121万吨955酒精厂设计毕业设计论文Word文件下载.docx
- 文档编号:3730350
- 上传时间:2023-05-02
- 格式:DOCX
- 页数:68
- 大小:62.81KB
121万吨955酒精厂设计毕业设计论文Word文件下载.docx
《121万吨955酒精厂设计毕业设计论文Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《121万吨955酒精厂设计毕业设计论文Word文件下载.docx(68页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
冬季采暖:
--29℃
冬季通风:
--19℃
夏季通风:
28℃
极端最高温度:
38℃
湿度:
冬季:
63%
夏季:
76%
综合上述原因,将厂址选在齐齐哈尔的一片广阔的非耕地上。
利用各种廉价资源及便利的交通条件,定能获得很大的效益,从而为齐齐哈尔的发展作出巨大贡献。
第2章酒精的生产工艺的确定及论证
本设计采用的是淀粉含量为72%的玉米粉,整个生产酒精的工艺流程从调浆开始,一直到蒸馏结束。
2.1原料及产品标准
2.1.1原料
1.玉米粉为原料,淀粉含量72%,含水量14%。
2.酿造用水符合饮用水标准。
2.1.2产品标准
产品符合GB10343-2002食用酒精标准
项目
特级
优级
普通级
外观
无色透明
气味
有乙醇固有的香味
无异味
无异臭
口味
纯正微甜
较纯正
色度/号≤
10
乙醇/%(V)≥
96.0
95.5
95
硫酸试验/号≤
5
60
氧化时间/min≥
40
30
20
醛(以乙醛计)/mg/L≤
1
3
甲醇/mg/L≤
2
50
150
正丙醇/mg/L≤
35
100
异丁醇+异戊醇/mg/L
酸(以乙酸计)/mg/L
7
酯(以乙酸乙酯计)/mg/L
18
不挥发物/mg/L
重金属(以Pb计)≤
氧化物(以HCN计)≤
2.2全厂工艺流程
玉米粉储箱→电子皮带秤→螺旋输送器→粉浆罐→喷射液化→层流罐→汽液分离器→液化罐→真空冷却器→糖化罐→螺旋板换热器→发酵罐→粗馏塔→排醛塔→精馏塔→甲醇塔→杂醇油塔
2.3工艺确定及论证
2.3.1调浆工段
具体工艺要求:
采用加水比:
1:
2.4,共设两个调浆罐,采用溢流式连续拌料,调浆水的温度为70℃,原料温度为25℃,调浆后浆液温度63.6℃,,同时加入1/3总量的液化酶并加入碱调PH为6-7,之后醪液进入2号调浆罐,调浆时间为30min。
2.3.2预煮醪的喷射液化
具体工艺要求;
采用0.8MP的蒸汽进行喷射,喷射温度为105℃,维持时间15s,然后进入缓冲罐,稳定后进入液化罐。
液化罐共两个,采用溢流式连接,其中1号罐中加入2/3的液化酶,温度维持在95℃;
2号罐温度为90℃总液化时间为60min。
2.3.3液化醪的糖化
具体工艺要求:
液化后的醪液经离心泵输送到真空冷却器内,使醪液冷却到65℃左右去糖化.共设两个糖化罐,采用溢流式连接,在1号罐中加入糖化酶,加量为150U/g原料,同时加入硫酸调PH值为4.2-4.4,糖化时间为30min,当糖化率达47%-48%时,即用碘试呈红色或粉红色即可送去发酵,其中去发酵的糖化醪占97%,3%的糖化醪去酒母活化罐。
2.3.4酒母发酵工段
本设计采用活性干酵母复水活化,利用稀糖化醪进行增殖。
2.3.5发酵工艺
1.具体工艺要求
本设计发酵工段为顺流式连续发酵,取前2个罐作为流加首罐。
同时流加入糖化醪和酒母,采用溢流的方式进入第3个罐,依次往后相同。
塔顶产生的CO2气体进入CO2洗涤塔洗去CO2带走得酒精。
