 以上 ,水分 27.

17、0%, 粗蛋白量甚微。3.2 糖蜜的贮存为了确保酒精生产线连续正常地进行， 酒精工厂的仓库必需备有一定量的糖 蜜，常备有供一个月左右生产酒精用糖蜜量； 保持糖蜜的纯净， 要求采用密闭容 器保存糖蜜； 糖蜜贮存罐的位置应处于方便运输和生产的地点； 受到污染的糖蜜 不宜过久贮存。3.3 稀糖液的制备及处理考虑到糖蜜中的灰分、 胶体物质等杂质多， 有害微生物的污染， 营养盐的缺 乏以及适宜酸度的调整。因此，在糖蜜稀释的同时，必须进行酸化、灭菌、澄清 和添加营养盐。 间歇稀释操作法则是逐项进行。 目前中国糖蜜酒精工厂多采用连 续稀释热酸法澄清处理糖蜜，把酸化、灭菌、添加营养盐和澄清同时一道进行。糖蜜原

18、料制作稀糖液及处理的流程为：糖蜜一稀释一酸化一添加营养盐一灭 菌T澄清稀糖液3.3.1 添加营养盐为了保证酵母的正常生长繁殖和发酵， 根据糖蜜原料的化学组分， 必须在糖 液中添加酵母所必需的营养。 工厂实践和甘蔗糖蜜的组分表明， 甘蔗糖蜜中缺乏 的主要营养成分是氮素。补充氮通常是以硫酸铵作氮源，用量为每吨糖蜜使用 21% 的硫酸铵 1-1.2kg ，即糖蜜用量的 0.1%-0.12% 。3.3.2 糖液的灭菌糖蜜中常污染有大量杂菌，主要是野生酵母，白念球菌及乳酸菌等产酸菌，为 保证稀糖液的正常发酵， 除加酸提高糖液酸度抑制杂菌生长繁殖外， 还必须对糖 蜜进行灭菌。糖蜜常用的灭菌方法有：化学灭菌

19、法和物理灭菌法。本实验采用物理灭菌法：物理灭菌法具体操作是将糖液加热至80 - 90 C,并保持 40min 。该方法除了灭菌外，还可使糖蜜中的胶体絮凝，使糖液澄清。 该方法要消耗大量的蒸汽, 工厂一般不采用, 只有糖蜜被严重污染时才采用此法 予以灭菌。3.3.3 稀糖液的澄清稀蔗糖溶液中的特定胶体物质, 颜料,灰分和其它悬浮物, 它们的存在对正 常的酵母的生长, 繁殖和发酵有害, 应尽可能地除去。 其解决办法就是稀糖液的 澄清。糖蜜的澄清方法分为机械澄清法和加酸澄清法。 机械澄清法即压滤法和离心 法,调节至 pH 值为 3.7 的酸化 12 小时,分离沉淀物,用离心机或压滤机,国 内多数澄清

20、是应用此方法。4 工艺流程1 糖蜜预处理有加酸法,加热加酸法,添加絮凝剂澄清处理法。2 糖蜜稀释采用连续稀释法。3 主要蒸馏工段采用差压式二塔蒸馏机组,能有效利用热能。4 本设计采用浮阀塔。5 脱水干燥技术：生石灰吸水法。6 发酵法采用连续发酵方式。5 生产设备5.1 设备选型1 发酵罐采用 200m 32 种子罐采用 50m 34发酵采用连续发酵罐组5蒸馏设备采用差压式二塔蒸馏机组6干燥设备采用卧式网层生石灰干燥器5.2设备计算采用连续发酵方式，根据物料衡算结果可知，每小时进入发酵罐的醪液体积流量为：118433kg-Q1)(l-CWt4)=(4.83 X106+4.01 X 106-3.0

21、8 X106 ) (2644-4.18 X85) X99%=2542(kg)若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废液量为：WG+D1=11676+2542=14218(kg)6.1.4年产量为6万吨燃料酒精的总物料衡算每小时产酒精量：240 -24=10(t)主要原料糖蜜所需量：年耗量：501.6 X250=2.508 X105 (t)每小时产次级酒精：10 X(2 -h98 ) =0.20408(t)实际年产次级酒精：0.20408 X24 X250=1224.48(t)糖蜜原料酒精厂物料衡算见表4-1表6-160000ta 糖蜜原料酒精厂物料衡算表生产每天(t)每年(t)物料衡算1000kg99

22、.5%酒精物料量每小时(kg )燃料酒精10001000024060000糖蜜原料4180418001003250800次级酒精202004.81200发酵醪142121421203411852720蒸馏发酵140391403863369842316醪杂醇油3300.72180二氧化碳968968023258082醪塔废醪142181422363414853418量6.1.5稀释工段的物料衡算(1)计算每生产1000kg酒精稀释糖蜜用水量稀释成25 %稀糖液用水量为：则生产6万吨燃料酒精每小时稀释糖蜜需要用水量：10032X10000-1000=100320(kgtemperature on

23、sta in populatio no fsaccharomycescerevisiae外文期刊20GG(01);11 贾树彪，李盛贤，吴国峰.新编酒精工艺学M.北京：化学工业出版，20GG ;12 陈其斌(美).甘蔗糖手册(下册)M.北京：中国轻工业出版社，1988 :1-574 ;13 马赞华.酒精高效清洁生产新工艺M.北京：化学工业出版 社,20GG:1-273 ;14 张君，刘德华.世界燃料酒精工业发展现状与展望 J.酿酒科技.20GG 年15傅其军.燃料乙醇的发展前景J.广西轻工业.20GG年第12 期: 6-10 ;16 江鸿，郭仁惠，张盼月等.酒精废水的回收利用与净化研究J,工业水处 理.199