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1、. . . . .年产15万吨木薯干酒精工厂的设计附:设计依据及设计围(1)、设计依据 原始数据如下:生产要求:年产150,000吨医药酒精,酒精含量 95.5%(V)生产原料:木薯干片 年生产天数:300天厂址选择:南方某城市(符合建厂条件)气候条件:良好最高气温:38 最低气温:4 平均气温:20最高湿度:95% 平均湿度:78%主导风向:冬季东北风 夏季东南风河水温度:最高30 最低10深井水温度:最高25 最低:20自来水温度:最高31 最低:14(2)、设计围: . 工艺流程的选取与论证. 全厂水、电、汽及原料耗用量的平衡计算. 设备的设计与计算. 安全防火、经济核算、三废处理途.
2、绘制重点车间设计施工图. 编写设计说明书设计说明书前有中、英文摘要各一份。重点车间:原料蒸煮车间重点设备:糖化罐绘图容:.重点车间工艺、设备流程图(带自动控制点)重点车间设备平面布置图.重点设备装配图目录1 工艺流程的选取与论证2 物料及热量衡算3 酒母制造4 液化罐与糖化罐设计5 安全防火、三废处理1 工艺流程的选取与论证1.(1)原料预处理:木薯干片原料较大块,不易在一次粉碎达到要求,故采用二次粉碎以提高粉碎度4。(2)调浆:采用一个冲量计进行粉水自动化调浆,实现了自动化生产过程,减轻了工人劳动强度。(3)蒸煮工艺:采用带喷雾转盘的锅式低温常压连续蒸煮方法,生产条件温和,操作安全、简便,热
3、利用率高,节省了蒸汽、能耗,提高了淀粉利用率和设备利用率。(4)糖化酶的利用:该酶活性高,用量少,配制成溶液即可投入使用,不用进行高温蒸煮,节约了资金、能源,且快速、易操作。(5)糖化工艺:采用真空前冷却的连续糖化法,使冷却用水用量大大减少,可将醪液在瞬间降低到相应的温度,冷却好的醪液连续进入糖化锅,锅有搅拌器,冷却器,使糖化温度得以保证。(6)发酵工艺:采用连续发酵,缩短了发酵周期,提高设备利用率,便于实现自动化、连续化,降低了生产成本。(7)精馏工艺:采用两塔式蒸馏,粗馏塔采用泡罩塔,精馏塔采用浮阀塔,二塔间用气相过塔,从而节省加热蒸汽、冷却水,但要注意成品质量控制。2.工艺及设备计算(1
4、)根据工艺流程草图逐步地进行物料衡算与热量衡算。(2)计算单位基本是以每小时计,并尽量采用国际单位。(3)计算中的物理化学参数基本来源一致。(4)对于标准设备,直接根据生产能力进行选型,而对于非标准设备,则进行设计计算。(5)对重点设备糖化罐进行详细地设计计算。(6)对于其他容,如经济核算、安全防火、综合处理费用进行估算。3.主要技术经济指标(1)生产规模: 年产95%(V)医药酒精150,000吨(2)日产酒精量:500吨 (生产天数: 300天/年)(3)淀粉出酒率: 54%(4)淀粉利用率: 87.86%(5)原料出酒率: 36.72%(6)每吨酒精耗原料:2.72吨原料/吨酒精(7)水
5、单耗:124.86T/T酒精(8)电单耗:1444.80kwh/T酒精(9)汽单耗:4.524T/T酒精4.主要工艺参数(1)原料淀粉含量:68%(2)加水比:1:4.2(3)调浆温度:50(4)液化温度:85(5)糖化温度:60(6)发酵温度:35(7)-淀粉酶:2500单位/g,用量对淀粉为1.0-2.0 u/g。(8)糖化酶:10万单位/g, 用量对淀粉为180-220 u/g.(9)蒸煮率:99%,糖化率:99%,发酵率:90% 蒸馏率:99%(每塔损失0.5%)(10) 调PH值的工业硫酸用量:2.52吨/天2 物料及热量衡算本设计中采用的主要数据生产规模:150000吨/年 95%
6、 (v)医药酒精全年生产天数:300天生产原料:木薯干片 平均直径:0.14m木薯干成份:水份12%、粗蛋白2.64%、粗脂肪0.86%、碳水化合物72.1%、粗纤维3.55%、粗灰分2.85%、粗淀粉:68.0%。2.1 淀粉的利用率:87.86%淀粉质原料制酒精化学方程式糖化酶(C6H10O5)n + n H2OnC6H12O6 (3-1)162.1 18 180.1酒化酶C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 + 生物热 (3-2) 180.1 92 88得(C6H10O5)n2n C2H5OH + 2nCO2 + 生物热设:对于100kg纯淀粉,理论上可生产成无水酒精x kg。162
7、n :2n *46 = 100 :x x = 56.79100kg纯淀粉,理论上可生产成CO2 y kg。162n :2n *44 = 100 :y y = 54.32无水酒精折换95%(v)= 92.41% (w)酒精,得相应的淀粉出酒率为56.79% /92.41 * 100% = 61.46% 但在实际生产中,由于生成酵母菌体生命活动消耗及副产品生成及其他损失,生产95% (v)酒精生产实际中的经验出酒率为53-55% ,本设计为54%则:原料出酒率:54%* 68% =36.72%酒精产量:150000/300=500T/d=20833.33kg/h每天原料用量: 500T/36.72
