1、北京理工大学珠海学院 2011 级工厂概念课程设计 工厂设计概念课程设计 年产 6 万吨酒精工厂工艺设计 学 院： 专 业： 姓 名： 指导老师： 化工与材料学院 生物工程 刘艳玲 学 号： 职 称： 110504021027 周新明 高级工程师 中国珠海 二一四年十一月 北京理工 大学珠海学院 2011 级工厂概念课程设计 诚信承诺书 本人郑重承诺： 本人承诺呈交的课程设计年产 6 万吨酒精工厂工艺设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列 出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。 本人签名： 日期： 年 月 日 北京理工大学珠海学院 2011
2、 级工厂概念课程设计 I 年产 6 万吨酒精工厂工艺设计 摘 要 本设计是年产 6 万吨酒精工厂工艺设计，以糖蜜味发酵原料，通过先进；高效的工艺技术对酒精工厂进行了模拟计算和设备选型，力求做到理论和实践相结合，以做到生产成本低，质量好，产量高的酒精。设计包括：从原料处理到发酵工艺；从设备选型到车间布置；最后到废物的处理及在利用。主要应用除杂技术；酒精发酵技术；灭菌技术；精馏技术 等技术，通过合理的物料衡算，耗能计算方法，对生产工艺进行合理的优化设计。 关键词： 酒精工厂；发酵；糖蜜；精馏 北京理工大学珠海学院 2011 级工厂概念课程设计 II Annual output of 60000 t
3、ons of alcohol factory process design Abstract The design is an annual output of 60000 tons of alcohol plant process design, using molasses flavor fermentation raw material, through advanced technology of high efficiency; on the alcohol factory of the simulation calculation and equipment selection,
4、and strive to achieve a combination of theory and practice, in order to achieve low production cost, good quality, high yield of alcohol. The design includes: from raw material processing to the fermentation process; the selection of equipment to the workshop layout; finally to waste treatment and u
5、tilization in. The main application of impurity removal technology; alcohol fermentation technology; sterilization; distillation technology, through the material balance and reasonable calculation, calculation method for energy consumption, rational optimization design to production process. Key wor
6、ds： Alcohol factory； Molasses； Fermentation； Distillation 北京理工 大学珠海学院 2011 级工厂概念课程设计 III 北京理工大学珠海学院 2011 级本科生课程设计 任务书 题 目： 年产 6 万吨酒精工厂工艺设计 专业学院： 化工与材料学院 专 业： 生物工程 学生姓名： 指导教师： 周新明 北京理工 大学珠海学院 2011 级工厂概念课程设计 IV 一、 主 要研究内容： 本次设计的主要研究内容是选取 糖蜜为原料，研究年产 6 万吨的酒精工艺流程，操作工艺，物料衡算和 绘制发酵罐设计图。侧重于酒精工厂发酵车间的设计。 二、 主要
7、任务及目标： 1、通过查阅酒精生产工艺的有关资料，熟悉目前柠酒精生产的基本工艺流程。 2、进行酒精发酵车间物料衡算 和热量衡算等。 3、发酵车间设备选型。 4、发酵种子罐、发酵罐、贮罐的选型及大小尺寸的计算。 5、绘制发酵罐设计图。 6、撰写工艺设计说明书。 指导教师签字： 年 月 日 工作小组组长签字： 年 月 日 注：本任务书双面打印，一式三份，学生、指导教师、专业学院各存档一份。 北京理工 大学珠海学院 2011 级工厂概念课程设计 V 目 录 摘 要 . I Abstract.II 任务 书 . III 目 录 . V 1 前言 . 1 H H . 1 1.2 研究目的 . 1 1.3
