工业酒精蒸馏15页PPT
酒精生产工艺学课件
酒精生产工艺学课件1. 引言酒精,或称乙醇,是一种重要的有机溶剂和工业原料。
它广泛应用于医药、化妆品、食品和能源等领域。
酒精的生产有多种方法,本课件将介绍酒精的生产工艺和相关技术。
2. 酒精的生产工艺酒精的生产工艺主要有两种:发酵法和合成法。
2.1 发酵法发酵法是一种利用微生物将碳源(如糖类)转化为酒精的方法。
常用的发酵法包括淀粉发酵、糖化发酵和蔗糖发酵等。
•淀粉发酵:以淀粉为原料,通过淀粉酶的作用将淀粉分解为可被微生物利用的糖类,然后经过发酵反应生成酒精。
•糖化发酵:以糖类为原料,直接进行发酵反应生成酒精。
•蔗糖发酵:以蔗糖为原料,经过发酵反应生成酒精。
2.2 合成法合成法是一种从石油中提取酒精的方法。
酒精合成主要采用乙炔合成和乙醛合成两种方法。
•乙炔合成:通过乙炔经过一系列反应生成酒精。
•乙醛合成:通过乙炔先生成乙醛,然后经过还原反应生成酒精。
3. 酒精生产的主要工艺步骤酒精的生产过程包括原料处理、发酵、蒸馏和精馏等步骤。
3.1 原料处理根据选择的原料类型,进行原料的处理。
如果使用淀粉类物质作为原料,则需要经过糖化步骤将淀粉分解为糖类。
如果使用蔗糖作为原料,则直接进行后续步骤。
3.2 发酵将处理好的原料与选定的发酵菌种一起放入发酵罐中,在适宜的温度、酸碱度和氧气条件下进行发酵过程。
发酵过程中,发酵菌会将糖类转化为酒精和二氧化碳。
3.3 蒸馏将发酵产生的发酵液经过蒸馏过程,分离出其中的酒精和水。
蒸馏是基于酒精和水的不同沸点进行分离的。
3.4 精馏精馏是对蒸馏产生的酒精进行进一步提纯的过程。
通常使用塔板或回流设备进行精馏操作,将酒精和其他杂质进行分离。
4. 酒精生产的关键技术和装备酒精生产涉及到一些关键技术和装备,包括: - pH调节技术:通过调节发酵液的酸碱度,控制发酵过程中微生物的生长繁殖。
- 温度控制技术:保持发酵过程中的适宜温度,影响发酵菌的活性和产量。
- 氧气供应技术:提供发酵过程中所需的氧气,促进微生物的生长和代谢过程。
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6.关于防止杂菌污染 • 酒精生产除了对原始菌种进行定期分离纯化外
,在培养过程中加强无菌管理操作也是十分重 要的。因为目前多数酒精厂酒母培养仍在敞口 酒母罐中进行,因此对车间环境卫生要十分注 意。另外,在使用前,对罐体、管道的杀菌也 十分重要,尤其应当注意对某些管道死角加强 杀菌操作。
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第七节 酒精发酵工艺
6
• 4.酵母发酵 酒精发酵是属于厌气性发酵 ,在发酵过程中进行无氧呼吸,在此过 程中,发生着复杂的生物化学变化,既 有糖化醪中淀粉和糊精继续被淀粉酶水 解生成糖,也有蛋白质在曲霉蛋白酶水 解下生成肽和氨基酸。这些物质一部分 被酵母吸收合成菌体细胞,另一部分则 被发酵,生成酒精和CO2。
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• 5.蒸馏提纯 经酵母菌把糖转变成酒精后 ,在成熟发酵醪内,除含有酒精和大量 水分外,还含有固形物和许多杂质。蒸 馏是把发酵醪液中含有的酒精提纯出来 ,通过粗馏和精馏,最后取得合乎规格 的酒精,同时得到副产物杂醇油,还有 大量的酒糟(也称废醪)排除。
• 酵母菌是一类单细胞微生物,繁殖方式以出芽 繁殖为主。细胞形态以圆形、卵圆形或椭圆形 较多。
