武汉轻工大学
毕业设计
毕业设计题目年产10万吨95%酒精工厂糖化发酵车间工艺设计
1目录
1. 前言 (2)
1.1产品介绍 (2)
1.2酒精的用途 (3)
1.3设计意义 (3)
1.4设计原则 (4)
1.5酒精工业发展趋势 (4)
1.6酒精工业生产方法 (5)
1.7酒精国家标准 (5)
2工艺流程示意图 (6)
3100000t/a淀粉原料燃料酒精厂全厂（蒸煮糖化车间）总物料衡算 (7)
3.1整个生产过程中全部的原料的消耗的计算每生产 (8)
3.2在蒸煮糖化车间物料衡算 (9)
3.3发酵车间的物料衡算 (11)
3.4蒸馏车间物料衡算 (13)
3.5100000t/a淀粉原料酒精厂总物料衡算 (14)
4设备的计算与选型 (15)
4.1种子罐的计算 (16)
4.2发酵罐的计算 (16)
4.3冷却管计算 (17)
4.4发酵罐接管设计 (18)
5谢辞 (19)
6主要参考文献： (20)
Abstraction
Alcohol，a chemical substances, has an increasingly application in a great deal of fields such as people's daily life and scientific research. Ever mostly the alcohol is synthesis by chemical method, but the fermentation has been the main method to produce it with the development of science. The ability for producing alcohol of the fermentation will become the sign of a national economic strength. The fermentation is mainly to utilize anaerobic microorganism to ferment which suck candy material carbohydrate in the material such as the maize are turned into ethanol, turn into alcohol. The design can have an annual output of 100000 tons of alcohol using molasses fermentation. This method has abundant raw material sources, and production process has no harm to the environment. The process of technology: continuous fermentation, differential pressure distillation process,lime absorption method, the optimization of the design.
Keyword: Alcohol Fermentation Design process
摘要
酒精，作为一种化学制品，在人们日常生活中以及科学研究方面等诸多领域都有很重要的应用。过去酒精主要通过化学合成的方法来得到，但随着科学的发展，发酵成为生产酒精的主要方法。发酵法生产酒精的能力将成为一个国家经济实力的标志。发酵法主要是利用微生物无氧发酵，将含糖物质内的糖类转化为乙醇，生成酒精。此法原料来源丰富，生产过程环保。本设计为年产10万吨酒精工厂的设计，采用糖蜜原料发酵。工艺流程：连续发酵，差压式蒸馏工艺，生石灰吸水法，设计的优化。
关键词: 酒精发酵法设计流程
1. 前言
1.1产品介绍
乙醇人们中的另一种叫法为酒精，酒精是一种液体且该液体为不导电的液体，酒精是无色且透明、容易挥发并且容易燃烧。酒精有食用的酒的气味和刺激
的辛辣味道，尝起来有一点微微甘甜味道，这使我们在日常的生活中要注意区分食用酒与工业用酒精的区别，以免将两者混淆危急安全。酒精的相对分子质量为46.07，且其密度比水轻，这就为我们提供了一种简单的方式来将两种肉眼看起来极其相似的液体进行区分即当两者混合在一起时，在分界层上方的液体即酒精。酒精的分子式较简单，其分子式是C2H5OH。
另一种简单区分酒精与水的方法是根据其另一物理性质:分析纯级的无水乙醇是无色透明，而久置的酒精稍显微黄色，且酒精易挥发，具有特殊芳香和强烈刺激味的易燃液体。这使我不用通过复杂的仪器或复杂的化学反应来鉴别是否为酒精。以下为酒精这种液体的物理性质的具体数据：酒精的相对与水的相对密度为0. 7893，其在标准大气压下即一个大气压下其沸点为78.3℃，酒精在一般条件下为液体，其凝固点为-117.3℃，酒精自燃点为390～430℃这就置使酒精为一种易燃物质而且酒精蒸汽与空气混合可形成爆炸性混合物，爆炸极限为 3.3%～19%（V），我们在存储酒精及取用酒精时都应严格按照规章制度来将危险系数降至最低。
1.2酒精的用途
酒精用途很多，下面就其中一两点作一个简单的介绍。首先我将介绍以下其在生物方面的用途：在我们做一些实验，我们时时刻刻都能看到其身影的出现，而根据酒精浓度的不同，酒精在实验中所起的作用，所办演的角色也有着巨大的区别，例如无水乙醇可以利用某些物质溶于有机溶剂而不溶于水来提取叶绿体中的色素，70%～75%的酒精可以通过杀死蛋白消灭细菌用于消毒，40%～50%的酒精可通过促进局部血液循环而预防褥疮，25%～50%的酒精通过易挥发来吸收热量而可用于物理退热；接下来简单的讲一下其在饮品方面的角色：白酒在中国人民的日常生活中扮演着重要作用，当前在市面上有着很多的酒类品牌，而所谓万变不离其中，无论何种酒类，其根本起作用的还是酒精；其次酒精的另一重要角色就是化工原料了，其作为一种较为简单的化学物质，其为生活中的复杂化学物构成了其中重要的一环；最后也是最重要的作用就是作为一种能源了，其的能源作用深深的改变了世界，使世界的发展迈上了一个新的台阶。
1.3设计意义
在当今这样一个世界什么最重要?首当其冲即是资源，而资源中不可或缺的就是能源了，当今的社会是个高度化的机器社会，在日常生活中你随处都可以看到机器的身影，你可以想像一下没有机器的存在，我们的生活将变成一个什么样子，这完全是无法想象的灾难世界，而我们的世界即将因没有能源的存在而成为一个完全没有机器的世界。当前世界上的主要的能源是石油。石油作为一种能源有着其可取的方面：（1）石油的热能值高，这就为我们提供大量的能量；（2）石油的副产品多，这些副产品能够满足人们对部分物质的需求。同时石油对我们的社会也有着巨大的危害性：（1）它是一种消耗品，用完也就完了，虽然你可以说它可以在生，但是石油的再生需要几个世纪的时间，这种再生完全是一种奢求嘛，
这也就导致了酒精不能够作为一种可持续的能源来使用；（2）石油在使用后将产生大量的二氧化碳温室气体和硫化氢等其他有害气体，这些气体对空气的污染相当严重；（3）大量开采石油将会造成大量的地下空穴，对地质条件将产生严重的影响。以上即为石油作为一种长期能源的不可取性，而对与我国，这种能源的劣势更是充分体现了出来，这是由我国的国情决定的：我国的石油年消费正在以13%的速度增长着，2004年我国的进口原油量已经超过了1亿吨，是世界上第二大的石油进口国。这对于我国来说，在我国寻找石油的替代能源已经刻不容缓了。而这时一种新能源——酒精以其其独特的优势进入到了人们的视线之中。乙醇有着完全不同于石油的独特优点：（1）乙醇能够充分燃烧，其产物为水不会污染环境；（2）乙醇是一种再生能源，这也就预示着它作为一种能源的可持续性；（3）酒精燃烧时会放出大量热量。酒精的生产是刻不容缓了，而设计一种有效的酒精生产方式也就显得相当之必要了。
1.4设计原则
1、本设计的工作的主要目的都是使工厂的生产能够实现现代化，以使做到资金花费尽可能小，收效尽可能迅速，此外要在在原有基础上对其规模进行扩大，使该工厂设计工作尽可能的符合可持续发展的战略要求。
