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1、 . 年产50，000 吨酒精工厂设计摘 要本设计为年产5万吨酒精工厂的设计，采用糖蜜原料发酵。工艺上的设计为：单浓度糖蜜究竟连续发酵(工艺简单容易操作）、差压式蒸馏工艺（保证产品质量与提高热能利用率）、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 ：酒精 糖蜜 酒精发酵 With an Annual Output of 50,000 Tons Fuel Ethyl Alcohol Factory DesignABSTRACT（空两格，小四号Times New Roman）Key words：目录摘要IABSTRACTII第一章前言61.1产品介绍
2、：61.2设计意义：61.3 设计原则6第二章生产流程的确定72.1 工艺指标和基础数据72.2 工艺流程8第三章工艺计算93.1物料衡算93.1.1 原料消耗量计算（基准：1吨无水乙醇）93.1.2 发酵醪量的计算：103.1.3成品与废醪量的计算103.1.4 年产量为5万吨燃料酒精的总物料衡算113.1.5稀释工段的物料衡算物料衡算123.2 热量衡算133.2.1 发酵工段133.2.2 蒸馏工段133.3 供水衡算173.3.1精馏塔分凝器冷却用水173.3.2成品酒精冷却和杂醇油分离器稀释用水183.3.3总用水量183.4 其他衡算183.4.1供气衡算183.4.2供电衡算19
3、第四章设备计算194.1发酵设备设计194.1.1发酵罐容积和个数的确定194.1.2糖蜜储罐个数的计算204.1.3冷却面积和冷却装置主要结构尺寸214.2其它设备的计算和选型244.2.1蒸馏设备244.2.2换热器的选型244.2.3稀释器24第五章环保工程255.1 废物总类255.2 废物利用265.2.1废气处理27第六章车间布置设计286.1车间布置设计286.1.1建筑基本原则286.1.2建筑基本要求286.1.3全厂总平面设计296.2车间常用设备的布置296.2.1发酵设备296.2.2蒸馏设备与其他设备29第七章结论30参考文献31附录32辞34 / 第一章 前言1.1
4、产品介绍：乙醇俗称酒精是一种无色透明、易挥发，易燃烧，不导电的液体。有酒的气味和刺激的辛辣滋味，微甘。相对分子质量46.07，分子式为C2H5OH，结构式 H H | | 为HCCOH 分析纯级的无水乙醇是无色透明，易挥发，具有特殊芳香| | H H和强烈刺激味的易燃液体。相对密度0.7893，沸点78.3，凝固点-117.3，闪点14，自燃点390430，乙醇蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，爆炸极限为3.3%19%（V）。1.2设计意义：随着经济的发展，究竟这种重要的工业原料被广泛用于化工、塑料、橡胶、农药、化妆品与军工等工业部门。且石油资源趋于缺乏、全球环境污染的日益加剧，各国纷纷开始开发新
5、型能源。燃料乙醇是目前为止最理想的石油替代能源，它的生产方法以发酵为主。菌种的优劣对发酵效果的影响非常大，能够筛选出具有优良性状的菌株与对菌株进行改良，对于降低生产成本，乃至实现酒精的大规模工业化生产，解决能源危机都有着重大意义。在我国石油年消费以13%的速度增长，2004年进口原油量超过1亿吨，是世界第二大的石油进口国。我国燃料乙醇起步虽然较晚，但发展迅速，以成为继巴西美国之后世界第三大燃料乙醇生产国。2001年4月，原国家计委发布了中国实施车用汽油添加燃料乙醇的相关办法，同时国家质量技术监督局颁布了“变性燃料乙醇”和“车用燃料乙醇汽油”2个国家标准。作为试点，国家耗资50余亿元建立4个以消
6、化“化粮”为主要目标的燃料乙醇生产企业。2006年，我国燃料乙醇生产能力达到102万t，已实现年混配1020万t燃料乙醇汽油的能力。2002年车用汽油消耗量占汽油产量的87.9%，如果按10%比例添加生产燃料酒精换算，需要燃料酒精381万吨，而全年酒精总产量仅为20.7万吨，如果在不久将来，能用燃料酒精替代500万吨等量的汽油，就可以为我国节省外汇15亿美元。在目前中国人均石油开采储量仅为2.6吨的低水平条件下，开发新能源成为社会发展，推动经济增长的动力，燃料酒精作为国家战略部署的新型能源之一，在我国具有广阔的市场前景。1.3 设计原则1、设计工作围绕工厂现代会建设，做到投资小，收效快，能在原
7、基础上升级扩大，使设计工作符合可持续发展战略。2、设计尽量结合实际，因地制宜，使用目前比较成熟的技术，确保设计可得到最大收益。3、工厂设计需做到人性化为员工工作得合理的安排，使其达到最佳的工作效率。4、设计中还需注意环保问题，减少对厂区与其周边环境的污染5、对自己，本次设计是对自己大学四年所学知识的一个综合的运用和分析。第二章 生产流程的确定2.1 工艺指标和基础数据1、生产规模:50000 t/a2、生产方法:单浓度连续发酵、差压式二塔蒸馏、吸附脱水技术3、生产天数:每年250天4、酒精日产量:200 t5、酒精年产量:49998 t6、副产品年产量:次级酒精占酒精总量的2%7、杂醇油量:为
