【正文】 齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 1 畢業(yè)設計論文 萬噸 %酒精廠設計 第 1 章 緒論 酒精的用途及其在國民經濟中的地位 石油作為主要能源在全世界起著重要的作用，甚至主宰著一個國家的經濟命脈。但石油是不可再生資源，隨著人類不停地開采和消耗，已瀕于枯竭。并且大量汽油燃燒會造成極大的環(huán)境污染。而酒精代替汽油具有許多優(yōu)點，可減少環(huán)境污染，屬于綠色能源。生產酒精的原料有淀粉、纖維素、可發(fā)酵性糖類等。原料取之不盡，用之不竭 。 酒精有很廣的用途，在釀酒行業(yè)、橡膠工業(yè)、油漆涂料工業(yè)、電子工業(yè)、照相膠片及紙漿生產行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、化妝品 行業(yè)等，都發(fā)揮著重要的作用。在食品工業(yè)中，酒精是配制各類白酒、果酒、葡萄酒、露酒、藥酒和生產食用醋酸及食用香精的主要原料；在化學工業(yè)中，酒精不可缺少的基礎原料和溶劑，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、脂類、環(huán)氧乙烷和乙基苯等大量化工產品，它是生產油漆和化妝品不可缺少的溶劑；在醫(yī)藥工業(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；在國防工業(yè)等其他工業(yè)部門也需要大量的酒精。全世界都把酒精作為一種綠色的可再生資源加以研究和利用。 目前，國外燃料酒精生產及消費量最大的 國家是美國，其次是巴西、俄羅斯、加拿大等。美國已有 50 多套燃料酒精生產裝置，其中年產量最高的為 70 萬噸。巴西制定并實施了酒精代替石油的“國家十年計劃” 處于領先地位。 我國年生產酒精 350 萬噸，僅次于美國、俄羅斯和巴西，居世界第齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 2 4 位。國內，燃料乙醇的研究開發(fā)已引起科技界的廣泛關注，政府已將可再生能源的研究開發(fā)列為國家發(fā)展計劃。目前已在黑龍江、山東、河南、吉林、安徽建成大型燃料酒精廠。特別是年產 50 萬噸酒精的山東九九公司采用無蒸煮無糖化一步發(fā)酵法生產燃料酒精的新工業(yè)，開創(chuàng)了酒精工業(yè) 的 先河，為我國酒精發(fā)酵工業(yè)開 創(chuàng)了新的一頁。 酒精工業(yè)與農業(yè)也有十分密切的聯(lián)系。酒精工業(yè)從農業(yè)獲得原料，農業(yè)需要酒精來制備農藥。酒精工業(yè)的下腳料 —— 酒糟經過適當?shù)奶幚砗笫橇己玫娘暳匣蚍柿?。而且，酒精工業(yè)是唯一能利用敗壞糧食原料，并將它轉化成優(yōu)質產品的工業(yè)部門。酒精生產是農業(yè)原料深度加工和綜合利用的一條重要途徑。 目前酒精生產存在的主要問題 （玉米） ，存在著與民爭糧爭地的問題 。 ,尤其是蒸煮和 蒸餾 過程中能耗特別高。 生產還 受到土地 資源 和水資源的限制。 的成本高 ，處理一噸廢水的成本就高達 1000 元 。 ，應提高 。 設計依據(jù) 依據(jù)齊齊哈爾大學生命科學與工程學院食品工程系生物工程專業(yè)畢業(yè)設計大綱。 設計指導思想 廣泛的查閱資料收集生產實驗數(shù)據(jù)比較分析國內外工廠的生產方齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 3 式，通過一定的數(shù)據(jù)計算，從而選擇合適的工藝流程，設計出既經濟又合理的方案。設計中盡量采用先進的設備及工藝，運用自動化控制，從而降低勞動強度，改善工作環(huán)境。 酒精新技術的應用與發(fā)展 ，節(jié)省了蒸煮工段的蒸汽消耗， 使酒精生產過程的能耗大大降低。 ，充分利用熱能，大大降低了熱能損失，節(jié)能效果很明顯 。 而且提高了酒精產品的質量。 ，自動化程度高， 大大降低了勞動強度，節(jié)省了人力，提高了生產過程的安全 。 穩(wěn)定了生產，提高了產品質量，生產操作也簡單。 蒸餾 和 DDGS 生產 過程 中能源多次利用 ,冷卻水 循環(huán) 使用。 廠址的選擇 廠址選擇的正確與否，不僅關系到建廠過程中能否以最節(jié)省的投資費用，按質按量按期限完成工廠設計所提出的各項指標，而且對投產后的長期生產，技術管理和發(fā)展遠景 都喲很大的影響，并同國家的工業(yè)布局和城市規(guī)劃有密切的聯(lián)系?