年产30万吨工业酒精作业

海南大学化工课程设计作业12化工2班潘龙学号671项目背景：上税项目意义：产品介绍：乙醇俗称酒精是一种无色透明、易挥发，易燃烧，不导电的液体。有酒的气味和刺激的辛辣滋味，微甘。相对分子质量46.07，分子式为OHC62,结构式为：。其分析纯级的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。相对密度0.7893，沸点78.3℃，凝固点-117.3℃，闪点14℃，自燃点390～430℃，乙醇蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，爆炸极限为3.3%～19%（V）。工厂选址：项目进度设想原料来源及规格：水的类别硬度值碱性离子浓度（mmol/L）较软水0-400-1.44软水4.1-8.01.45-2.88中硬水8.1-12.02.89-4.32较硬水12.1-18.04.33-6.48硬水18.1-30.06.49-10.80极硬≥31.0＞10.81物料衡算海南大学化工课程设计作业12化工2班潘龙学号672生产过程损失原因淀粉损失/%备注原料处理粉尘损失0.40蒸煮淀粉损失及糖分损失0.50发酵发酵残糖1.50发酵巴斯德效应4.00发酵酒气自然蒸发与被CO2带走1.30有酒精扑集器为0.30%蒸馏废糟带走等1.85总计损失9.55假定发酵系统设有酒精扑集器，则淀粉损失率为8.55%。故生产1000kg普通三级酒精须淀粉量为：8.55%-100%2.1627=1779.3（kg）这个原料消耗水平相当于淀粉出酒率为1000÷1779.3=56.2%，着达到了我国先阶段甘薯干原料生产酒精的先进出酒率水平。（5）生产1000kg普通三级酒精甘薯干原料消耗量据基础数据给出，甘薯干原料含淀粉76.7%，故1吨酒精耗甘薯干量为：1779.3÷76.7=2319.8（kg）若应用液体曲糖化工艺。并设每生产1000kg酒精需要的糖化剂所含淀粉量为G1，则淀粉原料需用量为：（1779.3-G1）÷76.7%（6）-淀粉酶消耗量应用酶活力为2000u/g的α–淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，减少蒸汽消耗量。-淀粉酶用量按8u/g原料计算。用酶量为：20008×1000×2319.8=9.28（kg）(7)糖化酶耗用量若所用糖化酶的活力为20000u/g，使用量为150u/g原料，则糖化酶消耗量为：20000150×100×2319.8=17.4（kg）此外，酒母糖化酶用量按300u/g（原料）计，且酒母用量为10%，则用酶量为：20000300×70%×10%×2319.8=2.44（kg）式中70%为酒母的糖化液占70%，其于为稀释水和糖化剂。（8）硫酸氨耗用量海南大学化工课程设计作业12化工2班潘龙学号673干物质含量B0=87.1%的薯干比热容为；C0=4.18（1-0.7B0）=1.63[kJ/(kg.K)]粉浆干物质浓度为：B1=87.1/（4.3*100）=20.3%蒸煮醪比热容为：C1=B1×C0+（1.0-B1×CW）=20.3%×1.63+（1.0-20.3%）×4.18=3.66[kJ/(kg.K)]式中Cw——水的比热容[kJ/(kg.K)]为简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不便。（1经喷射液化加热后蒸煮醪量为：9975.14+9975.14×3.66×（88-55）=10481.1（kg）2748.9-88×4.18式中2748.9——喷射液化器加热蒸汽（0.5Mpa）的焓（kJ/K）（2）经二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：10481.1–10481.1×3.66×（88-84）=10414.0(kg)2288.3式中2288.3——第二液化维持罐的温度为84度下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/K)(3)经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为；10414.0+10414.0×3.66（115-84）=10934.9(kg)2748.9-115×4.18式中115——灭酶温度（摄氏度）2748.9——0.5Mpa饱和蒸汽的焓（kJ/K）（4）经汽液分离器后的蒸煮醪量：10934.9-10934.9×3.66（115-104.3）=10744.2(kg)2245式中2245——104.3摄氏度下饱和蒸汽的汽化潜热(kg)（5）经真空冷却后最终蒸煮醪量为：10744.2-10744.2×3.66（104.3-63）/2351=10020.8(kg)式中2351——真空冷却温度为63摄氏度下的饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/K)6.糖化醪与发酵醪量的计算海南大学化工课程设计作业12化工2班潘龙学号674社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）。并设蒸煮效率为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1000kg95%（体积分数）酒精成品有关的计算如下：（1）的成熟发酵醪量为：F1=1000×92.41%×（100+5+1）÷100=124477(kg)98%×8.01%（2）不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为：12477÷106%=11771(kg)（3）入蒸馏塔的城市醪乙醇浓度为：1000×92.41%=7.56%（质量分数）98%×12477（4）相应发酵过程放出CO2总量为：1000×92.41%×44=902(kg)98%66(5)接种量按10%计，则酒母醪量为：11771+902×10%=1152.1(kg)（100+10）÷100（6）化醪量酒母醪的70%是糖化醪，其余为糖化剂和稀释水，则糖化醪量为11771+9021152.1×70%=12327(kg)（100+10）÷1007.成品与发酵醪量的计算（1）醛酒产量在醛塔取酒一般占成品酒的1.2%—3%，在保证主产品质量合格的前提下，醛酒量取得越少越好。