酒精工厂设计111

酒精生产技术引言酒精生产占用的原料资源资源重要是农产品，含淀粉类的农产品都可以作为生产酒精的原料，如玉米、红薯、木薯、陈化粮、碎米、土豆、马铃薯及糖蜜类原料和含糖类的橘柑类物质，都可以作为酒精原料。

目前国家大力发展新农村建设，农村和农业的发展，必将使酒精生产的原料来源更为充足。

随着人民生活水平的不断提高，酒精消费品居高不下，呈旺盛的上升势头，食用酒精、医用酒精、生活用酒精累产品作为经济产品的重要原料，起市场需求量也日益增长，看着较为可观的市场需求空间，综上研究酒精类产品的前景十分可观。

本次设计就酒精生产的现况，社会背景，生产工艺，生产工厂的设计等方面逐一分析，并按照《生物工厂设计》课程设计任务书所含内容，基于学完大学全部课程，在掌握了基础理论，专业理论，专业知识的基础上，对酒精工厂的工艺、工程设计进行设计，并依据相关数据进行计算。

第一章选题背景1.1概论1.1.1概况现在的酒精主要还是通过发酵发开制备的。

酒精设备的原料主要有淀粉质和纤维质为主，通过各种酶的作用而产生酒精的，酒精生产也带来了很多副产品，比如说杂醇油、甲醇、二氧化碳等。

下面主要讲解以发酵发制备酒精（alcohol）的工艺；现在的淀粉质原料主要有；玉米、木薯、糖蜜、小麦等。

木薯经过热预处理后加入a-淀粉酶让淀粉分子从原料细胞中游离出来以后，先膨胀，糊化，通过酶的作用使之分解为小分子的糊精和低聚糖。

然后利用糖化酶将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖的过程。

利用酒精酵母将葡萄糖转化成为酒精。

然后在通过蒸馏工艺将酒精浓缩为大约为95.57%的酒精溶液。

随着人民生活水平的不断提高，酒类消费品居高不下，呈旺盛的上升势头，食用酒精作为酒类产品的重要原料，其市场需求量也日益增增长，有着较为可观的市场需求空间。

另外，以10%的无水酒精加入汽油作为汽油醇，是目前国家重点推广的生物代用能源，受国家政策的重点保护。

医用酒精在制药、医药行业有着不可缺少的作用，有极大的市场需求。

酒精工业是直接以农产品作为原料组织生产的，是对创建高效农业的极大支持。

同时，其副产品也直接应用于养殖业，回馈于农业。

地方政府对发展酒精项目也有较高的积极性，有一系列的优惠政策和组织保证，对发展地方经济有一定贡献。

1.1.2设计依据及设计范围设计依据本设计是根据教研组所下达的《毕业设计任务书》而定的。

原始数据如下：生产规模： 20，000吨／年（50，000吨／年）产品规格：国标食用酒精生产方法：以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵；三塔蒸馏副产品：次级酒精(成品酒精的3％)杂醇油(成品酒精的O.6％)原料：薯干(含淀粉68％，水分12％)酶用量：高温一淀粉酶(20，000U／m1)：10 U／g原料糖化酶(100，000U／m1)：150 U／g原料(糖化醪)300 U／g原料(酒母醪) 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： 1：2.5发酵成熟醪酒精含量：11％(V)酒母醪接种量：糖化醪的10％(V)酒母醪的组成： 65％为液化蒸煮醪，35％为糖化剂与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2％生产过程淀粉总损失率： 9％蒸馏效率： 98％全年生产天数： 320天1.1.3设计内容：（2）、设计范围：1. 工艺流程的选取与论证2. 全厂水、电、汽及原料耗用量的平衡计算3. 设备的设计与计算4. 安全防火、经济核算、三废处理途5. 绘制重点车间设计施工图6. 编写设计说明书设计说明书前有中、英文摘要各一份。

重点车间：原料蒸煮车间重点设备：糖化罐1.1.3绘图内容：1．重点车间工艺、设备流程图（带自动控制点）2．重点车间设备平面布置图3．重点设备装配图1.2酒精生产简介：1.2.1酒精生产的主要方法酒精的生产分为合成法和发酵法，用石油产品生产酒精的合成法已是工艺倒置，而且技术上有困难，已基本不用，因此，发酵法是最有前途的生物能源技术。

