年产50000吨食用酒精工厂的初步设计_毕业设计

50000t/a食用酒精工厂的初步设计摘要设计中依照厂址选择原则对工厂进行了合理的选址；完成了工艺的选择及论证；进行了物料衡算、热量衡算及水衡算；完成了主要设备的设计与选型以及工厂投资的简要经济核算。

对工厂厂房、工艺流程、车间设备进行了合理地布局。

完成了工厂图纸的绘制，共八张图纸，包括全厂总平面布置图、工艺流程图、发酵和蒸馏车间设备布置图、种子罐设备图。

根据全厂工艺设计和计算结果可以看出，该设计能够达到工业生产的要求。

关键词：食用酒精；木薯；连续发酵；四塔蒸馏ABSTRACTI completed selection of the site of factory in accordance with the principle of choice factory, selection and feasibility studies of process, material balance, energy balance, water balance, design and selection of major equipments and brief economic accounting. Workshop, process and equipment of workshop gained the reasonable distribution. The eight factory drawings drawing were completed, including the factory general layout map, process map, equipment layout map of fermentation and distillation workshop, seed tank equipment map.The results of the whole process design and computation show that the design can reach the requirements of industrial production.Keywords：Edible alcohol; Cassava; Continuous fermentation; Four towers distillation目录1 绪论 (1)1.1食用酒精的简介 (1)1.2食用酒精的用途 (1)1.3食用酒精的发展与市场前景 (2)1.4厂址选择 (4)1.5本设计的目的、意义及主要内容 (7)2 全厂工艺流程及工艺论证 (8)2.1 全厂工艺流程 (8)2.2 工艺论证 (8)2.2.1 原料选择 (8)2.2.2 酒精酵母生产工艺 (9)2.2.3 原料预处理工艺 (10)2.2.4 蒸煮、糖化工艺 (10)2.2.5 发酵工艺 (11)2.2.6 蒸馏工艺 (12)3 全厂工艺计算 (13)3.1 物料衡算 (13)3.1.1 总物料衡算 (13)3.1.2 蒸煮工序物料衡算 (14)3.1.3 糖化和发酵工序物料衡算 (15)3.1.4 蒸馏工序物料衡算 (16)3.2 热量衡算 (20)3.2.1 原料处理及液化工序热量衡算 (20)3.2.2 酒母培养工序热量衡算 (21)3.2.3 蒸馏工序热量衡算 (21)3.3 水衡算 (23)3.3.1 原料预处理及糖化工序水衡算 (23)3.3.2 发酵工序水衡算 (23)3.3.3 蒸馏工序水衡算 (24)4 设备设计与选型 (28)4.1发酵罐 (28)4.2种子罐 (34)4.3糖化锅 (41)4.4塔式连续蒸煮器 (42)4.5醪塔 (42)4.6醛塔 (44)4.7精馏塔 (46)4.8甲醇塔 (49)4.9无菌空气制备系统 (49)5 全厂布置说明 (49)5.1工厂总平面设计 (49)5.1.1工厂的组成 (49)5.1.2总平面布置依据 (49)5.1.3 布置原则 (50)5.1.4本设计全厂平面布置 (50)5.2主车间的布置设计 (50)5.2.1车间布置设计的依据 (51)5.2.2车间布置设计的原则 (51)5.2.3本厂主车间的布置设计 (53)6 经济核算 (54)6.1投资估算 (54)6.2 成本估算 (55)参考文献 (56)附录1 专题部分 (58)附录2 翻译部分 (72)英文原文 (72)中文译文 (79)致谢 (87)果糖-6-磷酸果糖-1,6-二磷酸二羟丙酮磷酸1 绪论1.1食用酒精的简介酒精学名叫乙醇，化学式为C 2H 5OH 。

为无色、透明、具有特殊香味的液体，易挥发，密度比水小，能跟水以任意比互溶。

其熔点为-114.1℃，沸点为78.3℃，相对密度为0.79。

酒精是一种重要的溶剂，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂，能溶解多种有机物和无机物。

酒精分为食用酒精和工业酒精，他们之间的区别在于酒精的纯度和杂质的含量不同。

食用酒精必以薯类、谷物，或废糖蜜为原料，必须通过发酵法酿造。

酒精发酵分为固态发酵和液态发酵两种，而食用酒精均是采用液态深层发酵法。

将淀粉质原料或糖蜜经糖化酶转化成可发酵糖后，利用酵母菌发酵将糖转化成酒精，再经蒸馏提取得到一定标准的酒精。

酒精发酵是利用微生物体内一系列酶的作用，使得可发酵糖经糖酵解（EMP ）途径转化成丙酮酸，再在无氧条件下继续降解生成酒精及其它副产物（流程如图1-1）。

其副产物主要有甘油、杂醇油、琥珀酸及乳酸等多种化学物质[1]。

由于食用酒精大多用于食品的生产，因而对其酒精质量及成分有严格的要求。

为保证食用酒精的使用安全和卫生，国家颁布了食用酒精的国家标准（表1-1）。

1.2食用酒精的用途酒精工业是基础原料工业，广泛应用于国民经济许多部门：在食品工业中，酒精是配制各类白酒、果酒、葡萄酒、露酒、药酒和生产食用醋酸及食用香精的主要原料；它也是许多化工产品不可缺少的基础原料和溶剂，利用酒精可以制造合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、脂类、环氧乙烷和乙基苯等大量化工产品；它是生产油漆和化妆品不可缺少的溶剂；在医药工业和医疗事业中，酒精用来配制、提取医药制剂和作为消毒剂；染料生产、国防工业及其它工业部门也需要大量酒精[2]；在能源行业中，酒精可作为新能源，以缓解石油、煤炭等传统能源的日益枯竭和环境问题[3]。

