化工工艺学课程设计

课程设计专业名称班级学生姓名学号课题名称化工工艺学课程设计指导教师目录1 课程设计任务书2 概述 (6)2.1乙醇的性质及质量标准 (6)2.1.1物理性质 (6)2.1.2化学性质 (6)2.1.3生化性 (6)2.1.4质量标准 (6)2.2乙醇生产的意义及发展史 (7)2.2.1乙醇生产的意义 (7)2.2.2乙醇生产的发展 (7)2.3乙醇的应用领域 (8)2.4主要生产工艺 (8)2.5 乙醇发酵常用的微生物 (10)3 乙醇发酵工艺3.1 乙醇发酵分类 (10)3.2 操作要点 (12)3.3 结果 (12)4 参考文献5 感谢1 “精细化工工艺学”课程设计任务书1.1课程设计的目的：精细化工是化学或化工专业的一门专业课，是继无机化学、有机化学、化工原理等专业基础课之后，把基础知识用于具体化工生产的一个专业体现。

而精细化工课程设计是继前面专业课之后的一个总结性教学环节，是化工类人才培养中进行的一次实践，它犹如学生搞毕业设计那样的一次“预演习”，无疑对学生毕业前进行毕业设计将有很大的帮助，而对于一些毕业前只搞毕业论文不搞毕业设计的学生，是使他们得到工程师训练的不可缺少的一环。

1.2课程设计的要求：以表面活性剂、涂料、香料、化妆品、抗静电剂、热稳定剂、纳米材料以及新型功能材料等精细化工研究领域为基本方向，相应的组别选择相应的方向中具体的精细化学品作为设计目标，进行合成设计。

设计题目举例：1.3 设计内容课程设计的基本要求就是要对所选择的设计目标做出文献综述及实验方案的设计，具体要求为：1、查阅至少四篇相关文献，写出文献综述，并设计相应的设计方案；2、设计方案要求画出具体的设计工艺及参数，要求工艺及方案合理可行；3、课程设计期间遵守有关规章制度；1.4 设计数据基础可查相关教材或工具手册1.5 工作计划1、领取设计任务书，查阅相关资料（3天）；2、确定设计方案，进行相关的工艺设计（5天）；3、校核验算，获取最终的设计结果（2天）；4、编写课程设计说明书（论文），绘制工艺流程图（3天）。

1.6设计成果要求1、通过查阅资料、设计计算等最终提供课程设计说明书（论文）电子稿及打印稿1份，设计结果的A3图纸一张。

2、课程设计结束时，将按以下顺序装订的设计成果材料装订后交给指导教师：（1）封面（具体格式见附件1）（2）课程设计任务书（3）目录（4）课程设计说明书（论文）（具体格式见附件2）（5）参考文献（6）课程设计图纸（可不装订，另交）（7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。

1.7 几点说明1、本设计任务适用班级：08应用化学（本）精细化工方向；2、课程设计说明书（论文）格式也可参阅《蚌埠学院本科生毕业设计（论文）成果撰写规范》中的相关内容。

1.8参考教材①宋启煌主编，《精细化工工艺学》（第二版），化学工业出版社，2003年。

②李东光主编，《精细化工产品配方与工艺》，化学工业出版社，2007年。

③邓舜扬,何丽梅主编，《精细化工配方集锦》，化学工业出版社，1998年。

学生姓名：指导教师：教研室主任：系主任：二O一一年十一月二十八日2011．12．72概述2.1乙醇的性质及质量标准乙醇又名酒精，是由碳、氢、氧3种元素组成的有机化合物，分子式为C2H5OH，结构简式为CH3CH2OH，相对分子质量为46。

