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1、-年产10000吨燃料乙醇工厂设计-第 - 21 - 页目 录1.引言- 1 -1.1.总论- 1 -1.2.项目建设目的和意义- 1 -1.3.产品需求初步预测- 2 -1.4.产品方案和拟建规模- 3 -1.5.工艺技术初步方案- 3 -1.6.主要原辅料、燃料、动力的供应- 3 -1.7.建厂初步方案- 3 -1.8.环境保护- 3 -1.9.工厂组织和劳动定员- 4 -1.10.投资估算和资金筹措方案- 4 -1.11.经济效益和社会效益的初步估算- 5 -1.12.结论与建议- 5 -2.厂址选择- 5 -2.1.厂址选择的目的与依据- 5 -2.2.厂址条件- 6 -3.厂区总平面
2、设计- 6 -3.1.厂区总平面设计的原则- 6 -3.2.厂区平面布置图- 7 -4.生产工艺的设计- 7 -4.1.生产方案- 7 -4.2.工艺流程- 7 -4.3.工艺特点- 8 -5.工艺计算- 8 -5.1.物料衡算- 8 -全厂总物料衡算主要内容- 8 -工艺技术指标及基础数据- 8 -原料消耗计算- 8 -成品与发酵醪量的计算- 9 -10000吨/年燃料乙醇工厂总物料衡算- 10 -5.2.热量衡算- 10 -热量衡算- 10 -水平衡- 10 -耗电量计算- 11 -6.设备计算与选型- 11 -6.1.酒精生产主要设备的选择- 11 -6.2.10000吨/年燃料乙醇设备
3、一览表- 13 -7.生产车间平面布置- 15 -7.1.生产车间工艺设计- 15 -7.2.生产车间非工艺设计- 15 -7.3.车间设计对卫生的要求- 16 -8.工厂组织与劳动定员- 16 -8.1.工厂组织- 16 -8.2.劳动定员- 16 -9.三废处理与综合利用- 18 -9.1.环保治理工艺的设计原则：- 18 -9.2.二氧化碳的综合利用- 18 -9.3.酒糟及废水的处理- 18 -9.4.酒精酵母的利用- 19 -10.经济技术与概算- 19 -10.1.产品利润估算- 19 -10.2.副产品年收入估算- 19 -10.3.总收入估算- 20 -10.4.投资和回收率估
4、算- 20 -11.结论- 20 -参考文献- 21 -致谢- 21 -附图一 厂区总平面布置- 21 -附图二 设备工艺流程图- 21 -附图三 生产车间平面布置图- 21 -年产10000吨燃料乙醇工厂设计1. 引言1.1. 总论1、项目名称：燃料乙醇工厂的建立2、项目地址：湖南望城经济开发区3、项目总投资：6000万人民币4、项目内容：新建10000吨燃料乙醇工厂5、建厂规模：年产10000吨燃料乙醇工厂6、项目的依据和原则：（1）认真执行国家及有关部门制定的标准规范。（2）以科学的求实精神对项目的技术方案进行多方论证和比较，选出技术先进、经济合理、安全可靠的设计方案，为投资决策提供依据
5、。1.2. 项目建设目的和意义汽车的发展给人类生活带来了巨大的变化。然而，所谓的“汽车文明”也带来了交通拥堵、石油短缺、尾气污染等一系列问题。资料显示汽车消耗的石油占世界石油消耗总量的二分之一，汽车尾气是大城市空气中最大的污染源，而全球汽车数量仍在日益增加。根据联合国能源组织评估，50年后全球石油资源将告罄。众所周知，石油是不可再生资源。从1973年石油危机之后，石油资源的利用受到重视。建立国家独立的能源安全体系，保证汽车有足够的燃料，已成为当今世界不可回避的问题，许多国家都在组织专家、学者和汽车生产商研究开发汽车能源的替代问题。国际上，巴西有“绿色能源”之国的美称。美国、泰国、法国、南非等国
6、家都在积极加入乙醇汽油的推广。中国是世界石油生产和消费大国，原油年产量从1980年1.06亿吨增加到2001年1.63亿吨。由于资源的限制，中国未来原油产量在2亿吨左右，而石油产品消费量则高达3亿吨左右。石油作为国民经济的“血液”，与粮食和水资源被列为影响国民经济和社会可持续发展的三大战略资源。从国家能源战备出发，在中国“车增油缺”和环境污染的严酷现实对替代燃料发出了强烈的呼唤，引起了高度重视。因此，发展高效率、可再生、无污染的新能源逐步替代石油，是解决能源危机的唯一出路，迫在眉睫8。用生物质资源制取燃料乙醇，是当今国际社会能源产业又一热点之，也是可再生能源开发利用领域里解决当今液体燃料最可行