发酵罐中可加入青霉素,它对酵母生长没有任何作用,但可抑制杂菌生长,防止产酸过高。
发酵车间设置酒精捕集器,以回收带走的酒精。
并同时设有螺旋板换热器,控制醪温。
发酵时间为50-55小时,温度为30℃,PH值控制在4.2-4.5,当酒精分达12%(V)时送去蒸馏。
2.连续发酵的优点
连续发酵与间歇发酵相比具有以下一系列优点:
(1)提高了设备利用率
(2)提高了淀粉利用率
(3)省去了酒母工段
(4)便于实现自动控制
2.3.6蒸馏工段
本设计采用五塔差压式蒸馏。
所谓差压蒸馏是多次重复利用蒸汽的热量,所以也称为多效蒸馏。
各个塔在不同的压力下操作,前一塔的压力高于后一塔的压力,前一效塔顶蒸汽的冷凝温度略高于后一效塔底液体的沸腾温度。
第一效蒸馏用直接蒸汽加热,其塔顶蒸汽作为第二效塔釜再沸器的加热介质,它本身在再沸器中冷凝.依次逐效进行。
直到最后一效塔顶蒸汽用外来冷却水冷凝。
多效蒸馏充分利用固定冷热源之间过剩的温差。
尽管总能量逐塔降低,充分利用了各级品位的能量,从而节省了有效能损失,提高了系统的热力学效率。
本次设计五塔全部采用浮阀塔。
由于浮阀可根据气体的流量自动调节开度,在低气量时阀片处于低位,开度较小,气体仍以足够的气速通过环隙,避免多漏液。
在气量高时,阀片自动浮起,开度增大,使气速不致过高,从而降低了高气速时的压降。
浮阀板气相分布均匀,阻力降小于泡罩板。
在较宽的范围内仍能保持相对较高的分离效率。
因此浮阀兼有泡罩和筛孔板的某些优点。
具体工艺操作如下:
1.粗馏塔在0.06Mpa绝压的条件下进行操作,发酵成熟醪经塔顶预热器预热后进入粗馏塔,发酵成熟醪在粗馏塔中经初步蒸馏。
粗馏塔塔顶酒精蒸汽经冷凝器冷凝进入排醛塔。
粗馏塔利用精馏塔塔顶蒸汽经再沸器进行加热。
2.排醛塔在0.2MPa绝压的条件下进行操作。
来自粗馏塔的淡酒精液体进入排醛塔中部,排除大部分头级杂质。
精馏塔顶部少量成品酒精、残留的头级杂质以及杂醇油塔回来的低质酒重新回入排醛塔再次回收头级杂质。
酒精沿塔板下流愈来愈彻底的头级杂质,最终以高纯度酒精的形式从甲醛塔取出。
脱醛液从排醛塔塔底部排出。
为了不使酒精成品变稀,排醛塔用加热器间接加热。
3.精馏塔在0.2MPa绝压的条件下进行操作。
从排醛塔来的脱醛液进入精馏塔中、下部进行蒸馏,高纯度酒精从精馏塔顶部以下数块塔板取出进入甲醇塔,从精馏塔相应部位取出的杂醇油进入杂醇油塔。
为了不使酒精成品变稀,精馏塔用加热器间接加热。
4.甲醇塔在0.06MPa绝压的条件下进行操作。
从精馏塔来的高纯度酒精在甲醇塔中进一步分离提纯排除头级杂质。
尾级杂质以工业酒精的形式从塔顶排出。
从甲醇塔相应位置排出合格成品酒精。
甲醇塔利用排醛塔塔顶蒸汽经再沸器进行加热。
5.杂醇油塔在常压下进行操作。
该塔进行杂醇油的浓缩,浓缩后的杂醇油从相应的部位取出,进入杂醇油分离器并进一步处理得到杂醇油产品。
第3章酒精生产过程的总物料衡算
3.1原料消耗的计算
1.以淀粉质原料生产酒精的化学式原料与成品之间的定量关系:
(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6
16218180
C6H12O6→2C2H5OH+2CO2
1802×
462×
44
95.5%(v)的成品酒精相当于93.125%(w)。
故生产12.1万吨95.5%(v)成品酒精需要淀粉量:
2.131×
105×
93.125%=1.984×
105吨
但是酒精生产要经历许多工序和复杂的生物化学变化最后完成的.在各个生产阶段中不可避免的会引起淀粉的损失。
淀粉损失分配如下表:
生产工序
淀粉损失原因
淀粉损失量(%)
原料处理
粉尘损失
0.30
蒸煮
未溶解淀粉及糖分的破坏
