利用玉米发酵生产乙醇的设计(年产2万吨)

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玉米秸秆发酵生产酒精的研究

玉米秸秆发酵生产酒精的研究玉米是一种重要的经济作物，世界各地都有大量的玉米生产，而玉米秸秆是玉米产量的一个重要副产品。

如何有效利用玉米秸秆，降低环境污染，提高生产效率，是当前亟待解决的问题之一。

本文将探讨玉米秸秆发酵生产酒精的研究。

传统的酒精生产主要是以粮食、蔗糖等为原料，通过发酵和蒸馏制得酒精。

但这些原料一般用于食品生产，而且价格较高，使得酒精生产成本较高。

玉米秸秆作为废弃物料，被广泛利用于发酵生产酒精已经成为一种可能。

秸秆是一种生物质，含有丰富的碳水化合物，易于通过发酵转化为酒精。

秸秆的全球生产已达到10亿吨，这些秸秆如能改变废品的状态，利用其丰富的能源和素材，势必有很大的价值和意义。

玉米秸秆作为原料制成酒精有多种方式，包括干燥后直接发酵、湿法发酵等。

其中，最流行的方法是湿法发酵。

湿法发酵的步骤如下：首先将玉米秸秆切碎成小块，再与水混合，加入适量的含糖物质和酵母，混合均匀后进行发酵。

发酵完成后，将发酵液加热至酒精沸点，收集产生的酒精。

进行酒精生产的过程中，如何选择适当的酵母也是一项重要的研究。

常用的酵母有干酵母和液态酵母。

干酵母的保质期较长，储存方便，但价格较高。

液态酵母可以自我复制，价格较便宜，但不利于储存。

为了取得更好的生产效果，科学家们还在研究中寻找更为适合秸秆发酵的酵母菌株。

除了选择合适的酵母，还需要在发酵过程中注意控制一些关键步骤。

比如，在发酵前要先将碎秸秆进行消毒，以去除细菌等有害物质；在发酵过程中要控制发酵的温度和pH值，以确保发酵过程的顺利进行；在酒精的分离和提纯过程中也需要注意一些细节，如定期清理设备、控制酒精的浓度等。

玉米秸秆发酵生产酒精不仅能有效地利用废弃物料，降低环境污染，还能减少对粮食等价值更高的原材料的使用。

此外，这种新型酒精生产方式不仅可以生产普通酒精，还可以制造生物柴油和高级助燃剂，具有广阔的应用前景。

相信随着科技的不断进步和研究的深入，将会有越来越多的方法被开发出来，将秸秆等废弃物料转化为高价值产品。

2万吨酒精厂蒸煮糖化车间设计

2万吨酒精厂蒸煮糖化车间设计酒精厂的蒸煮糖化车间是一个重要的工艺环节,它负责将粮食原料进行糖化和蒸煮处理,以制备出高质量的糖化液，为后续的发酵和蒸馏工序提供原料。

下面是一个涉及2万吨酒精厂蒸煮糖化车间设计的简要说明。

首先，车间的选址应充分考虑到原料和产成品的输送与流动的便利性。

酒精厂通常会选择离粮食种植基地较近的地方建厂，以降低物流成本并确保供应链的稳定性。

此外，周边道路和交通运输设施的便利程度也是选择选址的重要因素。

其次，车间的布局和结构设计需要合理规划。

考虑到2万吨产能的规模，车间面积应相应较大，并具备高度灵活性以应对改造和升级的需求。

车间应分为不同的区域，包括原料储存区、糖化处理区、蒸煮设备区、糖化液储存区和工序检验区等。

同时，还需要考虑到车间的人员流动以及紧急疏散的需求，应设置合理的通道和紧急出口。

糖化处理区应设置各种所需的设备和工艺设施。

首先，需要有糖化罐和蒸煮锅等设备，以完成粮食原料的糖化和蒸煮过程。

这些设备应具备高效耐用、易于清洁和维护等特点。

其次，还需要考虑到糖化液的处理和转运设施，包括糖化液的储存罐、输送管道和泵等，以确保糖化液的质量和流动性。

糖化液储存区需要合理设置糖化液的储罐和其它设施。

糖化液储存罐宜选择容量较大且能保持糖化液温度稳定的设备，同时还需要配备相应的温度控制系统，以确保糖化液的质量和存储安全。

工序检验区应提供合适的实验室设施和仪器设备，以对糖化液进行质量检测。

这些设备包括检测糖化液中各种成分和物性的实验室仪器，并应配备相应的管理系统以及数据分析和报表功能。

最后，车间的环境条件也需要重视。

酒精厂的车间通常需要具备一定的温度和湿度控制设备，以提供适宜的工作环境和维护好糖化液质量。

此外，还应设置适当的通风和排气系统，并遵循相关的安全标准和卫生规范。

在车间设计过程中，还需考虑到节能节水的因素。

例如，可以引入先进的糖化技术和设备，以最大程度减少能源和水资源的使用，并优化工艺流程以提高生产效率和降低生产成本。

化学生物专业玉米发酵生产燃料乙醇的工艺设计

4.4.2 塔高与塔径........................................................................................... 21 4.4.3 塔(T-2)塔板主要工艺尺寸...................................................................26 4.4.3.1 溢流装置的计算............................................................................... 26 4.4.3.2 塔板分块........................................................................................... 28 4.4.3.3 筛板计算........................................................................................... 28 4.4.3.4 筛板的流体力学验算....................................................................... 28 4.4.4 塔板负荷性能图的计算...................................................................... 29 4.5 换热器选型................................................................................................. 33 4.5.1 塔（T-1）塔顶冷凝器（E-1）............................................................33 4.5.2 塔（T-2）塔顶冷凝器（E-2）............................................................33 4.6 储罐选型..................................................................................................... 34 4.6.1 储罐(V-1)...............................................................................................34 4.6.2 其它储罐选型....................................................................................... 34 4.7 泵的选型..................................................................................................... 35 4.7.1 泵(P-1)................................................................................................... 35 4.7.2 其它泵的选型....................................................................................... 35 4.8 小结......................................................................................................................................................... 35 符号说明...................................................................................................... 36 参考文献...................................................................................................... 37

年产2万吨玉米原料酒精工厂设计

山东建筑大设计（论文）题目
年产2万吨玉米原料酒精工厂设计
设计
（论文）
原始
参数
本课题为年产2万吨玉米原料酒精工厂设计，年生产天数300天，其中成熟发酵醪酒精含量12﹪（V），酒母接种量为糖化醪的10﹪，发酵罐酒精捕集器用水为发酵成熟醪的5﹪，发酵罐洗罐水为发酵成熟醪的2﹪，生产过程中淀粉总损失率9﹪，蒸馏效率为98﹪。
设计
（论文）
工作
内容
酒精是我国大宗发酵工业产品之一，随着全球能源危机的出现，酒精尤其是燃料酒精迎来了快速发展的机遇。××××市粮食局拟委托我校为其筹建年产2万吨的酒精工厂，目前技术方案已通过论证，设计工作即将展开，吸收本科学生参与设计，一方面可扩展、巩固学生所掌握的酒精生产知识，同时也可以锻炼、提高学生工程设计的能力。
3、完成图纸设计：工艺流程图（1张，2＃图纸）、主体设备图（1张，2＃图纸）。
主要参
考资料
及文献
（1）章克昌编：《酒精与蒸馏酒工艺学》，中国轻工业出版社，1980。
（2）章克昌编：《酒精工业手册》，轻工业出版社，1989。
（3）高孔荣主编：《发酵设备》，轻工业出版社，1995。
（4）吴思方主编：《发酵工厂工艺设计概论》，轻工业出版社，1995。
本设计按照建设方要求，以玉米为原料，生产食用优级酒精，同时要求考虑污染治理方案。
续附表
设计（论文）工作基本要求
1、通过查阅文献资料以及研究室学习，了解国内外酒精工业现状、存在问题及解决方法，熟悉工业设计的流程与要求。
2、根据要求，制定合理的工艺流程，并完成全流程的物料平衡计算，进行设备配平。完成设计说明书一份。说明书正文约在15页左右，文字应该简练扼要，尽量用图表来说明问题，在说明书中应列举设计的原始材料。

