年产4000吨酒精工厂项目设计方案

1 总论

1．1设计的目的和意义

通过毕业设计，巩固、深化基本理论、基本知识和基本技能，提高分析问题和解决技术问题的能力。通过完成本次设计，基本掌握酒精生产工艺流程设计、基本工艺计算、主要设备选型等。通过查阅文献、调查研究，提高综合分析能力。

酒精工业是国民经济重要的基础原料产业。它广泛应用于化学工业、食品工业、日用化工、医药卫生等领域，是酒基、浸提剂、洗涤剂、溶剂、表面活性剂。目前不少国家都在考虑将酒精作为新能源以应付“石油危机”和“能源危机”，用酒精部分或全部代替汽油作为汽车燃料，不仅可节约大量的石油，而且可以减少二氧化碳的排放量，缓和温室效应，所以酒精生产有广大的供求市场。

1．2设计依据

（1）大学理工学院（生物工程专业）---

《年产4000吨酒精工厂的初步设计》任务书 （2）设计基础资料：

产品名称：无水酒精（优级纯） 工厂厂址：海口近郊

生产原料：废糖蜜（海南各地糖厂的副产物） 生产天数“全年生产260天（全天候） 当地气候条件（来自海南气象台资料）：

温度 极端高温39℃ 最低温度6℃ 平均温度23.8℃ 湿度 最高湿度92% 平均湿度85%

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水温 河水（>1米） 最高30℃ 最低10℃ 自来（饮用）水 最高30℃ 最低10℃ 深井水 平均18℃ 风频率 年平均风速：3.3m/s 降水量 年平均：1691ml/a 风向 东北风和东风

1．3指导思想

以设计任务书为基础，以最新科研成果和实际经验为依据，通过文献检索、收集资料，调查研究，综合分析；贯彻节省基建投资，充分重视技术先进，降低工程造价等思想，从节约能源和降低原料消耗，创较高经济效益等角度出发，以“工艺先进、技术可靠、系统科学、经济合理、安全环保”为原则，同时注重“三废”治理和综合利用副产物，充分重视环保防污。尽量采用本地原料、定型设备，各种设计方案综合比较，取长补短，制定一个高产节能的设计方案，高效生产高质量的优质酒精。

1．4设计范围

（1）原料的选择及进行生产的方法

（2）生产工艺流程与工艺条件的确定与论证 （3）工艺计算

（4）车间生产设备的选型计算 (5）书写设计说明书 （6）绘制工艺流程图

带控制点生产工艺流程图；主要设备装配图；车间平面布置图；全厂总貌平面布置图等。

（7）设计重点：蒸馏工艺流程设计；蒸馏塔、精馏塔设计选型 （8）技术经济效益指标分析

1．5生产规模及产品执行质量标准

（1）生产规模

生产规模：年产工业无水酒精4000吨，日生产15.5吨

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年工作日：全年生产260天（全天候）；其余时间为副产品加工、设备维修检修、员工技能培训等。

主产品：无水酒精 质量标准《GB/T 678-2002》优级纯。 副产品：杂醇油 （2）产品执行质量标准

表1-1 产品酒精质量标准《GB/T678-2002》 标 准 规 定 值 检 测 项 目 单 位 优级纯分析纯化学纯（G．R） （A．R） （C．P） 乙醇（CH3CH2OH） % ≥99.8 ≥99.7 ≥99.5 密度（20℃） g/ml 0.789~0.791 与水混合试验 合 格 蒸发残渣的质量分数 % ≤0.0005 ≤0.001 ≤0.001 水分的质量分数 % ≤0.2 ≤0.3 ≤0.5 酸度（以H+计） mmol/100g ≤0.02 ≤0.04 ≤0.1 碱度（以OH-计） mmol/100g ≤0.005 ≤0.01 ≤0.2 甲醇的质量分数% ≤0.02 ≤0.05 ≤0.2 （CH3OH） 异丙醇[（CH3）% ≤0.003 ≤0.01 ≤0.05 2CHOH]的质量分数 铁（Fe）的质量分数 锌（Zn）的质量分数 还原高锰酸钾物质（以O计） 易炭化物质 % % % ≤0.00001 ≤0.00001 — — — — ≤0.0006 ≤0.00025 ≤0.00025 合 格 （3）生产车间组织与 管理

