【正文】 年產(chǎn)12000噸酒精工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè) 計題 目: 年產(chǎn)12000噸酒精工藝設(shè)計系別名稱: 化學(xué)工程系專業(yè)班級:09應(yīng)用化工技術(shù)（3）班學(xué)生姓名:侯艷芳學(xué) 號: 091652090指導(dǎo)老師: 徐晶老師年產(chǎn)12000噸酒精工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計學(xué) 院： 酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 系 別： 化學(xué)工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用化工技術(shù)（3）班 年 級： 09級 學(xué) 號： 091652092 姓 名： 侯艷芳 指導(dǎo)教師： 徐 晶 完成日期： 2011320 摘 要酒精被廣泛應(yīng)用于食品、化工醫(yī)藥、染料、國防等行業(yè)。酒精不僅可作為一種燃料，更是一種戰(zhàn)略物資，世界上2/3的酒精被用作燃料。發(fā)展酒精不僅可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并且可以作為清潔能源代替汽油或汽油添加劑，減少工業(yè)大氣污染，保護(hù)環(huán)境，同時也可緩解原油進(jìn)口的壓力。發(fā)酵法生產(chǎn)酒精原料主要有淀粉質(zhì)原料，糖蜜原料和亞硫酸鹽造紙廢液等。而淀粉質(zhì)原料木薯含淀粉量高，木薯的塊根淀粉含量達(dá)2530%左右，木薯干淀粉含量達(dá)70%左右，是被譽(yù)為“淀粉之王”。木薯加工性能良好，也不與糧食爭地，是一種有很大發(fā)展?jié)摿Φ木凭a(chǎn)再生資源，將其應(yīng)用到發(fā)酵酒精工業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。本篇設(shè)計簡述了從木薯原料預(yù)處理、液化、酶糖化到發(fā)酵生產(chǎn)后處理整個發(fā)酵酒精生產(chǎn)工藝流程及其物料、水平衡、熱量衡算。關(guān)鍵詞：酒精 木薯 發(fā)酵技術(shù)目 錄第一章 酒精生產(chǎn)的意義及發(fā)展史第一節(jié) 酒精生產(chǎn)的意義第二節(jié) 酒精生產(chǎn)的發(fā)展第三節(jié) 酒精性質(zhì)及質(zhì)量指標(biāo)與酒精生產(chǎn)和原輔料保藏第二章 木薯酒精發(fā)酵研究工藝第一節(jié) 木薯的預(yù)處理第二節(jié) 木薯淀粉的生產(chǎn)工藝流程第三節(jié) 漿渣分離工藝流程的研究與改進(jìn)第四節(jié) 木薯淀粉的生產(chǎn)原理第五節(jié) 木薯淀粉的生產(chǎn)工藝流程第六節(jié) 木薯的其他處理第七節(jié) 相關(guān)計算第三章 酒精廢水常用處理工藝第一節(jié) 酒精生產(chǎn)廢水特點(diǎn)及主要處理方法第二節(jié) 高效全混厭氧污泥罐（EASB）第三節(jié) 木薯廢水的資源化利用緒論酒精學(xué)名乙醇，是由碳、氫、氧3種元素組成的有機(jī)化合物，結(jié)構(gòu)式是C2H5OH，相對分子質(zhì)量為46。酒精既是食品、化工、醫(yī)藥、染料、國防等工業(yè)十分重要的基礎(chǔ)原料，又是可再生的清潔能源。酒精作為重要的溶劑和化工原料而廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)，它又是飲料工業(yè)的基礎(chǔ)性原料，也是一種方便而較干凈的液體（或固體）燃料。我國發(fā)酵法酒精的年產(chǎn)量（商品酒精）在200萬噸左右；另有釀酒廠自產(chǎn)自用的酒精約100萬噸。