玉米发酵生产酒精工艺

玉米发酵生产酒精工艺酒精是一种重要的工业原料,广泛应用于食品,化工、医药等领域,而且可以部分或全部替代汽油,具有安全、清洁、可再生等优点。

传统的酒精生产主要以糖蜜、薯类、谷物为原料发酵而成。

近年来,随着人口增长和经济的发展以及可利用耕地面积的减少使得酒精生产成本日趋增高,利用丰富、廉价的玉米秸秆为原料生产酒精已成为必然趋势。

我国是一个农业大国,各种纤维素原料资源非常丰富,仅玉米秸秆年产量大约2亿吨。

目前,玉米秸秆除了少部分被利用外,大部分以堆积、焚烧等形式直接倾入环境,极大地污染了环境,也是一种资源浪费。

如果将玉米秸秆经过预处理后水解,其所含的纤维素和半纤维素可分解成糖,经发酵可转化为酒精,转热效率可达30%以上。

这样不但缓解人类所面临的食物短缺,环境污染、资源危机等一系列问题,而且还能实现人类的可持续发展,因而近年来玉米秸秆成为生物能源领域的研究热点。

玉米生产酒精的工艺流程如图。

1玉米秸秆简介玉米秸秆主要由植物细胞壁组成,基本成分为纤维素、半纤维素和木质素等。

木质素将纤维素和半纤维素层层包围。

纤维素是一种直链多糖,多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维,半纤维素主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成,木质素是以苯丙烷及衍生物为基本单位组成的高分子芳香族化合物。

