【正文】 生產(chǎn)酒精 纖 維 皂甙酸解 固液分離 廢 酸液回用 固體提取皂素 固物水洗 PH值中性 皂素成品 廢 醪液 濃縮 漂洗水處理 廢渣 有機肥原料 酒精成品 處理后 廢水 循環(huán)使用 冷凝水回用 固化水溶皂甙 淀粉糊化細胞破壁 達標水少量排放 陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 8 備提取皂甙， 液體糖液進入糖液槽，黃姜中的泥土沉淀到槽底部。按葡萄糖 3％的配比，折算用黃姜糖液部分或全部代替葡萄糖，玉米漿 ％，硫酸銨 ％， ～ ，滅菌 30min制備搖瓶培養(yǎng)基。盾葉薯蕷酸水解后得到的渣液經(jīng)過濾、水洗得到酸糖液，經(jīng)氧化鈣中和，濾洗后 即為發(fā)酵用糖液。采用分離法加工薯蕷植物的工藝既利用了淀粉，又提高了薯蕷皂甙 元收率。李國富采用黃姜根莖浸泡后帶水磨碎，先用淀粉酶水解淀粉，使淀粉與皂素分開，再結合酸水解，石油醚 提取。 圖 2－ 1， 薯蕷皂素結構 皂素生產(chǎn)工藝 標準 ： 薯蕷皂素執(zhí)行 Q/SXLS011998標準； 酒精執(zhí)行 GB103432020號工業(yè)酒精標準。 環(huán)境保護 擬建工廠 在整個生產(chǎn)工藝中，通過采取細胞破壁，復合酶解、分離纖維等連續(xù)工藝，使黃姜中有機物的 80%集中于酒 精醪液中，制取酒精后，廢醪液經(jīng)濃縮和處理，清潔化利用、處理，不進污水處理系統(tǒng) ，因此大大減輕了污水處理的負荷。但總體來講黃姜開發(fā)利用水平仍處于初加工階段，皂素生產(chǎn)存在以下問題：一是技術沒有大的突破，皂素生產(chǎn)一直延用自然發(fā)酵、稀鹽酸水解、溶劑汽油提取的生產(chǎn)工藝；二是皂素品質(zhì)較低，皂素成品仍以結晶 體為主，精粉和液體狀皂素目前國內(nèi)尚未見；三是低水平重復建設嚴重 。 （ 4） 我國黃姜發(fā)展動態(tài) ① 基礎研究已取得的進展。 （ 3） 皂素需求現(xiàn)狀 從國際甾體激素藥物產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，國外 1980 年產(chǎn)量約 噸，銷售 15 億美元，占醫(yī)藥產(chǎn)品銷售額的 %； 1990 年產(chǎn)量增至 105 噸，銷售 108 億美元，年均遞增 %； 2020 年銷售額達到 200 億美元，約占世界醫(yī)藥銷售額的 6%，藥物品種達 292 種之多。穿地龍皂素含量還不及黃姜的一半 (黃姜皂素含量約%，穿地龍含量為 %)，且生長周期比黃姜長 (黃姜為 2年，穿地龍為 4～ 5 年 )。目前國內(nèi)有眾多廠家生產(chǎn)甾體激素藥物 和甾體避孕藥，是藥品生產(chǎn)中僅次于抗生素的一個重要領域 。 圖紙包括生產(chǎn)流程圖、全廠平面圖、車間平面圖、車間立面圖和塔結構圖。 6. 車間布置說明。 3． 本車間的產(chǎn)品特點及工藝流程、車間布置。 本 科 生 畢 業(yè) 設 計（論 文） 題目： 年產(chǎn) 10噸合成氨脫硫工藝設計（重點脫硫工段 ） 姓 名： 何 菡 學 號： 051143007 指導教師： 馬 劍 琪 班 級： 化 工 051 班 所在院系： 化學與化工學院 陜 西 理 工 學 院 畢業(yè)設計 任務書 化學與環(huán)境科學學院 學 院 化學工 程與工藝 專業(yè) 051 班級 學生： 何 菡 畢業(yè)設計題目 ： 年產(chǎn) 10噸合成氨脫硫工藝 設計（重點脫硫工段設計 ） 畢業(yè)設計 從 2020年 3月 8日起到 2020 年 6 月 20日 課題的意義及培養(yǎng)目標： 畢業(yè)設計是學生在經(jīng)過大學四年學習后對所學知識的綜合回顧和全面訓練 ，是對學生將所學基礎知識和專業(yè)知識用于 工程實際能力的檢驗，它可培養(yǎng)學生 : 1．針對工程實際問題進行建廠評價、可行性分析論證能力的訓練。 2．全廠 的規(guī)劃布置，包括主要車間、輔助車間、動力、庫房、消防、 道路等。 5. 車間水、電、汽消耗技術經(jīng)濟指標及勞動 、組織人員編制。在這一部分中用到了物料衡算、熱量衡算及其大量的相關的經(jīng)驗公式。因此，從黃姜中提以薯蕷皂素具有很大的藥物價值和市場潛力。在我國，含薯蕷皂素的植物有十七種，但含量較高、具有工業(yè)開發(fā)價值的主要是黃姜、穿地龍。