年产2万吨结晶木糖醇生产车间设计

诚信承诺书
本人郑重承诺：我所呈交的课程设计是在指导教师《年产2万吨结晶木糖醇生产车间设计》的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，
设计使用的数据真实可靠。

承诺人签名：
日期：年月日
年产2万吨结晶木糖醇生产车间设计
摘要
随着人们对木糖及木糖醇的特殊功能的了解，木糖醇被广泛用于食品、医药等领域；如利用木糖醇渣作基料成功开发出食用菌产品[1]，也可作为糖尿病患者的辅助治疗剂。

本设计是采用木糖结晶法来生产结晶木糖醇。

结晶木糖醇的生产步骤是首先将玉米芯进行清洗，后送入水解罐中，再加入硫酸进行酸解；通过中和脱色罐进行中和脱色，接着将中和脱色液进行板框过滤，后进入离子交换柱吸附除杂质；再进行第一次蒸发浓缩，继续进行二次离子交换，和二次蒸发浓缩；将浓缩液打入卧式结晶机中进行木糖结晶，然后对其连续氢化，使木糖液转化为木糖醇液，最后利用离子交换柱进行交换，蒸发器蒸发浓缩木糖醇液；然后采用梯度降温对浓缩液进行结晶，通过离心机分离木糖醇晶体与母液，得到木糖醇晶体，利用蒸汽去除水分，最获得晶体木糖醇成品。

本设计是采用木糖结晶法可以提高和净化结晶木糖醇的质量[2]。

设计内容包括工艺原料的选择；生产设备选型；工艺中的物料衡算，以及工艺流程图和车间布置图。

关键词：木糖；木糖醇；玉米芯；木糖结晶法
An annual output of 20000 tons of crystalline xylitol production
workshop design
Abstract
Along with the special function of xylose and xylitol understanding, xylitol is widely used in food, medicine and other fields; such as the use of xylitol slag as the raw material of edible fungus products successfully developed [1], also can be used as the auxiliary treatment of diabetes patients. This design is the use of xylose crystallization method to produce crystalline xylitol. The production steps crystalline xylitol is first cleaned the corncob, sent in the hydrolysis tank, adding sulfuric acid solution is neutralized by neutralization; decolorization decolorization tank, then neutralizing decoloring solution of plate and frame filter, after entering the ion exchange column adsorption impurities; then the first evaporation, continue to carry out a two ion exchange, and two evaporation; xylose crystallization will concentrate in the horizontal crystal machine, and then the continuous hydrogenation of xylose into xylitol, liquid liquid, the ion exchange column exchange, evaporator evaporation and cooling crystallization of xylitol liquid; the concentrate gradient, separate the xylitol crystal and the mother liquor by centrifuge, to obtain xylitol crystal, removing water use steam, the obtained crystal xylitol products. This design is the use of xylose crystallization method can improve the quality of [2] purification and crystallization of xylitol. Design content including the process of selection of raw materials; production equipment; material balance in the process of calculation, and process flow diagrams and workshop layout. Keywords: Xylose；Xylitol ；Corn cob ；Xylose crystallization method
目录
1 前言 (1)
1.1木糖醇的简介 (1)
1.2木糖醇的物化性质 (1)
1.2.1物理性质 (1)
1.2.1化学性质 (1)
1.3木糖醇的用途 (2)
1.4木糖醇的发展与意义 (2)
1.5木糖醇工艺设计的简述 (2)
2 材料的确定于生产工艺的论述 (4)
2.1材料的确定 (4)
2.1.1木糖醇的原料 (4)
2.1.2木糖醇的辅料 (4)
2.2木糖醇工艺的论述 (4)
2.2.1水洗和水解工序 (4)
2.2.2中和和脱色工序 (5)
2.2.3一次离子交换工序 (6)
2.2.4一次蒸发浓缩工序 (6)
2.2.5二次离子交换工序 (7)
2.2.6二次蒸发浓缩工序 (7)
2.2.7结晶工序 (7)
2.2.8加氢工序 (7)
2.2.9三次离子交换工序 (8)
2.2.10三次浓缩工序 (8)
2.2.11再结晶工序 (8)
2.2.12离心分离工序 (8)
2.2.13干燥工序 (9)
2.2.14内外包装工序 (9)
3 木糖醇工序的物料衡算 (10)
3.1水洗和水解工序的物料衡算 (10)
3.1.1水洗和酸预处理的物料衡算 (10)
3.1.2水解，水洗回收糖的物料衡算 (11)
3.2中和和脱色工序的物料衡算 (13)
3.3一次离子交换工序的物料衡算 (15)
3.4一次蒸发浓缩工序的物料衡算 (16)
3.5二次离子交换工序的物料衡算 (17)
3.6二次蒸发浓缩工序的物料衡算 (18)
3.7结晶工序的物料衡算 (19)
3.8加氢工序的物料衡算 (19)
3.9三次离子交换工序的物料衡算 (20)
3.10三次浓缩工序的物料衡算 (21)
3.11再结晶工序的物料衡算 (22)
3.12干燥工序的物料衡算 (22)
4 木糖醇生产设备选型 (24)
4.1水解工序设备选型 (24)
4.2中和，脱色工序设备选型 (24)
4.3一次交换工序设备选型 (25)
4.4一次蒸发浓缩工序设备选型 (25)
4.5二次交换工序设备选型 (26)
4.6二次蒸发浓缩工序设备选型 (26)
4.7木糖结晶工序设备选型 (27)
4.8木糖加氢工序设备选型 (27)
4.9三次交换工序设备选型 (28)
4.10三次蒸发浓缩工序设备选型 (28)
4.11再结晶工序设备选型 (28)
4.12离心分离工序设备选型 (28)
4.13干燥工序设备选型 (29)
4.14总设备选型 (30)
5 能量估算与污染物处理 (31)
5.1能量估算 (31)
5.1.1水电气用量 (31)
5.1.2劳动力估算 (32)
5.2污染处理 (32)
5.2.1水污染处理 (32)
5.2.2噪声污染处理 (33)
5.2.3废渣污染处理 (33)
6 设计总结 (34)
主要参考文献 (35)
谢辞 (36)
附录 (37)
1 前言1.1木糖醇的简介
木糖醇的分子式是C
5H
12
O
5
，木糖醇和阿拉伯糖醇、核糖醇、来苏糖醇互为同
分异构体[2]。

