[最新]年产10万吨酒精工厂设计(蒸煮糖化车间)物料衡算

[最新]年产10万吨酒精工厂设计(蒸煮糖化车间)物料衡算 七、年产10万吨酒精工厂设计(蒸煮糖化车间)物料衡算 生物0714(郭城，理章，刘剑，清凉，扬青，子超) 基础数据: 生产规模:100，000吨,年 产品规格:国标食用酒精 生产方法:以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵;三塔蒸馏 副产品:次级酒精(成品酒精的3.8,)杂醇油(成品酒精的0.7,) 原料:薯干(含淀粉70,，水分12,) 酶用量: 高温淀粉酶(25，000U,m1):10 U,g原料 糖化酶(150，000U,m1):200 U,g原料(糖化醪); 350U,g原料(酒母醪) 硫酸铵用量:6.8kg,吨酒精 硫酸用量:5.4kg,吨酒精 蒸煮醪粉料加水比:1:2.3 (V) 酵成熟醪酒精含量:12, 酒母醪接种量: 糖化醪的10,(V) 酒母醪的组成:67,为液化蒸煮醪，33,为糖化剂与水 发酵罐酒精捕集器用水:发酵成熟醪6, 发酵罐洗罐用水:发酵成熟醪的1.5, 生产过程淀粉总损失率:10, 蒸馏效率:98, 全年生产天数:320天 1、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?无水酒精的理论淀粉消耗量为(理论上生产1000?无水酒精所耗淀粉量): 2X107X162/92=3.52X107 (3)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)): 1760.9x92.41%=1627.2kg (4)生产1000?食用酒精实际淀粉消耗量: 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 5-4 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 则生产1000?食用酒精需淀粉量为:1627.2/(100%-8.55%)=1779.3kg (5)生产1000?食用酒精薯干原料消耗量 薯干含淀粉70%，则1000kg酒精薯干量为:1779.3/70%=2541.9kg 若为液体曲，则曲中含有一定淀粉量(G1)，则薯干用量为:(1779.3-G1)/70% (6)α-淀粉酶消耗量 薯干用量:2541.9kg;单位量原料消耗α-淀粉酶量:10u/g 则用酶量为:2541.9X103X10/2000=12.71X103g=12.71kg (7)糖化酶耗量 酶活力:20000u/g;使用量:200u/g 则酶用量:2541.9x103x200/20000=25.42x103g=25.42kg 酒母糖化酶用量(350u/g原料，10%酒母用量):2541.9X10%x67%X350/20000=2.98KG (8)硫酸铵耗用量: 1000X6.8=6.8KG (9)硫酸耗用量:1000X5.4=5.4KG 2、蒸煮醪量的计算 淀粉原料蒸煮前需加水调成粉浆(原料:水=1:2.3)，则粉浆量为:2541.9X(1+2.3)=8388KG 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88ºC，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。 干物质含量B0=88%的薯干比热容为:Ca=4.18x(1-0.7Ba)=1.61[KJ(kgk)] 粉浆干物质浓度为:B1=88/(4x100)=22% 蒸煮醪比热容为:C1=BICa+(1.0-B1)Cw=22%X1.61+(1.0-22%)X4.18=3.61 [KJ(kgk)] 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:8388，8388×3.61(88,50),(2748.9 ,88× 4.18),8871(kg) 经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为:8871—(8871x3.61x(188-84))/2288.3=9257kg 式中:2283.3——第二液化维持罐的温度为84ºC下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg)。 (3)经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为: 8815+(8815x3.67x(115-84))/(2748.9-115x4.18)=9257kg 式中:115——灭酶温度(ºC) 2748.9——0.5MPa饱和蒸汽的焓(kJ/kg) (4)经汽液分离器后的蒸煮醪量:9257-9257X3.61X(104.3-63)/2245=9097kg 式中:2245——104.3ºC下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg)。 (5)经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为:9097-9097X3.61(104.3-63)/2351=8520kg 式中:2351——真空冷却温度为63ºC下的饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/kg). 3、糖化醪与发酵醪量的计算 设发酵结束后成熟醪量含酒精12%(体积分数)，相当于9.66%(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6%和1.5%，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%×9.66%)×(100，6，1.5)?100,10440(kg)1 (2)不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为: F1=1000X92.41%/98%X9.66%=9761kg (3)入蒸馏塔的成熟醪乙醇浓度为:1000X92.41%/98%X12477=9.03%(w/w ,质量分数) (4)相应发酵过程放出CO2总量为:1000X92.41/98%X44/46=902kg (5)接种量按10%计，则酒母醪量为:(9761+902)/(100+10)X10=969.4kg (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: (9761+902)/110%+969.4X67%=10343kg 4、成品与发酵醪量的计算 (1)醛酒产量(占成品酒精3.8%)，则生产1000kg产品酒精可得次品酒精量为: 1000×3.8%=38(kg) (2)食用酒精产量 每生产1000kg酒精，其食用酒精产量为:1000-38=962kg) (3)杂醇油产量 杂醇油量通常为酒精产量的07%， 则淀粉原料生产1000kg 酒精副产杂醇油量为:1000×0.7%=7(kg) (4)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: ? 醪塔上升蒸汽量为 V1=10440X7.58/47.18=1674kg ? 残留液量为 Wx=10440-1674=8766kg ? 成熟醪比热容为:C1=4.18x(1.019-0.95B1) =4.18(1.019-0.95x7.5%) =3.96[kJ/(kg?K)] ? 成熟醪带入塔的热量为:Q1=F1C1t1 = 10440X3.96X70 =2.89x106kj ? 蒸馏残留液固形物浓度为:B2=F1B1/Wx=10440X7.5%/8766=8.95% ? 蒸馏残留液的比热容为:c=4.18(1,0.378B)=4.04(kj,kgK)22 6? 塔底残留液带出热量为:Q=WxCit=8766×4.04×105=3.72×10(kj)44 查附录得50%(v)酒精蒸汽焓为i=1965kj,kg，故有: 6? 上升蒸汽带出热量为:Q=1674×1965=3.29×10(kj) 3 塔底采用0.05MPa(表压)蒸汽加热，焓为2889.8kj,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: 666Di=(3.28×10+3.72×10—2.89×10)?(2689.8—4.18×105)?99%=1939 (kg) 若采取直接蒸汽加热，则塔底排出废醪量为:Ws+D=8766+1939=10705(kg) 年产100000t酒精工厂设计物料衡算结果如下表: 数生产1000kg98%每小时数每天数每年数量 酒精 量 量 量 物料 物料量(kg) (kg) (t) (t) 食用酒精 975 1250 30 97500 次品酒精 35 454 10.9 3500 薯干原料 2541.9 33.1 794.3 254190 α-淀粉酶 12.71 167 4.0 1271 糖化酶 25.42 331 7.944 2542 硫酸铵 6.8 1180.5 28.3 680 硫酸 5.4 70.3 1.687 540 蒸煮粉浆 8388 109218 2621.3 838800 成熟蒸煮8520 110937 2662.5 852000 醪 糖化醪 10343 134674 3232.2 1034300 酒母醪 969.4 12622 320.9 96940 蒸馏发酵10440 135937 3262.5 1044000 醪 杂醇油 7 91.6 2.2 700 二氧化碳 902 11744 281.8 90200 废醪 10705 139388 3345.3 1070500