【正文】 畢業(yè)設(shè)計說明書作 者： 學 號： 院 系： 專 業(yè)： 題 目：年產(chǎn)12萬噸食用酒精工廠的設(shè)計 設(shè)計重點:雙酶法液糖化 指導者： 評閱者： 2012 年 6 月 吉 林 62 / 68摘 要本設(shè)計為年產(chǎn)12萬噸酒精工廠的設(shè)計。依據(jù)要求選擇以玉米為原料，耐高溫α淀粉酶作為液化酶；β淀粉酶作為糖化酶；安琪牌高溫酒精活性干酵母作為酵母菌。在工藝上的選擇有雙酶法液糖化工藝，目的是將淀粉變成可發(fā)酵性糖，經(jīng)過細胞內(nèi)酒化酶的作用生成酒精與CO2,再通過細胞膜將這些產(chǎn)物排出體外。所需的工藝[2]指標有加水比1：，液化溫度90～100℃，～，糖化溫度60～65℃， h等。五塔壓差蒸餾工藝，分子篩工藝，通過物料衡算、設(shè)備選型計算、水電氣耗的計算等合理優(yōu)化設(shè)計生產(chǎn)工藝過程。關(guān)鍵詞：酒精 玉米 粉碎 雙酶法液糖化 發(fā)酵 蒸餾AbstractThe design for the design of an annual output of 120,000 tons of ethanol plants. According to the asked to select from corn, thermostable aamylase as amylase。 βamylase, glucoamylase。 Angel brand high temperature alcohol active dry yeast as the yeast. Choice in the technology solution with dual enzymatic saccharification process, the starch into fermentable sugar, alcohol and CO2, after liquor role of enzymes within the cells generated and excreted through the cell membrane. Add water required for process indicators than 1: the spices tank pH of , the liquefaction temperature of 90 to 100 176。 C, mash pH of to , saccharification temperature of 60 ~ 65 176。 C for h saccharification time. The fivetower differential pressure distillation process, the molecular sieve process, by material balance, equipment selection, calculation, water, electric power consumption calculation optimized design and production process.Key words：Alcohol Corn crushed Dual enzymatic liquid glycosylated Ferment Distillation目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 III第1章 緒論 5 酒精的主要性質(zhì) 5 酒精的應(yīng)用 5 我國酒精工業(yè)的發(fā)展史 5 世界酒精工業(yè)的發(fā)展史 6 7 第2章 設(shè)計概論 8 設(shè)計的目的 8 設(shè)計的任務(wù) 8 設(shè)計的指導思想 8 9 9 環(huán)保措施CO2的回收利用 10 雜醇油的回收利用 11 第3章 規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格 12 12 12 水的質(zhì)量標準 13 第4章 工藝設(shè)計 16 16 17 17 17 18 19 19 20 21 主要原輔料及工藝參數(shù) 21 雙酶法玉米酒精生產(chǎn)工藝流程 22 雙酶法玉米酒精生產(chǎn)工藝流程說明 22 雙酶法酒精生產(chǎn)工藝特點： 23 第5章 物料衡算 24 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 24 （以生產(chǎn)1000kg國標食用酒精為例） 25 25 26 蒸煮醪量計算 26 27 蒸餾醪液與成品計算 28 耗水量的計算 29 蒸汽消耗量的計算 30 根據(jù)要求實際原料耗算一覽表 30 第6章設(shè)備的選型及計算 33 氣流輸送裝置的選型計算 33 粉漿罐 35 36 36 37 酒精蒸餾設(shè)備及計算 37 蒸餾塔的設(shè)計 37 41 44 袍罩的設(shè)計 45 溢流裝置的設(shè)計 46 塔板數(shù)的確定 47 塔板的溢流裝置和流體力學計算 48 塔的有效操作范圍與安全操作范圍 51 第7章 重點工段的設(shè)計與計算 54 54 56 57 第8章全廠總體平面設(shè)計 62 廠址的選擇的基本原則 62 總體平面設(shè)計的要求 62 全廠總平面設(shè)計 63 結(jié)束語 64 參考文獻 65 致 謝 66 第1章 緒論 酒精的主要性質(zhì)酒精是一種無色透明、易揮發(fā)、易燃燒，不導電的液體[1]。