酒精工业与农业也有密切关系，酒精生产是农业原料深加工和综合利用重要途径[4]。

表1-1 GB10343─2002食用酒精1.3食用酒精的发展与市场前景1.3.1食用酒精工业的发展现状酒精作为一种原料和中间产品，在许多行业中都发挥着重要的作用，其具有很大的发展前景。

最近几年我国酒精产量保持快速增长态势，酒精形势有八个方面的特点：一、酒精产量继续保持快速增长。

二、企业规模不断提高，向大型化发展。

从2002年以来，我国酒精行业单个企业的规模不断扩大。

2001年超过规模10万千升的企业仅1家，2003年达到2家，2004年为5家，2005年达到8家，到2006年已经成为12家。

2007年酒精制造大中型企业共28家，销售产值占全国的56%，小型177家仅占44%。

三、新增产能逐渐由销区向原料产区转移。

由于资源的短缺将直接影响生产安全，目前新建酒精生产企业逐渐由销区向原料产区聚集，可以反应出企业对原料资源的重视程度日益加强。

吉林、黑龙江和内蒙古是玉米主产区，广西是木薯主产区，江苏苏北有进口木薯的港口优势，近几年酒精发展迅速。

四、燃料乙醇发展方向“非粮”转变；同时，木薯和玉米酒精产量比例增加[5]，糖蜜酒精比例不断减少。

五、玉米酒精成本优势格局已不复存在。

由于玉米和木薯价格的变化，玉米酒精与木薯酒精的成本优势地位逐渐发生改变。

2006年，玉米价格的持续高涨，涨幅已超出木薯价格变化，所以玉米酒精相对于木薯酒精在成本方面的优势已经丧失[6]。

六、燃料乙醇异军突起，后势强劲。

石油危机导致生物能源产业增长提速，燃料乙醇需求剧增[7]。

近年来，石油的消耗量逐年上升，特别是我国由于经济的迅速发展，石油消耗量上升更为明显。

然而，石油的储量却逐年下降，石油危机明显。

现今石油价格更是飞速上涨，因而寻找新能源已迫在眉睫。

而现今燃料乙醇是最好的可再生资源，最好的能源替代品。

各国对燃料乙醇生产的投入逐年增加。

七、原料价格持续上涨，企业利润空间不断缩小。

近年来，粮食危机逐渐加剧，酒精生产原料价格逐年上涨，特别是谷物类作物尤其明显。

企业生产成本大量增加，利润空间逐渐缩小。

不少酒精生产企业上马酒精下游产品项目，如乙酸乙酯、聚乙烯、环氧乙烷和乙二醇（MEG）等产品，也扩大了酒精消费量。

八、行业控股情况发生深刻变化，从国有为主发展为私有控股为主的格局。

1.3.2食用酒精的发展方向及市场前景目前在我国酒精产业中，食用酒精仍占有绝对优势。

由于原料价格上涨，能源紧缺，酒精行业面临诸多挑战，因而改进生产技术、降低生产成本、提高产品适用范围成为我国酒精行业急需解决的问题。

一、加大酒精下流产品生产，如有条件可以从事对酒精的进一步加工。

以提高产品的附加值。

二、酒精生产过程中成本高，能耗大，应尽量降低生产成本。

我国许多酒精企业至今还沿用非常传统的生产工艺。

虽然经过多次技改造，但与国外先进技术相比仍有较大差距。

我国酒精生产企业的节能是系性的，例如热电联产热与轴功率的利用、低温蒸煮、连续发酵、差压蒸馏、多效蒸发、热泵利用、自调自控等。

在国外玉米原料酒精生产倾向于推广使用耐高温a-淀粉酶进行中温蒸煮的方法，它有节能和提高酒精糟质量的优点。

大中型企业推广热电联产节能法，远近结合、以汽定电、留有余汽用备用炉调峰和保证必需背压等。

我国酒精工厂进行综合利用投资少、效益差。

比如CO2回收，每吨可增收500元，酒精糟液的利用更有多方面的效益，发展下游产品，例如白酒、供食品和医药用的冰醋酸等都能收到好的效果。

三、酒精糟液环境污染严重，对其治理迫在眉睫。

我国酒精工厂多，且大多数设在城市，副产酒精糟总量达30多万t/年，大多数没有得到很好的利用，排放而造成污染十分严重，很多新建、扩建企业没有对酒糟的合理处理进行规划，增大了污染源。

由于酒糟废液量大，加之处理技术不够目前已经成轻工业中第二个大污染源。

为此，对酒糟的合理处理是酒精工业的大事。

四、应积极引进研究和发展新菌种、新工艺、新设备和新技术，并尽快用于企业生产。

在菌种选育方面，常规的诱变育种技术加上遗传工程技术，将有可能获得能直接发酵成淀粉、纤维素、半纤维素的菌株；纤维素酶高产菌株、耐高温酵母和其它优良的酒精发酵微生物、抗杂菌酒精发酵菌也将有得到的可能。

任何上述一个菌株的获得都将从根本上改变目前酒精生产的面貌。