从工艺的角度来说，人们熟知的甘蔗、玉米、木薯、谷物等含糖类、淀粉类及纤维素类作物均可作为原料，经前处理、发酵、蒸馏而生产酒精。

a. 原料的前处理：我们将原料经碎解、水解或糖液化处理形成可发酵性糖的过程统称为酒精生产的前处理。

根据所采用原料的不同，所采取的工艺路线有不同。

b. 发酵：目前被广泛采用的酒精发酵技术是"多罐连续发酵"，采用酒母或固定化载体酵母连续发酵，罐内蛇管换热器冷却；连续发酵可缩短发酵周期，提高设备利用率，减轻劳动强度；发酵罐露天安装，以节省厂房投资。

另外，目前发酵技术的开发主要集中在：1、真空发酵技术；2、无酸发酵；3、细菌发酵等，但均未能在大型工业化装置上采用。

c. 酒精蒸馏：目前酒精提取的方法很多，但主要还是采用蒸馏技术。

根据蒸馏塔及其工艺配置的不同，分类表示如下：1、按塔数分有：两塔、三塔、四塔、五塔、六塔和八塔等工艺；2、按塔的操作压力配置有：常压与差压；3、按塔间过料方式有：汽相过塔与液相过塔；4、按塔内件有：SD塔、浮阀塔、筛板塔及填料塔；一般情况下，两塔、三塔工艺只适用于生产普级酒精或部分优级食用酒精；四塔流程虽能较有效地分离低沸点杂质组分，但对于杂醇油等高沸点组分很难彻底分离，对工人操作技术的依赖性很强。

六塔流程的次序为粗馏塔→粗辅塔→水洗塔→精馏塔→甲醇塔→回收塔，五塔流程则少了粗辅塔，此两种流程的共同特点是增设了水洗塔和回收塔。

1.2.2新工艺简介a. "多塔系差压蒸馏节能新工艺"以六塔差压流程为例简述：粗馏塔、粗辅塔、甲醇塔为减压塔，水洗塔、精馏塔为加压塔，回收塔为常压塔。

发酵成熟醪经预热后进入粗馏塔提馏出粗酒精并经粗辅塔脱水、浓缩至８５－９２％（Ｖ），粗酒精冷凝液进入水洗塔，利用精塔余馏水进行洗涤稀释至１５％（Ｖ）再进入精塔浓缩蒸馏至９５％（Ｖ），从塔顶巴氏区提取半成品酒精至甲醇塔进一步精馏，从甲醇塔底提取特优级食用酒精成品，回收塔用于精馏从水洗塔、精馏塔和甲醇塔三个塔提取的酒头，在最终冷凝器提取工业酒精，在巴氏区提取普级食用酒精，在塔中部提取副产品杂醇油。

五塔、六塔流程之所以能够生产高质量的酒精，关键在于水洗塔能高效、彻底分离头、中、尾级杂质（甲醇除外），粗酒精在水洗塔经水洗降度后，塔顶馏出酒汽浓度约３０－３５％（Ｖ），而除甲醇之外的其它杂质组分对酒精的相对挥发度，随着酒精浓度的降低而增大，因此，杂质组分往塔顶浓聚，再提取部分酒头去回收塔，甲醇组分的除净主要靠在甲醇塔提取酒头去回收塔，此外，由于六塔流程的粗酒精浓度（约９２％）较五塔流程的粗酒精浓度（约５０％）高，所以对在粗馏塔系统排除甲醇组分十分有利，而且粗辅塔还可以排除不少高沸点杂质。

粗辅塔塔径较小、板层不多，不需配套冷凝器系统，故六塔流程比五塔流程投资增加不多，能耗上每吨酒精须多耗０.２吨蒸汽，适用于对酒精产品质量标准中甲醇含量要求较高的情况。

