利用玉米发酵生产乙醇的设计(年产2万吨)

1、word 文档可以编辑绪论引言随着社会的进展，社会对燃料能源石油、自然气、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的可再生能源代替现有的燃料能源。其中，最受欢送的是燃料酒精。今年以来，世界各地乐观要求进展生物燃料乙醇产业， 建设燃料乙醇工程的热忱空前高涨， 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，一般是指体积浓度到达 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

2、再生生物能源， 它能够立竿见影地大幅度节约石油的消耗。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，又可按肯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。使用含醇的汽油可削减汽油消耗量，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、自然气、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

3、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1专业资料完善整理word 文档可以编辑连续发酵：是指以肯定的速度向发酵罐内添加颖培育基，同时以一样速度流出培育液，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展。由半连续发酵：是指在主发酵阶段承受连续发酵，而后发酵则承受间歇发酵的方式。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。 所以。承受半连续发酵是一个较好的选择。固然间歇发酵可以避开染菌，但操作较麻烦。操作方法操作方法：先粉碎，粉碎

4、完后，再把原料进展蒸煮糖化，整个过程的温度为900C 至 1030C 左右，液化的温度为 900C 至 950C，糖化中后熟器的温度在 900C 至1030C，液化罐的温度在 1000C 左右，然后加热至连消器、维持器，温度为1030C至 1040C，之后进入一级闪蒸器，温度降到750C 左右，在进展二次闪蒸，最终加糖化酶，温度在 580C 至 620C，然后再降温进入发酵阶段，发酵总周期：玉米 60h 62h，PH4.24.7 。酒精发酵设备 - 酒精发酵醪的成熟指标。发酵完毕后，在进入蒸馏塔进展蒸馏，常压精馏塔的设计压力：0.1MPa；设计温度： 1300C，因其含水分比较高，所以需要脱水

5、，脱水后的乙醇纯度到达99%以上，即满足生产的要求了。环保处理酒精生产所产生得废水是有毒、有害的，必需要进一步处理后才能排放到自然界中。废醪通过固液分别，除去其中大局部纤维、蛋白等固形物，同时得到符合要求的清液， 经过四效降膜蒸发， 浓缩到干物含量为 3844%的浓浆， 然后按肯定比例与滤渣混合后进展枯燥。 物料中的水份被蒸发出来经过冷凝成为二次冷凝水通过利用厌氧生物细菌和好氧生物细菌的陈代谢作用对污水进展处理，使废水最终到达排放标准。本文争辩的内容本文通过对使用玉米加工无水乙醇的生产工艺原理和目的的分析，进一步介绍发酵前的预处理以及发酵、 蒸馏脱水工艺所留意的问题， 同时对现在经济进展专业资

6、料完善整理word 文档可以编辑2专业资料完善整理word 文档可以编辑形势下的废水废渣等处理工艺进一步的研讨， 从而论证生产无水乙醇最正确的生产工艺方法的选择。3专业资料完善整理word 文档可以编辑乙醇总体工艺设计原料处理玉米生产酒精， 首先要将玉米加工成适合发酵的糖液， 这就是预处理。 这个过程包括玉米的除杂、润水、脱胚、分筛、粉碎、调浆、液化以及糖化等工序。玉米的前期处理玉米经过清理、分别除铁器和灰分， 然后依据玉米的水分， 通过适当的润水， 使玉米胚具有抗击打的韧性。 灰分含微量淀粉， 其中有大量沙石， 对设备的磨损影响很大。 铁器不但磨设损备， 大一点的会直接对设备产生破坏。 所以

7、在对玉米进展加工前， 去除灰分和铁器可以削减设备的损，耗还可以节约大量的能。耗 玉米经过初清筛及永磁筒可以去除大局部灰分及铁性杂物。而通常玉米的水分在17%以内，经过用 80润水后到达 20%的水分， 润闷约 5-6 小时，使玉米胚具有抗击打的韧性。玉米的脱胚玉米胚芽含油量在 35%左右，而玉米油对发酵液面的张力影响很大， 严峻影响着发酵的各项指标。 假设将玉米油提炼出来， 既能避开影响发酵指，标 又多产出玉米油这个副产品，对降低生产本钱有着诸多好处。玉米在脱胚机的击打下使玉米胚脱出， 再通过磨粉机、 挑担筛等设备将玉米胚分别出来送到玉米油加工工序， 玉米面经调浆后送至粉碎， 玉米糁直接送到粉

