1、毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 周安维 学 号： 2013304030135 专 业： 生物工程 设计(论文) 题目：年产 10 万吨燃料乙醇厂初步工艺设计 重点设备糖化罐 指导教师： 高洪平 2017 年 3 月 20 日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告文 献 综 述1.1 研究背景随着全球经济快速增长，尤其是新兴经济体的快速发展，世界能源消耗量大幅增加，面对煤炭、石油等能源资源日益枯竭，环境污染日益严重以及温室气体大量排放而导致的全球气候变暖，使得能源供应及经济、社会的可持续发展已成为世界各国需要面对的最主要问题之一 1。在当今世界能源主体化石燃料的过度消耗和对环境保护意识的不断
2、增强的背景之下,研究与寻找环境友好的石油能源的替代品成为世界技术开发的方向。而燃料乙醇是替代燃料之一,与普通汽油相比,以其燃烧更完全、二氧化碳排放量较低、燃烧性能与汽油相似等优良特性,被称为 21 世纪“绿色能源” 2。1.2 课题研究目的和意义 目前,世界各国都加快了燃料乙醇推广应用的步伐。在美国,随着车用汽油禁止添加 MTBE 法规的实施,车用乙醇汽油中添加燃料乙醇的最高体积分数为 10%,乙醇汽油的消耗量已占全国汽油用量的 70%。巴西车用乙醇汽油中添加燃料乙醇的体积分数为20%。欧盟于 1939 年要求车用乙醇汽油中添加燃料乙醇的体积分数为 5%。2015 年全球燃料乙醇产量达到 98
3、3 亿升，占总生物液体燃料（包括乙醇、生物柴油和氢化植物油）产量（约 1307 亿升）的 75%2，是全球最主要的液体可再生燃料，也是交通领域公认的汽油替代燃料。燃料乙醇的开发和应用为我国应对石油资源短缺、解决未来车用替代燃料供应和减少温室气体排放问题提供了一条现实解决途径。正是由于燃料乙醇能有这样的地位与其原料易得、生产技术成熟、可减少温室气体排放等优点。燃料乙醇作为 21 世纪车用燃料的替代产品,可使我国的车用燃料结构呈现多元化的特征,其使用将对节约石油资源、减少环境污染、农业和其他相关产业的发展具有重大意义 3。1.3 国内外研究现状和发展趋势1.3.1 世界各国燃料乙醇发展现状及趋势2
4、011 年世界生物燃料总产量为 9095 万吨，其中燃料乙醇产量为 6680 万吨；2011年世界各地区燃料乙醇产量见表 1，20062011 年世界主要燃料乙醇生产国产量见图 1表 1 2011 年世界各地区燃料乙醇产量 单位：万吨亚洲 非洲 大洋洲 欧洲 中北美洲 南美洲 世界合计11.4 256.8 26 348.9 4302.9 1724.5 6680美国是目前世界上最大的燃料乙醇生产国，2011 年总产能为 4454 万吨/年（149亿加仑/年） ，实际产量约为 4153 万吨（139 亿加仑，1 加仑=3.78541L，下同） ，较2010 年（3944 万吨）增加了 5.3%，占
5、世界燃料乙醇总产量的 62.2%3。美国共有燃料乙醇生产企业 209 家，绝大多数以玉米为原料。巴西是第二大燃料乙醇生产国，以甘蔗为主要原料，约有 50%的甘蔗用于生产燃料乙醇，燃料乙醇供应了其国内轻型乘用车 38%的燃料需求。2011 年受甘蔗减产的影响，燃料乙醇减产，总产量为 1665.2 万吨，占世界总产量的 25%，较 2010 年下降了19.5%.近年来，德国十分重视燃料乙醇的使用，2010 年德国共有 13 家燃料乙醇生产企业，总产能 100 万吨/年，2010 年总产量 60 万吨，但消费总量达到 102 万吨，因此需从荷兰、比利时、法国和波兰进口燃料乙醇。预计到 2020 年，
6、德国燃料乙醇的消费量将达到 156 万吨。1.3.2 我国燃料乙醇发展现状及趋势我国政府十分重视燃料乙醇产业，包括燃料乙醇在内的新能源已上升到关乎国家未来战略的高度，先后出台了可再生能源中长期发展规划和可再生能源“十一五”发展规划 ，积极引导我国燃料乙醇产业逐步进入非粮原料发展轨道，提出的发展目标是到 2020 年，生物燃料乙醇年利用量达到 1000104t。2009 年，我国燃料乙醇总产能达到 182104t/a，总产量约 171104t，同比增长 3.7%。现有燃料乙醇生产主要以玉米、小麦等粮食为原料，生产 1t 乙醇大约需要 3.3t 粮食。广西中粮生物质能源有限公司 20104t/a