该类型的工艺装置已经在云南、甘肃、江苏、新疆、河南、黑龙江、吉林、安徽等地的大、中型酒精厂投产运行。

技术成熟，工艺先进。

b."真空发酵新工艺"简述：由于酒精的相对挥发度大于水，发酵又产生大量的热，所以，在较高的真空、发酵温度下，3%（V）的酒精已开始沸腾，酒精被抽出，并维持在醪液中酒精浓度≤3%（V），速率可达80kg/m3.h。

抽出的蒸汽中酒精浓度可以达到20%，能直接进入精塔，省去了醪塔，大大除低了能耗。

c."高效脱甲醇除杂新工艺"主要是针对酒精新标准的实施，结合我公司长期酒精蒸馏装置设计经验而自主开发的实用技术，工艺原理为：从精馏塔的巴氏净化区将液态的热酒精导往甲醇塔的中部，从塔底或塔下段适当部位提取脱过甲醇等低沸杂物的酒精，经冷却检验入库。

从脱甲醇塔顶部或冷凝系统可适量提取一些甲醇-酯醛馏分作为工业酒精，以提高酒精质量；脱甲醇塔底部采用间接蒸汽加热，用气量极少。

由于采用一部分富含高级醇的酒精回流精塔塔中复蒸循环技术，更有利于排除杂醇油等杂质。

1.2.3主要非标设备介绍a. 蒸馏塔：蒸馏用的蒸馏塔为满足工艺按常压或加压塔进行设计，制造按《GB150-98》执行。

塔内件大部分采用"F1型浮阀"塔盘，同时按各塔的压力不同而采用轻阀片或重阀片，以减少塔层板阻力，提高塔板效率，减少塔设备内件用材。

另外，在最新的设计?quot;多塔系差压蒸馏节能新工艺"，我们采用了新型"条型浮阀"、"高效填料"作为传质元件，效率更高。

由我公司设计的塔设备制造成本比传统结构要低20%，大大节约投资。

全部蒸馏塔露天布置，减少土建投资。

b、换热器：换热器采用列管式和板式两种形式的换热器，为充分利用和提高换热效果，有立式和卧式两种。

由我公司开发的"多管程高流速醪液预热器"及"高速外循环粗塔再沸装置"运行效果非常理想，完全解决了几家酒精厂的技术难题。

1.3国内外酒精发展状况1.3.1酒精的用途酒精----乙醇的俗称，一向是市场巨大的一种商品，也是重要的工业原料，广泛用于化工、塑料、橡胶、农药、化妆品及军工等工业部门，酒精的深加工产品有数百种，而且酒精还是一种重要的再生能源，所以，酒精的市场潜力是巨大的。

目前，我国酒精年产量约300万吨。

其消费主要为：化工占40%，轻工占40%，医药占10%，其它占10%。

另外，由于近年发现无铅汽油添加剂MTBE（甲基异丁基醚）会导致驾驶人员眩晕，所以，酒精成了最佳代用品。

中国现在每年消耗汽油4000万吨，预测到2000年将达到5000万吨，按15%添加，就要750万吨/年，如果用酒精来代替MTBE，需求量是非常巨大的，虽然再生能源的研究有了巨大的进步，但是，水电、太阳能、风能等等再生能源都不易携带，唯有酒精是最易大量获得，性状又与汽油最相似的可再生能源，原来使用汽油的装置无需太大改变。

所以，尽管近年来经济、政治因素使石油价格暴跌，但据专家预测，到2020-2030年，石油将重新上升到35美元/桶的水平。

生物酒精作为再生性能源中重要的一员，迟早要全面登上世界能源的舞台，也必定成为我国的重要再生能源。

1.3.2国内酒精发展现状和研究方向：据统计，2004年我国发酵酒精生产企业为457，生产能力为517．74万千升（418．06万吨）。

其中年产20万吨以上的企业5家，年产5万吨-20万吨的企业13家。

2004年，酒精产量为287．73万吨（232．34万吨）。

产能利用率为55．57％。

以各种原料生产的酒精的百分比分别是：糖蜜酒精占11．35％，高梁酒精13．35％，薯类酒精是22．89％。

小麦酒精是2．11％，玉米酒精是50．30％。