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蚌埠学院课程设计说明书课程名称：生物工程工厂设计课程设计设计题目：酒精生产工艺设计直属系：生物与食品工程系年级专业：2011级生物工程学生姓名：刘坤(51106012025)、孙径超(51106012004)、张金龙(51106012024)、孙海标(51106012027)、郭雨龙(51106012022).胡强（5110601202指导教师：曾卫国项目名称：年产20万吨酒精生产工艺设计目录一、总论…………………………………………………….41、项目简介…………………………………………………....42、项目提出的背景……………………………………………..43、项目建设必要性…………………………………………….4二、需求预测………………………………………………..51、拟建项目产出物用途调查………………………………...52、产品现有生产能力调查............................63、市场需求及其下游需求分析........................64、酒精行业发展趋势预测……………………………………8三、产品工艺技术方案及生产规模………………………..91、产品工艺技术方案…………………………………92、生产规模…………………………………………10四、资源可靠性、原材料、燃料的供应及公用设施情况………………………………………………………101、原材料……………………………………………..1032、动力供应…………………………………………...113、公共设备……………………………………………11五、项目实施规划和安排…………………………………121、建厂要求…………………………………………..122、环境保护……………………………………………143、企业组织和管理方式、人力资源…………………144、项目建设进度安排………………………………….14六、投资估算和资金筹措…………………………………151、投资估算…………………………………………….152、资金筹措…………………………………………….17七、项目投资效益可行性分析……………………………18八、风险因素分析和对策…………………………………191、风险因素…………………………………………….192、风险应对策略……………………………………….20九、社会效益评价…………………………………………21十、附件……………………………………………………224一、总论1、项目简介产品名称：无水酒精生产规模：年产20万吨酒精学名乙醇，结构式为CH3CH2OH，相对分子质量为46。酒精既是食品、化工、医疗、染料、国防等工业十分重要的基础原料，又是可再生的清洁能源。酒精生产工业化始于19世纪末，至今已有百余年历史。酒精工业化生产有两种方法，即化学合成法和生物发酵法。化学合成法是以乙烯为原料加水合成酒精，其杂质含量较多，应用受到限制。生物发酵法是以淀粉为原料或糖蜜原料等通过微生物发酵产生酒精，其杂质含量较低，广泛应用于饮料、食品、香精、调味品和医药等工业。酒精在国民经济中占用较重要的地位，随着国民经济的发展，世界石油储量的锐减、环境保护工作的加强和车用汽油醇需求量的增加，酒精的用途将更为广泛，酒精的需求量将与日俱增，酒精工业的前途将日趋灿烂。人类一直在寻找新的能源替代物，巴西、美国、加拿大等国早已将燃料酒精的开发利用列入计划付诸实施。无水酒精添加到汽油中，不仅可以代替部分汽油，而且可以提高汽油的辛烷值，增加汽油的抗爆性，免去了汽油中防爆剂铅化合物，减少了汽油燃烧时一氧化碳、氮氧化物和铅的污染，有利于保护环境。因此，无水酒精的生产十分必要。①2、项目提出的背景酒精工业是基础的原料工业，其产品主要用于食品、化工、军工、医药等领域。近年来在原油价格持续高位运行的刺激下，燃料乙醇的旺盛需求推动全球酒精产量强劲增长，美国超越巴西成为第一大酒精生产国。