有酒的氣味和刺激的辛辣滋味，微甘。學名是乙醇,分子式C2H5OH，（酒精燃燒C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O）因為它的化學分子式中含有羥基，所以叫做乙醇，(20/4176。)，，℃，℃，閃點14℃。能與水、甲醇、乙醚和氯仿等以任何比例混溶。有吸濕性，自燃點390～430℃，乙醇蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物，%～19%（V）。 酒精的應(yīng)用酒精廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟的許多部門[2]：在食品工業(yè)中，酒精是配置各類白酒、果酒、藥酒和生產(chǎn)食用醋酸及食用香精的主要原料；它也是許多化工產(chǎn)品不可缺少的基礎(chǔ)原料和溶劑，利用酒精可以制造合成橡膠、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、酯類、環(huán)氧乙烷、氯乙醇、二氯乙烷和乙基苯等大量化工產(chǎn)品；它是生產(chǎn)油漆和化裝品不可缺少的溶劑；在醫(yī)藥[5]工業(yè)和醫(yī)療事業(yè)中，酒精用來配制、提取醫(yī)藥制劑和作為消毒劑；燃料生產(chǎn)，國防工業(yè)等其他工業(yè)部門也需要大量的酒精。酒精工業(yè)與其它工業(yè)相比具有投資少、見效快的特點，而且生產(chǎn)工藝簡單、穩(wěn)定，不易造成原料浪費?？梢岳棉r(nóng)副產(chǎn)品、野生植物等再生資源進行酒精生產(chǎn)。隨著社會的進步和人民生活水平的提高，市場對酒精產(chǎn)品的需求也逐步提高，而從國際上酒精消費的格局來分析，酒精作為替代能源將是生物發(fā)酵法酒精最大的潛在市場。 我國酒精工業(yè)的發(fā)展史酒精生產(chǎn)是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的[3]，我國勞動人民早在4000多年前就會釀酒。但是由于當時的生產(chǎn)技術(shù)水平和認識水平的局限性，使酒精生產(chǎn)受到限制。直到1902年，我國酒精工業(yè)才開始起步。當時在福建省建立了一間以甘薯干為原料的生產(chǎn)酒精工廠。到了1934年。中國酒精廠在上海建成，該廠主要以甘蔗糖蜜和甘薯干為原料生產(chǎn)酒精。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，保護環(huán)境，同時也可緩解原油進口的壓力。中國的酒精工業(yè)[4]始于1900年黑龍江省哈爾濱市，雖經(jīng)1900～1949年約50年的演變和設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，但全國酒精總產(chǎn)量還不到一萬噸。1949～2000年，中國的酒精產(chǎn)量迅速增長到300萬噸，躍居世界第三位。新中國成立后，歷經(jīng)50年的發(fā)展初步形成了企業(yè)生產(chǎn)，工程設(shè)計，科學研究，人才培養(yǎng)，設(shè)備制造，綜合利用，環(huán)境保護，標準制定，檢驗檢測，成品運輸，產(chǎn)品銷售第一個完整的酒精工業(yè)體系。中國現(xiàn)有發(fā)酵法酒精生產(chǎn)能力已達500萬噸，其中年產(chǎn)5萬噸以上的企業(yè)10家，3萬噸級的企業(yè)20家，1萬噸級的企業(yè)50家。中國酒精產(chǎn)業(yè)雖然有專業(yè)廠200家，設(shè)有酒精車間的企業(yè)500家，總體上看，生產(chǎn)規(guī)模小，生產(chǎn)技術(shù)落后的小型酒精企業(yè)的數(shù)量還很多。自1989年中國安徽特級酒精廠[5]從法國Speichim公司引進六塔差壓蒸餾全套設(shè)備和技術(shù)投產(chǎn)后，我國酒精質(zhì)量上了一個新臺階。1996年黑龍江華潤酒精有限公司年產(chǎn)24萬噸優(yōu)質(zhì)食用酒精生產(chǎn)線的投產(chǎn)標志著中國酒精行業(yè)初步完成了引進和消化現(xiàn)代國外大型酒精生產(chǎn)技術(shù)。中國政府在2000年決定將燃料酒精開發(fā)生產(chǎn)使用列入第一個五年計劃，標志著中國酒精產(chǎn)業(yè)還要上一個大臺階，2003年吉林（一起年產(chǎn)30萬噸）大型燃料酒精企業(yè)的投產(chǎn)說明中國酒精生產(chǎn)能力已接近世界先進水平。河南、安徽、黑龍江等省燃料酒精企業(yè)也已相繼投產(chǎn)，為2008年北京舉辦奧運會提供綠色環(huán)保燃料打下基礎(chǔ)。 世界酒精工業(yè)的發(fā)展史2003年世界產(chǎn)酒精302萬噸[6],2004年產(chǎn)342萬噸,預計2005年產(chǎn)4057萬噸,2010年達到5680萬噸。