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年產(chǎn)25萬噸酒精工廠的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已改無錯(cuò)字)

2022-07-23 15:22:37 本頁(yè)面
  

【正文】 來制造油漆與香精,也可作為選礦時(shí)所需的浮選劑,也可作測(cè)定牛乳中脂肪的一種試劑。因此,雜醇油是酒精生產(chǎn)中一種有價(jià)值的副產(chǎn)品。在酒精蒸餾過程中抽提出雜醇油還能提高酒精的質(zhì)量,穩(wěn)定蒸餾塔的操作。所以在酒精生產(chǎn)中設(shè)法多抽提出雜醇油回收利用是非常必要的。對(duì)雜醇油的綜合利用可分為二種主要途徑:⑴ 對(duì)雜醇油進(jìn)行精制分餾得到C2~C3 低碳混合醇、C4 醇和異戊醇。它們可作燃料、溶劑及有機(jī)合成的原料;⑵ 通過酯化得到相應(yīng)的酯類或混合酯。它們可作油漆溶劑, 香精香料、選礦藥劑、醫(yī)藥品及塑料增塑劑、橡膠硫化劑等。 酵母回收⑴ 采用酵母細(xì)胞循環(huán)工藝,增加酵母細(xì)胞在發(fā)酵醪中的濃度,提高發(fā)酵速度,縮短發(fā)酵時(shí)間,提高了設(shè)備利用率,擴(kuò)大了酒精的產(chǎn)量;東北電力大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文15⑵ 酵母細(xì)胞的回流工藝的應(yīng)用,為酒精生產(chǎn)全自動(dòng)化,穩(wěn)定生產(chǎn),提高產(chǎn)量創(chuàng)造了良好的條件;⑶ 酵母細(xì)胞的回流工藝為酒精行業(yè)濃醪發(fā)酵提供了可靠的保證[4]。 酒精糟回收經(jīng)過研究表明,酒精糟中除了含有蛋白質(zhì)外,還含有不同性質(zhì)的碳水化合物,他們就成為培養(yǎng)菌體蛋白或生產(chǎn)其他生物活性物質(zhì)的碳源。迄今為止,酒糟綜合利用的途徑有:酒糟干燥生產(chǎn)飼料,酒糟濾液生產(chǎn)菌體蛋白,酒糟濾液全回流,酒糟或酒糟渣生產(chǎn)其他生物活性物質(zhì),沼氣發(fā)酵和其他用途[3]。利用酒精糟渣生產(chǎn)飼料糟液經(jīng)過立式旋轉(zhuǎn)糟液分離機(jī)可將其 40%纖維素有機(jī)物濾出(余下 60%去沼氣發(fā)酵),即每 1m3 糟液中 50Kg 絕干物質(zhì),可濾出 20KgCOD。將空氣經(jīng)過立式熱風(fēng)換熱器強(qiáng)制熱交換送入氣升式干燥塔中,將分離機(jī)濾出含水分 80%的稠酒精糟進(jìn)行強(qiáng)制烘干,然后經(jīng)旋風(fēng)分離器分離,年可收取分狀飼料 2 萬噸,以 400600/噸計(jì),可新增產(chǎn)值。利用酒精糟液厭氧發(fā)酵制取沼氣,并用沼氣廢渣生產(chǎn)高效有機(jī)肥,酒糟液經(jīng)立式旋轉(zhuǎn)分離機(jī)取走 COD 2 萬 mg/l 的糟渣生產(chǎn)飼料后,分離出的糟液中尚有 COD 3 萬 mg/l,進(jìn)入沼氣發(fā)酵池經(jīng)過發(fā)酵,生產(chǎn)沼氣后,COD 由 3 萬 mg/l 升至 8000mg/l,去除率75%,BOD 由 15000mg/l 降至 2300mg/l,去除率 85%,PH 值由 升至 ,年轉(zhuǎn)化為沼氣的 COD 總量為 17285 噸以上,沼氣發(fā)酵后的消化液中含 %,P (以 P2O5 計(jì))%,K(K2O 計(jì)) 2%,有機(jī)物 44%,發(fā)酵液經(jīng)過濾,濾餅顆粒成型可制得有機(jī)肥 12022噸,相當(dāng)于化肥 6000 噸/年。酒精廢液處理污水據(jù)來源分工業(yè)污水和生活污水,據(jù)含有的化學(xué)物質(zhì)分為無機(jī)物污水和有機(jī)物污水。目前,國(guó)內(nèi)外已成功應(yīng)用的酒糟液處理方法很多,把他們大致分類,有物理處理、物理化學(xué)處理、化學(xué)處理和生物處理。按污水凈化程度可將處理分為三級(jí):一級(jí)處理,主要除去油類、酸堿物質(zhì)以及可以截留的懸浮物;二級(jí)處理,主要除去可溶性有機(jī)物和部分可溶性無機(jī)物,以及以及處理殘留的懸浮物;三級(jí)處理,主要除去難降解的有機(jī)物和較高程度的降除可溶性 N 和 P 等無機(jī)物。第 2 章 設(shè)計(jì)概論16第 3 章 酒精生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計(jì)及說明 酒精的性質(zhì)、用途及生產(chǎn)方法概述 性質(zhì)酒精的化學(xué)名稱是乙醇,分子式為 C2H5OH,相對(duì)分子質(zhì)量 。分析純級(jí)的無水乙醇是無色透明,易揮發(fā),具有特殊芳香和強(qiáng)烈刺激味的易燃液體。