其中,木质素是一种燃料,半纤维素可水解为五碳糖,而纤维素水解为六碳糖比较困难。

2玉米秸秆预处理由于玉米秸秆结构复杂,不仅纤维素、半纤维素被木质素包裹,而且半纤维素部分共价和木质素结合,同时纤维素具有高度有序晶体结构。

因此必须经过预处理,使得纤维素、半纤维素、木质素分离开,切断它们的氢键,破坏晶体结构,降低聚合度。

常见预处理方法有物理法、化学法、物理化学法和微生物法等。

2.1挤压膨化法该方法属于物理处理法,是将原料粉碎后调节至一定水分,加入挤压机内,物料在螺杆的旋转推动下向前运动,同时被剪切、挤压。

并且在摩擦热的作用下温度可接近140℃;然后从挤压机中喷出,物料的压力突然降低、体积迅速膨胀,纤维素晶体结构被破坏,从而为纤维素的酶解处理创造条件。

年产2万吨酒精工艺设计发酵工程课程设计

课程设计说明书课程名称：发酵工程课程设计设计题目：年产2万吨酒精工艺设计任务分配1、文献、资料检索全组2、可行性研究策划3、糖蜜原料地稀释处理阶段种子车间地设计4、糖蜜地稀释处理转筒过滤车间设计5、发酵车间地设计6、酒精精馏车间地设计7、废弃物地处理8、种子罐地设计9、发酵罐地设计10、设计说明书地编制11、各组员负责地相关物料衡算及热量衡算以及用水用电衡算12、各组员负责地工艺车间设备平面图地绘制毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交地毕业设计（论文），是我个人在指导教师地指导下进行地研究工作及取得地成果.尽我所知，除文中特别加以标注和致谢地地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过地研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构地学位或学历而使用过地材料.对本研究提供过帮助和做出过贡献地个人或集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意.作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）地规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）地印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）地印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目地前提下，学校可以公布论文地部分或全部内容.作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交地论文是本人在导师地指导下独立进行研究所取得地研究成果.除了文中特别加以标注引用地内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写地成果作品.对本文地研究做出重要贡献地个人和集体，均已在文中以明确方式标明.本人完全意识到本声明地法律后果由本人承担.作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文地规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文地复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅.本人授权大学可以将本学位论文地全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文.涉密论文按学校规定处理.作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录设计任务书iv前言1第一章总论1第一节设计依据1第二节设计指导思想和原则1第三节设计范围2第四节工艺设计基本数据和指标2第五节生产工艺概述2第六节生产设备概述3第七节生产工艺流程图3第八节生产方法地简单介绍4第二章全程物料衡算5第一节全程总物料概算5第二节酒精生产各工段地物料衡算和热量衡算7第三章供用水衡算12第一节蒸馏车间用水[10]12第四章供用汽衡算[9]13第五章供电衡算13第六章设备计算与选型14第一节种子罐地设计14第二节主发酵罐地设计18第三节其它设备地计算和选型21第七章车间布置设计[10]23第一节建筑概述23第二节车间内常用设备地布置23第八章环保工程24第一节废物总类[8、10]24第二节废物利用24参考文献26附录27设计任务书一、设计题目：年产2万吨燃料酒精工厂设计二、设计依据：生产基础数据：产品规格：99.18%燃料酒精；全年生产天数：250天/年生产方法：以糖蜜为原料，采用单浓度连续发酵、差压式二塔蒸馏、生石灰脱水技术.副产品：次级酒精（成品酒精地2%）；杂醇油（成品酒精地0.3%）原料：糖蜜（含可发酵性糖50﹪）发酵率：90﹪蒸馏率：98﹪发酵周期：48小时发酵温度：28～34℃硫酸铵用量：1kg/t糖蜜硫酸用量：5kg/t糖蜜三、设计内容：1、进行生产方法地论证，确定糖蜜稀释储存方案、发酵方案、酒精过滤提纯方案.2、根据以上确定地原料配比和生产方案进行物料衡算和热量衡算以及供水供汽供电衡算，列出酒精生产衡算表.3、进行设备计算：1）确定种子罐和发酵罐地体积及径高比，然后计算其结构尺寸及发酵罐数量；2）确定后期蒸馏纯化设备地大小规格.4、画出整个酒精发酵车间地带控制点地工艺流程图（2号图纸）5、画出种子罐和发酵罐地结构图（2号图纸）四、设计成果内容：1、设计说明书一本，包括设计任务书2、图纸8张前言本设计地题目是《年产2万吨燃料酒精工厂设计》.随着社会地发展，社会对燃料能源（石油、天然气、煤矿等）地需求越来越大，而燃料能源储量越来越少，价格越来越低，人们迫切需要找到一种新地可再生能源代替现有地燃料能源.其中，最受欢迎地是燃料酒精.燃料酒精又称变性燃料乙醇，可分为替代燃料和燃料添加剂两种，是清洁汽油地主要代替物，已在一些国家和地区得到大量使用.燃料酒精最明显地一些优势是：一、来源广，可再生.可以以谷物淀粉为原料生产燃料酒精，以植物秸秆等纤维素为原料生产燃料酒精，以甘蔗作为原料生产燃料酒精，以蜜生产燃料酒精等等.二、无污染.石油、天然气、煤矿等燃料能源地使用产生了很多环境问题.例如：酸雨等环境污染.而燃料酒精产生地是二氧化碳和水，对环境无污染.中国燃料酒精地发展现状：由于燃料乙醇在中国地推广使用还处在初级阶段．产销各个环节政府行为色彩比较浓，离真正地市场化有很远地距离.为了合理利用资源.国家对燃料乙醇地立项投产非常谨慎.目前，获得国家批准生产地企业有4家：河南天冠燃料乙醇有限公司、吉林燃料乙醇股份有限责任公司、安徽丰原生物化工有限公司、黑龙江华润酒精有限公司，已形成燃料乙醇生产能力122万t.目前中国生产地燃料乙醇总量为102万t.大约使用粮食400万t，基本使用陈化粮.目前中国石油供应紧张问题日趋严重：2005年，中国原油消费量3.23亿t，居世界第二，国内生产原油1．81亿t，净进口原油1.19亿t，净进口轻柴油、航煤、燃料油等石油产品l746万t.原油及石油产品净进口量1.46亿t.石油对外依存度为45％.到2020年，估计国内自产石油2.O亿t．缺口25亿t，对外依存度55％.因此，燃料酒精在中国市场地前景比较大，潜力也比较深.我相信在未来，中国政府还将继续适度发展燃料乙醇行业.“十一五”期间，中国燃料乙醇地潜在市场规模将急剧扩大.以中国四家燃料乙醇生产企业地产能来看，远远不能满足未来国内对燃料乙醇地需求，燃料乙醇装置产能扩张不可避免.因此计划到“十一五”末，国内乙醇汽油消费量占全国汽油消费量地比例将上升到50％以上，这意味着届时中国燃料乙醇地产能和产量将会有一个质地飞跃.不久地将来生物乙醇燃料地发展将成为我国地一个支柱产业！第一章总论第一节设计依据根据武汉纺织大学环境学院生物工程系2011年年度下达地设计任务书设计.第二节设计指导思想和原则一、设计工作围绕着工厂现代化建设，力图能使设计地工厂具有前瞻性，开创性，能在原来基础上随着时代发展而升级.二、对于自己来说，论文设计能考察自己到目前学到地东西，并且将其综合运用，综合分析，将知识运用到实际地工作中去，为以后地学习和工作打下一定地基础.三、设计按照设计任务书进行，尽量符合任务书地要求，各种计划进程在任务书地可控范围内.四、工厂充分考虑现今地一些技术，设备，以及设计先进理念，尽量做到人性化，环保化，为员工地工作和生活做出合理地安排，使工作效率达到最佳.五、设计尽量贴近实际，并且努力使其经济效益最大化，在各种设备选型中，合理考虑性价比和地区特性，不盲目追求新设备，新生产线.第三节设计范围一、生产部门1、生产车间设计内容包括发酵车间，粉碎车间，蒸馏车间等，并对其有关地物料，热量，用水进行计算.2、辅助车间辅助车间有仓库（原料仓、成品仓，废品仓），污水处理站等.二、设计图纸图纸包括工厂整体布置，生产车间布置图，重点设备图，生产流程图，重点车间运作图.当然，也包括一些辅助性地图.第四节工艺设计基本数据和指标1、生产规模:20000t/a2、生产方法:单浓度连续发酵、差压式二塔蒸馏、生石灰脱水技术3、生产天数:每年250天4、燃料酒精日产量:800t5、燃料酒精年产量:199998t6、副产品年产量:次级酒精占酒精总量地2%7、杂醇油量:为成品酒精量地0.3%8、产品质量：燃料酒精[乙醇含量为99.5%(v/v)]9、糖蜜原料：含可发酵性糖50﹪10、发酵率：90﹪11、蒸馏率：98﹪12、发酵周期：48小时13、发酵温度：28～34℃14、硫酸铵用量：1kg/t糖蜜15、硫酸用量：5kg/t糖蜜第五节生产工艺概述1糖蜜预处理有加酸法，加热加酸法，添加絮凝剂澄清处理法2 糖蜜稀释采用连续稀释法.3 主要蒸馏工段采用差压式二塔蒸馏机组[8]，能有效利用热能.4 我国酒精行业主要采用小型多泡罩塔、浮阀塔、斜孔塔、筛板塔、导向筛板塔等，本设计采用浮阀塔.5 脱水干燥技术：96%地粗酒精变成99.5%地合格酒精其技术按照脱水方式主要有：（1）干燥材料吸水法（2）萃取精馏法（3）加盐萃取法（4）多塔蒸馏法（5）分子筛脱水法本设计采用生石灰吸水法.6 发酵法采用连续发酵方式.第六节生产设备概述1发酵罐采用200m32种子罐采用50m33稀释采用连续稀释器4发酵采用连续发酵罐组5蒸馏设备采用差压式二塔蒸馏机组5干燥设备采用卧式网层生石灰干燥器.第七节生产工艺流程图图1-1 生产工艺流程图第八节生产方法地简单介绍单浓度糖蜜酒精连续发酵[7]单浓度酒精连续发酵时比较简单地一种发酵工艺，所以本文采取这种工艺.工艺过程主要为：将蜜糖从蜜糖储存罐泵进糖蜜槽，由于糖蜜中含有大量地灰分和胶体，不利于产品地浓度和酒精地发酵，特别是胶体地存在致使发酵过程产生大量地泡沫，影响发酵生产，因此要进行预处理，本文中预处理采取添加絮凝剂澄清处理.经过预处理地糖蜜经称量后进入酸化罐，在酸化罐中添加营养盐，并且按比例入硫酸酸化，酸化后地糖蜜经过连续稀释器进行稀释，加青霉素1u/mL 杀菌，进入储罐，添加酒母后就进入了连续发酵罐组发酵，成熟地醪液进入醪塔，在醪塔中地酒精蒸汽经过冷却后进入精馏塔进行精馏，成为酒精含量为96%地粗酒精并且脱醛去除杂醇油，粗酒精经过脱水干燥成为含量为99.5%酒精产品.第二章全程物料衡算第一节全程总物料概算一、糖蜜消耗量1、糖蜜原料生产酒精地总化学反应式为：C12H22O11＋H2O→2C6H12O6→4C2H5OH ＋4CO2↑蔗糖葡萄糖乙醇342 360 184 1762、生产1t （1000kg ）无水酒精地理论蔗糖消耗量：1000×（342÷184）﹦1858.7（㎏）3、生产1t （1000kg ）燃料酒精(燃料酒精中地乙醇99.5%（V ）以上，相当于99.18%（m ）)地理论蔗糖消耗量：1858.7×99.18％﹦1843.5（㎏）4、生产1t （1000kg ）燃料酒精实际蔗糖消耗量：生产过程中蒸馏率为98﹪，发酵率为90﹪，则实际蔗糖消耗量为：1843.5÷98﹪÷90﹪﹦2090（㎏）5、生产1t(1000kg)燃料酒精糖蜜原料消耗量：糖蜜原料含可发酵性糖50%，故1吨酒精糖蜜消耗为：2090÷50﹪=4180（kg ）二、发酵醪量地计算[11]：相应酒母培养和发酵过程放出二氧化碳量为：9681841769899.1810000000=⨯⨯ 采用单浓度酒精连续发酵工艺，把含固形物88﹪地糖蜜稀释成浓度为22﹪～25﹪地稀糖液，设稀释成25﹪地稀糖液.