植物皂素主要有三大類，即薯蕷皂素、劍麻皂素、番麻皂素，其中薯蕷皂素是生產(chǎn)甾體激素藥物最理想的基礎原料，世界上三分之二以上的甾體激素藥物是以薯蕷皂素作基礎原料生產(chǎn)的，所以薯蕷皂素在甾體激素藥物生產(chǎn)中具有十分重要的地位。 由于皂素國際國內(nèi)兩個市場一路看好，黃姜產(chǎn)業(yè)系列開發(fā)潛力大， 建立規(guī)范化的現(xiàn)代化加工生產(chǎn)企業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義。近年由于皂素價格一路飚升，皂素項目近年有猛增的趨勢，全國現(xiàn)有皂素生產(chǎn)企業(yè) 150 多家，年生產(chǎn)能力近 1500 噸。再者，從廠址所在地的經(jīng)濟發(fā)展、自然條件的利用都符合我國的國情和西部大開發(fā)這一主題。薯蕷皂素為白色針狀晶體，其結構如圖 2－ 1。但自然發(fā)酵法影響因素較多，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。分出的糖液可以用來生產(chǎn)酵母粉。 ② 用于生產(chǎn)檸橡酸 黃利群等經(jīng)誘變，篩選得到一株新菌株 HA608，用于盾葉薯蕷水解液發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸。糖液脫色精制得純凈葡萄糖液。加 熱和酶解可使其中果膠、半纖維素、部分纖維素、脂類物質(zhì)等成分酶解液化，使淀粉酶解成葡萄糖。篩分后的細料按照固液比 1： 4的比例加入回收 的廢酸液，添加少量新硫酸， 控制料 液酸度為 ％，加熱加壓至 ，經(jīng) 1小時，抽濾分離固液，液體為廢酸液回用于酸解。 （ 2） 有關指標： ① 皂素收率：以黃姜水溶皂甙和醇溶皂甙測定總含量為 100%，本工藝收率達到 %，本工藝中采用了細胞破壁和水溶皂甙固化技術，有效成分全部從細胞中分離，皂甙更容易充分萃取。濃縮 100 噸廢醪液成本需 1136 元。目前在國內(nèi)上有一部分產(chǎn)量較小的酒精廠，采用間歇蒸煮，原料不經(jīng)粉碎，就直接將快狀或粒狀原料投入生產(chǎn)，但大部分中等規(guī)模以上的酒精廠，原料多經(jīng)二次粉碎，然后進行高壓連續(xù)蒸煮，有利原料的受熱面加大，更有效地達到蒸煮的要求。 ③ 曲法 以固體曲或液體曲作為糖化劑。因此，蒸煮是要注意控制適宜的溫度和壓力。原料內(nèi)的淀粉顆粒，經(jīng)高壓蒸煮后逐步破裂，趨與溶解狀態(tài)，蒸煮醪液成糊狀。有的工廠把酒糟內(nèi)的余熱，設法取出，充分利用 。 發(fā)酵成熟醪中的不揮發(fā)性雜質(zhì)容易和酒精分離，在醪塔的底部排出，稱之為廢糟或酒糟，其中干物質(zhì)的含量，隨原料與加工工藝的不同而異，一殷為 57％。酒精蒸餾的任務之一“提純”，就是指分離揮發(fā)性雜質(zhì)而言的。 建筑物的相對位應符合生產(chǎn)流程的要求，同一生產(chǎn)系統(tǒng)多生產(chǎn)線路盡可能成鏈狀列。如原料場靠近車間，廢渣回收靠近運輸路線。同時能凈化空氣，吸收生產(chǎn)過程中散發(fā)出來的煙塵 ，有助于改善廠區(qū)的氣候，而且能減少夏季陽光的輻射，在冬季能防風，有利于保溫。他們盡量靠近生產(chǎn)區(qū)，以便在生產(chǎn)車間發(fā)生故障或以外事故時能及時進行 修理和搶救。 另外， 總平面布置 圖的右上方繪有風向玫瑰圖，下方有明細表等。經(jīng)中試測定，進入廢水池濃度為 COD3500～ 4200mg/L左右。車間設有三座塔，粗塔，醛塔，和精塔，另外設有 8個換熱器，及儲罐等其它設備。 陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 16 第 4 章 工藝計算及設備選型 總論 精餾過程原理和條件 精餾是多級分離過程，即多次而且同時運用部分氣化和部分冷凝的方法，使混合液得到較完全分離，以分別獲得接近純組分的操作。上升蒸汽和下降液體呈逆流流動，在每塊板上相互接觸進行傳熱和傳質(zhì)。 精餾塔工藝設計計算 精餾塔的物料衡算 年產(chǎn)酒精是 3000噸，則平均產(chǎn)量為 6 2 5 /kg h? ?? 63 10200 24 產(chǎn)物濃度（酒精） 95％（ v） ,而換算為質(zhì)量濃度為 ％； 進料體積濃度為 32％， 換算為質(zhì)量濃度為 ％； 所以 / 46 / 46 / 18 / 46 / 46 / 18FDxx???? ( 0 . 