2、该工厂的设计要尽量的与实际相结合，我们首先要做到因地制宜，通过使用当前我们能够掌握的比较熟练的技术，以此来能够确保该工厂的设计可以得到尽可能大的利益。
3、在该工厂设计中我们需要做到对于我们的工作人员做出合适的安排，使工作人员能够在最适合自己的岗位为工厂工作以发挥其最大的实力来为工厂的发展尽自己最大的一份力量。
4、另外在该工厂的设计中还要注意到环保这一重要问题，我们要尽可能的减少有毒有害物质的排放以减少对人与自然的危害，尽可能促进人与自然的和谐相处。
5、再者这一次的工厂设计也是对自己，对自己大学四年所学知识的一次重要的检验，也是对我们未来踏入社会之前的一次工作实习，这让我们能够更好的去适应未来的工作环境。
1.5酒精工业发展趋势
随着时代的发展，随着经济的发展，酒精在当今的工业中正在以飞快的速度高速发展着，并随着当今科技的进步，当今的工业酒精的生产已经逐渐的一步一步的从传统的生产的工艺方法中逐步的走了出来，开始逐步的走向了高科技发展的道路。在当今的酒精生产工艺中，生产设备及菌种扮演着重要的角色，现在在酒精工厂中进行设计的部门乃一厂之根本，每一个工程技术人员每天都在日思夜想的如何研究并开发出新的生产工艺，如何来发明新的生产发酵设备，在现有的菌种中如何来选育出生产高效并且生产稳定的菌种。在酒精的生产中，淀粉是其主要的原材料，然而由于现存的耕地面积在世界性的范围内都在逐渐的减少。而
且以淀粉这种原料作为生产的酒精的比例也在随着时代的进步而在不断的减少着，反而在工业中人们以糖蜜这种原材料作为为生产酒精的原料的比例却有着很大程度的提高，这完全是一个明显的人们无法忽视的信号。而且具相关的报导称，工厂所用的各种的原料在整个世界的酒精的生产中的各种比例是45%，而通过裂解石油的废气——乙烯占了20%，淀粉质这一种酒精生产的原料占了16%，化学产物——纸浆液亚硫酸盐占了7%，还有大约占了12%的野生植物等等。以上的这几个数据都很明显的表明：在未来将以含有可发酵性的工业废气和废物将作为生产工业酒精的原料主要原材料。
而现在为了使工业酒精——乙醇的生产工艺得到进一步提高，来自各个国家的工程人员与技术人员都在为研究新型，更高端的的酒精的发酵与糖化等方法付出自己的一份努力，比如在现代的工业生产上应用的为了固定化细胞所使用的酒精发酵法以及为了得到耐高温的活性干酵母法等等这一些新的发酵工艺。而再设备等这一方面也出现不少相关的高效的生产反应器，例如使用单罐的连续的搅拌反应器，通过使酒母得到回收利用的连续的搅拌反应器以及塔式的反应器，还有通过固定化细胞的反应器等等一些，这些菌种及设备上的科技与技术的进步都使得再新发现的原料的生产利用等方面都得到了很大的改良与进步。以上所介绍到的种种的改良与进步，无论是酒精的生产工艺还是酒精的生产设备方面，它们在某些方面还存在一些不足而需要改良的地方，这些就不再作详述了。但以上的这些介绍也基本上的反映了当前的酒精工业的形势同时也表明了在未来酒精工业该如何发展。
1.6酒精工业生产方法
当前世界上在工业中主要的生产酒精的方法，我们总结起来无非有着两种主要的形式：（1）生产酒精主要利用酒精酒母的发酵；（2）主要通过化学合成的方法对石油这一种原料进行制作从而生产酒精。而考虑到我国的大致条件——我国农副产品资源丰富，所以，采用微生物的发酵这一种方法成为了我国生产工业酒精的主要方式。而采用微生物发酵的这一种生产酒精方式在应用不同的材料作为发酵的原料时，我们所采用的酒精的生产工艺有着微微的不同，由于原材料的不同而应用的生产工艺主要可以分为：（1）以淀粉质为原料的酒精生产工艺；（2）使用糖蜜这种原料生产酒精的工艺；（3）通过将工厂所产生的废液以及纤维素来作为原料生产酒精的工艺等。在工业中常被人们所使用含有淀粉质的原料有薯类以及谷物类，还有的就是某些野生植物，这些野生植物都含有高含量的淀粉。
1.7酒精国家标准
检验一个国家的酒精生产能力及酒精生产水平的标志即它所生产的酒精的质量标准，而且酒精质量标准也是表现着在酒精的生产的两个方面的核心——蒸馏以及管理水平，酒精的质量有着一个国家的标准，它不仅是整个酒精企业的重要的生命线，同时它也是在酒精企业的整个的生产活动中的最主要的以及最根本的规章制度，酒精质量它促使着酒精企业来不断的提高酒精质量，并最终使其成
为了公司发展的永远的主题。
当前，发酵法是工业上生产酒精的主要的方式，而如上文提到的酒精是一个国家的经济实力的其中一个重要的标志，所以发酵的技术水平的能力将最终成为衡量一个国家的经济实力的重要依据，如大家所知道的能源在世界的整个发展中都扮演着极其重要的角色，甚至可以说世界能否发展就在于其能源问题。在世界的整个发展历程中扮演着能源这一重要的角色也随着时代的变迁也不断变换着，每一次起能源作用的物质的更替都代表着世界的一大进步，尤其在1975年，巴西成功的从甘蔗，糖蜜等原料中生产出了酒精，这一进步给了各国一个重击，这使它们意识到能使自己国家的能源储备增加10%以上。
通过使用发酵法来生产乙醇其效率极高，这种方法远比比石油更具有有优势：（1）生产乙醇的原料年年都能够种植，年年都能够收，其远投资巨大来开采石油；（2）现在的的农业状况以及酒精的生产能力，发动机的功能的高速增强，在不久的将来，我相信一个可持续的能源资源展现在人们的面前。
2工艺流程示意图
该酒精的生产工艺应用了双酶法即α-淀粉酶和糖化酶来糖化，间歇发酵的发酵方式和三塔蒸馏的流程，如图
3100000t/a淀粉原料燃料酒精厂全厂（蒸煮糖化车间）总物料衡算
物料衡算是利用质量守恒定律来计算在生产过程的各个阶段的物料质量。在生产过程中，在工艺流程确定后，我们即开始通过任务的要求来计算所需的原料的质量，以及其他所需的化工制品。并在计算的过程中将化学反应所产生的副产品计算出来以留作它用。物料衡算的过程也为我们后续设备的选型提供了依据，为我们在挑选设备指明了方向，使我们少走弯路，提高了我们的办事效率。物料衡算分为以下几个部分的计算：（1）酒精生产设计中原料消耗的计算，在本设计中，我们所使用的主要的原料为薯干，其它的所需的原料为一些化学制品，例如有α-淀粉酶及糖化酶等酶类，还有H2SO4和NH4SO4等化学物质；（2）整个的生产的过程中所生成的一些中间产品，其中主要为一些繆类，例如蒸煮缪，酒母繆以及发酵繆等；（3）最后的即为在生产中产生的副产品及最终所要得到的的成品。下面就三个部分作详细计算。
我们欲进行物料衡算，首先得知道本设计的相关要求及给的一些相关参数，以下即为该设计的工艺技术要求及基础数据：
（1）本设计的生产的酒精数量为每年生产10000吨普通三级酒精；
（2）被设计的生产酒精的主要方法为通过α-淀粉酶和糖化酶来进行糖化的双酶法以及使用间歇发酵和三塔蒸馏的方法；
（3）本酒精的生产设计的工作时间为每年是300天，这能够提供足够的时间进行工作与休整仪器
（4）在该生产设计中，工厂的每一工作日的酒精的产量为334吨，则工厂一年的酒精产量为100200吨，其中多余的200吨为次品酒精；
（5）本设计的生产的酒精的质量标准为普通的三级酒精即生产的该酒精中的乙醇的体积分数为95%；
（6）该酒精的生产通过淀粉的糖化发酵来生成，所以本设计选用了价格相对的低廉，淀粉含量相对的高的木薯，在木薯中，其淀粉含量为68%，水分含量为13%；
（7）在本设计中所选用的糖化淀粉的α-淀粉酶和糖化酶的活力分别为8u/g,100u/g，而其中酒母糖化繆的糖化酶的活力为200u/g，而H2SO4和NH4SO4等化学物质的用量标准为5.5kg/t(酒精)和8kg/t(酒精)。
3.1整个生产过程中全部的原料的消耗的计算每生产
本设计是通过在酶的作用下将木薯中的淀粉淀粉原料分解为葡萄糖，然后在发酵的菌种的作用下将葡萄糖发酵最终生成酒精，从而得到所需产物，以下即为由木薯生产酒精所经历的两个反应：
糖化阶段：（C6H10O5）n + nH2O——nC6H12O6
162 18 180
发酵阶段：C6H12O6——2C2H5OH + 2CO2
180 92 88
