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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流年产50000吨食用酒精工厂的初步设计设计.精品文档.50000t/a食用酒精工厂的初步设计摘 要设计中依照厂址选择原则对工厂进行了合理的选址；完成了工艺的选择及论证；进行了物料衡算、热量衡算及水衡算；完成了主要设备的设计与选型以及工厂投资的简要经济核算。对工厂厂房、工艺流程、车间设备进行了合理地布局。完成了工厂图纸的绘制，共八张图纸，包括全厂总平面布置图、工艺流程图、发酵和蒸馏车间设备布置图、种子罐设备图。根据全厂工艺设计和计算结果可以看出，该设计能够达到工业生产的要求。关键词：食用酒精；木薯；连续发酵；四塔蒸馏ABSTRACTI comp
2、leted selection of the site of factory in accordance with the principle of choice factory, selection and feasibility studies of process, material balance, energy balance, water balance, design and selection of major equipments and brief economic accounting. Workshop, process and equipment of worksho
3、p gained the reasonable distribution. The eight factory drawings drawing were completed, including the factory general layout map, process map, equipment layout map of fermentation and distillation workshop, seed tank equipment map.The results of the whole process design and computation show that th
4、e design can reach the requirements of industrial production.Keywords：Edible alcohol; Cassava; Continuous fermentation; Four towers distillation目 录1 绪论11.1 食用酒精的简介11.2 食用酒精的用途11.3 食用酒精的发展与市场前景21.4 厂址选择41.5 本设计的目的、意义及主要内容72 全厂工艺流程及工艺论证82.1 全厂工艺流程82.2 工艺论证82.2.1 原料选择82.2.2 酒精酵母生产工艺92.2.3 原料预处理工艺102.2.
5、4 蒸煮、糖化工艺102.2.5 发酵工艺112.2.6 蒸馏工艺123 全厂工艺计算133.1 物料衡算133.1.1 总物料衡算133.1.2 蒸煮工序物料衡算143.1.3 糖化和发酵工序物料衡算153.1.4 蒸馏工序物料衡算163.2 热量衡算203.2.1 原料处理及液化工序热量衡算203.2.2 酒母培养工序热量衡算213.2.3 蒸馏工序热量衡算213.3 水衡算233.3.1 原料预处理及糖化工序水衡算233.3.2 发酵工序水衡算233.3.3 蒸馏工序水衡算244 设备设计与选型284.1 发酵罐284.2 种子罐344.3 糖化锅414.4 塔式连续蒸煮器424.5 醪
6、塔424.6 醛塔444.7 精馏塔464.8 甲醇塔494.9 无菌空气制备系统495 全厂布置说明495.1 工厂总平面设计495.1.1 工厂的组成495.1.2 总平面布置依据495.1.3 布置原则505.1.4 本设计全厂平面布置505.2 主车间的布置设计505.2.1 车间布置设计的依据515.2.2 车间布置设计的原则515.2.3 本厂主车间的布置设计536 经济核算546.1 投资估算546.2 成本估算55参考文献56附录1 专题部分58附录2 翻译部分72英文原文72中文译文79致谢871 绪论1.1食用酒精的简介酒精学名叫乙醇，化学式为C2H5OH。为无色、透明、具