美国、巴西、欧盟及中国是当前全球酒精行业的主要经济体。中国酒精工业的发展已有近百年的历史，但工业基础十分薄弱，建国后，随着国民经济的发展和白酒液态法生产法的推广，酒精工业进入崭新的发展阶段。黑龙江、吉林、山东、安徽、河南、广西等地酒精制造业较为发达，是目前中国酒精的主要产区。2009年中国酒精制造业总体增长速度将比2008年有所放缓，随后两年（2010-2011年）酒精生产向原料主产区转移和向大型化发展的趋势将继续保持，大型和中型酒精企业在市场中已经占据主导地位。部分落后产能将会在市场竞争中被陆续淘汰，中小型酒精生产企业将面临重组整合的严峻考验。近年来，不少企业因环保压力无法正常生产，十一五期间国家将淘汰工艺落后、环保不达标及年产三万吨以下装置160万吨，可见环保问题已不仅仅是国家倡导的科学发展观问题，眼前更是各酒精厂家能否存在的大问题。3、项目建设必要性1、符合国家产业政策，并得到部分省发改委鼓励；2、国内需求长期高涨，产量不能满足下游需要；3、产量大,能耗低，自动化程度高，技术成熟4、没有技术转让费用，一线生产技术由本方掌握，投资方进入本行业门槛低；55、上游原材料市场供给充分，且价格适中。6、热泵恒沸精馏工艺惟一的副产物是原料酒精的水分,因此严格控制生产操作,可实现无污染、零排放,可减轻对环境的热污染,是一种清洁生产工艺。二、需求预测1、拟建项目产出物用途调查酒精工业在国民经济中占有重要的地位，是许多化工产品的基础原料，利用酒精可以制造合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、丙醋酸、苯胺、乙醚、脂类、环氧乙烷、氯乙醇、二氯乙烷和乙基苯等大量化工产品，它也是生产油漆和化妆品不可缺少的有机溶剂。在食品工业中，酒精是配制各类白酒、果酒、洋酒（俄得克、威士忌等）、药酒和生产食用醋酸以及食用香精的主要原料。在医药工业中，酒精不仅可用于配制、提取医药制剂，也是最常用的医学消毒剂。染料、电子、国防、航空等其他工业部门也需要大量的酒精。酒精工业是农副产品深度加工和综合利用的一条重要途径，可提高农副产品的附加值，吸纳农业剩余劳动力，带动农业产业化的发展。酒精工业的下脚料（酒糟）可以生产优质蛋白饲料；玉米油是对人体有益的保健食品；精馏分离的副产品—杂醇油可以用于制造香料、油漆和增塑剂，是一种常用的工业溶剂；发酵产生的二氧化碳可以回收用于食品、化工、铸造、焊接、烟草、医药、石油、消防、气象、超临界萃取等工业领域，也是农业大棚作物的优质气体肥料。最具有发展前景的是，酒精作为一种可以再生的能源，可以直接作为汽车燃料，也可以以5~20%的比例加入汽油中而成为新的能源产品—汽油醇，而且6不需添加抗暴剂四乙基铅生产无铅汽油，减少汽油燃烧的废气污染。随着石油等不可再生能源日趋枯竭，酒精工业在世界经济的地位将越来越加重要。2、产品现有生产能力调查中国酒精工业的发展已有近百年的历史，解放前，我国酒精工业基础十分薄弱，只有沿海、东北、四川等地的小生产厂家。建国后，随着国民经济的发展和白酒液态生产法的推广，酒精工业进入崭新的发展阶段。黑龙江、吉林、山东、安徽、河南、广西等地酒精制造业较为发达，是目前中国酒精的主要产区。到目前为止，有生产厂家100多家，生产规模年产量达20万吨/年厂家2个，5万—10万吨/年厂家9个，万吨以上厂家约100多个，其余为千吨及千吨以下小厂家。目前，我国年生产酒精能力约500万吨，其中商品酒精约200万吨，自产自用酒精约300万吨。我国酒精工业通过数十年的努力，在生产和技术上有很大提高，但是，在生产节能、综合利用、自动化等方面与国际先进水平还有一定距离。随着经济的发展，酒精工业在我国国民经济发展中占有重要地位，酒精工业在轻工业中所占比例逐渐增大，从而为国民经济发展做出突出贡献。发酵酒精行业的总体情况是：酒精产量较前年略有增加，其中山东、广西、云南、新疆、天津、安徽有较大幅度增长，山西、内蒙古、江苏、江西、四川、宁夏有一定增长，而其它省市有所减少；行业销售收入增长7.29%，但销售费用增长近14.2%，销售收入利润率进一步降低，经营状况不佳，资产负债率高达93%，居酿酒行业各酒种之首。