首先由上述的数据得知三级酒精的乙醇的体积分数为0.95,则可得知其质量分数为97.98%,即1000kg三级酒精所对应的乙醇质量为979.8kg,在由以上化学式中乙醇与淀粉间的对应关系得到每生成1000kg三级酒精所对应的淀粉的理论量为：
979.8*(162/92) =1725.3（kg）
以上得到的为每生产1000kg三级酒精所理论所耗费的淀粉量，然而在整个的生产过程中有着各种各样的复杂的物理与化学反应，而且在整个的生产流程中，有着相当大的一部分需要着人类的判断，这些就必然致使实际的过程不可能完全与我们在纸上设计的一样，这就是使得产品的实际产率低于理论值。我查表得知在生产的各个阶段的淀粉的损失值，如下表：
由上表得知，我们整个的发酵系统假定设有酒精扑集器，则我们可以得知淀粉的损失率在整个生产过程中为9.0%。由此我们每得到的1000kg普通三级酒精所实际的耗费淀粉的质量为：
1725.3/(100%-9%) =1895.9（kg）
下面来检验以淀粉这种原料来生产酒精是否达到了我国生产酒精的先进的出酒率水平，计算得知淀粉这种原料的出酒率为1000/1895.9=52.7%，从而以淀粉来生产酒精是可取的，其达到了先进水平。
上文给出的数据告诉我们木薯这种农作物中淀粉的含量为68%，从而工厂中生产1000kg普通三级酒精所消耗的木薯干这一种农作物质量为：
1895.9/68%=2787.6（kg）
在实际的生产过程中，如果要得到的精确值，我们还必须考虑到生产过程中所加入的糖化剂的量，糖化剂的成分中也含有着淀粉，计算时需将其除去，例如假设我们应用液体曲糖化这一种工艺技术，这时我们设在生产1000kg的酒精所加入的糖化剂中所含有的淀粉质量为G1，则实际所需要另加的淀粉原料量为：
（1895.9-G1）/68%
生产中所消耗的酶主要是在物料的蒸煮糖化过程中所使用的a-淀粉酶和糖化酶以及酒母糖化酶，这里所使用的α–淀粉酶的酶活力为20000u/g，其加量的标准为8u/g原料，而糖化酶的酶活力为100000u/g，其加量标准为100u/g，另一种酒母糖化酶的加量标准为200u/g，且酒母的用量为原料的10%即为278.76kg。则可得知为使淀粉液化，糊化所耗用的a-淀粉酶及糖化酶以及酒母糖化酶的量分别为：
a-淀粉酶：2787.6*1000*8/(20000*1000) =1.12（kg）
糖化酶：2787.6*1000*100/(100000*1000)=2.788（kg）
酒母糖化酶：278.76*70%*200/100000=0.390（kg）, 式中酒母糖化液占70%。
两项合计，糖化酶用量为3.178kg。
3.2在蒸煮糖化车间物料衡算
查表知在生产过程中淀粉原料与加的水的比例为1：2。由此我们得知进入蒸煮罐的混合物的量为：
2787.6*（1+2）=8362.8(kg)
我们查资料知在酒精的生产过程中的淀粉浆的蒸煮工艺为：首先在调浆罐中将粉浆的温度维持为50℃，随后利用喷射液化器升温至105℃，喷射液化器不仅能够迅速的升温并能够提供粉浆一个适合的初速度已进入下一个仪器进行下一步操作，但由于喷射液化器只是一个粉浆暂时停留的地方，因此我们须将已升温的粉浆转入维持罐，最后在进入液化罐前使用真空闪急蒸发冷却直至95℃，在液化罐静置60min后，再一次使用真空冷却器进行冷却至63℃，这时粉浆就已经完全蒸煮完成了。在以上的这些流程中由于使用的是直接蒸汽加热，这使得进行加热的蒸汽与粉浆混合在了一起，并且在后续的设备中进行了减压蒸发、冷却降温这些操作，这使得粉浆的量再一次发生了变化。因此，为了精确计算蒸煮醪，我们必须与热量衡算同时进行。这是非常复杂的，我们完全没有这个精力，在这里只进行近似的计算。下图为其蒸煮工艺的流程图：
查资料知木薯干的干物质的含量为w0=87%，则可知木薯的比热容为；
c0 = 4.18*（1-0.7w0）= 1.63[kJ/(kg.K)]
由于木薯粉浆中木薯粉与水的加入量的比例为1：2，则可知粉浆中木薯中的干物质在粉浆中的含量为：
w1 = 87/（3*100）=29.0%
从而我们可以得知蒸煮醪的比热容即木薯中的干物质与其中的水的比热容之和是：
c1 = w1c0+（1.0-w1）c w
= 29.0%*1.63+（1.0-29.0%）*4.18
= 3.44[kJ/(kg. K)]
其中的c w是纯水的比热容，单位为[kJ/(kg. K)] ，为了简化以下的计算，我们在这里假定了在整个的蒸煮的过程中蒸煮醪的比热容都维持不变。首先我们计算经过第一步后的蒸煮醪量，即经过喷射加热器后的蒸煮醪量。在这里我们根据热量衡算来求得为了使蒸煮醪的温度升为105℃所需的蒸汽量，然后用初始的蒸煮醪加上蒸汽量即为进入液化维持罐的量。
进入喷射液化器的蒸煮醪升温所需热量为：
8362.8*3.44*（105-50）=1582241.76(KJ)
则所需蒸汽量为：1582241.76/(2748.9-105*4.18)=685(kg),其中的2748.9为喷射液化器的加热蒸汽在压强为0.5Mpa下的的焓，单位为（kJ/K）。
则进入液化维持罐的蒸煮醪量为：
8362.8 +685= 9047.8(kg)
经液化维持管的降温后蒸煮醪放出来的热量为：
9047.8*3.44*（105-102）=93373.296(KJ)
则得到放出的蒸汽量为：
93373.296/ 2253=41.4(kg)，其中2253为饱和蒸汽在温度为102℃度下的汽化潜热，单位为(kJ/K)。
则进入闪蒸汽液分离器的蒸煮醪量为：
9047.8–41.4= 9006.4(kg)
蒸煮醪在闪蒸汽液分离器中放出的热量为；
9006.4*3.44*(102-95)=216874.112(KJ)
同样的蒸发的水为：
216874.112/2271=95.5(kg)，式中，2271为95℃下饱和蒸汽的汽化潜热，单位为（kJ/kg）
进入真空冷却器的蒸煮醪液量为：
9006.4-95.5=8910.9 (kg)
在真空冷却中放出的热量为：
8910.9*3.44*(95-63)=980911.872(KJ)
此设备内蒸发的水分为：
980911.872/2351=417.23(kg)，式中2351为真空下温度为63摄氏度时的饱和蒸汽的汽化潜热，单位为(kJ/kg)
最终得到的蒸煮醪液量为：8910.9-417.23=8493.67(kg)
3.3发酵车间的物料衡算
在发酵车间的物料衡算计算主要有糖化醪及发酵醪等醪量的计算，还有各级种子罐中发酵液及一些化学物的计算，而糖化醪量的计算主要是通过得到的酒精质量来反推所得到的，这种方法能够更加迅速的得到所需求取的量。例如在本设计中，我们假设在发酵结束后的得到的成熟醪中，酒精的体积分数占10%，即酒精在成熟醪中的质量分数为8.01%。现在我们得到成熟醪的蒸馏效率为98.4%，而且由于发酵罐有着酒精捕集器，而且在酒精捕集器的作用下，酒精洗水和洗罐
的用水的量分别为成熟醪量的5%和1%（质量分数）,由此我们可以通过使用以上给出的的这些数据来求知发酵车间的一些数值：
由上述数据知三级酒精的质量分数为97.98%，则最终得到的1000kg三级酒精中的乙醇量为979.8kg，则未经过酒精捕集器和洗罐前的乙醇含量为：979.8*(1+0.05+0.01)=1038.588(kg)
又由成熟醪的蒸馏效率为98.4%及酒精在成熟醪中的质量分数为8.01%，则未进行蒸馏的成熟发酵醪量为：
1038.588/(98.4%*8.01%))=13177.0(kg)
若没有设置酒精捕集器和洗罐的用水，即没有由由于酒精捕集器及洗罐所造成的乙醇损失，则经蒸馏后剩下的乙醇全部成了成品，则此种情况1000kg三级酒精所对应的成熟发酵醪量为：
13177.0/106% = 12431.1(kg)
求取经过蒸馏塔后的成熟醪中的乙醇浓度，此时由于蒸馏塔的蒸馏效率为98.4%,则成熟醪的量将变为原有的98.4%，且此时乙醇的浓度将为成品中乙醇量的1.06倍，蒸馏后成熟醪中的乙醇浓度为：
(1000*97.98%*1.06)/(98.4%*13177.0)=8%(质量分数) 且在其发酵的过程中，将会生产CO2，此时每1000kg三级酒精所对应的CO2生成量为：