；谝韵略?，將廠址選在齊齊哈爾市。 ，人口多，消費量大，且勞動力資源豐富。 ，利于產品的輸出及出口。 3. 齊齊哈爾是我國玉米主要產區(qū)，原料易得又便宜。 ，水質能夠滿足工藝要求。廠址標高在洪水水位 米以上，并且靠近水發(fā)電站。 ：溫度： 齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 4 冬季采暖： 29℃ 冬季通風： 19℃ 夏季通風： 28℃ 極端最高溫度： 38℃ 濕度： 冬季： 63% 夏季： 76% 綜合上述原因，將廠址選 在齊齊哈爾的一片廣闊的非耕地上。利用各種廉價資源及便利的交通條件，定能獲得很大的效益，從而為齊齊哈爾的發(fā)展作出巨大貢獻。 第 2 章 酒精的生產工藝的確定及論證 本設計采用的是淀粉含量為 72%的玉米粉，整個生產酒精的工藝流程從調漿開始，一直到蒸餾結束。 原料及產品標準 ，淀粉含量 72%，含水量 14%。 。 產品符合 GB1034320xx 食用酒精標準 項目 特級 優(yōu)級 普通級 外觀 無色透明 無色透明 無色透明 氣味 有乙醇固有的香味 無異味 無異臭 口味 純正微甜 純正微甜 較純正 色度 /號≤ 10 10 10 齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 5 乙醇 /%（ V）≥ 95 硫酸試驗 /號≤ 5 10 60 氧化時間 /min≥ 40 30 20 醛（以乙醛計） /mg/L≤ 1 3 30 項目 特級 優(yōu)級 普通級 甲醇 /mg/L≤ 2 50 150 正丙醇 /mg/L≤ 2 35 100 異丁醇＋異戊醇 /mg/L 1 2 酸（以乙酸計） /mg/L 7 10 酯（以乙酸乙酯計） /mg/L 10 18 不揮發(fā) 物 /mg/L 10 20 重金屬（以 Pb 計）≤ 1 氧化物（以 HCN 計）≤ 5 全廠工藝流程 玉米粉儲箱 → 電子皮帶秤 → 螺旋輸送器 → 粉漿罐 → 噴射液化 → 層流罐 → 汽液分離器 → 液化罐 → 真空冷卻器 → 糖化罐 → 螺旋板換熱器 → 發(fā)酵罐 → 粗餾塔 → 排醛塔 → 精餾塔 → 甲醇塔 → 雜醇油塔 工藝確定及論證 具體工藝要求 :采用加水比 :1:,共設兩個調漿罐 ,采用溢流式連續(xù)拌料 ,調漿水的溫度為 70℃ ,原料溫度為 25℃ ,調漿后漿液溫度℃ , ,同時加入 1/3 總量的液化酶并加入堿調 PH 為 67,之后醪液進入 2 號調漿罐 ， 調漿時間為 30min。 齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 6 具體工藝要求；采用 的蒸汽進行噴射 ,噴射溫度為 105℃ ,維持時間 15s,然后進入緩沖罐 ,穩(wěn)定后進入液化罐。液化罐共兩個 ,采用溢流式連接 ,其中 1 號罐中加入 2/3 的液化酶 ,溫度維持在 95℃ 。2 號罐溫度為 90℃總液化時間為 60min。 具體工藝要求：液化后的醪液經離心泵輸送到真空冷卻器內 ,使醪液冷卻到 65℃左右去糖化 .共設兩 個糖化罐 ,采用溢流式連接 ,在 1 號罐中加入糖化酶 ,加量為 150U/g 原料 ,同時加入硫酸調 PH 值為 ,糖化時間為 30min,當糖化率達 47%48%時 ,即用碘試呈紅色或粉紅色即可送去發(fā)酵 ,其中去發(fā)酵的糖化醪占 97%,3%的糖化醪去酒母活化罐。 本設計采用活性干酵母復水活化，利用 稀 糖化醪進行增殖。 本設計發(fā)酵工段為 順流式 連續(xù)發(fā)酵 ,取前 2 個罐作為流加首罐。同時流加入糖化醪和酒母，采用溢流的方式進入第 3 個罐，依次往后相同。塔頂產生的 CO2氣體進 入 CO2洗滌塔洗去 CO2帶走得酒精。發(fā)酵罐中可加入青霉素，它對酵母生長沒有任何作用，但可抑制雜菌生長，防止產酸過高。發(fā)酵車間設置酒精捕集器，以回收帶走的酒精。并同時設有螺旋板換熱器 ,控制醪溫。發(fā)酵時間為 5055 小時 ,溫度為 30℃， PH 值控制在 ,當酒精分達 12%（ V） 時送去蒸餾。 連續(xù)發(fā)酵與間歇發(fā)酵相比具有以下一系列優(yōu)點： （ 1）提高了設備利用率 （ 2）提高了淀粉利用率 （ 3）省去了酒母工段 （ 4）便于實現(xiàn)自動控制 齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 7 本設計采用五塔差壓式蒸餾。