【文章內(nèi)容簡介】 保鮮的需要，這將是液體、固體CO2潛在的巨大市場；CO2和氟里昂是兩種常用的煙絲膨化劑，但后者已被列為淘汰禁用品，正逐步減少使用，最終將被徹底禁用。這給CO2在煙草業(yè)發(fā)展提供了不可多得的良機(jī)。我國每年年產(chǎn)香煙2006萬箱左右，如10%采用CO2膨化處理，則需耗CO26萬噸左右，如全部使用CO2，則CO2年消費量將達(dá)60萬噸。因此，CO2在煙草工業(yè)具有十分良好的推廣應(yīng)用前景。除常規(guī)用量將會進(jìn)一步增加外，一些新的CO2應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷涌現(xiàn)。如用作植物氣肥、CO2果蔬保鮮劑、用作油田助采劑、用于超臨界萃取、代替氟氯烴用作發(fā)泡劑、用于污水處理、用于生產(chǎn)無機(jī)化工產(chǎn)品、作為有機(jī)化工產(chǎn)品生產(chǎn)的碳源、用作染色媒介、合成高分子化合物等，由此可見，CO2的消費市場潛力巨大。 銷售預(yù)測CO2消費領(lǐng)域主要集中在飲料業(yè)、啤酒業(yè)、煙草行業(yè)和焊接鑄造業(yè)等。**市500公里半徑范圍內(nèi)擁有多家大型煙草生產(chǎn)企業(yè)、多家啤酒廠及多家摩托車汽車制造企業(yè)，對液體CO2的需求量大。根據(jù)預(yù)測，到2011年，省液體CO2的年需求量將達(dá)到15～20萬噸。本項目副產(chǎn)食品級液體CO2可立足于本地進(jìn)行銷售。二氧化碳產(chǎn)品的銷售半徑500公里內(nèi)為最佳。（1）500公里內(nèi)二氧化碳生產(chǎn)能力和分布地區(qū)：據(jù)資料顯示：德陽酒精廠、內(nèi)江酒精廠、銀山酒精廠、白馬酒精廠、重鋼廠、。（2）省每年需二氧化碳約15~20萬噸，但本項目生產(chǎn)的二氧化碳為高純度二氧化碳（其理化指標(biāo)可達(dá)可口可樂公司標(biāo)準(zhǔn)），產(chǎn)品主要定向于食品、煙絲膨化、保鮮及飲料行業(yè)。國內(nèi)現(xiàn)有酒精廠的制造成本在280330元/噸。，比同行業(yè)制造成本低70～120元/噸，對占領(lǐng)市場有充足的競爭力，同時產(chǎn)品質(zhì)量好，每噸售價可達(dá)600~1000元噸（食品及飲料行業(yè)）。（3）本項目75000噸/年二氧化碳的優(yōu)勢：① %。② 選擇工藝好、設(shè)備先進(jìn)、節(jié)能。③ 自動控制裝置，產(chǎn)品回收率達(dá)90%，一般生產(chǎn)廠只達(dá)85%。④ 產(chǎn)品純度高，同比銷售價格高約200~300元/噸。本項目75000噸/年液體二氧化碳全部在省內(nèi)銷售, 銷售價格平均700元/噸。 3 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案的確定本項目主產(chǎn)品燃料乙醇生產(chǎn)規(guī)模按10萬噸/年設(shè)計。為了保證企業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，減少廢氣對生態(tài)環(huán)境造成的污染和危害，貫徹執(zhí)行國家關(guān)于“綜合治理，變廢為寶”的方針政策，本項目工程確定了利用發(fā)酵氣中的CO2氣體副產(chǎn)液體CO2的產(chǎn)品方案。 