②3、市场需求及其下游需求分析酒精产业环境：784、酒精行业发展趋势预测我国酒精生产基本上是发酵法，合成酒精只占3.5%，这一趋势在“十五”乃至更长的时间仍将维持。根据《全国酒精行业“十五”计划和2015年规划（草案）》，“十五”期间，酒精的生产规模为300万吨（商品量为200万吨），2015年的生产规模将达到400万吨（商品为300万吨）。调整和优化产品结构，逐步提高特优级和优级品酒精的比例。在本世纪，将试点发展综合利用程度高的大型综合性企业，对使用玉米原料的企业，以湿法取代半湿法9取脐去皮，在生产淀粉和各种糖品的同时生产酒精，以提高资源的高度有效利用和企业的综合经济效益。调整行业生产布局和区域结构调整，改变目前生产布局不合理部分，使酒精生产与原料高产区密切结合，以利于提高酒精产品的市场竞争能力；停止在大中城市内建酒精厂。淘汰高温蒸煮、稀醪（酒份8%以下）的发酵工艺；推广中、低温蒸煮，浓醪发酵（酒份在10%以上）和差压蒸馏等工艺，降低能耗。“十五”期间有15%（2015年有35%—40%）的酒精生产达到国际先进水平，达到每吨优级酒精耗蒸汽小于4.2吨（蒸馏用汽小于3吨），耗电小于180KWH，耗水小于50m3；每吨DDGS耗蒸汽小于2.5吨，耗电小于180KWH。三、产品方案及生产规模1、产品工艺技术方案原理在生产无水酒精过程中,体系是作为双组分溶液来考虑。由于形成均相恒沸物,制取无水酒精,必须添加夹带剂(如苯、环己烷、戊烷等)形成新的三元体系,该三元体系与纯组分酒精(或水)之间的沸点差较大,从而可较容易地通过精馏获得纯度很高的乙醇。以苯为例:苯、乙醇和水三元体系,在1atm下沸点为64.6℃,比乙醇的沸点78.3℃或乙醇——水的沸点78.15℃都要低得多。在精馏时从塔顶馏出。三元恒沸物的组成(摩尔分率)为:苯0.554、乙醇0.230、水0.226,其中水对乙醇的摩尔比为0.98,比乙醇——水恒沸物的这一摩尔比0.12,要大得多。故只要有足量的苯作为夹带剂,在精馏时水将全部集中于三元恒沸物中从塔顶馏出,而塔底产品为无水酒精。作为夹带剂的苯在系统中循环,补充损失的苯量在正常情况下低于无水酒精产品的1%。传统恒沸精馏生产无水酒精工艺方法传统恒沸精馏工艺是在常压下无法制取无水酒精的情况下,向酒精溶液添加夹带剂(如苯、环己烷、戊烷等)进行精馏,夹带剂与酒精溶液中的乙醇、水形成三元共沸物。该三元共沸物与纯组分酒精(或水)之间的沸点差较大,从而可较容易地通过精馏获得纯度很高的酒精热泵恒沸精馏生产新工艺其物流系统全封闭操作,正常生产无任何产品废物及环境污染,由于恒沸精馏(以苯为例,常压)的脱水塔上下温差只有13℃,完全符合热泵经济性要求,针对恒沸精馏法能耗大的不足,将恒沸精馏与热泵技术两种成熟的技术有机地结合起来,开发出热泵恒沸精馏生产新工艺:将传统恒沸精馏工艺中的酒精脱水塔塔顶苯-乙醇-水三元共沸物蒸气(64·6℃)不经过冷凝,直接通过热泵压缩机加压升温到100℃,作为乙醇脱水塔塔釜再沸器热源;冷凝液靠压缩机升温时带来的压力送入高位凝液分层器,上层富苯相作为酒精脱水塔塔顶回流,下层富水相自流入夹带剂(苯)回收塔回收夹带剂;夹带剂回收塔底部乙醇和水再10送入酒精回收塔。酒精回收塔塔顶乙醇-水二元恒沸物蒸气(78℃)同样不经过冷凝,由热泵压缩机加压升温(120℃)作为酒精回收塔塔釜(103℃)再沸器热源。冷凝液部分作为回流,其余作为原料酒精利用。2、生产规模根据对市场需求的分析，以及企业立足山东，面向山东市场，进一步向全国发展的战略，决定建设年产20万吨的无水酒精项目。四、资源可靠性、原材料、燃料的供应及共用设施情况1、原材料(一)主要原材料本项目主要原料为红薯，年用量为94万吨鲜红薯，主要由怀远县供应，不足部分可由阜阳市其它三县三区供给。1、怀远县是蚌埠市红薯的主产区。改革开放以前，红薯是人民的主要粮食之一，改革开放以后，红薯主要用作饲料。20