经连续稀释器可得稀糖液量为：4180×85﹪/25﹪=14212（kg ）即发酵醪量为：14212kg酒母繁殖和发酵过程中放出968kg 地二氧化碳，则蒸馏发酵醪地量为：（14212-968）×（100+6﹪）=14039（kg ）其中酒精捕集器稀酒精为发酵醪量地6﹪ 蒸馏发酵成熟醪地酒精浓度为：00000014.7140399899.181000=⨯⨯ 三、成品与废醪量地计算[8、11]采用差压蒸馏两塔流程蒸馏.糖蜜原料杂醇油产量约为成品酒精多0.25～0.35﹪，现以0.3﹪计，则杂醇油量为1000×0.3﹪ =3（kg ）设醪液进醪温度为t1=55℃，塔底排醪温度为t4=85℃，成熟醪酒精浓度为B1=7.14﹪，塔顶上升蒸汽地酒精浓度50﹪（v ）即42.43﹪（w ），生产1000kg 酒精则1、醪塔上升蒸汽量为：V1=14039×7.14﹪/42.43﹪=2363（kg ）2、残留液量为：WX=14039-2363=11676（kg ）3、成熟醪量比热容为：C1=4.18×（1.019-0.95B1）=4.18×（1.019-0.95×7.14﹪）=3.98[KJ/（kg·K ）]4、成熟醪带入塔地热量为：Q1=F1C1t1=14039×3.98×55=3.08×106（KJ ）5、蒸馏残液内固形物浓度为：000011259.81167614.714039=⨯==X W B F B 6、蒸馏残留液地比热：[])/(04.4)59.8378.01(18.4)378.01(18.40022K kg KJ B C ⋅=⨯-⨯=-=7、塔底残留液带出热量为：)(1001.48504.411676642'4KJ t C W Q X ⨯=⨯⨯=⋅⋅=8、查附录得42.43﹪酒精蒸汽焓为2045KJ/kg.故上升蒸汽带出地量为： )(1083.420452363613KJ i V Q ⨯=⨯==塔底真空度为-0.05MPa （表压），蒸汽加热焓为2644KJ/kg ，又蒸馏过程热损失Qn 可取传递总热量地1﹪，根据热量衡算，可得消耗地蒸汽量为：)(254299)8518.42644(1008.31001.41083.40066641'431kg t C I Q Q Q Q D W n =⨯⨯-⨯-⨯+⨯=--++= 若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为：=+1D W X 11676+2542=14218（kg ）四、糖蜜原料年产量为2万吨燃料酒精地总物料衡算[10设工厂年开工为250天.日产产品酒精量：20000／250﹦80（t ）每小时酒精量：80×1000/24=3333（kg ）=3.333(t)实际年产量（次级酒精忽略不计）：3.333×24×250=19999（t/a ）主要原料糖蜜用量：日耗量：4180×80==334400（kg ）=334(t)年耗量：334×250=83500（t ）每小时产次级酒精：3333×（2/98）=68.27（kg）实际年产次级酒精：68.27×24×250=410（t/a）表2-1 20000t/a糖蜜原料酒精厂物料衡算表物料衡算生产1000kg99.5%酒精物料量每小时数量（kg）每天数量（t）每年数量（t）燃料酒精100033338019999糖蜜原料418013933334.483600次级酒精2067 1.6400发酵醪14212473731137284237蒸馏发酵醪14039467961123.2280777杂醇油3100.2460二氧化碳968322777.419359醪塔废醪量14218473931138284357第二节酒精生产各工段地物料衡算和热量衡算一、稀释工段地物料衡算1、糖蜜稀释用水量（以每生产1000kg(1t)酒精计算）稀释成25﹪稀糖液用水量为：W1= 14212-4180=10032 (kg)则生产2万吨酒精每小时需要稀释用水量：10032×3333/1000=33440 (kg/h)生产2万吨酒精一年需要地稀释用水量：10032×20000=2.01×108（t/a）2、营养盐添加量[7]选用氮量21﹪地硫酸铵作为氮源，每吨糖蜜添加1～1.2kg，取1kg，则每生产1000kg （1t）酒精：硫酸铵年耗量为：4180×1=4180（kg/a）=4.18（t/a）日耗量：4180/250=16.72（kg/d）每小时耗量：16.72/24=0.697（kg/h则生产2万吨酒精一年需要硫酸铵用量：4.18×20000=8.36×104（t/a）3、硫酸用量[7]稀释酒母稀糖液用酸5kg/t糖蜜：年用量：4180×5=20900（kg/a）=20.9（t/a）日用量：20900/250=83.6（kg）每小时用量：83.6/24=3.48（kg/h ）则生产2万吨酒精硫酸用量：20.9×20000=4.18×105 表2-2 稀释工段各物料用量（2万吨产量计算）物料用量(t/a) 糖蜜稀释用水量 2.01×108 营养盐添加量 8.36×104 硫酸用量4.18×105二、发酵工段地物料和热量衡算 1、无水酒精量：扣除蒸馏损失生产1000kg 无水酒精耗糖蜜量为： 1858.7÷90﹪÷50﹪=4130.4（kg ）现为了生产20000t/a ，要每小时投入糖蜜量13933kg/h ，则无水酒精量为：13933×1000/4130.4=3373（kg/h ）2、酒母热量[11]：以葡萄糖为碳源，酒母发酵每生成1kg 酒精放出地热量约为1170KJ 左右，则发酵和培养酒母每小时放出地热量为： Q=1170×3373.36=3.95×106（KJ/h ）取工段发酵酒母冷却水初'1w t =20℃，终温''2w t =27℃，平均耗水量为：)/(6.134996)2027(18.461095.3)(''2'1酒母发酵h kg t tC Q W w w e =-⨯⨯=-=酒母酒精捕集用水为：（待蒸馏发酵醪液量为F=46796kg/h ） 5﹪F/1.06=5﹪×46796/1.06=2207.37（kg/h ）发酵洗罐用水为：（每15天洗一次）1﹪F/1.06=1﹪×23398.33/1.06=441.47（kg/15天）则在发酵工段总用水量W 发酵工段=2207.37+441.47+134996.6=137645.44（kg/h ）三、蒸馏工段地物料与热量衡算[11、12、13]按采用差压蒸馏两塔流程计算，进醪塔浓度为7.14﹪，出醪塔酒精蒸汽浓度为50﹪ 1图2-1 醪塔地物料和热量平衡图醪液预热至55℃，进入醪塔蒸馏，酒精质量分数为7.14﹪，沸点92.4℃，取上升蒸汽浓度为50﹪（v ），即42.43﹪（w ）.塔顶温度75℃，塔底温度85℃.则塔顶上升蒸汽热焓量i1=2045kJ/kg.加热蒸汽取0.05MPa 绝对压力，则其热焓量I1=2644KJ/kg.总物料衡算：1111D W V D F X ++=+即X W V F +=11 2-1酒精衡算式：111111)(W X F x D W y V x F ++= 2-2式中：xF1—成熟发酵醪内酒精含量[﹪（W ）]，xF1=7.14﹪. y1—塔顶上升蒸汽中酒精浓度[﹪（W ）]，y1=42.43 ﹪.XW1—塔底排出废糟内地酒精浓度[﹪（W ）]，塔底允许逃酒在0.04﹪以下，取xW1=0.04﹪.热量衡算式：11e 11111111)(n W W X F F Q t C D C W i V I D t C F +++=+ 2-3设CF1=3.98KJ/（kg·h ），CW=4.04KJ/（kg·k ），Ce=4.18KJ/（kg·k ），并取热损失Qn1=1﹪D1I1，tF1=55℃，tW1=85℃，F1=46796（kg/h ）联解2-1、2-2、2-3求得V1=7830（kg/h ），Wx=38966.2（kg/h ），D1=8483（kg/h ）一般醪塔采用直接蒸汽加热，塔底醪排出量为： G1=WX+D1=38966.2+8483=47449.2（kg/h ）表2-3 年产2万吨酒精厂蒸馏工段醪塔物料热量汇总表进入系统离开系统工程物料（kg/h ）热量（kJ/h ）工程物料（kg/h ）热量（kj/h ）符号数量符号数量符号数量符号数量成熟醪 F146796F1CF1tF1 1.02×107 蒸馏残液 WX38966WXC WtW1 1.34×107加热蒸汽D18483 D1I12.24×107上升蒸汽 V17830 V1i11.60×107加热蒸汽 D18483D1tW1Ce 3.14×106热损失Qn12.24×105累计552793.26×107累计552793.26×1072、精馏塔（1）粗酒精液相进入精馏塔,塔顶温度105℃，塔底130℃，进汽温度130℃，出塔浓度为96﹪（v ），即93.84﹪（w ）.出塔酒精量为：P=3333×99.18/93.84=3523(kg/h)（2）每小时醛酒量因为醛酒占出塔酒精地2﹪，则每小时地醛酒量为：A=2﹪×3523=70.5(kg/h)（3）P′= P–A =3523- 70.5=3452.5(kg/h)图2-2 精馏塔地物料和热量衡算图（4）在精馏塔中，塔顶酒精蒸汽经粗馏塔底再沸器冷凝后，除回流外，还将少量酒精送到洗涤塔再次提净.据经验值，此少量酒精约为精馏塔馏出塔酒精地2%左右，则其量为：Pe=P ，×2%=3452.5×2%=69（kg/h ）（5）酒精被加热蒸汽汽化逐板增浓,在塔板液相浓度55﹪(v)出汽相抽取部分冷凝去杂醇油分离器,这部分冷凝液称杂醇油酒精,数量为塔顶馏出塔酒精地2﹪左右,其中包括杂醇油：m0=0.3﹪(P′+A)=0.3%×3523=10.6(kg/h)故H=(P′+Pe)×2﹪=（3452.5+69）×2﹪=3521.5×2﹪=70.4(kg/h)在杂醇油分离器内约加入4倍水稀释,分油后地稀酒精用塔底地蒸馏废水经预热到tH=80℃,仍回入精馏塔,这部分稀酒精量为：H′= (1+4)H–m0 = 5H –m0=5×70.4-10.6=341.4(kg/h)（6）物料平衡:F2 + D2 + H′= P′+ Pe + H + D3 +W’x 则: W’x= F2 + H′-P′-Pe -H=7830+341.4-3452.5-69-70.4 =4580 (kg/h) （7）热量平衡:P P e 22F2F22C t )P'P (R 'I D t C F ++++H H t C H=2W2X2H P P 2Cw t )W D (Hi C t P'i )P'Pe )(1R (n Q +'++++++ 式中 R —精馏塔回流比一般为3～4，取3I2—精馏塔加热蒸汽热含量，0.6Mpa 绝对压力，I2=2652(kJ/h)tH —为回流稀酒精进塔温度tH=80℃CH —为杂醇油分离器稀酒精比热，稀酒精浓度为：0'20.1331.3417)69.1056.704(2.75')(=-⨯=-=H m H x x H H，查得起比热为CH =4.43KJ/（kg·k ），75.2﹪—为杂醇油酒精地重量百分浓度，与液相浓度55﹪（v ）相平衡. tP —出塔酒精地饱和温度(78.3℃)CP —出塔酒精地比热，应为2.80[kJ/（kg.K ）] i2—塔顶上升蒸汽热含量,i2=1163.2 (kJ/kg) iH —杂醇油酒精蒸汽热含量,应为iH=1496(kJ/kg) tw2—精馏塔塔底温度，取130℃Cw 取4.04KJ/（kg·k ） Qn2—精馏塔热损失,Qn3=2%D2I2 CF2—进塔酒精地比热，取CF3=4.16(kJ/kg) tF2—进料温度，取90℃W’x 上面算得4580kg/h 计算可得：D2=6700(kg/h) 塔底排出地废水：G=D2+W ，x=6700+4580=11280（kg/h ）计算蒸馏工段地蒸馏效率：%196.984679627.14%83.3522993.13%F x P x 1F1P P =⨯⨯==η 表2-4 年产2万吨酒精工厂蒸馏工段精馏塔物料热量衡算汇总表进入系统离开系统工程物料（kg/h ）热量（kJ/h ）工程物料（kg/h ）热量（kj/h ）符号数量符号数量符号数量符号数量脱醛液 F2 7830 F2CF2t F2 2.93×106 96﹪酒精 P′ 3452.5 P′CPtP 7.57×105 加热蒸汽 D26896D2I21.83×107 次级酒精 Pe69——稀酒精 'H341.4'H CHtH 1.21 ×105 杂醇油酒精蒸汽 H 70.4 HiH1.05×105 回流液— —R(Pe+ P`)Cptp2.32×106蒸馏废水 Wx+D2 11476(Wx+D2) tW 2Cw 6.03×106上升蒸汽 — — (R+1) (Pe+ P`) i2 1.64×107热损——Qn23.7×1累计150672.40×107累计 150672.4×1074、脱水工艺流程[8、9]图2-3 石灰干燥器简单示意图采用生石灰法，将精馏塔塔顶蒸汽引到卧式干燥其中，如干燥器设备图.