【正文】 ，本次設(shè)計是對自己大學(xué)四年所學(xué)知識的一個綜合的運(yùn)用和分析。 第二章 生產(chǎn)流程的確定 工藝指標(biāo)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 生產(chǎn)規(guī)模 :50000 t/a 生產(chǎn)方法 :單濃度連續(xù)發(fā)酵、差壓式二塔蒸餾、 吸附脫水 技術(shù) 生產(chǎn)天數(shù) :每年 250 天 酒精日產(chǎn)量 :200 t 酒精年產(chǎn)量 : 49998 t 副產(chǎn)品年產(chǎn)量 :次級酒精占酒精總量的 2% 雜醇油量 :為成品酒精量的 % 產(chǎn)品質(zhì)量：燃料酒精 [乙醇含量為 %(v/v)] 糖蜜原料：含可發(fā)酵性糖 50﹪ 發(fā)酵率： 90﹪ 1蒸餾率： 98﹪ 1發(fā)酵周期： 48 小時 1發(fā)酵溫度： 28～ 34℃ 1硫酸銨用量： 1Kg/t 糖蜜 1硫酸用量： 5Kg/t 糖蜜 1酒精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)（見表 11） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 8 表 11 無水酒精質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB678—90 檢驗項目 計量單位或 符號 產(chǎn)品等級 優(yōu)級 分析 化學(xué) 乙醇 %(V/V)≥ 密度 (20℃ ) g/ml 與水混合試驗 合格 蒸發(fā)殘渣 % 水份 %(v/v) 酸度 mmol/100g 堿度 (以 OH 計 ) mmol/100g 甲醇 % 異丙醇 % 羰基化合物 (以CO 計 ) % 還原高錳酸鉀物質(zhì) (以 O 計 ) % 外觀 清澈透明 易碳化物質(zhì) 合格 工藝流程 原料的預(yù)處理包括 添加絮凝劑、靜止澄清、加酸 等過程； 糖蜜稀釋采用連續(xù)稀釋； 酵母菌發(fā)酵 分離純化本 生產(chǎn)工藝流程圖（見圖 21） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 9 第三章 工藝計算 物料衡算 原料消耗量計算（基準(zhǔn)： 1 噸無水乙醇） 糖蜜原料生產(chǎn)酒精的總化學(xué)反應(yīng)式為： C12H22O11＋ H2O→2C6H12O6→4C2H5OH＋ 4CO2↑ 342 360 184 176 X 1000 生產(chǎn) 1000Kg 無水酒精的理論蔗糖消耗量： 1000（ 342247。184）﹦ （㎏） 生產(chǎn) 1000Kg 燃料酒精 (燃料酒精中的乙醇 %（ V） 以上，相當(dāng)于 %（ m） )的理論蔗糖消耗量： 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 10 ％﹦ （㎏） 生產(chǎn) 1000Kg 燃料酒精實際蔗糖消耗量（生產(chǎn)過程中蒸餾率為 98﹪， 發(fā)酵率為 90﹪ ）： 247。98﹪ 247。90﹪ ﹦ 2090（㎏） 生產(chǎn) 1000Kg 燃料酒精糖蜜原料消耗量（糖蜜原料含可發(fā)酵性糖 50%）： 2090247。50﹪ =4180（ Kg） 生產(chǎn) 1000Kg 無水酒精量 （ 扣除蒸餾損失 生產(chǎn) 1000kg 無水酒精耗糖蜜量為 ） ： 247。90﹪ 247。50﹪ =（ kg） 發(fā)酵醪量的計算： 酒母培養(yǎng)和發(fā)酵過程放出二氧化碳量為： 96818417698 00 00 ??? 