木糖醇是具有甜味的醇，但它却不是糖，原因是它并没有糖类的醛基，而是拥有5个羟基，也正是羟基使其具有甜味；木糖醇拥有5个羟基使其甜味甜过蔗糖，比果糖稍低点[2]。

糖类一般是应用于制作甜味剂，而木糖醇具有甜味，便也可用来制作甜味剂，可它们的物化性质是不同的，木糖醇一般不能被细菌发酵，而有的糖类却可以被各种酵母发酵成不同的产品，这就说明了木糖醇具有它本身独有的作用，有很大的研究的价值。

不过，木糖醇本性偏凉，对肠胃有刺激作用，不易被胃酸分解[3]。

木糖醇是一种重要的食品添加剂[4],木糖醇具有很大的营养价值，不过它的提取所花费的费用巨大，但它却普遍存在于自然界。

但这并不能阻碍人们对木糖醇的需求，有需求便有效益，便促进企业不断地研发新的制木糖醇工艺。

因为农林废料含有丰富的多缩戊糖[2]，而多缩戊糖可通过加酸的化学水解及结晶得到木糖，进一步通过加氢还原成木糖醇。

1.2木糖醇的物化性质
1.2.1物理性质
木糖醇是五元醇，它的相对分子质量是152.12；其外形一般以结晶状或粉末状[2]。

果糖的甜度是木糖醇的1.15倍，其热量和蔗糖相同，鉴于木糖醇的优点，它大有取代蔗糖成为第一甜味剂的趋势[5]；木糖醇可代替蔗糖按正常生产需要用于糖果、糕点、饮料[6]。

木糖醇的熔点比蔗糖低，是92~95℃；溶于水时会发生吸热反应。

由于相似相容原理，木糖醇微溶于酒精，易溶于水，难溶于有机溶剂。

1.2.1化学性质
木糖醇是戊五醇，与其他醇类物质一样拥有羟基，故木糖醇具有其他醇类物质的通性。

既可以被氧化生成酸，又可以被还原成醛，更可以与有机酸发生反应生成相对应的酯；聚丙烯酸树脂与木糖醇可以发生酯化反应[7]；还可以分子内脱水形成脱水木糖醇。

脱水木糖醇与液体木糖醇（木糖醇结晶后的木糖醇母液）的形态相似[2]，都是液体；但它们不是同一种物质，并不是熔化了的木糖醇液体，两者的性质有很大的区别。

不过与甘油有太多的相似的地方，由于相似相容的原
理，脱水木糖醇具有甘油一些性质，脱水木糖醇可运用于军工和食品等行业[2]。

1.3木糖醇的用途
木糖醇有广泛的作用，比如木糖醇可以改善肝功能，降低转氨酶，可制作营养剂和辅助治疗剂；木糖醇可以延长食品保质期，缓慢物品潮湿度，可以制干燥剂；木糖醇可以防止龋齿，抑制链球菌的生长及酸的产生，可以制木糖醇口香糖[8]；木糖醇可增加相容性，提高绝缘电阻，可以制耐热的增塑剂；木糖醇具有相当强的吸湿性，降低了物体的干燥度，可以制保湿剂；木糖醇具有抑制肥胖，消除人体内有害酮体的产生，可制作减肥甜点。