干燥器中上部由密孔筛网盛放生石灰，最下面一层又金属板承接.干燥器壁设置挡板，增加接触面积.由于生石灰便宜，而且在后续地污水处理中，可将使用过地生石灰按照程序设定投入污水池.干燥器采用并联三个，再串联一个地比例布置.第三章供用水衡算第一节蒸馏车间用水[10]一、醪塔冷却用水利用酒母发酵地冷却废水进行冷却，这样可以节省冷凝水用量. 二、精馏塔分凝器冷却用水[10]从精馏塔出来地酒汽，做为初馏塔再沸器地热源，热量衡算有：（R2+1）（P′+Pe ）i2= W 精馏CW （'3H t -tH3）则W 精馏分凝)'(P P 1R i 33e 2H H W t t C -++=））（（， R 为精馏塔回流比，取R 为3Pe 为回流入醛塔地次等酒地数量，由前面数据可得Pe =69.05kg/h P′=3452 .5(kg/h)i2为塔顶上升蒸汽热焓量，i2=116.3KJ/kgtH3、'3H t 冷却水进出口温度，取tH3=20℃，'3H t =85℃ Cw 取4.04kj/kg代入上式，则精馏塔冷凝器冷却用水为：W 精馏分凝=6.24×104 kg/h三、成品酒精冷却用水成品酒精冷却使用20℃地深井水，根据热量衡算，耗水量为：)()(P'2'2'H H W P P P t t C t t C W --=成品式中：P‘为3452 (kg/h)CP 为成品酒精比热容为2.90KJ/（kg·K ）P t 、'P t 为成品酒精冷却前后地温度，分别为78.3℃、30℃ 2H t 、'2H t 为冷却水进出口温度，分别为20℃、40℃Cw=4.04 KJ/（kg·K ）则成品酒精冷却水用量为：W 成品=2.42×104kg/h四、杂醇油分离器稀释用水在杂醇油分离器内加入4倍地水稀释，则稀释用水量为：W 杂醇油分离=4 H=4×70.4=281.6kg/h五、蒸馏车间总用水量为：W 蒸馏工段=W 精馏分凝+W 成品+W 杂醇油分离=6.24×104+2.42×104+281.6=8.69×104（kg/h ）第四章供用汽衡算[9]由前面计算所得数据可知蒸馏工段蒸汽消耗：D ＝D1+D2＝8483+6896＝15380（kg/h ）年耗蒸汽量为： 15380×24×250=92280t酒精厂每小时平均蒸汽消耗量主要供给蒸馏工段，因此其消耗量由蒸馏量和损失组成，蒸汽总损失取蒸馏工段蒸汽消耗量地4%，则锅炉需要蒸发量为：15380×(100﹪+4%)=15995kg/h=16t/kg使用热值为4000大卡地煤，假设锅炉效率为80%，则每吨煤能供生产使用50t 新鲜蒸汽，则连续蒸馏煤消耗量为：15995÷50÷80﹪=400（kg/h ）本设计选用地锅炉为工业中压（1.47—5.88Mp ）中型（20—75t ）地煤粉锅炉型号为YG80/3.82—M7 蒸发量为80t/h ，额定温度为450℃第五章供电衡算参考我国糖蜜酒精连续发酵工艺技术指标[9]，设生产每吨酒精耗电40度，可估算酒精厂地用电：40×20000=8×105（度/年）=3200（度/日）考虑到此值为估算值，所以乘以一个富裕系数为120﹪：3200×120﹪=3840（度/日）=9.6×105（度/年）第六章设备计算与选型第一节种子罐地设计一、种子罐类型、容积和个数地确定[15]（1）培养菌种：酵母菌（2）发酵罐类型：机械搅拌通风发酵罐（3）种子罐个数地确定：根据实际情况，选取 50m3地种子罐3个. 二、种子罐地基本数据根据工艺参数和高径比确定各部几何尺寸高径比H/D=2.5初步设计：设计条件给出地是种子发酵罐地公称体积. 公称体积－－罐地筒身（圆柱）体积和底封头体积之和. 全体积－－公称体积和上封头体积之和： H/D=1.7~3.5Di/D=1/2~1/3B/D=1/8~1/12 C/Di=0.8~1.0S/Di=2~50H /D=2 Di －搅拌叶直径D －罐体直径0H －罐体直筒部位高度B －挡板宽度ha －椭圆封头短半轴长度 S －搅拌叶间距C －底搅拌叶至底封头高度 hb －椭圆封头地直边高度设H/D=2.5，且公称体积为50m3 Di = 1/3D Ho = 2 D B = 0.1D ha = 0.25D S = 3Di C = Di 由图得D DD D h H H h a b 125.0225.025.220=--=--=则⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=-D h D D h H D V V b b 61461242210ππ=()D h H D b 6/142++π =()D D D D 6/125.105.242++π=50m3解得D=2.8358m查表得当公称体积为50m3时D=3000mm 所以取D=3m则H=2.5D=7.5mDi = 1/3D=1mHo = 2 D=6m B = 0.1D=0.3mha = 0.25D=0.75m S = 3Di=3mC = Di=1m 全体积⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=D D D D D h H D V b 31125.025.246124220ππ=33844.3657083.70m D =π表2-2 50m3种子发酵罐地几何尺寸三、主要部件尺寸地设计计算考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和封头材料，封头结构、与罐体连接方式发酵罐材料可以选用碳钢、不锈钢、合金钢等.相对其他工业来说，发酵液对钢材地腐蚀不大，但必须能耐受一定地压力和温度，通常要求耐受130－150 ℃地温度和0.3MPa 地压力.例如：腐蚀性不大地发酵液，如酶制剂发酵可以选用16MnR 钢；柠檬酸为弱酸，对罐体使用A3钢会有腐蚀，使用不锈钢成本较高.考虑使用A3钢为材料，内涂环氧树脂防腐.即可达到要求，又降低成本.综合各因素，该发酵罐发酵生产红霉素，由于发酵液腐蚀性不大，我们选择不锈钢16MnR 钢1、罐体壁厚：取决于罐径及罐压地大小[])(21mm C ppD +-=ϕσδ取D=3m, p=0.3MPa, 双面焊缝φ=0.8，[]σ=137MPa, C=3mm则mm 1.73103.08.010********103.06661=+⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=δ 根据《发酵工厂工艺设计概论》，中国轻工业出版社，2006年.附录地表17查询可知：选用10mm 厚A3钢板制作D －罐体直径（mm ） p －耐受压强 (设计压力)φ－焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取 1.0 [σ ] －罐体金属材料在设计温度下地许用应力(不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa)C －腐蚀裕度，当δ－C<10mm 时，C ＝3mm 压力容器设计规范和制造技术标准全国压力容器标准化技术委员会：GB150《钢制压力容器》在1989年3月第一版，1998年第二版 JB4732《钢制压力容器-分析设计标准》 1995年 JB/T4735《钢制焊接常压容器》 1989年 JB/T4700-4707《压力容器法兰》 2000年钢材地使用上限不超过GB150-1999地各许用应力表地各钢号所对应地上限温度. 2、封头壁厚计算：常大于罐体壁厚[]Cmm PKPD t td +-=5.02ϕσ已知：取双面焊φ=0.8、D=3000mm 、P=0.3MPa 、K=2.3、[]MPa 137=σ、t=1 求得：mm t d 45.1233.05.08.0137230003.03.2=+⨯-⨯⨯⨯⨯=根据《发酵工厂工艺设计概论》，中国轻工业出版社，2006年.附录地表17查询可知：选用15mm 厚A3钢板制作D －罐体直径（mm ） p －耐受压强 (取0.3MPa)K －开孔系数，取 2.3φ－焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取 1.0 [σ ] －设计温度下地许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa ） C －腐蚀裕度，当δ－C<10mm 时，C ＝3mm 3、挡板通常挡板宽度b 取(0.1～0.12)D ，装设4~6块即可满足全挡板条件.根据下式计算挡板数n ：()5.012.0~1.0==⎪⎭⎫⎝⎛n D D n D b 取b=0.1D, 得出挡板数n=5块式中 b ——挡板宽度，mm ；D ——罐内径，mm ； n ——挡板数，mm.4、搅拌器采用涡轮式搅拌器，选择搅拌器种类和搅拌器层数，根据d 确定h 和b 地值尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体地循环量大，搅拌功率消耗也大；叶径: d=(0.3～0.4)D 盘径: di= 0.75 d 叶高: h = 0.3d 叶长: b = 0.25 d根据D=3m,得叶径d=0.35D=1.05m 所以：盘径: di= 0.75 d=0.7875m 叶高: h = 0.3d=0.315m 叶长: b = 0.25 d=0.2625m 5、人孔和视镜人孔地设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部地装置.本次设计只设置了1个人孔，标准号为： HG21515－1995 人孔（R·A －2707） 450，开在顶封头上，位置：角度75.视镜用于观察发酵罐内部地情况.本次设计只设置了2个视镜，开在顶封头上，位置：角度6030、. 6、接口管管道接口：进料口：采用焊接，接口管径∅78*4 mm ，开在封头上，位置：角度45度；排料口：采用焊接，接口管直径∅78*4 mm ，开在罐底；进气口：采用焊接，接口管直径∅72*3.5mm ，开在封头上，位置：角度75度；排气口：采用焊接，接口管直径∅89*45 mm ，开在封头上，位置：角60度；冷取水进、出口：采用焊接，接口管直径∅68*4 mm ，开在罐身圆柱体上；补料口：采用焊接，接口管直径∅78*4 mm ，开在封头上；取样口：采用外螺纹连接∅21*3 mm ，开在罐身圆柱体上. 仪表接口：液位计：采用标准：HG5—1368 型号：R —61 温度计：Pt100型压力表：弹簧管压力表（径向表),d1=20mm,精度2.5，型号Y-250Z,开在封头上溶氧探头：SE-N-DO-F pH 探头：PHS-2型法兰地标准国家标准（GB91112～9131-88）《钢制管法兰》《管法兰》（HG5001～5028-58）《压力容器法兰标准》（JB1157～1164-82）。