8、碎车间进展粉碎。玉米的粉碎和调浆玉米糁通过粉碎机粉碎将玉米粉碎成细小颗粒，破坏淀粉细胞壁， 释放出淀粉，增加淀粉颗粒与水的接触面积， 有利于后面工序中与淀粉酶接触， 有利于淀粉颗粒吸水膨胀、糊化、液化，提高热处理效率，缩短热处理时间，粉碎后的玉米与水混合也简洁密封输送， 削减物料的污染和流失。 一般粉碎粒度88。高温水调玉米浆温度为63-68，PH 值5.8-6.0，玉米浆通过拌料罐，在玉米浆输送泵作用下泵至液化工序。玉米的液化和糖化4专业资料完善整理word 文档可以编辑液化耐高温-淀粉酶是承受国外优质菌种，经深层发酵，精炼而成，能随机水解淀粉质原料及其降解物内部的 -1.4 葡萄糖苷键，

9、使胶状淀粉溶液粘度快速下降，过度水解可产生少量葡萄糖和麦芽糖。常规性生产中，料与水混合均匀，料水比1：3.5 4，PH 值为 6.57.0，水温 4555，每吨料加本品 0.3 升左右， 搅拌均匀后加热， 蒸煮时温度把握在100 5，时间 100 分钟左右， 碘液试验为粉红色， 即液化完成， 然后进展糖化。工艺简述：粉碎玉米浆经调浆后经泵输送至液化， 先经一次喷射器加热至 85，从一级配料罐上部进料， 经溢流管流入二级配料罐， 从二级配料罐出料， 经喷射后进入承压罐，喷射后的物料先进一级闪蒸罐经闪蒸降温至 85-90,在一级闪蒸出料管通过计量泵参加淀粉酶， 随后进入一级维持罐， 经溢流管流入二

10、级维持罐； 然后泵至层流罐液化，物料从 7#层流罐底出料管直接进入二级闪蒸罐，经闪蒸降温至 75，经过液化板换降温至 60去糖化。糖化淀粉糖是以玉米等农产品为原料 ,最主要的是玉米运用生物技术经过水解转化而生产的。近些年来 ,连续糖化技术应用于淀粉糖的生产 ,代替了传统酸法制糖工艺,推广双酶法及高、低压喷射液化技术。利用高效糖化酶在糖化罐内将淀粉液化产物糊精和低聚糖进一步水解成葡萄糖。从而将淀粉液化产物中糊精及低聚糖水解为可供酵母利用的发酵性糖。工艺简述：液化液经过液化板换降温至 60，在板换出料管通过计量泵参加糖化酶， 随后进入静态混合器加酸调pH 至 4.1-4.3，输送到糖化罐糖化，糖化

11、时间把握在15-20 分钟，再经过泵输送到发酵工序。乙醇发酵常用的微生物自然界中，很多微生物都能代谢产生乙醇， 氮酿酒酵母等酵母菌和兼性厌氧细菌运动发酵单细胞是目前乙醇生产的主要微生物。此外，依据不同的代谢途径构建的基因工程菌也是显示了良好的特性。5专业资料完善整理word 文档可以编辑酵母 淀粉质原料发酵最常用的菌种是酵母，酵母属于真菌中的子囊菌纲、源自囊菌目、真酵母科、无丝酵母属，是单细胞微生物。酵母一般呈卵形、椭圆形或卵圆形，大小在 611m 之间。活性干酵母活性干酵母是经优选的乙醇酵母生殖得到菌体后再经枯燥得到的一种保持活性的干酵母制品，它经复水活化后即能完全恢复其正常的生殖、发酵性能