乙醇既是食品、化工、医药、染料、国防等工业十分重要的基础原料，又是可再生的清洁能源。

乙醇作为重要的溶剂和化工原料而广泛应用于化学工业和医药卫生事业，它又是饮料酒工业的基础性原料，也是一种方便而较干净的液体（或固体）燃料。

2.1.1物理性质乙醇是无色透明的液体，比水轻，具有特殊的芳香气和刺激味，吸湿性很强，可与水以任何比例混合并产生热量。

乙醇易挥发易燃烧，燃烧时产生大量的热量，燃烧产物是水和二氧化碳。

乙醇蒸汽与空气能形成爆炸性混合气体，爆炸极限为3.5%-18%（体积分数）乙醇的物理指标：熔点(℃)：-114.1 沸点(℃)：78.3相对密度(水=1)：0.79 相对蒸气密度(空气=1)：1.59饱和蒸气压(kPa)：5.33(19℃) 燃烧热(kJ/mol)：1365.5蒸发热(kJ/L)：918.76 临界温度(℃)：243.1临界压力(MPa)：6.38 辛醇/水分配系数的对数值：0.32闪点(℃)：12 引燃温度(℃)：363溶解性：与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。

2.1.2化学性质1）氧化作用下乙醇的变化2C2H5OH + O2→2CH3CHO + 2H2OC2H5OH + O2→CH3COOH + H2OCHOH + O 2→CO2+3H2O2）碱金属，碱土金属与乙醇的作用2Na + 2C2H5OH→2C5H5ONa + H2↑Mg + 2C2H5OH→C(C2H5O)2 Mg + H2↑3）酸与乙醇的反应CH3COOH + C2H5OH→CH3COOC2H5 + H2O4）乙醇的脱水反应CH3CH2OH CH2=CH2↑+ H2O2CH3CH2OH C2H5OC2H5 + H2O2.1.3生化性乙醇能使细胞蛋白质凝固，尤以75%（体积分数）的乙醇作用最为强烈，浓度过高，细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜，阻止乙醇向内部渗透，作用效果反而降低，浓度过低则不能使蛋白质凝固[1]。

因此常选用75%（体积分数）的乙醇作消毒剂乙醇易被人体肠胃吸收，吸收后迅速解放出热量。

少量乙醇对大脑有兴奋作用，数量较大则有麻醉作用，大量乙醇对肝脏和神经系统有害作用。

2.1.4质量标准乙醇作为一种原料性的产品，其产品质量必须达到一定的标准。

通常，乙醇按含杂质多少分为：无水乙醇、试剂乙醇、食用乙醇，医药乙醇，工业乙醇。

其食用乙醇国家标准如表1.1所示。

表1.1乙醇的质量指标表项目特级优级普通级色度/号≤10 10 10 乙醇/％（体积分数）≥96.0 95.5 95.0 硫酸试验/号≤ 5 10 60氧化时间/min ≥40 30 20 醛/mg/L ≤ 1 3 30甲醇/mg/L ≤ 2 50 150正丙醇/mg/L ≤ 2 35 100 异丁醇＋异戊醇/mg/L ≤ 1 2 30酸（以乙酸计）/mg/L ≤7 10 20 酯（以乙酸乙酯计）/mg/L ≤10 18 25 不挥发物/mg/L ≤10 20 25 重金属（以Pb计）/mg/L ≤ 1 1 1氰化物（以HCN计）/mg/L ≤ 5 5 5 2.2乙醇生产的意义及发展史2.2.1乙醇生产的意义乙醇是可再生能源,若采用小麦、玉米、稻谷壳、薯类、甘蔗、糖蜜等生物质发酵生产乙醇,其燃烧所排放的二氧化碳和作为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳, 在数量上基本持平,这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。

发展乙醇不仅可以促进农业的可持续发展，并且可以作为清洁能源代替汽油或汽油添加剂，减少工业大气污染，保护环境，同时也可缓解原油进口的压力。

根据我国《生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划》，“十一五”期间，我国将生产600万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇500万吨，生物柴油100万吨；到2020年，生产2000万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇1500万吨。

