年产6万吨酒精工厂工艺设计(课程设计)(编辑修改稿)

年产6万吨酒精工厂工艺设计(课程设计)(编辑修改稿)内容摘要：

设计 3 2 设计说明 工艺指标和基础数据 (1) 生产规模 :60000 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 :240 t； (5) 酒精年产量 : 60000 t【 4】 ； (6) 副产品年产量 :次级酒精占酒精总量的 2%（一般占成品酒的 %— 3%，这里取 2%） 【 4】 ； (7) 杂醇油量 :为成品酒精量的 %（一般占成品酒精多 ～ ﹪） 【 5】 ； (8) 产品质量：燃料酒精 [乙醇含量为 %(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： 28～ 34℃ (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 GB678— 2020 工艺流程概述 (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、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 12 北京理工大学珠海学院 2020 级工厂概念课程设计 4 图 12 生产工艺流程图 北京理工大学珠海学院 2020 级工厂概念课程设计 5 3 原料的处理 原料及其来源 糖蜜，是一种粘稠、黑褐色、呈半流动的物体，主要含有 蔗糖 ，蔗糖蜜中泛酸含量较高，达 37mg/kg，此外生物素含量也很可观，容易掺入大豆糖蜜和糖蜜发酵液。 糖蜜 是 制糖工业 的副产品，组成因 制糖 原料、加工条件的不同而有差异，其中主要含有大量可发酵糖（主要是 蔗糖 ），因而是很好的发酵原料，可用作 酵母 、味精 、 有机酸 等 发酵制品 的 底物 或 基料 ，可用作某些 食品 的原料和 动物饲料。 制糖业的副产品之一。 制糖过程中 ,糖液经浓缩析出结晶糖后 ,残留的棕褐色黏稠液体。 属能量饲料 ,因味甜 ,多用作调味料。 按制糖原料不同可分为甘蔗糖蜜、甜菜糖 蜜和淀粉糖蜜等。 各种糖蜜的营养成分有差异。 一般甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜以转换糖量表示 ,其总糖量分别为 %、 %。 水分 %、 %。 粗蛋白质 %和%。 淀粉糖蜜是以谷物淀粉经酶水解后制造葡萄糖的副产品 ,以葡萄糖量表示 ,其总糖量 %以上 ,水分 %,粗蛋白量甚微。 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，常备有供一个月左右生产酒精用糖蜜量；保持糖蜜的纯净，要求采用密闭容器保存糖蜜；糖蜜贮存罐的位置应处于方便运输和生产的地点；受到 污染的糖蜜不宜过久贮存。 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：糖蜜→稀释→酸化→添加营养盐→灭菌→澄清稀糖液 添加营养盐 为了保证酵母的正常生长繁殖和发酵，根据糖蜜原料的化学组分，必须在糖液中添加酵母 所必需的营养。 工厂实践和甘蔗糖蜜的组分表明，甘蔗糖蜜中缺乏的主要营养成分是氮素。 补充氮通常是以硫酸铵作氮源，用量为每吨糖蜜使用 21%的硫酸铵 ，即糖蜜用量的 %%。 北京理工大学珠海学院 2020 级工厂概念课程设计 6 糖液的灭菌 糖蜜中常污染有大量杂菌，主要是野生酵母，白念球菌及乳酸菌等产酸菌，为保证稀糖液的正常发酵，除加酸提高糖液酸度抑制杂菌生长繁殖外，还必须对糖蜜进行灭菌。 糖蜜常用的灭菌方法有：化学灭菌法和物理灭菌法。 本实验采用物理灭菌法：物理灭菌法具体操作是将糖液加热至 80－ 90℃，并保持 40min。 该方法 除了灭菌外，还可使糖蜜中的胶体絮凝，使糖液澄清。 该方法要消耗大量的蒸汽，工厂一般不采用，只有糖蜜被严重污染时才采用此法予以灭菌。 稀糖液的澄清 稀蔗糖溶液中的特定胶体物质，颜料，灰分和其它悬浮物，它们的存在对正常的酵母的生长，繁殖和发酵有害，应尽可能地除去。 其解决办法就是稀糖液的澄清。 糖蜜的澄清方法分为机械澄清法和加酸澄清法。 机械澄清法即压滤法和离心法，调节至 pH 值为 的酸化 12 小时，分离沉淀物，用离心机或压滤机，国内多数澄清是应用此方法。 北京理工大学珠海学院 2020 级工厂概念课程设计 7 4 工艺流程 1 糖蜜 预处理有加酸法，加热加酸法，添加絮凝剂澄清处理法。 2 糖蜜稀释采用连续稀释法。 3 主要蒸馏工段采用差压式二塔蒸馏机组，能有效利用热能。 4 本设计采用浮阀塔。 5 脱水干燥技术：生石灰吸水法。 6 发酵法采用连续发酵方式。 北京理工大学珠海学院 2020 级工厂概念课程设计 8 5 生产设备 设备选型 1 发酵罐采用 200m3 2 种子罐采用 50m3 3 稀释采用连续稀释器 4 发酵采用连续发酵罐组 5 蒸馏设备采用差压式二塔蒸馏机组 6 干燥设备采用卧式网层生石灰干燥器 采用连续发酵 方式，根据物料衡算结果可知，每小时进入发酵罐的醪液体积流量为： 118433kg/h，密度为 1200 kg/m3【 10】。 