單濃度酒精連續(xù)發(fā)酵工藝，把含固形物 88﹪ 的糖蜜稀釋成濃度 為 25﹪ 的稀糖液 經(jīng)連續(xù)稀釋器可得稀糖液量為： 418085﹪ /25﹪ =14212（ kg） 即發(fā)酵醪量為： 14212kg 酒母繁殖和發(fā)酵過程中放出 968Kg 的二氧化碳，且酒精捕集器稀酒精為發(fā)酵醪量的 6﹪ ， 則蒸餾發(fā)酵醪的量為： （ 14212968） （ +6﹪） =14039（ kg） 蒸餾發(fā)酵成熟醪的酒精濃度為： 0000 00 998 ??? 成品與廢醪量的計算 糖蜜原料雜醇油產(chǎn)量約為成品酒精的 ～ ﹪ ，以 ﹪ 計，則雜醇油量為 1000﹪ =3（ kg） 醪液進(jìn)醪溫度為 t1=55℃ ，塔底排醪溫度為 t4=85℃ ， 成熟醪酒精濃度 為B1=﹪ ，塔頂上升蒸汽的酒精濃度 50﹪（ v） 即 ﹪（ w） ， 生產(chǎn) 1000Kg酒精 則 醪塔上升蒸汽量為： V 1=14039﹪ 247。﹪ =2363（ kg） 殘留液量為： WX=140392363=11676（ kg） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 11 成熟醪量比熱容為： C1=（ ） =（ ﹪） =[KJ/（ KgK） ] 成熟醪帶入塔的熱量為： Q1=F1C1t1=1403955=106（ KJ） 蒸餾殘液內(nèi)固形物濃度為： 0000112 676 039 ???? XW BFB 蒸餾殘留液的比熱： ? ?)/()()( 0022 KkgKJBC ???????? 塔底殘留液帶出熱量為： )( 1 6 7 6 64239。4 KJtCWQ X ???????? 查附錄得 ﹪ 酒精蒸汽焓為 2045KJ/Kg。故上升蒸汽帶出的量為： )( 0 4 52 3 6 3 613 KJiVQ ????? 塔底真空度為 （表壓），蒸汽加熱焓為 2644KJ/Kg，又蒸餾過程熱損失Qn 可取傳遞總熱量的 1﹪ ，根據(jù)熱量衡算，可得消耗的蒸汽量 為： )(254299)( 00 6664 139。431 kgtCI D W n ???? ??????? ???? 若采用直接蒸汽加熱，則塔底排出廢醪量為： ?? 1DWX 11676+2542=14218（ kg） 年產(chǎn)量為 5 萬噸燃料酒精的總物料衡算 工廠年開工為 250 天。 日產(chǎn)產(chǎn)品酒精量： 50000／ 250﹦ 200（ t） 每小時酒精量： 2001000247。24=8333（ Kg） =(t) 實際年產(chǎn)量（次級酒精忽略不計）： 24250=49998（ t/a） 主要原料糖蜜用量： 日耗量： 4180200==836000（ kg） =836(t) 年 耗 量： 836250=105（ t） 每小時產(chǎn)次級酒精： 8333（ 2247。98） =（ kg） 實際年產(chǎn)次級酒精： 24250=1020360(Kg)=（ t/a） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 12 表 31 202100t/a 糖蜜原料酒精廠物料衡算表 物料衡算 生產(chǎn)%酒精物料量 每小時 （ Kg） 每天 （ t） 每年 （ t） 燃料酒精 1000 8333 200 49998 糖蜜原料 4180 34833 3344 209000 次 級酒精 20 167 4 1000 發(fā)酵醪 14212 118432 710600 蒸餾發(fā)酵醪 14039 116991 701943 雜醇油 3 25 150 二氧化碳 968 8067 484000 醪塔廢醪量 14218 710893 稀釋工段的物料衡算物料衡算 糖蜜稀釋用水量（以每生產(chǎn) 1000kg 酒精計算） 稀釋成 25﹪ 稀糖液用水量為： W1= 142124180=10032 (kg) 則生產(chǎn) 5 萬噸酒精每小時需要稀釋 用水量： 10032 8333247。 