7、有特殊香味的液体，易挥发，密度比水小，能跟水以任意比互溶。其熔点为-114.1，沸点为78.3，相对密度为0.79。酒精是一种重要的溶剂，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂，能溶解多种有机物和无机物。酒精分为食用酒精和工业酒精，他们之间的区别在于酒精的纯度和杂质的含量不同。食用酒精必以薯类、谷物，或废糖蜜为原料，必须通过发酵法酿造。酒精发酵分为固态发酵和液态发酵两种，而食用酒精均是采用液态深层发酵法。将淀粉质原料或糖蜜经糖化酶转化成可发酵糖后，利用酵母菌发酵将糖转化成酒精，再经蒸馏提取得到一定标准的酒精。酒精发酵是利用微生物体内一系列酶的作用，使得可发酵糖经糖酵解（EMP）途径转化成丙酮酸，
8、再在无氧条件下继续降解生成酒精及其它副产物（流程如图1-1）。其副产物主要有甘油、杂醇油、琥珀酸及乳酸等多种化学物质1。由于食用酒精大多用于食品的生产，因而对其酒精质量及成分有严格的要求。为保证食用酒精的使用安全和卫生，国家颁布了食用酒精的国家标准（表1-1）。1.2食用酒精的用途酒精工业是基础原料工业，广泛应用于国民经济许多部门：在食品工业中，酒精是配制各类白酒、果酒、葡萄酒、露酒、药酒和生产食用醋酸及食用香精的主要原料；它也是许多化工产品不可缺少的基础原料和溶剂，利用酒精可以制造合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、脂类、环氧乙烷和乙基苯等大量化工产品；它是生产油漆和化
9、妆品不可缺少的溶剂；在医药工业和医疗事业中，酒精用来配制、提取医药制剂和作为消毒剂；染料生产、国防工业及其它工业部门也需要大量酒精2；在能源行业中，酒精可作为新能源，以缓解石油、煤炭等传统能源的日益枯竭和环境问题3。酒精工业与农业也有密切关系，酒精生产是农业原料深加工和综合利用重要途径4。表1-1 GB103432002 食用酒精项目特级优级普通级外观无色透明气味具有乙醇固有的香味，无异味无异臭口味纯净，微甜纯正，微甜较纯正色度/号10乙醇/%(体积分数)96.095.595.0硫酸试剂/号51060氧化时间/min403020醛(以乙醛计)/mg/L1330甲醇/mg/L250150正丙醇/
10、mg/L235100异丁醇+异戊醇/mg/L1230酸(以乙酸计)/mg/L71020酯(以乙酸乙酯计)/mg/L101825不挥发物/mg/L102025重金属(以Pb计)/mg/L1氰化物(以HCN计)/mg/L51.3食用酒精的发展与市场前景1.3.1食用酒精工业的发展现状酒精作为一种原料和中间产品，在许多行业中都发挥着重要的作用，其具有很大的发展前景。最近几年我国酒精产量保持快速增长态势，酒精形势有八个方面的特点：一、酒精产量继续保持快速增长。二、企业规模不断提高，向大型化发展。从2002年以来，我国酒精行业单个企业的规模不断扩大。2001年超过规模10万千升的企业仅1家，2003年达
11、到2家，2004年为5家，2005年达到8家，到2006年已经成为12家。2007年酒精制造大中型企业共28家，销售产值占全国的56%，小型177家仅占44%。三、新增产能逐渐由销区向原料产区转移。由于资源的短缺将直接影响生产安全，目前新建酒精生产企业逐渐由销区向原料产区聚集，可以反应出企业对原料资源的重视程度日益加强。吉林、黑龙江和内蒙古是玉米主产区，广西是木薯主产区，江苏苏北有进口木薯的港口优势，近几年酒精发展迅速。四、燃料乙醇发展方向“非粮”转变；同时，木薯和玉米酒精产量比例增加5，糖蜜酒精比例不断减少。五、玉米酒精成本优势格局已不复存在。由于玉米和木薯价格的变化，玉米酒精与木薯酒精的成
12、本优势地位逐渐发生改变。2006年，玉米价格的持续高涨，涨幅已超出木薯价格变化，所以玉米酒精相对于木薯酒精在成本方面的优势已经丧失6。六、燃料乙醇异军突起，后势强劲。石油危机导致生物能源产业增长提速，燃料乙醇需求剧增7。近年来，石油的消耗量逐年上升，特别是我国由于经济的迅速发展，石油消耗量上升更为明显。然而，石油的储量却逐年下降，石油危机明显。现今石油价格更是飞速上涨，因而寻找新能源已迫在眉睫。而现今燃料乙醇是最好的可再生资源，最好的能源替代品。各国对燃料乙醇生产的投入逐年增加。七、原料价格持续上涨，企业利润空间不断缩小。近年来，粮食危机逐渐加剧，酒精生产原料价格逐年上涨，特别是谷物类作物尤其
13、明显。企业生产成本大量增加，利润空间逐渐缩小。不少酒精生产企业上马酒精下游产品项目，如乙酸乙酯、聚乙烯、环氧乙烷和乙二醇（MEG）等产品，也扩大了酒精消费量。八、行业控股情况发生深刻变化，从国有为主发展为私有控股为主的格局。1.3.2食用酒精的发展方向及市场前景目前在我国酒精产业中，食用酒精仍占有绝对优势。由于原料价格上涨，能源紧缺，酒精行业面临诸多挑战，因而改进生产技术、降低生产成本、提高产品适用范围成为我国酒精行业急需解决的问题。一、加大酒精下流产品生产，如有条件可以从事对酒精的进一步加工。以提高产品的附加值。二、酒精生产过程中成本高，能耗大，应尽量降低生产成本。我国许多酒精企业至今还沿用