各產(chǎn)品的產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模如下： 主產(chǎn)品： 燃料乙醇 10萬噸/年副產(chǎn)品： 液體CO2 產(chǎn)品及副產(chǎn)品的規(guī)格 燃料乙醇 產(chǎn)品質(zhì)量符合 “變性燃料乙醇標(biāo)準(zhǔn)GB183502007”國標(biāo)表31 變性燃料乙醇標(biāo)準(zhǔn)GB183502007變性燃料乙醇標(biāo)準(zhǔn)GB183502007燃料乙醇于20℃；加入燃料乙醇的變性劑，應(yīng)符合GB179302005《車用無鉛汽油》的要求，但不得加入含氧化合物；燃料乙醇與變性劑的體積混合比例應(yīng)為10∶2～100∶5，%（V/V）～%(V/V)。變性燃料乙醇理化要求：項目指標(biāo)外觀清澈透明，無肉眼可見懸浮物和沉淀物 乙醇，%（V／V）≥ 甲醇，%（V／V） ≤ 實際膠質(zhì)，mg／100mL ≤ 水分，%（V／V）≤ 無機(jī)氯（以Clˉ計），mg／L ≤ 32酸度（以乙酸計），mg／L ≤ 56銅，mg／L ≤ pHe值～* 2008年4月1日前，～注： 應(yīng)加入有效的金屬腐蝕抑制劑，以滿足車用乙醇汽油銅片腐蝕的要求。 符合《食品添加劑液體二氧化碳》GB106211989標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到國外公司（如可口可樂公司、林德公司等）質(zhì)量指標(biāo)，提高產(chǎn)品的市場競爭力。項 目國外公司標(biāo)準(zhǔn)國 家 標(biāo) 準(zhǔn)優(yōu) 等 品合 格 品含量，%（v/v），≥游離水20ppm≤%(w/w)醇類（以乙醇計），mg/l，≤/30100氣味無異味水溶液外觀無顏色或混濁/水溶液的氣味和味道無異味/SO2，ppm，1/CSO，ppm，≤/H2S，ppm，≤/4 工藝技術(shù)方案 采用“風(fēng)選風(fēng)送（干法）、泵送（濕法），一級半粉碎，中溫雙酶法連續(xù)制糖、真空冷卻，露天大罐濃糖清液連續(xù)發(fā)酵，膜耦合技術(shù)、差壓蒸餾、汽化膜技術(shù)”新工藝。在工藝技術(shù)路線及生產(chǎn)方法的選擇上，采用了國內(nèi)外先進(jìn)、成熟的生產(chǎn)工藝及方法。本生產(chǎn)工藝技術(shù)及所選用的設(shè)備與傳統(tǒng)的乙醇生產(chǎn)工藝及設(shè)備比較，具有以下明顯的優(yōu)勢：（1）、原料薯干片采用一級半粉碎（即一級粉碎機(jī)不裝篩網(wǎng)，以低動力消耗、大產(chǎn)量破碎，再經(jīng)除鐵裝置后進(jìn)入二級粉碎機(jī)），除鐵效率比傳統(tǒng)工藝的二級粉碎高，粉碎機(jī)易損件（篩網(wǎng)和錘片）使用壽命長，事故停機(jī)機(jī)率大大減少，噸料粉碎電力消耗比二級粉碎節(jié)省30%。（2）、鮮薯收獲季節(jié)，采用鮮薯濕法粉碎。同時采用粉漿回流工藝，即回流部分粉漿替代濕法粉碎用水，克服了濕法粉碎時粉漿濃度低的缺點。（3）、中溫雙酶法連續(xù)制糖工藝：采用以料帶汽的低壓噴射器加熱式中溫（95C176。）連續(xù)液化工藝設(shè)備，料液受熱均勻，液化徹底，%，比高溫蒸煮節(jié)能30%。液化醪采用水力噴射真空冷卻，節(jié)約大量的冷卻水；采用高轉(zhuǎn)率糖化酶連續(xù)糖化，提高粉糖轉(zhuǎn)化率和設(shè)備利用率；糖化結(jié)束后進(jìn)行固液分離制成葡萄糖糖液。