• 从分类系统来讲,淀粉质原料酒精发酵常用的 菌种为真酵母属中的啤酒酵母(SdccHcromyce SCereuisiae)及其变种,如拉斯2号 (Rasse Ⅱ)、 拉斯12号(Rasse Ⅻ)、K字、以及从我国酒精生 产实践中筛选的南阳五号(1300)、南阳混合 (1308)等酵母菌株。
(1)含有较强的酒化酶,发酵能力强,而且迅速;
(2)繁殖速度快,具有很强的增殖能力;
(3)耐酒精能力强,能在较高浓度的酒精发酵醪中 进行发酵;
(4)耐温性能好,能在较高温度下进行繁;
(7)生产性能稳定,变异性小;
工业乙醇的蒸馏和精馏
80℃以下
80~95℃
95℃以上
4. 结果分析:
分馏液
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六、注意事项
[1] 本实验蒸出的酒精并非纯物质,而是酒精和水的共沸物,若要得到 无水乙醇,须采用其它方法除去共沸物中的水。
[2] 用电热套加热十分方便和安全,但要注意调节控制温度,当溶液开 始沸腾后,应调小加热程度,缓慢升温。
打开冷凝水,用电热套加热,当液体开始沸腾后,即见到一圈圈气液沿分 馏柱慢慢上升,待其停止上升后,调节热源,提高温度,当蒸气上升到分馏柱 顶部,开始有馏液流出时,记下第一滴分馏液落到接受瓶中时的温度。调节并 控制好温度,使蒸气缓慢上升以保持分馏柱内有一个均匀的温度梯度,并控制 馏出液的速度约2~3秒一滴。
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在100ml 圆底烧瓶中,加入两粒沸石,按图装配仪器。用量 筒取50ml 95%工业乙醇经玻璃漏斗从蒸馏头上口倒入烧瓶,插 入温度计,通入冷凝水,用水浴加热,注意观察蒸馏瓶中的现象
和温度计读数的变化。当液体开始沸腾时,仔细控制水浴温度,
使馏出液滴的速度为每秒1~2滴。记下第一滴液体滴入锥形瓶时 的温度,分别收集77℃以下、77~79℃和79℃以上的馏分。
2.分馏
液体混合物中的各组分,若其沸点相差很大,可用普通蒸馏法 分离开;若其沸点相差不太大,用普通蒸馏方法就难以精确分离, 而应当用分馏的方法分离。
利用分馏柱进行分馏,实际上就是在分馏柱内使混合物进行 多次气化和冷凝。当上升的蒸气与下降的冷凝液互相接触时,上 升的蒸气部分冷凝放出热量,使下降的冷凝液部分气化,相互之 间发生了热量交换。其结果,上升蒸气中易挥发组分增加,而下 降的冷凝液中高沸点组分增加。如果继续多次,就等于进行了多 次的气液平衡,即达到了多次蒸馏的效果。这样,靠近分馏柱顶 部易挥发物质的组分的比率高,而在烧瓶里高沸点组分的比率高。
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• 去尾:细花没有了,就起了“水花”,这便是“尾子酒”, 酒味酸,汁液中还残留着糖分,酿酒师把它另外盛起来, 这叫“去尾”。
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简单蒸馏
简单蒸馏为间歇非稳态操作,在蒸馏过程中系统的温度和 汽液相组成均随时间改变。
• 共同点:加热器、冷凝器
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白酒蒸馏设备
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精馏塔
1)分类: 板式塔:泡罩塔、浮阀塔、筛板塔。 填料塔:塔内充填一定高度的填料。
2)塔板的作用:气液两相传质,传热的 场所。 筛板塔中n层板上的操作情况
板式塔
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鞍环填料
阶梯环填料
