【正文】 日產(chǎn)120 噸無水乙醇，年耗糖蜜 150480 噸 。我國(guó)酒精原料來源豐富，且發(fā)酵工藝簡(jiǎn)單，故選擇以糖蜜為原料，采用臺(tái)灣酵母 396 號(hào)，通過連續(xù)發(fā)酵方式生產(chǎn)酒精。如圖 1 路線運(yùn)行所示，當(dāng)廢水在二沉池中和調(diào)節(jié) PH，并且加入一定的凝絮劑后，沉淀物濾渣則為植物的肥料，其經(jīng)過調(diào)節(jié)檢測(cè)后的二次濾液作為液體肥料賣給農(nóng)民。由于各個(gè)工廠生產(chǎn)工藝不一樣，所產(chǎn)生的酒糟液也會(huì)不一樣，但是用糖蜜做原料發(fā)酵酒精所產(chǎn)生的酒糟液其成分大致如下表 71 所示 [3]： 表 71糖蜜原料發(fā)酵酒精酒糟液組成分 廢液組分 糖蜜醪 糖蜜濾液 相對(duì)密度（ 15℃ ） PH —— 總固形物（ %） 灰分 （ %） 懸浮物（ %） —— 總糖（ %） —— 總氨（ ppm） 850 660 BOD（ ppm） 33600 33600 COD（ ppm） 40500 40500 可以看出酒精廢液里面的蛋白質(zhì)含量和糖含量非常高，仍可作為第二產(chǎn)品再次使用。處理回收利用流程 [16]如圖 71： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 71 糖蜜酒精廢液處理工藝流程 廢氣處理 （ 1）發(fā)酵過程中產(chǎn)生的 CO2通過回流裝置回收利用，可再次制成干冰，或者被液化，以備生產(chǎn)中使用。 氣體廢物 主要為發(fā)酵過程中產(chǎn)生的 CO2，鍋爐煤燃燒產(chǎn)生的尾氣，還有各種廢物積聚發(fā)酵產(chǎn)生的少量惡性氣體。 （ 2） 各種設(shè)備和 工藝流程的洗滌用水。塔的人孔盡可能朝同一方，人孔的中心高度距樓面為 1m 左右。車間為兩層，把較低的塔設(shè)備置于車間內(nèi)，基本上處于一條線，再沸器、分凝器、預(yù)熱器、泵等小設(shè)備也放在車間內(nèi)。 車間內(nèi)常用設(shè)備的布置 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 發(fā)酵設(shè)備 由于酒精發(fā)酵周期長(zhǎng)，發(fā)酵罐數(shù)量較多，發(fā)酵罐間的距離為 ，離墻的距離應(yīng)大于 1m，每?jī)闪邪l(fā)酵罐間應(yīng)留有足夠的人行通道和操作面，距離為 。 生產(chǎn)車間集中建在廠區(qū)西 南 側(cè)，屬下風(fēng)向，這樣有利于物料的運(yùn)輸，節(jié)省管子材料。建構(gòu)筑物廠房布置既要分區(qū)劃片，還要綜合廠地地形，合理選擇標(biāo)高，順應(yīng)等高線布置。噪聲不僅影響工作，而且還會(huì)摧殘人的身體健康。 滿足生產(chǎn)要求，工藝流程合理工廠總體布局應(yīng)滿足生產(chǎn) 要求，符合工藝過程，減少物流量。糖蜜 ， 密度為 1450kg/ m3， 1 天 所需的原料糖蜜為：4180400=1672020kg， 生產(chǎn) 3 萬噸酒精一天內(nèi)釋至 25176。 換熱器的選型 換熱器標(biāo)準(zhǔn)換熱管尺寸 φ 252mm 的不銹鋼 ,為正三角形排列 ,管間距 t=32mm同時(shí) ,管殼式換熱器的制 造簡(jiǎn)單方便 ,相對(duì)投資費(fèi)用較低。 則 取無縫鋼管 φ 60010 ③ 排氣口管徑 取 φ 63012 無縫鋼管。h℃ ） ] 故傳熱總系數(shù)為： )]Cm/(kJ[17431675011880 . 0 0 42700181661 1 2 ???????? hK 式中 1/16750—為管壁水污垢 層熱阻 [（ m280﹪ =（ kg/h） 本設(shè) 計(jì)選用的鍋爐為工業(yè)中壓 （ —）中型（ 20—75t）的煤粉鍋爐型號(hào)為 YG80/—M7 蒸發(fā)量為 80t/h，額定溫度為 450℃ 供電衡算 參考我國(guó)糖蜜酒精連續(xù)發(fā) 酵工藝技術(shù)指標(biāo) [12]，設(shè)生產(chǎn)每噸酒精耗電 40 度，可估算酒精廠的用電： 4030000=106（度 /年） =4800（度 /日） 考慮到此值為估算值，所以乘以一個(gè)富裕系數(shù)為 120﹪： 32020120﹪ =5760（度 /日） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 5 設(shè)備計(jì)算與選型 發(fā)酵設(shè)備設(shè)計(jì) 采用連續(xù)發(fā)酵方式，根據(jù)物料衡算結(jié)果可知，每小時(shí)進(jìn)入發(fā)酵罐的醪液體積流量為： 118433kg/h，密度為 1200 kg/m3[10]。 （ %70195） =% 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 表 43 年產(chǎn) 3 萬噸酒精工廠蒸餾工段精餾塔物料熱量衡算匯總表 進(jìn)入系統(tǒng) 離開系統(tǒng) 項(xiàng)目 物料 （ kg/h） 熱量（ kJ/h） 項(xiàng)目 物料（ kg/h） 熱量（ kj/h） 脫醛液 F2= 11769 F2CF2tF2= 4406314 96﹪酒精 P′= 5179 P′CPtP= 1135400 加熱蒸汽 D2= 10330 D2I2= 27395160 次級(jí)酒精 Pe= 104 — — 稀酒精 H′= 513 H′CHtH= 181595 雜醇油酒精蒸汽 H= 106 HiH= 149600 回流液 — — R(Pe+ P`)Cptp= 3474340 蒸餾廢 水 Wx+D2= 17223 (Wx+D2) tW 2Cw= 9045520 上升蒸汽 — — (R+1) (Pe+ P`) i2= 24577951 熱損失 — — Qn2= 547903 累計(jì) 22612 107 累計(jì) 22612 107 供用水 衡算 精餾塔分凝器冷卻用水 對(duì)精餾塔分凝器熱量衡算有： （ R2+1）（ P′+Pe） i2= W 精餾 CW（ t′H3tH3） W 精餾 =[i2（ R+1） (P′+ Pe)]/[C′W(t′H3－ tH3) 精餾塔回流比 R 為 3[11] 塔頂上升蒸汽熱焓 i2 =冷卻水進(jìn)出口溫度 tH t′H3，取 tH3=20℃ ， t′H3=85℃ Cw取 則精餾塔冷凝器冷卻用水為： W 精餾分凝 = 104kg/h 成品酒精冷卻和雜醇油分離器稀釋用水 成品酒精冷卻使用 20℃ 的 河 水，根據(jù)熱量衡算，耗水量為 [8]： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 W 成品 =[P′CP(tP－ t′P)]/[CW(t′H2－ tH2)] C P為成品酒精比熱容為 （ kJ/kgk ）， ﹪ —為雜醇油酒精的重量百分濃度，與液相濃度 55﹪（ v）相平衡。PRIDtCF )(tC39。k），并取熱損失Qn1=1﹪ D1I1， tF1=55℃ ， tW1=85℃ ， 蒸餾發(fā)酵醪 F1=70195（ kg/h） 由 4 4 43 可 得 ： V1=11769（ kg/h）， Wx=58426（ kg/h）， D1=12715（ kg/h） 一般醪塔采用直接蒸汽加熱，塔底醪排出量為： 醪 塔 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 G1=WX+D1=58426+12715=71141（ kg/h） 表 42 年產(chǎn) 3萬噸酒精廠蒸餾工段醪塔物料熱量匯總表 進(jìn)入系統(tǒng) 離開系統(tǒng) 項(xiàng)目 物料 （ kg/h） 熱量 （ kJ/h） 項(xiàng)目 物料（ kg/h） 熱量（ kj/h） 成熟醪 F1= 70195 F1CF1tF1= 15365685 蒸餾殘液 WX = 58426 WXCWtW1= 20203488 加熱蒸汽 D1= 12715 D1I1= 33618460 上升蒸汽 V1= 11769 V1i1= 24067605 加熱蒸汽 D1= 12715 D1tW1Ce= 4517640 熱損失 Qn1= 336185 累計(jì) 82910 48984145 累計(jì) 82910 48984918 （ 2） 精餾塔 ① 塔頂溫度 105℃ ，塔底 130℃ ，進(jìn)汽溫度 130℃ ，出塔濃度為 96﹪（ v） ，即﹪（ w） [8]。 xW1—塔底排出廢糟內(nèi)的酒精濃度 [%（ W） ]，塔底允許逃酒在 ﹪以下，取 xW1=﹪。則塔頂上升蒸汽熱焓量 i1=2045kJ/kg。=5%70195247。1000=（ kg/h） 日耗量 ： 24=（ kg/h） 則生產(chǎn) 3 萬噸酒精一年需要硫酸銨用量： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 30000=150480（ kg/a） （ 3） 硫酸用量 每噸糖蜜用硫酸 5kg[7]： 則每生產(chǎn) 1 噸酒精消耗硫酸的量為： 5=（ kg） 年產(chǎn) 3 萬噸酒精，硫酸總消耗量為： 30000=618000（ kg） =（ t） 每日用量： 247。24=5（ t） 主要原料糖蜜 所需量 ： 日耗量： 4180120=501600（ kg） =（ t） 年耗量： 300=105（ t） 每小時(shí)產(chǎn)次級(jí)酒精： 5（ 2247。