本工藝已將高轉(zhuǎn)化葡萄糖液中的全部固形物分離去除，分離出的粗纖維（含蛋白）可直接烘干制成飼料，可顯著提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，同時刪除了酒糟處理工藝，減輕了污水處理負(fù)荷。（4）露天大罐濃糖清液連續(xù)發(fā)酵 本工藝采用超級耐高溫活性干酵母進(jìn)行復(fù)水活化、擴(kuò)大培養(yǎng)，進(jìn)入發(fā)酵罐后不斷流加葡萄糖糖液進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵，不僅提高發(fā)酵設(shè)備利用率，而且節(jié)省了大量設(shè)備投資與運行費用，降低了生產(chǎn)成本。本超級高溫乙醇活性干酶母具有耐高溫（主發(fā)酵溫度40～42℃）、耐酸（）、耐乙醇（13%）、耐濃糖（60%葡萄糖），在常溫（30℃）、中溫（34℃）、高溫（40℃）等主發(fā)酵溫度情況下，都能進(jìn)行正常發(fā)酵。出酒率高，不升酸。保證首罐能產(chǎn)生更多、更健壯的酵母，縮短發(fā)酵遲緩期，高溫發(fā)酵可以大大縮短發(fā)酵時間，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，減少冷卻水用量。省去了繁雜的酒母繁殖系統(tǒng)，采用預(yù)發(fā)酵罐培養(yǎng)，可以減少干酵母的用量，節(jié)約生產(chǎn)成本。連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)流程的采用，減少了洗刷、殺菌等非生產(chǎn)性時間，節(jié)約了洗刷用水，減輕了生產(chǎn)勞動強(qiáng)度，提高了設(shè)備的利用效率。 采用大罐露天布置，節(jié)省建筑投資。同時便于實現(xiàn)自動化控制。（5）膜耦合技術(shù) 本工藝水平中用膜將發(fā)酵與蒸餾過程耦合起來，在發(fā)酵過程中不斷流加高轉(zhuǎn)化率葡萄糖液，同時不斷將所生成的酒精透析出去，因而不僅實現(xiàn)了高強(qiáng)度發(fā)酵——大罐快速連續(xù)發(fā)酵，相比傳統(tǒng)工藝，減少了大量設(shè)備投資，降低了能耗，而且減少了酒精成份對發(fā)酵過程的抑制，提高了發(fā)酵過程的效率，%燃料乙醇而言,(而目前國內(nèi)95酒%,本工藝水平較之提高5倍以上),縮短了發(fā)酵周期(僅為8小時,而傳統(tǒng)發(fā)酵工藝需5060小時,)將葡萄糖酒精轉(zhuǎn)化率提高到94%以上, 降低了原材料消耗。（6）汽化膜技術(shù)用汽化膜生產(chǎn)無水乙醇，它與溶劑共沸法，分子篩吸附法相比，設(shè)備簡單，操作方便，產(chǎn)品純度高，且無有毒、有害物質(zhì)（有機(jī)溶劑）存在，生產(chǎn)比較安全。（7）、采用先進(jìn)的差壓蒸餾技術(shù)，節(jié)能效果顯著，（蒸餾），減少蒸餾的蒸汽用量和冷卻水用量，比傳統(tǒng)的常壓蒸餾技術(shù)節(jié)能45%，節(jié)能效果顯著。如黑龍江華潤金玉釀酒有限公司、湛江遂溪優(yōu)級酒精廠、山東九九集團(tuán)等都采用了差壓蒸餾工藝技術(shù)。 差壓蒸餾和常壓蒸餾的比較： a、減少蒸汽消耗。差壓蒸餾使熱能在蒸餾過程中多次耦合，節(jié)約蒸汽消耗；達(dá)到節(jié)能降耗的目的，本項目選擇的工藝技術(shù)為：“差壓蒸餾技術(shù)、汽化膜技術(shù)”生產(chǎn)燃料乙醇 ，，節(jié)能45%。b、差壓蒸餾由于采用了物料間的相互換熱，不需要全部靠冷卻水冷凝，因此可大大節(jié)約冷卻水的用量。