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鲍尔环填料
• 许多生产工艺常常涉及到互溶液体混合物的分离问题, 如石油炼制品的切割,有机合成产品的提纯,溶剂回收 和废液排放前的达标处理等等。分离的方法有多种,工 业上最常用的是蒸馏或精馏。
蒸馏操作实例:石油炼制中使用的 250 万吨常减压装置
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1. 1蒸馏原理: 以热能为媒介将液体混合物部分气化,利用混合物中各组分的挥发度不同使各 组分得以分离(在汽相富集轻组分液相富集重组分)。
2.2 简单蒸馏的过程与原理
• 简单蒸馏是间歇非稳态
原料液
冷凝器
y
操作,在蒸馏过程中系 统的温度和汽液相组成 均随时间改变。
蒸气
x
• 釜内任一时刻的汽液两
xD1 xD2 xD3
相组成互成平衡。
• 蒸馏釜的原料液持续加 热沸腾汽化,产生的蒸
汽由釜顶连续引入冷凝
酒精生产工艺学课件PPT(共 57张)
(1)原菌 生产中使用的原始菌种应当是经过纯种 分离的优良菌种。保藏时间较长的原菌,在投 产前,应接入新鲜斜面试管进行活化,以便使 酵母菌处于旺盛的生活状态。
(2)斜面试管培养 将活化后的酵母菌在无菌条件 下接入新鲜斜面试管,于28-30℃保温培养3—4 天,待斜面上长出白色菌苔,即培养成熟。
(1)含有较强的酒化酶,发酵能力强,而且迅速;
(2)繁殖速度快,具有很强的增殖能力;
(3)耐酒精能力强,能在较高浓度的酒精发酵醪中 进行发酵;
(4)耐温性能好,能在较高温度下进行繁殖和发酵 ;
(5)抵抗杂菌能力强;
(6)耐酸能力强;
(7)生产性能稳定,变异性小;
(8)发酵时产生泡沫少。
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二、酒精生产中常用酵母菌及其特性
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• 3.无机盐 • 酵母繁殖过程中需要的无机盐可从原料中获得
,一般不需另加。 • 4.维生素 • 酵母在生长繁殖过程中所需的维生素主要由糖
化醪中获得。 • 维生素易被高温所破坏,因此,在制备酒母糖
化醪时,不宜采用高温长时间的杀菌,以减少 维生素的损失。
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四、酒母培养与扩大培养工艺
• (一)酒母培养基的制备 • (二)酒母的扩大培养
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(一)酒母培养基的制备
• 1.试验室阶段培养基的制备 酵母菌在试 验室培养阶段一般多采用米曲汁或• 酒母扩大培养至卡氏罐和酒母罐后,采用淀粉质 原料来制做酒母糖化醪。
• 由于酒母糖化醪主要用来繁殖酵母细胞,所以酒 母醪中除含有一定量的糖分外,还要求含有一定 量的氮和无机盐等其它营养物质,以供酵母菌合 成菌体细胞的需要。
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• 用于酒精发酵的细菌主要有:厌氧发酵 单胞菌和棕搁发酵菌。对耐高温的嗜热 细菌(40一50℃)和极端嗜热菌(65℃)的 筛选和应用也逐渐受到重视。
工业酒精的蒸馏PPT教学课件
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六、思考题
• 4.纯粹的液体化合物在一定压力下有固定的沸点。 若某液体具有恒定的沸点,能否认为它是纯物质? 为什么?
