12万吨年玉米酒精连续发酵工厂原料预处理车间的设计

PAGE1PAGE5212万吨/年玉米酒精连续发酵工厂原料预处理车间的设计目录TOC\o"1-3"\h\u31512摘要 414850第一章绪论 691841.1设计酒精工厂的意义及指导思想 6274061.2玉米酒精市场现状 6第二21295章工艺流程论述 791162.1玉米酒精生产流程 7218452.2酒精生产对水质的要求 7242882.3玉米原料的粉碎 838542.3.1玉米原料与原料的清选 8238762.3.2玉米原料的粉碎的目的与方法[10] 9181282.3.3原料粉碎的要求 9318322.3.4玉米粉碎工艺流程 10310172.4低温双酶法液化糖化 1037492.4.1液化、糖化的目的[10] 10158302.4.2玉米原料糖化发酵的特点 11263722.4.3低温双酶法液化糖化工艺流程 11302532.4.4酶制剂的特性及作用机理 12234972.4.5低温双酶法液化糖化工艺的优点 1361752.5.连续发酵工艺[6] 13267002.5.1连续发酵的优点 14169402.6三塔蒸馏 1419272.6.1应用三塔蒸馏的工艺的目的[5] 14266092.6.2半直接式三塔蒸馏的工艺流程 15309562.6.3三塔蒸馏工艺条件 169282第三章工艺计算 16267813.1全厂物料与热量衡算[1,10] 16258313.1.1产品方案与建设规模 16324243.1.2原料消耗的计算 1714013.1.3蒸煮醪、糖化醪与发酵醪的计算 18135673.1.4成品与发酵醪的计算 19230263.1.5总物料衡算汇总 2146663.2酒精生产各工段的物料和热量衡算 22283943.2.1蒸煮工段的物料和热量衡算 2259983.2.2糖化工段的物料和热量衡算 23134693.2.3发酵工段的物料和热量衡算 23249763.2.4蒸馏工段的物料和热量衡算 24130933.3蒸馏工段用水衡算 3117227第四章设备选型 3365494.1原料预处理车间设备设计和选型 335644.1.1原料除杂与粉碎设备设计和选型 33181314.2液化糖化设备设计选型[10] 36314064.3发酵设备设计选型[10] 3888084.4蒸馏设备设计选型[10] 39184444.4.1醪塔的设计 4032264.4.2精馏塔的设计 41150274.5设备基本配置 4410381第五章车间布置 45297635.1车间布置原则[1] 4562095.2车间布置内容 465325.3车间布置的特点 4616805第六章安全生产 47206156.1安全生产条例 47115416.1.1环境保护设计依据 47207366.1.2劳动安全卫生设计依据 4726776.2劳动安全卫生措施 4831627参考文献 5026907致谢 51摘要酒精工业在我国轻工业中占有十分重要的地位，它是许多化工产品的生产原料，在医疗工业、食品工业和燃料工业方面都得到广泛的应用。酒精工业与其他工业相比，具有投资少，见效快的特点，而且生产工艺简单稳定，不易造成原材料的浪费，因此，要大力发展酒精工业。现通过对玉米酒精连续发酵工厂原料预处理车间的初步设计，应用玉米干法粉碎，低温双酶法液化糖化，连续发酵产酒精，但直接是三塔蒸馏工艺。粉碎工艺中应用斗式提升机、气带输送机、锤式粉碎机、永磁滚筒等设备。低温双酶法液化糖化工艺应用一系列液化罐、后熟罐、糖化罐，两次用到螺旋板换热器。通过该工艺的的设计和设备的选型，提高原料利用率，简化生产工艺，便于工业化生产，提高经济效益。该工艺比高温蒸煮节能百分比为46％，低温蒸煮节能显著，蒸煮温度降低，消耗的冷却水及电也跟着降低，酵母的产生量明显减少，甲醇含量降低，淀粉损失降低，酵母的发酵更彻底，出酒率增加。这些设备管路在密闭状态下作业，减少了污染的可能性，螺旋板换热器的使用节约了大量的冷却水，同时减少了占地面积。关键词：酒精生产低温双酶法原料预处理生产设计ABSTRACTTheethylalcoholindustryholdstheextremelyimportantstatusinourcountrylightindustry,itismanychemicalproductsproductionrawmaterial,inthemedicalindustry,thefoodindustryandthefuelindustryaspectallobtainsthewidespreadapplication.Theethylalcoholindustrycompareswithotherindustries,hasinvestsfew,theeffectivequickcharacteristic,moreoverproductioncraftsimplestable,isnoteasytocreatetherawmaterialthewaste,therefore,mustvigorouslydeveloptheethylalcoholindustry.Presentlythroughpretreatstheworkshoptothecornethylalcoholcontinuousfermentationfactoryrawmaterialthepreliminarydesign,violatesthelawthesmashingusingthecorn,thelowtemperaturedoubleenzymelawliqueficationsaccharification,thecontinuousfermentationproducestheethylalcohol,butdirectlyisthreetowersdistillationcraft.Inthesmashingcraftappliesthebucketelevator,thegasrangeconveyer,hammerequipmentandsoontypegrinder,permanentmagnetismdrum.Afterthelowtemperaturedoubleenzymelawliqueficationsaccharificationcraftappliesaseriesofliquefiedpot,theripepot,thesaccharificationpot,twotimeusesspiralboardtotradethesteam.Throughthiscraftthedesignandtheequipmentshaping,raisestherawmaterialusefactor,thesimplificationproductioncraft,isadvantageousfortheindustrializationproduction,enhancestheeconomicefficiency.Thiscraftsteamstheenergyconservationpercentagecomparedtothehightemperatureis46%,thelowtemperaturesteamstheenergyconservationremarkably,steamstemperaturedrop,theconsumptioncoolingwaterandtheelectricityalsowithisreducing,yeast'sproductionquantityobviouslyreduces,themethylalcoholcontentreduces,thestarchlossreduces,yeast'sfermentationisthorougher,leavestheliquorrateincrease.Thisequipmentpipelineismeanintheclosedstateindustry,reducedthepollutionpossibility,spiralboardtradedthesteamtheusetosavethemassivecoolingwater,simultaneouslyreducedthearea.Keyword:Ethylalcoholproduction;Lowtemperaturedoubleenzymelaw;Rawmaterialpretreatment;Productiondesign第一章绪论1.1设计酒精工厂的意义及指导思想酒精工业在我国轻工业中占有十分重要的位置，它是许多化工产品的生产原料，在医药工业、食品工业和燃料工业方面都得到广泛的应用。酒精工业与其它工业相比具有投资少、见效快的特点，而且生产工艺简单、稳定，不易造成原材料浪费。因此要大力发展酒精工业。随着科学技术的不断进步，目前，酒精工业已有较大的发展。在酒精生产菌种的选育、新的发酵技术以及降低生产中的能耗等方面都取得了许多新的成果，为酒精工业的进一步发展打下了良好的基础。通过对12万吨/年玉米酒精连续发酵工厂原料预处理车间的初步设计力求在技术上先进在经济上合理又考虑切实可行的方案。尽量采用当今世界上流行的，又符合我国国情的先进工艺和设备。着重酒精生产工艺上的确定和设备厂选型与计算。考虑到土地紧张及12万吨的高产量在车间平面布置时，在满足工艺要求后，尽量节约占地。关于提高产量的问题只在工艺及设备上挖潜，而不追求增加设备扩大建厂，以提高经济效益。1.2玉米酒精市场现状我国玉米种植地区主要分布在吉林、黑龙江、辽宁、内蒙古以及山东、河北、河南、云南、四川等地。其中，东北三省一区是我国玉米最主要的商品粮供应地和出口基地，其出口量约占全国的90%。吉林是我国玉米产量最多的省份，产量保持在1500万吨左右，黑龙江省玉米产量也在1000万吨上下。从消费趋势分析，我国玉米消费构成主要为饲料使用、工业消费、食用消费。据权威机构对饲料行业的分析，2004年国内饲料玉米消费9400万吨，2005年用量预计持平或略有增加。包括乙醇在内的工业玉米消费是玉米消费最大的热点，预计2005年工业消费增加10%，总量达到1550万至1600万吨。1999/2000年度国内玉米酒精消费量不足450万吨，而2004/2005年度预计消费量将达740万吨，增长十分迅速。数据显示，2004/2005年度辽宁、吉林、黑龙江三省的玉米酒精消费玉米量预计为25万吨、130万吨、147万吨，分别比上一年度增加了5万吨、60万吨和37万吨。预计2005/2006年度，辽、吉、黑三省的玉米酒精消费玉米量将分别比上一年度再增长120%、30%和60%。据黑龙江省有关部门的统计，今年这个省的玉米播种面积预计为2983.8万亩，较上年增加152.8万亩，增幅为5.4%。 第二章工艺流程论述 2.1玉米酒精生产流程玉米原料↓多级除杂→杂质↓循环粉碎↓┌→拌料←液化酶∣↓∣喷射液化∣↓∣维持罐∣↓冷却∣糖化←糖化酶∣↓冷却∣连续发酵←复水活化←活性干酵母∣↓∣三塔蒸馏→高级酒精∣↓酒糟离心液←酒糟离心分离→滤渣↓↓多效蒸发→浓浆→干燥机↓↑←二次蒸汽再利用图2-1：玉米酒精生产流程图2.2酒精生产对水质的要求（1）所用水最好选用地下水或远离城镇上游河水；河心水、湖心水；或用活性碳过滤，除去游离氯的自来水。如果水源紧张，可以采用冷却水和工艺用水分开使用，以保证酒精质量为主。（2）所用水应无色透明，无悬浮物、沉淀物，和有机物污染，否则不能用于生产。（3）无臭、无味，无异物。特别生产三级以上酒精更应注意不能用有咸味、苦味、涩味的混杂水。（4）pH值在中性附近，不要使用过于酸性和碱牲的水。（5）水中铵盐含量，每升中不应超过0.05毫克为限；水中含铁量，每升应不得大于0.5毫克。（6）对无干净水的工厂，所使用的生产用水可以采用加石膏、液氯、漂白粉以及用离子交换等法进行水质净化处理。2.3玉米原料的粉碎2.3.1玉米原料与原料的清选玉米俗称玉蜀黍、苞米、苞谷、珍珠米等，市售玉米是它的籽实。玉米品种很多，如裂皮玉米、硬皮玉米、马齿玉米、甜玉米等，其中以马齿玉米淀粉含量高，产量大。每粒玉米的组织情况，依品种不同删略有差异，大致可分为果皮、种皮、糊胶粒质、内胚乳、胚体(或胚芽)和实尖6个基本部分。一般黄色玉米的淀粉含量较白色玉米高。淀粉集中于胚乳内，淀粉颗粒的形状呈不规则形，组织堆积非常紧密。玉米的特点是在胚芽中含30％-40％的脂肪，它是由72％的液态脂肪酸和28％的固态脂肪酸组成。在生产酒精的同时，可开展提取玉米油、蛋白质饲料等综合利用，进一步做到物尽其用，提高经济效益。玉米的化学组成见表2-1。表2-1玉米原料化学组成参考表（%含量）原料名称水分粗蛋白粗脂肪粗淀粉灰分玉

米12—138—9

3.5—4

