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北京理工大学珠海学院2011届本科毕业生毕业设计（论文）
年产50，000 吨酒精工厂设计
本设计为年产5万吨酒精工厂的设计，采用糖蜜原料发酵。工艺上的设计为：单浓度糖蜜究竟连续发酵(工艺简单容易操作）、差压式蒸馏工艺（保证产品质量及提高热能利用率）、生石灰吸水法，通过物料衡算、设备选型计算、水电汽耗的计算等合理优化设计生产工艺过程。
一产品介绍：
乙醇俗称酒精是一种无色透明、易挥发，易燃烧，不导电的液体。有酒的气味和刺激的辛辣滋味，微甘。相对分子质量46.07，分子式为C2H5OH，结构式 H H | |
为H－C－C－O－H 分析纯级的无水乙醇是无色透明，易挥发，具有特殊芳香 | |
H H 和强烈刺激味的易燃液体。相对密度0.7893，沸点78.3℃，凝固点-117.3℃，闪点14℃，自燃点390～430℃，乙醇蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，爆炸极限为3.3%～19%（V）。
二设计意义：
随着经济的发展，究竟这种重要的工业原料被广泛用于化工、塑料、橡胶、农药、化妆品及军工等工业部门。且石油资源趋于缺乏、全球环境污染的日益加剧，各国纷纷开始开发新型能源。燃料乙醇是目前为止最理想的石油替代能源，它的生产方法以发酵为主。菌种的优劣对发酵效果的影响非常大，能够筛选出具有优良性状的菌株及对菌株进行改良，对于降低生产成本，乃至实现酒精的大规模工业化生产，解决能源危机都有着重大意义。
在我国石油年消费以13%的速度增长，2004年进口原油量超过1亿吨，是世界第二大的石油进口国。我国燃料乙醇起步虽然较晚，但发展迅速，以成为继巴西美国之后世界第三大燃料乙醇生产国。2001年4月，原国家计委发布了中国实施车用汽油添加燃料乙醇的相关办法，同时国家质量技术监督局颁布了“变性燃料乙醇”和“车用燃料乙醇汽油”2个国家标准。作为试点，国家耗资50余亿元建立4个以消化“陈化粮”为主要目标的燃料乙醇生产企业。2006年，我国燃料乙醇生产能力达到102万t，已实现年混配1020万t燃料乙醇汽油的能力。2002年车用汽油消耗量占汽油产量的87.9%，如果按10%比例添加生产燃料酒精换算，需要燃料酒精381万吨，而全年酒精总产量仅为20.7万吨，如果在不久将来，能用燃料酒精替代500万吨等量的汽油，就可以为我国节省外汇15亿美元。在目前中国人均石油开采储量仅为2.6吨的低水平条件下，开发新能源成为社会发展，推动经济增长的动力，燃料酒精作为国家战略部署的新型能
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源之一，在我国具有广阔的市场前景。 三设计原则
1、设计工作围绕工厂现代会建设，做到投资小，收效快，能在原基础上升级扩大，使设计工作符合可持续发展战略。
2、设计尽量结合实际，因地制宜，使用目前比较成熟的技术，确保设计可得到最大收益。
3、工厂设计需做到人性化为员工工作得合理的安排，使其达到最佳的工作效率。 4、设计中还需注意环保问题，减少对厂区及其周边环境的污染
5、对自己，本次设计是对自己大学四年所学知识的一个综合的运用和分析。
四 工艺指标和基础数据
1、生产规模:50000 t/a
2、生产方法:单浓度连续发酵、差压式二塔蒸馏、吸附脱水技术 3、生产天数:每年250天 4、酒精日产量:200 t 5、酒精年产量: 49998 t
6、副产品年产量:次级酒精占酒精总量的2% 7、杂醇油量:为成品酒精量的0.3%
8、产品质量：燃料酒精[乙醇含量为99.5%(v/v)] 9、糖蜜原料：含可发酵性糖50﹪ 10、发酵率：90﹪ 11、蒸馏率：98﹪ 12、发酵周期：48小时 13、发酵温度：28～34℃ 14、硫酸铵用量：1Kg/t糖蜜 15、硫酸用量：5Kg/t糖蜜
16、酒精质量标准根据国家标准生产 五 工艺流程
1、原料的预处理包括添加絮凝剂、静止澄清、加酸等过程； 2、糖蜜稀释采用连续稀释； 3、酵母菌发酵 4、分离纯化本
5、生产工艺流程图（见图2-1）
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六物料衡算
1原料消耗量计算（基准：1吨无水乙醇）
糖蜜原料生产酒精的总化学反应式为：
C12H22O11＋H2O→2C6H12O6→4C2H5OH＋4CO2↑ 342 360 184 176 X 1000 生产1000Kg无水酒精的理论蔗糖消耗量： 1000×（342÷184）﹦1858.7（㎏）
生产1000Kg燃料酒精(燃料酒精中的乙醇99.5%（V）以上，相当于99.18%（m）)的理论蔗糖消耗量：
1858.7×99.18％﹦1843.5（㎏）
生产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﹪）：
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1843.5÷98﹪÷90﹪﹦2090（㎏）
生产1000Kg燃料酒精糖蜜原料消耗量（糖蜜原料含可发酵性糖50%）： 2090÷50﹪=4180（Kg）
生产1000Kg无水酒精量（扣除蒸馏损失生产1000kg无水酒精耗糖蜜量为）： 1858.7÷90﹪÷50﹪=4130.4（kg）
2发酵醪量的计算：
酒母培养和发酵过程放出二氧化碳量为：
1000?99.1800176??968
9800184单浓度酒精连续发酵工艺，把含固形物88﹪的糖蜜稀释成浓度为25﹪的稀糖液经连续稀释器可得稀糖液量为： 4180×85﹪/25﹪=14212（kg） 即发酵醪量为：14212kg
酒母繁殖和发酵过程中放出968Kg的二氧化碳，且酒精捕集器稀酒精为发酵醪量的6﹪，则蒸馏发酵醪的量为： （14212-968）×（1.00+6﹪）=14039（kg） 蒸馏发酵成熟醪的酒精浓度为：
1000?99.1800?7.1400
0980?140393成品与废醪量的计算
糖蜜原料杂醇油产量约为成品酒精的0.25～0.35﹪，以0.3﹪计，则杂醇油量为1000×0.3﹪ =3（kg）
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50﹪（v）即42.43﹪（w），生产1000Kg酒精则
醪塔上升蒸汽量为：
V 7.14﹪÷42.43﹪=2363（kg） 1=14039×残留液量为：
WX=14039-2363=11676（kg） 成熟醪量比热容为：
C1=4.18×（1.019-0.95B1） =4.18×（1.019-0.95×7.14﹪） =3.98[KJ/（Kg·K）] 成熟醪带入塔的热量为：
Q1=F1C1t1=14039×3.98×55=3.08×106（KJ） 蒸馏残液内固形物浓度为：
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