7、的途径。特别是在个别霸权国家对我国进行石油遏制、能源短缺已明显制约我国当前经济社会发展的情况下，大力发展拥有自主知识产权的、以甜高粱生产乙醇为代表的可再生清洁能源产业，对调整我国农业种植结构、增强我国粮食安全能力，提高农民收入、保证车用乙醇汽油的供应、减少环境污染、维护我国能源安全、改善环境质量等方面，都具有重要战略意义和现实意义，符合我国产业发展规划。生物燃料乙醇在原料选择上，分淀粉类和糖类作物两种，本项目采用甜高粱秸杆中的糖液作原料。甜高粱是普通高粱的一个变种，作为一种能源作物，具有太阳能转换效率高、单位面积生物学产量多、适应性强（耐旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄）等诸多优点，每亩可产48吨鲜秸
8、秆，秸秆榨汁含糖量高达14%22%（品种不同），还可产200400公斤高粱米，被中外专家一致认定为“生物能源系统中最有力的竞争者”，是最有希望率先实现产业化的生物质能源作物之一。甜高粱产业化生产生物质能源，主要是利用甜高粱秸秆生产乙醇，其实质首先是充分利用占甜高粱鲜秆总量75%以上的糖液（水分和糖分）进行发酵生产乙醇，其次才是利用秸秆中的纤维素等成分进行水解产生可发酵糖生产乙醇。与利用淀粉质原料生产乙醇比较，利用甜高粱秸秆生产乙醇具有以下优势：（1）乙醇产量高。以种植一亩（667m）甜高粱产鲜秸秆平均5吨计算，可榨汁3.5吨（按70%计），净糖量595公斤（按17%含糖计），可生产乙醇303公
9、斤（按单糖产乙醇率51%计）；高粱米按亩均产量300公斤计，可产乙醇102公斤；合计每亩平均产乙醇400多公斤。甜高粱生长期140160天，比甘蔗（240270天）占地时间短，可和小麦、油菜、蚕豆、豌豆等越冬作物可上下茬种植。（2）加工容易，设备投资低，甜高粱秸秆生产乙醇，是糖质原料生产乙醇，工艺最简单，设备最节省，不像淀粉质原料，发酵需要糊化、糖化。甜高粱秸秆榨汁稍加处理即可清液发酵，其基本工艺流程是：秸秆粉碎榨汁加酸沉淀（加酵母）清液发酵过滤（去酵母）醪液蒸馏成品（燃料乙醇）。燃料级乙醇不需去甲醇、醛、杂醇等杂质，因此蒸馏设备相对简单。（3）节能减污。据美国能源部数据，乙醇发酵产生的净能量
10、=（生产的能量消耗的能量）/消耗的能量100%、高粱米为5%、甘蔗为143%、木薯为10%、甜高粱秸秆为80%100%，由此可见甜高粱秸秆生产乙醇的节能增能效益。甜高粱秸秆生产乙醇产生的糟水，其COD约为1.52万mg/L，比淀粉质原料生产乙醇产生的糟水减小一半以上，稍作处理即可作为耕地用水。（4）利用甜高粱秸秆榨汁生产燃料乙醇，其下脚料还可生产饲料、食用菌、有机肥、板材、一次性环保餐具、工业用气体等。总之，燃料乙醇对于缓解能源危机9，减轻环境污染，延长发动机的使用寿命等具有很大的社会意义，而且本产品的大量使用，必将增加乙醇的用量，而乙醇又是用农作物秸秆加工而成，这又会带动农业的发展。这一有效
11、的结合，把农业、能源两个不同的行业紧密地联系在一起，给广大的农民开辟了一个全新的广阔天空，也正好符合党中央、国务院关于调整和改善农业结构，增加农民收入的政策和精神，这一举措也完全符合国际社会的“可持续发展”和“绿色经济”的总趋势，将会给中国经济带来一个极大的增长点和发展趋势。1.3. 产品需求初步预测世界石油市场的风云变幻无常，国际油价在2006年4月18日前后飙升到75美元一桶，目前的价格已经升到83美元一桶，其趋势是需求量激增，资源量枯竭造成价格不断上涨。不论从资源枯竭还是环保需求上论证再生的乙醇燃料将是未来能源市场的主角。在国外，乙醇汽油的生产和使用技术已十分成熟。巴西和美国是目前世界上
