年产5000t淀粉原料酒精厂的设计方案

目 录

摘要?????????????????????????????????3 绪论?????????????????????????????????3 第一章设计目的任务及标准???????????????????????3 1.1 设计任务的意义??????????????????????????3 1.2设计要求和基本内容????????????????????????4 1.3设计指导思想???????????????????????????4 1.4设计依据?????????????????????????????4 1.5可行性报告????????????????????????????4 第二章淀粉质原料酒精工艺流程设计???????????????????5 2.1淀粉质原料酒精生产的流程?????????????????????5 2.2 预处理??????????????????????????????5 2.3原料预处理流程??????????????????????????6

2.4糖化工艺的流程??????????????????????????6 2.5糖化醪的发酵???????????????????????????6 2.6发酵成熟醪的蒸馏和精馏??????????????????????6 2.7醛酯馏分的回用技术????????????????????????7 2.8蒸馏过程中酒精的损失???????????????????????7 第三章酒精生产的物料衡算 ??????????????????????7 3.1酒精生产工艺技术指标???????????????????????7 3.2工艺流程图????????????????????????????8 3.3 原料消耗计算???????????????????????????8 3.4根据要求实际原料耗算一览表 ??????????????????? 12 3.5生产设备相关计算?????????????????????????13 3.6 生产设备一览表??????????????????????????15 3.7 生产布置说明???????????????????????????16 第四章 经济核算???????????????????????????16 4.1 设备核算?????????????????????????????16 4.2原料核算?????????????????????????????17 4.3电力供应核算???????????????????????????18 4.4工人工资年度核算?????????????????????????18 4.5酒精成品出厂核算?????????????????????????18 4.6资金筹备?????????????????????????????18 4.7参考文献?????????????????????????????18

摘 要

根据要达到5000吨/年的酒精生产水平的要求设计其生产工艺，按照流程进行实验室生产，最后扩大为工业化酒精生产。在生产过程中根据传统工艺流程，在预处理、糖化、发酵，蒸馏等方面进行适当的改进，选用较为先进的方法和设备，使原料和投入得到最大的利用，并以节省原料、降低生产成本、提高生产效率为原则，从而设计出达到10000吨/年的酒精生产水平的最佳工艺。 关键词：预处理 糖化 发酵 蒸馏

绪 论

在2000多年前，人类就开始酿造酒精。酒精生产技术进一步发展始于20世纪50年代，50多年来，酒精工业在许多专家、学者和工程技术人员的努力下取得了众多科技成果，提高了酒精生产的技术水平，但总体发展势头平缓。近年来，在矿产能源日益枯竭和世界性能源危机的刺激下，燃料酒精（乙醇含量99.5%以上（ v/v））作为一种绿色可再生能源而拔地而起，使发酵酒精工业呈现出前所未有的快速发展历程，古老的发酵酒精工业在能源领域找到了自己的位置。

生产燃料酒精的基础原料谷物（玉米、木薯等）、甘蔗等的大规模农业生产技术已完全成熟。生产燃料酒精的工艺发酵技术已从学习饮料酒精发酵蒸馏技术发展到独立的发酵、蒸馏和脱水技术。在这个意义上讲，燃料酒精已具备作为独立的能源产业的社会基础和技术基础。本设计以玉米，红薯淀粉为原料，通过选择最优生产的工艺流程，重点利用物料守恒和能量守恒计算各工段消耗的物料和热量，以达到生产理想燃料酒精的目的。

第一章 设计目的 任务及标准

1. 1设计任务的意义

本文主要介绍5000吨/年酒精厂发酵车间工艺设计的一种思路，对酒精的生产工艺流程进行研究，其中包括酒精工艺流程及其论证，物料平衡和设备的计算及其选型，本设计采用先进的工艺流程对生产工艺、物料和能量的节约型和对重点工段的设备选型做了重点介绍。同时，考虑系统的灵活性、经济性，及安全、环保要求，并降低交叉污染的几率等。

根据酒精生产的特点对其结构布局进行合理设计，使得生产车间尽量紧凑、物料及能源输送距离尽量缩短，从而有效的节约资源、降低生产成本。本文针对酒精发酵特点进行物料衡算，对于酒精厂发酵车间进行了热量衡算，使得生产的各环节能够有效结合，便于提高能源的利用率。