液態(tài)法白酒的發(fā)展，大大地促進(jìn)了我國酒精工業(yè)的發(fā)展，這是我國酒精工業(yè)發(fā)展的一大特色?，F(xiàn)在，我國是世界上發(fā)酵法酒精產(chǎn)量占第三位的酒精生產(chǎn)大國，也是食用酒精產(chǎn)量最大的國家。酒精被廣泛應(yīng)用于食品、化工醫(yī)藥、染料、國防等行業(yè)。酒精不僅可作為一種燃料，更是一種戰(zhàn)略資源，全球2/3的酒精被用作燃料。發(fā)展酒精不僅可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并且可以作為清潔能源代替汽油或汽油添加劑，減少工業(yè)大氣污染，保護(hù)環(huán)境，同時也可緩解原油進(jìn)口的壓力。其生產(chǎn)方法，有以植物系為原料的發(fā)酵法和以石油系為原料的化學(xué)合成法?，F(xiàn)世界上的酒精生產(chǎn)仍以發(fā)酵法為主，我國的發(fā)酵法酒精產(chǎn)量占95%以上。木薯是熱帶和亞熱帶廣泛種植的糧食和經(jīng)濟(jì)作物，適應(yīng)性很強(qiáng)，耐旱、耐溫、耐水，對土質(zhì)要求不高，是可在任何土質(zhì)中生長的作物。我國南方盛產(chǎn)木薯，產(chǎn)量高，淀粉含量高，木薯的塊根淀粉含量達(dá)2530%左右，木薯干淀粉含量達(dá)70%左右，是被譽(yù)為“淀粉之王”。木薯已被世界公認(rèn)具有很大發(fā)展?jié)摿?、很有前途的酒精生產(chǎn)的可再生資源。近年來，隨著木薯原料用于生產(chǎn)酒精逐漸受到人們的重視，國內(nèi)外學(xué)者都致力于木薯生產(chǎn)酒精工藝的研究。所以對利用木薯發(fā)酵生產(chǎn)酒精生產(chǎn)的研究具有非常重要的意義，對我國工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。第一章 酒精生產(chǎn)的意義及發(fā)展史第一節(jié) 酒精生產(chǎn)的意義隨著國際原油價格不斷攀升,替代能源研究開發(fā)的重要性日益彰顯。而在諸多替代能源中,乙醇燃料優(yōu)勢明顯。也正推動著世界乙醇產(chǎn)業(yè)開始步入黃金發(fā)展期。特別是今年8月8日,美國總統(tǒng)布什簽署了一項新的能源法案,其中很重要的一項內(nèi)容是可再生燃料標(biāo)淮(RFS)。RFS要求在汽油組成中加入特定數(shù)量的可再生燃料,而且每年將有遞增。美國可再生燃料需求將從2006年40億加侖/年增加到2012年75億加侖/年,2012年后將保持2012年可再生燃料與全部汽油的比例。據(jù)美國能源部能源信息署(EIA)資料稱,美國2003年銷售汽油中,乙醇汽油只占很少一部分,%。由此,燃料乙醇將繼續(xù)成為全球汽油市場的新秀,它在汽油供應(yīng)市場上將起越來越大的作用。乙醇作為一種可再生燃料資源引起了廣泛關(guān)注，這不僅是因為石油儲量的日益減少，更是由于乙醇比石油類燃料更環(huán)保。發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇是一個產(chǎn)品抑制過程，連續(xù)移走產(chǎn)物乙醇可減弱甚至消除其抑制作用，得到較高的乙醇體積產(chǎn)率。目前所采用的原位分離技術(shù)有：真空蒸餾、吸附、萃取、膜蒸餾以及滲透汽化等。其中滲透汽化與乙醇發(fā)酵耦合因其低耗高效且對細(xì)胞無毒害而受到國內(nèi)外許多學(xué)者的重視和廣泛探討。預(yù)計10年內(nèi),全球燃料乙醇(包括使用ETBE)消費(fèi)量將達(dá)到160億180億加侖,占全球汽油需求量仍小于5%,但乙醇產(chǎn)量的增長將對汽油市場產(chǎn)生重要影響。第二節(jié) 酒精生產(chǎn)的發(fā)展 生產(chǎn)量的巨大發(fā)展我國工業(yè)化生產(chǎn)酒精，始于1900年俄國人在哈爾濱和寧安建的酒精廠，1920年在福建建立以薯干為原料的酒精廠，新中國成立前，我國的酒精年產(chǎn)量不足1萬噸，專業(yè)酒精廠的生產(chǎn)規(guī)模大都是千噸級的小廠。