木糖醇具有无刺激作用，可调节化妆品类的湿润度，可以制调整剂。

糖醇来源广泛,价格低廉,具有开发绿色增塑剂的潜在优势[9]。

1.4木糖醇的发展与意义
一开始，开发研究木糖醇是为了解决甘油缺乏的问题，从而寻找甘油的代替品。

我国的木糖醇发展史悠久，将近40多年。

木糖醇开发起步时，由于技术不够成熟，耗能高，所付出的成本远大于甘油的，导致不能广泛运用于其他工业部门[2]。

我国是农业发展的大国，每年产生大量的农业废料，而木糖醇新兴工业又是以农业废料为原料的工业，所以这新兴工业是变废为宝的工业。

但是，一开始时，木糖醇工业并不是很理想；在20世纪60年代末[2]，我国的经济不发达，木糖醇工艺复杂，开发成本高，很多人都买不起。

近10多年，我国木糖醇产量剧增，全都是研究技术人员的努力以及企业逐利而研究新的工艺所带来的效果，促进木糖醇工业的发展。

如今，我国生产木糖醇的数量占世界产量的1/2,远销国外市场的数量占世界的2/3，说明我国已是木糖醇的出口大国[2]；我国木糖醇质量已达到FCC级，说明我国木糖醇的质量挤入国际领先水平。

木糖醇作为健康配料，越来越广泛地应用住糖果、饮料、焙烤食品、保健食品等食品品类中，具有巨大的市场潜力[10]。

目前，我国经济发展良好，人民的生活质量得到了提高，越来越注重营养和健康；而木糖醇可以使双岐杆菌增殖来提高人体的免疫力[2]，受到人们普遍欢迎；我国木糖醇很受国外客商的欢迎，出口量和价格不断上涨，生产木糖醇的数量远远不能满足国内外市场的需求。

可见，木糖醇的市场前景一片光明。

1.5木糖醇工艺设计的简述
随着木糖醇工业的发展，很多厂家采用了中和脱酸工艺，离子交换脱酸工艺，中和-离子交换复合脱酸工艺和木糖结晶法生产木糖醇[2]。

中和脱酸工艺的优点是设备易操作，成本少；缺点是产品质量不是很好，耗
时耗力，对设备影响也大。

离子交换脱酸工艺的优点是净化液质量好，设备使用寿命长，缺点是设备多，成本大。

中和-离子交换复合脱酸工艺是结合前两者的优点而推出的工艺[2]，木糖结晶法更是进一步提高和净化产品的质量。

本设计为了得到质量高，产量多的木糖醇结晶产品，结合上述4种工艺，故采取木糖醇结晶法生产结晶木糖醇，工艺如下：
图1.1 结晶木糖醇生产工艺流程图
2 材料的确定于生产工艺的论述
2.1材料的确定
2.1.1木糖醇的原料
多缩戊糖可通过加酸的化学水解及结晶得到木糖，进一步通过加氢还原成木糖醇[2]。

因此，要寻找确定木糖醇的原料，就要选取多缩戊糖含量高的，杂质含量少的农业废料；生产木糖醇工业需要大量的原料，故要选一些农林业废料数量能满足生产木糖的要求，甚至要考虑成本，便要选择一些运输简单以及比较集中的原料。

各种农业废料组成如表2.1所示[2]，
表2.1各种农业废料组成(%）
由上面表2.1得出玉米芯是生产木糖醇最佳的原料之一，故本设计选取玉米芯为原料。

2.1.2木糖醇的辅料
由于生产木糖醇工艺得知，辅料有硫酸和盐酸，碳酸钙，活性炭，阴树脂和阳树脂，纯碱以及酒精。

其实硫酸和盐酸可作水解时的催化剂和阳树脂的再生剂；碳酸钙可作净化过程中的中和剂；活性炭可作脱色时所需要的脱色剂；阴树脂和阳树脂可作离子交换时的交换树脂；纯碱可作阴树脂的再生剂；酒精则使离心分离中的木糖醇膏的收率和质量得到提高。

