浙 江 * * 学 院 毕业设计（论文）题目：发酵法年产5万吨乙醇的工艺设计姓 名 :系 别、 专 业 : 导 师 姓 名、职 称 : 完 成 时 间 : 发酵法年产5万吨乙醇的工艺设计 摘 要：乙醇的生产过程包括原料除杂，粉碎，液化，糖化，除菌，发酵，精馏这几个主要的过程。本设计简述了从木薯原料预处理、液化、酶糖化到发酵生产后处理整个发酵乙醇生产工艺流程，主要完成了发酵段，精馏段的计算及附属设备的选型。关键词：乙醇；发酵；精馏Technological Design of 50,000 tons by fermentation of ethanol Every Year.Abstract:Ethanol production process includs these major processes: raw material impurity, grinding, liquefied, saccharification, sterilization, fermentation, distillation. The design brief pretreatment of raw materials from cassava, liquefaction, saccharification enzyme fermentation production to post-processing the entire production process,and the major assignments are calculated fermentation, distillation section and selecting of pumps and storage tanks.Keywords: Ethanol ;Fermentation; Distillation- VI -目 录摘 要IABSTRACTII1 概述11.1乙醇的性质及质量标准11.1.1物理性质11.1.2化学性质11.1.3生化性11.1.4质量标准11.2乙醇生产的意义及发展史21.2.1乙醇生产的意义21.2.2乙醇生产的发展21.3乙醇的应用领域31.4主要生产工艺31.4.1合成法31.4.2发酵法42 建厂可行性分析82.1 需求和拟建规模82.1.1原料简介82.1.2木薯原料的优势82.1.3乙醇市场分析82.2主要建设条件82.3 环境保护及废物处理82.4 企业组织管理82.5 资金筹措方式93 乙醇发酵工艺103.1木薯的处理103.1.1原料除杂103.1.2原料粉碎103.1.3原料输送113.2液化和糖化113.2.1液化113.2.2糖化123.3乙醇发酵123.3.1乙醇发酵常用的微生物123.3.2酵母生长条件133.3.3酵母的培养工艺133.3.4发酵乙醇的机理153.3.5乙醇发酵工艺153.3.6乙醇发酵的成熟指标153.4空气除菌与设备154 物料衡算184.1原料消耗的计算184.1.1每吨95%乙醇木薯干的消耗量184.1.2每吨95%乙醇-淀粉酶的消耗量184.1.3每吨95%乙醇糖化酶的消耗量184.2醪液量的计算194.3发酵过程的计算204.3.1发酵罐的计算204.3.2发酵热的计算214.3.3成熟醪发酵液中乙醇含量224.4 产品精制224.4.1 计算机模拟结果224.4.2塔高与塔径244.4.3塔(T-2)塔板主要工艺尺寸294.4.3.1 溢流装置的计算294.4.3.2 塔板分块314.4.3.3 筛板计算314.4.3.4 筛板的流体力学验算314.4.4 塔板负荷性能图的计算324.5换热器选型364.5.1塔（T-1）塔顶冷凝器（E-1）364.5.2塔（T-2）塔顶冷凝器（E-2）364.6储罐选型374.6.1储罐(V-1)374.6.2其它储罐选型374.7泵的选型374.7.1泵(P-1)374.7.2其它泵的选型384.8小结385 全厂总平面设计405.1总平面设计任务及内容405.1.1总平面设计任务405.1.2工厂组织405.2总平面设计原则405.3总平面布置论述405.4 辅助车间设施415.4.1 质检室415.4.2 仓库415.4.3 机修间415.4.4 污水处理425.4.5 生活设施425.5 供电系统425.5.1 供电要求和相应措施425.5.2 车间配电原则425.5.3 主车间配电425.6 用水系统425.6.1乙醇厂用水分类425.6.2给水系统和配水系统425.6.3冷却水循环系统425.6.4排水系统426 人力组织436.1 基本原则436.1.1 劳动力组织原则436.1.2 企业组织原则436.2 车间劳动制度436.3 乙醇生产车间人员编制43符号说明44致谢45参考文献46附录一 工艺流程图47附录二 筛板塔（T-2）条件图48附录三 车间平面布置图49附录四 车间立面图501 概述1.1乙醇的性质及质量标准乙醇又名酒精，是由碳、氢、氧3种元素组成的有机化合物，分子式为C2H5OH，结构简式为CH3CH2OH，相对分子质量为46。乙醇既是食品、化工、医药、染料、国防等工业十分重要的基础原料，又是可再生的清洁能源。