（979.8/98.4%）*(44/46)=952.4(kg)
由以上的假设知接种量为10%，从而酒母醪量为：
（(12431.1+952.4)/((100+10)/100)）*10%=1216.7(kg)
又因为在酒母醪中，其中70%是糖化醪，则可求得糖化醪量为：
(12431.1+952.4)/((100+10)/100)+(1216.7*70%)=12994.0(kg)
以下就1000kg三级酒精在发酵车间进行发酵所需的各种原料进行物料衡算：
在发酵车间主要为种子罐中各物料的衡算及发酵液的计算，以下为酒精发酵
由上述条件知发酵培养基初糖浓度为150kg/m3，糖酸的转化率为50%，以及除去倒罐率1%后的发酵成功率为99%，则生产1000kg97.98%的酒精的发酵液量为：
(1000*97.98%)/（150*50%*98%*99%）=13.5 (m3)
查表得知水解糖在发酵液中及二级种子培养基中的加入比例分别为：150 g/L和25 g/L，且以10%的比例将发酵液传代到二级培养基中，则共需水解糖的量为：
13.5*150+1.35*25=2058.75(kg)
接下来计算尿素，H2SO4，淀粉酶，NH4SO4在发酵液及二级种子培养基中的量，在发酵培养基中，木薯干粉为16%~20%，尿素为0.5；而在二级种子培养基中，甘薯干粉16%~20%，NH4SO4为0.5,尿素为0.3，α-淀粉酶为0.1, H2SO4为1.2。
从而求得尿素耗用量为：0.5*13.5+0.3*1.35=7.155(kg)
（NH4）2SO4的耗用量为：0.5*1.35=0.675(kg)
α-淀粉酶的耗用量为：0.1*13.5=1.35(kg)
H2SO4的耗用量为：1.2*1.35=1.62(kg)
3.4蒸馏车间物料衡算
发酵醪量的计算主要是根据乙醇的恒定来计算，首先我们计算得入蒸馏塔的的乙醇量为：
13177*8%=1054.16(kg)
又由塔顶出来的酒气的乙醇的质量分数为47.18%，则从醪塔出来的蒸汽量为：
1054.16/47.18%=2234.34(kg)
从而醪塔的剩下的液体量为：
13177-2234.34=10942.66(kg)
查表知成熟醪中固形物的含量为B 1=7.5%，则其比热容为：
4.18*(1.019-0.95B 1)=3.96[kJ/(kg. k)]
且蒸馏残留液中的固形物在其中的质量分数为：
13177.0*7.5%/11023.7=9.0%，
则其比热容为：
4.18*(1-0.378*9%)=4.038[kJ/(kg.k)]
我们在附录中查得体积分数为50%的酒精的蒸汽焓为1965kJ/kg,且塔底采用
的是0.05MPa （表压）的蒸汽进行加热，其蒸汽的焓为2689.8kJ/kg;又在这里我
们将蒸馏过程中的热损失取为传递总热量的1%，则根据热量衡算我们可以得知
加热所消耗的蒸汽量为：
(2153.3*1965+11023.7*4.038*105-13177.0*3.96*70）/(2689.8-4.18*105)
= 2357.1(kg)
如果在这里我们采用直接蒸汽加热，则加热的蒸汽量将全部转变为醪，因此
从塔底排出的废醪量将增加这个蒸汽量，即：
11023.7+2357.1=13380.8(kg)
V 1
F 1
3.5 100000t/a 淀粉原料酒精厂总物料衡算
前面我们所进行的都是以生产1000kg 三级酒精为前提的，下面我们来进行
年产100000吨酒精的计算，实际上我们每天生产的酒精量为334吨，则一年生
产的酒精量为100200吨，而关于原料木薯的消耗量的计算如下：
日耗量为： 2787.6*334=931058.4(kg/d)
年耗量为： 931058.4*300=279317520(kg/a)
4设备的计算与选型
首先我们要确定所选取的发酵罐的大小，我们只有确定了发酵罐的大小才能够进行下面的计算。由于现在的科技的发展日新月异，现在的发酵罐较之以前有着很大的不同，并且生产发酵罐的厂家越来越多，我们需要在以下的5，10，20，50，75，100，120，150，250，500m3这些发酵罐容积选择一个与我们所生产的酒精产量相适合的容积。发酵罐的容积并不是越大就越好的，虽说这样能够能够减少发酵罐的数目，但是发酵罐的数目减少并不代表我们花费在设备上的资金得到了节约，发酵罐的容积增大也就代表着其对设备的材质有了更高的要求，同时也要求着更高的管理水平，再者，发酵罐越大，对放置发酵罐的工厂也就需要更大的空间，因此我们在选取发酵罐时需要综合考虑。最终我们选定为500 m3的发酵罐。
4.1种子罐的计算
这时我们开始进行所需发酵罐数目的计算，因为我们所知道的是发酵罐的容积和糖液的质量，因此首先我们需要将糖液的质量转换为体积，我们由上述的数据知每小时进入发酵罐的醪液质量为180833kg，且查表得糖化液的密度为1200kg/m3,则每小时进入种子罐及一号发酵罐的体积为：
180833(/1200=151（m3）
设醪液在种子罐的停留时间为12个小时，则种子罐的有效容积至少为：151*12=1812（m3）
在这里我们取种子罐的填充系数为0.8，则种子罐的全容积至少为：
1812/0.8=2265（m3）
取每个种子罐的容积为500 m3，则所需种子罐的数目为5个。
4.2发酵罐的计算
由上知我们选取的500 m3的发酵罐，并设所选的发酵罐的高度是发酵罐内径的2倍，发酵罐底封头高和上封头高相等为内径的0.1倍，且为了使接下来的计算方便，我们将上下封头看作一样，则有以下的计算公式：
3.14D2（H+2h上+D/3）/4=500（m3）
得到发酵罐的高度为12.62m，发酵罐的内径为 6.31m，发酵罐的封头高为0.631m。
则发酵罐的表面积为柱形部分，上下封头部分这三者的表面积之和，即：发酵罐的表面积=圆柱形部分面积+椭圆形封头表面积*2
发酵罐的表面积= 3.14×6.31×12.62+32*2= 314（m2）
由于我们选取的发酵罐的容积为500m3的，且其填充系数我们选为0.9,则一个发酵罐的实际容积为450m3，又因为糖液的流量为151m3，且由于我们设定的发酵周期是70个小时，即糖液在发酵罐中待的时间为：58个小时，则发酵罐每个周期总共需装液的体积为：151*58=8758 m3，
则所需发酵罐的数目为：8758/450=20(个)
然后我们根据以上我们所算的来选择合适的材料，材料的选择的前提条件首要的是要其能够满足其工艺要求，例如压强，温度等，否则将导致一些无法挽回的损失；在这之后我们才能够考虑材料的经济性。在本设计的发酵罐中，我们采用的为A3钢板。
首先我们来计算所需要的发酵罐的壁厚，在确定发酵罐的壁厚时，我们要从发酵罐所存在的压力状态，发酵罐内径，焊缝系数，壁厚附加值，A
钢板允许应
3
力来确定发酵罐壁厚，在本设计中压力，发酵罐内径，焊缝系数，壁厚附加值，钢板允许应力分别为0.5MPa，631cm, 0.8, 0.18,127MPa,则所需的发酵罐的A
3
壁厚为：
0.5*631/(2*127*0.8-0.5) +0.28=1.84 （cm）
求封头的厚度与上面的计算同理，计算得1.94cm
4.3冷却管计算
关于冷却面积的计算，我们首先需要进行发酵罐内热量的去向的计算，在发酵罐内热量的变化主要有：（1）原料的糖度降低时放出的热量；（2）气体离开时带走的热量；（3）发酵罐向罐体外散发的热量。下面我们对这三个方面做计算。
主发酵期每小时糖度降低1度所放出的热量:
Q
1
=418.6*1﹪*500*0.9*1200=226044(kJ/h)
由代谢气体带走的蒸发热量，一般在5%—6%之间，我们一般采用5%，则 : Q2=0.05Q1=226044*0.05=11302.2(kJ/h)
而向周围空间散发的热量的大小要视情况而定，其值与外界环境的温度及罐壁有着很大的关系，这里我们设发酵罐外壁没有使用保温层，而且发酵罐的壁温最高可以达到35℃，并且发酵罐所在的环境的平均的温度为27℃，则由这些条件我们得知罐内液体向外散热时的传热系数：