12、15。它主要有一下优点：可节约酒母培育的投资，简化生产环节，提高劳动生产率；活性干酵母质量稳定，活化操作简洁，能保证发酵的稳定性；活性干酵母种类多，具有较强的有用性；能有效提高发酵率，降低生产本钱；干酵母含水分低，储存便利，能随时投入使用。自絮凝酵母通过原生质融合技术可以使酵母获得自絮凝的特征， 在培育和发酵过程中自絮凝形成毫米级大小的颗粒。 自絮凝酵母乙醇技术的推广应用给乙醇工艺技术带来了重大突破。与现有各种乙醇发酵技术相比， 自絮凝颗粒酵母乙醇发酵工艺具有的突出优点有：酵母细胞在发酵罐中实现完全固定化，这一无载体固定化细胞技术不产生任何附件费用；单位体积发酵罐中酵母密度可以高达50100g

13、/L干重，细胞密度显著提高。平均发酵时间缩短，发酵罐设备生产强度相应提高；原料的前处理及酵母细胞的完全固定化， 使进入后续精馏系统的发酵液比较清洁，根本不含颗粒酵母，精馏过程生产的废糟液洁生产。COD 降低，有利于实现清运动发酵单胞菌运动单胞菌最早是 Linder 于 1942 从龙舌兰酒中分别得到的。为革兰阴性、厌氧细菌，单胞菌能够耐肯定的氧气。其通过ED 途径，专一代谢葡萄糖、果糖、蔗糖作为碳源和能源。利用葡萄糖和果糖时。能够得到近似理论产量的乙醇。 该菌具有高耐糖力量、 高耐乙醇力量、 低生物量和高乙醇回收率以及发酵速度快等优点。 单它的缺点时碳源利用面窄， 仅限于葡萄糖、 果糖和蔗糖。

14、所以，当以淀粉质原料发酵制乙醇时需要对原料进展处理转化为可被利用的糖类。将运动单胞菌与其他微生物如黑曲霉共固定化，可以解决碳源利用面窄的问题。6专业资料完善整理word 文档可以编辑本文选择活性干酵母为发酵乙醇。 目前，活性干酵母已经广泛用于乙醇企业中。经多年的推广， 国内不少企业已经成功的将活性干酵母应用于乙醇生产，实现了提高酒分、降低消耗等目标。酵母生长条件酵母的生长受到温度、 pH 和培育基组成等因素的影响。温度 温度对酵母的生长影响。酵母正常的生活和生殖温度是2930。在很高或很低的温度下， 酵母的生命活动会减弱或停顿。 酵母生长的最高温度是38，最低位-5；在 50时酵母死亡。 温度

15、不同， 酵母的世代时间也显著不同， 如表 3.1 所示。表 3.1 乙醇酵母在不同温度下的世代时间温度/810乙醇酵母世代1.611.03.21.61.42.04.0 间/h酵母生长的最适温度和最适的发酵温度不同。 生产实践中， 酵母的最适生长温度把握在 2830，最适发酵温度把握在 3033。此外，在较高的温度下， 野生酵母和细菌的生殖速度要比乙醇酵母快， 会导致发酵醪酸度增加， 降低乙醇产率。pH酵母的 pH 和氧化复原电位有关， 而氧化复原电位有与酵母的呼吸有直接联系。乙醇酵母可在 pH4.06.0 环境中进展生殖，假设醪液的pH 低于 3， 则酵母的活力大减。

16、酵母生长的最适pH 为 4.85.0，当 pH 降到 4.2 以下时，酵母仍能连续生殖， 但此时， 乳酸菌已停顿生长。 酒母的这种耐酸性常用来去除污染醪中的细菌，即承受加酸调整醪液pH 至 3.84，并保持一段时间酵母能连续生长并最终占据优势，而细菌污染可被消退。正常的糖化醪的pH 为 5.05.5 左右，适宜于酵母菌的生殖和发酵。但为了保证酵母菌生殖，并始终杂菌生长，生产中常将酒母糖化醪的 pH 把握在 4.04.5。培育基酵母的生长需要各种养分，在培育基的制备上必需首先满足酵母生长和发酵的需求，并在此根底上，考虑各组成配比及成分对酵母的影响。酵母的培育工艺乙醇发酵所需酵母的接种量一般为10