2

1．2设计要求和基本内容

1）厂址选择的原则 a.可靠地水源：水质，水量 b.便利的交通：原材料，成品 c.尽可能靠近已有的热、电源、劳动力市场和酒精销售区域，以充分取得企业协作的条件 d.厂址地质耐力宜在20吨/平方米以上，可节约基础工程投资 e.酒精厂的综合利用以及废料的处理及堆放场地。

2）厂址选择结果 综合各种因素，初步选择商丘郊区作为酒精厂的厂址。这样，原材料成本大大降低，同时产品又能及时的销往各中心城市，交通较为方便，远离居民区，是较为理想的选择。 1．3设计指导思想

1．3.1 在设备方面，采用先进技术及机械化、自动化生产控制，提高劳动生产率，认真吸取和借鉴国内外各种产品生产的成熟新工艺,新设备，新技术。

1．3.2在经济上，要做到合理利用资源，降低能耗，减少污染，保护环境，减少浪费。

1．3.3 设计出来的酒精厂要求投资少、技术高、运行稳定、管理方便、环境好。最重要的一点是生产成本低。在工艺方面，力求合理性和先进性； 1．4设计依据：

1.4.1酿造酒工艺学课程设计指导书。 1.4.2酿造酒工艺学课程设计任务书。 1.4.3《发酵工艺原理》、《发酵工厂工艺设计概论》、及生物工程专业基础班理论课本等参考资料

1．5可行性报告： 1．5.1 项目内容

本研究是对酒精生产的发酵生产工艺，物料衡算，经济核算等方面的内容。 1．5.2 项目提出的背景及建设必要性

自中国改革开放以来，人民的消费水平不断提升，其中酒精的用量也大增。燃料酒精顾名思义其作用是充当燃料。当今世界一次燃料资源日益枯竭，大气中CO2等室温气体浓度的增大造成气候变暖，石油供应价格的波动，??，种种社会现象使人们不得不极力寻求一种绿色可再生能源作为替代燃料。正是在这种情况下，燃料酒精当仁不让的成为了研究者的聚焦点。这个分子内含有氧的物质，有效地补充了汽油在油缸内燃烧外界供氧不足的问题，另外又较好地解决了汽油的高辛烷值组分问题，“两好合一好”，使酒精（乙醇）的物理化学特性得以充分的发挥，同时又成功地缓解了尾气污染问题，使其在新兴能源队伍中的地位逐渐攀升。二十一世纪，燃料乙醇将会逐步发展成为新能源的亮点，焕发出朝阳产业的无限生机。

燃料酒精是优良的油品质量改良剂，或者说是增氧剂，是汽油的高辛烷值调合组分。添加燃料乙醇的汽油，国际上称为“增氧汽油”或“含氧汽油”，一般根据MTBE（甲基叔丁基醚）、酒精（乙醇）是单独使用或混合使用，有一系列灵活的配方，所以又称为新配方汽油。在汽油中加入10%的燃料酒精后，油品的含氧量可达到3.5%，汽油的辛烷值（我国的汽油标号）可提高近3个标号，又降低了油品的芳烃含量，抗爆指数大约增加了2个单位，汽车尾气中碳氢化合物、NOx和CO含量明显降低，降低幅度可以达到30～35%，使油品的燃烧性能、动力性能和环保性能均得到了改善，具有明显的社会效益。 1．5.3设计范围

1.确定工艺流程及生产操作条件

3

2.工艺及其主要设备（物料衡算、设备计算，总经济核算） 3.绘制生产工艺流程图

第二章 淀粉质原料酒精工艺流程设计

2.1 玉米和木薯都属于淀粉质原料，下面为淀粉质原料酒精生产的流程

淀粉质原料

除杂粉碎

粉 料

加水调浆

粉 浆

加α-淀粉酶喷射液化

粉浆液化液

加入糖化酶糖化

取小部分加入酵母

糖 化 醪 酒母

加入酒精酵母进行酒精发酵

CO2 酒精发酵醪 蒸馏

其他产品或杂质

废 醪 酒精

从上述流程可见，淀粉质原料酒精生产是由原料预处理，原料的水-热处理（原料的蒸煮），糖化剂生产，糖化，酒母制备，发酵和蒸馏等工段组成的。下面分别对上述诸工段作详细的介绍。 2.2.预处理