2.2木糖醇工艺的论述
2.2.1水洗和水解工序
预处理是指玉米芯经过水洗，去除表面附着的泥土与内在大多部分的杂质，如果胶、脂肪、含氮物、灰分、色素等[2]。

水解工序包括水洗等部分的。

水解的步骤是首先将1%浓硫酸用压酸罐压入酸高位罐，接着让酸高位罐中的浓硫酸流入酸计量罐；当玉米芯通过稀酸釜处理后，打开水解釜上盖，1%浓硫酸经酸计量
罐和水解用水一同加入水解釜内，然后盖上水解釜上盖，在温度105~115℃下进行3小时水解[2]，水解完后，让水解液流入水解液储池。

玉米芯水洗与水解工艺流程图如图2.1所示。

图2.1玉米芯水洗与水解工艺流程图
1-浓硫酸储罐;2-压酸罐；3-酸高位罐；4-酸计量罐；5-皮式输送机；6-刷子
7-水洗机；8-上料输送机；9-皮式输送机；10-循环水池；11-循环水泵
2.2.2中和和脱色工序
水中和脱色的步骤是开启水解液泵，将水解液打入中和-脱色罐内，当温度75℃左右时，让乳化液罐中的1.10~1.16g/cm3碳酸钙乳液缓慢加入中和-脱色罐内，当PH值为3时，停止加碳酸钙乳液,让它们充分反应45分钟左右[2]；之后将中和脱色液打入板框过滤机进入过滤，滤液通过滤嘴排放到中和脱色液池中。

中和脱色工艺流程图如图2.2所示。

图2.2中和脱色工艺流程图
1-乳化液罐；2-中和脱色罐；3，6-泵；4-板框过滤机；5-中和脱色液池；
2.2.3一次离子交换工序
在木糖结晶法的工艺中的中和脱色工序引入了中和剂碳酸钙，即是引进了钙离子，所以先进入阳柱，可以先除去钙离子；再进入阴柱，再除去硫酸根离子；最后进入阳柱，这样一来可以使阴柱出来的净化液PH得到调节，不会破坏后面工序中的木糖[2]。

一次离子交换工艺流程图如图2.3所示。

图2.3一次离子交换工艺流程图
1-碱液;2-废碱；3-去离子水；4-净化液；5-≤1%净化液；6-废酸
7-酸液；8-中和脱色液；
2.2.4一次蒸发浓缩工序
木糖醇的浓缩工艺中的蒸发浓缩是为除去部分有机酸与水解液的灰分，而生产木糖醇是极大的工程，消耗能量与水量非常大，故尽量采用一些节能的设备[2]，因此此工序则采用三效蒸发器进行浓缩。

三效蒸发设备流程示意图如图 2.4所示。

图2.4 三效蒸发设备流程示意图
1-升膜式蒸发器;2-浓缩液收集器；3-大气冷凝器；4-真空缓冲器；5-真空泵；
6-废酸净化液池;7-冷却水循环池；
2.2.5二次离子交换工序
一次离子交换后的净化液质量达不到木糖加氢的标准，故要进行二次离子交换，继续清除净化液中的杂质[2]，此工序的交换先进入是阳柱，之后才是阴柱。

二次离子交换工艺流程图如图2.5所示。

图2.5二次离子交换工艺流程图
1-碱液;2-废碱；3-去离子水；4-净化液；5-≤1%净化液；6-废酸
7-酸液；8-中和脱色液；
2.2.6二次蒸发浓缩工序
净化液要经过多次浓缩才能达到木糖结晶的要求，则二次浓缩工序中的净化液要分两步进行，分别为二效蒸发器和降膜式蒸发器进行浓缩[2]。

2.2.7结晶工序
将浓缩后的浓缩液加入结晶机中，调节冷却水的流量，使结晶机内的温度下降，实木糖结晶析出。

2.2.8加氢工序
木糖加氢工序是采用连续加氢的，先加入催化剂，再调节PH值到7左右[2]，用高压进料泵将料液打入，再充入氢气，让两者彼此混合进行反应；氢气可以通过回气柜循环使用。

加氢工艺流程图如图2.6所示。

图2.6加氢工艺流程图
1-氢气压缩机;2-氢气缓冲器；3-混合器；4-进料泵；5-预热器；6-反应器
7-冷却器；8-高压分离器；9-低压分离器；
2.2.9三次离子交换工序
此交换工序的目的是为了除去加氢工序所增加的酸度和催化剂等杂质，交换顺序为阳柱→阴柱。