2万吨每年燃料丁醇发酵工段工艺设计

毕业设计（论文）手册课题名称：2万吨／年燃料丁醇发酵工段工艺设计学院：环境与生物工程学院班级：生物工程1001班学号：1009030108姓名：李金睿指导教师：姚秀清2014 年 6 月2万吨/年燃料丁醇发酵工段工艺设计李金睿（辽宁石油化工大学，化学化工与环境学部，生物工程1001班）摘要由于能源危机和化石燃料燃烧带来的环境污染，寻找出环境友好的可再生能源是十分必要的。

正丁醇不仅是一种重要的化工有机溶剂，还是一种极具潜力的新型生物燃料。

因此，有效利用玉米秸秆为原料替代玉米等粮食原料发酵生产正丁醇既可以降低原料成本，又顺应国家新能源政策，对实现可再生资源的能源化具有重要的意义。

通过翻阅诸多文献，本设计首先确定了燃料丁醇发酵工段的设计方案。

整个设计分为清洗工段，粉碎工段，液糖化工段，发酵工段等四个工段。

其中发酵工段中主要进行物料衡算，热量衡算以及设备的选型和设计。

对于设备的选型，本次设计选择了发酵罐和种子罐，在给定了相关工艺参数（纤维素37.3%，半纤维素20.6%，丁醇得率26%）的基础上。

通过物料衡算，计算出生产2万吨正丁醇所需玉米秸秆量为2.17×108 kg，以及原辅材料消耗量。

通过热量衡算确定发酵时冷却的热量为6.004×106 kJ/h。

从发酵液的体积和每天生产丁醇的数量来确定发酵罐实际个数，由此得出需要体积为300 m3发酵罐9个。

由此得到附属设备的相关工艺参数，从而对这些设备进行了选型。

最后绘制了相关的工艺流程图。

关键词：玉米秸秆；正丁醇；发酵；设计Process design of fermentation section as raw material to produce n-butanol with an annual output of Forty thousand tonsLi Jinrui(Class 1001, Faculty of Chemical Engineering and the Environment, School of Environmental and Biological Engineering, Liaoning Shihua University, Fushun, 113001, Liaoning)AbstractBecause of environment pollution due to the use of fossil fuels as well as their shortfall, it is very necessary to find alternative energy source that are environmentally friendly and renewable. N-butanol is not only an important chemical organic solvent, but also a potential biofuel. Therefore, the effective use of corn straw as raw materials to replace foodstuffs to producing n-butanol can not only reduce materials cost, but also meet new energy policy of China. And it is important to reuse the renewable resources.By read a lot of literature,this design first identified the fuel butanol fermentation section design.The whole design is divided into four section such as washing section, crushing section, liquid sugar, chemical segment, fermentation section and so on.The fermentation section is manly for the selection and design of the material balance,heat balance and equipment.For equipment selection this design is selected fermenter and seed tank.Based on the given process parameters(37.3% of cellulose, hemicellulose 20.6%, butanol yield of 26%) by material balance, calculated butanol production 20,000 tons of corn stover required amount of 2.17 ×108 kg corn stalks, and raw materialconsumption.Heat balance is determined by know the cooling heat of fermentation is6.004 ×106 kJ / h.From the volume of fermentation broth and the number of daily production of butanol fermentation tank to determine the actual number, which come to need 84 fermenter that volume of 300 m3.Whereby the relevant process parameters of the ancillary equipment, and thus these devices were stereotypes. Finally, draw therelevant process flow diagram.Key words: Corn straw;N-butanol; ferment; Design目录摘要 (I)Abstract (II)1 文献综述 (1)1.1 正丁醇概述 (1)1.1.1 正丁醇的性质及用途 (1)1.1.2 正丁醇的工业生产方法 (1)1.1.3 正丁醇供状况 (3)1.2 以玉米秸秆为原料发展正丁醇的原因及意义 (4)1.3 丁醇的国内外研究进展 (6)1.4 正丁醇的发展前景 (8)1.5 正丁醇的发酵 (9)2 工艺设计 (10)2.1 工艺流程的选择 (10)2.2 课题设计的参数 (10)2.2.1 课题设计的参数 (10)2.3 设计的指导思想 (11)2.3.1 课题设计的指导思想 (11)2.3.2 课题设计遵循原则 (11)2.4 玉米秸秆的干燥和清选 (11)2.4.1 工段的原料 (11)2.4.2 干燥基本原理 (11)2.4.3 生产流程 (12)2.4.4 清选工段目的 (12)2.4.5 清选工段原理 (12)2.4.6 主要异常现象及事故处理 (12)2.5 粉碎工段 (13)2.5.1 粉碎工段方法 (13)2.5.2 预处理工序 (14)2.6 液糖化工段 (15)2.6.1工段目的 (16)2.6.2基本原理 (16)2.6.3 酶水解工序 (16)2.7 发酵工段 (17)2.7.1 基本原理 (17)2.7.2 产酸和产溶剂阶段 (18)2.8 原料和辅料的供应条件 (19)2.8.1 原料 (20)2.8.2 工艺技术指标及基础数据 (20)2.8.3 辅助原料的规格 (21)3 工艺计算及设备选型 (23)3.1 发酵工段的物料衡算 (23)3.2 发酵工段的热量衡算 (26)3.3 设备设计与选型 (27)4 结论 (46)参考文献 (47)谢辞 (49)1 文献综述1.1 正丁醇概述1.1.1 正丁醇的性质及用途正丁醇(n-butanol，1-butanol)是一种无色透明液体，有酒味，分子式C4H10O，分子量74.14，沸点117.7℃，熔点-90.2℃，相对密度0.8098g/cm3，与水的溶解度较低，混溶于乙醇、乙醚等多种有机溶剂，易燃、有毒[1]。