淀粉质原料在正式进入过程前，必须进行预处理，以保证生产的正常进行 提高生产的效益。预处理包括除杂和粉碎两个工序。 2.2.1 原料的除杂

2.2.1.1 除杂方法 （ 筛选 风选 磁力除铁）

4

2.2.1.1 气流-筛选分离器

用于谷物原料除杂用。凡是厚度和宽度或空气动力学性质与所用谷物不同的杂质，都可以用气流-筛选分离器将其分离。。

2.2.1.2 磁力除铁器

铁质杂质通常用磁力除铁器来分离。磁力除铁器分永久性磁力除铁器和电磁除铁器两类。

2.2.2原料的粉碎 2.2.2.1粉碎方法

干式 ： 干式粉碎应采用粗碎和细碎。

湿式 ： 湿式粉碎是指粉碎时将拌料用水与原料一起加到粉碎机中去进行粉碎。 2.2.2.2原料的输送 （本设计采用气流输送）

气流输送俗称风送。是利用气流管子中输送物料。它的简单原理就是：固体物料在垂直向上的气流中受到两个力的作用，一个是向下的重力，一个是向上的推力，如果推力大于重力，则物料被气流带动向上运动，从底部移到高位。举例：玉米和木薯进入接料器，它就被吸料管中的上升气流带动，从低位运送到高位，原料中的金属，泥土和石块等杂质，则因相对密度较大，不能为气流所带走而留在接料器底部或直接落在地上。 2.3原料预处理流程

原料 称重 倒包 皮带输送 除铁 粗碎 斗式提升机 料斗 细粉碎 吸风管 旋风分离器 粉料 闭风机 料斗 加料器（绞龙） 拌料预煮罐

风机 布袋过滤器 大气

细粉回收 2.4糖化工艺流程

蒸煮醪冷却至糖化温度；加糖化剂，使蒸煮醪液化，淀粉糖化，物料的巴斯灭

菌；糖化醪冷却到发酵温度和用泵将醪液送往发酵或酒母车间 2.5糖化醪的发酵

酒精连续发酵工艺流程

采用微生物培养和发酵过程是在一组罐内进行的，每个罐本身的各种参数保持基本不变，但罐与罐之间则并不相同，且按一定的规律形成一个梯度。 2.6发酵成熟醪的蒸馏和精馏 酒精蒸馏精馏装置的操作流程：

开机前对蒸馏装置进行必要的试验

开机

5

停机 蒸馏操作控制参数

进醪

排糟和排废水

加热方式

2.7醛酯馏分的回用技术

杂醇油的分离流程为：

精馏塔 液相取油 冷却 加水稀释 分层 上层粗杂醇油 盐析 成品杂醇油

下层谈酒 回入精塔下部相应塔板

2.8蒸馏过程中酒精的损失

蒸馏过程中酒精损失的总和是由酒糟，精馏废水凝结气体带走的酒精及由于设备、管道和阀件不密闭造成的酒精散逸两大部分组成的。允许的酒精损失矢量是根据设备的生产能力和季节来决定的。损失也与设备运转的正确程度和操作人员的经验有关。为了减少损失，首先就要努力使供醪、供汽和供水达到稳定。

第三章 酒精生产的物料衡算

3.1年产5000t酒精厂生产技术指标 生产规模：5000T/年

生产方法：双酶糖化、间歇发酵、三塔蒸馏

生产天数：300天/年 酒精年产量：5000T

酒精日产量：17.25T 酒精时产：0.231875T,即231.875kg/h 副产品年产量：不得有次级酒精占酒精 杂醇油量：为成品酒精量的0.5%

产品质量：国标酒精（乙醇含量95%（V/V））

生产原料：3/4薯干原料（含淀粉65%、水分13%）、1/4玉米原料（含淀粉68%、水 分11%）

α-淀粉酶的用量为8u/g原料，糖化酶用量为150u/g原料，酒酵母糖化醪用糖化酶量为300u/g原料

酸铵用量：7Kg/T（酒精）； 浓硫酸（98%）用量（调PH）：5Kg/T（酒精） 调浆时：料水比为1:3.5，调浆后粉浆温度为343k，每个粉浆罐的容积为5m2，径高比为1:1.5，锥形部分的高度为圆筒部分高度的1/3，交替使用。糖化醪91%作为生

