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1、毕业设计（论文） 毕 业 设 计（论文）题 目： 年产3万吨酒精厂工艺模拟设计 教 学 院： 化学与材料工程 专业名称： 化学工程与工艺（生物化工） 学 号： 200940810224 学生姓名： 周遊 指导教师： 胡燕辉 2013年 4 月 15 日 33摘 要本设计是年产3万吨酒精工厂模拟设计，发酵原料为糖蜜。本设计对酒精的工厂进行了模拟计算和设备选型，力求理论和实践相结合。工艺上的设计为：单浓度糖蜜进行连续发酵(其工艺较为简单，并且易于操作）、主要蒸馏工段采用差压式二塔蒸馏机组（能有效利用热能）、生石灰吸水法，通过物料衡算、设备选型计算、水电汽耗的计算等合理优化设计生产工艺过程。关键词：
2、酒精工厂；发酵法；糖蜜；蒸馏 AbstractThis 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 combination of theory and practice. Design of the process: contin
3、uous 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
4、equipment, loss of water and steam we can design the process.Key words: Alcohol factory；Fermentation；Molasses；Distillation目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 产品介绍11.2 研究目的和意义11.3 设计原则22 设计说明32.1 工艺指标和基础数据32.2 生产工艺概述33 原料的处理53.1 糖蜜原料53.2 糖蜜的贮存53.3 稀糖液的制备及处理53.3.1 糖蜜稀释的目的及方法53.3.2 糖蜜酸化的目的及方法63.3.3 添加营养盐63.3.4 糖
5、液的灭菌63.3.5 稀糖液的澄清74 工艺计算84.1 物料衡算84.1.1 原料消耗量计算（基准：1吨无水乙醇）84.1.2 酵醪液量的计算84.1.3 成品与废醪量的计算94.1.4 年产量为3万吨燃料酒精的总物料衡算104.1.5 稀释工段的物料衡算114.2 热量衡算124.2.1 发酵工段的物料和热量衡算124.2.2 蒸馏工段的物料和热量衡算124.3供用水衡算174.3.1 精馏塔分凝器冷却用水174.3.2 成品酒精冷却和杂醇油分离器稀释用水174.3.3 总用水量184.4 其他衡算184.4.2 供电衡算195 设备计算与选型205.1 发酵设备设计205.1.1 发酵罐
6、容积和个数的确定205.1.2 糖蜜储罐个数的计算215.1.3 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸215.2 其它设备的计算和选型255.2.1 蒸馏设备255.2.2 换热器的选型255.2.3 稀释器266 车间布置设计276.1 车间布置设计276.1.1 建筑基本原则276.1.2 建筑基本要求276.1.3 全厂总平面设计276.2 车间内常用设备的布置276.2.1 发酵设备286.2.2 蒸馏设备及其他设备287 废物处理及再利用297.1 废物总类297.1.1 污水废物297.1.2 气体废物297.1.3 固体废物297.2 废物利用297.2.1 废气处理307.2.2 废
7、水和废渣处理31结论29附录33致谢35参考文献361 绪论1.1 产品介绍乙醇俗称酒精，化学名称是乙醇（C2H5OH）是一种无色、透明、易挥发，具有特殊香味的液体，密度比水小，能跟水以任意比互溶（一般不能作为萃取剂）。是一种重要的溶剂，能溶解多种有机物和无机物。凝固点()：-117.3，沸点()：78.3 ,相对密度(水=1)：0.7893, 相对蒸气密度(空气=1)： 1.59, 饱和蒸气压(kPa)：5.33(19)，燃烧热(kJ/mol)：1365.5，临界温度()： 243.1，临界压力(MPa)：6.38，辛醇/水分配系数的对数值：0.32 闪点():14，引燃温度()：363，爆
8、炸极限%(v/v)：3.3- 19.0，相对分子质量：46.07，结构式1见图1-1： H H| |HCCOH | |H H图1-1 C2H5OH结构式1.2 研究目的和意义工业酒精是一种经济实用的清洁燃料。如今能源的危机，以及农业的蓬勃发展，都使得工业酒精产业的重新崛起与迅速发展成为必然。而酒精的生物发酵过程所需的条件温和，转化率高，而且环保无污染，可以说是工业酒精的最理想的生产方法。发酵法生产酒精的能力将成为衡量国家经济实力的一种标准。生物发酵是利用淀粉质原料活糖原料，在微生物的作用下生成酒精2。酒精作为一种新能源，具有两个明显的优势：可再生能源，无污染燃烧。中国是一个石油净进口国，海关数