1.7*(35-27)0.25+4.88*[(273+35)/1004-(273+27)/1004]/(35-27)=35[KJ/（m
2.h. ℃）]
从而Q3=314*35*（35-27）=87920（KJ/h）
则单个发酵罐的冷却需要放出的热量为：
Q=Q1-Q2-Q3=226044-11302.2-87920=126822(kJ/h)
从而整个发酵车间通过冷却装置而放出的热量为：
Q总=126822*20=2536440 (kJ/h)
我们所采用的冷却水的初始温度及最终的温度为20℃及27℃，则所需的冷却水的质量为：
2536440/[(27-20)*4.186]= 86562(kg/h)
在整个发酵阶段中，我们控制发酵液的温度维持恒定，为30℃，则可求得对数平均温度差为：
[（30-20）-（30-27）]/2.3lg[(30-20)/(30-27)]=5. 8℃
接下来我们要确定传热的总系数K的值。
在本设计中，我们选取了蛇管为水煤气输送管，它的规格为Ф60×5，则可求得管的横截面积为：
0.785×（0.05）2=0.002（m2）
设发酵罐内同心装蛇管，并且管内同时进冷却水，则管内水的流速为；
v= 0.41m/s
我们在此设计中，我们挑选的蛇管圈的直径为4m，并且在该水温时，我们查表知此时的A=6.45，且蛇管圈半径为3.3m，则可求得：
K
1 = 4.186A （ρ
v
）0.8 (1+1.77D/R)
D0.7
=4.186*6.45*（0.41×1000）0.8*（1+1.77×0.053/3.3）/(0.0530.7)
=5505kJ/(m2.h.℃)
按经验可取为2700 kJ/(m2.h.℃)
而K
2
除以上的两个热系数外，我们还要考虑管壁的热传导及污垢的热阻，所以，它们的总的传热系数为：
K=1/[(1/k1)+(1/k2)+(0.004/188)+(1/16750)]
= 1580 [kJ/(m2.h.℃)]
得到冷却面积为：
从而由Q=KAt
m
)= 2536440/ (1580*5. 8)=277m2
A=Q/(Kt
m
得到即L=277/(3.14*0.05)=1764（m）蛇管的长度由A=Lπd
cp
每圈蛇管长度=[（3.14*2*3.3）2+0.22]0.5=15.7（m）
蛇管总圈数= 1764/15.7=113（圈）
蛇管总高度=(113-1)*0.2=22.4(m)
4.4发酵罐接管设计
首先我们计算进料管的管径，由前文知糖液的流量为151m3/h，设糖液的流速为0.4m/s,则进料管的直径为：
[(151*4)/(3600*3.14*0.4)]0.5=0.37(m)
则选用取无缝钢管φ42.3x3.25
由于发酵罐的出口的液体的出料量比进口大些，所以发酵罐的出口管的管径比进口要大些，选取φ48x3.5
而关于支座的选择，由于我们选取的发酵罐的大小为500m3，发酵设备的总重量较大，为了支撑其重量，我们应该选用裙式支座。
发酵罐参数
5谢辞
写到了这里，毕业设计的大部分差不多已经完成了，在这一次的毕业设计过程中，虽说遇到了很多的挫折，但是我也从中学到了很多，毕业设计是对我大学四年的所学的一次回顾以及整理，通过这一次的毕业设计，使我夯实了以前的所学，使我能够在即将踏入的社会更加的具有自信，而且在本次的设计中，我也收到了许多的人的帮助，在设计的初始阶段，我就面临着严峻的形势，因为对于我来说，毕业设计完全就是一个陌生的领域，幸好老师向我伸出了援助之手，老师首先给我们集中作了一个简短的介绍，从选题，开题报告，提纲，老师都给我们作了细致的讲解，使我们对毕业设计有了一个初步的了解，这使我们找到了努力的方向，而不是再去盲目的去搜索资料，使我们能够更有规划的去完成毕业设计，不仅如此，在我们初步完成毕业设计后，老师又将我们的初稿进行一遍又一遍检查，并详细的指出初稿中的具体的问题，并且不厌其烦的给我们对这些问题进行详细的讲解，直到我们真正的理解了这个问题为止。
本次的毕业设计为设计一个年产10万吨的酒精长，这是我第一次的去完成这样一个方案，我们以前所做过的最多可能是本设计中的某一环节，这一次需要我们去完成整个方案，这是对我们的一个巨大的挑战，同时也是对我们能力的一次提高。虽说可能以后我们不会从事相关的工作，但是这一次的设计的经历也会成为我们未来的一笔宝贵的财富，这一次的毕业设计的经历将会教会我们许多的事情，这些经验将会使我们在未来的工作和生活道路上少走一些弯路，将会为我们未来的成功的道路提供一些捷径。
在这里我也要感谢学长的帮助，学长给我们提供其做毕业设计时的经验，并在闲聊中她总是能像知心朋友一样鼓励我，而在论文的写作和措辞等方面她也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，我想如果没有学长的热心帮助我将可能需要花费更多的精力才能完成这篇毕业设计，正是许老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢江老师。
通过本设计，我对酒精的用途，对世界酒精生产和我国酒精生产目前的状况，以及将来的发展趋势，酒精的生产方法。都有了进一步了解，特别是对发酵法生产酒精，对酒精生产的发酵车间有了更深的了解。
本设计主要由江贤君老师指导，江贤君老师对本设计提出了许多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢！
由于本人水平有限，错误和不足之处，恳请读者批评指正，以便进一步改正提高。
秦涛涛 2015.5.21
6主要参考文献：
发酵工厂设计慨论吴思方中国轻工业出版社
发酵设备高空荣中国轻工业出版社
酒精工业手册章克昌中国轻工业出版社
生物工程设备梁世中轻工业出版社化工设备机械基础董大勤化学工业出版社
简明化工制图陆宏均林大均华东理工大学出版社
酒精与蒸馏酒工艺学无锡轻工业学院中国轻工业出版社
新编酒精工艺学贾树彪李盛贤吴国峰化学工业出版社
酒精发酵工艺学赵继伦华南理工大学出版社
常用食品数据手册文盛中国食品出版社
化工设计王静康中国轻工
木薯为原料的酒精酿造 工艺 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
以木薯为原料的酒精酿造工艺木薯具有良好的加工性能，也不与粮食作物争地，是一种有很大发展潜力的酒精生产再生资源，将其应用到发酵工业，具有广阔的发展前景。据相关资料显示广西的木薯产量较大，全国60%的木薯淀粉是由广西生产，广西对于生产木薯酒精具有独特的优势。以木薯为原料进行酒精发酵的工艺较成熟。本文简述了木薯原料预处理、液化、酶糖化、发酵酒精生产工艺。木薯是热带和亚热带广泛种植的粮食和经济作物，适应性很强，耐旱、耐瘠、耐水，对土地的质量要求不高，是可在任何土质中生长的作物。我国南方盛产木薯，产量高，淀粉含量高。木薯的块根淀粉含量达25%-30%左右，木薯干淀粉含量达70%左右，是被誉为“淀粉之王”。木薯已被世界公认是具有很大发展潜力、很有前途的酒精生产的可再生资源。近年来，随着木薯原料用于生产酒精渐渐收到人民的重视，国内外学者都致力于木薯生产酒精工艺的研究。下面就木薯原料预处理、液化、酶糖化、发酵酒精生产工艺这四个方面进行简单的介绍。 一、原料的预处理 原料在进行正式生产之前，必须预处理，以保证生产的正常进行和提高生产的效益，预处理包括除杂和粉碎两个工序。木薯在收获和干燥过程中，经常会惨夹进泥土、沙石、粗纤维，金属杂质等杂质，这些杂质如果没有在正式投入生产之前清除，将严重影响生产的正常进行。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损坏，造成生产的中断；机械设备运转部位，会因泥沙的存在而加速磨损，泥沙等杂质也会影响正常的发酵过程。所以用木薯原料生产酒精前，必须进行除杂，以保证生产的正常进行和提高生产的效益。 2、原料的粉碎木薯原料粉碎可以使原料的颗粒变小，原料的细胞组织部分破坏，淀粉颗粒部分外泄，增加原理的表面积，在进行水热处理时，加快原料的吸水速度，降低水
年产8万吨酒精工厂设计（蒸煮糖化车间）物料衡算 1.