2.2.10三次浓缩工序
由于加氢工序采用了连续加氢，则氢化液的浓缩一般分两步浓缩，分别用双效蒸发器和单效蒸发器进行蒸发浓缩，使浓缩液达到82％~88％[2]。

2.2.11再结晶工序
通过了三次交换和三次浓缩，浓缩液达到了结晶的标准，收集高浓度82％的醇膏醇溶液[2]，往结晶机中加入，调节冷却水的流量使结晶机的温度缓慢降低，使晶体析出。

2.2.12离心分离工序
通过结晶得到的木糖醇加入三足式离心机中，使其充分离心分离，得到较高纯度的木糖醇晶体。

2.2.13干燥工序
木糖醇结晶干燥是为了减少晶体中的含水量，使水分降低至0.5％以下[2]，以方便长时间存放，采用气流干燥机对木糖醇结晶体进行干燥。

2.2.14内外包装工序
对结晶木糖醇进行内外包装，木糖醇的包装要严格按标准的包装要求来进行，保证结晶木糖醇产品的稳定，不使其被破坏便可。

3 木糖醇工序的物料衡算
3.1水洗和水解工序的物料衡算
年产结晶木糖醇20000t ，每年按300个工作日计算，则日产结晶木糖醇66.67t 。

查询资料得知，生产1t 结晶木糖醇需要消耗绝干玉米芯11.73t [2]，则日产66.67t 结晶木糖醇需要消耗绝干玉米芯782.04t ，那么年产20000t 结晶木糖醇需要消耗绝干玉米芯234612t 。