所謂差壓蒸餾 是多次重復利用蒸汽的熱量 ,所以也稱為多效蒸餾。各個塔在不同的壓力下操作 ,前一塔的壓力高于后一塔的壓力 ,前一效塔頂蒸汽的冷凝溫度略高于后一效塔底液體的沸騰溫度。第一效蒸餾用直接蒸汽加熱 ,其塔頂蒸汽作為第二效塔釜再沸器的加熱介質 ,它本身在再沸器中冷凝 .依次逐效進行。直到最后一效塔頂蒸汽用外來冷卻水冷凝。 多效蒸餾充分利用固定冷熱源之間過剩的溫差。盡管總能量逐塔降低 ,充分利用了各級品位的能量 ,從而節(jié)省了有效能損失 ,提高了系統(tǒng)的熱力學效率。 本次設計五塔全部采用浮閥塔。由于浮閥可根據(jù)氣體的流量自動調節(jié)開度，在低氣量 時閥片處于低位，開度較小，氣體仍以足夠的氣速通過環(huán)隙，避免多漏液。在氣量高時，閥片自動浮起，開度增大，使氣速不致過高，從而降低了高氣速時的壓降。浮閥板氣相分布均勻，阻力降小于泡罩板。在較寬的范圍內仍能保持相對較高的分離效率。因此浮閥兼有泡罩和篩孔板的某些優(yōu)點。 具體工藝操作如下： 1．粗餾塔在 絕 壓的條件下進行操作，發(fā)酵成熟醪經塔頂預熱器預熱后進入粗餾塔，發(fā)酵成熟醪在粗餾塔中經初步蒸餾。粗餾塔塔頂酒精蒸汽經冷凝器冷凝進入排醛塔。粗餾塔利用精餾塔塔頂蒸汽經再沸器進行加熱。 2．排醛塔在 絕 壓的條件下進行操作。來自粗餾塔的淡酒精液體進入排醛塔中部，排除大部分頭級雜質。精餾塔頂部少量成品酒精、殘留的頭級雜質以及雜醇油塔回來的低質酒重新回入排醛塔再次回收頭級雜質。酒精沿塔板下流愈來愈徹底的頭級雜質，最終以高純度酒精的形式從甲醛塔取出。脫醛液從排醛塔塔底部排出。為了不使酒精成品變稀，排醛塔用加熱器間接加熱。 3．精餾塔在 絕 壓的條件下進行操作。從排醛塔來的脫醛液進入精餾塔中、下部進行蒸餾，高純度酒精從精餾塔頂部以下數(shù)塊塔板取出進入甲醇塔，從精餾塔相應部位取出的雜醇油進入雜醇油塔。為了齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 8 不使 酒精成品變稀，精餾塔用加熱器間接加熱。 4．甲醇塔在 絕 壓的條件下進行操作。從精餾塔來的高純度酒精在甲醇塔中進一步分離提純排除頭級雜質。尾級雜質以工業(yè)酒精的形式從塔頂排出。從甲醇塔相應位置排出合格成品酒精。甲醇塔利用排醛塔塔頂蒸汽經再沸器進行加熱。 5．雜醇油塔在常壓下進行操作。該塔進行雜醇油的濃縮，濃縮后的雜醇油從相應的部位取出，進入雜醇油分離器并進一步處理得到雜醇油產品。 齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 9 第 3 章 酒精生產過程的總物料衡算 原料消耗的計算 ： (C6H10O5)n +nH2O → nC6H12O6 162 18 180 C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 180 2 46 2 44 %（ v）的成品酒精相當于 %（ w）。故生產 萬噸%(v)成品酒精需要淀粉量 : 105 %＝ 105 噸 但是酒精生產要經歷許多工序和復雜的生物化學變化最后完成的 .在各個生產階段中不可 避免的會引起淀粉的損失。 淀粉損失分配如下表： 生產工序 淀粉損失原因 淀粉損失量（ %） 原料處理 粉塵損失 蒸煮 未溶解淀粉及糖分的破壞 發(fā)酵 未發(fā)酵殘?zhí)? 發(fā)酵 巴斯德效應和用于發(fā)酵副產物損失 發(fā)酵 酒精自然蒸發(fā)與被 CO2帶走 蒸餾 廢糟帶走幾其他蒸餾損失 累計損失 由酒精捕集器回收酒精 實際損失 齊齊哈爾 大學畢業(yè)設計 (論文 )用紙 10 以此為依據(jù)，淀粉利用率為 %，則生產 萬噸成品酒精需要淀粉量為 : 105 / % = 105 噸 生產 萬噸成品酒精所需的原料量（玉米中淀粉含量 72%） 105/72%= 105 噸 ： 選用 α 淀粉酶活力為 2 104U/g， α 淀粉酶用量為 8U/g（原料） ，原料計算用酶量為： 105 8/（ 2 104） =120 噸 ： 選用糖化酶活力為 1 105U/g，糖化酶用量為 150U/g（原料） ，原料計算用酶量為： 105 150/1 105=450 噸 300u/g 原料計，且酒母用量為 4%，則酶用量為： 105 4% 70% 300/100000 ＝ 噸 式中 70%酒母糖化液占 70%， 30%補充糖化劑與稀釋水。 ： 尿素用于酒母培養(yǎng)的氮源，其用量為酒母醪量的