14、非常传统的生产工艺。虽然经过多次技改造，但与国外先进技术相比仍有较大差距。我国酒精生产企业的节能是系性的，例如热电联产热与轴功率的利用、低温蒸煮、连续发酵、差压蒸馏、多效蒸发、热泵利用、自调自控等。在国外玉米原料酒精生产倾向于推广使用耐高温a-淀粉酶进行中温蒸煮的方法，它有节能和提高酒精糟质量的优点。大中型企业推广热电联产节能法，远近结合、以汽定电、留有余汽用备用炉调峰和保证必需背压等。我国酒精工厂进行综合利用投资少、效益差。比如CO2回收，每吨可增收500元，酒精糟液的利用更有多方面的效益，发展下游产品，例如白酒、供食品和医药用的冰醋酸等都能收到好的效果。三、酒精糟液环境污染严重，对其治理迫
15、在眉睫。我国酒精工厂多，且大多数设在城市，副产酒精糟总量达30多万t/年，大多数没有得到很好的利用，排放而造成污染十分严重，很多新建、扩建企业没有对酒糟的合理处理进行规划，增大了污染源。由于酒糟废液量大，加之处理技术不够目前已经成轻工业中第二个大污染源。为此，对酒糟的合理处理是酒精工业的大事。四、应积极引进研究和发展新菌种、新工艺、新设备和新技术，并尽快用于企业生产。在菌种选育方面，常规的诱变育种技术加上遗传工程技术，将有可能获得能直接发酵成淀粉、纤维素、半纤维素的菌株；纤维素酶高产菌株、耐高温酵母和其它优良的酒精发酵微生物、抗杂菌酒精发酵菌也将有得到的可能。任何上述一个菌株的获得都将从根本上
16、改变目前酒精生产的面貌。关于新工艺，高发酵强度酒精发酵新工艺也将会有突破性的进展。现在实验结果，发酵强度已超过100 g/(Lh)，也就是说比间歇发酵提高了50倍以上。为此在工业生产上争取达到50 g/(Lh)是完全有可能的。五、加大自控与微机控制。除了应用传统自动化仪表作为酒精生产的自动控制手段外，由于计算机技术的发展和在多领域内的应用在未来的酒精生产装置中，微机控制系统应作为首选对象，可以解决传统自动化仪表不能达到控制质量要求的问题，提高自动控制质量，为保证酒精生产过程和酒精质量的稳定奠定基础。六、酒糟处理的指导思想应当是将酒糟作为一个有用的原料来处理，要将生产SCP、燃料、饲料、肥料或其
17、它生物制剂与酒糟的处理结合起来进行或在工艺中消除污染源，最终达到无污染排放。随着医药、化工、食品及军事等行业的快速发展，酒精需求量逐年增加。特别是能源危机的加剧，燃料乙醇成为很好的新型能源。国家“十一五”规划纲要明确提出，“十一五”时期要扩大燃料乙醇生产能力，因而燃料乙醇将具很大的市场需求量。在我国酒精产业中，食用酒精占有绝对优势，因而生产高质量的食用酒精仍具有很广阔的市场前景。而且白酒在我国的消耗量很大，优质食用酒精可作为新型白酒的基础酒。据有关部门统计，75%的优质食用酒精用于调配白酒。因而具有广阔的市场前景8。1.4厂址选择本设计以木薯为原料，生产高质量的优质食用酒精，产品主要提供给食品
18、行业及医药行业。原料主要来源于东南亚，产品主要销售至华东、华中地区以及出口国外。在综合考虑原料运输及产品销售情况下，选址于江苏大丰市经济开发区。选址依据为：(1) 开发区简介大丰市地处江苏东部，黄海之滨。江苏大丰经济开发区是经江苏省政府批准建立的省级开发区，也是国家环保总局唯一批准的生态经济开发区。开发区东与市区毗连，西接沿海高速、新长铁路、204国道，区位优势明显，交通四通八达。辖区规划面积30平方公里，目前已开发面积13平方公里。目前，全区已有各类企业219家。区内道路纵横交错，布局合理，道路管网自成体系；热电厂、自来水厂、污水处理厂、变电所、天然气站、路灯设施、邮政枢纽中心和绿化工程等设
19、施一应俱全；电视电话网、通讯宽带遍布全区。(2) 区域优势 大丰市经济开发区地处市区西郊，是大丰承接长三角经济辐射的重要门户，具有得天独厚的区位优势，已形成便捷的立体交通网络。 公路：沿海高速穿境而过，北接徐大高速。西行、北上30公里即可到达宁靖盐高速和京沪高速。距上海2小时车程。 铁路：距新长铁路3公里，新长铁路与各铁路枢纽相接，已开通北京、青岛、哈尔滨、成都等客货运列车。 航空：距盐城机场20分钟车程，可直航韩国、北京、广州、温州等地；距上海虹桥机场2小时车程；距上海浦东和南京禄口国际机场2.5小时车程。港口：大丰是新兴港口城市，国家重点工程大丰港位于江苏沿海海岸线中部。距国家一级开放口岸