3.1.1水洗和酸预处理的物料衡算
表3.1 风干玉米芯水洗耗水量计算参数[2]
日产66.67t 结晶木糖醇需要消耗绝干玉米芯782.04t 的物料衡算： 进入系统：
要增加15%的弹性系数，而绝干玉米芯782.04t,即是风干玉米芯是含15%水分的玉米芯；
水水）（绝干玉米芯=⨯+%15
t 01.138=则含水量
t 05.92001.13804.782=+=+=水绝干玉米芯风干玉米芯 t 5.92001005.92010=⨯=⨯=风干玉米芯加洗水 t 25.4600505.9205=⨯=⨯=风干玉米芯预处理加水
t 60025.4%1.025.4600%1.0=⨯=⨯=预处理加水预处理加酸
预处理加酸预处理加水加洗水风干玉米芯系统内总量+++=
60025.425.46005.920005.920+++= t 40025.14725= 离开系统：
=
⨯
%
⨯
=风干玉米芯
t 玉米芯损失
920
5=
46
.
0025
%
.
5
05
782=
.
-
输出绝干玉米芯
04
=
46
0375
t
736
.
0025
.
（预处理料含水
预处理料含水
+
÷绝干玉米芯）
%
60
=
=
则预处理料含水
1104
.
t
05625
-
=
废水-
输出绝干玉米芯
输入总量
预处理料含水
46
40025
.
.
-
=
-
0025
14725=
-
736
.
304
t
05625
12839
.
0375
.
1104
表3.2 水洗和酸预处理的物料衡算表
3.1.2水解，水洗回收糖的物料衡算
表3.3 水解，水洗回收糖的计算参数[2]
进入系统：
玉米芯（干基）：736.0375t，玉米芯含水：1104.05625t
=
⨯
=风干玉米芯
加水量
4=
⨯
.
t2.
3680
4
05
920
其中，t 14.2576%702.3680%70=⨯=⨯=加水量水解加水
t 6.1104%302.3680%30=⨯=⨯=加水量蒸汽冷凝水 36.802t %12.3680%1=⨯=⨯=加水量水解加酸 t 075.13805.105.9205.1=⨯=⨯=风干玉米芯加洗水
加洗水水解加酸蒸汽冷凝水水解加水玉米芯（干基）总计++++=
075.1380802.3606.110414.25760375.736++++= t 1145.5833= 离开系统：
t 81125.220%300375.736%30=⨯=⨯=玉米芯（干基）
糖 t 225.4416%58115.220%5=÷=÷=糖水解液 t 49735.26%6.0=⨯=水解液无机酸 t 6649.17%4.0=⨯=水解液有机酸 t 83245.8%2.0=⨯=水解液灰分
灰分有机酸无机酸糖水解液水----=
t 41905.414283245.86649.1749735.2681125.220225.4416=----= t 8895.1416225.44161145.5833=-=-=水解液总计残渣 t 5116.1133%80=⨯=残渣残渣含水
表3,4 水解，水洗回收糖的物料衡算
3.2中和和脱色工序的物料衡算
表3.5中和脱色工序的物料衡算的计算参数[2]
进入系统：水洗液，CaCO3(85%),水，活性炭，洗水
离开系统：中和脱色液，滤饼中干物质，滤饼中水分，CO2
⨯
85=
=
⨯
糖
=水解液含糖量
%
220
187
.
t
%
689775
85
.
81125
⨯
15=
=
%
=水解液含糖量
220
损失糖
⨯
t
1216875
.
33
.
%
15
81125
⨯
10=
%
=
加活性炭量
=水解液含糖量
⨯
220
22
081125
.
.
t
81125
10
%
%
=
2.4=
=糖
187
中和脱色液
÷
÷
.
804167
.
4468
t
689775
2.4
%
2=
=
⨯
=加活性碳量
22
滤饼中干物质
⨯
.
16225
t
44
2
081125
.
t
3245
.
88
2
16225
.
44
2=
⨯
=
⨯
=滤饼中干物质
洗涤水
%
75
=
+
÷
=水）
（滤饼中干物质
水
滤饼中水分
即t
48675
.
132
=
水
t
4682
.4
%
1.0
804167
.
4468
%
1.0=
⨯
=
⨯
=中和脱色液
量
中和脱色液中无机酸含
t
8753
.
17
%
4.0
804167
.
4468
%
4.0=
⨯
=
⨯
=中和脱色液
量
中和脱色液中有机酸含
t
83245
.8
=
中和脱色液中灰分含量
中和脱色液中CaSO
4含量：t
9377
.8
%
2.0
804167
.
4468
%
2.0=
⨯
=
⨯
中和脱色液
t
1623
.
44
6649
.
17
49735
.
26=
+
=
水解液中总酸
t
3435
.
22
8753
.
17
4682
.4=
+
=
中和脱色液中总酸
t
8188
.
21
3435
.
22
1623
.
44=
-
=
两夜中总酸差值
中和反应方程式：H
2SO
4
+CaCO
3
→CaSO
4
↓+H
2
O+CO
2
↑
98 100 44 则CaCO3消耗量：t
2641
.
22
98
100
8188
.
21=
÷
⨯
但CaCO3实际消耗量：t
1931
.
26
%
85
2641
.
22=
÷
CO
2生成量：t
7962
.9
44
98
8188
.
21=
÷
⨯
2
CO
+
+
+
=滤饼中水分
滤饼中干物质
中和脱色液
离开系统总量
7962
.9
48675
.
132
16225
.
44
804167
.
4468+
+
+
=
t
2494
.
4655
=
洗水
活性炭
水解液
离开系统总量
加水-
-
-
-
=
3
CaCO
加洗3245
.
88
081125
.
22
1931
.
26
225
.
4416
2492
.
4655-
-
-
-
t
4257
.
102
=
表3.6 中和脱色工序的物料衡算表
3.3一次离子交换工序的物料衡算
表3.7 一次离子交换的物料衡算的计算参数[2]
进入系统：中和脱色液，顶水
离开系统：交换液
⨯
92=
=
⨯
糖
=中和脱色液糖含量
%
187
172
.
t
%
6746
92
.
689775
÷
%
8.3=
÷
172
交换液
=糖
=
%
0683
t
.
.
4544
6746
8.3
⨯
02
.0=
灰分
%
=交换液
⨯
=
02
.0
9311
t
%
.0
.
2494
4655
-
-
4655=
=中和脱色液
交换液
t 顶水
.
=
186
2494
4453
804167
.
.
4468
%
2.0=
⨯
=交换液
4655
总酸
=
⨯
.9
.
t
3105
2494
2.0
%
无机酸
=
t0
=无机酸
有机酸
-
总酸
t
3105
.9
=
表3.8一次离子交换的物料衡算表
3.4一次蒸发浓缩工序的物料衡算
表3.9一次蒸发浓缩工序的物料衡算的计算参数[2]
进入系统：交换液
离开系统：浓缩糖浆，水
⨯
95=
%
172
=
糖
=交换液糖总量
⨯
%
0409
t
.
.
6746
95
164
÷
%
=
30=
=糖
164
浓缩糖浆
÷
.
.
t
546
803
%
0409
30
⨯
.0=
=
=浓缩糖浆
有机酸含量
167
⨯
9132