6

产糖化醪，9%作为酒母糖化醪，酒母糖化醪制备时，料水比为1:4.5。

粉浆有关数值：粉浆比热为3.57kj/kg.k，蒸煮的温度为416k，加热蒸汽的压力位5个大气压（表压），加热蒸汽的热焓为657.8×4.187kj/kg,加热蒸汽的凝结水的热焓为143×4.187kj/kg，整个蒸煮时间为2小时，最后一个后熟器的压力为0.5个大气压（表压）,对应的温度为384k，气液分离器中糊化醪的比热为3.6kj/kg.k。糊化醪的比重为1.085，糊化醪的比热为3.64 kj/kg.k。

蒸煮锅后熟器要求;蒸煮锅和每个后熟器的容积相等，气液分离器装料量为50%，蒸煮锅、后熟器、气液分离器圆筒部分径高比为1:3。

冷却器：正空冷却器有圆柱形部分和锥形部分组成，圆柱形部分的高度为直径的1.5倍，圆锥低角为45°。真空度维持在550mm汞柱，对应温度340k，二次真气汽化热为558×4.187kj/kg.k，二次蒸汽的比容为5.7m3/kg,二次蒸汽的上升速度为0.8m/s，醪液下降管的长度为10m，垂直安装。

糖化锅:糖化锅由圆柱形部分和球形部分组成，装料系数为75%。几何容积的计算按以下进行：

V=0.785D2+1/3πh2（3r-h） D—圆筒部分的直径（m）；H—圆筒部分的高度m；h—球形底的高度m；r—底的曲率半径m；H=2D；h=0.25D;r=（D2+4h2）/8h 糖化时间为45min 3.2工艺流程图

3.3原料消耗计算（以生产1000kg国标酒精为例）

工艺计算，在设计或改建、扩建酒精厂中，对生产过程的物料和能量衡算是必不可少。衡算结果不但为生产设备和动力设备的设计、选型提供重要依据，而且能获得生产过程主副原料的消耗、水电气的消耗以及成品、副产品和废料的数量。这些都是组织和管理生产、进行成本核算的必要依据。 3.3.1原料计算

现以生产95%（V）成品酒精1000kg作为计算的基准。

虽然玉米和薯干的淀粉、蛋白质含量不同，结构密度也有些不同，但经过粉碎、加

7

工混合后，两者中和，蒸煮温度取接近薯干的，对生产很方便。

从淀粉质原料生产酒精的化学反应式原料与成品之间的定量关系如下：

糖化(C6H10O5)n+nH2O????nC6H12O6

淀粉162水18葡萄糖180发酵C6H12O6????2C2H5OH+2CO2 葡萄糖180酒精2?46二氧化碳2?44可以得到每生产1000kg无水酒精需要淀粉量为：

1000×（162／92）=1760.9（kg）

而95%(V)的成品酒精相当于92.41%(w)，故生产1000kg95%（V）成品酒精需要的淀粉量为：

1760.9×92.41%=1627.2(kg) 故生产10000t95%（v/v）酒精所需淀粉为：

1627.2×（10000/1000）×1000=16272000kg

酒精生产要经历许多的工序和复杂的生物化学变化，在生产的各个阶段难免会有淀粉的损失，根据实际经验，生产1000kg上酒精生产过程中各阶段的淀粉损失的分配大致如表。

生产过程淀粉损失一览表 生产工序 原料预处理 蒸煮 发酵 发酵 发酵 蒸馏 淀粉损失原因 粉尘损失 未溶解淀粉及糖分破坏 未发酵残余糖分 巴斯德效应和用于发酵副产物损失 淀粉损失量（%） 0.40 0.50 1.50 4.00 1.30（若加酒精捕集器，酒精自然蒸发与被二氧化碳带走 此功率损失可降为0.3%） 废槽液带走及其它蒸馏损失 累计损失 由酒精捕集器回收酒精 实际损失 1.85 9.55 1.00 8．55 因此，一般在整个生产过程中淀粉利用率在91.45%之间，若以上表为依据，淀粉利用率为91.45%计算，每生产1000kg成品酒精需要淀粉量为：