进入种子罐和 1号发酵罐的醪液体积流量为： W=118433/1200=99m3/h 发酵罐容积和个数的确定 （ 1） 种子罐个数的确定： 为保证种子罐有足够种子，种子罐内醪液停留时间应在 12h 左右，则种子罐有效容积为： V=99 12=1188（ m3） 取种子罐装料经验系数为 80﹪，则种子罐全容积为： V全 =V/u=1188/80%=1485m3 ,取 1500m3 每个罐的容积为 500m3，则种子罐个数为： 1500/500*2=6（个） （ 2） 发酵罐体积 北京理工大学珠海学院 2020 级工厂概念课程设计 9 根据发酵罐现在的设备情况，从 100 m3 到 700 m3，现在酒精厂一般采用 300 m3，按照有关情况和指导老师建议，我采用 300 m3，取 H=2D， h1=h2= D— 为发酵罐内径，（ m） H— 为发酵罐高，（ m） h h2— 分别为发酵罐底封头高和上封头高，（ m） 发酵罐上均为标准椭圆形封头，下部为锥形封头，为了计算简便，假设其上下封头近似相同，则 )m()D 3122 3 0 061(hD42HD4V 全 D=， H=， h1=h2= （ 3） 发酵罐的表面积 圆柱形部分面积： F1=π DH= =178m2 由 于椭圆形封头表面积没有精确的公式，所以可取近似等于锥形封头的表面积： F2=F3= )(.).(.)( 222222 m23533023353352h2DD2  发酵罐的总表面积： F=F1+F2+F3=178+23+23=224m2 （ 4） 计算发酵罐数量： 上面已经写到，我设计的发酵罐规格为 300 m3 的规格，设总发酵时间为 48小时 ,设发 酵罐数为 N 个，则发酵罐的有效容积 V 有效 =WT/N公式 (1) V 全容积Ψ =V有效 公式（ 2） 式中 W— 每小时进料量； T— 发酵时间； N— 发酵罐数 北京理工大学珠海学院 2020 级工厂概念课程设计 10 根据经验值，一样取发酵罐填充系数为Ψ =80%，则可以得到： 300 80%=99 (4812)/N 计算得到： N=（个 )，则我们需要发酵罐 N=15*2=30 个 糖蜜储罐个数的计算 糖蜜储罐采用 1000m3 规格： 15 天的糖蜜量为： V=836 15=12540 (t) 查得 85Bx 的糖蜜密度为 1450 kg/ m3，则： V＝ 12540 1000/1450＝ 8648（ m3） 设其装料系数为 80﹪，则贮罐的全容积为： V糖蜜＝ 8648/＝ 10810（ m3） 10810/1000=（个），取 11*2=22 个 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸 （ 1）总的发酵热： Q=Q1(Q2+Q3) Q1=msq )ttFQ Bw  （ c3 式中 m— 每罐发酵醪量（ kg） s— 糖度降低百分值（ %） q— 每公斤糖发酵放热（ J），查得 Q1— 主发酵期每小时糖度降低 1 度所放出的热量 Q2—— 代谢气体带走的蒸发热量，一般在 5%— 6%之间，我们估算 时采用 5% Q3—— 不论发酵罐处于室内还是室外，均要向周围空间散发热量 Q3。 Q1=（ 116991/15） 12 1%= 104（ kJ/h） Q2=5%Q1=5% 105= 103（ kJ/h） 发酵罐表面积的热散失计算：先求辐射对流联合给热系数，假定发酵罐外壁不包扎保温层，壁温最高可达 35℃，生产厂所在地区夏季平均温度为 27℃ ,则： BW4B4W4BWc tt 100T100TCtt1. 7  ])/()/[(辐对 北京理工大学珠海学院 2020 级工厂概念课程设计 11 ]Chmk J /[35]Chmk c a l /[2735]100/)27732100/)35732[4 . 8 22444）（）（（（ 可得： )/()( hkJ6 2 7 2 0273535224Q 3  = 103（ kJ/h） 需冷却管带走的单个发酵罐冷却热负荷为： Q=Q1Q2Q3= 103= 104(kJ/h) 总发酵热为： Q 发酵 = 104 15= 105(kJ/h) （ 2） 冷却水耗量的计算 )h/kg(.)(..)tt(CWP5612 105912027186410654Q  冷却 对数平均温度差的计算 2121lo )()(tttttttttFFFFm 主发酵控制发酵温度 tF为 30℃，按题意冷却水进出口温度分别为： t1=20℃ , t2=27℃ 2730 2030lo )2730()2030( mt （ 3）传热总系数 K值的确定 选取蛇管为水煤气输送钢管，其规格为 53/60mm，则管的横截面积为： =（ m2） 设罐内同心装蛇管，并同时进入冷却水，则水在管内流速为： )/( 0 0 00 0 2 6 0 0 1 5 9 0 0 0 sm 设蛇管圈的直径为 3m，水温 20℃时常数 A= 则蛇管的传热分系数为： 北京理工大学珠海学院 2020 级工厂概念课程设计 12 )]。