.0
%
%
t
546.803
.0
167
.
-
172=
=
6746
损失糖
.8
t
6337
0409
.
164
t 4464.4108803.5462494.4655=-=-=浓缩糖浆总量蒸发掉水量
表3.10 一次蒸发浓缩工序的物料衡算表
3.5二次离子交换工序的物料衡算
表3.11 二次离子交换的物料衡算的计算参数[2]
进入系统：浓缩糖浆，顶水 离开系统：交换液
t 9177.150%920409.164%92=⨯=⨯=浓缩糖浆糖含量糖
t 6469.1257%129177.150%12=÷=÷=糖交换液
t 6289.0%05.06469.1257%05.0=⨯=⨯=交换液总酸 t 0=无机酸
t 6289.0=-=无机酸总酸有机酸 t 1232.139177.1500409.164=-=损失糖
t 8439.710803.5466469.1257=-=-=浓缩糖浆交换液顶水 t 08.0%0063.02494.4655%0063.0=⨯=⨯=交换液灰分
.0=
-
=
除去灰分
t
9311
8511
.0
.0
08
表3.12二次离子交换的物料衡算表
3.6二次蒸发浓缩工序的物料衡算
表3.13 二次蒸发浓缩工序的物料衡算的计算参数[2]
进入系统：交换液
离开系统：糖膏，水
⨯
95=
=
%
糖
150
=交换液糖总量
⨯
143
3719
.
.
%
9177
95
t
82=
%
÷
糖膏
143
=糖
÷
=
3719
t
.
.
8437
174
%
82
.
150=
-
=
9177
损失糖
t
143
.7
5458
.
3719
-
1257=
=
蒸发掉水量
.
总量
=糖膏
-
.
8032
t
6469
.
1082
174
8437
表3.14 二次蒸发浓缩工序的物料衡算表
3.7结晶工序的物料衡算
表3.15结晶工序的物料衡算的计算参数[2]
进入系统：糖膏
离开系统：，结晶木糖，母液
⨯
=
75=
结晶木糖
%
=糖果糖含量
⨯
143
107
.
t
%
529
.
3719
75
=
-
-
母液中糖
.
糖膏糖含量
=结晶木糖
143=
35
.
3719
529
8429
.
t
107
-
174=
=
=结晶木糖
.
母液
糖膏
-
8437
t
107
.
3147
67
529
.
=
-
1257=
-
蒸发掉水量
总量
=糖膏
.
1082
6469
t
.
8032
174
.
8437
表3.16结晶工序的物料衡算表
3.8加氢工序的物料衡算
表3.17加氢工序的物料衡算的计算参数
进入系统：木糖溶解液，氢气，水
离开系统：氢化液
.
107
49=
45
=
木糖溶解液
=结晶木糖
÷
÷
%
217
.
45
.
%
t
529
49
.
45
其中糖为107.529t，水为：109.921t
⨯
%
=
5=
=木糖溶解液
217
带入水
⨯
.
8725
t
10
%
45
5
.
加氢糖收率
糖
残糖）
（糖
残糖=
÷
-
=
t
0753
.1
=
残糖
t
8412
.
210
%
51
.0
0753
.1
%
51
.0=
÷
=
÷
=残糖
氢化液
木糖加氢反应：C
5H
10
O
5
(木糖）+H
2
→C
5
H
12
O
5（
木糖醇）
150 2 152
150
152
)
0753
.1
529
.
107
150
152÷
⨯
-
=
÷
⨯
-
=（
残糖）
（结晶木糖
醇的生成量
t
8731
.
107
=
t
4194
.1
150
2
)
0753
.1
529
.
107
150
2=
÷
⨯
-
=
÷
⨯
-
=（
残糖）
（结晶木糖
氢气
t
0897
.1
150
152
0753
.1
150
152=
÷
⨯
=
÷
⨯
=残糖
损失醇量
t
7419
.
229
8725
.
10
4194
.1
45
.
217=
+
+
=
+
+
=带入水
氢气
木糖溶解液
总计
表3.18加氢工序的物料衡算表
3.9三次离子交换工序的物料衡算
表3.19三次离子交换工序的物料衡算的计算参数
进入系统：氢化液，顶水
离开系统：醇净化液
t
2433
.
99
%
92
8731
.
107
%
92=
⨯
=
⨯
=氢化液醇含量
醇
t
2815
.
335
%
6.
29
2433
.
99
%
6.
29=
÷
=
÷
=醇
醇净化液
t
4403
.
124
8412
.
210
2815
.
335
-=
-
=
=氢化液
醇净化液
顶水
表3.20三次离子交换工序的物料衡算表
3.10三次浓缩工序的物料衡算
表3.21三次浓缩工序的物料衡算的计算参数
进入系统：醇净化液
离开系统：氢化液，水，醇膏
95=
%
⨯
=
=醇净化液中醇含量
⨯
99
醇
.
2812
.
94
t
%
2433
95
82=
%
÷
÷
94
糖膏
=醇
=
.
977
2812
.
t
114
82
%
⨯
5=
%
=醇净化液
氢化液损失
⨯
=
5
7641
335
.
16
.
2815
%
-
=
蒸发掉水量-
氢化液损失
糖净化液
醇膏
2815
335-
-
16
=
.
.
977
.
7641
114
=
203
.
5404
t
99=
.
-
醇损失
2433
=
t
9621
.4
2812
.
94
表3.22三次浓缩工序的物料衡算表
3.11再结晶工序的物料衡算
表3.23结晶工序的物料衡算的计算参数
进入系统：醇膏
离开系统：，结晶木糖醇，母液
⨯
80=
=
⨯
结晶木糖醇
=醇膏中醇含量
%
94
75
.
t
%
425
.
80
281
-
94=
=
=结晶木糖醇
.
母液中醇
醇膏醇含量
-
75
t
2812
8562
.
.
425
18
-
114=
=
母液
.
醇膏
=结晶木糖醇
-
75
977
t
.
552
.
425
39
表3-24结晶工序的物料衡算表
3.12干燥工序的物料衡算
表3.25干燥工序的物料衡算的计算参数
结晶木糖醇经离心分离（结晶中醇收率是99%）后，
.
75=
结晶木糖醇
425
⨯
=
99
t
.
6708
74
%
进入系统：结晶木糖醇
离开系统：干燥结晶木糖醇，水
=
⨯
1(=
2
干燥前干物质质量
%
结晶木糖醇
=）
-
⨯
1774
t
74
.
73
.
98
6708
%
⨯
=
1(-
干燥后干物质质量%
5.0
出干燥机物料的质量
）
干燥后干物质质量
干燥前干物质质量=
73=
.
÷
出干燥机物料的质量
1774
=）
t
.0-1(
5452
.
55
73
=
干燥中损失的水分-
出干燥机物料的质量
干燥机物料的质量
.
=
74-
6708
73
5452
.
=
.1
t
1256
.
143=
=
3719
⨯
一年的木糖质量
300
57
t
.
43011
⨯
73=
=
3719
一年的结晶木糖醇质量
.
300
t
56
.
22063
=
÷
÷
结晶木糖醇产率
22401=
木糖质量
=结晶木糖醇质量
3.
51
.
57
%
24
43011
.
=
-
-
结晶木糖醇
74=
水
=干燥结晶木糖醇
73
1256
t
.
.1
5452
6708
.
表3.26干燥工序的物料衡算表
其实每天实际生产结晶木糖醇73.5452t，全年实际生产结晶木糖醇22063.56t。