乙醇作为重要的溶剂和化工原料而广泛应用于化学工业和医药卫生事业，它又是饮料酒工业的基础性原料，也是一种方便而较干净的液体（或固体）燃料。1.1.1物理性质乙醇是无色透明的液体，比水轻，具有特殊的芳香气和刺激味，吸湿性很强，可与水以任何比例混合并产生热量。乙醇易挥发易燃烧，燃烧时产生大量的热量，燃烧产物是水和二氧化碳。乙醇蒸汽与空气能形成爆炸性混合气体，爆炸极限为3.5%-18%（体积分数）乙醇的物理指标：熔点()：-114.1沸点()：78.3 相对密度(水=1)：0.79相对蒸气密度(空气=1)： 1.59 饱和蒸气压(kPa)：5.33(19)燃烧热(kJ/mol)：1365.5 蒸发热(kJ/L)：918.76 临界温度()：243.1临界压力(MPa)：6.38 辛醇/水分配系数的对数值：0.32闪点()：12 引燃温度()：363溶解性： 与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。1.1.2化学性质1） 氧化作用下乙醇的变化2C2H5OH + O22CH3CHO + 2H2OC2H5OH + O2CH3COOH + H2OCHOH + O 2CO2+3H2O2） 碱金属，碱土金属与乙醇的作用 2Na + 2C2H5OH2C5H5ONa + H2Mg + 2C2H5OHC(C2H5O)2 Mg + H23） 酸与乙醇的反应 CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O4） 乙醇的脱水反应 CH3CH2OH CH2=CH2 + H2O 2CH3CH2OH C2H5OC2H5 + H2O1.1.3生化性乙醇能使细胞蛋白质凝固，尤以75%（体积分数）的乙醇作用最为强烈，浓度过高，细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜，阻止乙醇向内部渗透，作用效果反而降低，浓度过低则不能使蛋白质凝固1。因此常选用75%（体积分数）的乙醇作消毒剂乙醇易被人体肠胃吸收，吸收后迅速解放出热量。少量乙醇对大脑有兴奋作用，数量较大则有麻醉作用，大量乙醇对肝脏和神经系统有害作用。1.1.4质量标准乙醇作为一种原料性的产品，其产品质量必须达到一定的标准。通常，乙醇按含杂质多少分为：无水乙醇、试剂乙醇、食用乙醇，医药乙醇，工业乙醇。其食用乙醇国家标准如表1.1所示。表1.1 乙醇的质量指标表项 目特 级优 级普 通 级色度/号101010乙醇/（体积分数）96.095.595.0硫酸试验/号51060氧化时间/min403020醛/mg/L1330甲醇/mg/L250150正丙醇/mg/L235100异丁醇异戊醇/mg/L1230酸（以乙酸计）/mg/L71020酯（以乙酸乙酯计）/mg/L101825不挥发物/mg/L102025重金属（以Pb计）/mg/L111氰化物（以HCN计）/mg/L5551.2乙醇生产的意义及发展史1.2.1乙醇生产的意义乙醇是可再生能源,若采用小麦、玉米、稻谷壳、薯类、甘蔗、糖蜜等生物质发酵生产乙醇,其燃烧所排放的二氧化碳和作为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳, 在数量上基本持平,这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。发展乙醇不仅可以促进农业的可持续发展，并且可以作为清洁能源代替汽油或汽油添加剂，减少工业大气污染，保护环境，同时也可缓解原油进口的压力。根据我国生物燃料乙醇及车用乙醇汽油“十一五”发展专项规划，“十一五”期间，我国将生产600万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇500万吨，生物柴油100万吨；到2020年，生产2000万吨生物液态燃料，其中燃料乙醇1500万吨。如果完全用玉米来生产，按照1：3.3比例计算，2010年对玉米的需求将达到1650万吨，2020年将达到4950万吨，加上其他工业消费对玉米需求的增长，未来我国玉米生产将难以满足燃料乙醇生产的工业化需求，完全使用玉米生产燃料乙醇在我国并不现实。随着陈化粮食逐步消耗殆尽和玉米价格节节攀升，考虑到玉米生物乙醇的发展可能威胁到国家的粮食安全，为此，2006年起国家停止新批玉米燃料乙醇企业，并大力鼓励发展非粮食作物为原料开发燃料乙醇。所以以非粮作物为原料生产乙醇有着广阔的市场前景，对解决日益紧迫的液体燃料短缺问题具有极其重要的意义。1.2.2乙醇生产的发展1）生产技术的现代化新中国成立前，我国乙醇工业的规模很小，生产工艺均为间歇式，以麦芽作淀粉糖化剂，原料不经粉碎，淀粉利用率只有60%左右。20世纪50年代中期开始进行技术革新，首先在糖化剂方商采用微生物糖化剂代替麦芽，1964年推行机械通风制曲，随后普遍应用液体曲，1978年开发出高活力糖化酶新菌种（UV-11）进入20世纪90年代后逐步使用具有国际水平的耐高温X-淀粉酶和高转化率糖化酶。在淀粉质原料的蒸煮、糖化工艺方面采用一级真空冷却连续糖化。在发酵方面，出现了应用耐高温酵母、酿酒用