【導讀】本設計為年產(chǎn)25萬噸酒精工廠的設計計。依據(jù)東北地區(qū)的特點選擇以玉米為原料，廠址選。擇在有―玉米黃金帶‖之稱的吉林省吉林市郊區(qū)。工藝上的設計為：雙酶法液化糖化工藝(提高淀。其中采出酒精量，玉米粉量kg/h，閃蒸量kg/h，蒸汽消。耗量，蒸餾工段總耗水量kg/h。主要工藝技術參數(shù).........

　　

【正文】 化罐 ←2/3液化酶 ↓ H2SO4→液 化醪 ←螺旋板式換熱器 ↓ 糖化酶 → 糖化罐 ↓ 螺旋板式冷卻器冷卻 第 2 章 設計概論 18 ↓ 發(fā)酵工序 圖 33 雙酶法液化糖化工藝 流程 蒸煮溫度 120～ 125℃ （噴射器）； 液化溫度 90～ 100℃ （閃蒸罐）； 初液化時間 30 min； 末液化時間 50～ 60 min； 液化醪溫度 73～ 77℃ ； 糖化醪 pH 值 ～ ； 糖化溫度 60～ 65℃ ； 糖化時間 h； 糖化醪濃度 24～ 25Bx(清夜回配 )； 糖化酶加量 120U/(g 玉米粉 )； 糖化率 45%～ 55%。 （ 4） 工藝流程說明 該工藝中液化酶分二步加入，第一步是先加 1/3 的液化酶至拌料罐，目的是先降低醪液粘度，以利于液化醪的德噴射蒸煮（主要是殺死醪液中的雜菌）；第二步加入 2/3 的液化酶至末液化關。 ① 玉 米清洗除菌后進入錘式粉碎機，要求粉碎后的玉米粉通過 40 目的過篩率不小于65%。 ② 進入混合罐的水有： 50℃ 熱工藝水， 80℃ 的酒糟水離心液， 50℃ 的蒸發(fā)工段的二次蒸汽冷凝液和 100℃ 的精餾塔底部的余餾水。 ③ 料水比例控制在 1:（ ~），醪液溫度控制在 60℃ 左右。 ④ 拌料罐中加入 NaOH 溶液（或氨水），酒糟水、余餾水及冷凝液，中和有機酸，以控制料液的 pH 值為 ⑤ 加入 Ca2+對液化酶具有保護作用，它可以提高液化酶的耐熱能力。 ⑥ 玉米漿將通過溢流（重力作用）進入初液化罐。 ⑦ 蒸煮后的醪液進入閃蒸罐， 閃蒸罐是通過真空泵的抽吸產(chǎn)生負壓的，它使醪液的溫度由 125℃ 降至 93℃ 。 ⑧ 液化酶分段加入，好處是在蒸煮前加入一部分可降低醪液黏度，便于輸送，蒸煮。 ⑨ 為了便于糖化酶的作用，必須在糖化以前將醪液 pH 值由 降至 ，這一步是在酸東北電力大學學士學位畢業(yè)論文 19 化罐中加入 H2SO4進行，同時向酸化罐加入 25℃ 的酒糟水。 （ 5） 設備：拌料罐、液化罐、噴射器、閃蒸罐、糖化罐、真空冷卻汽液分離器、真空泵等。 發(fā) 酵工序 （ 1） 目的：酵母菌把可發(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。 （ 2） 工 藝 流程：采用連續(xù) 發(fā)酵工藝 ， 工藝流程見圖 34。 糖化醪 醪塔 ↓ 1＃ 發(fā)酵罐 →2＃ 發(fā)酵罐 →3＃ 發(fā)酵罐 →4＃ 發(fā)酵罐 →5＃ 發(fā)酵罐 ↑ 酒母醪 圖 34 連續(xù)發(fā)酵 工藝流程 （ 3） 工藝指標 接種溫度 27～ 30℃ ； 發(fā)酵溫度 30～ 33℃ ； 后發(fā)酵溫度 30177。