63—651—1.5在很多生物工程的工厂，是以初级粮食为原料的生产(如酒精厂以玉米为原料，啤酒厂以大麦等为原料)，则需要对原料进行筛选和除杂处理。因这些原料在收获时会混入以下三类杂物：一是纤维型较长的物质，如草屑、秸秆等；二是颗粒状固体物质如沙子、泥土块等；最后一类是铁磁性物质如铁钉、螺丝等。这些杂物的存在，会使原料出品率降低，严重的会导致生产事故(如铁钉对设备造成损坏或使磁场发生改变)，因此原料必须经过预处理。玉米原料中可能混有小铁钉，杂草，石子，绳头等杂物特别是铁片，石子容易使粉碎机的筛板磨损甚至打破筛底，使机器发生故障从而降低原料的粉碎度和过筛效果，在液化糖化工序，导致淀粉不易转化为可发酵性糖，蒸煮液化不彻底，不易杀菌，发酵中易产生泡沫，生酸幅度大，发酵不能正进行。有些杂物不能在蒸馏塔沉积，易使塔板和溢流管堵住，还会使醪泵，管路阀门等堵塞或损坏。再者，如将没有处理干净的原料粉碎后，由于流沙从管道底部运行，管道磨损快，缩短管道的使用寿命；泵送物料的泵叶轮磨损快而影响泵的输送能力；在发酵罐中泥沙沉积量大，对连续发酵产生不利影响，一是易堵塞管道，二是螺旋板换热器磨损快，影响发酵醪的冷却[5]。对于第一类和第二类杂质采用振动筛选的方式予以去除。这是带有风力除尘的振动筛，筛面倾斜作前后往复运动的为平摇倾斜筛；筛面水平而作倾斜往复运动的为平板分级筛，也叫斜摇水平筛。将含有磁性金属杂质的谷物，以一定流速通过磁钢产生的磁场，磁性金属杂质则被吸留住。所用磁钢多为永久磁钢，呈马蹄形或条形，磁性持久，不耗费电能，使用维修也方便。2.3.2玉米原料的粉碎的目的与方法[10]目的：增大原料的表面积利于加速蒸煮作业的进程。还能促使糖化过程中糖化酶和淀粉糊精等分子间的充分接触，使淀粉的水解更完全，利于提高淀粉的利用率。方法：用干式粉碎法，锤式粉碎机粉碎。粉碎比：X=D/d其中：D——粉碎前原料的直径d——粉碎后原料的直径2.3.3原料粉碎的要求酒精厂常用的粉碎方法一般有两种，即湿法粉碎和干法粉碎。小型酒精厂通常采用湿法粉碎，大中型酒精厂一般采用干法粉碎。日前，我国大多数酒精厂都采用干法粉碎的方法，而且都是干法二级粉碎，即粗碎和细碎。二级粉碎法的最大优点是原料经过二级粉碎后，可以保证达到工艺上规定的粉碎细度要求。其缺点是在整个粉碎过程中，原料有粉尘飞扬现象；当原料含水量较高时，粉碎机筛网的筛孔容易被堵塞，粉碎效果明显降低，电耗增加。干法粉碎如与风选风送流程配套使用，可减少粉之飞扬现象，改善车间的生产环境。1．原料粉碎比，由于原料直径的大小不同，对于大块的原料，在粉碎过程中，一次粉碎的粒度很难达到工艺要求，这时可采用二次粉碎法。工艺上一般粗粉碎比为1：10-15，细粉碎比为1：30-40。2．粉碎粒度，粉碎粒度是粉碎工序中重要的工艺技术指标之一。粉碎度的高低与蒸煮糖化和洒母发酵时的生物化学变化、最终发酵醪浓度以及原料的利用率都有着密切的关系。所谓粉碎粒度是指原料粉碎的程度。测定的标准是根据粉碎机所使用的筛网孔径大小而定的，一般以质量分数表示。称取100g粉样，倾入20目铜丝网(目的定义：每平方英寸上所具有的孔数目)，当粉碎机使用1.5mm筛网时，工艺要求20目铜丝筛的不通过物不能超过2g，即小于2％。为了检查粉碎质量，及时发现筛网破损等情况，车间或化验室应每2h定时取样，通过外观鉴别和化验分析来严格确保粉碎粒度达到标准。2.3.4玉米粉碎工艺流程玉米→称量→皮带输送机→电磁除铁→粗碎→斗式提升机→接料斗→细碎→接料斗→螺旋输送机→拌料罐→粉浆↑清液回用仓内玉米经过计量后送到皮带输送机上，经过电磁铁及永磁滚筒除去第三类杂质如铁后，采用振动筛选的方式除去第一类和第二类杂质，玉米被斗式提升机提升进入料斗，首先经过玉米粗碎，该粗碎机的筛孔为16mm，粗碎后再经过分料器进入细碎机，细碎机在地面上可减少振动。另外，细碎机的筛孔为1.5-2mm，且细碎机为负压作业，经过细碎机粉碎后的玉米粉被旋风分离器分离，然后经螺旋输送机内料水混合，送到拌料罐（调浆罐）进一步与水混合[5]。2.4低温双酶法液化糖化2.4.1液化、糖化的目的[10]液化的目的主要是为了使原料的细胞壁彻底破裂，内含的淀粉得以充分糊化和液化，整个醪液变成均一的液体，以利用淀粉酶系统的作用，附带的目的是对原料进行依次彻底的灭菌，以利于发酵的正常进行。淀粉受热吸水膨胀，当温度升到一定数值，淀粉体积也增大至50～100倍，淀粉分子之间的联系削弱，引起淀粉颗粒的部分解体，淀粉浆液变成均一的粘稠液体。这种无限膨胀化的现象又称为淀粉的糊化现象，与此相应的温度称为该淀粉的糊化温度。淀粉全部溶解，醪液的粘度迅速降低，酒精生产上称此为“液化”。蒸煮醪（或无蒸煮醪）中淀粉的酶水解过程称糖化。糖化后得到的醪液叫糖化醪。糖化的主要目的是将醪中的淀粉水解成葡萄糖等可发酵性糖。但是，就酒精生产来说，没有必要在糖化阶段里追求过高的糖化率，糖化时产生的糖只要够发酵初期酵母生产需要就行了。保护大部分糖化酶活力，使其在发酵过程中能保证边糖化、边发酵的后糖化作用，这一点要给予足够的重视。2.4.2玉米原料糖化发酵的特点玉米原料含有较丰富的蛋白质，在发酵时不须加入更多的无机氮就能满足酵母发酵中的需要量。由于玉米颗粒中含有较高的脂肪，在进行糖化时，特别是间歇糖化易使糖化醪表面形成一油层，影响散热并使醪液的酸度上升，易引起杂菌的污染。在发酵时，如果前工序中没有取油，也易在发酵醪表面形成油层，使CO2气体不易及时排除，影响酵母的正常发酵，同时也易引起杂菌污染。所以在糖化、发酵前，最好先把玉米中脂肪除去一部分，再进行糖化和发酵，或者在糖化锅、发酵罐的上表面安装采油器，使醒液表面的油层充分分离出来。由于上述因素的影响，在生产中往往化验出玉米含淀粉比高梁等原料含量高。而实际出酒率较低，就是由于这些因素所导致的。2.4.3低温双酶法液化糖化工艺流程水酶蒸汽糖化酶↓↓↓↓玉米粉→拌料罐→泵→喷射液化器→后熟器→酸化罐→冷却器→糖化罐→冷却器→发酵工序玉米作为酒精生产的主要原料在国内外都得到了普遍的应用。目前，为简化生产工艺，便于工业化生产，世界范围内普遍采用添加液化酶和糖化酶即所谓双酶法的生产工艺。此种生产工艺根据液化温度不同，有高温和低温之分，高温法生产酒精不但水、电、汽消耗量较大，而且由于在高温蒸煮过程中原料里的果糖会转化为焦糖，阻碍糖化酶对淀粉的作用，影响酵母的生长，进而影响酒精的产量，低温双酶法玉米酒精生产工艺对提高产量、质量，降低汽、水、电的用量都有显著效果。操作要点说明：进入混合罐的水来自四个部分：50℃热工艺水，80℃的酒糟水离心液，50℃的蒸发工段的二次蒸汽冷凝液和100℃的精馏塔底部的余馏水。玉米酒精糟固液分离后离心清液COD值30000、pH4.0、干物质4%，处理时投入费用高，难度大，其最合理的使用是回配用于拌料。酒精生产实践表明，离心清液的部分回用是可行的。清液中存在的对酵母菌或其扩繁有抑制作用的物质大部分被带离系统后，糖类、氨类、氨基酸和维生素类等则可为酵母菌进一步利用，从而促进发酵的进行，提高酒精产率。混合后的水温在60～65℃，混合水与玉米粉、液化酶、NaOH同时进入拌料罐，料水比控制在1：3，拌料温度控制在60℃左右，料液的pH在6.5～7.0之间。加NaOH的目的是中和有机酸，利于液化酶的作用，减少液化酶的失活。粉浆由泵打入喷射加热器，用0.8Mpa直接蒸汽加热到温度为95℃，为了液化更完善，喷射加热器出来的料液被泵往后熟罐，在这里被维持一定时间进一步液化，液化时间3.5h。