20、大丰港31公里，专线直通。大丰港到韩国釜山港420海里，至日本长崎港430海里，至秦皇岛港490海里，至上海港250海里。(3) 完整的基础设施大丰经济开发区基础设施配套完善，为进区企业提供“九通一平”的建设用地。道路：已建成道路50公里，主干道宽60米，次干道宽40米，各路段“三杆三线”埋设到位，路灯、绿化配套齐备。道路管网自成体系。供水：日供量10万吨水厂和4万吨水厂各一座。排污：管道雨污分流，污水处理厂设计能力5万吨。通电：3.5万千伏安变电站2所，11万千伏安、22万千伏安变电所各一所。供热：热电厂年供热量达240万吉焦，年发电量为1.8亿千瓦时。末端供热温度为170摄氏度，压力8公斤
21、。通气：区内有天然压缩气接供中心站，管道天然气热值85009400大卡，通气率达80%以上。卫视：有线电视（数字电视）网络遍布全区，有韩语新闻台，可收视韩国、日本等国内外40个频道。邮政：邮政枢纽中心，可直接向世界各地快递各类邮件。通讯：现代化通讯交换机局总装机容量1万门以上；中国电信、移动、联通、小灵通、宽带网等信息设施全球网络。地面平整：规划的工业项目用地全部处理平整。(4) 优惠的投资政策 大丰经济开发区投资政策十分优惠：用地价格：一般工业项目用地每亩9.6万元，土地出让年限为50年。重大项目一事一议。税收补贴：企业交纳的增值税、企业所得税的地方留成部分，由地方财政给予一定比例的返还。具
22、体比例视项目投资额、技术含量、纳税额而定。规费减免：项目建设期间属地方收取的各项行政规费实行“零收费”。(5) 集约的生产成本 1、生产成本低廉用水价格：自来水：工业用水2.6元/立方米；生活用水2.3元/立方米；经营用水2.9元/立方米；特种用水3.1元/立方米。以上水价中含0.8元/立方米排污费。地表水：水资源费0.13元/立方米，工程水费0.025元/立方米。用电价格：开发区用电来自华东电网，电力供应充足。电价，按苏价工（2005）97号江苏电网销售电价执行。优惠，按苏工价（2002）27号关于苏北地区部分用电企业实行优惠电价的通知执行。民营企业年用电量超过500万千瓦时，超过部分每千瓦
23、时优惠0.10元。用电保证，供电部门在夏季用电高峰限电时，优先保证开发区内企业用电。 供热价格：120元/吨左右。天然气价格：2.6元/立方米左右。人员工资：大丰市区内就有经贸学院、技工学校、职业中学等三所培养技术工人的学校，年毕业生正常在1500人以上，且可定向培养，同时现成的技术工人和管理人员也有相当数量；一般工人工资600800元，技术工人工资9001000元。2、资源供给丰裕土地资源：全市拥有耕地124万亩，海岸线112公里，滩涂116万亩，东沙辐射沙洲105万亩。开发区核心区可开发工业用地面积25平方公里。劳动力资源：全市及周边地区可招用纺织、机械制造等行业熟练工2.5万人，中专以上
24、各类专业技术人员3.2万人左右。产业资源：大丰市已形成纺织、机械、轻工、食品、建材、化工等六大工业支柱产业，绿色食品、新型材料和生物工程三大新兴产业正在掘起。汽车水泵、进排气管、热处理炉、微型空压机、龙虾等产品产量或出口量位居全国前列。大丰是重要的棉花、油脂、粮食、畜禽、海产品、特经蔬菜生产基地。3、生活环境适宜自然气候：大丰属北亚热带海洋性季风气候，四季分明，日照2238.9小时，无霜期达213天，年均降雨量1042.2毫米，年均气温14.10C，无重大自然灾害天气。居住条件：市区拥有数家三星级以上的宾馆和涉外酒店；现代化居民别墅区5处；国家级文明社区2处；省级文明社区6处；商住楼、公寓、写
25、字楼等时尚居住，星罗密布，套型齐全。教育科技：市区有2所高等院校，国家重点高中、职中各1所，省重点高中2所，科研开发机构9个。文化娱乐：市区图书馆、档案馆、文化馆、影剧院、影城、体育场、旅游馆、公园、儿童乐园、保龄球馆、少年宫、健身房、夜总会、酒吧、迪厅、演舞厅、桑拿、休闲广场等文化娱乐休闲设施一应俱全。美食购物：市区各类高、中、低档饭店260多个，工农路“美食一条街”的各种特色风味小吃应有尽有；大型超市5所，各类商厦4所，综合性商业街2条，大型购物夜市2处。医疗卫生：市区拥有二等甲级医院1所，二等乙级医院2所，各类特色专科医院6所，卫生科技人员2351人。社会治安：民风纯朴，社会治安良好，被
26、评为社会治安综合治理先进市。旅游观光：自然景观有世界上最大的野生麋鹿保护区、全国少见的百万亩滩涂湿地、林场森林公园、星罗棋布的盐湖、传说神奇的斗龙港、俯拾皆是海产品的东沙岛、小海温泉等；人文景观有草堰的义阡寺、北极殿，白驹的施耐庵纪念馆、刘庄的净士院、小海的镇海寺、珍迹墨宝郑板桥书画等。1.5本设计的目的、意义及主要内容本设计的目的是拟建一套50000t/a的食用酒精的生产装置，此装置应达到生产优质酒精的能力。通过此设计将大学四年所学知识得以综合运用，掌握工厂初步设计的能力，为今后从事此方面的工作打下一定的基础。此设计的主要内容包括设计文件和设计图纸。设计文件包括：1.设计依据及设计范围。2.