8、=1361.652.2 粉浆调制:每吨酒精所需原料量: 1361.66/500=2.72t木薯片/t酒精每小时原料用量:1361.66/24=56.74T/h每小时淀粉投入量:56.74*68%=38.58T/h薯片干粉含量:56740*(1-12%)=49931.2kg/ h 薯片含水量:56740*12% = 6808.8kg / h2.3 粉浆加水比:物料:水 = 1:4.2(1)原料加水量 :56740* 4.2 = 238308.0kg / h(2)粉浆量 :56740.0 *(1+4.2)= 295048.0kg / h现选用-淀粉酶2500单位/g,用量对淀粉为1.0-2.0 u
9、/g,为确保酶量现选取1.8u/g。则-淀粉酶量:(1.8*38.58*1000*70%)/2500=19.44 kg / h (19.44*1000*1.8)/2=17496ml/h=17.496l/h(3)粉浆干物质浓度:(33281.6+10.8024*0.94)/(196664+10.8024)*100% = 16.93%,相当于16.93。Bx,查毕业设计指导书11知锤度比重d=1.09894kg / l(4)粉浆体积 :(295048+19.44)/1.09894= 268501.86 l /h = 268.50m3/2.4 粉浆的预热及其他薯干粉温度取为25,调浆水温40(蒸馏冷
10、却水),用4 kgf/cm2(绝压) 蒸汽,热焓为654.9 6 Kcal/kg,把蒸馏冷却水预热至50,再进行调浆。薯干比热 :Ci =0.37 * (1-12%) +1.0 * 12% = 0.446Kcal/kg. 其中 0.37为绝干物质比热粉浆比热 :Ci =0.37*16.9%+1.0*(1-16.9%)=0.894Kcal/kg. 调浆温度 :热平衡方程式: 式中字母分别代表:每小时投入干粉量、每小时加水量、薯干比热、水比热、薯干干粉温差、水温差。分别代入数据得: 0.446*37820*(50-25)=1.0*158844*(t-50) t=52.65故可用52.65水进行调浆
11、。采用4kgf/预热蒸馏冷却水至52.7,该蒸汽焓为i=654.9 Kcal/kg,则粉浆预热耗蒸汽量为: D = 238308*52.65-40*0.894654.9-52.65=4115.2kg/h2.5液化工段液化温度设为85,液化时间为120min2.5.1 加热蒸气消耗量预热醪的比热 C=0.37*0.1693+ 1.0*(10.1693)=0.894Kcal/kg.蒸煮理论上的蒸汽消耗量: D=0.894*331084*85-50654.9-85 =18177.896kg/h 蒸气热损失按理论值的10%计,实际需蒸气为: 10415.71*(1+10%)= 11877.48kg /
12、 h2.5.2 液化醪总量液化醪总量 = 预热醪量+蒸汽冷凝水+ 淀粉酶=331084+11877.48+18.186 =342979.64kg / h液化醪中干物质含量:(56029.6+18.186 *0.94)/342979.64*100%=16.3% 相当于16.0Bx,查毕业设计指导书,知蒸煮醪比重d=1.095547kg/l液化醪体积:342979.64 /1.095547= 313.07/ h2.6 糖化工段2.6.1 糖化酶用量糖化酶糖化力:10万单位/ g原料,用量对淀粉180-220 U/ml,取200 U/g原料所以糖化酶用量:(200*43.30*1000*70%)/1
13、50000=40.41kg/h调成200 U/ml酶液,则:(40.41*1000*200)/200=40410ml/h =40.41 l/h2.6.2 糖化醪总量糖化醪总量 = 液化醪量 + 糖化酶量=342979.64 + 40.41 =343020.05kg/h糖化醪干物质含量 = 56029.6+18.186*0.94+40.41*0.94342979.64+40.41 =16.35%相当于15.44。Bx,查毕业设计指导书的糖化醪比重:d=1.09741kg /l糖化醪体积:342979.64/1.09741=312535.55 l/ h = 312.54m3/h3 酒母制造酵母品种:H5-2耐高温酵母,作用最高温度为40取36为主发酵温度,发酵总时间为50h3.1糖化醪总量:糖化醪总量:342979.64kg/h,查得糖化醪比重:1.09741kg/l接种量按10%计,因糖化醪部分送往酒母缸制造酒母,而酒母醪中70%物质是糖化醪,则酒母醪量为:342979.64/(1+10%*70%)*10% =32054.201kg/h=29208.956 l/h=29.208 m3/h其中糖化醪量:342979.64*70%=240085.74kg/h