1000=83597 (kg/h) 生產(chǎn) 5 萬噸酒精一年需要的稀釋用水量： 10032 50000=108（ t/a） 營養(yǎng)鹽添加量 選用氮量 21﹪ 的硫酸銨作為氮源，每噸糖蜜添加 1Kg，則每生產(chǎn) 1000kg 酒精： 硫酸銨年耗量為： 41801=4180（ kg/a） =（ t/a） 日耗量： 4180247。250=（ kg/d） 每小時耗量： 247。24=（ kg/h） 則生產(chǎn) 20 萬噸酒精一年需要硫酸銨用量： 50000=105（ t/a） 硫酸用量 ] 稀釋酒母稀糖 液用酸 5Kg/t 糖蜜： 年用量： 41805=20900（ kg/a） =（ t/a） 日用量： 20900247。 250=（ kg） 每小時用量： 247。 24=（ kg/h） 則生產(chǎn) 20 萬噸酒精硫酸用量： 50000=108 表 32 稀釋工段各物料用量（ 5 萬噸產(chǎn)量計算） 物料 用量 (t/a) 糖蜜稀釋用水量 108 營養(yǎng)鹽添加量 105 硫酸用量 108 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 13 熱量衡算 發(fā)酵工段 現(xiàn) 生產(chǎn) 50000t/a，要 每小時投入糖蜜量 34833kg/h，則無水酒精量為： 438331000247。 =（ kg/h） 以葡萄糖為碳源，酒母發(fā)酵每生成 1kg 酒精放出的熱量約為 1170KJ 左 右，則發(fā)酵和培養(yǎng)酒母每小時放出的熱量為： Q=1170=106（ KJ/h） 發(fā)酵酒母冷卻水初 39。1wt =20℃ ，終溫 39。2wt =27℃ ， 平均耗水量為： )/(337321)2027( )( 639。39。239。 1hkgttC QWwwe??? ????酒母發(fā)酵 酒母酒精捕集用水為：（待蒸餾發(fā)酵醪液量為 F=116991kg/h） 5﹪ F247。=5﹪ 116991247。 =（ kg/h） 發(fā)酵洗罐用水為：（每 15 天洗一次） 1﹪ F247。=1﹪ 247。=（ kg/15 天） 則在發(fā)酵工段總用水量 W 發(fā)酵工段 =++337321=（ kg/h） 蒸餾工段 按 采用差壓蒸餾兩塔流程 計算，進(jìn)醪塔濃度為 ﹪，出醪塔酒精蒸汽濃度為 50﹪ . 醪塔 圖 21 醪塔的物料和熱量 平衡圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 14 醪液預(yù)熱至 55℃ ，進(jìn)入醪塔蒸餾，酒精質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ﹪ ，沸點 ℃ ，取上升蒸汽濃度為 50﹪（ v），即 ﹪（ w）。塔頂溫度 75℃ ，塔底溫度 85℃ 。則塔頂上升蒸汽熱焓量 i1=2045kJ/kg。加熱蒸汽取 絕對壓力，則其熱焓量 I1=2644KJ/kg。 總物料衡算： 1111 DWVDF X ???? 即 XWVF ?? 11 21 酒精衡算式： 111111 )( WXF xDWyVxF ??? 22 式中 ： xF1— 成熟發(fā)酵醪內(nèi)酒精含量 [﹪（ W） ]， xF1=﹪。 y1—塔頂上升蒸汽中酒精濃度 [﹪（ W） ]， y1= ﹪。 XW1—塔底排出廢糟內(nèi)的酒精濃度 [﹪（ W） ]，塔底允許逃酒在 ﹪以下，取 xW1=﹪。 熱量衡算式： 11e11111111 )( nWWXFF QtCDCWiVIDtCF ????? 23 設(shè) CF1=（ kgh）， CW=（ kgk）， Ce=（ kgk），并取熱損失 Qn1=1﹪ D1I1， tF1=55℃ ， tW1=85℃ ， F1=116991（ kg/h） 聯(lián)解 2