27、设计指导思想、建设规模和产品方案。3.生产方法及工艺流程的比较、选择和阐述。4.主要生产技术指标的计算。5.主要设备的设计与选型。6.全厂及车间布置说明。7.简要经济核算。设计图纸包括：1.工艺流程图。2.全厂布局图。3.车间布置图。4.主要设备图。2 全厂工艺流程及工艺论证2.1全厂工艺流程2.2工艺论证2.2.1原料选择目前食用酒精生产原料有薯类、谷物类、糖蜜等，本设计才用木薯干作为原料。木薯( Crantz )属大戟科( Eu-phorbiaceae )木薯属(Manihot Miller )植物，起源于热带美洲亚马逊盆地南沿，巴西与玻利维亚边境干湿交替的河谷地带9。从2006年以来，粮
28、食原料大幅度涨价，尤其最近一年，全世界为保证粮食的供应对以粮食为原料生产产品的企业做出了一定的限制。从经济的角度上考虑，粮食不太适合做酒精生产的原料。由于受厂址选择的限制无糖蜜原料的来源，而且现今又很少有专业从事薯干原料生产的，因而木薯是现今生产酒精的一种很好的原料。木薯相比其它原料有许多优点： 木薯的淀粉含量高在70%左右，与谷类作物的淀粉含量相差不大。 木薯含粘性物质较少，醪液粘度小，可适合与浓醪发酵。 木薯亩产量较高，按淀粉产量计远远高于谷物类作物。 可以在土质贫瘠的山坡地上种植，不与粮食争地。 木薯在亚热带、热带地区四季均可种植，有利于全年供应原料。 现阶段相比其它原料，木薯的价格相对
29、较便宜，用木薯生产酒精最具有经济性10。2.2.2酒精酵母生产工艺2.2.2.1菌种南阳混合酵母（1308）4。其特点为：固体培养时，菌落白色，表面光滑，边缘整齐，质地湿润。细胞呈圆形，少数卵圆形。发酵能力较强，能快速并完全地将糖分转化成酒精。繁殖速度快，具有较高的比生长速度。具有较高的耐酒精能力，且抵抗杂菌能力较强。对培养基的适应性强，耐温、耐盐和耐干物质浓度的性能强。2.2.2.2培养条件(1)温度酵母生存和繁殖的温度范围很宽，但是，其正常的生活和繁殖温度是29300C。在很高或很低的温度下，酵母的生命活动消弱或停止。酵母发育的最高温度是380C，最低温度为-50C。在本设计中，酵母的培养
30、温度取300C。(2)PH值培养基的活性酸度（即氢离子浓度）对酵母的生命活动有很显著的影响。氢离子浓度能细胞原生质膜胶体的电荷，影响营养物质进入细胞的速度。同时对酶的活性和维生素的形成液会产生实质性的影响。酵母在pH28范围之间能保持其生命活动，但酵母生长的最适pH为4.85。当pH降到4.2以下时，酵母仍能继续繁殖，但此时，乳酸菌已停止生长。生产中将培养料加硫酸调至pH3.84，并保持一段时间，以达到消除细菌污染，在此期间酵母生长占绝对优势。(3)溶氧控制 酒精发酵属于厌氧发酵。但在酵母培养过程中，为使酵母能迅速繁殖需通入一定量的无菌空气，以提高单位时间产生的能量，从而保证酵母迅速繁殖所需要
31、的能量。但是，通风培养得到的使呼吸型酵母，嫌气培养得到的则是发酵型酵母，后者的发酵能力要强于前者。生产中为保证其迅速繁殖，且得到发酵能力较强的酵母，一般采用不断搅拌且定期少量通入空气的方式。一般搅拌速度为100r/min，通风比为2m3/(m3h)。2.2.2.3酵母扩大培养工艺本设计中酒母扩大培养采用连续培养工艺，以配合连续发酵的进行。糖化醪经稀释、消毒处理后加入首罐，同时加入酵母种液。酒母糖化醪沿酒母罐组流动，酒母不断增殖，当醪液从酒母罐组最后一个灌流出时，即是成熟酒母醪（其指标如下表2-1），可送往连续发酵罐组进行发酵。酒母接种量为10%，总体培养时间为12h。表2-1 成熟酒母的指标检