1627.2÷（1-8.55%）＝1779.3(kg)

薯干量为：

1779.3÷65%=2737.4 (kg)

玉米量为：

1779.3÷68%=2616.6(kg)

故生产1000kg3/4来自薯干、1/4来自玉米的上酒精总淀粉原料为： 0.75×2737.4+0.25×2616.6=2707.2kg

8

3.3.2辅料计算

α-淀粉酶的消耗量

蒸煮醪所需辅料的计算;以设计要求薯干、玉米为原料，应用酶活力为2000u/g的α-淀粉酶进行液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗，据技术指标，α-淀粉酶的用量按8u/g原料计算，则酶用量为：

2707.2（kg）×1000（g/kg）×8（u/g）÷2000（u/g）=10.8kg 糖化酶的消耗量

蒸煮醪所需辅料的计算;以设计要求薯干、玉米为原料，应用酶活力为20000u/g的糖化进行糖化，据技术指标，糖化酶的用量按150u/g原料计算，则酶用量为： 2707.2（kg）×1000（g/kg）×150（u/g）÷20000（u/g）=20.3kg

此外，酒母糖化制备时，糖化酶用量按300u/g原料计算，设酒母用量为10%，则酶用量为：

2707.2（kg）×10%×70%×300（u/g）÷20000（u/g）=2.8kg 注：其中70%指酒母糖化醪制备时，糖化醪为70%，另外补充30%的水。 硫酸铵的消耗量

在酒精生产中，硫酸铵用于补充舅母培养基的氮源，用量为酒母用量的0.1%。则据以上可得硫酸铵的用量为： 1265.9×0.1%=1.27kg

式中酒母量1265.9见后面计算中。 3.3.3 蒸煮醪量计算

根据生产实践，连续蒸煮首先将粉碎原料在配料调浆罐内与温水混合，加水比一般为1:3左右，本实验取1:3.5则粉浆量为：

2707×(1﹢3.5)＝12181.5kg

在蒸煮过程中用直接蒸汽加热，在后熟器和气液分离器减压蒸发冷却，这样随着蒸煮过程的进行，蒸煮醪量将随时间发生变化，要确切知道数量变化必须与热量衡算同时进行，

这里简化计算，用以下方法近似求解。

假定采用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为343K,应用喷射式液化器使粉浆温度迅速上升至416k，然后进入罐式连续液化器液化，在真空冷却器中闪击蒸发冷却至384K进入发酵罐。

① 根据所给数据，知道蒸煮醪比热为3.57kj/kg.k。为简化起见，设此比热在整个蒸煮过程中维持不变。经加热蒸汽喷射液化过后的醪液量为：

12181.5+12181.5×3.57×（416-343）/(657.8×4.187+(416-273)×4.187)=14036.2 kg

式中：657.8×4.187为加热蒸汽的焓kj/kg

② 经第二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：

设经第二液化维持罐出来的蒸煮醪温度由416k降低到393k，此处设温度降低是通过汽化解决，所以蒸煮醪汽化后的量为：

14036.2-14036.2×3.57×（416-393）/2205.2=13513.6kg

式中，2205.2为393k时水蒸气的汽化潜热kj/kg②

③ 经喷射混合加热器后的蒸煮醪的量为：

设经喷射混合加热器后的蒸煮温度由393k上升到398k，所以喷射混合后蒸煮醪的量为：

9

13513.6+13513.6×3.57×（398-393）/（657.8×4.187-(398-273)×4.187） =13621.7kg

式中：657.8×4.187为加热蒸汽的焓（kj/kg）；398k为灭酶温度

④ 经最后一个后熟罐出来的醪液量为：

经最后一个后熟器后。醪液温度由398k降低到384k，若温度降低是由热损引的， 醪液量不变；此处设为通过汽化降温，所以降温后的醪液量为： 13621.7-13621.7×3.60×（398-384）/22346=13591.0kg 式中，22346为384k时水蒸气的汽化潜热kj/kg

⑤ 经真空冷却器后最终蒸煮醪量为：

13591.0-13591.0×3.64×（384-340）/558×4.187=12659.3kg 式中：真空冷却器二次蒸汽汽化潜热 3.3.4 糖化醪与发酵醪量计算