12、主要的燃料乙醇生产和消费国。美国生产燃料乙醇的原料主要是玉米，主要推广使用10乙醇含量的乙醇汽油。巴西则以甘蔗为原料生产燃料乙醇，主要推广使用15至50乙醇含量的乙醇汽油。继巴西和美国分别在20世纪70年代初推广应用乙醇汽油后，欧洲一些国家和印度、泰国、津巴布韦、南非等国于90年代也开始实施乙醇汽油计划。作为能源需求大国，中国每年石油进口超过需求量50以上，能源油料成为制约中国经济发展的瓶颈。因此寻求替代能源已箭在弦上，神州大地正孕育着资源战略大转移!现我国国家有关部门已开始启动酒精燃料工程，如果向汽油中填加10%的酒精，则这一项年需要燃料酒精近300万吨以上(目前不到100万吨)。随着我国加
13、入WTO进程的加快，我国汽车行业得到更快速的发展，对燃料酒精的需求将会大幅度增加。中国现在生产燃料乙醇的原料主要是陈化粮，它不但生产成本高，而且中国的陈化粮毕竟是有限的，即使国家不再批准以粮食为原料生产乙醇项目，目前已获批准的四家生产企业使用商品粮生产乙醇，已经给粮食及相关产品的市场造成不继的涨价。中国是一个有13亿人口的大国，人均耕地面积小，而且由于地大物博，疆域辽阔，各地市种植的农作物各不相同，因此在生产燃料乙醇时，各工厂就地取材，什么农作物丰富且适合提炼乙醇，就用什么农作物，才是正确的做法。本企业就是基于此，才选择把工厂建在既适宜种甜高梁生物的地区并使用生物质原料甜高粱秸秆来生产燃料乙醇
14、。用生物质能源高粱秸杆生产燃料乙醇既能解决能源危机问题，又能利用大量的盐碱地，加上乙醇产量高，工艺流程简单、成本低等优点，可以说是生物能源系统中最有力的竞争者，发展前景非常广阔。1.4. 产品方案和拟建规模1、本项目拟建内容项目建设生产车间，包括秸秆处理车间、发酵车间、蒸馏车间、成品区等；生产设备及其相应的工艺装备；配套建设相应的公用工程及服务性设施；建设相应的环保设施，建成后年产燃料乙醇10000吨。2、拟建规模建成年产10000吨燃料乙醇。3、建设地点拟建于湖南望城经济开发区。4、占地面积12350平方米1.5. 工艺技术初步方案本项目采用国内先进高粱秸杆液体发酵工艺技术，即甜高粱秸秆收获
15、、保存榨汁糖液发酵蒸馏脱水无水乙醇。副产品主要有：甜高粱秸秆渣、CO2工业气体、酒糟和酵母蛋白，蒸馏后的酒糟过滤液可回收再利用，湿酒糟是生产饲料的原料，秸秆渣可作为有机肥料原料，酵母制得酵母蛋白经济价值特别高。制得无水乙醇采用分子筛脱水技术，该技术节能显著、自动化程度高、产品质量好、脱水后可得浓度为99.5%（V/V）的乙醇，符合我国燃料乙醇含水量的要求。1.6. 主要原辅料、燃料、动力的供应原辅料：甜高粱秸秆由东营市本地供应，东营有大片的盐碱地，适合甜高粱的生长，原料供应充足。发酵酵母则从六环美迪生物工程技术有限公司公司购买。水：该厂的水源主要是自采地下水、市自来水和循环水。可以自行采水，以
16、保证水源供应能满足需要。电：电是生产的主要动力。电力主要由铜官火电厂供应，同时，工厂还配备应急发电室，以增加变配电能力，为工厂长远生产用电提供保障。蒸汽：工厂建设有煤厂、锅炉房，提供的蒸汽足够使用。燃料：距离京广线较近，燃料运输方便。1.7. 建厂初步方案建厂地址：山东省东营港经济开发区中国山东东营港、东营港经济开发区位于中国黄河三角洲中心城市东营市东北部，北邻京津塘经济区，南连胶东半岛，濒临渤海西南海岸，地处黄河经济带与环渤海经济圈的交汇点。东营港建成于1997年，现有泊位14个，是中国国务院批准的国家一类开放口岸，是经山东省政府批准设立的省级经济开发区，规划区域内，分为仓储、化工、加工制造
17、、高科技、行政办公、生活商贸六大功能区。东营港交通便利，经济发展迅速，具有广阔的土地资源，尤其是东营港经济开发区232平方公里控制范围内，全部是未开垦的空旷盐碱荒滩，特别适合甜高粱种植，所以原料供应充足，足以撑起生物质原料生产乙醇的“绿色行业”，是投资的最佳选择地。1.8. 环境保护1、本项目设计采用的环保标准（1）环境空气质量标准GB30951996 （2）大气污染物综合排放标准GB162971996 （3）地面水环境质量标准GB38381996 （4）污水综合排放标准GB89781996 （5）工业企业厂界噪声标准GB123481990 2、主要污染源和污染物（1）废气 发酵装置在发酵过程