2、原料消耗的计算 （1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式为： 糖化： 162 18 180 发酵： 180 46×2 44×2 （2）生产1000㎏国标食用酒精的理论淀粉消耗量（乙醇含量95%（v/v ），相当于%（质量分数））： （3）生产1000㎏食用酒精实际淀粉消耗量： 生产过程各阶段淀粉损失 6 12625106)O H nC O nH O H C n →+（2 52612622CO OH H C O H C +→) (2.162792/162%41.921000kg =??
则生产1000㎏食用酒精需淀粉量为： （4）生产1000㎏食用酒精薯干原料消耗量 薯干含淀粉65%，则1000kg 酒精薯干量为: 若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量为（G1），则薯干用量为： （5）α-淀粉酶消耗量 薯干用量：;а-淀粉酶应用酶活力为2000μ∕g ,单位量原料消耗α-淀粉酶量：8u/g 则用酶量为： （6）糖化酶耗量 酶活力：20000u/g;使用量：150u/g 则酶用量： 酒母糖化酶用量（300u/g 原料，10%酒母用量）： 式中67%为酒母的糖化液占67%,其余为稀释水和糖化剂. 两项合计,糖化酶用量为+=)(kg （7）硫酸铵耗用量: 硫酸铵用于酒母培养基的补充氮源,其用量为酒母量的%,设酒母醪量为m,则硫酸铵耗量为:%?m 3、蒸煮醪量的计算 淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆（原料：水=1：2），则粉浆量为： 假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为50oC，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至105oC，然后进入罐式连续液化器液化，再经115oC 高温灭酶后，在真 ) (1799%55.9%1002 .1627kg =-) (69.2767%651799kg =÷%65)1799(1÷-G ) (07.11)(1007.112000 8 1069.276733kg g =?=??) (76.20)(1076.2020000150 1069.276733kg g =?=??)(78.220000 300 %67%1069.2767kg =???) (07.83032169.2767kg =+?）（)] /([63.1)7.01(18.400K kg kJ B C ?=-=
木薯酒精污水处理工艺技术方案 投标书
前言 中国从九十年代开始使用木薯生产酒精，这几年木薯酒精已成为“主流”，但产生的废液主要借鉴玉米、小麦等酒精废液的处理技术。十多年来，木薯酒精废液处理取得了不少成绩，也走了不少的弯路。由于木薯酒精废液中木薯渣的特殊性，国内对于木薯酒精废液的处理投资大，成功率低，总体来说，处理效果并不理想。 我公司多年致力于木薯酒精废液处理的研究，在实验室进行了多次、多种小试实验，成功提出了对于木薯酒精废液处理的一些想法和建议，并将部分实验结果成功应用于工程实践，取得了较好的成果。 本方案在组合优化原有各段成功处理工艺的前提下，提出合理的处理工艺。首先对处理工艺的基本思路做如下介绍： 木薯经过发酵提取酒精后，排出废醪液进入污水处理系统。废醪液有以下特点： 1、泥砂含量大 会在后续的水处理构筑物中沉积，减小有效容积，降低构筑物的可利用容积；同时，对卧式螺旋离心机、水泵、换热器、管道也造成很大的磨损。 如果不去除，肯定会淤积在一级厌氧罐中，并且极难从厌氧罐中排出来。 2、木薯渣沉降速度快 木薯渣进入水处理构筑物内，会很快沉积在构筑物底部，靠单纯
的排泥和提高上流速度来排除构筑物内木薯渣，肯定会遇到重大问题。 并且，由于木薯渣特别容易沉淀，会造成带式压滤机、板框压滤机的脱水效果不好，损坏滤袋、滤布等。 3、木薯渣较难生物降解 通过反复试验，经过清洗烘干后的干木薯渣基本不能短时间产生沼气，而含木薯渣的废醪液能大量产气，其原因是木薯渣中夹带的高浓度有机废水在发生作用，废水中的COD Cr产生沼气。所以，想通过在构筑物内提高停留时间，让木薯渣自行降解，是不可行的。 4、造成反应器淤塞、混合困难、进水堵塞。 根据以上提出的木薯渣的特点，一旦木薯渣进入反应器内，会很难自动出来，会造成反应器有效容积逐步减小，泥水混合困难，进水压力增加，进水管堵塞，需要定期进行开罐、放空清理。 尽管，我们可以通过除渣机系统控制排出木薯渣的量（前提是要对泥砂、大块渣进行事先去除），但由于在外排木薯渣的同时，微生物也会大量外排，很难做成“高负荷”厌氧反应器。根据我们的工程经验，只可以控制负荷在６~８kgCOD/(m3.d)。 5、造成好氧池淤塞、曝气系统堵塞 颗粒较小的木薯渣容易随水流进入好氧系统，在好氧池内沉积，堵塞曝气系统。尤其是在停留曝气一段时间后，堵塞现象更加严重。 根据以上木薯酒精废水的特点及会造成的影响，我们对于新建系统有如下想法：
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
ABSTRACT I completed 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 workshop 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 the design can reach the requirements of industrial production. Keywords：Edible alcohol; Cassava; Continuous fermentation; Four towers distillation
木薯酒精产业的社会效益和经济效益分析 1 前言 当矿物质能源日益枯竭的时候，人们把目光转向了可再生能源；当以粮食为主要原料的可再生能源影响国家粮食安全的时候，人们把目光转向以非粮的薯类原料制造酒精的王牌→木薯 2 以木薯为原料生产酒精的优势 生产酒精的原料主要有粮食类、薯类和糖蜜。其中用木薯生产酒精与其它作物相比，有着不可比拟的优势： （1）木薯是非粮食农产品，且对土质的要求低，耐旱、耐瘠薄，符合“不争粮，不争（食）油，不争糖，充分利用边际性土地（指基本不适合种植粮、棉、油等作物的土地）”的国家粮食发展战略，同时用于发展燃料乙醇也很符合当前国家生物质能源发展战略，有利于保障国家粮食安全和能源安全。 （2）用木薯生产酒精最具有经济性，详见下表： 占全国产量的70%；广西属北回归线以南，是木薯产品适宜种植区，种植木薯有利于改善本地农村贫困人口的生产生活状况；木薯酒精在广西的产业化可形成农业产业化和生态经济、循环经济的模式，促进区域经济发展。 3 制约木薯酒精发展的因素 制约木薯酒精发展的因素，关键在于没有把它作为一个产业来对待，上缺统一规划、行业指导，下缺农工协调、各自为政，结果是：资本集中度低，产业集中度低，技术水平低，环保措施投入小，经济效益差，主要表现在： 3.1 布局不合理 工厂远离原料主产区，缺乏资源优势，运输生产成本偏高。 3.2 工厂规模小 到目前为止，约有木薯酒精生产企业30余家，年产木薯酒精70多万吨，平均每
个生产企业日产133吨，难获规模经济效益。 3.3 技术水平 整体技术水平低，存在料耗高、能耗高、成本高及废渣处理难、废液处理达标排放难的问题，难显经济效益。 3.4 原料情况 原料市场不稳定，木薯种植缺乏组织性，种植粗放，且品种单一、单产低。4 提高木薯酒精效益的途径 提高木薯酒精的效益，关键在于从木薯酒精产业化和发展生态经济、循环经济的高度，统筹规划、合理布局；典型示范、正确引导；提升产业技术水平、形成循环经济规模。 木薯生态产业示意图 4.1 实现木薯种植的规模化、科学化 （1）推广木薯地套种西瓜、花生、南瓜技术，增加农民收入，提高农民种植积极性，稳定原料来源。以西瓜为例：套种西瓜每亩可收获3000斤，按0.6元/斤计算（现行价），农民可收入1800元。 （2）延长生木薯生产周期，降低原料成本。建立木薯原料基地，引进、繁育早、中、晚熟期木薯品种，延长鲜薯收获期，同时推广高产、高含淀粉木薯良种，提高木薯质量，确保以鲜木薯为原料占生产用料的70%以上。 （3）选择最佳种植优势区域。北回归线以南，属亚热带季风气候区，光照充足，气温适宜，是木薯最佳种植区域，该区域10℃以上年积温达6500℃以上，年10℃以上气温天数在280天以上，该区域木薯具有单产达到3吨的潜力，木薯质量较好，木薯平均含粉量比其他区域高1-2%，广西的木薯种植面积四分之三以上都在这些区域。 4.2 实现制造过程的现代化、高效化 （1）采用低温双酶快速糖化，可提高20-30%的设备利用率，比传统的单酶法节约5—10%的加工成本，约45元。 （2）采用浓醪生产工艺，木薯干片或鲜木薯发酵成熟醪酒精浓度可达到12%（V/V）以上，比传统的生产工艺提高1—2个酒份，可减少煤耗10-20%，降低加工成本80元/吨。 （3）采用大罐连续发酵，发酵速度快，发酵周期比运行状态良好的间歇发酵工艺要缩短8—10小时，特别是无需空罐灭菌，也无空罐时间，节约了间歇发酵的刷罐用水、灭菌用汽和人工等消耗，设备的利用率可提高15—20%。 （4）生产食用酒精可采用二塔、三塔或多塔蒸馏设备，按目前的技术水平，采用二塔常压蒸馏，比多塔蒸馏节约用汽，且技术线路较为简单，操作较容易。若采用自动化控制，效果会更好。 （5）采用CIP（Clean In Place）在线清洗，酸水、碱水可循环使用，达到清洗灭菌的目的。
年产8万吨酒精工厂设计（蒸煮糖化车间）物料衡算 2、原料消耗的计算
（1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式为： 糖化： 162 18 180 发酵： 180 46×2 44×2 （2）生产1000㎏国标食用酒精的理论淀粉消耗量（乙醇含量95%（v/v ），相当于92.41%（质量分数））： （3）生产1000㎏食用酒精实际淀粉消耗量： 则生产1000㎏食用酒精需淀粉量为： （4）生产1000㎏食用酒精薯干原料消耗量 薯干含淀粉65%，则1000kg 酒精薯干量为: 若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量为（G1），则薯干用量为： （5）α-淀粉酶消耗量 薯干用量：2767.69kg;а-淀粉酶应用酶活力为2000μ∕g ,单位量原料消耗α-淀粉酶量：8u/g 则用酶量为： （6）糖化酶耗量 酶活力：20000u/g;使用量：150u/g 则酶用量： 612625106)O H nC O nH O H C n →+（2 52612622CO OH H C O H C +→)(2.162792/162%41.921000kg =??)(1799% 55.9%1002 .1627kg =-)(69.2767%651799kg =÷%65)1799(1÷-G )(07.11)(1007.112000 8 1069.276733kg g =?=??)(76.20)(1076.2020000 150 1069.276733kg g =?=??