17、%，对于大型发酵罐来说， 所需的酵母7专业资料完善整理word 文档可以编辑量是很大的。 所以必需进展扩大培育才能满足生产的要求。 酵母的扩大培育通常可分为两局部进展：第一局部从斜面军中逐级扩大到卡氏罐或大三角瓶，有的是始终到小酒母， 这一局部是是在纯培育条件下进展， 即严格保证该过程不受杂菌的污染；其次局部从小酒母，有时从中酒母开头，始终到大酒母，该过程是在限制杂菌的条件进展， 即是杂菌尽可能少进入培育基中， 同时制造有利于酵母生长的条件， 这个过程称为自然纯培育过程。 下面就酵母扩大培育的过程和具体介绍。纯培育过程该过程是酵母扩大培育的根底，生产上期望该阶段培育得到细胞强健，没有杂菌的种子

18、酵母。因此，无菌操作要求严格，酵母培育基的成分也高。一般多承受米曲汁或麦芽汁作为培育基，其中含有丰富的碳、 氮及其它养分物质，很适合酵母的生长生殖。该阶段的流程表示如下：原始动身菌种斜面菌种液体试管三角瓶培育卡氏罐培育原始菌种 原始菌种是指保藏的酵母菌种，它们是经过纯种分别的优良酵母菌种， 藏时间长的原菌， 应接入颖斜面试管进展活化， 以便使酵母处于旺盛的生活状态。斜面菌种培育将活化后的酵母菌在无菌的条件下接入颖斜面试管，在恒温培育箱中 2830下培育 34 天待斜面生长出白色菌苔，即培育成熟。 液体试管培育在无菌条件下，有接种针自西面菌种试管选择一环酵母菌体，接入装有 10mL 米曲汁的液体

19、试管，摇匀后，于 2830后恒温培育 24h， 即培育成熟。 三角瓶培育三角瓶培育阶段，可视其容量选用不同的培育基。如用250mL，可装入 100mL 米曲汁，如用 3000mL 大三角瓶，可装入米曲汁和经过过滤的酵母糖化醪各500mL，灭菌后备用。接种时，应先用乙醇消毒液消毒瓶口，在无菌条件下，将液体试管全部接入三角瓶中，1520h，即可成熟。2830条件下保温培育卡氏罐培育卡氏罐培育也可以用大三角瓶代替。 卡氏罐培育基可使用糖化醪，以使酵母渐渐适应培育条件。 该接种过程根本同三角瓶培育， 在无菌条件下，将三角瓶培育液接入罐内，在2830下培育 1520h 即可。8专业资料完善整理word

20、文档可以编辑自然纯培育过程该阶段主要工艺流程如下：卡氏罐小酒母罐大酒母罐成熟酒母醪进入该阶段后，要使用大量的培育基，假设连续使用米曲汁或麦芽汁就不经济了。生产上这一阶段的酒母培育基多承受酒母糖化醪。制造酒母糖化醪的原料以玉米为最好， 由于玉米中除了含有大量淀粉外， 还含有丰富的蛋白质等， 能满足酵母生殖所需的养分，另外，玉米的无机盐和维生素颔联也很丰富，所以，当用玉米为原料时，不需补加其它养分物质。除菌过程生物加工过程中， 由于所用菌种的生产力量的强弱、 生长速度的快慢、 发酵周期的长短、分泌物质的性质、培育基的养分成分和pH 的差异等，对所用空气质量有不同的要求。一般来说，发酵加工过程中应用

21、的“无菌空气”，是指通过除菌处理是空气中的含菌量降低到某一水平，从而是污染的可能性降低至微小。依据生物产品的不同，可以按染菌概率10示无菌过程度。空气除菌就是除去或灭杀空气中的微生物。 常用的除菌方法有介质过滤、 辐射、化学药品、加热、静电吸附等。其中辐射杀菌、化学药品杀菌、干热杀菌灯都是讲有机体蛋白质变性而破坏其活力， 从而灭杀空气中的微生物。 而介质过滤和静电吸附方法则是利用分别方法将微生物粒子除去，发酵工程所需的无菌空气要求甚高，用量大，故要选择运行牢靠、操作便利、设备简洁、节约材料和削减劳动消耗的有效除菌方法。 本设计承受介质杀菌去除空气中的细菌。 现对介质过滤除菌做简要介绍。过滤除菌