• 答:在一定压力下纯液态有机化合物有恒定的沸 点,但是具有固定沸点的物质不一定都是纯物质。 这是因为某些有机化合物常常和其它组分形成二 元或三元共沸混合物,这些混合物也具有固定的 沸点。
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三、基本操作
• 微量实验操作步骤 :
• 1 仪器的安装
• ① 根据热源高度固定铁支架上铁圈的位置,其高度 以加热时灯外焰能燃及石棉网为宜。
• ② 将蒸馏烧瓶用铁夹固定在垫有石棉网的铁圈上, 将温度计插入瓶颈中央,并使得水银球的上缘恰好与 蒸馏瓶支管的下缘在同一水平线上。
• ③ 调整冷凝管的位置和角度,使之与蒸馏支管同轴, 然后沿着此轴线方向将冷凝管和蒸馏头紧密连接。
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蒸馏应使用的仪器和操作过程
• 采用蒸馏方法分离液体混合物,需采用 下列仪器:盛装液体混合物的蒸馏烧瓶、 测量物质沸点的温度计、用于加热的酒精 灯、固定仪器用的铁架台、支持蒸馏烧瓶 的铁圈、保保障受热均匀的石棉网、冷凝 用的仪器冷凝管、接收液体馏出物(馏分) 的烧杯或者锥形瓶等。
• ④ 安装接液管和接受瓶。
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三、基本操作
• 整个装置要求端正,无论从正面或侧面观察,装置中 各仪器的轴线都要成一直线,安装牢固。除接液管与 接受瓶之间外,整个装置中的各部分都应装配紧密, 防止有蒸气漏出而造成产品损失或其它危险。
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三、基本操作
• 2 操作 • ① 加料 蒸馏装置安装好后,量取30mL待
化工原理—蒸馏ppt课件
双组分精馏:例如乙纯-水体系的分别。
本章着重讨论常压下双组分延续精馏。其原理和计算方法可 推行运用到多组分体系。
气液两相的接触方式
延续接触〔微分接触〕:气、液两 相的浓度呈延续变化。如填料塔。
溶剂 溶剂
规整填料 塑料丝网波纹填料
散装填料 塑料鲍尔环填料
级式接触:气、液两相逐级接触传 质,两相的组成呈阶跃变化。 如板 式塔。
对非理想物系,气〔汽〕、液相的逸度服从以下方程:
fˆiG Pyii
fˆiL fiLxii
式中 i — 气〔汽〕相 i 组分的逸度系数; i — 液相 i 组分的活度系数; fiL — 纯液体 i 在系统温度、压力下的逸度。
fiLpi0i0exV piLP RT pi0
波印丁〔Poynting 〕
xA
P pB0 pA0 pB0
泡点方程〔bubble-point equation〕
理想溶液的汽液平衡——拉乌尔〔Raoult〕定律
xA
P pB0 pA0 pB0
因 poA、poB 取决于溶液沸腾时的〔泡点〕温度,所以上 式实践表达的是一定总压下液相组成与溶液泡点温度关系。
知溶液的泡点可由上式计算液相组成;反之,知组成也可由 上式算出溶液的泡点,但普通需试差。
根据相平衡常数的定义
Ki
yi xi
fiL i Pi
式中 i,i 的计算分别与气〔汽〕相组成和液相组成有关 ,相平衡常数 K 不仅与系统温度、压强有关,也与相组成 有关。要确定非理想物系相平衡关系有相当难度。
相平衡常数〔distribution coefficient〕
当系统压力较低,气相近似为理想气体时,气相逸度系数 i 接近于1,波印丁因子也接近于1,有
工业酒精的蒸馏共17页文档
• 量取收集的95 % C2H5OH的体积,计算回收率。
四、主要装置图
• 普通蒸馏
仪器安装:装置端正紧密 加热高度适宜 温度计位置正确。
六、思考题
• 4.纯粹的液体化合物在一定压力下有固定的沸点。 若某液体具有恒定的沸点,能否认为它是纯物质? 为什么?
• [3] 除接液管与接受瓶之间外,整个装置中的各部分都应 装配紧密,防止有蒸气漏出而造成产品损失或其它危险。
• [4] 在蒸馏过程中,要控制蒸馏速度为每秒1 ~ 2滴。加热 太猛,蒸馏速度太快,蒸馏烧瓶颈过热,测得的沸点偏高; 加热不足,则颈部蒸气不足,蒸馏速度太慢,测得的沸点 偏低。
六、思考题
二、实验原理
蒸馏是加热物质至沸,使之汽化,再冷凝成蒸气, 并于另一容器中收集冷凝液的操作过程。
蒸馏是分离、提纯液体有机化合物最常用的方法之 一。
蒸馏也是测定液体沸点的一种方法。 蒸馏也可作为鉴定液态有机化合物纯度的一种方法。
三、基本操作
• 微量实验操作步骤 : • 1 仪器的安装 • ① 根据热源高度固定铁支架上铁圈的位置,其高度
原有沸石,而应重新加入沸石,因为用过的沸石的很多小 孔已被原溶液的液滴填满了,再使用时就起不到防止暴沸 的效果了。
六、思考题
• 2. 在蒸馏过程中,为什么要控制蒸馏速度为每秒 1 ~ 2滴?蒸馏速度过快时对实验结果有何影响?