发酵
未发酵残糖
1.30
巴斯德效应和用于发酵副产物损失
4.10
酒精自然蒸发与被CO2带走
1.40
蒸馏
废糟带走几其他蒸馏损失
1.80
累计损失
9.20
由酒精捕集器回收酒精
1.00
实际损失
8.20
以此为依据,淀粉利用率为91.80%,则生产12.1万吨成品酒精需要淀粉量为:
1.984×
105/91.80%=2.161×
生产12.1万吨成品酒精所需的原料量(玉米中淀粉含量72%)
2.161×
105/72%=3.00×
2.淀粉酶耗量:
选用α-淀粉酶活力为2×
104U/g,α-淀粉酶用量为8U/g(原料),原料计算用酶量为:
3.00×
8/(2×
104)=120吨
3.糖化酶耗量:
选用糖化酶活力为1×
105U/g,糖化酶用量为150U/g(原料),原料计算用酶量为:
3.0×
105×
150/1×
105=450吨
4.酒母糖化酶用量按300u/g原料计,且酒母用量为4%,则酶用量为:
4%×
70%×
300/100000=25.2吨
式中70%-酒母糖化液占70%,30%补充糖化剂与稀释水。
5.尿素耗用量:
尿素用于酒母培养的氮源,其用量为酒母醪量的0.1%。
设酒母醪量为G0,则尿素耗量为0.1%G0。
3.2蒸煮醪量的计算
采用加水比1:
2.4进行调浆,则粉浆量为:
(1+2.4)=1.02×
106吨
在蒸煮过程中用直接蒸汽加热,在后熟器和汽液分离器减压蒸发冷却,这样随着蒸煮过程的进行,蒸煮醪量随时将发生变化。
现按一般柱式蒸煮工艺条件进行估算:
玉米含水量14%,干物质含量B0%=86%,
玉米粉比热容:
C0=CW(1-0.007B0)
=4.18×
(1-0.007×
86)
=1.664KJ/kg
粉浆干物质浓度为:
粉浆干物质浓度为:
B1=86%/(1+2.4)=25.29%
则蒸煮醪比热容为:
C1=B1C0+(1.0-B)CW
=25.29%×
1.664+(1.0-25.29%)×
4.18
=3.544kJ/(kg·
K)
式中CW—水的比热容
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。
调浆后粉浆温度为65℃,用焓为2676.1KJ/kg,0.8MPa表压的蒸汽加热,蒸煮在105℃下进行,则蒸煮过程中蒸煮醪量为:
1.02×
106+1.02×
106×
3.544×
(105-65)/(2676-105×
4.18)
=1.085×
106吨
蒸煮过程中蒸煮醪在汽液分离器和液化罐内分离二次蒸汽,温度逐步降低,最后在糖化罐的真空冷却器内被冷却到糖化所要求的温度60-65℃,这样在各阶段直到进入糖化罐为止的蒸煮醪量为:
经汽液分离器:
1.085×
106-1.085×
(105-100)/2677=1.078×
106吨
经第一液化罐:
1.078×
106-1.078×
(100-95)/2668.7=1.071×
经第二液化罐:
1.071×
106-1.071×
(95-90)/2639.1=1.064×
经真空冷却器:
1.064×
106-1.064×
(90-65)/2609=1.021×
式中2677—汽液分离器内温度为100℃饱和蒸汽的汽化潜热
2668.7—第一液化罐内温度为95℃饱和蒸汽的汽化潜热
2639.1—第二液化罐内温度为90℃饱和蒸汽的汽化潜热
2609—真空冷却器内温度为65℃饱和蒸汽的汽化潜热
3.3糖化醪与发酵醪量的计算
蒸煮醪在糖化锅内加入糖化剂,发酵采用活性干酵母(ADY),取部分糖化醪去做酵母,经一级扩培后加入发酵醪中。
设发酵结束后醪内酒精含量以12%(v)计,相当于9.64%(w),蒸馏效率为98%。