①发酵过程中相应的过程释放的CO2总量为： （1000×92.41%)/98%×（44/46）=902kg

式中：44/46指的是产生一分子酒精就产生一分子CO2,即理想发酵情况下。 ②所以最终需要蒸馏的醪液中含酒精约为：

（1000×92.4%）/(12659.3-902)×100%=7.86%（质量分数） 由上计算可知发酵结束后成熟醪焓酒精约7.86%（质量分数）。并设蒸馏效为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1000kg95%国际酒精成品的有关计算如下： ③需蒸馏成熟发酵醪的量为：

F1=[（12659.3-902）/98%] (100+5+1)÷100=12717.0kg

④不计酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水，可设发酵过程中则成熟发酵醪量为： F2=12659.3-902=11757.3kg

⑤接种量按10%计算，则酒母量为： 12659.3×10%=1265.9kg

注：设计要求最后醪液91%用于发酵，9%用于酒母制作，相当于9/91≈10% 3.3.5成品与发酵醪量计算 ⑴ 醛油含量（次级酒精）：本次设计要求不得含有次级酒精 ⑵ 食用酒精产量：1000kg

⑶ 杂醇油产量：杂醇油产量一般为酒精产量的0.3%-0.7%，据本次设计要求，取0.5%，所以生产1000kg要求酒精杂醇油产量为：1000×0.5%=5kg ⑷ 废醪量的计算：废料醪糟是成熟发酵醪进入蒸馏塔后除去部分水和酒精及其他挥发性成分的残留液，由于是使用直接蒸汽加热蒸馏，所以应该又加上入塔的加热蒸汽冷凝水。

设进塔醪液量为F1 的温度为t1=70℃，排除废醪温度为t4=105℃，成熟醪固形物浓度为B1=7.5%,塔顶上升酒气的乙醇浓度为50%（v/v），即47.18%（质量分数），则：

①醪塔上升蒸汽量为：

V1=12717.0×7.86%÷47.18%=2118.6kg ②残留液量为：

WX=12717.0-2118.6=10598.4kg ③成熟醪的比热容为：

C1=4.187×(1.019-0.95 B1)=3.96KJ/KG.K

10

④成熟醪带入塔的热量为：

Q1= F1 C1 t1=12717.0×3.96×70=3.53×106KJ ⑤蒸煮残液固形物浓度为：

B2= F1 B1/ WX =12717.0×7.5%/10598.4=9.0% 由于是间歇蒸馏，故没有加热蒸汽冷凝水的工艺。 ⑥蒸馏残留液的比热容为：

C2=4.187×(1-0.378 B2)=4.04 KJ/Kg.K ⑦塔底残留液带走的热量为:

Q4= WX C2t4=10598.4×4.04×105=4.50×106KJ ⑧上升蒸汽带走的热量为：

查表得50%（体积分数）酒精蒸汽焓为i=1965kj/kg，故上升蒸汽带走的热量为： Q3=V1i=2118.6×1965=4.16×106KJ

塔底采用0.05Mpa（表压）蒸汽加热，焓为2689.8kj/kg；蒸馏过程热损失Qn可取为传递总热量的1%，根据热平衡计算，可得消耗的蒸汽量为： D1=(Q3 + Q4 + Qn - Q1)/（I-Cwt4）

=1.01×(4.16×106+4.50×106-3.53×106)/( 2689.8-4.187×105) =2302.6kg

肉采用直接蒸汽加热，则塔底排除醪量为： WX + D1=10598.4+2302.6=12901.0kg 3.4 根据要求实际原料耗算一览表

因计算方便，上面计算的是生产1000kg要求酒精相关数据，实际生产5000t酒精则进行放大，因取的基础数据（如比热容）都一样，所以对结果没有影响，下表则是1000kg酒精和放大后5000t酒精相关数据一览表： 计算结果和相关数据和放大数据一览表 1000kg酒精相应用量产量 5OOOt酒精相应用量产量 生产95%（V）成品酒精 所需淀粉总量 生产成品酒精需要淀粉量（计淀粉损失后） 需要薯干原料量 需要玉米原料量 3/4来自薯干、1/4来自玉米的上食用酒精总淀粉原料为 α-淀粉酶的消耗量 糖化酶的消耗量 酒母糖化酶的消耗量 硫酸铵的消耗量 粉浆量 经加热蒸汽喷射液化过后的醪液量 经第二液化维持罐出