如果完全用玉米来生产，按照1：3.3比例计算，2010年对玉米的需求将达到1650万吨，2020年将达到4950万吨，加上其他工业消费对玉米需求的增长，未来我国玉米生产将难以满足燃料乙醇生产的工业化需求，完全使用玉米生产燃料乙醇在我国并不现实。

随着陈化粮食逐步消耗殆尽和玉米价格节节攀升，考虑到玉米生物乙醇的发展可能威胁到国家的粮食安全，为此，2006年起国家停止新批玉米燃料乙醇企业，并大力鼓励发展非粮食作物为原料开发燃料乙醇。

所以以非粮作物为原料生产乙醇有着广阔的市场前景，对解决日益紧迫的液体燃料短缺问题具有极其重要的意义。

2.2.2乙醇生产的发展1）生产技术的现代化新中国成立前，我国乙醇工业的规模很小，生产工艺均为间歇式，以麦芽作淀粉糖化剂，原料不经粉碎，淀粉利用率只有60%左右。

20世纪50年代中期开始进行技术革新，首先在糖化剂方商采用微生物糖化剂代替麦芽，1964年推行机械通风制曲，随后普遍应用液体曲，1978年开发出高活力糖化酶新菌种（UV-11）进入20世纪90年代后逐步使用具有国际水平的耐高温X-淀粉酶和高转化率糖化酶。

在淀粉质原料的蒸煮、糖化工艺方面采用一级真空冷却连续糖化。

在发酵方面，出现了应用耐高温酵母、酿酒用活性干酵母（或鲜酵母）及固定化酵母的新工艺。

在蒸馏方面乙醇蒸馏的塔器配置从两塔、三塔/四塔、五塔发展到八塔蒸馏，近年来差压蒸馏等新技术正在生产中推广应用。

50年来，我国的乙醇生产技术得到很大发展，淀粉利用率达90%以上，水平高的企业淀粉出酒率达55～56%；发酵液乙醇浓度由5%提高到10%左右；每吨乙醇耗煤从过去普遍在2吨以上降到1吨以下（最低达500公斤）。

进入90年代后，随着食用乙醇国家标准的制订和实施，我国乙醇工业的生产技术水平得到了普遍性的提高2）建立了完善的乙醇产品质量标准，具有生产多种规格乙醇产品的实力20世纪50年代初期，我国乙醇产品无统一的质量标准。

有的厂"够度"即算合格，有的厂参考外国标准自行规定一些检查项目，也有的厂按中华药典中医药乙醇的要求生产。

1954年，哈尔滨、济南、天津等乙醇厂应军工的需要按原苏联的乙醇标准（roct5921-51）试制成功"精馏酒精"，并按此生产。

1956年，原食品工业部参照原苏联乙醇标准及中华药典制订了"精馏酒精"（食酒0301-56）和"医药酒精"（食酒0302-56）的部颁标准。

至此，我国乙醇工业有了全国统一的产品质量标准。

现今，我国已经具备较完整的乙醇产品质量标准体系，并正在对食用乙醇国家标准（GB13043-89）组织进行修订，以使其进一步和国际先进水平接轨。

不断提高并有着先进性的产品标准，有力促进了我国乙醇生产和质量水平的不断提高。

现在大多数企业都能生产普级食用乙醇，相当一部分企业具有生产优级食用乙醇的实力，有多家企业进行着高纯度特级乙醇的生产。

3）糟液治理与综合利用取得长足发展过去，糟液除略行简单过滤直接用作饲料外，基本上不予处理。

随着生产的发展，对糟液的治理逐步引起重视，20世纪60年代用薯类乙醇糟液大规模进行沼气发酵取得成功，逐步推广并不断完善，现在最大的沼气发酵罐容已达5000立方米。

针对沼气发酵后消化液的进一步处理，好氧法取得一定成效；近来南阳乙醇总厂开发出一套实用而有效的治理措施，采用物理化学法去除悬浮扬（制得部分干酒糟和肥料），利用生物法去除可溶性有机物（获得沼气），从而使薯类乙醇糟液的治理实现了经济上有利的达标排放[2]。