液化完毕的料液由后熟罐的顶部溢流入酸化罐，为了便于糖化酶的作用，必须在糖化以前将醪液pH值由6.5降低到4.5，这一步是在酸化罐中加入H2SO4进行，酸化后的料液经螺旋板换热器将温度降到60℃，同时加入糖化酶进入糖化罐进行糖化2.5小时。糖化醪由螺旋板换热器降到30～32℃送入发酵工段。2.4.4酶制剂的特性及作用机理特性a-淀粉酶具有降低醪液的粘度特性，使用该酶可以降低糊化时间，节约大量的能源，同时也减少糖化冷却水的用量，降低了蒸煮温度，减少在糊化过程中焦糖及其它有害成分的生成，提高淀粉利用率和出酒率。糖化酶实际上是一种生物催化剂，它可以使淀粉转化为葡萄糖，但不会使原料的蛋白质等成份受到催化。不但加快反应进程，其本身在反应过程中并不发生质与量的变化，而且需要量很少。机理在发酵过程中，酒精酵母能直接利用的糖类主要是一些还原性糖；对淀粉、糊精及多糖等不能直接利用。加入a-淀粉酶及糖化酶的目的就是将淀粉转变成可发酵性糖，以便被酵母利用进行发酵。a-淀粉酶是一种内淀粉酶，它可使淀粉的巨大分子迅速变成矩链，淀粉浆液化，生成低分子糊精，故又将液化型淀粉酶叫糊精化酶。淀粉浆遇α-淀粉酶在一定条件下，粘度迅速下降，淀粉浆失去原来的粘稠状，产生液化现象a-淀粉酶能将淀粉葡萄糖a-1.4糖苷键结合的部分切开成为糊精，其作用是任意的，没有一定规律，无论淀粉分子大小及淀粉链长短都有切开能力。淀粉酶作用于支链淀粉亦可将大链分解为短链，是将支链淀粉a-1，4糖苷键任意地分解为若干短链。因此原料浆经a-淀粉酶作用后，主要生成糊精、多精、二糖及葡萄糖。糖化酶主要作用于糊精、多糖、二糖及支链淀粉结构中的a-1，6糖苷键，将这些物质最终降解为可发酵性糖供酵母繁殖和发酵使用。2.4.5低温双酶法液化糖化工艺的优点（1）低温蒸煮代替高温蒸煮可节省大量蒸汽高温蒸煮：蒸煮温度(t1)125℃拌料温度(t2)60℃低温蒸煮：蒸煮温度(t1)95℃拌料温度(t2)60℃公式（2-1）式中：Q——热量(kJ)c——质量热容(KJ／kg．k)m——蒸煮醪质量(kg)低温蒸煮比高温蒸煮节能百分比为46％，很显然，低温蒸煮节能显著。（2）蒸煮温度降低，消耗的冷却水及电跟着降低。（3）采用低温蒸煮使焦糖的产生量明显减少，甲醇的含量降低，淀粉损失由原来1.2％降为O.2％，酵母的发酵更彻底，出酒率增加。（4）整个设备管路在密闭状态下作业，减少了污染的可能性。（5）酒糟离心液余馏水和蒸发冷凝液等返回拌料，由于其温度高，不但节约了拌料水，同时也减少了大量蒸汽。（6）螺旋板换热器的使用，节约了大量的冷却水同时减少了占地面积，也减少了糖化罐的死角，使刷罐方便、彻底，减轻了工人的劳动强度。2.5连续发酵工艺[6]把复水活化的活性干酵母由酵母罐送入预发酵罐后，以25m3/h的流速将糖化醪连续输入预发酵罐，至预发酵罐装满。待发酵罐中糖度达到8.0～9.0°Bx，温度达到32～33℃时，以25m3/h的速度输入1号发酵罐，仍往预发酵罐以25m3/h的流速输送糖化醪，同时向1号罐以110m3/h的流速送入糖化醪。1号罐满后，以160m3/h的速度输入2号罐，2号罐满后再以同样的速度输入接下来的罐中。当最后一罐中的成熟发酵醪液量达到60%～70%后按同样的速度送入蒸馏塔进行蒸馏。在发酵进程中，1号发酵罐内的温度控制在33～34℃，2-5号发酵罐内温度控制在36～38℃，6-10号发酵罐内温度控制在33～34℃，11-15号发酵罐内温度控制在32～34℃。发酵罐中糖的消耗速度非常快，当7-8号发酵罐的外观糖已耗至零，最后一罐的外观糖为负值，发酵醪外观糖不再下降，酒精含量不再增加时为发酵成熟醪，可以输送至蒸馏塔中进行酒精蒸馏。发酵总时间为42h。2.5.1连续发酵的优点设备运行稳定并提高其利用率。采用连续发酵法生产酒精，使设备始终处于发酵运行状态。通常需要20天对罐进行一次清洗、灭菌。极大的减少了打搅辅助时间。同时，连续发酵时，醪液进入发酵罐即进入主发酵期，可提高设备利用率20%以上。提高淀粉的酒精产率。连续发酵无菌条件要求高，能够有效控制杂菌。发酵醪液始终处于流动状态，使酵母菌与醪液充分接触，而且可及时排除发酵过程中产生的二氧化碳，从而增强酵母菌的发酵作用，淀粉的酒精产率可达56.2%。不需要连续酒母扩培工序。连续发酵工艺可以间隔20天甚至180天才接种一次酵母菌，而间歇发酵要每天都扩培酵母菌。虽然目前多数酒精企业在连续发酵的实际操作中还补加一定比例的酵母菌，但与间歇发酵酵母菌的扩培差别很大。有利于实现自动化。在大型酒精发酵系统中，温度控制、定时定量加入糖化醪循环、补加酵母菌菌液、添加营养液等均容易实现计算机控制。目前以玉米为代表的谷物原料生产酒精的企业，其粉碎、液化、糖化及多塔多效蒸馏工艺中物料的进出、发酵罐的液位、冷却水的用量等都已自动控制，这为连续生产、连续发酵的稳定性提供了保障。2.6三塔蒸馏2.6.1应用三塔蒸馏的工艺的目的[5]单塔式和双塔式蒸馏，因设备限制，排除的杂质有限，一般很难获得品质高的酒精。针对这个缺点，在粗流塔和精馏塔中间加一个分馏塔（又称排醛塔），组成了三塔连续蒸馏流程。粗馏塔的作用是将酒精从成熟醪中分离出来，并排除酒糟。排醛塔其进塔形式除全气相的直接式和全液相的间接式外，还有半直接式。所谓半直接式就是从粗馏塔来的粗酒精气体，气相进排醛塔，经排全塔后的脱醛酒，液相进精馏塔。当成熟醪自醪池经往复泵送入预热器后，进入粗馏塔，其蒸出的酒气直接进入排醛塔，从排醛塔塔顶经冷凝后提取1.2～3.0％（对成品来讲）的酯醛酒，这时酯醛酒的含量为95.5～96％(容量)。排醛塔塔顶回流的酒精在向下流动的过程中，一方面由于塔内酒精浓度很高，阻止了精馏系数较小的杂醇油继续上升，另一方面又使其与脱醛液一同下流至塔底，由于排醛塔是气体直接加热，所以提馏段的酒精浓度较粗馏塔导出的粗酒精浓度略低，一般在30～35%（容量）之间。脱醛液进入精馏后，残留的酯醛类头级杂质随乙醇蒸汽而上升，精冷凝后，一部分由排醛管排至大气，另一部分经冷却器及检酒器进入四级酒精中。2.6.2半直接式三塔蒸馏的工艺流程粗酒精由粗馏塔进入分馏塔是气体，而脱醛酒进入精馏塔是液体状态。此种流程操作较稳定，而且可以得到质量较高的成品。预热的成熟醪由粗馏塔的顶部加入，加热蒸汽由底部进入，粗酒精蒸汽由塔顶导出后从分馏塔的中段进入。有时粗酒精浓度过高，需加水稀释，以降低酒精浓度，增大头级杂质的挥发系数，加强脱醛效果。进入分馏塔的粗酒精中所含的头级杂质不断向塔顶集聚，并随酒精蒸汽一起从塔顶进入分凝器，大部分被冷凝而回流入塔。未冷凝的酒精蒸汽进入冷凝器，冷凝液一部分回流，一部分作为醛酒。脱醛酒从分馏塔的底部排出，从精馏塔的下部第13～18层塔板进入。