8、成品酒精量的0.3%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5010、发酵率：9011、蒸馏率：9812、发酵周期：48小时13、发酵温度：283414、硫酸铵用量：1Kg/t糖蜜15、硫酸用量：5Kg/t糖蜜16、酒精质量标准根据国家标准生产（见表1-1）表1-1 无水酒精质量标准GB67890检验项目计量单位或符号产品等级优级分析化学乙醇%(V/V)99.899.799.5密度(20)g/ml0.789-0.7910.789-0.7910.789-0.791与水混合试验合格蒸发残渣%0.00050.0010.001水份%(v/v)0.20.30.5酸度
9、mmol/100g0.020.040.1碱度(以OH计)mmol/100g0.0050.010.03甲醇%0.020.050.2异丙醇%0.0030.010.05羰基化合物(以CO计)%0.0030.0030.005还原高锰酸钾物质(以O计)%0.000250.000250.0006外观清澈透明易碳化物质合格2.2 工艺流程1、原料的预处理包括添加絮凝剂、静止澄清、加酸等过程；2、糖蜜稀释采用连续稀释；3、酵母菌发酵4、分离纯化本5、生产工艺流程图（见图2-1）第三章 工艺计算3.1物料衡算3.1.1 原料消耗量计算（基准：1吨无水乙醇）1、糖蜜原料生产酒精的总化学反应式为：C12H22O11
10、H2O2C6H12O64C2H5OH4CO2342 360 184 176X 10002、生产1000Kg无水酒精的理论蔗糖消耗量：1000（342184）1858.7（） 3、生产1000Kg燃料酒精(燃料酒精中的乙醇99.5%（V）以上，相当于99.18%（m）)的理论蔗糖消耗量：1858.799.181843.5（）4、生产1000Kg燃料酒精实际蔗糖消耗量（生产过程中蒸馏率为98，发酵率为90）：1843.598902090（）5、生产1000Kg燃料酒精糖蜜原料消耗量（糖蜜原料含可发酵性糖50%）：209050=4180（Kg）6、生产1000Kg无水酒精量（扣除蒸馏损失生产1000
11、kg无水酒精耗糖蜜量为）：1858.79050=4130.4（kg）3.1.2 发酵醪量的计算：酒母培养和发酵过程放出二氧化碳量为：单浓度酒精连续发酵工艺，把含固形物88的糖蜜稀释成浓度为25的稀糖液经连续稀释器可得稀糖液量为：418085/25=14212（kg）即发酵醪量为：14212kg酒母繁殖和发酵过程中放出968Kg的二氧化碳，且酒精捕集器稀酒精为发酵醪量的6，则蒸馏发酵醪的量为：（14212-968）（1.00+6）=14039（kg）蒸馏发酵成熟醪的酒精浓度为：3.1.3成品与废醪量的计算糖蜜原料杂醇油产量约为成品酒精的0.250.35，以0.3计，则杂醇油量为10000.3 =
12、3（kg）醪液进醪温度为t1=55，塔底排醪温度为t4=85，成熟醪酒精浓度为B1=7.14，塔顶上升蒸汽的酒精浓度50（v）即42.43（w），生产1000Kg酒精则醪塔上升蒸汽量为：V1=140397.1442.43=2363（kg）残留液量为： WX=14039-2363=11676（kg）成熟醪量比热容为：C1=4.18（1.019-0.95B1） =4.18（1.019-0.957.14） =3.98KJ/（KgK）成熟醪带入塔的热量为：Q1=F1C1t1=140393.9855=3.08106（KJ）蒸馏残液固形物浓度为：蒸馏残留液的比热：塔底残留液带出热量为：查附录得42.43酒
13、精蒸汽焓为2045KJ/Kg。故上升蒸汽带出的量为：塔底真空度为-0.05MPa（表压），蒸汽加热焓为2644KJ/Kg，又蒸馏过程热损失Qn可取传递总热量的1，根据热量衡算，可得消耗的蒸汽量为：若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为：11676+2542=14218（kg）3.1.4 年产量为5万吨燃料酒精的总物料衡算工厂年开工为250 天。日产产品酒精量：50000250200（t）每小时酒精量：200100024=8333（Kg）=8.333(t)实际年产量（次级酒精忽略不计）：8.33324250=49998（t/a）主要原料糖蜜用量：日耗量：4180200=836000（kg）=836(t)年耗量：836250=2.09105（t）每小时产次级酒精：8333（298）=170.06（kg）实际年产次级酒精：170.0624250=1020360(Kg)=1020.36（t/a）表3-1 200000t/a糖蜜原料酒精厂物料衡算表物料衡算生产1000Kg99.5%酒精物料量每小时（Kg）每天（t）每年（t）燃料酒精1000833320049998糖蜜原料4180348333344209000次级酒精2016741000发酵醪142121184322842.4710600