9、据显示，2012年中国共计进口原油2.71019327亿吨，同比增加6.79%，而原油价格为4803元每吨。两个数相乘，得出的是一个十分可怕的数据。在大多数方面酒精拥有石油的性能，能产生足够的酒精，则可以大大减少石油的进口。但是目前国内酒精生产量不足以与消耗量相平衡，每年仍需进口几百万吨酒精。目前燃料酒精已作为国家战略部署的新型能源之一。本设计即酒精工厂的模拟设计为了设计出最理想的酒精生产流程以及工厂，在国内具有广阔的前景。1.3 设计原则(1) 本设计工作围绕着工厂现代化建设，力图能使所设计的工厂具有前瞻性，且投资小，收效快。(2) 对自己而言，本次设计是对自己在湖北理工四年所学知识的一个综
10、合运用和分析，将书本知识运用到实际的操作中去，为日后的工作打下夯实的基础。(3) 设计的工厂充分考虑现今的一些技术，设备，以及设计先进理念，尽量做到人性化，绿色化，为员工的工作和生活做出妥善的安排，使其达到最佳工作效率。(4) 设计尽量因地制宜，并且使其经济效益最大化，在各种设备选型中，合理考虑性价比和地区特性3。2 设计说明2.1 工艺指标和基础数据(1) 生产规模:30000 t/a；(2) 生产方法:单浓度连续发酵、差压式二塔蒸馏机组、生石灰吸水法；(3) 生产天数:每年250天；(4) 酒精日产量:120 t；(5) 酒精年产量: 30000 t4；(6) 副产品年产量:次级酒精占酒精
11、总量的2%（一般占成品酒的1.2%3%，这里取2%）4；(7) 杂醇油量:为成品酒精量的0.3%（一般占成品酒精多0.250.35）5；(8) 产品质量：燃料酒精乙醇含量为99.5%(v/v)(9) 糖蜜原料：含可发酵性糖50(10) 发酵率：90(11) 蒸馏率：98(12) 发酵周期：48小时(13) 发酵温度：2834(14) 硫酸铵用量：1kg/t糖蜜(15) 硫酸用量：5kg/t糖蜜(16) 酒精质量标准根据GB67820022.2 生产工艺概述(1) 原材料（糖蜜）的预处理包括有加酸法，加热加酸法，添加絮凝剂澄清处理法6；(2) 连续稀释法稀释糖蜜(3) 制酵母(4) 酵母菌发酵、
12、提纯(5) 发酵流程：糖蜜发酵用糖液发酵蒸馏成品酒精(6) 具体生产工艺流程7见图1-2糖蜜储罐澄清预处理糖蜜槽称量灭菌酸化连续稀释罐组添加抑菌剂缓冲储罐醪塔连续发酵罐组精馏塔杂醇油干燥器成品泵压添加絮凝剂菌种发酵精馏醛酒污水污水处理器冷凝水回收副产品（肥料等）图1-2 生产工艺流程图3 原料的处理 3.1 糖蜜原料甘蔗糖蜜是制糖生产的副产品，其中含50%左右的可发酵糖，是本设计最佳的原料。主要产于广西、云南、台湾等亚热带地区。甘蔗糖蜜的产量约为甘蔗的2.5%3%。3.2 糖蜜的贮存为了确保酒精生产线连续正常地进行，酒精工厂的仓库必需备有一定量的糖蜜。为了保持糖蜜的纯净不被污染，糖蜜的贮存要求
13、如下：(1) 为防止尘沙，污水，杂菌的污染，保持糖蜜的纯净，要求采用密闭容器 。(2) 为保证正常连续生产，常备有供一个月左右生产酒精用糖蜜量。(3) 糖蜜贮存罐的位置应处于方便运输和生产的地点。(4) 稀糖蜜和受到污染的糖蜜不宜过久贮存，以免造成糖分的过多损失。3.3 稀糖液的制备及处理考虑到糖蜜中的灰分、胶体物质等杂质多，有害微生物的污染，营养盐的缺乏以及适宜酸度的调整。因此，在糖蜜稀释的同时，必须进行酸化、灭菌、澄清和添加营养盐。间歇稀释操作法则是逐项进行。目前中国糖蜜酒精工厂多采用连续稀释热酸法澄清处理糖蜜，把酸化、灭菌、添加营养盐和澄清同时一道进行。糖蜜原料制作稀糖液及处理的流程为：
14、 糖蜜稀释酸化添加营养盐灭菌澄清稀糖液 3.3.1 糖蜜稀释的目的及方法稀释糖蜜的目的是为了降低糖液中糖和无机盐的浓度，使其达到最适于酵母的生长，繁殖和发酵的浓度。稀释糖蜜的浓度随生产工艺流程和操作而不同，通常糖蜜稀释的工艺条件为：单浓度流程稀糖液浓度22%25%，双浓度流程酒母稀糖液12%14%。本工艺采用的是单浓度流程，也就是酒母培养和发酵采用同一浓度稀糖液的酒精生产流程。糖液浓度一般控制在22-25Bx。稀释方法分为间歇稀释法和连续稀释法两种。本工艺采用的是间歇稀释法，也是先将糖蜜由泵送入高位槽，经过磅秤称重后流入稀释罐，同时加入一定量的水，开动搅拌器充分拌匀，即得所需浓度的稀糖液，经过滤后可供酒母培养和发酵用5。3.3.2 糖蜜酸化的目的及方法糖蜜加酸酸化的目的是防止杂菌的繁殖，加速糖蜜中灰分与胶体物质沉淀，同时调整稀糖液的酸度，使适于酵母的生长。加酸量与方法一般随糖蜜的种类而