1965年我國的酒精產(chǎn)量超過10萬噸，1980年達(dá)50萬噸；在以后的十幾年中。我國酒精生產(chǎn)以更快的速度發(fā)展，1987年超過l00萬噸（7年酒精年產(chǎn)量翻了一番），1995年產(chǎn)量達(dá)到237萬噸。此外尚有許多釀酒廠自產(chǎn)自用于白酒的酒精產(chǎn)量約100萬噸。1979年至1995年這一上階段，是我國酒精產(chǎn)量呈直線上升式增長的高速發(fā)展時期。我國現(xiàn)有生產(chǎn)酒精的企業(yè)（車間）千余家，食用酒精是當(dāng)前我國酒精生產(chǎn)中的主導(dǎo)產(chǎn)品。每年用于新工藝白酒的食用酒精量在200萬噸左右。我國有規(guī)模在萬噸以上的酒精廠近100家，5萬噸以上的有10家（最大的已達(dá)20萬噸級）。具有國際先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)裝備，能夠生產(chǎn)特級酒精的已有多家。 生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化新中國成立前，我國酒精工業(yè)的規(guī)模很小，生產(chǎn)工藝均為間歇式，以麥芽作淀粉糖化劑，原料不經(jīng)粉碎，淀粉利用率只有60%左右。20世紀(jì)50年代中期開始進(jìn)行技術(shù)革新，首先在催化劑方面采用微生物糖化劑代替麥芽，1964年推行機(jī)械通風(fēng)制曲，隨后普遍應(yīng)用液體曲，1978年開發(fā)出高活力糖化酶新菌種（UV11）進(jìn)入20世紀(jì)90年代后逐步使用具有國際水平的耐高溫X淀粉酶和高轉(zhuǎn)化率糖化酶。在淀粉質(zhì)原料的蒸煮、糖化工藝方面采用一級真空冷卻連續(xù)糖化。在發(fā)酵方面，出現(xiàn)了應(yīng)用耐高溫酒精酵母、釀酒用活性干酵母（或鮮酵母）及固定化酒精酵母的新工藝。在蒸餾方面酒精蒸餾的塔器配置從兩塔、三塔/四塔、五塔、發(fā)展到八塔蒸餾，近年來差壓蒸餾等新技術(shù)正在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。50年來，我國的酒精生產(chǎn)技術(shù)得到很大發(fā)展，淀粉利用率達(dá)90%以上，水平高的企業(yè)淀粉出酒率達(dá)55～56%；發(fā)酵液酒精濃度由5%提高到10%左右；噸酒精耗煤從過去普遍在2噸以上降到1噸以下（最低達(dá)500公斤）。進(jìn)入90年代后，隨著食用酒精國家標(biāo)準(zhǔn)的制訂和實施， 建立了完善的酒精產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，具有生產(chǎn)多種規(guī)格酒精產(chǎn)品的實力。20世紀(jì)50年代初期，我國酒精產(chǎn)品無統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。有的廠結(jié)構(gòu)核算合格，有的廠參考外國標(biāo)準(zhǔn)自行規(guī)定一些檢查項目，也有的廠按中華藥典中醫(yī)藥酒精的要求生產(chǎn)。1954年，哈爾濱、濟(jì)南、天津等酒精廠應(yīng)軍工的需要按原蘇聯(lián)的酒精標(biāo)準(zhǔn)（roct592151）試制成功精餾酒精，并按此生產(chǎn)。1956年，原食品工業(yè)部參照原蘇聯(lián)酒精標(biāo)準(zhǔn)及中華藥典制訂了精餾酒精（食酒030156）和醫(yī)藥酒精（食酒030256）的部頒標(biāo)準(zhǔn)。