设醛酒量占成品酒精的2%，则生产1000kg成品酒精可得次品酒精两为：100×2%=20（kg）（2）普通三级酒精酒精产量每产生1000kg酒精，其普通三级酒精产量为：1000-20=980(kg)（3）杂醇油产量杂醇油通常为酒精产量的0.3%—0.7%，取平均值0.5%，则淀粉原料生产1000kg酒精副产杂醇油量为：1000×0.5%=5（kg）设进塔的醪液（F1）的温度t1=70度，排除废醪的温度t4=105度：成熟醪固形物浓度为B1=7.5%，塔顶上升酒器的乙醇浓度50%（体积分数）即47.18%（质量分数）。则：①醪塔上升蒸汽量为:V1=12477×7.56=1999（kg）47.18%海南大学化工课程设计作业12化工2班潘龙学号675②残留液量为:Wx=12477-1999=10478(kg)③成熟醪比热容为：c1=4018×(1.019-0.95B1)=4018×(1.019-0.95*7.5%)=3.96[kJ/(kg.K)]④成熟醪带入的热量为：Q1=F1×c1×t1=12477×3.96×70=3460000(kg)⑤蒸馏残液固形物浓度为：B2=F1×B1=12477×7.5%=8.93%Wx10478此计算是间接加热，故没有蒸汽冷凝水的工艺。⑥蒸馏残液的比热容为:C2+4018（1-0.378B2）=4.03[Kj/(kg.K)]⑦塔底残留液带出热量为：Q4=Wx×c2×t4=10478×4.03×105=4430000(kJ)查附表得50%（体积分数）酒精蒸汽焓为I=1965kJ/kg,故有：⑧上升蒸汽带出热量为：Q3=V1×I=199×1965=3930000(kJ)塔底采用0.05Mpa（表压）蒸汽加热，焓为2689.8kJ/kg;又蒸馏过程热损失Qn可取为传热总热量的1%。根据热量衡算，可得消耗的蒸汽量为：D1=Q3+Q4+Qn-Q1I-cwt4=3930000×4430000-3460000(2689.8-418000)×99%=2199(kg)若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪为：Wx+D1=10478+2199=12677(kg)8.30万吨/年淀粉原料酒精厂总物料衡算前面对淀粉原料生产1000kg酒精（95%）进行了物料平衡计算，以下对30吨/年甘薯干原料酒精厂进行计算。（1）酒精成品日产普通三级酒精为：300000÷300=1000（t）日产次级酒精为：1000×（2÷98）=20.41（t）日产酒精总量为：1000+20.41=1020.41（t）实际年产量为：海南大学化工课程设计作业12化工2班潘龙学号676普通三级酒精量为：1000×300=300000（t/a）次级酒精量为：20.41×300=6123（t/a）酒精总产量为：300000+6123=306123（t/a）（2）主要原料甘薯干用量日消耗量：2319.8×1020.41=2367147.12（kg）年消耗量：118356.20×300=710144136（kg）淀粉酶、糖化酶用量以及蒸煮粉浆量、糖化醪、酒母醪、蒸煮发酵醪等每日量和每年量均可算出，衡算结果见表。数量物料生产1000kg95%酒精物料量（kg）每小时数量(kg)每天数量(t)每年数量(t)普通酒精98041666.671000300000次级酒精20292.57.022106甘薯干2319.832962791.1237329α-淀粉酶92819.30.464139.2糖化酶23.3733.80.811243.3硫酸氨1.151.660.04120硫酸5.010.40.2575蒸煮粉浆9975.1420781.5498.76149627.1成熟蒸煮醪10020.820876.7501.04150312糖化醪1232725681.25616.35184905酒母醪1152.12400.257.617281.5蒸煮发酵醪1247725993.75623.85187155杂醇油510.40.2575二氧化碳9021879.1745.113530废渣1267726410.4633.85190155(二)普通三级酒精发酵车间的物料衡算1.酒精发酵工艺流程示意图酒精发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，间歇发酵。其工艺流程示意图如图一。2.工艺技术指标及基础数据（1）主要技术指标如表所示酒精发酵工艺技术指标指标名称单位指标数生产规模t/a300000生产方法间歇发酵年生产天数d/a300海南大学化工课程设计作业12化工2班潘龙学号677产品日产量t/d1000产品质量纯度95%倒罐率%1发酵周期h70发酵初糖kg/m3150淀粉转化率%98糖酸转化率%50酒精提取率%98（2）主要原材料质量指标淀粉原料的淀粉含量为76.7%，含水14%。（3）种子培养基（g/L）水解糖25，甘薯干粉16%~20%，NH4SO40.5%,尿素0.5%。H2SO41。0~1。2%（4）酵培养基（g/L）水解糖150，甘薯干粉16%~20%，尿素0.3%，α-淀粉酶1.0%。接种量3.酒精发酵车间的物料衡算首先计算1000kg纯度为95%的酒精耗用的原材料及其他料量。（1）发酵液量V1=1000÷（150×50%×98%×95%）=14.3（m3）式中150——发酵培养基初糖浓度（kg/m3）50%——糖酸转化率98%——淀粉转化率98%——酒精提取率（2）发酵液配制需水解糖量以纯糖算，G1=V1×150=2148（kg）(3)二级中液量V2=10%×14.32=1.432(m3)(4)二级种子培养液所需水解糖量G2=25V2=25×1.432=35.8（kg）式中25——二级种液含糖量（kg/m3）(5)生产1000kg普通三级酒精所需水解糖总量为：G=G1+G2=2148+35.8=2183.8（kg）（6）耗用淀粉原料量理论上，1000kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用淀粉原料量为：G淀粉=2183.8÷（76.7%×98%）=2617.39（kg）式中76.7%——淀粉原料含纯淀粉量98%——淀粉糖化转化率（7）尿素耗用量二级种液耗尿素量为：0.3V2=0.3×1.432=0.43（kg）发酵培养基耗尿素为：海南大学化工课程设计作业12化工2班潘龙学号6780.5V1=626.4