所产生的酒精蒸汽从塔顶导出进入分凝器，大部分被冷凝回流入塔，未冷凝部分进入冷凝器，冷凝液大部分回流入塔，取出一部分作工业酒精。还未被冷凝的醛酯类杂质和甲醛从排醛管排出。在进料口上方2～6层塔板上液相提取杂醇油，经冷却器冷却后入杂醇油分离器分离出杂醇油，分离杂醇油后的淡酒流回精馏塔下部复蒸。成品酒精从精馏塔的顶部第4～6层塔板上取出，经成品冷却工业的发展对酒精质量的要求不断提高，故需要酒精厂相应提高酒精质量。另外，酒精可以出口换取外汇，但外商对酒精中的杂质含量，特别是甲醛的含量要求越来越严格，例如日本要求甲醛含量1985年低于700mg/kg，1986年低于500mg/kg，而我国不少酒精厂的甲醛含量在1200mg/kg以上，因此必须采取有效措施，提高酒精质量。酒精精馏与化工精馏过程不同点就在于它不仅是一个将酒精浓缩的过程，而且还担负着把粗酒精中50多种挥发性杂质除去的任务，所以浓缩酒精和除去杂质的过程在酒精工业中称为精馏。物料中的杂质基本上是在发酵过程中生成的，只有很少数的杂质是在蒸煮和蒸馏过程中生成的。其主要杂质和其来源可见表2-1：表2-2主要杂质及来源杂

质

来

源名

称原料蒸煮过程中产生的甲醇、烯萜酵母生命活动而产生的杂醇油、乙醛、甘油、有机酸由于粗酒精组分间相互作用而产生的如醇与酸所生成的酯类因醇类与空气氧化而产生的醛类在蒸馏时由于成熟醪过热及分解产生的硫化氢、糠醛2.6.3三塔蒸馏工艺条件利用精馏塔顶出来的酒精蒸气，将发酵成熟醪预热至60-70℃。这样既可以冷凝酒精蒸气、又能将成熟醪加热，在蒸馏时可以节省加热蒸汽的用量。粗馏塔的控制条件为塔底温度104-108℃，以保证塔底不跑洒为原则，塔底压力为19.6-24.5kPa，塔顶温度控制在95℃左右。排醛塔一般控制塔底温度为84—86℃，通常由脱醛酒的浓度来决定。塔底压力为9.8kPa，塔顶温度为78—79℃，排醛塔第二冷凝器酒温控制在40℃左右。脱醛酒体积分数为36％-38％，酯醛酒的体积分数为95％-96％，酯醛酒的量较少，一般为成品酒精提取量的1.2％-3％。精馏塔的塔底温度为102-104℃，塔底压力为13.7-15.7kPa，塔中部温度控制在86—93℃，塔顶温度为78-79℃。为了保证成品酒精的质量，控制精馏塔第二冷凝器至第三冷凝器的酒温为35-40℃。第三章工艺计算3.1全厂物料与热量衡算[1,10]3.1.1产品方案与建设规模生产规模：120,000吨/年产品规格：国标食用酒精（GB10343-2002）生产方法：以玉米为原料，低温双酶法液化糖化，连续发酵；三塔蒸馏副产品：次级酒精(成品酒精的2％)杂醇油(成品酒精的O.5％)原料：玉米(含淀粉65％，水分13％)酶用量：高温淀粉酶(20,000U/m1)：10U/g原料糖化酶(100,000U/m1)：150U/g原料(糖化醪)硫酸铵用量：7kg/吨酒精硫酸用量：5kg/吨酒精蒸煮醪粉料加水比：1：3发酵成熟醪酒精含量：10％(V)使用活性干酵母，使用量为1.5kg/吨原料活料干酵母的复活用水：10倍于活性干酵母质量的2%的葡萄糖水发酵罐酒精捕集器用水：发酵成熟醪5％发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的1％生产过程淀粉总损失率：8.55％蒸馏效率：98％全年生产天数：300天3.1.2原料消耗的计算1．淀粉原料生产酒精的总化学反应式为：糖化：（C6H10O5）n＋nH2O→nC6H12O616218180发酵：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO218046×244×22．生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量由上式可求得理论上生产1000kg无水酒精所消耗的淀粉量为：1000×162/92＝1760.9（kg）3．生产1000kg国际食用酒精的理论淀粉消耗量国际食用酒精的乙醇含量在95％（体积分数）以上，相当于92.41％（质量分数），故生产1000kg食用酒精成品理论上需淀粉量为：1760.9×92.41％＝1627.2（kg）4．生产1000kg食用酒精实际淀粉消耗量实际上，整个生产过程经历原料处理、发酵及蒸馏等工作，要经过复杂的物理化学和生物化学反应，产品得率必然低于理论产率。据实际经验，各阶段淀粉损失率如下表所示。表3-1生产过程各阶段淀粉损失生产过程损失原因淀粉损失（%）备注原料处理粉尘损失0.4蒸煮淀粉残留及糖分破坏0.50发酵发酵残糖1.5发酵巴斯德效应4.00发酵酒汽自然蒸发与被CO2带走1.30若加酒精捕集器，此项损失降为0.3%蒸馏废糟带走等1.85总计损失9.55假定发酵系统设有酒精捕集器，则淀粉总损失率为8.55%。故生产1000kg食用酒精需淀粉量为：1627.2/（100%-8.55%）=1779.3（kg）这个原料消耗水平相当于淀粉出酒率为1000/1779.3=56.2%，这达到了我国现阶段玉米原料生产酒精的先进出酒率水平。5．生产1000kg食用酒精玉米原料消耗量据基础数据给出，玉米原料含淀粉65%，故1t酒精玉米量为：1779.3/65%=2737.4（kg）6．a-淀粉酶消耗量应用酶活力为2000u/g的a-淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗。a-淀粉酶用量按8u/g原料计算。用酶量为：2737.4×103×8/2000=10.95（kg）7．糖化酶耗量若所有糖化酶的活力为100000u/ml，使用量为150u/g原料，则糖化酶消耗量为：2737.4×103×150/100000=4.11（kg）干物质含量B0=87%的玉米比热容为：c0=cw×(1-0.7B0)=4.18×(1-0.7×87%)=1.63[kJ/(kg·K)] 粉浆干物质浓度为：B1=87/(4×100)=21.8%蒸煮醪比热容为：c1=B1c0+(1.0-B1)cw公式（3-1）=21.8%×1.63+(1.0-21.8%)×4.18=3.62[kJ/(kg·K)]式中：cw——水的比热容[kJ/(kg·K)]3.1.3蒸煮醪、糖化醪与发酵醪的计算发酵结束后成熟醪含酒精10%（体积分数），相当于8.01%（质量分数）。蒸馏效率为98%，而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分别为成熟醪量的5%和1%，则生产1000kg95%（体积分数）酒精成品有关是计算如下：1．需蒸馏的成熟发酵醪量为：F1=(kg)公式（3-2）2．不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟醪量为：12360÷106%=11660(kg)3．