万吨955%酒精厂设计毕业设计

1、毕业设计论文12.1 万吨 95.5%酒精厂设计第 1 章 绪论1.1 酒精的用途及其在国民经济中的地位石油作为主要能源在全世界起着重要的作用，甚至主宰着一个国家 的经济命脉。但石油是不可再生资源，随着人类不停地开采和消耗，已 濒于枯竭。并且大量汽油燃烧会造成极大的环境污染。而酒精代替汽油 具有许多优点，可减少环境污染，属于绿色能源。生产酒精的原料有淀 粉、纤维素、可发酵性糖类等。原料取之不尽，用之不竭。酒精有很广 的用途，在酿酒行业、橡胶工业、油漆涂料工业、电子工业、照相胶片 及纸浆生产行业、医药行业、化妆品行业等，都发挥着重要的作用。在 食品工业中，酒精是配制各类白酒、果酒、葡萄酒、露酒、

2、药酒和生产 食用醋酸及食用香精的主要原料；在化学工业中，酒精不可缺少的基础 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；在国防工业等其他工业部门 也需要大量的酒精。全世界都把酒精作为一种绿色的可再生资源加以研 究和利用。目前，国外燃料酒精生产及消费量最大的国家是美国， 其次是巴西、 俄罗斯、加拿大等。美国已有 50 多套燃料酒精生产装置，其中年产量 最高的为 70 万吨。巴西制定并实施了酒精代替石油的“国家十年

3、计划” 处于领先地位。我国年生产酒精 350 万吨，仅次于美国、俄罗斯和巴西，居世界第4 位。国内，燃料乙醇的研究开发已引起科技界的广泛关注，政府已将 可再生能源的研究开发列为国家发展计划。目前已在黑龙江、山东、河 南、吉林、安徽建成大型燃料酒精厂。特别是年产 50 万吨酒精的山东 九九公司采用无蒸煮无糖化一步发酵法生产燃料酒精的新工业，开创了 酒精工业的先河，为我国酒精发酵工业开创了新的一页。酒精工业与农业也有十分密切的联系。酒精工业从农业获得原料， 农业需要酒精来制备农药。酒精工业的下脚料酒糟经过适当的处理 后是良好的饲料或肥料。而且，酒精工业是唯一能利用败坏粮食原料， 并将它转化成优质产

4、品的工业部门。酒精生产是农业原料深度加工和综 合利用的一条重要途径。1.2 目前酒精生产存在的主要问题1. 酒精生产的原料主要还是粮食（玉米） ，存在着与民争粮争地的 问题。2. 生产过程中能耗过大 , 尤其是蒸煮和蒸馏过程中能耗特别高。3. 酒精的生产还受到土地资源和水资源的限制。4. 三废处理的成本高，处理一吨废水的成本就高达 1000 元。5. 酒精发酵的强度问题，应提高。1.3 设计依据依据齐齐哈尔大学生命科学与工程学院食品工程系生物工程专业 毕业设计大纲。1.4 设计指导思想广泛的查阅资料收集生产实验数据比较分析国内外工厂的生产方 式，通过一定的数据计算，从而选择合适的工艺流程，设计

5、出既经济又 合理的方案。设计中尽量采用先进的设备及工艺，运用自动化控制，从 而降低劳动强度，改善工作环境。1.5 酒精新技术的应用与发展1. 无蒸煮无糖化一步发酵法，节省了蒸煮工段的蒸汽消耗，使酒精 生产过程的能耗大大降低。2. 多塔式差压蒸馏，充分利用热能，大大降低了热能损失，节能效 果很明显。而且提高了酒精产品的质量。3. 生产操作采用微机控制，自动化程度高，大大降低了劳动强度， 节省了人力，提高了生产过程的安全。稳定了生产，提高了产品质量， 生产操作也简单。4. 在酒精蒸馏和DDG业产过程中能源多次利用,冷却水循环使用。1.6 厂址的选择厂址选择的正确与否，不仅关系到建厂过程中能否以最节

6、省的投资 费用，按质按量按期限完成工厂设计所提出的各项指标，而且对投产后 的长期生产，技术管理和发展远景都哟很大的影响，并同国家的工业布 局和城市规划有密切的联系。基于以下原因，将厂址选在齐齐哈尔市。1. 齐齐哈尔是黑龙江省内一大市，人口多，消费量大，且劳动力资 源丰富。2. 其交通便利，利于产品的输出及出口。3. 齐齐哈尔是我国玉米主要产区，原料易得又便宜。4. 水资源充足，水质能够满足工艺要求。厂址标高在洪水水位 0.5 米以上，并且靠近水发电站。5. 地理条件：温度：冬季采暖：-29 C 冬季通风：-19 C 夏季通风：28 E 极端最高温度：38 C湿度：冬季：63%夏季：76%综合上