①.生产12.1万吨成品酒精的待发酵醪液为:
12.1×
104×
93.125%/(98%×
9.64%)×
(100+5)%=1.265×
其中5%为酒精捕集器回收。
②.蒸馏发酵醪酒精浓度为:
93.125%/(98%×
1.264×
106)×
100%=9.10%
③.相应酒母培养和发酵过程放出二氧化碳的量为:
12.1×
93.125%/98%×
44/46=1.10×
其中发酵过程放出的占95%。
④.发酵成熟醪不计酒精捕捉器水的量:
1.264×
106/1.05=1.192×
⑤.按接种量4%计需酒母量为:
(1.192×
106+1.10×
105)/1.04×
4%=5.01×
104吨
酒母醪是70%的糖化醪,30%补充糖化剂与稀释水.需作酒母的糖化醪占糖化醪的4%.则糖化醪的量为:
(1.192×
106+1.10×
105)/1.04+5.01×
70%=1.287×
106
3.4成品与废醪量的计算
设在醛塔取塔酒为2%,则生产12.1万吨成品酒精.其中醛酒产量为
2%=2.42×
103吨
故实际合格的成品酒精产量为
104-2.42×
103=1.186×
杂醇油产量取成品酒精的0.5%,所以杂醇油的产量为:
0.5%=605吨
废醪应为成熟发酵醪中除去部分水和酒精及其他挥发组分的残留液.设醪液进醪温度为t1=70℃,塔底排醪温度为88℃。
成熟醪内含固形物量为B1%=7.5%塔顶上升蒸汽浓度取50%(v),即47.18%(w)
粗馏塔上升蒸汽量为:
V1=1.265×
9.10%/47.18%=2.44×
则残留液为:
WX=1.021×
据发酵醪比热公式C=4.18×
(1.019-0.0095B)
固形物含量B估计为7.5%
则C=4.18×
(1.019-0.0095×
7.5)=3.96kJ/(kg·
成熟醪带入的热量为:
q1=F1·
c1·
t1
=1.265×
3.96×
70=3.51×
1011kJ
残留液的固形物浓度:
B2%=F1·
B1%/WX=1.265×
7.5%/1.021×
106=9.29%
则残留液的比热:
C2=4.18×
(1-0.00378B2)
=4.18×
(1-0.00378×
9.29)
=4.03KJ/(kg·
塔底残留液带走的热量为:
q4′=WX·
C2·
t4=1.021×
4.03×
88.45=4.32×
查资料得50%(v)酒精蒸汽的焓i1=1965kJ/kg,则上升蒸汽带走热量:
q3=v1·
i1=2.44×
1965=4.79×
1011kJ
塔底排出废糟量:
3.5给定生产能力酒精厂的总物料衡算结果
现对年产12.1万吨酒精的淀粉质原料酒精厂进行计算,设工厂年开工300天,则估计要日产167t左右酒精的生产能力,酒精厂是连续生产的,因此相当于每小时生产6958kg酒精。
数量(吨)/年
数量(吨)/天
数量(kg)/小时
成品酒精
醛酒
玉米原料
α-淀粉酶
糖化酶
蒸煮粉浆
成熟蒸煮醪
尿素
酒母醪
糖化醪
蒸馏发酵醪
杂醇油
二氧化碳
废醪量
1.21×
105
2420
3.00×
120
450
1.021×
50.1
5.01×
104
1.287×
605
1.10×
403.33
8.07
1000
0.4
1.5
3400
0.167
167
4290
4210
2.02
367
1.68×
336
4.167×
16.7
62.5
1.42×
6.96
6960
1.788×
1.756×
84
1.53×
第4章酒精生产各工段物料和能量衡算
4.1蒸煮工段的物料和热量衡算
4.1.1调浆工段
设加水比为1:
2.4,B0=86%,物料温度t0=25℃,调浆水温T0=70℃,投料量G1=4.167×
104kg/h,则调浆罐应容纳粉浆量:
W1=4.167×
(1+2.4)=1.417×
105kg/h
则可计算出粉浆温度t1:
(取水的比热CW=4.18kJ/kg·
玉米粉比热:
C0=4.18×
(1-0.007B0)=4.18×
86)=1.664KJ/kg·
k
原料加水比为1:
2.4时混合后粉浆温度:
t1=(2.6×
70×
4.18+1×
1.664×
25)/(1×
1.664+2.4×
=63.6℃
用水量:
w'=2.4×
104=1.00×
蒸煮粉浆干物质浓度:
B1%=4.167×
86%/(1.417×
105)=25.29%
粉浆由泵打入喷射液化器,被直接蒸汽加热并进行蒸煮,在经过喷射液化器后要求醪液温度升到ta=105℃。
设加热蒸汽采用0.8Mpa(表压),则每小时蒸汽消耗量可按热量衡算式计算:
D=W1·
C1·
(t2-t1)/(I-t0·
Ce)
式中C1—蒸煮醪比热,与蒸煮醪干物质浓度有关:
C1=Cs·
B1/100+Ce·
(100-B1)
=1.25×
25.29/100+4.18×
(100-25.29)/100
=3.29kJ/(kg·
K);
Cs—淀粉质原料干物质比热,可取1.25kJ/(kg·
I—加热蒸汽焓,0.8Mpa(表压),2748.9kJ/(kg·
则D1=4.167×
3.29×
(105-63.6)/(2748.9-105×
=1.77×
104kg/h
4.1.2喷射液化工段
此时蒸煮醪量为:
W2=1.417×
105+1.77×
104=1.594×
此时蒸煮醪浓度:
B2%=G·
B0/W2=4.167×
86%/1.594×
105=22.49%
其比热为:
C2=Cs·
B2/100+Ce·
(100-B2)/100
22.49/100+4.18×
(100-22.49)/100
=3.52kJ/(kg·
4.1.3液化工段
当醪液进入汽液分离器即发生自蒸发,二次蒸汽带走的热量使醪液本身温度下降,汽液分离器内的温度要求维持在100℃。
则在汽液分离器内100℃蒸煮醪的蒸汽量为:
W1'=W2·
(t2–t5)/(i1-t5·
=1.594×
3.52×
(105-100)/(2181.5-100×
=1.594×
105kg/h
离开汽液分离器的蒸煮醪量为:
W3=W2-W1'=1.594×
105-1.594×
103=1.578×
B3%=G·
B0/W3=4.167×
86%/1.578×
105=22.71%
C3=Cs·
B3/100+Ce·
(100-B3)/100
22.71/100+4.18×
(100-22.71)/100
=3.51kJ/(kg·
在第一液化罐内分离95℃的蒸汽的量为:
W2'=W3·
C3·
(t3–t4)/(i2-t4·
=1.578×
3.51×
(100-95)/(2226.5-95×
=1.51×
103kg/h
离开第一液化罐的蒸煮醪量为:
W4=W3-W2'=1.578×
105-1.51×
103=1.563×
B4%=G·
B0/W4=4.167×
86%/1.563×
105=22.93%
C4=Cs·
B4/100+Ce·
(100-B4)/100
22.93/100+4.18×
(1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 121 955 酒精 设计 毕业设计 论文
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)