本车间实行车间、工段、班组三级组织与管理 （4）工作制度

酒精厂日工作时间为24小时，每日三班，每班8小时连续生产。

2 生产工艺流程选择和论证

2．1酒精生产工艺流程设计

2.1.1工艺流程简图（见下图）

糖蜜酒精生产主要经过稀糖液制备、酒母制备、稀糖液发酵和酒精蒸馏四个工序。

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原种 扩 硫酸 培

营养盐 酒母 CO2

原糖蜜 稀糖液 稀糖液发酵 酒精蒸馏 无水酒精 水 2.1.2流程说明

原糖蜜经泵送至高位槽，再经计量秤称重后输入酸化罐。在酸化罐加入定量的水、硫酸、营养盐等辅料进行处理，处理后用双浓度法稀释，稀糖液浓度14~18oBX是用来培养酵母；浓糖液浓度32~40oBx是用来发酵。两种溶液流进主发酵罐进行发酵，发酵得到成熟醪（酒精浓度10%以上） 成熟醪经预热器预热至72℃左右从醪塔顶加入，经过醪塔粗馏后酒汽从塔顶出来，从排醛塔13层左右进入，排醛塔底进入精馏塔的脱醛酒，脱醛液进入精馏塔，塔顶排出来的酒精汽（96%），再经预热器加热到200~250℃后进入分子筛塔进行脱水，出分子筛得到产品无水酒精。

2．2糖蜜发酵的依据和机理

2.2.1糖蜜酒精发酵特点

（1）糖蜜酒精生产特点

① 糖蜜原料中的糖分以可发酵糖为主，发酵速度快，糖蜜中糖分以蔗糖为主，甘蔗糖蜜除蔗糖外还有大量转化糖，只需稀释，无需糖化即可被酵母利用，发酵速度快。不论是甘蔗糖蜜还是甜菜糖蜜中糖类大多数为可发酵性糖，经过稀释同时添加部分营养盐，就可用酵母将它们发酵生成酒精，发酵周期短，一般只有36h。

② 糖蜜含糖高、灰分多、黏度高 糖蜜含糖高、胶体多、灰分大、黏度高。糖蜜需加水稀释降低糖度和黏度，加酸调整pH，并要选用耐高渗透压的酵母进行酒精发酵。为了维持正常的酵母生长和发酵速率，在酒母培养和酒精发酵时要适当通风。

③生产工艺与设备简单、易实现连续化酒精发酵 与淀粉质原料生产酒精比较，可以省去蒸煮、制曲、糖化等工序，只需加水稀释，加酸酸化

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处理即可用于酒母培养和发酵，工艺流程与操作简单，易实现连续发酵。

④发酵生成酯、醛、头级杂质和杂醇油多 糖蜜酒精发酵生成的酯、醛、头级杂质和杂醇油较多。糖蜜酒精蒸馏一般需增加一个脱醛塔以排除乙醛，要加强杂醇油分离操作（提油）。成品酒精中易超标的指标主要是醛、氧化实验、硫酸试验和杂醇油等。

（2）糖蜜酒精生产优点

糖蜜酒精发酵工艺相对低简单，成本低。糖蜜主要成分为可发酵糖，无需蒸煮、糖化过程，原料只要稀释、酸化、接种、发酵和蒸馏过程。其主要优点是：

①来源丰富

②生产工艺、设备较淀粉质原料生产酒精相对简单 糖蜜酒精无须粉碎、蒸煮、制曲和糖化过程和相应设备，能耗低，并且原料价格低，生产成本低。

③生产易实现连续化 糖蜜酒精厂基本上采用了双流加连续发酵工艺。

（3）糖蜜酒精生产缺点 ①浓度高、灰分大、胶体多

②发酵生成酯、醛等头级杂质多、杂醇油多，蒸馏废液难处理 2.2.2糖蜜酒精发酵中酵母的有效酶系

糖蜜酒精发酵过程中，酵母细胞中参与酒精发酵的酶有十多种。 主要有两大类：一类为水解酶，另一类是糖-酒精转化酶。酵母活细胞中水解酶首先将糖蜜醪中的蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖，然后再由酵母活细胞中的酒化酶进行发酵，酒化酶是参与酒精发酵的各种酶和辅酶的总称。这类酶主要包括己糖激酶、氧化还原酶、烯醇化酶、脱羧酶和异构酶、变位酶等。这类酶都是胞内酶。在这些酶的顺序作用下，糖分被逐步转化为酒精。

2.2.3糖蜜酒精发酵在密闭发酵罐中进行的理论依据

所谓发酵，是指微生物细胞，在无氧条件下，进行无氧呼吸，将吸收的营养物质通过细胞内酶的作用，进行一系列的生物化学反应，把复杂的

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