32、 查 项 目小 酒 母大 酒 母酵母细胞数（亿/ml）11出芽率（%）20251520死亡率（%）1以下1以下耗糖率（%）40454550酸 度不增加不增加2.2.3原料预处理工艺原料的预处理采用气流输送干式粉碎的工艺，如图2-1。采用锤式粉碎机对原料进行粉碎，最终达到原料颗粒80%能通过40目的筛子。原料的输送方式有机械输送、气流输送和混合输送，本设计选用气流输送，其优点为：输料管和粉碎设备在密闭负压的条件下进行运转，可以减少原料的损失和改善劳动环境。在一级升料管的接料器底部能将密度较大的铁块、石块等杂物分离，从而保证筛子和设备较长时间的完好使用。物料被气流冲粉碎机中吸出，从而可提高锤式粉碎
33、机能力的50%左右。粉碎效率高，单位原料预处理消耗的总功率较低。2.2.4蒸煮、糖化工艺2.2.4.1蒸煮工艺原料蒸煮包含糊化和液化过程，这两个过程最大的区别是醪液粘度的变化。随温度升高氢键减少，使淀粉颗粒中淀粉大分子之间的氢键消弱，造成淀粉颗粒的部分解体，形成网状组织，粘度上升，发生糊化现象。当温度继续上升达到1200C以上时，升温所给与的能量开始破坏水分子和淀粉分子之间的氢键，醪液胶体状态遭破坏，粘度下降，即发生液化现象。本设计采用我国通用的塔式连续蒸煮工艺，一次加热、连续蒸煮。目前各个酒精厂基本都使用连续蒸煮的方法，间歇蒸煮已基本不再采用。连续工艺有罐式连续蒸煮、管道式连续蒸煮和塔式连续
34、蒸煮。而我国使用最广泛是塔式连续蒸煮，此工艺具有广范的适用性、良好的生产参数指标和成熟的生产技术，且易于控制。由于是连续蒸煮，可以缩短生产时间，提高生产效率，同时能更好的配合连续糖化和连续发酵的进行。2.2.4.2糖化工艺(1)糖化剂的选择本设计中采用外购糖化酶系，以提供生产所需的糖化剂。采用外购糖化酶系有以下好处：随着酶制剂工业的发展，糖化酶生产已成为一个独立的生产部门。在市场上，有广泛的销售，且价格较便宜。由专门厂家生产的糖化酶质量较好且稳定，发酵酶活大大高于液体曲。因而可以大大提高糖化率、生产效率和原料利用率。由于采用外购的方式，可以省去大量的液体曲生产设备。减少工厂的资金投入。(2)糖
35、化工艺选择目前连续糖化工艺采用较为广泛，有混合冷却连续糖化、真空冷却连续工艺和二级真空冷却连续糖化。本设计中采用真空冷却连续糖化工艺，此工艺自动化程度高，糖化时间短，工艺成熟且设备简单。蒸煮醪在进入糖化锅前，在真空蒸发器内瞬时冷却至600C，产生大量二次蒸汽用于原料液的预热处理。真空冷却的优点：对淀粉糊化醪的质量有益，因为在瞬时冷却时，淀粉来不及重新形成晶体，仍然保持着流动状态，很容易接受淀粉酶的作用。此外，冷却是在密闭的空间中进行，空气中杂菌的污染率降低。真空冷却排除大量二次蒸汽，这对甲醇的排除有利。连续糖化工艺的特点：采用此工艺，糖化醪在糖化锅内停留时间只需510min即可达到生产要求，因
36、而连续糖化锅都较小。 由于糖化锅较小，因而无需安装桨叶式搅拌器，只需在锅底安装一个螺旋桨式搅拌器即可。从而可以节省大量电能。同时，由于停留时间短且醪液前冷却不再糖化锅中进行，因而糖化锅中无需安装冷却管。糖化液的冷却采用集中的喷淋冷却。从而可以简化糖化设备。2.2.5发酵工艺目前酒精的发酵方式有间歇式发酵、半连续式发酵和连续式发酵。部分小型酒精厂仍采用间歇发酵，绝大部分大中型酒精厂均采用半连续或连续发酵。本设计采用顺流式连续发酵工艺。 连续发酵相对于其他发酵方式有许多优点：设备利用率高，其填充系数一般为0.850.90。远远高于通常情况下的间歇发酵。连续发酵过程中，酵母细胞的繁殖能力较强。间歇发
