年产8万吨酒精工厂设计(蒸煮糖化车间)物料衡算

年产8万吨酒精工厂 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 (蒸煮糖化车间)物料衡算 年产8万吨酒精工厂设计(蒸煮糖化车间)物料衡算 1.酒精发酵生产流程示意图 木薯干片 酵母种 空气 粉碎机 斜面试管 空压机 α-淀粉酶 调浆罐 摇瓶培养 过滤器 连续蒸煮器 小酒母罐 无菌空气 蒸煮醪 大酒母罐 糖化酶 糖化锅 酒母醪 糖化醪 CO2 发酵醪 成熟发酵醪 蒸馏 杂醇油 分子筛脱水 废糟 燃料酒精 2、原料消耗的计算 (1)淀粉原料生产酒精的总化学反应式为: 糖化: (CHO)，nHO,nCHO6105n26126 162 18 180 发酵: CHO,2CHOH，2CO6126252 180 46×2 44×2 (2)生产1000?国标食用酒精的理论淀粉消耗量(乙醇含量95%(v/v)，相当于92.41%(质量分数)): 1000，92.41%，162/92,1627.2(kg) (3)生产1000?食用酒精实际淀粉消耗量: 生产过程各阶段淀粉损失 生产过程 损失原因 淀粉损失(%) 备注 原料处理 粉尘损失 0.40 蒸煮 淀粉残留及糖分破0.50 坏 发酵 发酵残糖 1.50 发酵 巴斯德效应 4.00 发酵 酒汽自然蒸发与被1.30 若加酒精捕集器，此 CO2带走 项损失降为0.30% 蒸馏 废糟带走等 1.85 总计损失 9.55 1627.2,1799(kg)则生产1000?食用酒精需淀粉量为: 100%,9.55% (4)生产1000?食用酒精薯干原料消耗量 薯干含淀粉65%，则1000kg酒精薯干量为: 1799,65%,2767.69(kg) (1799,G),65%若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量为(G1)，则薯干用量为: 1(5)α-淀粉酶消耗量 薯干用量:2767.69kg;а-淀粉酶应用酶活力为2000μ?g,单位量原料消耗α-淀粉酶量:8u/g 32767.69，10，83,11.07，10(g),11.07(kg)则用酶量为: 2000 (6)糖化酶耗量 酶活力:20000u/g;使用量:150u/g 32767.69，10，1503,20.76，10(g),20.76(kg)则酶用量: 20000 300酒母糖化酶用量(300u/g原料，10%酒母用量): 2767.69，10%，67%，,2.78(kg) 20000 式中67%为酒母的糖化液占67%,其余为稀释水和糖化剂. (kg)两项合计,糖化酶用量为20.76+2.78=23.54 (7)硫酸铵耗用量: 硫酸铵用于酒母培养基的补充氮源,其用量为酒母量的 ，0.1%,设酒母醪量为m,则硫酸铵耗量为:0.1%m 3、蒸煮醪量的计算 2767.69，(1，2),8303.07(kg)淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆(原料:水=1:2)，则粉浆量为: 假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为50ºC，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至105ºC，然后进入罐式连续液化器液化，再经115ºC高温灭酶后，在真空冷却器中闪蒸冷却至63ºC后入糖化罐。 C,4.18(1,0.7B),1.63[kJ/(kg,K)]00 干物质含量B0=87%的薯干比热容为: B,87,(4，100),21.75%粉浆干物质浓度为: 1 c,Bc，(1.0,B)c蒸煮醪比热容为: 1101w ,21.75%，1.63，(1.0,21.75%)，4.18 ,3.63[kJ/(kg,K)] 式中 cw——水的比热容[kJ/(kg?K)] (1) 经喷射液化器加热后蒸煮醪量为:8303.07，8303.07×3.63×(105,50) ,(2748.9,105×4.18),9020.69(kg) 9020.69，3.63(105,102)9020.69,,8977(kg)(2) 经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为: 2253 式中:2253——第二液化维持罐的温度为102ºC下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg)。 8977，3.63，(102,95)(3)经闪蒸气液分离器后的蒸煮醪量为: 8977,,8876.55(kg)2271 式中:2271——95ºC饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg) 8876.55，3.63，(95,63) 8876.55,,8438(kg)2351(4)经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为: 式中:2351——真空冷却温度为63ºC下的饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg). 