18、中产生的二氧化碳气体（回收为工业用气）和原料高粱秸秆在洁净过程中产生的粉尘。 （2）噪音 高粱秸杆清洗和粉碎装置机械传动设备较多，噪音较大，但均低于80分贝。 （3）废水 本项目生产中产生的废水。 3、治理措施 （1）废气 发酵过程中产生的二氧化碳气体，可在厂内建设二氧化碳回收装置，回收的二氧化碳可用于饮料行业。于高粱秸秆洁净过程中产生的粉尘，一是采用高效除尘设备回收粉尘；二是加强厂房内的通风，使屋内空气粉尘含量达到标准。 （2）噪音 本建设工程中生产装置产生噪音的场所不多，噪音量也不大，最大也在80分贝以下。拟采用以下措施：对产生噪音较大的设备采取在机座和设备基础之间装设减震器；对产生噪音较
19、大的风机等设备，在设备进出口设软性接头与进出口管道相连；对产生噪音的场所，设置密封操作间，以减轻噪音对操作工人的影响。 （3）废水 本工程建设污水处理系统，将生产中产生的废水综合利用或经处理后达到国家标准排放。1.9. 工厂组织和劳动定员1、工厂体制和管理机构的初步设想 本建设工程由外方投资，采用回报率合作方式，建立独资企业公司，公司名称待商定。公司设立董事会，实行董事会领导下的总经理负责制。正、副总经理由董事会任命。下设销售部、行政部、生产部、科研部等部门。生产部下设原料处理车间、发酵车间、蒸馏车间、动力车间（包括水、电气供给和机、电、仪表维修）、贮运车间（包括原料、产品的运输和贮存）、副产
20、品生产车间等。 2、厂班制和劳动定员 本建设工程的各生产装置及水、电、气供应等公用工程均是连续生产，生产部是三班倒的工作制进行劳动定员测算，加上管理人员和其他辅助人员，全厂劳动定员为 66人。1.10. 投资估算和资金筹措方案1、总投资估算 本项目总投资额为6000万元人民币（其中固定资产投资3500万元，流动资金2500万元）。（1）固定资产投资构成 固定资产投资3500万元 土地购置费165万元 设备购置费1635万元 安装工程费500万元 建筑工程费900 万元 其它费用 300 万元 （2）流动资金 根据工厂实际情况需用全额流动资金为 2500万元。 2、资金来源和用款计划 （1） 资
21、金筹措方案 本项目总投资6000万元，申请国家支持和银行贷款6000万元。 （2） 用款计划 固定资产投资 3500万元,建设期内陆续投入；流动资金2500万元,生产期第一年投入。 1.11. 经济效益和社会效益的初步估算1、编制依据 （1）国家计委建设项目经济评价方法与参数。 （2）有关财务、税务及现行法规。2、产品成本估算 （1）原料成本按设计消耗定额和现行到厂价格。 （2）燃料及动力按消耗定额和当地实际价格计算。 （3）工资及附加按人按年16200元计算，定员66人。 （4）固定资产折旧按直线法分类折旧计算，无形资产摊销10年，递延资产摊销5年。 （5）管理费包括厂部管理费用及摊销费。
22、（6）财务费用是指建设投资贷款的生产期利息和流动资金利息。 （7）销售费用按销售收入的2%计算。 （8）经测算：本项目生产期年平均成本3600万元。 3、财务效益预测 （1）本项目建设期1年，生产期12年（2）正常年本项目产品产量1万吨，售价按每吨5000元，因此正常销售收入5000万元(单指酒精)。 4、消偿能力分析 本项目建设投资偿还期为3.5年。 1.12. 结论与建议利用甜高粱秸秆生产燃料乙醇，既为开发中国的能源替代产品做出贡献，又改变项目基地所在地农业种植结构。充分利用当地土地资源，为农民增收开辟致富新路，完全合乎发展社会主义新农村战略需要，这样形成的能源农业循环经济产业链，达到种、