7、木薯燃料乙醇项目是我国唯一的非粮燃料乙醇试点项目，也是目前世界上最大的木薯乙醇生产装置，在行业内处于领先和示范地位。参考文献1靳胜英.世界燃料乙醇发展态势J. 环球石油,2011(2)2李振宇.燃料乙醇发展现状及思考J. 化工进展,2013,32(7):001.3岳国君.我国燃料乙醇生产技术的现状及展望J. 化工进展 ,2007,07(8). 4郭孝孝.玉米燃料乙醇技术进展J. 生物产业技术,2017(1).015.5胡杨.玉米生产燃料乙醇的工艺过程J. 石化技术,2016,23(10):19-19.6高德忠.燃料乙醇的性能及生产工艺J. 辽宁石油化工报 ,2004（02）-0023-04.7
8、卢晓霆.玉米生料发酵生产燃料乙醇工艺研究 J.China Brewing,2009（07）,0128-04.8王葳.燃料乙醇液糖化连续发酵工艺,02-8110(2006)01-0055-02.9田宜水.我国燃料乙醇原料可持续供应分析J .中国能源 , (2007)12-0026-04.10王晓娟.两步法预处理制备生物燃料乙醇J .32(8):22-24. 1002-6819.2012.05.033.毕业设计（论文）开题报告2.1 本课题主要研究内容设计论文题目为：年产 10 万吨燃料乙醇厂初步工艺设计，重点设备糖化罐。针对这一题目，主要任务是：具体厂址的选择与确定，原料来源的确定，制定合理的工
9、艺流程和工艺条件，进行全厂总物料衡算，进行设备计算与选型，进行全厂水电汽耗的计算，以及绘制工艺流程图和重点设备图。2.2 设计方案 原料（玉米） 除杂脱胚 玉米油、饲料粉碎调浆液化酶 一次液化（60，45min ，pH5.15.5）蒸汽喷射（-淀粉酶 ）液化酶二次液化（9095，2.5h ）冷却糖化酶 糖化（60，45min ，pH4.14.5）冷却 活性干酵母发酵（32）粗馏废糟离心饲料精馏脱水燃料乙醇图 2 燃料乙醇基本工艺流程生物燃料乙醇是通过发酵法生产的 ， 即 利 用 微 生 物 的 发 酵 作 用 将 糖 分 或 淀 粉 转 化 为 乙醇 和 CO2， 也 可 将 纤 维 素 类水
10、解生成单糖后再发酵产生乙醇。用于发酵法制取燃料乙醇的原料，按成分分为三种：糖质、淀粉质和纤维素，后两种原料均需要先通过水解得到可发酵糖；按照发酵过程物料存在状态，可分为固体发酵法、半固体发酵法和液体发酵法；根据发酵醪注入发酵罐的方式不同，可分为间歇式、半续式和连续式。2.3 实验中可能遇到的困难和解决办法2.3.1实验中可能遇到的困难(1)我国人口众多，人均资源缺乏，可耕种耕地面积少，会导致原料玉米的供应量上和价格浮动方面存在问题，进而影响生产连续性和生产成本。(2)燃料乙醇生产过程中产生污水，废渣、废气的处理问题。(3)菌种在反复利用过程中的出现退化以及杂菌污染防止问题。2.3.2 解决办法
11、(1) 开垦可利用的备用土地，加大种植面积，采用转基因技术培育燃料乙醇专用高产玉米新品种。(2) 可用资源回收利用，如二氧化碳回收，废糟的利用，研究发现醪液可以直接回用30%并且对发酵过程无影响。(3) 定期分离菌种、复壮菌种，控制菌种传代次数和采用合适的菌种保藏方法，对衰退菌株进行剔除。严格控制发酵过程的无菌环境。2.4实验进度安排起止时间（2017 年） 工作内容2 月 27 日3 月 20 日 文献检索，开题报告，设计概论3 月 21 日6 月 4 日 设计概论，全厂物料平衡计算，主要设备计算与选型，水、电、汽耗平衡计算，废水处理设计，绘图6 月 5 日6 月 18 日 设计后期工作，整理草稿并撰写毕业设计说明书毕业设计（论文）开题报告指导教师意见1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导教师：年 月 日所在院（系）审查意见：负责人：年 月 日