8、 设计原则 . 2 2 设计说明 . 3 2.1 工艺指标和基础数据 . 3 2.2 工艺流程概述 . 3 3 原料的处理 . 5 3.1 原料及其来源 . 5 3.2 糖蜜的贮存 . 5 3.3 稀糖液的制备及处理 . 5 3.3.1 添加营养盐 . 5 3.3.2 糖液的灭菌 . 6 3.3.3 稀糖液的澄清 . 6 4 工艺流程 . 7 5 生产设备 . 8 5.2 设备计算 . 8 5.2.1 发酵罐容积和个数的确定 . 8 5.2.2 糖蜜储罐个数的计算 .10 5.2.3 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸 .10 5.3 其它设备的计算和选型 .14 5.3.1 蒸馏设备 .14 5
9、.3.2 换热器的选型 .14 5.3.3 稀释器 .15 6 工艺计算 .17 6.1 物料衡算 .17 6.1.1 原料消耗量计算（基准： 1 吨无水乙醇） .17 6.1.2 酵醪液量的计算 .17 北京理工 大学珠海学院 2011 级工厂概念课程设计 VI 6.1.3 成品与废醪量的计算 .18 6.1.4 年产量为 6 万吨燃料酒精的总物料衡算 .19 6.1.5 稀释工段的物料衡算 .20 6.2 热量衡算 .21 6.2.1 发酵工段的物料和热量衡算 .21 6.2.2 蒸馏工段的物料和热量衡算 .21 6.3 供用水衡算 .26 6.3.1 精馏塔分凝器冷却用水 .26 6.3
10、.2 成品酒精冷却和杂醇油分离器稀释用水 .26 6.3.3 总用水量 .27 6.4 其他衡算 .27 6.4.1 供用汽衡算 .27 6.4.2 供电衡算 .28 7 车间设计 .29 7.1 车间布置设计 .29 7.1.1 建筑基本原则 .29 7.1.2 建筑基本要求 .29 7.2 车间内常用设备的布置 .29 7.2.1 发酵设备 .29 7.2.2 蒸馏设备及其他设备 .30 8 废物处理及再利用 .31 8.1 废物总类 .31 8.1.1 污水废物 .31 8.1.2 气体废物 .31 8.1.3 固体废物 .31 8.2 废物利用 .31 8.2.1 废气处理 .31 8
11、.2.2 废水和废渣处理 .32 9 结论 .33 参考文献 .34 谢 辞 .35 附 录 .36 北京理工大学珠海学院 2011 级工厂概念课程设计 1 1 前言 1.1 产品介绍 乙醇是一种有机物，俗称酒精， 化学式 为 CH3CH2OH（ C2H6O），结构式 【 1】 见图1-1，是带有一个羟基的饱和 一元醇，在 常温 、 常压 下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有酒香的气味，并略带 刺激性 。有酒的气味和刺激的辛辣滋味，微甘。 乙醇液体密度是 0.789g/cm3(20C ) ，乙醇气体密度为 1.59kg/m3，沸点是78.4，熔点是 -114.3，易燃，其 蒸气
12、能与 空气 形成 爆炸性混合物 ，能与水以任意比互溶。能与 水 、 氯仿 、 乙醚 、 甲醇 、 丙酮 和其他多数 有机溶剂 混溶，相对密度(d15.56)0.816。 乙醇的 用途很广，可用乙醇制造 醋酸 、饮料、 香精 、 染料 、 燃料 等。医疗上也常用 体积分数 为 70%-75%的乙醇作 消毒剂 等，在国防工业、医疗卫生、有机合成、食品工业、工农业生产中都有广泛的用途。 H H H C C O H H H 图 1-1 C2H5OH 结构式 1.2 研究目的 随着经济的发展，酒精这种重要的工业原料被广泛用于化工；塑料；橡胶，农药，化妆品及军工业部门。且石油资源趋于缺乏，全球环境污染的日
13、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。 工业酒精是一种经济实用的清洁燃料。如今能源的危机，以及农业的蓬勃发展，都使得工业酒精产业的重新崛起与迅速发展成为必然。而酒精的 生物发酵过程所需的条件温和，转化率高，而且环保无污染，可以说是工业酒精的最理想的生产方法。发酵法生产酒精的能力将成为衡量国家经济实力的一种标准。生物发酵是利用淀粉质原料活糖原料，在微生物的作用下生成酒精 【 2】 。 北京理工 大学珠海学院 2011 级工厂概念课程设计 2 酒精作为一种新能源，具有两个明显的优势：可再生能源，无污染燃烧。中国是一个石油净进口国，海关数据
14、显示， 2012 年中国共计进口原油 2.82 亿吨，同比增加 4.03%，而原油价格为 97105 美元每吨。两个数相乘，得出的是一个十分可怕的数据。在大多数方面酒精拥有石油的性能，能产生足够的酒精，则可以大大减少 石油的进口。但是目前国内酒精生产量不足以与消耗量相平衡，每年仍需进口几百万吨酒精。目前燃料酒精已作为国家战略部署的新型能源之一。实现酒精的大规模生产，对解决能源危机有着重大的意义。 本设计即酒精工厂的模拟设计为了设计出最理想的酒精生产流程以及工厂，在国内具有广阔的前景。 1.3 设计原则 (1) 本设计工作围绕着工厂现代化建设，力图能使所设计的工厂具有前瞻性，且投资小，收效快。 (2) 对自己而言，本次设计是对自己在湖北理工四年所学知识的一个综合运用和分析，将书本知识运用到实际的操作中去，为日后的工作打下夯 实的基础。 (3) 设计的工厂充分考虑现今的一些技术，设备，以及设计先进理念，尽量做到人性化，绿色化，为员工的工作和生活做出妥善的安排，使其达到最佳工作效率。 (4) 设计尽量因地制宜，并且使其经济效益最大化，在各种设备选型中，合理考虑性价比和地区特性 【 3】 。