22、法事使含菌空气通过过滤介质， 以阻截空气中所含微生物， 从而取得无菌空气的方法，是目前生物加工过程最常用的获得大量无菌空气的常规方法。常用的过滤介质按空隙的大小可分为两类： 一类是介质间空隙大于微生物直径，故必需有肯定厚度的介质虑层才能到达过滤除菌的目的，这类过滤介质有棉花、活性炭、玻璃纤维、有机合成纤维、烧结材料烧结金属、烧结陶瓷、烧结塑料；而另一类介质的空隙小于细菌，含细菌等微生物的空气通过介质，微生物就被截留于介质上而实现过滤除菌， 有时称为确定过滤。 确定过滤在微生物工程中的应用渐渐增多， 它可以除去 0.2um 左右的粒子， 故可以把微生物全部过滤9专业资料完善整理-3 10-6 来

23、表word 文档可以编辑除去。从经济性、可操作性、有效性等方面考虑，发酵加工过程的无菌空气根本上承受介质过滤的方法进展。空气过滤除菌的流程要保持过滤器在比较高的效率下进展过滤， 并维持肯定得气流速度和不受油、 水的污染， 需要一系列的加热、 冷却及分别和除杂设备来保证。下面是空气过滤除菌的流程。两级冷却、加热除菌流程是一个比较完善的空气除菌流程， 可适应各种气候条件， 能充分分别油水， 使空气在低的相对湿度下进入过滤器， 以提高过滤效率。 该流程的特点是两次冷却、两次分别、适当加热。两次加热、两次分别油水的好处是能提高传热系数，节约冷却水，油水分别得比较完全。经第一冷却器冷却后，大局部的水、油

24、都已结成较大的颗粒， 且雾粒浓度较大， 故适宜用旋风分别器分别。其次个冷却器使空气进一步冷却后析出一局部较小雾粒，宜承受丝网分别除沫 器分别，这样发挥丝网能够分别较小直径雾粒和分别效率高的作用。通常， 第一级冷却到 30 35，其次级冷却到 2025。除水后，空气的相对湿度相对较高，需用丝网分别器后的加热器加热空气，使其相对湿度降低至保证过滤器的正常运行。50%60%，以酒精的蒸馏与脱水酒精发酵后的醪液，需要进展蒸馏脱水才能得到无水乙醇。利用分子筛对不同组份具有选择性吸附的特性，在加压下吸附酒精中的水份，在减压下解析。 吸附和解析过程交替进展， 保证装置能够连续稳定地生产出合格的燃料酒精。工艺

25、流程描述：醪液经粗塔醪液第一预热器与粗塔顶汽换热后预热后。经醪液其次预热与成品酒汽换热。再经粗塔醪液第三预热器与蒸汽凝水换热后进粗塔。醪液进入粗塔后酒份被蒸出，其酒精蒸汽经醪液第一预热器与醪液换热后， 未冷凝酒气，再经粗塔主冷，二冷循环水 ，尾冷冰水冷凝，尾气由真空抽走，凝液落入粗酒罐，由粗酒泵至精塔进料预热器与精塔釜液换热进入精塔。 酒份蒸出后的粗塔釜液，由粗塔釜液采出废醪处理工序。淡酒进入精塔蒸发提浓，精塔顶酒气经粗塔再沸器冷凝后落入精塔回流罐， 精塔回流酒一局部 (91.2%)回流，另一局部经淡酒预热器与粗塔淡酒换热后，进10专业资料完善整理word 文档可以编辑入精顶作为组合塔采出酒的

26、补充。 精塔釜液经精塔进料预热器加热粗酒后， 一部分做为洗涤水经无离子水一二冷冷却后进入萃取塔用于萃取杂醇油， 粉碎调浆用。另一局部去精塔有一路杂醇油侧采， 经杂醇油一， 二冷冷却后进入萃取塔。 洗涤后的杂醇油放入杂醇油罐，萃取淡酒返回粗酒罐。精顶酒气进入过热器加热后经分子筛脱水， 成品酒气与醪液换热， 未冷凝的酒气，再经成品尾冷冷凝落入成品酒精罐， 经成品一， 二冷却器冷却后为成品泵至储罐，解析酒气经再生一，二冷凝器冷凝后落入再生淡酒罐并返回粗酒罐。系统的热能由蒸汽直接加热精塔再沸器， 精塔产生的蒸汽凝水经粗塔醪液三预为醪液加热后排出界区。 粗塔负压由真空泵经粗塔尾冷尾气管抽真空， 产生的废