37、酵时，发酵醪中的酒精度达到4%以上酵母基本就停止了繁殖。而连续发酵式，当酒精浓度达到7%时，酵母仍能出芽繁殖。发酵周期短（约50h），发酵时间比间歇发酵缩短了近20%。从而大大提高了生产效率。无需经常对设备灭菌，目前连续发酵周期已超过200天，从而大量节省了蒸汽的消耗量。而间歇发酵每次进料都需灭菌。连续发酵对可发酵糖的利用率较高；发酵终点时，成熟发酵醪（表2-2）中酒精度较高普遍能达到11%左右。但是，连续发酵也存在一些弊端。如容易发生滑流和滞留想象，所以为保证生产的正常进行，连续发酵罐组一般取810只；易于染菌，一旦染菌会影响整个发酵罐组，且不易处理，一般采用加酸酸化或加抗生素或防腐剂的方法
38、来预防杂菌污染。 表2-2成熟发酵醪的指标项目镜检外观糖Bx还原糖%残总糖%含酒精量%(V)总酸度挥发酸度连续发酵形态正常无杂菌-1.0以下0.2以下0.30.69110.50.15以下2.2.6蒸馏工艺目前通用的蒸馏工艺较多，有两塔蒸馏（气相进料和液相进料）、三塔蒸馏（直接式、半直接式、间接式）、四塔蒸馏、五塔蒸馏等。本设计中选用四塔蒸馏，其包括醪塔、排醛塔、精馏塔、甲醇塔。两塔蒸馏得到的酒精虽能达到食用酒精的酒精度标准，但酒精中杂质太多并不能满足食用酒精的标准；三塔蒸馏虽然能基本达到食用酒精的标准，但质量不是太高且其中的甲醇极易超标。而四塔蒸馏，不仅能得到符合标准的食用酒精，而且得到的酒精
39、质量较高。能安全地作为食品加工的中间原料，也可作为勾兑酒的基酒，能符合工厂产品销售范围的质量标准。相对于两塔蒸馏，四塔蒸馏多了排醛塔和甲醇塔。排醛塔介于醪塔和精馏塔之间，其作用是排除醛酯类头级杂质，由于排醛塔的排除头级杂质是在酒精浓度较低的时候进行的，醛酯类头级杂质的精馏系数较大，比精馏塔顶部分离头级杂质的效果好，另外由于进入精馏塔的脱醛酒已经含有很少头级杂质，所以成品酒精液层的酒精水蒸汽中头级杂质已经相应降低。甲醇塔又叫后馏塔，其目的是进一步精馏酒精。甲醇的精馏系数随酒精浓度的增加而变大，所以甲醇分离应在高酒精浓度是进行，因而甲醇塔应安装在精馏塔之后。甲醇塔能将精馏酒中的甲醇进一步分离，同时
40、除去一部分其他头级杂质。3 全厂工艺计算3.1物料衡算生产技术指标及基础数据：生产规模 50000t/a食用酒精生产方法 塔式连续蒸煮、连续糖化、连续酒母培养、连续发酵及四塔蒸馏生产天数 每年320天副产品年产量 次级酒精占酒精总量的2%杂醇油量 为成品酒精的0.5%产品质量 符合国家食用酒精标准，乙醇含量95%以上（体积分数）生产原料 木薯，淀粉含量70%、水分13%3.1.1总物料衡算年产50000t食用酒精（乙醇含量为95%），折算成100%就酒精为年产47500t。按一年生产320天计算，日产95%食用酒精为156.25t，折算成100%的酒精为138.44t。以淀粉质原料生产酒精的总
41、化学方程式为：糖化16218180发酵180 246 244生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量为：生产1000kg食用酒精的理论淀粉消耗量 国家食用酒精标准为乙醇含量为95%以上（体积分数），相当于92.41%（质量分数），则生产1000kg食用酒精的理论淀粉消耗量为：生产1000kg食用酒精的实际淀粉消耗量 实际生产中，生产过程经历原料处理、蒸煮、糖化、发酵及蒸馏等工序，要经过复杂的物理及化学变化，产品得率必然低于理论产率。目前，各级段的损失一般如下表3-1：表3-1生产过程各阶段淀粉损失生产过程损失原因淀粉损失（）原料处理粉尘损失0.3蒸煮淀粉残留及糖分破化1.0发酵巴斯德效应及发酵