c、完全的自動化控制。d、塔設(shè)備均考慮室外露天布置，工藝布局整齊美觀，設(shè)置合理。e、采用先進(jìn)的工藝模擬計算軟件，可對各種生產(chǎn)工藝和多種塔設(shè)備進(jìn)行工藝模擬計算。此外，我們在長期從事乙醇裝置設(shè)計工作中，掌握了更全面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和最實際的過程拓樸結(jié)構(gòu)圖，因而可獲得比較可靠的模擬計算結(jié)果，這是設(shè)備設(shè)計的基礎(chǔ)。同時，曾采用工藝模擬計算軟件完成了包括“黑龍江肇東十萬噸/年乙醇”在內(nèi)的多套蒸餾裝置的工程設(shè)計，使我們在工藝模擬計算方面積累了豐富的經(jīng)驗。 （8）、采用DCS（分散控制集中管理系統(tǒng)）自控系統(tǒng)進(jìn)行控制，自動化程度高，實現(xiàn)現(xiàn)代化文明生產(chǎn)。（9）、CO2回收采用低壓法液化，使生產(chǎn)的二氧化碳純度更高，儲存、運輸更方便。脫水采用汽化滲透脫水法，該法的優(yōu)點是分離效率高，能耗低、產(chǎn)品含水量低，操作簡單、方便，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)能力大。（10）、以上工藝技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，將實現(xiàn)淀粉出酒率達(dá)54%，%，噸酒精耗一次水23噸，、耗電148度 （全國酒精行業(yè)一般水平噸酒精耗水為80120噸，耗電180230度）。所以此工藝是國內(nèi)目前最先進(jìn)工藝，達(dá)到國際最先進(jìn)水平。 液體CO2工藝技術(shù)路線的選擇及特點%，其中大部分可以回收利用。CO2可以用于食品工業(yè)、焊接、鑄造工業(yè)、金屬切割工業(yè)，也可用于作為煙絲膨化劑，應(yīng)用前景廣闊。CO2回收利用作為乙醇的副產(chǎn)品，其本身也具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。 目前國內(nèi)發(fā)酵氣體CO2的生產(chǎn)方法有三種：⑴、高壓法普通二氧化碳的生產(chǎn)：此方法比較簡單，國內(nèi)大部分廠家都采用這種生產(chǎn)方式。質(zhì)量只能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的合格水平，不能滿足不同用戶的要求。產(chǎn)品帶有刺鼻的酒精味，含水量在2006PPM以上，滿足不了特殊工業(yè)生產(chǎn)的需要。⑵高壓法高純二氧化碳的生產(chǎn)：% 以上，水份小于50106，無異味，但設(shè)備消耗能源多，二氧化碳貯存不方便，只能用鋼瓶貯存。⑶低壓法高純度二氧化碳的生產(chǎn)：%，達(dá)可口可樂標(biāo)準(zhǔn)。無異味，便于運輸和貯存，廣泛用于精密焊接、煙絲膨化、可口可樂、百事可樂飲料制作等，具有廣闊的前途，是我國大多數(shù)酒精廠二氧化碳生產(chǎn)的發(fā)展方向。本項目選擇低壓高純度CO2生產(chǎn)方法，產(chǎn)品質(zhì)量好，具有廣闊發(fā)展的前途。 