入蒸馏塔的成熟醪乙醇浓度为：（质量分数）4．相应发酵过程放出CO2总量为：(kg)3.1.4成品与发酵醪的计算1．醛酒产量在醛塔取酒一般占成品酒精的1.2%～3%，在保证主产品质量合格的前提下，醛酒量取得越少越好。按醛酒量占成品酒精的2%计算，则生产1000kg成品酒精可得次品酒精量为：100×2%=20(kg)2．食用酒精产量每生产1000kg酒精，其食用酒精产量为：1000-20=980(kg)3．杂醇油产量杂醇油量通常为酒精产量的0.3%～0.7%，取平均值0.5%，则淀粉原料生产1000kg酒精副产杂醇油量为：1000×0.5%=5(kg)4．废醪量的计算VV1Q3=V1i醪塔F1Q1=F1C1t1D1Q2=D1I1QnQ4=WxC2t4Wx+D1图3-1醪塔的物料和热量衡算图废醪量是进入蒸馏塔的成熟发酵醪减去部分水和酒精成分其它挥发组分后的残留液。此外，由于醪塔是使用直接蒸汽加热，所以还要加上入塔的加热蒸汽冷凝水。醪塔的物料和热量衡算：进塔的醪液(F1)的温度t1=70℃，排出废醪的温度t4=105℃；成熟醪固形物浓度为B1=7.5%，塔顶上升酒汽的乙醇浓度50%（体积分数）即47.18%（质量分数）。则每生产1000kg酒精：醪塔上升蒸汽量为：V1=12360×7.56/47.18%=1965(kg)残留液量为：Wx=12360-1965=10395(kg)成熟醪比热容为：c1=4.18×(1.019-0.95B1)公式（3-3）=4.18×(1.019-0.95×7.5%)=3.96[kJ/(kg·K)]成熟醪带入塔的热量为：Q1=F1c1t1公式（3-4）=12360×3.96×70=3.42×106(kJ)蒸馏残留液固形物浓度为：B2=F1B1/Wx公式（3-5）=12360×7.5%/10395=8.91%蒸馏残留液的比热容为：c2=4.18×(1-0.378B2)=4.03[kJ/(kg·K)]塔底残留液带出热量为：Q4=Wxc2t4=10395×4.03×105=4.40×106(kJ)上升蒸汽带出热量为：50%体积分数酒精蒸汽焓为i=1965kJ/kgQ3=V1i公式（3-6）=1965×1965=3.86×106(kJ)塔底采用0.05Mpa（表压）蒸汽加热，焓为3689.8kJ/kg；又蒸馏过程热损失Qn可取为传递总热量的1%。根据热量衡算，可得消耗的蒸汽量为：D1=(Q3+Q4+Qn-Q1)/(I-cwt4)公式（3-7）=(3.86×106+4.43×106-3.46×106)/(2689.8-4.18×105)/99%=2120(kg)采用直接蒸汽加热，塔底排出废醪量为：Wx+D1=10395+2102=12677(kg)3.1.5总物料衡算汇总12万吨/年玉米酒精厂总物料衡算汇总(1)酒精成品日产食用酒精量为：120000÷300=400(t)日产次级酒精为：400×2/98=8.163(t)日产酒精总量为：408.163t实际年产量：食用酒精量为400×300=120000(t/a)次级酒精量为8.163×300=2448.9(t/a)酒精总产量为122448.9(t/a)(2)主要原料玉米粉用量日耗量：2327.4×400=931.0(t)年耗量：1094.96×300=3.285×108(kg)=328500(t)表3-2酒精厂全厂总物料衡算结果项目生产1t96%（v）酒精（kg）年产10万吨酒精厂（t/天）年产10万吨酒精厂（kg/h）合格酒精98040016666.7次等酒208.163340.125原料（玉米）2327.4931.038791.67蒸煮醪12669.515171.22215467.5糖化醪126735172.65215527.08蒸馏发酵醪117714804.49200187.08二氧化碳90236.8415340杂醇油52.0485废醪量126775174.282155953.2酒精生产各工段的物料和热量衡算3.2.1蒸煮工段的物料和热量衡算玉米粉原料投入调浆罐与生产过程清水回用、回收的温水等混合，设温水位T0=70℃。调浆罐是分批操作，为了保证连续蒸煮的进行，设两个调浆罐，每30min轮换使用一次，根据表3-2计算每罐每小时玉米投料量(t/h)按加水比1：3计，粉浆罐应容纳粉将量为玉米含水以13%计，则干物质含量B0=87%的玉米比热容为：[kJ/(kg·K)]若原料投料时温度t0=25℃,通过原料加水比为1：3时调浆罐热量衡算，则可计算出粉浆的温度t1，公式（3-8）℃粉浆干物质浓度为：蒸煮醪比热容为：)——水的比热容4.18[kJ/(kg·K)]粉浆由泵打入喷射加热器，用0.8Mpa直接蒸汽加热到95℃，每小时加热蒸汽消耗量可按热量衡算式计算（kg/h）耐高温-淀粉酶量为（忽略不计），则蒸煮醪的量W1这时蒸煮醪的浓度B2相应比热C2=3.65kJ/kg·K3.2.2糖化工段的物料和热量衡算糖化酶的加入量=（忽略不计），则糖化醪的量W2=W1蒸煮醪经喷射液化后，维持一定时间，由95℃冷却至糖化温度60℃需要放出热量糖化结束后，将糖化醪由60℃冷却至入罐发酵温度30℃需要放出热量3.2.3发酵工段的物料和热量衡算活性干酵母加入量=，活性干酵母复水活化用经稀释过的糖化醪，稀释用水和活性干酵母用量忽略不计，则初始发酵醪的量W3=W2。发酵结束，CO2生成量=发酵成熟醪的量W4=W3-15033.33=162278.53-15033.33=147245.2(kg/h)发酵过程的总发酵热Q3，一般由生物合成热Q合、蒸发损失热Q蒸、罐壁向四周散失的热Q散、三部分组成。Q3=Q合—Q蒸—Q散Q合的计算根据发酵热反应式C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+25kcal所以，每kg葡萄糖酒精发酵生成热=式中S——糖度降低1度，醪液中干物质减少百分比，取S=1%Q蒸的计算CO2气体带走及蒸发损失热，取Q蒸=6%Q合=5.66×104kJ/h（3）罐壁向四周散失的热Q散公式（3-9）——对流辐射联合系数（kJ/m2h℃）；当壁面温度30-350时，空气作自然对流，可近似认为t表——发酵罐的表面温度（℃），当发酵温度为32℃时，取t表=30℃；t空——发酵室内空气的温度，取全年平均温度15℃；F——发酵罐的表面积m23.2.4蒸馏工段的物料和热量衡算分别计算醪塔、排醛塔和精馏塔物料和热量衡算粗馏塔（醪塔）每生产1t酒精粗馏塔醪塔物料和热量衡算见3.1.4成品与废醪的计算，废醪量的计算，则年产12万吨酒精厂蒸馏工段粗馏塔物料和热量衡算为：（1）醪塔上升蒸汽量为：残留液量为：成熟醪带入塔的热量为：塔底残留液带出热量为：上升蒸汽带出热量为：（6）消耗的蒸汽量为：（7）蒸汽带入的热量：（8）采用直接蒸汽加热，塔底排出废醪量为：表3-3粗馏塔的物料和热量衡算 