K)] 塔底殘留液帶出熱量為： Q4=WX25%） =14212(kg) 即發(fā)酵醪液量為： 14212kg 酵母繁殖和發(fā)酵過程中放出 968kg 的二氧化碳，則蒸餾發(fā)酵醪的量為 （ 其中酒精捕集器稀酒精為發(fā)酵醪量的 6%） ： F1： （ 14212968） （ +6%） =14039（ kg） 蒸餾成熟發(fā)酵醪的酒精濃度為： B1： (1000%)247。50﹪ =（ kg） 酵醪液量的 計(jì)算 酵母培養(yǎng)和發(fā)酵過程放出二氧化碳量為 [9]： （ 1000 %）247。 98﹪ 247。 其解決辦法就 是稀糖液的澄清 糖蜜的澄清方法分為機(jī)械澄清法和加酸澄清法。常用的糖蜜殺菌藥品及其用量[1,8]見 表 31 表 31 常用的糖蜜殺菌藥品及其用量 名 稱 用量 備注 漂 白粉 每噸糖蜜用 200－ 500g 有效氧 30% 甲醛 每噸糖蜜用 600ml 濃度 40% 氟 化鈉 為稀糖液的 % 毒性很大 五 濾苯酚鈉 為糖蜜量的 %－ % 殘留多，于環(huán)境有害 滅 菌靈 為糖蜜量的 % 于環(huán)境無害無毒 (2) 物理滅菌法 物理滅菌法 具體操作 是將糖液加熱至 80－ 90℃ ， 并 保持 40min。補(bǔ)充氮通常是以硫酸銨作氮源，用量為每噸糖蜜使用 21%的硫酸銨 ，即糖蜜用量的 %%。 糖蜜酸化的目的及 方法 糖蜜加酸酸化的目的是防止雜菌的繁殖，加速糖蜜中灰分與膠體物質(zhì)沉淀，同時(shí)調(diào)整稀糖液的酸度，使適于酵母的生長(zhǎng)。 本工藝采用的是單濃度流程，也就是酒母培養(yǎng)和發(fā)酵采用同一濃度稀糖液的酒精生產(chǎn)流程。間歇稀釋操作法則是逐項(xiàng)進(jìn)行。 (3) 糖蜜貯存罐的位置應(yīng)處于方便運(yùn)輸和生產(chǎn)的地點(diǎn)。甘蔗糖蜜的產(chǎn)量約為甘蔗的 %～3%。 (3) 設(shè)計(jì)的 工廠充分考慮現(xiàn)今的一些技術(shù)，設(shè)備，以及設(shè)計(jì)先進(jìn)理念，盡量做到人性化， 綠色 化，為員工的工作和生活做出 妥善 的安排，使 其 達(dá)到最佳 工作效率 。目前燃料酒精已作為國(guó)家戰(zhàn)略部署的新型能源之一。中國(guó)是一個(gè)石油凈進(jìn)口國(guó)，海關(guān)數(shù)據(jù)顯示， 2020 年中國(guó)共計(jì)進(jìn)口原油 億噸，同比增加 %，而原油價(jià)格 為 4803 元 每噸 。而 酒精的 生物發(fā)酵過程 所需的 條件溫和，轉(zhuǎn)化率高，而且環(huán)保無污染，可以說是工業(yè)酒精的最理想的生產(chǎn)方法。 關(guān)鍵詞 ： 酒精工廠 ； 發(fā)酵法 ； 糖蜜 ； 蒸餾 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Abstract This design is the annual output of 30,000 tons of alcohol factory analog design, the raw material for fermentation is the molasses. The alcohol factory is simulated and equipment is selected, and strives to the bination of theory and practice. Design of the process: continuous fermentation for molasses of single concentration (the process is relatively simple and easy to operate), the main distillation section use differential pressure distillation tower units (effectively utilizing thermal energy), the quicklime suction method, through material balance selection of equipment, loss of water and steam we can design the process. Key words: Alcohol factory； Fermentation； Molasses； Distillation 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III