4 木糖醇生产设备选型
机器设备的质量和性能，对企业的生产能力，产品质量，原铺材料及公用工程消耗等方面都有直接的影响[11]。

所以设备选型上要遵循实用，经济，先进的原则。

4.1水解工序设备选型
年产结晶木糖醇20000t ，每年按300个工作日计算，则日产结晶木糖醇66.67t 。

查询资料得知，生产1t 结晶木糖醇需要消耗绝干玉米芯11.73t [2]，则日产66.67t 结晶木糖醇需要消耗绝干玉米芯782.04t ，那么换成风干玉米芯，则日产66.67t 结晶木糖醇需要消耗风干玉米芯920.05t,查表可知风干玉米芯的密度为0.18t/m 3,即风干玉米芯的容积是3889.511118.005.920=÷m 3，预处理加水量是t 25.4600505.9205=⨯=⨯风干玉米芯；又因为水解釜的装锅系数是85%[2]，故水解釜的容积是35.11425%85)25.46003889.5111(m =÷+。

水解釜工作周期是4h [2]，机器按一天24小时运行，即处理11425.5m 3，需要30m 3的645.6363055.11425≈=÷÷÷=水解釜台数。

带式输送机和锤式粉碎机：周期是8t/h ，则一天输送66.67t ，只要1台便行了。

水解工序所用的设备如表4.1水解工序设备，
表4.1 水解工序设备
4.2中和，脱色工序设备选型
中和脱色罐：一般脱色时间不能超过1h [2]，则一天一台中和脱色罐可操作24次，那么处理4656t 水解液需要30m 3
7
4.624304656≈=÷÷=中和脱色罐台数。

板框过滤机：过滤一次不会超过2h/次，则4656t 水解液需要200m 3板框过滤机台数292.112004656≈=÷÷。

中和脱色工序所用的设备如表4.2中和脱色工序设备，。