• 答:在蒸馏过程中,要控制蒸馏速度为每秒1 ~ 2 滴,是为了使温度计水银球上总附有液滴,以保 持气液两相平衡。加热太猛,蒸馏速度太快,会 使蒸气过热,破坏气液平衡,影响分离效果,且 蒸馏烧瓶颈过热,测得的沸点偏高;加热不足, 则颈部蒸气不足,蒸馏速度太慢,测得的沸点偏 低。
《酒精分馏塔原理》PPT课件
重 点:
理论塔板、恒摩尔流、操作线方程、进料方程、回流比
难 点:
操作线方程、进料方程、精馏设备
1
2
3
4
一组冷凝器
5
6
蒸馏:将液体部分气化,利用各组分挥发度的不同从
而使混合物达到分离的单元操作。蒸馏是分离液相混 合物的典型单元操作。
易挥发组分:沸点低的组分,又称为轻组分。 难挥发组分:沸点高的组分,又称为重组分。
W——釜残液流量,kmol/h; xF——原料液中易挥发组分的摩尔分率; xD——馏出液中易挥发组分的摩尔分率; xW——釜残液中易挥发组分的摩尔分率;
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么么么么方面
Sds绝对是假的
五、精馏段操作线方程
V,y1
1
x1
2
L,XD D,XD y2
x2 n yn
xn n+1 yn+1
F,xF
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以精馏段的第n+1层塔板以上塔段及冷凝器作为衡算范围, 以单位时间为基准,则有
T—X—Y图 的作法
T
X (Y) 17
4.2 汽液相平衡图( X — Y 图 )
➢平衡线位于对角线的上方;
1
➢平衡线离对角线越远,表示
气
该溶液越易分离。
相
组
成
注意:
y
➢总压对 t-y-x 关系比对 y-x 关系的影响大;
➢当总压变化不大时,总压对
y-x 关系的影响可以忽略不计
0
➢蒸馏中使用 y-x 图较t-y-x 图
α=vA/vB=(PA/XA)/(PB/XB)
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vA pA xA
vB
pB xB
对于二元溶液
《酒精生产工艺学》课件
酒精发酵反应式
C6H12O6 → 2CH3CH2OH + 2CO2
酒精发酵条件
适宜的温度、湿度、酸碱度以及厌氧环境。
酒精发酵微生物
酵母菌
酵母菌是酒精发酵的主要微生物,具 有将糖类物质转化为乙醇和二氧化碳 的能力。
细菌
能源
酒精可作为燃料,如生物柴油、燃 料乙醇等,具有环保、可再生的优 势,可用于替代传统化石燃料。
酒精生产的历史与发展
历史
酒精生产始于古代,最初主要用于医疗和消毒。随着工业革命的发展,酒精开始 被大量用于化工、燃料等领域。
发展
现代酒精生产工艺已实现工业化、自动化,采用高效、环保的生产技术和设备, 不断提高酒精的产量和品质,以满足不断增长的市场需求。同时,随着可再生能 源的发展,酒精作为清洁、可再生的能源也得到了广泛应用和推广。
02 酒精生产原料与预处理
原料选择与要求
01
02
03
原料种类
选择淀粉质、糖质或纤维 质原料,如玉米、小麦、 甘蔗等,根据生产需求选 择合适的原料。
原料品质
确保原料新鲜、无霉变、 无杂质,淀粉质原料的淀 粉含量要高,糖质原料的 糖分要足。
原料产地
优先选择气候适宜、土壤 肥沃、病虫害少的地区作 为原料产地,以保证原料 品质和产量。
原料的预处理方法
破碎与筛分
将大块原料破碎成小块, 然后通过筛分去除杂质和 过大的颗粒。
浸泡与蒸煮
对于淀粉质和纤维质原料 ,需进行浸泡,使淀粉颗 粒充分吸水膨胀,然后进 行蒸煮使淀粉糊化。
除杂与脱壳
去除原料中的石块、沙粒 等杂质,并脱去谷物类原 料的外壳,以减少后续工 艺中的堵塞和磨损。