23、养、加工一条龙，科、工、贸一体化。逐步实现企业与农业相互依存，共同发展，达到企业增效、农业增产、农民增收，经济繁荣，社会和谐。甜高梁秆制乙醇联产肥料、饲料、CO2项目建成后。每年生产燃料乙醇10000吨，CO2 气体5000吨，湿酒糟4200吨，酵母蛋白1500吨，年收入达8000万，纯利润约4000万。该项目总投资6000万元，回收期约3.5年。项目地区土地资源丰富，水资源充足，基础设施完善，科技力量雄厚，政府重视，群众积极性高涨，建设条件具备、优越。项目经济效益好，社会效益显著，还贷能力强。因此，该项目建设是必要的，也是可行的。2. 厂址选择2.1. 厂址选择的目的与依据1、目的：进行年产
24、10000吨燃料乙醇生产。2、选址依据：（1）有燃料乙醇生产许可证，能按照国家规定组织生产。（2）有基本的生产及技术力量保证。（3）严格执行国家规定的环保相关法规，符合环保要求，“三废”治理与项目建设“三同时”。（4）严格执行国家有关“劳动安全卫生”规定，确保安全生产。2.2. 厂址条件本项目初步定的厂址是山东东营港经济开发区。东营港交通便利，经济发展迅速，具有广阔的土地资源，尤其是东营港经济开发区232平方公里控制范围内，全部是未开垦的空旷盐碱荒滩，特别适合甜高粱种植，所以原料供应充足，足以撑起生物质原料生产乙醇的“绿色行业”，是投资的最佳选择地。与中国其它港口和开发区相比，东营港、东营港经
25、济开发区投资环境优良，具备五个方面的比较优势：一是具有良好的区位优势。东营港地处环渤海湾港口布局的适中位置，距天津港90海里，距大连港122海里，是东北经济区与华北、中原经济区交通通道的中心控制点。东营港平均潮差仅0.76米，等深线密集，水深10米处离岸6公里，水深20米处离岸15公里，是渤海湾泥质海岸线距深海最近的位置，是建设万吨级深水大港的天然良址。东营港、东营港经济开发区所在的东营市是山东省省辖市，辖三县两区，全市土地面积8053平方公里，人口180万。中国第二大油田胜利油田、中国石油行业最高学府中国石油大学均座落于此。二是具有良好的交通优势。东营港经济开发区水上交通十分方便，出渤海湾与
26、国内外各港口相通。陆路交通非常发达，与首都北京、省会济南和天津、青岛等重要港口城市都有高等级公路连接。铁路正在建设，拟建的通港铁路支线将与德烟铁路同步开工。空中交通非常便利，东营飞机场已开通北京、上海航线，并将陆续开通至海口、深圳、沈阳、哈尔滨等地的航线，还将开通至仁川等地的国际航线。三是具有广阔的经济腹地优势。东营港经济开发区直接经济腹地为山东东营、淄博、滨州、德州和潍坊等地市，间接经济腹地包括济南、泰安和聊城，并可辐射冀南、晋中等地区。经过多年发展，该区域已经形成了石油化工、盐化工、纺织业、机械电子产业、轮胎产业、造纸工业、食品工业等优势产业，尤其是石化产业得到迅猛发展，12家炼化企业20
27、05年原油加工能力达2065万吨，2010年原油加工量将突破3800万吨，具有发展大型石化企业得天独厚的条件。四是具有充足的土地空间优势。东营港后备陆域广阔，可以充分发挥临海优势，向内陆腹地辐射，逐步形成以港口为核心的临港产业和替代产业。东营港经济开发区232平方公里控制范围内，全部是未开垦的空旷盐碱荒滩。在中国沿海地区已经没有后续土地可利用的情况下，东营港丰富的土地资源，将为港口和开发区长足发展提供坚实保障。 五是具有良好的发展环境优势。东营市政府对东营港经济开发区的建设高度重视，赋予港口和开发区更加优惠的政策。区内基础设施配套建设迅速完善，建成区达到了供水、供电、供暖、道路、通讯、排水等条
28、件。开发区实行“封闭式管理、开放式经营”，为客商提供规范高效的“一条龙”全方位服务。3. 厂区总平面设计3.1. 厂区总平面设计的原则1、主车间、仓库等应按生产流程布置，并尽量缩短距离，避免物料往返运输。2、全厂的货流、人流、原料、管道等的输送应有各自线路，力求避免交叉，合理地加以组织安排。3、动力设施应接近负荷中心。4、生产区和生活区、厂前区要分开。5、平面中要有一定的绿化面积，但又不宜过大。6、厂区建筑物间距应按有关规范设计。3.2. 厂区平面布置图燃料乙醇工厂厂区总平面布置图见附图一。4. 生产工艺的设计4.1. 生产方案本项目拟年生产10000燃料乙醇，同时生产副产品有工业CO2气体、