酒母糖化酶用量（300u/g 原料，10%酒母用量）： 式中67%为酒母的糖化液占67%,其余为稀释水和糖化剂. 两项合计,糖化酶用量为20.76+2.78=23.54)(kg （7）硫酸铵耗用量: 硫酸铵用于酒母培养基的补充氮源,其用量为酒母量的0.1%,设酒母醪量为m,则硫酸铵耗量为:0.1%?m 3、蒸煮醪量的计算 淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆（原料：水=1：2），则粉浆量为： 假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为50oC ，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至105oC ，然后进入罐式连续液化器液化，再经115oC 高温灭酶后，在真空冷却器中闪蒸冷却至63oC 后入糖化罐。 干物质含量B0=87%的薯干比热容为： 粉浆干物质浓度为： 蒸煮醪比热容为： 式中 cw ——水的比热容[kJ/(kg ·K)] （1） 经喷射液化器加热后蒸煮醪量为：8303.07＋8303.07×3.63×(105－50) ／(2748.9－105×4.18)＝9020.69(kg) （2） 经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为： 式中：2253——第二液化维持罐的温度为102oC 下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg ）。 （3）经闪蒸气液分离器后的蒸煮醪量为： 式中:2271——95oC 饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg ） （4）经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为： 式中:2351——真空冷却温度为63oC 下的饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/kg ). 4、糖化醪与发酵醪量的计算 设发酵结束后成熟醪量含酒精10%（体积分数），相当于8.01%（质量分数）。 并设蒸馏效率为98%，而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分别为成熟醪量的5%和1%，则生产1000kg 95%（体积分数）酒精成品有关的计算如下： （1）需蒸馏的成熟发酵醪量为： F 1＝1000×92.41%÷(98%×8.01%)×(100＋5＋1)÷100＝12478.6（kg ） （2）不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为： ) (78.220000300 %67%1069.2767kg =???)(07.83032169.2767kg =+? ）（)] /([63.1)7.01(18.400K kg kJ B C ?=-=%75.21)1004(871=?÷=B )]/([63.318.4%)75.210.1(63.1%75.21)0.1(1011K kg kJ c B c B c w ?=?-+?=-+=)(89772253 ) 102105(63.39020.699020.69kg =-?-)(55.88762271)95102(63.389778977 kg =-??-) (84382351)6395(63.355.887655.8876kg =-??-)(3.11772%1066 .124781kg F ==质量分数） （,/%56.76 .12478%98%41.921000W W =??
生物工程毕业论文--年产10万吨的木薯酒精发酵工厂 设计 摘要 酒精在人们日常生活以及科学研究等诸多领域都有很广泛的应用世界行业以及我国酒精行业都快速发展趋势Alcohol has very extensive application in a great deal of fields such as peoples daily life and scientific research The trades and alcohol trades of our country have fast development trends on earth in the world The output is increased progressively year by year The ability for producing alcohol of the fermented law will become the sign of a national economic strength The fermented law is mainly to utilize microorganism to have no oxygen to ferment it suck candy material likesugarcane sweet potato carbohydrate in the material such as the maize are turned into ethanol turn into alcohol This law raw material sources are abundant the environmental protection of the production process is worth popularizing in a more cost-effective manner Originally design the fermented workshop produced to alcohol to calculate with the selecting type of the apparatus strive to make the theory combine with practice Keyword Alcohol Fermented law Fermented workshop 一酒精的主要性质
工程策划书 鲁东大学 设计题目：年产10万吨啤酒工厂设计
目录 一.可行性研究报告 (3) 1.1 总论 (3) 1.2 工程建设地目地和意义 (3) 1.3 产品方案及需求预测 (4) 1.4 建厂条件及厂址选择 (4) 1.5 工程实施预规划及资金支付 (6) 1.6 经济效益及社会效益地初步估算 (6) 二.总平面布局 (7) 三.淡色啤酒生产地工艺设计 (7) 3.1 原料 (7) 3.2 生产工艺 (8) 四．工艺计算 (10) 4.1 100000t/a啤酒厂糖化车间地物料衡算 (10) 4.2 100000t/a啤酒厂糖化车间地热量衡算 (12) 4.3 100000t/a啤酒厂发酵车间地耗冷量衡算 (15) 4.4 年产10万吨12度啤酒地用水量计算 (18) 4.5 总容积200立方M啤酒锥底发酵罐计算 (19) 五.设备计算及选型 (20) 5.1 主要设备地计算 (20) 5.2 设备清单 (21) 六.工厂布局 (22) 七.啤酒工厂卫生 (22) 7.1 工厂设计规范 (22) 7.2 厂库环境卫生 (22) 7.3 厂区设施卫生 (22) 7.4 车间卫生 (22) 7.5 厂区公共卫生 (22) 八.环境保护与综合利用 (23) 8.1 环保治理工艺地设计原则： (23) 8.2 三废处理 (23) 九. 经济技术及概算 (23) 9.1人力资源配置 (23) 9.2产品成本及利润估算 (24) 十．总结 (25) 参考文献 (25) 一.可行性研究报告 1.1 总论 1.1.1 工程名称：年产100000吨啤酒工厂设计 1.1.2 承办单位：青岛三德工艺品有限公司 昌邑得益工艺品有限公司 1.1.3 工程地址：潍坊市昌邑饮马工业园区 1.1.4 工程经理：杨玉琨
木薯酒精发酵 王国东 201311805115 随着中国经济的快速发展，能源的过度消耗与利用，造成石油、天然气、煤等不可再生化石能源的严重短缺，寻找替代能源迫在眉睫，可再生的生物能源具有广阔的市场前景。在我国，玉米、小麦、水稻、马铃薯、红薯等作物中的淀粉是传统的酒精生产原料，不仅生产成本昂贵又会影响国家粮食安全，为此酒精生产原料“非粮化”是发展趋势。因此，来源广泛、成本低廉的生物燃料酒精生产原料成为国内外研究与开发的重点。木薯粗生快长，适应性好，耐瘠、耐旱，能在边际土壤中生长，广泛种植于广西、云南、海南、广东、福建等省区，是我国南方一种非常重要的经济作物。同时，木薯淀粉(25％～35％)含量高又不与粮食争地，符合国家大力发展生物质能源的规划要求，作为可替代生物质能源，极具应用与发展前景，是一种极好的酒精生产原料 目前，我国在木薯淀粉发酵生产酒精的研究与开发方面，莫丽春、赵江、陆雁、易弋等采用木薯粉和干片在低温水解和浓醪发酵等方面进行过较为详尽的研究，而在高温水解和稀醪发酵等方面研究报道还相对较少。木薯淀粉发酵生产酒精的最佳工艺条件为时间84 h、温度40℃、硫酸铵用量1.2％和酵母用量15％，在此工艺条件下生产酒精，酒精值高达11.16％(V／V)，出酒率为52.19％，比玉米、小麦、水稻、马铃薯、红薯等淀粉质为原料的出酒率都高，说明木薯淀粉是一种生产酒精的极好原料。木薯已被世界公认具有很大发展潜力、很有前途的酒精生产的可再生资源。近年来，随着木薯原料用于生产酒精逐渐受到人们的重视，国内外学者都致力于木薯生产酒精工艺的研究。 1木薯的预处理 木薯原料在进行正式生产之前，必须预处理，以保证生产的正常进行和提高生产的效益，预处理包括除杂和粉碎两个工序。 1.1原料除杂 木薯在收获和干燥过程中，经常会掺夹泥土、沙石、粗纤维、金属杂质等杂质，这些杂质如果没有在正式投入生产之前清除，将严重影响生产的正常进行。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或者损坏，造成生产的中断；机械设备运