27、液返回发酵。乙醇发酵的成熟指标乙醇发酵成熟指标的把握是生产中一项重要工作。 假设把握恰到好处， 不但可以提高设备利用率。 增加乙醇产量。 而且可以大大降低原料消耗， 提高淀粉出酒率。发酵的成熟虽然与发酵时间、 醪液浓度、 发酵温度、 酵母接种量和发酵方式等因素有关，但最终主要有表 3.2 所列的几项指标来把握。表 3.2 发酵的成熟指标项目间 歇 发 酵镜检外观精度/Bx 复原糖/%带渣总糖/%滤液总糖/%乙醇含量体积分数 /%总酸 挥发酸酵母形态正常无杂菌0.5 以下0.3 以下1 以下0.7 以下810总酸不超过 0.5 0.10.15淀粉乙醇产率和淀粉利用率是衡量整个乙醇生产的综合指标，

28、 消耗有直接关系，提高乙醇产率是发酵乙醇生产企业的重要任务。其凹凸与原料11专业资料完善整理word 文档可以编辑乙醇发酵2.1.7种子罐培育菌种：酵母菌发酵罐类型：机械搅拌通风发酵罐种子罐个数：选取 50m3 的种子罐 3 个。2.2.1.1种子罐的根本数据H/D=1.73.5 C/Di=0.81.0Di/D=1/21/3 S/Di=25B/D=1/81/12 H /D=20Di 搅拌叶直径D罐体直径H罐体直筒部位高度0B 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椭圆封头的直边高度Di = 1/3DHo = 2 D 设 H/D=2.5，且公称体积为50mB

29、= 0.1Dha = 0.25DS = 3DiC = Di由图得hHHh0a2.5D2D0.25 DD0.125b2211VV222bb0b则DH2 hDDhD=DHh1464641/ 6D=D 2 2.5D0.125D1/ 6D 43解得 D=2.8358m3=50m查表得当公称体积为 50m所以取 D=3m则 H=2.5D=7.5m专业资料完善整理时 D=3000mmword 文档可以编辑Di = 1/3D=1mHo = 2 D=6mS = 3Di=3mC = Di=1mB = 0.1D=0.3mha = 0.25D=0.75m12专业资料完善整理word 文档可以编辑全体积 V01bD

30、2H2 hD461 2D2.5D20.125DD43=D365.3844m3表 2-2 50m3 种子发酵罐的几何尺寸步骤工程及代号参数及计算结果1公称体积50m32全体积65.3844m33D3m备注设计条件1bVD 2H2 h6 D04/ 2DH0H6m0H =2 D05Di1mDi=1/3D6H7.5m2.5D7B0.3mB=0.1D8S3mS=3Di=D9C1mC=Di=D/310ha0.75mha=0.25D2.1.8主要部件尺寸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，发酵液对钢材的腐蚀不大，但必需能耐受肯定的压力和温度，通常要求耐受150 的温度和 0.3MPa

31、 的压力。130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：取决于罐径及罐压的大小。pD1C(mm)2p专业资料完善整理word 文档可以编辑取 D=3m,p=0.3MPa,双面焊缝 =0.8，=137MPa,C=3mm13专业资料完善整理word 文档可以编辑1.19 1603000则37.1mm121371060.80.3106D罐体直径 mm p耐受压强 (设计压力 )焊缝系数，双面焊取 0.8，无缝焊取 1.0 罐体金属材料在设计温度下的许用应力力为 150，137MPa)C 腐蚀裕度，当 C10mm 时，C 3mm 2

32、、封头壁厚计算：常大于罐体壁厚(不锈钢焊接压力容器许用应KPDtd2t0.5PCmmt=1：取双面焊 =0.8、D=3000mm 、P=0.3MPa、K=2.3、t2.1.90.33000137MPa 、求得：d21370.80.50.3312.45mm依据发酵工厂工艺设计概论 ，中国轻工业出版社， 2022 年。附录的表 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 2.3焊缝系数，双面焊取 0.8，无缝焊取 1.0 设计温度下的许用应力 不锈钢焊接压力容器许用应力为150， 137MPaC 腐蚀裕度，当 C10mm 时，