至此，我國酒精工業(yè)有了全國統(tǒng)一的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)今，我國已經(jīng)具備較完整的酒精產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，并正在對食用酒精國家標(biāo)準(zhǔn)（GB1304389）組織進(jìn)行修訂，以使其進(jìn)一步和國際先進(jìn)水平接軌。不斷提高并有著先進(jìn)性的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，有力促進(jìn)了我國酒精生產(chǎn)和質(zhì)量水平的不斷提高?，F(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)都能生產(chǎn)普通級食用酒精，相當(dāng)一部分企業(yè)具有生產(chǎn)優(yōu)級食用酒精的實力，有多家企業(yè)進(jìn)行著高純度特級酒精的生產(chǎn)。 酒精糟液治理與綜合利用取得長足發(fā)展過去，酒精糟液除略行簡單過濾直接用作飼料外，基本上不給予處理。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對酒精糟液的治理逐步引起重視，20世紀(jì)60年代用薯類酒精糟液大規(guī)模進(jìn)行沼氣發(fā)酵取得成功，逐步推廣并不斷完善，現(xiàn)在最大的沼氣發(fā)酵罐容已達(dá)5000米。針對沼氣發(fā)酵后消化液的進(jìn)一步處理，好氧化法取得一定成效；近來南陽酒精總廠開發(fā)出一套實用而有效的治理措施，采用物理化學(xué)法去除懸浮揚(yáng)（制得部分干酒糟和肥料），利用生物法去除可溶性有機(jī)物（獲得沼氣），從而使薯類酒精糟液的治理實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)上有利的達(dá)標(biāo)排放。第三節(jié) 酒精性質(zhì)及質(zhì)量指標(biāo)與酒精生產(chǎn)和原輔料保藏 酒精的物理性質(zhì)純酒精是無色透明的液體，比水輕，具有特殊的芳香氣和刺激味，吸濕性很強(qiáng)，可與水以任何比例混合并產(chǎn)生熱量。酒精易揮發(fā)易燃燒，燃燒時產(chǎn)生大量的熱量，燃燒產(chǎn)物是水和。酒精蒸汽與空氣能形成爆炸性混合氣體，%18%（體積分?jǐn)?shù)），純酒精的物理指標(biāo)：沸點(diǎn)，℃；；；熔點(diǎn)114℃，℃；（g. ℃）：；℃； 酒精的化學(xué)性質(zhì) 氧化作用下酒精的變化2C2H5OH + O2→2CH3CHO + 2H2OC2H5OH + O2→CH3COOH + H2OCHOH + O 2CO2+3H2O 堿金屬，堿土金屬與酒精的作用 2Na + 2C2H5OH→2C5H5ONa + H2↑Mg + 2C2H5OH→C(C2H5O)2 Mg + H2↑ 酸與酒精的反應(yīng) CH3COOH + C2H5OH→CH3COOC2H5 + H2O 酒精的脫水反應(yīng) CH3CH2OH CH2=CH2 ↑+ H2O 2CH3CH2OH C2H5OC2H5 + H2O 酒精的生化性酒精能使細(xì)胞蛋白質(zhì)凝固，尤以75%（體積分?jǐn)?shù)）的酒精作用最為強(qiáng)烈，濃度過高，細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)迅速凝固形成一層薄膜，阻止酒精向內(nèi)部滲透，作用效果反而降低，濃度過低則不能使蛋白質(zhì)凝固。因此常選用75%（體積分?jǐn)?shù)）的酒精作消毒劑，酒精易被人體腸胃吸收，吸收后迅速解放出熱量。少量酒精對大腦有興奮作用，數(shù)量較大則有麻醉作用，大量酒精對肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)有害作用。 酒精的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)酒精作為一種原料性的產(chǎn)品，其產(chǎn)品質(zhì)量必須達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。