1627.2(kg) 813.6t 1779.3(kg) 889.65t 2737.4×0.75=2052.8(kg) 1026.4t 2616.6×0.25=654.2 (kg) 327.1t 2907.2kg 1453.6t 10.8kg 20.3kg 2.8kg 1.3kg 12181.5kg 14036.2kg 13513.6kg 11

5.4t 101.5t 14t 52t 6090.75t 7018.1t 6756.8t 来的蒸煮醪量为 经喷射混合加热器后的蒸煮醪的量 经最后一个后熟罐出来的醪液量 经真空冷却器后最终蒸煮醪量 计酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水需蒸煮的成熟发酵醪量 入蒸馏塔的混合成熟醪的乙醇浓度 相应的过程释放的CO2总量 接种量按10%计算酒母量 杂醇油产量 醪塔上升蒸汽量 残留液量 成熟醪的比热容 成熟醪带入塔的热量 蒸煮残液固形物浓度 蒸馏残留液的比热容 塔底残留液带走的热量 上升蒸汽带走的热量 消耗的蒸汽量 直接蒸汽加热塔底排除醪量 13621.7kg 13591.0kg 12659.3kg 12717.0kg 7.86%（质量分数） 902kg 1265.9kg 5kg 2118.6kg 10598.4kg 3.96KJ/KG.K 3.53×106KJ 9.0% 4.04 KJ/Kg.K 64.50×10KJ 4.16×106KJ 2302.6kg 12901.0kg 6810.85t 6795.5t 6329.65t 12717.0t 7.86%（质量分数） 451t 632.95t 50t 2118.6t 5299.2t 3.96KJ/KG.K 3.53×106KJ 9.0% 4.04 KJ/Kg.K 64.50×10KJ 166.4×106KJ 92104t 516040t 注：生产5000t的数据位在生产1000kg数据的基础上乘以5，单位则为t，但物质本身的性质数据除外。若固定日产量，全年生产应为5175t，即在1000kg数据的基础上乘以5.175，单位t，这里没有列出，但设计生产设备是是在日产量的条件下计算的。

3.5 生产设备相关计算 3.5.1 粉浆罐

已知蒸煮糖化车间有两个粉浆罐，每个粉浆罐的容积为5 m3。高径比为1：1.5，

粉浆流量应为：

12181.5×（11130/1000）=137650.95kg=126.87m3

锥形部分高度为圆筒部分高度的1/3。故总容积V有

V = V1 + V2 =π(D/2) 2H + 1/3[π(D/2) 2] h D—圆筒部分的直径（m）；H—圆筒部分的高度m；h—圆锥部分的高度m，由此可得：

D=2.43m H=1.62m h=0.54 设调浆时间为3min，则有效流量为：

12

V有效=126.87×（3/60）=6.34m3

若按要求取5m3的粉浆罐，则需要台数为： n0=6.34/5=1.3=2

若要进行交替使用，则至少要3台。 3.5.2蒸煮锅和后熟器

由于后熟的时间比蒸煮时间短，所以这里取蒸煮锅计算。

蒸煮锅和后熟器的体积是相等的，每小时生产11130kg的酒精对应经过喷射加热后的醪液量，即流量为

14036.2×（11130/1000）=156182.8kg=143.95m3

物料有效流量为流量乘以逗留时间，又蒸煮时间是2h，所以醪液有效流量应为： V有效=156182.8×2=312365.7kg=312365.7/1.085/1000=287.9m3/h 设备台数n= V有效/（ηV） 式中：V有效—有效流量m3/h η --装料系数

V --单台容器体积m3

所以取Φ3600（直径为3.6m）的径高比为1:3的发酵罐应是： n1= 287.9÷4÷0.8÷[π×（3.6/2）2×3.6×3]=0.82 =1 式中:4为蒸煮锅加上后熟器的个数,0.8为装料系数。