1 2 3 4 6 0 . 8 7 7 1 8 ) / 2 1 . 4 4 /( 0 . 8 2 6 4 6 0 . 1 7 4 1 8 ) / 4 1 . 1 3 /625 / 1 5 . 2 /4 1 . 1 3FDM g m o l g m o lM g m o l g m o lD k m o l h k m o l h? ? ? ? ?? ? ? ? ??? 釜液出料濃度控制在 ％以內(nèi)，所以 ???WX 0 . 1 / 4 6 . 1 / 4 6 9 9 . 9 / 1 8 全塔物料衡算 : F D W?? F D WFx Dx Wx?? 且 *OF V L W V? ? ? ? ， ( O是 指 直 接 蒸 汽 的 流 量 ） 又因為 F W D W D FD F Wx x x x x x????? 所以解得 /F kmol h? /W kmol h? 工藝中采用泡點進料 所以有 `OV V V?? *W F L?? , 又因為 L R D? 其 中 取 R= ?則 L=( )kmol/h=38kmol/h， ( 8 7 . 1 6 5 3 . 2 ) / 1 4 0 . 3 6 /k m o l h k m o l h? ? ?O所 以 V=L+D= （ 38+ ） kmol/h ＝ *=W+V *Wx*W Wx =W ?*W 87 .1 6 0. 00 04 x = =0 .0 00 25 理論塔板數(shù)的計算 陜西科技大學畢業(yè)設計說明書 20 （ 1） 作 txy圖 查《酒精工藝手冊》附錄 4－ 2乙醇－水溶液氣液平衡數(shù)據(jù) ， 作 txy圖 t/ C 圖 4－ 3 常壓下乙醇－水溶液的 txy圖 （ 2） 由平衡數(shù)據(jù)作得 xy圖，求得最小回流比 圖 4－ 4 常壓下乙醇－水溶液的 xy圖 因為乙醇－水溶液的 xy曲線是非正常曲線，所以只能用圖解法求得最小回流比，方法是過Dx 點作與 xy相切的直線，求得直線的斜率 k,由圖可以得到 k＝ ； 所以 minmin ,1RR ?? minR ＝ ， 則由經(jīng)驗數(shù)據(jù)取得 R=＝（ ～ ） minR （ 3） 求最少理論板數(shù) 由 Antoine方程求乙醇的飽和蒸汽壓 Ps, LnPs=AB/(C+T) (Ps/MPa。因此，塔底上升蒸汽流和塔頂液體回流是精餾過程連續(xù)進行的必要條件。工業(yè)生產(chǎn)中的精餾過程是在精餾塔中將部分氣化過程和部分冷凝過程有機結合而實現(xiàn)操作的。 （ 3） 互相聯(lián)系的設備，在保證正常運行必須的間距的條件下，彼此可以適當靠近。本設計任務重點是酒精蒸餾車間。 擬建工廠 在整個生產(chǎn)工藝中，通過采取細胞破壁，復合酶解、分離纖維等連續(xù)工藝，使黃姜中有機物的 80%集中于酒精醪液中，制取酒精后，廢醪液經(jīng)濃縮和處理，清潔化利用、處理，不進污水處理系統(tǒng) ，因此大大減輕了污水處理的負荷。 綜上所述，平面布置有以下特點： （ 1） 廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應。 動力區(qū) 動力區(qū)包括變電站、等、他們盡量靠近其服務的車間。道路的寬度主要取決車輛通行量、行使車輛的型號和工廠的規(guī)模。從方向來說，按生產(chǎn)流程方向自東向西；就位置而言，苛重和震動大的車間，如鍋爐房等，力求設置在地址較好的地段上。同時應保證良好的通風條件，應將黃姜放在大棚里。在各種來源的粗酒精中，發(fā)現(xiàn)的揮發(fā)性雜質(zhì)已超過 50多種。用糖蜜制酒精由于通風的影響，乙醛含量較高。 （ 4） 酵母發(fā)酵 酒精發(fā)酵是屬于厭氣性發(fā)酵， 在發(fā)酵過程中進行無氧呼吸，在此過程中，發(fā)生著復雜的生物化學變化，既有糖化醪中淀粉和糊精繼續(xù)被淀粉酶水解生成糖，也有蛋白質(zhì)在曲霉蛋白酶水解下生成肽和氨基酸。 程 此流程主要是說明用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精時，投產(chǎn)前必須先把快狀或粒狀的原料，磨碎成粉末狀態(tài)后，經(jīng)過高壓蒸煮和糖化作用，然后在進行發(fā)酵，最后經(jīng)蒸餾得到成品酒精，現(xiàn)簡要敘述如下： （ 1） 原料粉碎 連續(xù)蒸煮的酒精工廠，原料出庫后