33、C3mm3、挡板通常挡板宽度 b 取(0.10.12)D，装设 46 块即可满足全挡板条件。依据下式计算挡板数 n：专业资料完善整理word 文档可以编辑bn2.2.1.20.12 D n0.5DD14专业资料完善整理word 文档可以编辑取 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、搅拌器承受涡轮式搅拌器， 选择搅拌器种类和搅拌器层数， 依据 d 确定 h 和 b 的值尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化， 称为标准型搅拌器； 搅动液体的循环量大，搅拌功率消耗也大； 叶径: d=(0.30.4)D盘径: di= 0.75 d叶高: h

34、 = 0.3d叶长: b = 0.25 d依据 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=0.2625m5、人孔和视镜人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。本次设计只设置了 1 个人孔，标准号为： HG215151995 2707 450，开在顶封头上，位置：角度 75 。人孔R A视镜用于观看发酵罐内部的状况。 本次设计只设置了 2 个视镜，开在顶封头上，位置：角度 30 、60。6、接口管管道接口：进料口：承受焊接，接口管径 ?78*4 mm ，开在封头

35、上，位置：角度 45 度； 排料口：承受焊接，接口管直径 ?78*4 mm，开在罐底；进气口：承受焊接，接口管直径 ?72*3.5 mm，开在封头上，位置：角度75度 ；15专业资料完善整理word 文档可以编辑排气口： 承受焊接， 接口管直径 ?89*45 mm，开在封头上， 位置：角 60 度 ； 冷取水进、出口：承受焊接，接口管直径?68*4 mm，开在罐身圆柱体上； 补料口：承受焊接，接口管直径 ?78*4 mm，开在封头上；取样口： 承受外螺纹连接 ?21*3 mm ，开在罐身圆柱体上。仪表接口：液位计：承受标准： HG5 1368温度计：Pt100 型型号：R61压力表： 弹簧管压

36、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 型表 2-2种子发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果步骤工程及代号罐体材料罐体壁厚人孔封头壁厚挡板宽度挡板数搅拌器种类搅拌器层数搅拌器直径参数及结果16MnR 钢10mm 50015mm 0.3m5 个6-6-6 箭叶31m备注由工艺条件确定计算查阅文献得计算计算计算查阅文献得查阅文献得计算发酵罐的设计1、发酵罐承受圆柱形器身，底和顶为锥形盖，选取构造尺寸的比例关系如下： H=1.5D，h1=h2=0.1D11 2V 全2.1.10 Hhm785D (h)200331

37、32专业资料完善整理word 文档可以编辑16专业资料完善整理word 文档可以编辑经计算得 D=5.46m, H=8.19m, h1=h2=0.546m设发酵罐数为 N 个，则发酵罐的有效容积：V=WT/N- 公式(1)有效V=V 公式2全容积有效式中 W每小时进料量； T发酵时间；N发酵罐数依据阅历值，一样取发酵罐填充系数为20090%=39(48-12)/N,=90%，则可以得到：计算得到： N=7.8 个)，则我们需要发酵罐 N=8 个主要部件尺寸的设计1、发酵罐壁厚 SSPD2PC(cm)式中 P设计压力，取最高工作压力的1.05 倍，现取 0.5MPa D发酵罐内径， D=546c

38、mA 3 钢的许用应力， =127MPa焊缝系数，其范围在C壁厚附加量 cm C=C1+C2+C30.151 之间，取 0.7式中 C1钢板负偏差，视钢板厚度查表确定，范围为C1=0.8mm0.13 1.3，取C2为腐蚀裕量，单面腐蚀取 1mm，双面腐蚀取2mm，现取C2=2mm C3加工减薄量，对冷加工 C3=0，热加工封头 C3=S010，现取C3=0 C=0.8+2+0=2.8 mm5462.15.1S21272.2.1.30.6570. 281. 82( cm)依据发酵工厂工艺设计概论 ，中国轻工业出版社， 2022 年。附录的表 17查询可知：选用 20mm 厚 A3 钢板制作。2、