其中燃料乙醇產(chǎn)量以每年5～10%的速度增長,2004年產(chǎn)2563萬噸,預計2005年產(chǎn)3108萬噸,2010年達到4700萬噸。目前[7]，全球酒精年產(chǎn)量約2525萬噸（1010L），其中美國和巴西的酒精產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的66%。到2005年全球總產(chǎn)量將增至3394萬噸。增長部分全部來自燃料酒精。美國、巴西、中國、俄羅斯是世界酒精生產(chǎn)大國。2001年中國酒精總產(chǎn)量已居世界第三位。巴西，預計其產(chǎn)量增長11 以上，而美國產(chǎn)量增長16，令人眩目，超過110億升。這兩個國家把其它國家遠遠地拋在了后面。例如在歐盟，酒精產(chǎn)量增長不到5。亞洲的產(chǎn)量增長與歐盟差不多，而非洲和大洋洲的產(chǎn)量增長不到4%。全世界范圍內(nèi)燃料酒精的巨大利益似乎在改變著酒精國際貿(mào)易的方式。新的還沒達標的地區(qū)將出現(xiàn)越來越多的國家試圖達到京都協(xié)議的要求即通過增加燃料酒精的使用。這將是許多發(fā)展中國家的一個機遇，在這些國家，甘蔗酒精可以很低的成本生產(chǎn)。燃料酒精生產(chǎn)的波濤也將影響到傳統(tǒng)的酒精市場。對從可更新能源生產(chǎn)酒精的支持，有可能給合成酒精的生產(chǎn)者提出挑戰(zhàn)。另一方面，酒精消費者也許會從低價酒精中獲益，因為大企業(yè)可能會增加開發(fā)的經(jīng)濟規(guī)模和經(jīng)濟模式。巴西主要以甘蔗汁生產(chǎn)燃料乙醇,2004年出口酒精1244萬噸[8]。是世界最大的酒精輸出國,占世界貿(mào)易量的30%,主要出口到美國、印度等國。美國主要以玉米為原料生產(chǎn)燃料乙醇,2004年產(chǎn)酒精1131萬噸,2005年產(chǎn)酒精1300萬噸,2006年將成為世界最大的酒精生產(chǎn)國。印度年產(chǎn)酒精162萬噸,未來擬將產(chǎn)量擴大到占世界產(chǎn)量的10%。日本酒精年需求量為45萬噸,其中21萬噸用于食用,24萬噸用于工業(yè),自產(chǎn)7萬噸, 其余的依靠進口,2004年從中國進口數(shù)量不大,主要從巴西進口(近年來,中國酒精的價格在與世界接軌,考慮到運距的問題,我國的酒精將具有較好的競爭力)。目前,我國逐步在汽油中添加10%的燃料乙醇,和下一步將在柴油中添加5%的燃料乙醇,到2008年對燃料乙醇的需求將達到406～568萬噸每年。韓國酒精年需求量為24萬噸,其中50%依靠進口。我國酒精生產(chǎn)以發(fā)酵法為主，大多數(shù)工廠是采用薯干和玉米為原料[9]。為了進一步提高酒精生產(chǎn)水平，各國的工程技術(shù)人員都在研究新型的酒精發(fā)酵方法，如目前已在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的固定化細胞酒精發(fā)酵法，耐高溫活性干酵母發(fā)酵法等新的發(fā)酵工藝。在設(shè)備方面也有不少新型生物反應(yīng)器出現(xiàn)，如單罐連續(xù)攪拌反應(yīng)器、酵母回用連續(xù)攪拌反應(yīng)器、塔式反應(yīng)器、細胞固定化反應(yīng)器等。酒精蒸餾工藝也在不斷改進和完善。進一步改造了蒸餾塔板結(jié)構(gòu)，并研究新的蒸餾工藝。目前研究較多的蒸餾工藝有高效節(jié)能的差壓式蒸餾，膜分離酒精等。隨著乙醇傳感器和微機控制系統(tǒng)的應(yīng)用，酒精工業(yè)的生產(chǎn)水平將有新的突破。第2章 設(shè)計概論 設(shè)計的目的通過畢業(yè)設(shè)計使我們在深入理解學過的專業(yè)理論知識的基礎(chǔ)上，理論聯(lián)系實際，熟悉酒精生產(chǎn)的工藝過程，樹立正確的指導思想，選擇合理的工藝流程和工藝條件，能獨立進行物料衡算和設(shè)備的計算及選型，培養(yǎng)學生查閱文獻資料，獨立編寫設(shè)計文件，熟練使用CAD軟件繪圖的能力，提高學生綜合分析和解決生產(chǎn)實際問題的能力。為學生今后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。 設(shè)計的任務(wù)（1）以玉米為主要淀粉原料，采用發(fā)酵的方法生產(chǎn)酒精。生產(chǎn)規(guī)模為12萬噸/年，生產(chǎn)中不能有次級酒精產(chǎn)品，全部為國標普通級食用酒精。（2）確定生產(chǎn)中原料、輔料消耗量及副產(chǎn)品生產(chǎn)量。并根據(jù)物料衡算結(jié)果，初步選擇生產(chǎn)設(shè)備，繪制帶控制點工藝流程圖（3）根據(jù)廠區(qū)總平面布置的基本原則，在自己設(shè)定的廠區(qū)平面上，將酒精生產(chǎn)的各個車間（包括輔助車間）合理的布置在廠區(qū)平面上。（4）根據(jù)初步設(shè)計階段設(shè)備布置的基本原則，進行蒸煮糖化車間設(shè)備布置設(shè)計。 設(shè)計的指導思想（1）在工藝上的選擇和設(shè)備的選用上為確保工藝穩(wěn)定、可靠和產(chǎn)品質(zhì)量，部分采用了傳統(tǒng)式，同時進行