1℃ ； 酵母出芽率 15%以上； 酸度 ～ ； 成熟的酒母醪酵母細胞數(shù) 1108 個 /mL 左右； 發(fā)酵成熟醪外觀糖 （清液回配時， ）； 發(fā)酵成熟醪酒精濃度 %（體積）以上； 發(fā)酵成熟醪殘總糖 %以下（清液回配時， %以下；揮發(fā)酸： %以下）； 成熟救母出芽率 15%～ 30%； 耗糖率 40%～ 50%； 成熟的酒母醪中的酒精含量 3%～ 4%； 總發(fā)酵時間 51～ 56 h。 （ 4） 工藝說明 間歇發(fā)酵的全過程在一個發(fā)酵罐內(nèi)進行。發(fā)酵初始階段糖份最高，隨著發(fā)酵過程的進行，糖份不斷下降，發(fā)酵液中酒精濃度不斷提高，使酵母菌在發(fā)酵過程中對環(huán)境的變化要不斷適應。常常是酵母菌剛適應環(huán)境，發(fā)酵即結(jié)束了，這會導致酵母菌群的實際損失很大。 第 2 章 設計概論 20 連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)點如下： ① 設備運行穩(wěn)定并提高其利用率。采用 連續(xù)發(fā)酵法生產(chǎn)酒精，使設備始終處于發(fā)酵運行狀態(tài)。（通常需要 20 天對罐進行一次清洗 、滅菌）極大地減少了發(fā)酵輔助時間。同時，連續(xù)發(fā)酵時醪液進入發(fā)酵罐即進入主發(fā)酵期，可提高設備利用率 20%以上。 ② 提高淀粉的酒精產(chǎn)率。連續(xù)發(fā)酵無菌條件要求高，能夠有效控制雜菌。發(fā)酵醪始終處于流動狀態(tài)，使酵母菌與醪液充分接觸，而且可及時排除發(fā)酵過程中產(chǎn)生的 CO2，從而增強酵母菌的發(fā)酵作用，淀粉的酒精產(chǎn)率可達 %。 ③ 不需要連續(xù)酒擴培工序。連續(xù)發(fā)酵工藝可間隔 20 天甚至 180 天才接種一次酵母菌，而間歇發(fā)酵要每天都擴培酵母菌。 ④ 有利于實現(xiàn)自動化。在大型酒精發(fā)酵系統(tǒng)中，溫度控制、定時定量加入糖化醪循環(huán)、補加酵母菌菌液、添加營養(yǎng)液等均容易實現(xiàn)計算機控制。 酒精蒸餾 （ 1） 蒸餾的目的：根據(jù)拉烏爾定律將成熟發(fā)酵醪中的酒精、揮發(fā)性雜質(zhì)等蒸汽壓高（沸點低）的組分和部分水蒸氣與大部分水和肥揮發(fā)性組分分開。蒸餾結(jié)果得到粗酒精和酒糟。蒸餾是我國酒精工廠從發(fā)酵醪中回收酒精的唯一方法。這里說的蒸餾包括酒精精餾在內(nèi)。 （ 2） 精餾的目的：排除粗酒精中的各種揮發(fā)性雜質(zhì)和絕大部分水，精餾的結(jié)果得到的是各級成品酒精和廢水。 工藝流程：采用五塔壓差蒸餾 工藝 ， 酒精蒸餾工藝流程見圖 35。 熱酒氣 ↓ ↑ 成熟醪 → 預熱器 → 粗餾塔 → 濃縮塔 ↓ 水洗塔 → 水洗塔酒氣 ↓ ↓ 工業(yè)酒精塔 ← 精餾塔 → 甲醇塔 ↓ 工業(yè)酒精 圖 35 酒精蒸餾工藝流程圖 東北電力大學學士學位畢業(yè)論文 21 （ 4） 酒精蒸餾 工藝指標 酒精蒸餾工藝參數(shù)見表 32 表 32 酒精蒸餾工藝參數(shù) 項目 塔釜溫度 (℃ ) 塔頂溫度 (℃ ) 真空度 (kPa) 酒精蒸汽濃度 (% 體積） 粗餾塔 78 55 30 水洗塔 92～ 