42、残糖4.0发酵CO带走0.2蒸馏废糟带走等0.8其它损失自然蒸发、设备遗漏0.5总计损失6.8由上表可知淀粉总损失为6.8%，故生产1000kg食用酒精实际淀粉消耗量为：淀粉出酒率为：1000/1745.92=57.28%，淀粉利用率为93.2%达到国家现阶段淀粉质原料生产酒精的先进水平。生产1000kg食用酒精木薯原料消耗量 有基础数据可知，木薯原料含淀粉70%，故1t酒精消耗木薯量为：木薯日消耗量为：3.1.2蒸煮工序物料衡算此工艺采用塔式连续蒸煮工艺。淀粉浆经二次蒸汽预热到650C，再经直接蒸汽一次加热到1350C，蒸煮结束后由真空冷却至630C进入糖化，并产生1050C的二次蒸汽。则生
43、产1000kg95%食用酒精成品有关的计算如下：淀粉浆量及调浆水 酒精调浆水比例为1:3，生产1000kg食用酒精原料消耗2494.19kg，故需要调浆水量：淀粉浆量为：干物质含量为B0=87%的木薯比热容为： 粉浆干物质浓度为： 蒸煮醪的比热容为：式中 CW水的比热容kJ/(kgK)为简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程中维持不变。经预热后，蒸煮醪的量 采用200C 自来水调浆，并用1050C的二次蒸汽将粉浆预热到650C，则蒸煮醪的量为：式中 2683.21050C蒸汽的热含量（kJ/K）经直接蒸汽加热后，蒸煮醪的量 采用表压为0.4MPa的蒸汽将蒸煮醪直接加热到1350C，则蒸煮醪
44、的量为：式中 2748.9表压为0.4MPa饱和蒸汽的焓（kJ/K）经汽液分离后的蒸煮醪的量 蒸煮醪进入后熟器时温度约为1180C，再经汽液分离后温度降至约1050C，则此时蒸煮醪的量为：式中 2242.31050C饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K）经真空冷却后，蒸煮醪的量 蒸煮醪经真空冷却器抽真空迅速由1050C降至630C，则最终蒸煮醪量为：式中 2351630C饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K）3.1.3糖化和发酵工序物料衡算采用连续发酵，发酵结束后成熟醪量含酒精能达到11%（体积分数），相当于8.83%（质量分数）。设蒸馏效率为98%而且发酵捕集器回收酒精洗水为成熟醪的1%。则生产1000kg
45、95%食用酒精成品的有关计算如下：糖化酶的用量 若食用糖化酶的活力为20000u/g，使用量为150u/g原料，则糖化酶的消耗量为：需蒸馏的成熟发酵醪量为：不计酒精捕集器用水，则成熟发酵醪量为：进入蒸馏塔的成熟醪乙醇浓度为： （质量分数）发酵产生的CO2的量为：进入发酵的发酵醪量为：种子液接种量按10%计，则酒母醪量为：糖化醪量 酒母醪的70%是糖化醪，其余为糖化剂和稀释水，则糖化醪量为：蒸煮醪的稀释用水量为： 11151.45-10885.18=266.27(kg)硫酸铵的用量 用于酒母培养基的补充氮源，其用量为酒母量的0.1%，则硫酸铵用量为：硫酸用量 由基础数据可知，每吨产品的硫酸耗用量
46、为5kg3.1.4蒸馏工序物料衡算3.1.4.1废醪量的计算废醪液是进入蒸馏塔的成熟发酵醪减去部分水和酒精成分及其其他挥发性组分的残留液。由于醪塔采用直接蒸汽加热，废醪量还得加上加热蒸汽的冷凝水。醪塔的物料及热量衡算如图3-1所示。设进塔的醪液（F1）温度t1=700C，排出的废液的温度为1050C，成熟醪中固形物浓度为B1=7.0%，塔顶上升酒汽的乙醇浓度为50%（体积分数）。即42.23%（质量分数）。则生产1000kg95%食用酒精成品的有关计算如下：醪塔上升的蒸汽量为： 残留液量为： 成熟醪比热容为： 成熟醪带入塔的热量为： 蒸馏残留液固形物浓度为： 蒸馏残留液的比热容为： 塔残留液带出热量为： 上升蒸汽带出热量 查表可知50%（