39、封头壁厚计算专业资料完善整理word 文档可以编辑17专业资料完善整理word 文档可以编辑SPD2PC(cm)式中 P=0.5MPa， D=467cm， =127MPa，0.738C=0.08+0.2+0.1=0.38 cm= 0.7S5461.25221272.1.122.25.170.892(cm)选用 20mm 厚 A3 钢板制作3、进出口管径 稀糖液进口管径：稀糖液体积流量计算： 依据物料衡算结果可知， 每小时进入醪塔体积流量为47373，醪液密度为 1200 kg/m3，则 V=47373/1200=39.5 m3/h3/h，设其流速为 0.42m3/s，则进料管截面积为：稀糖液体

40、积流量为 39.5mFQ1. /36000.0 2 6 1m 2物V0.42F物m0.2612，管径=0.785d物 Fd0.1820.7850.785取无缝钢管 2006mm 可用。稀糖液出口管径：由于出口物料量要比进口物料量大些， 按说出口管径应当比稀糖液进口管径大些，所以取 2107 无缝钢管就可以满足了。排气口管径：取 2508 无缝钢管4、支座选择由于发酵罐很大，总重量较大，选用裙式支座，并用钢筋混凝土制做。2.2.3物料衡算1、玉米原料生产酒精的总化学反响式为：专业资料完善整理word 文档可以编辑C12H22O11H2O 2C6H12O6 4C2H5OH 4CO2蔗糖342葡萄糖

41、360乙醇1841762、生产 1t 1000kg无水酒精的理论蔗糖消耗量：10003421841858.73、生产 1t1000kg燃料酒精( 燃料酒精中的乙醇 99.5%以上，相当于 99.18% V18专业资料完善整理word 文档可以编辑) 的理论蔗糖消耗量： m1858.7 99.181843.54、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：2.1.13 98 9020905、生产 1t( 1000kg)燃料酒精玉米原料消耗量：玉米原料含可发酵性糖 10%，故 1 吨酒精玉米消耗为： 209010 =20900kg2

42、.2.1.5发酵醪量相应酒母培育和发酵过程放出二氧化碳量为：100099.18 098 0176 0968承受单浓度酒精连续发酵工艺，把含固形物25的稀糖液，设稀释成 25的稀糖液。184 088的玉米稀释成浓度为22经连续稀释器可得稀糖液量为： 418085/25=14212 kg 即发酵醪量为： 14212kg酒母生殖和发酵过程中放出 968kg 的二氧化碳，则蒸馏发酵醪的量为： 14212-968 100+6=14039kg其中酒精捕集器稀酒精为发酵醪量的6100099.18蒸馏发酵成熟醪的酒精浓度为：2.2.1.6成品与废醪量承受差压蒸馏两塔流程蒸馏。0 098 0000140390.

43、914玉米原料杂醇油产量约为成品酒精多醇油量为 10000.3 =3kg0.250.35，现以 0.3计，则杂设醪液进醪温度为 t1=55，塔底排醪温度为 t4=85，成熟醪酒精浓度为B1=7.14，塔顶上升蒸汽的酒精浓度 50v即 42.43w，生产1000kg酒精则1、醪塔上升蒸汽量为：V 1=140397.14/42.43=2363 kg2、残留液量为：WX=14039-2363=11676kg3、成熟醪量比热容为：C1=4.18 1.019-0.95B1专业资料完善整理word 文档可以编辑=4.18 1.019-0.95 7.14=3.98KJ/kgK 19专业资料完善整理word

44、文档可以编辑4、成熟醪带入塔的热量为：6Q1 =F1C1t1=14039 3.98 55=3.08 10 KJ5、蒸馏残液内固形物浓度为：F BB11140397.1400008.592W11676X6、蒸馏残留液的比热：2C24.18(10.378B)4.18(10.3788.590)4.04 KJ /(kgK )07、塔底残留液带出热量为：QWCtKJ”116764.04854.0110 6 ()4X248、查附录得 42.43酒精蒸汽焓为 2045KJ/kg。故上升蒸汽带出的量为：Q3V i236320454.83106 (KJ )1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 可取传递总热量的 1，依据热量衡算，可得消耗的蒸汽量为：”666 QQQQ4.83104.01 103.0810D34n11IC t0 W40(26444.1885)992542(kg)假设承受直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为：WDX11676+2542=14218kg120220t/a 玉米原料酒精厂物料衡算表生产物料衡算1000kg99.5%kgt t酒精物料量燃料酒精100033338020229玉米原料2090013933334.483600次级酒