年产3万吨酒精工厂工艺设计_毕业设计(编辑修改稿)

年产3万吨酒精工厂工艺设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

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。 毕业设计（论文） 8 4 工艺计算 物料衡算 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＋ H2O→2C6H12O6→4C2H5OH＋ 4CO2↑ 蔗糖 葡萄糖 酒精 342 360 184 176 X 1000 (2) 1000kg 无水 乙醇 的理论蔗糖消耗量： 1000（ 342247。 184）﹦ （ kg） (3) 生产 1000kg 燃料酒精 (燃料酒精中的乙醇 %（ V） 换算成质量分数为： 9 9 .1 8 % ( m )0 . 7 9 1 8 )(10 . 7 8 9 39 . 5 %  相当于 理论蔗糖消耗量 为： ％﹦ （ kg） (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﹪ ）： 247。 98﹪ 247。 90﹪﹦ 2090（ kg） (5) 糖蜜原料含可发酵性糖 50%，故 生产 1000kg 燃料酒精糖蜜原料消耗量： 2090247。 50﹪ =4180（ kg） (6) 生产 1000kg无水酒精量 （ 扣除蒸馏损失 生产 1000kg无水酒精耗糖蜜量为 ） ： 247。 90﹪ 247。 50﹪ =（ kg） 酵醪液量的 计算 酵母培养和发酵过程放出二氧化碳量为 [9]： （ 1000 %）247。 98% (176247。 184)=968 采用单浓度酒精连续发酵工艺，把含固形物 85﹪ 的糖蜜稀释成浓度为 22﹪～25%的稀糖液。 设稀释成 25%的稀糖液： 毕业设计（论文） 9 4180（ 85%247。 25%） =14212(kg) 即发酵醪液量为： 14212kg 酵母繁殖和发酵过程中放出 968kg 的二氧化碳，则蒸馏发酵醪的量为 （ 其中酒精捕集器稀酒精为发酵醪量的 6%） ： F1： （ 14212968） （ +6%） =14039（ kg） 蒸馏成熟发酵醪的酒精浓度为： B1： (1000%)247。 (98%14039)=% 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 %～ %，以 %计，则杂醇油量[9]为 ： 1000 % =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=%，塔顶上升蒸汽的酒精浓度 50%（ v）即 %（ m），生产 1000kg 酒精，则： 醪塔上升蒸汽量为 [11]： V1=14039 %247。 %=2363（ kg） 残留液量为： WX=140392363=11676（ kg） 根据发酵醪比热公式 C=（ ） 成熟醪液比热容为： C1=（ ） =（ %） =[kJ/(kgK)] 成熟醪带入塔的热量为： Q1=MC1t1=14039 55= 106(kJ) 蒸馏残液内固形物浓度为： B2 = F1B1/WX=(14039%)/11676=% 根据残留液比热公式 C = （ ） 蒸馏残余液的比热容 ： 毕业设计（论文） 10 C2 = （ ） =（ %） =[kJ/(kgK)] 塔底残留液带出热量为： Q4=WXC 2t 4=1167685=106(kJ) 查附录得 %酒精蒸汽焓为 2045KJ/kg。 故上升蒸汽带出的热量为： Q3=V1i=23632045=106（ kJ） 塔底真空度为 （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： D1=（ Q3+Q4+QnQ1） /(ICWt4)=（ 106+106） /[(85) 99%] =2542(kg) 若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废液量为： WX+D1=11676+2542=14218(kg) 年产量为 3 万吨燃料酒精的总物料衡算 日产产品酒精量： 30000/250=120(t) 每小时产酒精量： 120247。 24=5（ t） 主要原料糖蜜 所需量 ： 日耗量： 4180120=501600（ kg） =（ t） 年耗量： 300=105（ t） 每小时产次级酒精： 5（ 2247。 98） =(t) 实际年产次级酒精： 24250 =（ t） 糖蜜原料酒精厂物料衡算 见表 41 毕业设计（论文） 11 表 41 30000t/a 糖蜜原料酒精厂物料衡算表 物料衡算 生产%酒精物料量 每小时 （ kg） 每天 （ t） 每年 （ t） 燃料酒精 1000 5000 120 30000 糖蜜原料 4180 20900 150480 次级酒精 20 100 600 发酵醪 14212 71060 426360 蒸馏发酵醪 14039 70195 421170 杂醇油 3 15 90 二氧化碳 968 4840 29040 醪塔废醪量 14218 71090 426540 稀释工段的物料衡算 （ 1） 计算 每生产 1000kg 酒精稀释 糖蜜用水量 稀释成 25﹪ 稀糖液用水量为 [7]： W1= 142124180=10032 (kg) 则生产 3 万吨燃料酒精 每小时 稀释 糖蜜 需要 用水量： 10032 5000247。 1000=50160 (kg/h) 生产 3 万吨酒精一年 稀释 糖蜜 需要的用水量： 10032 30000=108（ t/a） （ 2） 营养盐添加量 选用氮量 21﹪ 的硫酸铵作为氮源 ，每吨糖蜜添加 1kg[7]， 则每生产 1t 酒精硫酸耗量为： 41801247。 