93 89～ 90 — 30～ 35 精餾塔 125～ 130 95 96 甲醇塔 78 71 — 96 工業(yè)酒精塔 — — — 95 表 33 不同蒸餾塔的名稱與主要功能 塔名 主要功能 其他名 粗餾塔 從發(fā)酵成熟醪液蒸餾出粗酒精 醪塔 水洗塔 將濃度高的粗酒精稀釋，以利清除雜質(zhì) — 精餾塔 經(jīng)水萃取后的低濃度酒精再次除雜、濃縮 水萃取塔、稀釋塔、萃取塔 甲醇塔 把從精餾塔出來的含較少雜質(zhì)的酒精再一次進行除甲醇等處理 — 工業(yè)酒精塔 把源于粗餾塔、水洗塔、精餾塔、甲醇塔的含雜餾分進行處理 — 蒸餾塔的輔助設備包括： （ 1） 醪液預熱器 其功能是：利用精餾塔或粗餾塔塔頂上升的酒精蒸汽中的熱量，把即將蒸餾的發(fā)酵成熟醪液預熱至較高溫度，這樣一則能做到充分利用余熱；二則酒 精蒸汽在將醪液預熱過程中，也起著分冷凝器的作用。 （ 2） CO2 分離器 發(fā)酵成熟醪中含有一定數(shù)量溶解的 CO空氣等不凝氣體，當醪液在醪塔中受熱沸騰時，這些氣體會被分離出來，這就增大了醪塔中上升的酒精蒸汽的體積， CO2 等氣體可嚴重影響冷凝器的傳熱效果，同時還可能在塔中及進料管上部形成氣阻，影響蒸餾的正常運行，進而第 2 章 設計概論 22 對酒精質(zhì)量或多或少產(chǎn)生負面影響。有鑒于此，在蒸餾系統(tǒng)中增設 CO2 分離器，在醪液預熱后進入醪塔前，先進入 CO2 分離器處理，把不凝氣體先分離先分離排除大部分。由于氣體中還夾帶少量酒精，為回收這部分酒精需增 設一小型冷凝器，所得冷凝液送入醪液暫存容器。生產(chǎn)實踐證明設計合理的氣液分離器是很重要的。 （ 3） 雜醇油分離器 其功能是將精餾塔或雜醇油塔、雜質(zhì)處理塔雜醇油聚集段所導出的雜醇油酒精混合液或氣體，首先經(jīng)冷凝 — 冷卻器冷卻，降至一定溫度，并加入水進行稀釋而使油析出，在低濃度酒精液層之上，雜醇油則由上部分出，低濃度酒精則從下部導出而入醪液暫儲器或經(jīng)預熱后返入精餾塔脫水段。 （ 4） 再沸器 再沸器是一種耐蒸汽高壓的換熱器，來自蒸汽鍋爐的一次蒸汽通過再沸器給蒸餾塔間接加熱。這種間接加熱方式比蒸汽直接加熱有很多優(yōu)點，如可節(jié)約 鍋爐蒸汽用水量，減少酒精糟液含水量，提高蒸餾系統(tǒng)酒精質(zhì)量。 （ 5） 冷凝器 冷凝器是一種用于為蒸餾塔塔頂酒精蒸氣降溫的熱交換器。蒸餾塔塔頂酒精蒸氣用低溫水降溫，產(chǎn)生的冷凝液大部分回流到塔的最上一層的塔板，以保證蒸餾塔正常運行所需的要的回流比。 （ 6） 換熱器 目前的蒸餾系統(tǒng)中除塔外，其他各塔加熱的換熱器都可以采用大型高效的薄板換熱器，因為薄板換熱器的結(jié)構(gòu)和功能決定了它更適合酒精蒸餾系統(tǒng)，并可有效的降低生產(chǎn)成本。再沸器屬于具有加熱功能的換熱器，冷凝器則指 具有降溫功能的換熱器，普通換熱器是指具有冷卻、升溫功能的換熱 器。錯誤 !未找到引用源。 23 第 4 章 酒精生產(chǎn)過程中的物料和熱量衡算 物料及熱量衡算 成熟醪量的計算 已知：生產(chǎn)規(guī)模為 25萬噸燃料乙醇 /年；出 2%的工業(yè)酒精；成熟醪酒分按 12%（ V/V）即 %（ w/w）；蒸餾率 98%；成品酒精濃度 99%（ V/V）即 %（ w/w）；年生產(chǎn)日 320天，每天 24 小時。 