29、酵母蛋白、饲料、有机肥原料等。4.2. 工艺流程以甜高粱秸秆为原料，经粉碎，榨汁，酸化，发酵，蒸馏，分子筛脱水得99.5%（V/V）的燃料乙醇，工艺流程如下： 秸秆汁酸化压榨粉碎除杂甜高粱秸杆 酸化培养酒糟 有机肥料 饲料 秸秆渣粗馏发酵醪分离酵母发酵杀菌 酵母蛋白 酵母 CO2 工业CO2精馏分子筛脱水 燃料乙醇 图1 工艺流程图设备流程图见附图二1、将甜高粱秸杆除杂、粉碎后，用保鲜剂保存到仓库，生产时运输到原料处理车间进行压榨、分离、收汁，然后将糖汁贮存于原料罐，生产时再将糖汁输送至生产车间。2、原料的酸化处理和营养盐添加 将原料贮罐中的糖汁泵入酸化箱内，加入0.2%的硫酸，调pH4.5进
30、行酸化沉淀，然后用过滤机过滤将清液经高温瞬时灭菌后泵入发酵罐中，灭菌过程中加入0.2%硫酸铵、0.01%硫酸镁 、0.125%硫酸二氢钾。 3、原料的发酵 灭菌好的糖液与活化好的酒母液混合进行发酵，温度控制在2832，发酵周期约48h，发酵过程中产生的二氧化碳气体收集后送入吸收塔，回收酒精。发酵完毕后，发酵液经酵母分离器分离出酵母，剩余醪液将进入蒸馏工段。4、醪液蒸馏成熟醪液经预热后进入粗馏塔，酒糟从塔底排出，塔顶产生的粗酒精蒸汽经冷凝后进入精馏塔，经进一步浓缩后，可提取96%（V/V）的酒精，同时收集分离出的杂醇油。5、无水乙醇的制取将96%（V/V）的酒精蒸气通过再沸器加热后进入分子筛脱水
31、系统，经分子筛塔A(正压)脱水后，65%80%的无水乙醇蒸汽在塔底排出，其余无水乙醇蒸汽在另一分子塔B（负压）中脱水再生，无水乙醇蒸气经冷凝器冷凝后进入储罐。4.3. 工艺特点1、本工艺不需要传统淀粉质原料生产酒精的糖化、糊化过程，只通过榨汁机可得糖液直接清汁发酵，出酒率高，工艺相对简单，设备投入少。2、发酵酵母是选用六环美的生物技术有限公司研发的甜高粱秸秆汁发酵专用复合酶活菌剂，这种酵母是一种各种酶独立培养、然后混合使用的一种复合酶活菌剂。经生产试验，比传统酵母能提高2%的出酒率，生产效率提高20%。3、本工艺蒸馏阶段采用两塔流程液相进塔工艺，燃料乙醇不需除甲醇、醛、杂醇等杂质，需要蒸馏设备
32、较简单。发酵醪进塔之前与粗馏塔顶部蒸汽换热，节省了预热热量，同时也提供了蒸汽冷凝能量。4、脱水工段采用分子筛脱水技术1，通过切换两个分子筛塔压强进行脱水和再生过程。分子筛颗粒在高压下从含水乙醇中吸附水，在负压下再把分子筛中的水分除去。该设备能量利用率较高，因为在整个周期内，分子筛吸附时所释放的热量被有效地储存在塔内，作为脱水再生时所需的热量，节能效果较显著。5. 工艺计算5.1. 物料衡算5.1.1. 全厂总物料衡算主要内容1、原料消耗的计算，主要原料为甜高粱秸秆，其他辅料有浓硫酸、硫酸镁、磷酸氢钾、发酵酵母等。2、中间产品计算，主要有秸秆汁、发酵醪量计算 。3、成品、副产品及废气废水计算。5
33、.1.2. 工艺技术指标及基础数据1、生产规模：年产10000吨燃料乙醇2、生产方法：甜高粱秸秆汁清汁发酵 3、生产天数：300天/a4、燃料乙醇日产量：33.3吨5、燃料乙醇年产量：10000吨6、副产品年产量：工业CO2气体5000吨，酵母蛋白1500吨，甜高粱秸秆渣80000吨，湿酒糟4200吨7、杂醇油产量：为成品酒精0.5%8、产品质量：国家燃料乙醇（乙醇体积分数99.5%）9、甜高粱秸秆榨汁率70%，含糖量18%10、甜高粱秸秆发酵专用的复合酶活菌剂用量为0.1%11、每吨秸秆汁调pH用硫酸 2.5kg、硫酸铵 0.2%、硫酸镁0.01%、磷酸氢钾0.125%5.1.3. 原料消耗
34、计算1、总反应式榨汁阶段：甜高粱秸秆 秸秆汁（70%） 可发酵糖（18%）发酵阶段：C6H12O6 2C2H5O + 2CO2 180 246 244 2、生产1000kg无水酒精理论葡萄糖消耗量： 1000（180/92）=1956.5 kg生产1000kg燃料乙醇理论葡萄糖消耗量：1956.599.19%=1940.7 kg 92.19%国标燃料乙醇乙醇质量分数3、生产1000kg燃料乙醇实际秸秆汁消耗量：1940.7/（18%94%）=11471.7 kg 18%秸秆汁含糖量 94%秸秆汁利用率4、生产1000kg燃料乙醇实际秸秆消耗量 ：11471.7 /70%=16388.1 kg