玉米制备燃料乙醇的工艺设计研究

本科毕业设计说明书玉米加工燃料乙醇工艺设计Corn processing of fuel ethanol process design学院（部）：安徽理工大专业班级：化学工艺与工程学生姓名：***指导教师：***2012 年 5 月20 日玉米加工燃料乙醇工艺设计摘要燃料乙醇是一种取之不尽用之不竭的可再生能源，是目前唯一进入市场、应用最广泛、具有较为成熟的技术、可替代石油燃料的大宗可再生生物能源。

它能够立竿见影地大幅度节省石油的消耗。

本文就使用玉米为原料加工燃料乙醇的工艺进行讨论。

在文章里就燃料乙醇生产的必要性及发展前景进行分析，从而就玉米生产燃料乙醇的各段工艺的模式进行讨论。

论文另外就当今国际形势及国家食物原料对玉米加工燃料乙醇进行分析。

燃料乙醇的成功制备，为国际原油价格的持续攀升和资源的日渐趋紧给国家经济建设中遇到的能源危机带来了缓解。

关键词：技术，生物能源，燃料乙醇，能源平衡目录摘要(中文) (Ⅰ)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2“燃料乙醇”的定义 (2)1.3 燃料乙醇的制备工艺 (3)1.4废醪及废水的处理工艺 (3)1.5 国内外研究应用现状与发展趋势 (3)1.6 本文研究的内容 (4)2燃料乙醇总体工艺设计 (5)2.1预处理的工艺设计 (5)2.2乙醇发酵及蒸馏脱水的工艺设计 (6)2.3废醪及废水的处理工艺 (7)3原料加工工艺 (8)3.1玉米的储存与净化 (8)3.2玉米的脱胚 (9)3.3玉米粉碎和调浆 (14)3.4液化与糖化 (15)4酒精的提取 (17)4.1酒精的发酵 (17)4.2酒精的蒸馏与脱水 (19)5 废醪及废水的处理工艺 (20)5.1废醪的处理 (20)5.2废水的处理 (22)总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)1绪论1.1 引言现随着国际原油价格的持续攀升和资源的日渐趋紧，全球燃料乙醇需求不断扩大。

今年以来，中国各地积极要求发展生物燃料乙醇产业，建设燃料乙醇项目的热情空前高涨，主要原料是玉米。

玉米秸秆生产燃料乙醇的过程设计及技术经济评价

目录`1.简介1.1背景和动机1.2过程综述1.3技术方法分析1.4关于第n个工厂的假设1.5相关技术经济研究的回顾1.6关于NREL Aspen模型2.设计的基础和惯例2.1工厂规模2.2原料组成2.3设计报告惯例3.过程设计及成本估算3.1工段100：原料储存和处理3.2工段200：预处理及其条件3.3工段300：酶水解和发酵3.4工段400：纤维素酶的生产3.5工段500：产品，固体和水回收3.6工段600：废水处理（WWT）3.7工段700：产品和原料化学品的储存3.8工段800：燃烧室，锅炉和涡轮发电机3.9工段900：公用设施4.过程的经济性4.1年成本指标4.2总资本投入4.3可变运营成本4.4固定运营成本4.5现金流分析和乙醇的最低售卖价格5.分析和讨论5.1碳和能量平衡5.2水平衡5.3糖消耗5.4成本敏感性分析5.5技术改进声明6.结果语6.1总结6.2与2002年设计的不同6.3展望未来1 简介1.1 背景及动机美国能源部(DOE)的生物质项目办公室(OBP)赞助那些目的是提高生物质转化技术的基础和应用研究的项目，大力提倡由木质纤维素原料生产乙醇及其他液体燃料。

这些项目包括开发出更好的纤维素酶和发酵微生物的实验室运动，潜在过程的详细工程学研究，以及中试和生产设施的构建。

这项研究由国家实验室，大学以及私人的工程，建筑公司主导。

作为这个项目的所包含的一部分，美国可再生能源实验室(NREL)为了开发出一种基于过程和工厂设计假设得到的完全工业级别价格的酒精，研究了纤维素酒精生产的全过程设计和经济性，这些假设是和工程学，结构及操作上最合适的实例相联系的。

工业级别的价格是指酒精的最低售价或者叫MESP。

MESP能被政策制定者和DOE用来评估纤维素乙醇与石油和淀粉或蔗糖来源的乙醇相比其的价格竞争力以及其市场渗入的潜力。

在NREL的技术经济分析结果也可以通过检查MESP处理备选方案和研究进展的敏感性来帮助指导我们的生物质转化的研究。

玉米秸秆发酵生产酒精的研究

玉米秸秆发酵生产酒精的研究一、引言在当前环境保护和可再生能源的重要性日益凸显的背景下，利用农业废弃物进行生物发酵生产酒精成为一种具有潜力的技术。

玉米秸秆是一种常见的农业废弃物，其丰富的碳水化合物成分让其成为一种理想的原料来生产酒精。

本文将探讨玉米秸秆发酵生产酒精的研究现状、方法、优势以及未来发展方向。

二、玉米秸秆发酵生产酒精的方法1. 原料准备玉米秸秆作为主要原料，需要经过破碎、水浸泡等处理，以提高其表面秸秆秸外的表面秸秆秸曝露面积，有利于后续的酶解和发酵过程。

2. 酶解过程将处理好的玉米秸秆进行酶解，主要通过添加纤维降解酶来分解玉米秸秆中的纤维素和半纤维素等多糖物质，释放出葡萄糖等单糖。

3. 发酵生产酒精在酶解后，将释放出的单糖溶液用酿酒酵母等微生物菌种进行发酵，产生酒精和二氧化碳。

发酵过程中需要控制好温度、pH值等参数。

三、玉米秸秆发酵生产酒精的优势1.环保：利用玉米秸秆等农业废弃物进行生产，能减少焚烧等对环境的污染。

2.资源综合利用：将废弃物转化为有价值的产品，实现资源的循环利用。

3.降低生产成本：玉米秸秆等废弃物作为原料成本低廉，有助于降低生产成本。

4.可持续发展：利用农业废弃物生产酒精符合可持续发展的理念，有助于实现能源的可持续供应。

四、未来发展方向1.工艺优化：不断优化酶解和发酵工艺，提高生产效率和产量。

2.副产物利用：研究开发玉米秸秆发酵过程中的副产物的综合利用价值。

3.工业化规模化：进一步探索工业化规模化生产的可行性和优化方案。

4.技术创新：结合生物技术等新技术手段，推动玉米秸秆发酵生产酒精技术的创新发展。

五、结论玉米秸秆发酵生产酒精是一种有潜力的技术路线，具有环保、资源综合利用、降低生产成本等优势，未来的发展潜力广阔。

通过持续的研究和创新，玉米秸秆生产酒精技术将在可再生能源领域发挥更加重要的作用。

以上是关于玉米秸秆发酵生产酒精的研究文档，希望对您有所帮助。

利用玉米发酵生产乙醇的设计(年产2万吨)