7、述原因，将厂址选在齐齐哈尔的一片广阔的非耕地上。利用 各种廉价资源及便利的交通条件，定能获得很大的效益，从而为齐齐哈 尔的发展作出巨大贡献。第2章酒精的生产工艺的确定及论证本设计采用的是淀粉含量为 72%勺玉米粉，整个生产酒精的工艺流 程从调浆开始，一直到蒸馏结束。2.1 原料及产品标准2.1.1原料1. 玉米粉为原料，淀粉含量72%含水量14%2. 酿造用水符合饮用水标准。2.1.2产品标准产品符合GB10343-2002食用酒精标准项目特级优级普通级外观无色透明无色透明无色透明气味有乙醇固有的香味无异味无异臭口味纯正微甜纯正微甜较纯正色度/号W101010乙醇/% (V)96.095.59

8、5硫酸试验/号W51060氧化时间/min 403020醛（以乙醛计）/mg/L 1330项目特级优级普通级甲醇/mg/L 250150正丙醇/mg/L tp、t W分别为进入甲醇塔的精馏塔冷凝液、回流液、成品酒精、塔底排出残液温度，tF4=60C、 tB=60C、tp=62C、tw=80C；i 4塔顶上升蒸汽热含量， 1049 kJ/kg ；中一甲醇塔热损失，设 中=1%Q将上述各数据代入( 4-4-12 )式中，并解之得：Q=7.38 X 106kJ/ h4.4.5 杂醇油塔 杂醇油塔在常压下进行操作。精馏塔来的杂醇油酒精，经杂醇油塔 进一步分离提纯后进入杂醇油分离器分离提取杂醇油。从杂醇

9、油塔出来 的酒精按55% (V计，其数量为：C=2%p=338 kg/h总物料衡算式：H+ D5= C+C +W5( 4-4-13 )热量衡算式：HCHt H+D5I 5+R5CCCt C=(R5+1)Ci 5+CCCt C+W3CWt w5+q5( 4-4-14 )式中 R 5杂醇油塔回流比， 10；cH、Cc、Cc，分别为进入杂醇油塔酒精、离开杂醇油塔酒精、回流液的比热， CH=3.25kJ/(kg? K)、 CC=3.30kJ/( kg? K)、 Cc， =3.25kJ/ ( kg? K)；tH、tC、tC、tW分别为进入杂醇油塔酒精、离开杂醇油塔酒精、回流液的温度， tH=75C、 t

10、c=70C、 tc=75C、 t W5=110C；丨5、i5分别为加热蒸汽、塔顶上升蒸汽热含量，I 5=2728.5kJ/kg 、 i 5=1166kJ/kg ；Q杂醇油塔热损失，设q5=1%D5 o将上述各数据代入（ 4-4-13 ）、（4-4-14 ）式中，并联立解之得：D5=645kg/h W 5=512kg/h第5章酒精蒸馏设备计算5.1 粗馏塔设计5.1.1塔负荷的确定根据工艺要求和物料热量衡算，有关物料组成和数量列于下表: 粗馏塔内有关物料组成数量项目产品加料塔底排出液数量 （kg/h）P=30100F=175600W=145500摩尔浓度（mol）Xp=0.321Xf=0.041

11、6XWw=0.00004相对挥发度a p=9.00a f=9.80a v=13.19汽相密度（kg/m 3）p vp=0.801p vf=0.818p vW=0.784液相密度（kg/m 3）p lp=910.2p lf=909.2p lW=944.7根据产品加料和塔底排出液浓度求得各自的平均分子量:MP=46X 0.321+18 X( 1-.321 ) =26.988MF=46X 0.0416+18 X( 1-0.0416 ) =19.165M= 46 X 0.00004+18 X( 1-0.00004 ) =18.001Vmo=V/MP=30100/26.988=1115.31(kmol/

12、h )塔内平均气相负荷各为V p= Vmoi M/ p vf=37580 ( m/h )V F= Vmol M/ p VF=26130 ( m/h )Vh= Vmol M/ p vW=25610 (nVh )同理塔内液相负荷为：塔内下流液量以千摩计应为：Lmp=P/MP= 30100/26.988=1115.31 (kmol/h ) 每千摩下流液的体积为：W=M/ p lf=19.165/909.2=0.02108(mV kmol )Mp=M/ p lp=26.988/910.2=0.02965(mV kmol )塔顶回流液的体积为：3Lp=LmpVf=1115.31 X 0.02965=33

13、.07 ( m/h )在加料板上的液相负荷为：Lm=Lm+F/M=1115.31+17560/19.165=10280( kmol/h )Lf=Lmf W=10280X 0.02108=33.07 (ml/h )同理，塔底排出的废液为：Vw=M/ p lw=18.001/944.7=0.01905( nVh )3Lw=(W+D)/ p lw=145500/944.7=154.02(m/h )这样塔内平均平均负荷：Lh=0.5 X (L f+LW)/=0.5 X (33.07+154.02)=93.54(mi/h )粗馏塔塔负荷及参数项目粗馏塔气相平均密度kg/m3p v=0.5(p vp+ p vf)= 0.801液相平均密度kg/m3p l=0.5(p lp+ p lf)=909.7气相负荷m/hVh=31860气相负荷m/sVS=8.85液相负荷m/hLh=93.54(|人丨口丨口m/sLs=0.02605.1.2塔板数的确定1. 理论塔板数的确定1NU=lg(x f/1-x f)(1-x Wxv)/lga式中：a =( a Fa w) 1/2 = 11.37将有关值带入，得Nnin=1