35、70%秸秆榨汁率5、酒母消耗量：11471.70.1%=11.4717 kg6、硫酸消耗量：11471.70.2%=22.943 kg7、硫酸铵消耗量：11471.70.2%=22.943 kg8、硫酸镁消耗量：11471.70.1%=11.4717 kg9、磷酸氢钾消耗量：11471.70.125%=14.393 kg5.1.4. 成品与发酵醪量的计算设发酵结束后成熟发酵醪含酒精12%（V/V）,相当于9.05%（W/W），并设蒸馏效率为98%，发酵罐酒精捕集器洗水为发酵醪的2.5%，有关计算如下：（1）需蒸馏的成熟发酵醪量为：100099.21%/（98%9.05%）=11465.8 kg
36、 （2）不计酒精捕集器洗水，成熟发酵醪的量为：11465.8/1.025%=11186.2 kg（3）入蒸馏塔的成熟发酵醪的酒精浓度为：100099.19/（98%11465.8）=8.83% （4）相应放出 CO2的量：【（100099.19%）/98%】（44/46）=968.3 kg（5）酒母醪量：【（11186.2+968.3）1.01】1.5%=182.25 kg（6）醛酒产量： 设醛酒量占成品酒精的20%，则生产1000kg成品酒精可得次级酒精为：10002%=20 kg（7）杂醇油量为：10000.3%=3 kg（8）废醪量计算：1）醪塔上升蒸汽量：11465.27.56/47.
37、18%=1837.2 kg47.18%-塔顶上升酒气的乙醇质量浓度2）残留液量：11465.2-1837.2=9628 kg3) 成熟醪带入塔的热量：11465.23.9870=3.2106 KJ3.98-成熟醪比热容【KJ/(kg.K)】，70 -进塔醪液温度4）蒸馏残留液固形物浓度：11465.27.5%/9628=8.34%5）塔底残留液带出热量：104784.05105=4.09106 kg4.05-蒸馏残留液比热容【KJ/(kg.K)】，105 -排出废醪温度6）上升蒸汽带出热量：1837.21965=3.61106 kg1965-50%酒精蒸汽焓,KJ/kg塔底采用 0.05MPa
38、（表压）蒸汽加热，焓为2689.8KJ/kg；又蒸馏过程热损失取总传递热的0.9% 故得消耗的蒸汽量为【3.61106+4.09106-3.2106】【(2689.8-4.18105) 99.1%】=2017 kg99.1%-实际蒸馏热量利用率若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪液为：2017+9628=11645 kg5.1.5. 10000吨/年燃料乙醇工厂总物料衡算 表1 总物料衡算一览表名称每吨产品产（耗）量kg日产（耗）量t年产（耗）量t成品酒精100033.3310000甜高粱秸秆16388.1546.30163881秸秆汁11471.7382.39114717发酵酵母11.4710
39、.383114.71浓硫酸22.9430.765229.43硫酸镁1.14710.038311.471磷酸一氢钾14.3930.472143.93硫酸铵22.9430.765229.43酒母醪182.256.0751822.5蒸馏发酵醪11465.8382.19114658杂醇油30.130.00二氧化碳677.8122.596778.1酒糟11645388.171164505.2. 热量衡算5.2.1. 热量衡算热量消耗主要在蒸馏阶段，成熟发酵醪在蒸馏之前预热所需的热量由粗馏塔顶蒸汽的热量提供。粗馏过程中所需的能量由前面物料衡算得出 每产1000kg酒精消耗蒸汽量为2017kg估算精馏、脱水