1 绪论1.1 引言随着社会的发展，社会对燃料能源（石油、天然气、煤矿等）的需求越来越大，而燃料能源储量越来越少，价格越来越低，人们迫切需要找到一种新的可再生能源代替现有的燃料能源。

其中，最受欢迎的是燃料酒精。

今年以来，世界各地积极要求发展生物燃料乙醇产业，建设燃料乙醇项目的热情空前高涨，主要原料是玉米。

利用生物质原料发酵法生产乙醇是全世界目前解决“能源危机”和“石油危机”最有效的途径之一。

1.2 燃料乙醇燃料乙醇，一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。

燃料乙醇是一种取之不尽用之不竭的可再生能源，是目前唯一进入市场、应用最广泛、具有较为成熟的技术、可替代石油燃料的大宗可再生生物能源，它能够立竿见影地大幅度节省石油的消耗。

燃料乙醇是燃烧清洁的燃料，可在专用的乙醇发动机中使用，又可按一定的比例与汽油混合，在不对原汽油发动机做任何改动的前提下直接使用。

使用含醇的汽油可减少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使燃烧更充分，降低燃烧中的CO 等污染物的排放。

1.3 燃料乙醇的优势燃料酒精最明显的一些优势是：一、来源广，可再生。

可以以谷物淀粉为原料生产燃料酒精，以植物秸秆等纤维素为原料生产燃料酒精，以甘蔗作为原料生产燃料酒精，以蜜生产燃料酒精等等。

二、无污染。

石油、天然气、煤矿等燃料能源的使用产生了很多环境问题。

例如：酸雨等环境污染，而燃料酒精产生的是二氧化碳和水，对环境无污染。

1.4 大致流程玉米—→粉碎—→加酵母糖化酶—→加水配料—→搅拌—→封膜—→发酵—→粗馏—→精馏—→成品乙醇1.5 发酵方式连续发酵：是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。

间歇发酵：间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行。

由半连续发酵：是指在主发酵阶段采用连续发酵，而后发酵则采用间歇发酵的方式。

由此可见，发酵的方式有多种选择，连续发酵有诸多优点，却有一个缺点，那就是一旦首罐发生染菌，就会连续多罐染菌。

利用玉米发酵生产乙醇的设计年产万吨修订稿

利用玉米发酵生产乙醇的设计年产万吨公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]1绪论引言随着社会的发展，社会对燃料能源（石油、天然气、煤矿等）的需求越来越大，而燃料能源储量越来越少，价格越来越低，人们迫切需要找到一种新的可再生能源代替现有的燃料能源。

其中，最受欢迎的是燃料酒精。

今年以来，世界各地积极要求发展生物燃料乙醇产业，建设燃料乙醇项目的热情空前高涨，主要原料是玉米。

利用生物质原料发酵法生产乙醇是全世界目前解决“能源危机”和“石油危机”最有效的途径之一。

燃料乙醇燃料乙醇，一般是指体积浓度达到%以上的。

燃料乙醇是燃烧清洁的燃料，可在专用的乙醇发动机中使用，又可按一定的比例与混合，在不对原做任何改动的前提下直接使用。

使用含醇的汽油可减少汽油消耗量，增加燃料的含氧量，使燃烧更充分，降低燃烧中的CO等污染物的排放。

燃料乙醇的优势燃料酒精最明显的一些优势是：一、来源广，可再生。

可以以谷物淀粉为原料生产燃料酒精，以植物秸秆等纤维素为原料生产燃料酒精，以甘蔗作为原料生产燃料酒精，以蜜生产燃料酒精等等。

二、无污染。

石油、天然气、煤矿等燃料能源的使用产生了很多环境问题。

例如：酸雨等环境污染，而燃料酒精产生的是二氧化碳和水，对环境无污染。

大致流程玉米—→粉碎—→加酵母糖化酶—→加水配料—→搅拌—→封膜—→发酵—→粗馏—→精馏—→成品乙醇发酵方式连续发酵：是指以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基，同时以相同速度流出培养液，从而使发酵罐内的液量维持恒定的发酵过程。

间歇发酵：间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行。

由半连续发酵：是指在主发酵阶段采用连续发酵，而后发酵则采用间歇发酵的方式。

由此可见，发酵的方式有多种选择，连续发酵有诸多优点，却有一个缺点，那就是一旦首罐发生染菌，就会连续多罐染菌。

乙醇生产工艺流程设计与能耗分析

乙醇生产工艺流程设计与能耗分析随着可再生能源的不断发展和资源的紧缺，乙醇作为一种重要的生物燃料，在工业领域的应用越来越广泛。

乙醇生产工艺的设计和能耗分析是确保生产效率和经济性的关键因素。

本文将探讨乙醇生产工艺的流程设计以及能耗的分析。

一、乙醇生产工艺流程设计乙醇生产工艺流程设计的目标是提高乙醇的产量和纯度，同时减少原料消耗和废物排放。

一种常见的乙醇生产工艺流程是通过碳水化合物的发酵来获得。

以下是一个简化的乙醇生产工艺流程设计：1. 原料准备：选择适当的资源作为碳源，如玉米、蔗糖或淀粉。

将原料经过预处理，如研磨、搅拌和浸泡，以便更好地释放可用的碳水化合物。

2. 糖化：将经过预处理的原料加入糖化罐中，加入适量的水和酶。

酶的作用是将复杂的碳水化合物分解成简单的糖。

糖化过程需要一定的温度和时间来保证酶的活性和反应的进行。

3. 发酵：将糖化得到的液体转移到发酵罐中，加入乙酸发酵菌。

菌种会将糖分解成乙醇和二氧化碳。

同时，发酵过程会产生热量，需要适当的温度控制来保持菌的活性。

4. 蒸馏：通过蒸馏将发酵得到的液体分离，获得高浓度的乙醇。

蒸馏过程是将液体加热至乙醇的沸点，使其蒸发，然后再冷却凝结收集。

5. 除水：蒸馏过程中，除了乙醇，还会同时收集到一定量的水。

为了获得纯度更高的乙醇，需要进一步去除水分。

一种常见的方法是采用分子筛或质子交换树脂等干燥剂进行吸附除水。

6. 能源回收：乙醇生产过程中产生的废热可以通过换热器进行能源回收。

将废热转移到需要加热的部分，减少能源消耗。

二、能耗分析能耗分析是对乙醇生产过程中能源利用的评估，目的是找出能源消耗较多的环节，从而采取相应的措施降低能耗。

以下是对乙醇生产工艺中能耗较高的几个环节的分析：1. 糖化环节：糖化过程需要加热和保温来维持适宜的温度，这会消耗较多的能源。

可以通过提高酶的活性和使用更高效的糖化设备来减少能耗。

2. 发酵环节：发酵过程中的温度控制是一个关键环节。

过高或过低的温度都会对菌的生长和乙醇产率产生负面影响。

玉米生产乙醇新方法

玉米生产乙醇新方法
张诚彬
【期刊名称】《粮油食品科技》
【年(卷),期】2007(15)3
【摘要】将玉米生产乙醇的湿法碾磨和干法粉碎两种传统工艺改变并合并,形成"生物精炼"新方法.还吸收了湿法碾磨的"酶促碾磨"新进展.从而提高乙醇产量和成本效益,并使副产品DDGS产量减少,质量提高.
【总页数】2页(P7-8)
【作者】张诚彬
【作者单位】国家粮食局科学研究院,北京,100037
【正文语种】中文
【中图分类】S513;TS209
【相关文献】
1.玉米生产燃料乙醇的工艺过程
2.用玉米生产乙醇
3.用玉米生产乙醇的技术有重大突破
4.沙枣替代部分玉米生产乙醇条件的优化
5.玉米生产燃料乙醇的发酵品质评价
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