酒精发酵工艺 李洋41116115 摘要 酒精是一种可再生能源，酒精发酵原料来源广泛，供应充足，推行乙醇汽油清洁燃料，可以解决国家石油短缺，粮食过剩及环境恶化三大热点问题。 正文 一．背景（全球能源短缺） 能源是人类社会发展的重要基础资源。特别是随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，由此导致对能源资源的争夺日趋激烈、环境污染加重和环保压力加大。促使我们更加关注世界能源的供需现状和趋势，也更加关注中国的能源供应安全问题。 根据美国能源信息署（EIA）最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计，2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.50亿吨油当量，年均增长率为1.2%。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势，而亚洲、中东、中南美洲等地区将保持增长态势。伴随着世界能源储量分布集中度的日益
增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。 未来世界能源供应和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场向发展。酒精就是一种良好的清洁能源。 近年来，世界酒精产量一直处在高速攀升中，2006年产量达4063万t，较2005年的3655万t，增加了408万t，增幅达11.16%。2006年世界酒精产量最大的三个国家，美国.巴西.中国，分别占世界份额38.37%. 33.55%. 13.54%。2007年中国酒精产量达到620万t，2008年超过700万t。（最新数据无法获取） 二．发展意义 酒精化学名称为乙醇，分子式为C2H5OH,相对分子质量为46.07。无水乙醇是无色透明，易挥发，具有特殊芳香和强烈刺激味的易燃液体。酒精的用途主要有三个方面：燃料酒精，食用品酒精，化工医药用酒精，而前者是酒精的主要用途。 燃料酒精作为一种清洁能源，是指向汽油或柴油中加入一定比例的无水乙醇作为燃料使用。酒精作为一种新能源，其优势在于发酵酒精是源于太阳能的一种生物质能转化能源，属于可再生能源。燃料酒精被认
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 - 1.1 2.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...................................................................................................................... - 6 - 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 - 5.1.1.全厂总物料衡算主要内容 ...................................................................................... - 8 - 5.1.2.工艺技术指标及基础数据 ...................................................................................... - 8 - 5.1.3.原料消耗计算.......................................................................................................... - 8 - 5.1.4.成品与发酵醪量的计算 .......................................................................................... - 9 - 5.1.5.10000吨/年燃料乙醇工厂总物料衡算 ................................................................. - 9 - 5.2.热量衡算................................................................................................................................ - 10 - 5.2.1.热量衡算................................................................................................................ - 10 - 5.2.2.水平衡.................................................................................................................... - 10 - 5.2.3.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........................................................................................................ - 15 - 8.工厂组织与劳动定员.................................................................................................................... - 16 -
木薯燃料乙醇 链接：https://www.doczj.com/doc/cc14139215.html,/baike/1321.html 木薯燃料乙醇 木薯燃料乙醇 木薯系淀粉质原料，用途比较广泛，近年来随着我国乙醇产能迅速增长，木薯需求量也大增，每年均需从国外大量进口，2004年以来，连续3年进口量均超过300万t，价格也在逐年攀升。2006年11月广西木薯干收购价格已涨至1200元/ t。 制作工艺 同为淀粉质原料，除原料前处理工段有所不同外，制糖和发酵等工段与玉米乙醇是相同的。根据上述工艺要求，年产6万t燃料乙醇的生产厂，按2006年中期市场价格计，固定资产总投资1.25亿元，包括配套热电站一座。年销售收入2. 74亿元，其中主产品6万t燃料乙醇销售收入2.52亿元。5500t饲料酵母销售收入2200万元，年利税1166.8万元。燃料乙醇单位成本核算结果为：总成本4612.2元，副产品抵扣为366.6元，单位成本为4245.6元。 木薯乙醇主要存在问题 一是原料的可靠供应问题，即国内木薯生产难以满足发展燃料乙醇需要。 二是原料价格上扬问题，由于木薯的综合利用价值较低，副产品收益少，因此原料价格对生产成本的影响更明显；如上述工厂若按同期泰国市场木薯干价格（合人民币800元/t）进原料，则上述项目年利税可达7886.8万元。但2006年以来木薯干进口到岸价在120～140美元/t。因此木薯乙醇的成本更难以明显下降。每吨木薯燃料酒精成本较以玉米为原料的燃料酒精每吨成本高500元左右。 三是环保问题，木薯乙醇废液治理难度大是环保界公认的。目前绝大多数木薯乙醇厂排放的废液未经有效处理即排放，对当地及下游环境造成严重影响。上述问题严重制约了木薯燃料乙醇的发展。 原文地址：https://www.doczj.com/doc/cc14139215.html,/baike/1321.html 页面 1 / 1
"多塔系差压蒸馏节能新工艺" "高效脱甲醇除杂新工艺" "环已烷脱水生产无水酒精新工艺" "三元共沸法制备燃料酒精工艺" "分子筛吸附法生产无水酒精工艺" 前言 我公司酒精项目组主要致力于无水酒精生产技术开发及酒精差压蒸馏节能新工艺的推广应用；承接各种规模酒精及其深加工产品装置的工程设计、设备制造、施工及调试总承包或部分工段承包。对老酒精厂存在的技术问题提供技术支持、咨询服务，对原有旧装置进行挖潜改造，并承包装置的调试、生产及生产管理服务； 公司拥有可靠的专业技术力量；先进的设计辅助软件；系统、完整的工程技术资料和良好的客户、用户关系。公司负责技术工作的几位专业工程师均曾就职于化工设计院所，并长期从事酒精生产工作，他们先后主持并完成了十几套不同规模酒精工厂的设计、施工、生产调试。其中，由我公司自主完成的有："广东城月糖厂酒精厂技改项目"酒精回收系统总承包工程；"遂溪特级酒精酿造有限公司3万吨/年酒精及配套1万吨/年无水酒精技改项目"总承包工程；"广西南康糖厂木薯淀粉酒精装置新建项目"总承包工程等。在多年的实际工作中，获得了大量的第一手工程资料，积累了丰富的实际操作经验，在酒精生产行业内享有盛名。 本公司拥有自主的"环已烷脱水生产无水酒精技术"，能向客户提供成熟的生产工艺装置及优良完整的售后服务。 本公司的设计手段先进。配套非标设备的设计算及出图均采用化工部设备设计技术中心站开发的辅助设计软件包进行，可靠性高。另外，公司长期与工程院所、高等学俯保持横向联系，保证了技术水平的先进性，技术规范的延续性。 本公司的服务宗旨是："提供先进适用的技术，系统科学的管理"，并"最大限度满足用户的需要"的服务。 中科院广州能源研究所广东中科天元再生资源工程有限公司 2001年10月再版 酒精生产技术 简介 一、酒精的用途 酒精----乙醇的俗称，一向是市场巨大的一种商品，也是重要的工业原料，广泛用于化工、塑料、橡胶、农药、化妆品及军工等工业部门，酒精的深加工产品有数百种，而且酒精还是一种重要的再生能源，所以，酒精的市场潜力是巨大的。目前，我国酒精年产量约300万吨。其消费主要为：化工占40%，轻工占40%，医药占10%，其它占10%。