相對(duì)密度 ,沸點(diǎn)℃, ℃,閃點(diǎn) 14℃,自燃點(diǎn) 390~430℃,乙醇蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物,爆炸極限為 %~19%(V ) [3]。 用途酒精是一種重要的基礎(chǔ)工業(yè)原料,廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、日用化工和醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域,是合成橡膠、聚氯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、氯乙醇、氯乙烷和乙基苯等的主要原料,還可作為酒基、浸出劑、洗滌劑、溶劑、表面活性劑等。目前國(guó)內(nèi)酒精的下游市場(chǎng)一般分為兩大類:工業(yè)酒精市場(chǎng)和食用酒精市場(chǎng)。工業(yè)酒精主要是用于醫(yī)藥、日化、油墨涂料、化工中間體等領(lǐng)域,其中日化、涂料、醫(yī)藥領(lǐng)域有較大的發(fā)展?jié)摿?;食用酒精消費(fèi)量占酒精總產(chǎn)量的 80%,但其用途比較單一,主要作為酒類的原料。隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高,市場(chǎng)對(duì)酒精產(chǎn)品的需求也逐步提高,到 2022 年,以上各領(lǐng)域?qū)凭哪晷枨罅繉⑦_(dá)到 356 萬噸(市場(chǎng)流通量) 。而從國(guó)際上酒精消費(fèi)的格局來分析,酒精作為替代能源將是生物發(fā)酵法酒精最大的潛在市場(chǎng)。 酒精生產(chǎn)工藝流程的確定淀粉質(zhì)原料酒精生產(chǎn)是由原料預(yù)處理,原料的水—熱處理(原料蒸煮) ,糖化劑生產(chǎn),糖化,酒母制備,發(fā)酵和蒸餾等工段組成。酒精生產(chǎn)工藝流程見圖 31。 水 蒸汽 糖化劑 酒母 蒸汽 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 成品酒精原料→預(yù)處理→液化→糖化→發(fā)酵→蒸餾 雜醇油 ↓ 醛酯餾分 CO2 酒糟圖 31 酒精生產(chǎn)工藝流程?hào)|北電力大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文17 工藝條件及說明 玉米粉供應(yīng)工序① 工藝流程:玉米粉箱→電子稱→拌料罐② 工藝指標(biāo):玉米粉箱中玉米粉應(yīng)儲(chǔ)存 1/2 以上,保證均勻供料 [3]。 液化糖化工序(1)目的:液化糖化的目的是將淀粉變成可發(fā)酵性糖。(2)工藝流程: 采用雙酶法液化糖化工藝,工藝流程見圖 33。采用該工藝的優(yōu)點(diǎn)是,蒸煮醪在進(jìn)入糖化鍋之前先進(jìn)入真空蒸發(fā)器,醪液瞬時(shí)間冷卻到 63℃左右,再經(jīng)進(jìn)入糖化鍋與糖化劑混合。蒸煮醪前冷卻實(shí)在真空條件下瞬時(shí)間完成,使得糊化的淀粉分子來不及聚合排列形成晶體結(jié)構(gòu),對(duì)糖化有利,真空冷卻可省去大量冷卻用水,最終的能耗也低于混合冷卻工藝。(3)工藝指標(biāo):拌料溫度 60~65℃; 加水比 1:;放乏氣次數(shù) 7;拌料罐內(nèi) pH 值 (拌料罐中加入 NaOH 或氨水、酒糟水、余餾水及冷凝液,中和有機(jī)酸,控制料液的 pH 值為 ,利于液化酶作用,減少液化酶失活。玉米漿↓二次蒸汽→初液化罐←1/3 液化酶↓噴射器↓閃蒸罐↓末液化罐←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(shè)計(jì)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(shí)間 30 min;末液化時(shí)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(shí)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(guān)。①玉米清洗除菌后進(jìn)入錘式粉碎機(jī),要求粉碎后的玉米粉通過 40 目的過篩率不小于65%。②進(jìn)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(jī)酸,以控制料液的 pH 值為 ⑤加入 Ca2+對(duì)液化酶具有保護(hù)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(jìn)入初液化罐。⑦蒸煮后的醪液進(jìn)入閃蒸罐,閃蒸罐是通過真空泵的抽吸產(chǎn)生負(fù)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 ,這一步是在東北電力大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文19酸化罐中加入 H2SO4 進(jìn)行,同時(shí)向酸化罐加入 25℃的酒糟水。