通常，酒精按含雜質(zhì)多少分為：無水酒精、試劑酒精、食用酒精，醫(yī)藥酒精，工業(yè)酒精。其食用酒精國家標(biāo)準(zhǔn)見下表所示。 酒精的質(zhì)量指標(biāo)表項目特級優(yōu)級普通級外觀無色透明氣味具有乙醇固有的香味，無異味無異臭口味純凈，微甜純正，微甜較純正項 目特 級優(yōu) 級普 通 級色度/號≤10乙醇/％（體積分?jǐn)?shù)）≥硫酸試驗/號≤51060氧化時間/min≥403020醛/mg/L≤1330甲醇/mg/L≤250150正丙醇/mg/L≤235100異丁醇＋異戊醇/mg/L≤1230酸（以乙酸計）/mg/L≤71020酯（以乙酸乙酯計）/mg/L≤101825不揮發(fā)物/mg/L≤102025重金屬（以Pb計）/mg/L≤1氰化物（以HCN計）/mg/L≤5 酒精的生產(chǎn)方法及原輔料保藏 酒精生產(chǎn)中，液體發(fā)酵方法有間歇發(fā)酵和連續(xù)發(fā)酵兩種。各階段都是在不同的發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行，發(fā)酵中控制的pH值、精度、溫度、酒精含量等都能相對穩(wěn)定在酵母菌發(fā)酵所需的范圍內(nèi)，即酵母菌的生長、繁殖、代謝間歇發(fā)酵法是酵母糟的發(fā)酵前、中、后三個階段，始終在一個發(fā)酵罐中進(jìn)行。在發(fā)酵中，酵母菌處于不斷的改變環(huán)境之中，由于時間增加，發(fā)酵糟中營養(yǎng)物質(zhì)的消耗、代謝產(chǎn)物的積累，酵母菌的生命活動不斷減弱，活細(xì)胞數(shù)隨即減少，菌體細(xì)胞會產(chǎn)生過早的衰亡。當(dāng)發(fā)酵糟中酒精濃度達(dá)5%(容量)以上時，酵母菌的發(fā)酵就會開始受到抑制。酵母菌不能發(fā)揮其充分的作用，使發(fā)酵成熟糟中殘余糖分偏高，%以上，—%左右。發(fā)酵效率、設(shè)備利用率都不如用連續(xù)發(fā)酵高。連續(xù)發(fā)酵與間歇發(fā)酵相比，酵母菌發(fā)酵的環(huán)境穩(wěn)定，其發(fā)酵能力強(qiáng)。并且酵母菌的發(fā)酵幾乎不存在適應(yīng)期，糖化糟或糖蜜一進(jìn)發(fā)酵罐就能進(jìn)行發(fā)酵，使整個生產(chǎn)周期縮短10—20小時，能提高設(shè)備利用率20—25%，連續(xù)發(fā)酵在當(dāng)前看來，由于生產(chǎn)技術(shù)、原料種類、設(shè)備性能等多方面還存在一些問題，特別是淀粉質(zhì)原料采用連續(xù)發(fā)酵，還存在糟液輸送困難，發(fā)酵糟含酒低等不足之處，但是，隨著生產(chǎn)技術(shù)的提高，連續(xù)發(fā)酵將在不遠(yuǎn)的時間內(nèi)取代間歇發(fā)酵。發(fā)酵法生產(chǎn)酒精原料主要有淀粉質(zhì)原料，糖蜜原料和亞硫酸鹽造紙廢液等。酒精生產(chǎn)的輔料通常有a淀粉酶，糖化酶，活性酵母或酵母菌，清洗殺菌劑，燃燒煤和酒精槽濾液處理劑。 為了保證酒精生產(chǎn)的連續(xù)性，原輔料必須有一定量的貯存。酒精生產(chǎn)原料無論是谷類原料還是薯類原料，或糖類原料，在貯存中不僅會受寄生微生物的作用，而且原料自身的呼吸作用產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致原料升溫，造成了所謂的原料自熱。原料的自熱致使出芽率下降，酸度顯著增加，水溶性化合物，氣態(tài)氮及還原糖含量增加，色澤變黑造成淀粉和糖分的損失。嚴(yán)重時會造成原料的腐爛變質(zhì)，水分較高的原料，如新鮮原料尤為突出，嚴(yán)重影響酒精產(chǎn)出率。原料的自熱作用分為5種類型即穴壯自熱，上部自熱，下部自熱垂直自熱和全面自熱。究其原因是屋頂局部漏水，谷物收購水分過大，