40、和发酵工段灭菌蒸汽消耗量约为3000kg 由上得出总蒸汽量：2017+3000=5517kg设锅炉的效率为75%，每吨煤产生7t蒸汽，得煤用量716.7kg表2 10000吨/年燃料乙醇热量衡算表 名称每吨产品用量（t）日耗量（t）年耗量（t）蒸汽 5.517183.955170煤炭 0.716723.897167.15.2.2. 水平衡1、酵母洗涤用水：每天产酵母泥约6.075吨， 洗涤三次，每次用水量为其2倍，设用水时间 1h则最大用水量为（6.0756）/1=36.45 t/h。 2、锅炉用水：已计算得每天用蒸汽量183.9t,故锅炉用水量约183.9 t。 3、冷却用水：发酵用水 已计
41、算得冷却用水为32.5 t/h，每天上三罐，共用2340 t。 蒸馏过程 总用冷却水估算10.7t,每天256.8 t。 4、发酵罐洗刷用水：平均每天冲洗发酵罐用水约8 t。 5、其他用水量：包括洗涮管道冲洗地面等，平均每天约20 t 。冷却水循环利用，按90%计，废醪液过滤后再利用，按80%计，则回收用水约388.1780%+（2340+256.8）90%= 2647.656 t总用水量上述之和：36.45+183.9+2340+256.8+8+20-2647.656=197.494 t。表3 10000吨/燃料乙醇供水衡算表名称每吨产品用量（t）日耗量（t）年耗量（t）冷水5.924819
42、7.49459248.25.2.3. 耗电量计算1、原料处理工段：每生产1000kg酒精需要秸秆汁11.1717 t，秸秆16.39 t原料运输系统：生产能力25t/h，功率40kw，耗电量16.39/2530=19.67 kwh 粉碎机：生产能力30t/h，功率35kw，耗电量16.39/3035=19.72 kwh榨汁机：生产能力30t/h，功率35kw，耗电量16.39/3035=19.72 kwh泵：生产能力30 m3/h，功率3.64 kw，三台耗电量11.4717/303.643=4.2 kwh2、发酵工段：每生产1000kg酒精需要种子液0.172t，发酵液约11.48t酒母罐：
43、生产能力5 m3/h ，功率4kw，耗电量0.172/54=0.138 kwh发酵罐：功率2kw，时间4h，耗电量8 kwh.泵：同上，2台耗电量11.48/303.642=2.78 kwh3、蒸馏脱水工段：粗馏塔：生产能力15 m3/h ，功率8kw，耗电量11.465/158=6.11 kwh精馏塔：生产能力30 m3/h，功率13kw，耗电量11.465/3013=4.97 kwh分子筛塔：生产能力30 m3/h ，功率15kw，两个耗电量11.465/30152=11.64 kwh再沸器：功率20kw，时间0.5h，两个耗电量200.52=20 kwh冷凝器：功率25kw，时间0.5h
44、，三个耗电量250.53=37.5 kwh精馏塔回流泵：生产能力25 m3/h，功率10kw，耗电量2.30 kwh酒糟泵：生产能力30 m3/h，功率3.64kw，耗电量1.17 kwh4、其他：约5 kwh总耗电量：162.92 kwh 表4 10000吨/燃料乙醇用电衡算表 名称每吨产品用量（kwh） 日耗量(kwh) 年耗量(kwh) 电162.925430.67 16292006. 设备计算与选型6.1. 酒精生产主要设备的选择1、粉碎机 由物料衡算可知，每小时需甜高粱秸秆22.76吨，选生产能力30吨/时粉碎机1台，功率35kw2、硫酸贮罐每天硫酸用量为0.765t，硫酸浓度为98%、密度1831 kg/ m3 每天用硫酸体积是0.765/（0.981.831）=0.426 m3设填充系数80%，则总体积0.426/80%=0.53 m3故选1个1 m3的硫酸贮罐。3、硫酸泵硫酸流量（2294310000）/（30024）= 31.86 k/h，体积流量为0.017 m3/h，选耐腐蚀泵25F16,流量50m3/h，扬程16m，功率1.27kw。4、酸化高位箱秸秆汁和硫酸流量为（382.39+0.765）/24=16 t/h，设2h装满箱，则24小时装12个，停留时间为1h，酸化高位箱的个数N=nt/2