4、糖化醪与发酵醪量的计算 设发酵结束后成熟醪量含酒精10%(体积分数)，相当于8.01%(质量分数)。并设蒸馏效率为98%，而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分别为成熟醪量的5%和1%，则生产1000kg 95%(体积分数)酒精成品有关的计算如下: (1)需蒸馏的成熟发酵醪量为: F,1000×92.41%?(98%×8.01%)×(100，5，1)?100,12478.6(kg) 1 (2)不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为: 12478.6F,,11772.3(kg)1 1000，92.41%106%,7.56%(W/W,质量分数)(3)入蒸馏塔的成熟醪乙醇浓度为: 98%，12478.6 1000，92.41%44，,902(kg)(4)相应发酵过程放出CO2总量为: 98%46 11772.3，902(5)接种量按10%计，则酒母醪量为m: ，10,1152.2(kg)(100，10) (6)糖化醪量 酒母醪的67%是糖化醪，其余为糖化剂和稀释水，则糖化醪量为: 11772.3，902 ，1034.3，67%,12215.1(kg)110% 5.废醪量的计算 设进塔的醪液(F1)的温度t1=70ºC，排出废醪的温度t4=105ºC;成熟醪固形物浓度为B1=7.5%，塔顶上升酒汽的乙醇浓度50%(体积分数)即47.18%(质量分数)。则: 7.56V,12478.6，,1999.5(kg)? 醪塔上升蒸汽量为 147.18 W,12478.6,1999.5,10479.1(kg)? 残留液量为 x c,4.18(1.019,0.95B)? 成熟醪比热容为: 11 ,4.18(1.019,0.95，7.5%) ,,,3.96kJ/(kg,K) Q,Fct1111? 成熟醪带入塔的热量为: ,12478.6，3.96，70 6 ,3.46，10(kJ) FB12478.6，7.5%11B,,,8.93%? 蒸馏残留液固形物浓度为: 2W10479.1x ? 蒸馏残留液的比热容为:c=4.18(1,0.378B)=4.039(kj,kg) 22 610? 塔底残留液带出热量为:Q=WxCit=10479.1×4.039×105=4.74×(kj) 44 查附录得50%(v)酒精蒸汽焓为i=1965kj,kg，故有: 610? 上升蒸汽带出热量为:Q=1999.5×1965=3.93×(kj) 3 塔底采用0.05MPa(表压)蒸汽加热，焓为2689.8kj,kg;又蒸馏过程热损失Qw可取为传递总热量的1%。根据热量衡算，可得消耗的蒸汽量为: 6666101010Di=(3.93×+4.74×—3.46×)?(2689.8—4.18×105)?99%=2338(kg) 若采取直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为:Ws+D=10479.1+2338=12817.1(kg) 6.年产80000吨淀粉原料酒精厂总物料衡算 前面对木薯干淀粉原料生产1000kg燃料酒精(95%,体积分数)进行了物料衡算.以下对年产80000吨木薯干原料燃料酒精厂进行计算. (1)酒精成品 日产食用酒精量为:80000?200=400(t) 实际年食用酒精总产量为:400×200=80000(t/a) (2)主要原料木薯干用量 2767.69日耗量为:×400=1107076(kg/d) 810年耗量为:1107076×200=2.21×(kg)=221415.2(t/a) 7、年产80000t酒精工厂设计物料衡算结果如下表: 数量 生产1000kg98%每小时数每天数每年数 物料 酒精 量 量 量 物料量(kg) (kg) (t) (t) 食用酒精 1000 16666.7 400 80000 221415.薯干原料 2767.69 46128.2 1107 2 α-淀粉酶 11.07 184.5 4.428 885.6 糖化酶 23.54 392.3 9.416 1883.2 硫酸铵 1.152 19.2 0.4608 92.16 硫酸 5.5 76.54 1.837 551.1 3321.22664245.蒸煮粉浆 8303.07 138384 8 6 成熟蒸煮8438 140633 3375.2 675040 醪 糖化醪 12215.1 203585 4886.04 977208 酒母醪 1152.2 19203.3 460.88 92176 蒸馏发酵12478.6 207976.7 4991.44 998288 醪