即要达到要求日产量发酵罐1套，即一个蒸煮锅，三个后熟器。 3.5.3酒母罐

时产酒母醪的体积应为：

1265.9/1.085×（11130/1000）=13184.0L=13.2m3

同蒸煮锅和后熟器一样，计算可得酒母罐体积： V有效=13.2×2÷0.8=33.0m3

式中:0.8为装料系数，2为与蒸煮同步的逗留时间h。

可知酒母醪糟体积很小，取体积为50m3的酒母罐一个即可。 3.5.4糖化罐

糖化锅由圆柱形部分和球形部分组成，装料系数为75%。几何容积的计算按以下进行：

V=0.785D2H+1/3πh2（3r-h） D—圆筒部分的直径（m）；H—圆筒部分的高度m；h—球形底的高度m；r—底的曲率半径m；H=2D；h=0.25D;r=（D2+4h2）/8h 取Φ3600，（内径3.6m）的糖化锅，则糖化锅的H=3.6×2=7.2m，h=0.25×2.6=0.9m，r=（3.62+4×0.92）/（8×0.9）=2.25则单台体积为：

V=0.785×3.62×7.2+（1/3）×π×0.92×（3×2.25-0.9）=78.2m3 因为糖化时间为45min，所以有效流量为：

V有效=143.95×（45/60）=107.96 m3/h 根据n= V有效/（ηV），则糖化锅台数为： n2= 107.96÷0.75÷78.2=1.84=2 式中:0.75为装料系数 3.5.5发酵罐

总发酵时间由前面可知大约为62h，所以有效流量为：

V有效=143.95×62=8924.9m3

发酵罐和糖化罐有类似的构造，取Φ5000mm的发酵罐，则单个发酵罐体积为：

13

V=230m3

注①：参见《发酵工厂工艺设计概论》p102—中国轻工业出版社2007版。

①

根据n= V有效/（ηV），则发酵罐台数为：

n3= 8924.9÷0.75÷230=51.7=52 3.5.6搅拌器

每个后熟器配2个搅拌器，糖化锅1个，发酵罐2个，则至少需要搅拌器为：

2×4+1×2+2×52=114 3.5.7粗馏塔和精馏塔

根据一般精馏塔的精馏能力，且发酵醪的乙醇含量比较低，年产100000t酒精所需的粗馏塔和精馏塔应该有15套左右。具体计算这里不详细列出。 3.5.8其他设备

本设计只是进行初步设计，详细的设备计算不做介绍,下表只做大致罗列。 3.6 生产设备一览表

生产设备表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

产品名称 输送系统 给料机 永磁除铁器 粉碎机 风机 分离器 蒸煮锅 粉浆泵 后熟器 真空冷却系统 酒母罐 糖化罐 发酵罐 酒精冷却器 粗馏酒精罐 精塔回流罐 水洗塔回流罐 规格型号 锤片式 离心式 旋风式 Φ3600mm 5m3 Φ3600mm 单位 套 台 台 台 台 台 台 台 台 套 个 个 台 台 台 台 台 主要材质 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 数量 2 3 2 2 8 4 1 3 3 1 1 2 52 15 15 15 15 V=50m3 Φ3600mm Φ5000mm 板式 V=5m3 V=5m3 V=5m3 14

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 甲塔回流罐 杂塔回流罐 碱液罐 杂醇油暂储罐 精塔废水闪蒸罐 酒精计量罐 酒业计量罐 次酒精计量罐 杂醇油分离器 醪塔再沸循环泵 真空泵 粗馏酒精泵 精塔回流泵 V=5m3 V=5m3 V=2m3 V=10m3 V=10m3 V=80m3 V=80m3 V=6m3 V=6m3 Q=200m3/h 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 碳钢 碳钢 碳钢 不锈钢 不锈钢 碳钢 不锈钢 不锈钢 15 15 15 15 15 15 15 15 15 30 30 30 30

Q=90m3/h Q=150m3/h 3.7 生产布置说明

由于年产量比较大，车间布置设计比较复杂，上表为至少的总生产设备台数，本次设计只做简单的套装设计图。

第四章 经济核算

4.1 设备核算

生产设备表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9

产品名称 输送系统 给料机 永磁除铁器 粉碎机 风机 分离器 蒸煮锅 粉浆泵 后熟器 15

数量 2 3 2 2 8 4 1 3 3 金额（万） 25 15 6 5 16 12 16 66 30

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/se1d.html