工藝流程及流程說明：紅薯干 鮮紅薯 （或鮮白金芋）粗碎水 清洗細(xì)碎 濕法粉碎凋漿 淀粉酶淀粉漿 回流噴射液化糖化 高轉(zhuǎn)率糖化酶活性干酵母 固液分離 粗纖維 纖維飼料復(fù)水 葡萄糖液活化 高強(qiáng)度發(fā)酵 CO2 CO2 車間（準(zhǔn)廢液冷卻）精餾 初餾 廢液%酒精 變性劑 塔釜廢水汽化膜脫水 無水乙醇 變性燃料乙醇 污水站 燃料乙醇工藝流程說明 （1）、粉碎工段紅薯干原料經(jīng)電子地磅計量后卸入料斗，通過自動喂料器均勻送入安裝在地坑中的粗粉碎機(jī)，粗粉碎機(jī)不裝篩網(wǎng)，以低功率大通量地將薯干片打碎，目的在于粗粉進(jìn)入細(xì)粉碎機(jī)之前除鐵更徹底，有效保護(hù)細(xì)粉碎機(jī)篩網(wǎng)，減少停機(jī)概率。其次，粗粉進(jìn)入氣流輸送管道中比干片的空隙率大大減少，氣流輸送濃度比提高，能耗降低。粗粉從粗粉碎機(jī)底部由負(fù)壓式氣流輸送經(jīng)離心式卸料器和關(guān)風(fēng)機(jī)后進(jìn)入細(xì)粉碎機(jī)。細(xì)粉從細(xì)粉碎機(jī)底部由負(fù)壓式氣流輸送經(jīng)離心式卸料器和關(guān)風(fēng)機(jī)后進(jìn)入粉箱，設(shè)置粉箱的目的在于起緩沖作用，當(dāng)粉碎機(jī)事故停機(jī)時仍有粉料供給，保證后工序不間斷生產(chǎn)。粉箱里的粉料通過箱底容積式出料器均勻向螺旋拌料機(jī)供料。同時向螺旋拌料機(jī)中加入熱水，料漿進(jìn)入蒸煮糖化工段的預(yù)煮罐。氣流輸送尾風(fēng)經(jīng)水膜除塵器回收粉塵后排空。到了鮮紅薯、白金芋收購的季節(jié)，大量收購鮮紅薯、白金芋進(jìn)行生產(chǎn)，采用濕法粉碎，并回流淀粉漿以提高漿料的濃度。回用部份粗塔廢水進(jìn)行調(diào)漿，節(jié)約工藝用水量。 （2）、液化糖化工段 預(yù)煮罐中均勻流加α淀粉酶，降低粉漿粘度，用直接水蒸汽加熱，控制溫度在5055℃，通過粉漿泵送入以料帶汽的低壓式噴射加熱器加熱至95C176。并進(jìn)入一組串聯(lián)的維持罐后熟（約120分鐘），然后經(jīng)真空冷卻到62 C176。進(jìn)入糖化罐糖化。向糖化罐中均勻流加硫酸和糖化酶。糖化醪經(jīng)固液分離，固形物送到烘干工段進(jìn)行干燥，清液螺旋板式換熱器冷卻到32 C176。送去發(fā)酵。（3）、發(fā)酵工段采用單濃度雙流加連續(xù)發(fā)酵，共使用兩個酒母罐、兩個發(fā)酵罐和一個發(fā)酵成熟醪罐。酒母罐作為酵母增殖用，活性干酵母經(jīng)復(fù)水活化后進(jìn)入酒母罐，同時不斷流加糖化醪使酵母繁殖，罐滿后進(jìn)入1發(fā)酵罐，1發(fā)酵罐也同時不斷流加糖化醪，1罐滿后進(jìn)入2發(fā)酵罐，最后進(jìn)入發(fā)酵成熟醪罐，用泵送至蒸餾工段。為了保證發(fā)酵在酵母適宜溫度下進(jìn)行，維持發(fā)酵罐溫度的穩(wěn)定，在發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)置了盤管冷卻器，以帶走發(fā)酵過程中產(chǎn)生的熱量，冷介質(zhì)為冷凍站來冷凍水。主要參數(shù)：每1升成熟醪中酵母細(xì)胞總數(shù)1500億，％。糖份在乙醇發(fā)酵時消耗為：生成乙醇：~％，二氧化碳：~％，酵母細(xì)胞：～4 ％，高級醇：～％，甘油：～％，醛類：～％，有機(jī)酸：～1％，殘?zhí)牵海?。二氧化碳帶出乙醇?jīng)水洗滌回收乙醇后送去二氧化碳車間，％。（4）、蒸餾工段發(fā)酵蒸餾耦合法的蒸餾采用差壓式流程，除初餾塔作了特殊改進(jìn)外，其它各塔系統(tǒng)不變，初餾塔（浮閥或篩板式20塊板）的部，設(shè)置了一塊分流液體的塔盤，目的是使塔中部的“準(zhǔn)