(5)設(shè)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(xì)胞內(nèi)酒化酶的作用生成酒精與 CO2,再通過細(xì)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(biāo)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(xì)胞數(shù) 1108 個(gè)/mL 左右;發(fā)酵成熟醪外觀糖 以下(清液回配時(shí), 以下) ;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(shí),%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(shí)間 51~56 h。(4)工藝說明間歇發(fā)酵的全過程在一個(gè)發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行。發(fā)酵初始階段糖份最高,隨著發(fā)酵過程的進(jìn)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(duì)環(huán)境的變化要第 2 章 設(shè)計(jì)概論20不斷適應(yīng)。常常是酵母菌剛適應(yīng)環(huán)境,發(fā)酵即結(jié)束了,這會(huì)導(dǎo)致酵母菌群的實(shí)際損失很大。連續(xù)發(fā)酵的優(yōu)點(diǎn)如下:①設(shè)備運(yùn)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(shè)備始終處于發(fā)酵運(yùn)行狀態(tài)。 (通常需要 20 天對(duì)罐進(jìn)行一次清洗 、滅菌)極大地減少了發(fā)酵輔助時(shí)間。同時(shí),連續(xù)發(fā)酵時(shí)醪液進(jìn)入發(fā)酵罐即進(jìn)入主發(fā)酵期,可提高設(shè)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(dòng)狀態(tài),使酵母菌與醪液充分接觸,而且可及時(shí)排除發(fā)酵過程中產(chǎn)生的 CO2,從而增強(qiáng)酵母菌的發(fā)酵作用,淀粉的酒精產(chǎn)率可達(dá) %。③不需要連續(xù)酒擴(kuò)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(kuò)培酵母菌。④有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在大型酒精發(fā)酵系統(tǒng)中,溫度控制、定時(shí)定量加入糖化醪循環(huán)、補(bǔ)加酵母菌菌液、添加營(yíng)養(yǎng)液等均容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)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(diǎn)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(guó)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(jí)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(yù)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↓東北電力大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文21工業(yè)酒精 圖 35 酒精蒸餾工藝流程圖(4)酒精蒸餾工藝指標(biāo) 酒精蒸餾工藝參數(shù)見表 32表 32 酒精蒸餾工藝參數(shù)項(xiàng)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(jìn)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(jìn)行處理—蒸餾塔的輔助設(shè)備包括:(1)醪液預(yù)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(yù)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(yù)熱過程中,也起著分冷凝器的作用。第 2 章 設(shè)計(jì)概論22
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