进入系统离开系统项目物料(kg/h)热量（kJ/h）项目物料(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1.23×1054.63×107蒸馏残液1.40×1055.39×107加热蒸汽2.95×1041.09×108上升蒸汽2.68×1045.27×107加热蒸汽冷凝水2.95×1044.76×107热损失1.09×106累计1.553×108累计1.553×10排醛塔排排醛塔V1D2V2R1AL1APeF2qn图3-2排醛塔物料热量衡算图取醛酒和酯醛酒占成品酒的2%，则平均每小时醛酒量为：由精馏塔回到排醛塔的次等酒为精馏塔成品酒精的2%左右，则进入排醛塔的次等酒数量为设排醛塔回流比为R1，则上升蒸汽量为：公式（3-10）对排醛塔进行总物料平衡，则有公式（3-11）对排醛塔进行酒精平衡可得已办脱醛液F2的浓度为50%（v）相当于42.43%（w），同时一般醛酒浓度与次等酒浓度按96%（v）计，相当于93.84%（w），根据公式（3-8）可算得脱醛液数量为蒋已知的各值代入公式（3-9）式就可得塔底补充加热蒸汽量：排醛塔的热量衡算式：公式（3-10）式中I2——排醛塔加热蒸汽的热含量，设为0.04MPa（表压）蒸汽，则I2=2684kJ/kg——分别为醛酒和次等酒比热，可取96%（v）酒精比热=2.88kJ/kgK——醛塔回流液和次等酒进醛塔的温度，可取℃——96%酒精蒸汽热含量=1166kJ/kg——脱醛液的比热，按50%酒精查得——脱醛液离开时的温度，即50%（v）的沸点=93.6℃若取排醛塔热损失与粗馏塔相同，根据公式（3-10）式即可求得排醛塔操作的回流比：表3-4醛塔物料和热量衡算进入系统离开系统项目物料(kg/h)热量（kJ/h）项目物料(kg/h)热量(kJ/h)符号数量符号数量符号数量符号数量醪塔来蒸汽2.68×1045.27×107脱醛酒2.96×1041.11×107精塔来次等酒227．26.12×106醛酒277．8加热蒸汽31498.45×106上升蒸汽6.35×107回流液4.40×106热损失8.45×104累计7.54×107累计7.54×10精馏塔精精馏塔V3R2(Pe+P)(L2)PeF2D3D3+WnˊHˊHqnPˊ图3-4精馏塔物料热量衡算图精馏塔的操作，醛塔来的脱醛液在液态沸点状态下，进入精馏塔，酒精被加热汽化逐板浓缩，在塔板液相浓度55%（v）处汽相抽取部分蒸汽H，经冷凝去杂醇油分离器，取出部分杂醇油酒精，数量约为塔顶取馏出酒精的2%左右，其中包括杂醇油m0=0.5%(P+A)，故在杂醇油分离器内加入4倍左右的水稀释，分油后的稀酒精用塔底的蒸馏废水经预热到tH=80℃仍回入精馏塔，这部分稀酒精的数量为：在塔顶，上升蒸汽进入分凝器，在最后取出少量次等酒Pe回入醛塔，其余均回入精塔塔顶。取合格成品P′在塔顶以下数板上引出，根据总物料衡算应为：塔底用0.05MPa表压加热蒸气直接加热，冷凝水和蒸馏残液W2一起排出塔外。按照这样操作可进行物料和热量衡算如下：物料平衡：公式（3-12）或：则有：热量平衡：公式（3-13）式中：R2——精馏塔回流比一般3-4，这里取3I3——精馏塔加热蒸气热含量，0.05MPa表压I3=2678kJ/kgcH——为杂醇油分离器稀酒精比热，稀酒精浓度为11.8%，再查得其比热为43kJ/kg·KtP——成品酒精的饱和温度（78.3℃）cP——成品酒精的比热，应为2.89kJ/kg·Ki3——塔顶上升酒精蒸汽热含量=1166kJ/kgiH——杂醇油酒精蒸汽热含量，应为iH=1496kJ/kgtW2——精塔塔底温度，取104℃cw2——废糟的比热，取cw2=4.18kJ/kg·Kqn——精馏塔热量损失，设qn=2%D3I3则有：塔底排出的废水量应为：表3-4醛塔物料和热量衡算进入系统离开系统项目物料(kg/h)热量（kJ/h）项目物料(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2.96×1041.11×107合格产品1.37×1043.10×106加热蒸汽2.06×1045.54×107次等酒精227.2稀酒精13414.61×106杂醇油酒精蒸汽H282.34.21×105回流液9.30×106蒸馏废水3.73×1041.47×107上升蒸汽6.50×107热损失1.11×106累计8.43×107累计8.43×1073.3蒸馏工段用水衡算1．醛塔分凝器冷却用水工厂所处的地理位置或气候条件不同，或在不同季节，冷却水温有可能有较大差异。现假定所用冷却水的初温tH1=25℃，且冷却水以逆流串联方式通过各个分凝器，离开时终温t`H1=70℃，则醛塔分凝器冷却水耗量可以通过以下计算求解：醛酒量A＝28.9kg/h。据设计经验，醛塔回流比R1=195,且查表得酒精蒸汽的焓i=1166kJ/kg。则冷却水耗量为：W1=(kg)公式（3-14）2．醛酒冷却水用水把醛酒从t2=t2=78.3℃冷却到t`2=25℃,冷却水使用tH2=20℃的深井水，终温为t`H2=40℃，逆流操作。则每小时耗水量为：w2===53.2(kg/h)3．精馏塔分凝器用水从精馏塔顶出来的酒汽先经过醪液预热器与冷成熟醪进行交换，酒汽冷凝成饱和液体。据热量衡算有：(R2+1)(P+Pe)i3=F1CF(tF2-tF1)+W3cW(t`H3-tH3)公式（3-15）式中：R2—精馏塔回流比，R2一般为3～4，现取R2=3.0Pe—i3—塔顶上升酒汽的焓，为1166kJ/kgF1—蒸馏发酵醪流量，为18038kg/hCF—蒸馏发酵醪比热容，取3.96kJ/(kg·K)tF1、tF2—蒸馏发酵醪加热前、后温度，为32℃和50℃tH3、t`H3—冷却水进出口温度，取30℃和70℃可得精馏塔分凝器用水量为：W3===32627(kg/h)4．精馏塔成品酒精冷却水用量W4成品酒精冷却使用20℃的深井水，根据热量衡算，耗水量为：W4=公式（3-16）式中：cP—成品酒精比热容，为2.89kJ/(kg·K)—成品酒精冷却前后温度，分别为78.3℃和30℃、—冷却水初温和终温，分别为20℃和40℃则：W4==2366(kg/h)5．杂醇油分离稀释用水量W5采用气相提油工艺，即在精馏塔加料以下2～6块塔板抽出酒汽，经冷凝冷却，再用20℃冷却水稀释至含酒精10%（体积分数），经分离盐析精制而成。分离器和盐析后提取的杂醇油占从精馏塔抽出总油的90%，其余10%淡酒精回流入塔。