每小時產(chǎn)出酒精量 =108? （ 1+2%） /320? 24 = kg/h 成熟醪量 =%/（ 98%%） = kg/h 發(fā)酵工段物料衡算 （序號依據(jù)物料平衡圖） 采用 8 個發(fā)酵罐連續(xù)發(fā)酵，成熟醪酒分定為 12%（ V/V），發(fā)酵罐編號 R411～ R418，酒母罐 2 個， R402A/B。 表 41 每個發(fā)酵罐酒分分配如下 罐編號 %（ V/V） %（ w/w） R402A/B % % R411 % % R412 % % R413 % % R414 % % R415 11% % R416 % % R417 % % R418 12% % R418：設產(chǎn)生 CO2量（帶酒氣）為 x；產(chǎn)生純酒精量為 y； CO2 洗滌塔帶回淡酒量 =%%/%= CO2 帶出的酒氣占發(fā)酵罐內(nèi)純酒精量的 % 第 2 章 設計概論 24 則 x= 4644 y+%y 即 x= 由進出發(fā)酵罐的酒精量平 衡列方程得： %+%y=y+? %+(+) ? % 解得： y= kg/h CO2 量（帶酒氣）： ? = kg/h R417 進料量： += kg/h 產(chǎn)熱 :1170/= kcal/h R417：設產(chǎn)生 CO2 量（帶酒氣）為 x；產(chǎn)生純酒精量為 y； 由進出發(fā)酵罐的酒精量平衡列方程得： ? %+%y=y+(+) ? % 解得： y= kg/h CO2 量（帶酒氣）： ? = kg/h R416 進料量： += kg/h 產(chǎn)熱 :1170/= kcal/h 循環(huán)醪量 :((3533))=循環(huán)水量 :/1(3330)= kg/h R416：設產(chǎn)生 CO2 量（帶酒氣）為 x；產(chǎn)生純酒精量為 y； 由進出發(fā)酵罐的酒精量平衡列方程得： ? %+%y=y+(+) ? % 解得： y= kg/h CO2 量（帶酒氣）： ? = kg/h R415 進料量： += kg/h 產(chǎn)熱 :1170/= kcal/h 循環(huán)醪量 :(3533)= kg/h 循環(huán)水量 ： （ 3330） =R415：設產(chǎn)生 CO2 量（帶酒氣）為 x；產(chǎn)生純酒精量為 y； 由進出發(fā)酵罐的酒精量平衡列方程得： ? %+%y=y+(+) ? % 解得： y= kg/h CO2 量（帶酒氣）： ? = kg/h R414 進料量： += kg/h 產(chǎn)熱 ： 1170/= kcal/h 循環(huán)醪量 ： （ 3533） = kg/h 東北電力大學學士學位畢業(yè)論文 25 循環(huán)水量： （ 3330） = kg/h R414：設產(chǎn)生 CO2 量（帶酒氣）為 x；產(chǎn)生純酒精量為 y； 由進出發(fā)酵罐的酒精量平衡列方程得： ? %+%y=y+(+) ? % 解得： y= kg/h CO2 量（帶酒氣）： ? = kg/h R413 進料量： += kg/h