1000=（ kg） 每小时耗量 ： 5000247。 1000=（ kg/h） 日耗量 ： 24=（ kg/h） 则生产 3 万吨酒精一年需要硫酸铵用量： 毕业设计（论文） 12 30000=150480（ kg/a） （ 3） 硫酸用量 每吨糖蜜用硫酸 5kg[7]： 则每生产 1 吨酒精消耗硫酸的量为： 5=（ kg） 年产 3 万吨酒精，硫酸总消耗量为： 30000=618000（ kg） =（ t） 每日用量： 247。 250=（ t） 热量衡算 发酵工段的物料和热量衡算 现 生产 30000t/a，要 每小时投入糖蜜量 20900kg/h， 则无水酒精量为： 209001000247。 =（ kg/h） 以 葡萄糖 为碳源，酵母发酵每生成 1kg 酒精放出的热量约为 1170kJ [9]。 则年产3 万吨酒精工厂， 培养酵母和 发酵每小时放出的热量为： Q=1170=106（ kJ/h） 发酵酵母冷却水初温 TW1=20℃，终温 TW2=27℃，平均耗水量为： W 酵母发酵 =Q/[Ce(TW1TW2)]=106/[(2720)]= (kg/h) 酵母酒精捕集器用水：（ 蒸馏发酵醪 的量为 F=70195kg/h） 5%F247。 =5%70195247。 =(kg/h) 则发酵部分总用水量 ： W 发酵部分 = +=（ kg/h） 蒸馏 工段的物料和热量衡算 按采用差压蒸馏两塔流程计算 [3,10]，进醪塔酒精浓度为 %，出醪塔酒精蒸汽浓度为 50%。 （ 1） 醪塔 见 图 41 毕业设计（论文） 13 V1 Q3=V1i F1 Qn1 Q1=F1C1t1 D1 Q4=Q14+D1Ct4 Wx+D1 Q2=D1I 1 图 41 醪塔的物料和热量平衡图 醪液预热至 55℃ ，进入醪塔蒸馏，酒精质量分数为 %，沸点 ℃ ，上升蒸汽浓度为 50%（ v）， 也就是 %（ w）。 已知 塔顶 75℃ ，塔底 85℃。 则塔顶上升蒸汽热焓量 i1=2045kJ/kg。 加热蒸汽取 绝对压力，则其热焓量I1=2644kJ/kg。 总物料衡算： 1111 DWVDF X  即 XWVF  11 41 酒精衡算式： 111111 )( WXF xDWyVxF  42 式中 ： xF1— 成熟发酵醪内酒精含量 [%（ W） ]， xF1=﹪。 y1—塔顶上升蒸汽中酒精浓度 [%（ W） ]， y1= ﹪。 xW1—塔底排出废糟内的酒精浓度 [%（ W） ]，塔底允许逃酒在 ﹪以下，取 xW1=﹪。 热量衡算式： 11e11111111 )( nWWXFF QtCDCWiVIDtCF  43 设 CF1=（ kgh）， CW=（ kgk）， Ce=（ kgk），并取热损失Qn1=1﹪ D1I1， tF1=55℃ ， tW1=85℃ ， 蒸馏发酵醪 F1=70195（ kg/h） 由 4 4 43 可 得 ： V1=11769（ kg/h）， Wx=58426（ kg/h）， D1=12715（ kg/h） 一般醪塔采用直接蒸汽加热，塔底醪排出量为： 醪 塔 毕业设计（论文） 14 G1=WX+D1=58426+12715=71141（ kg/h） 表 42 年产 3万吨酒精厂蒸馏工段醪塔物料热量汇总表 进入系统 离开系统 项目 物料 （ kg/h） 热量 （ kJ/h） 项目 物料（ kg/h） 热量（ kj/h） 成熟醪 F1= 70195 F1CF1tF1= 15365685 蒸馏残液 WX = 58426 WXCWtW1= 20203488 加热蒸汽 D1= 12715 D1I1= 33618460 上升蒸汽 V1= 11769 V1i1= 24067605 加热蒸汽 D1= 12715 D1tW1Ce= 4517640 热损失 Qn1= 336185 累计 82910 48984145 累计 82910 48984918 （ 2） 精馏塔 ① 塔顶温度 105℃ ，塔底 130℃ ，进汽温度 130℃ ，出塔浓度为 96﹪（ v） ，即﹪（ w） [8]。 出塔酒精量为： P=5000%247。 %= (kg/h) ② 每小时醛酒量：因为醛酒占出塔酒精的 2﹪，则每小时的醛酒量为 [8]： A=2﹪ =(kg/h) ③ P′= P–A = =(kg/h) 毕业设计（论文） 15 图 42 精馏塔的物料和热量衡算图 ④ 在精馏塔中，塔顶酒精蒸汽经粗馏塔底再沸器冷凝 后，除回流外，还将少量酒精送到洗涤塔再次提净。 据经验值，此少量酒精约为精馏塔馏出塔酒精的 2%左右，则其量为 [8]： Pe= P′ 2%=2%=（ kg/h） ⑤ 酒精被加热蒸汽汽化逐板增浓 ,在塔板液相浓度 55%(v)出汽相抽取部分冷凝去杂醇油分离器 ,这部分冷凝液称杂醇油酒精 ,数量为塔顶馏出塔酒精的 2﹪左右 ,其中包括杂醇油 m0=%P=% =(kg/h) 故 H=(P′+Pe)2%=（ +） 2 %=2 ﹪ =(kg/h) 在杂醇油分离器内约加入 4 倍水稀释 ,分油后的稀酒精用塔底的蒸馏废水经预热到tH=80℃ ,仍回入精馏塔 ,这部分稀酒精量为 : H′= (1+4)H–m0 = 5H–m0=5=(kg/h) ⑥ 物料平 衡 ： F2 + D2 + H′= P′+ Pe + H + D2 + W′x 则 : W′x = F2 + H′P′Pe H =11769+ = (kg/h) ⑦ 热量平衡 ： PPe22F2F22 CtP39。 PRIDtCF )(tC39。 H HH  = 2W2X2HPP2 CwtWDHiCtP39。 iP39。 Pe1R nQ)())(( 。