根据物料衡算，可求出从精馏塔取的杂醇油酒汽量G1为：G1==40.1(kg/h)式中，20%为杂醇油酒汽中杂醇油的含量。相应的进入分离器的稀酒精杂醇油溶液量G2为：G2=G1×50÷10=200.5(kg/h)根据热量衡算，得冷却用水量为：W15==1090(kg/h)把50%酒精杂醇油溶液稀释到含酒精10%的冷却用水量为：W25=G2-G1=200.5-40.1=160.4(kg/h)故杂醇油分离稀释总用水量为：W5=W15+W25=1250.4(kg/h)6．蒸馏车间总用水量为：W==71230.6(kg/h)表3-210万吨/年酒精厂蒸馏车间用水量衡算表名称规格每吨产品消耗定额(t/t)每小时用量（kg/h）每天用量（t/d）年耗量(t/a)冷水自来水或深井水50.2871230.61709.5512850第四章设备选型4.1原料预处理车间设备设计和选型4.1.1原料除杂与粉碎设备设计和选型1．带式输送机根据输送工艺要求，可以单台输送，也可多台组成或与其他输送设备组成水平或倾斜的输送系统，以满足不同布置型式的作业线需要。根据原料处理量约33t/h，选用TD750系列带式输送机2台组成2条并行的水平的输送系统，主要技术参数如下：表4-1带式输送机主要技术参数胶带宽度(mm)输送长度(m)功率(kw)输送速度(m/s)输送量(t/h)500≤12320-304-5.520-305.5-7.51.3-1.678-191附：①该输送机可在环境温度-20℃至+40℃范围内的使用，输送物料的温度在50℃以下。②表中输送量是在物料密度为1.0t/m3-1.6t/m3，输送机倾角≤18°，物料堆积角为30°的条件下得出。

③可输送物料密度在2.5t/m2以下。2．振动筛根据原料处理量约33t/h，选用SYZ系列直线振动筛2台，技术参数和外型尺寸如下：表4-2SYZ系列直线振动筛技术参数型号公称尺寸(mm)物料粒度(mm)振次(次/分)筛面倾角(度)振幅层数功率(kw)处理量(kg/h)SYZ-12251200×25000.074-609601-71-4.51-62×1.520000表4-3SYZ系列直线振动筛外型尺寸型号层次ABCDEH1H2重量(kg)SYZ-122563288127012931260262080356011803．磁选机采用最新的稀土永磁材料钕铁硼作为磁源。产生强大磁场的节能型除铁设备。与输送设备配套使用，能除去混杂在散性非磁性物料中重量为0.1-25KG的铁磁性物质，除净率高，既可用于原料品位的提高与净化，同时也可用于磁性物的回收。根据带式输送机的输送形式，选择沈阳强大磁电机械有限公司生产的RCYD悬挂式永磁除铁器2台，安装在带式输送机上方，主要技术参数如下：表4-4RCYD悬挂式永磁除铁器主要技术参数产品型号适用带宽(mm)额定悬挂高度（mm）磁感应强度（MT）驱动功率（KW）尺

寸（mm）重量（KG）ABCRCYD-5500150≥650.7519007207504004.斗式提升机需提升物料量之前物料恒算得出为约33t/h由斗式提升机的生产能力选型，选用D350斗式提升机1台。主要技术参数如下：表3-5斗式提升机规格[11]型号输送量t/h填充系数容量/L斗距/mm斗宽/mm速度/m/s转动轮转速/r/minD350420.67.85003501.2547.5功率消耗计算斗式升运机的功率消耗可由式(7—55)估算公式(4—1)式中N——功率消耗，kw；Q——运输能力，t/hH——提升高度，m；H=18m——总效率，0.3—0.8；取=0.55．锤式粉碎机拟用四台相同型号的锤式粉碎机，粗碎机、细碎机各2台，其中粗碎机的筛孔为16mm，细碎机的筛孔为1.5-2mm；根据原料供应量约35t/h,由锤式粉碎机的生产率选型。主要技术参数如下：表4-6锤式粉碎机主要技术参数形式规格转子直径转子长度/mm给料口尺寸/mm最大给料粒度/mm排料粒度/mm不可逆式800×600800600570×350200〈13转子转速/r/min生产率/t/h锤子排数/个锤头质量/kg/个型号功率/kW转速/r/min98018～2465．5JO93-655980由于细碎机为负压作业，经过细碎机粉碎后的玉米粉被旋风分离器分离，选用1台SJD/G型旋风除尘器，主要技术参数如下：表4-7旋风式除尘器规格分类名称规格/mm风量/(m3/h)阻力/Pa普通旋风除尘器SJD/G型旋风除尘器φ578-11003300-120007906．螺旋输送机经过细碎机粉碎后的玉米粉被旋风分离器分离，然后由螺旋输送机送到拌料罐与水混合。螺旋体直径小、转速高、输送量大、精度高、输送工况佳；驱动装置采用齿轮减速机，具有转矩大、噪音低、不渗油、寿命长，输送机外壳采用优质无缝管、法兰联结，整机钢性好，承载能力大，在输送时无论是水平输送，还是大倾角均可连续输送，且可随意选择工作位置和工作姿态，拆装移动方便。该机密封性能好、无粉尘泄漏、安全可靠。主要技术参数如下：表4-8螺旋输送机主要技术参数型号\项目输送量(T/h)功率(KW)外型尺寸(mm)最大直径×长LSY-30030-4015φ335x63007．料斗设计2个长×宽×高=2.5×2.5×3（m），锥角为60°的料斗，采用厚度为2mm的不锈钢板材加工而成。4.2液化糖化设备设计选型[10]1．调浆罐（桶）调浆罐（桶）由于是分批投料，为了满足连续蒸煮的要求，一般应设两只。拌料桶容积决定于操作周期长短，操作周期取30min，调浆桶的容积可按下式求得：V调=(n+1)Gt/(60ρφ)公式（4-2）=(3+1)×37243.1×30/(60×1080×0.8)=86.21(m3)式中：G——酒精厂每小时投入原料量(kg/h)n——加水比t——调浆操作周期(min)。一般在30min左右ρ——调浆后醪液密度，玉米粉加水比时约为1080(kg/m3)φ——调浆罐填充系数，一般0.8为了便于混合，调浆罐径高比常为1:1，底为120度左右的锥底，则计算得：D直径=4.6mH=4.6m低压或常压容器的壁厚可按下式估计：S壁厚=2D/1000=2×4600/1000=9.2(mm)取S壁厚=10mm调浆罐采用二级搅拌，平桨式搅拌器，搅拌浆直径=1/3D,=1.53m，全挡板条件，搅拌器的轴功率消耗计算为：N=NpD5n3ρ/1000公式（4-3）=1.95×(4.6/3)5×(110/60)3×1080/1000=99(kw)2．粉浆输送泵选用全液压活塞泥浆泵2台，型号：KSP固体含量10%-80%，骨料直径

0-80mm的物料，流量m3/h，扬程：0-90米，温度℃范围：常温，功率430Kw。3．喷射液化器选用HYZ新型低压蒸汽喷射液化器2台

a.粉浆进口（Dg65)，

b.压力表接口(0-1.0MP)

c.压力表接口