12Wta燃料酒精发酵车间工艺设计.doc

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1、12Wt/a燃料酒精发酵车间工艺设计摘要本设计主要针对酒精发酵工段的工艺进行设计，设计采用的是露天圆形锥底发酵罐，可进行自动控制清洗、灌装、杀菌等过程。本设计分为五章节，设计的重点为设备的计算及选型。首先介绍了酒精的概述，其次就酒精的产量进行物料衡算和热量衡算，然后进行酒精发酵罐、种子罐的尺寸的计算，计算得出：发酵罐体积为230m3，种子罐体积25 m3。种子罐采用两档搅拌，为增加溶氧，搅拌器选用六弯叶圆盘涡轮式搅拌器。最后就车间的布置、设备概况、仪表、供电、通风、给排水、环境保护、节能、技术保安及防火、车间维修等进行了讨论。计算结束后根据计算结果制图，本设计包含发酵罐装配图、种子罐装配图、物

2、料流程图、管路及仪表流程图和车间布置图。关键词：燃料乙醇；双糖化发酵；工艺；12 Wt/a Fuel Alcohol Fermentation Workshop Process DesignAbstract This design is mainly for alcohol fermentation process of section in design. The design of the circular cone is open fermentation tank bottom, automatic control cleaning, filling and sterilization

3、 process.This design was divided into five sections, the focal point of design for the calculation and selection of equipment. First introduced the overview of alcohol, the second is output of alcohol materials calculation and heat balance calculations and alcohol fermentation tank, the calculation

4、of the size of the seed cans, calculated: fermentation tank volume is 230 m3, seeds cans of volume 25 m3. The two gears stirring pot seeds to increase the dissolved oxygen, blender chooses six curved leaf disc turbine blender. Finally the workshop layout, equipment status, instrument, power supply,

5、ventilation, water supply and drainage, environmental protection, energy saving, fire prevention, security and technology workshop.Keywords：cassava; double saccharification and fermentation; fuel ethanol目 录摘要IAbstractII第一章 综 述11.1 木薯的发展概况11.2 世界能源概述11.2.1 世界能源安全现状与前景11.2.2我国能源面临的安全和可能的出路21.3.1 世界燃料乙

6、醇发展现状21.3.2 我国燃料乙醇发展现状3第二章 物料衡算52.1 12万吨淀粉原料酒精厂全厂物料衡算52.1.1 全厂物料衡酸的内容52.1.2 工艺流程示意图52.1.3 工艺技术指标及基础数据52.1.4 原料消耗的计算62.1.5.蒸煮醪量的计算82.1.6糖化醪与发酵醪量的计算102.1.7成品与发酵醪量的计算112.1.8 12万吨/年淀粉原料酒精厂总物料衡算132.2普通三级酒精发酵车间的物料衡算152.2.1酒精发酵工艺流程示意图152.2.2工艺技术指标及基础数据152.2.3酒精发酵车间的物料衡算152.3 120000吨酒精发酵车间水衡算172.3.1补充水量172.

7、3.2酒母糖化醪杀菌后冷却水用量为182.3.3酒母培育冷却水用量182.3.4发酵过程冷却用水182.3.5酒精捕集器用水182.3.6洗罐用水量19第三章 设备计算与选型203.1发酵设备的计算与选型203.1.1生产能力、数量和容积的确定203.1.2 主要尺寸的计算213.1.3 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸：223.1.4冷却面积和主要尺寸：243.1.5 设备材料的选择243.1.6发酵罐壁厚的计算243.1.7接管设计253.2种子罐的计算与选型253.2.1种子罐容积和数量的确定263.2.2种子罐个数的确定263.2.3主要尺寸的确定263.2.4设备结构的工艺设计263.

8、2.5搅拌器轴功率计算：273.2.6冷却面积计算及竖直蛇管冷却装置设计283.2.7设备材料选择313.2.8 壁厚计算313.2.9进风管32第四章 工艺管道及仪表流程图344.1工艺管道及仪表流程图设计内容344.2工艺管道及仪表流程的一般规定344.3管道编号与设备标注344.3.1管道编号344.3.2设备代号35第五章 车间布置365.1 车间布置原则365.2 车间布置说明365.2.1 建筑365.2.2 生产工艺365.2.3 设备安装要求36第六章 通用工程376.1供电与通风376.1.1供电376.1.2采暖与通风376.2给排水376.2.1生产用水情况概述及要求37

9、6.2.2排水系统的划分376.3生产过程中“三废”排放情况376.3.1处理方案386.4节能386.4.1能耗分析386.4.2节能措施386.5车间维修38参考文献39致谢40第一章 综 述1.1 木薯的发展概况木薯（Manihot）是多年生植物，广泛种植于热带和亚热带的丘陵地带。木薯生长适应性强，耐旱、耐贫瘠，在各种土壤中都能生长，是一种不与粮食争地的作物。木薯的块根含30%的淀粉，木薯干则含有70%的淀粉，是被誉为“淀粉之王”，是很有前途的酒精生产原料。广西的木薯种植面积占全国的60%，年产鲜薯250-300 万t1 。木薯燃料酒精的研究和产业化，可以加速国家摆脱石油危机、减少环境污

10、染，具有很大的战略意义和社会效益;并且可以帮助农民致富，对农村问题的解决有促进作用。我们在传统的发酵酒精的基础上1 ，参照其他酒精厂的经验，充分利用实验室设备，进行木薯发酵酒精各部分工艺的探索，使酒精的产率达到51 % ，初步确定了酒精发酵各个阶段的工艺。木薯适应性很强、粗生、易种、耐干旱贫瘠、病虫害少。从南纬25度至北纬25 度，海拔500m以下，年降雨量400mm 以上的地区，无论平原、丘陵、沙土、粘土、壤土、荒地、熟地均可种植，特别是新开垦的荒地，产量相当可观。木薯是价廉质优的原料，木薯燃料乙醇以鲜木薯和木薯干片为原料，可保证全年生产。鲜木薯含淀粉25%-30%，收获期为10 月至次年2

11、 月。木薯干片含淀粉70%-72%，在3-9 月可用木薯干片作原料进行生产。木薯与甘蔗相比较，价格是最低的。作物秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物资源，也是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源。1.2 世界能源概述1.2.1 世界能源安全现状与前景自19世纪70年代的产业革命以来，化石燃料的消费量急剧增长2。初期主要是以煤炭为主，进入20世纪以后，特别是第二次世界大战以来，石油和天然气的生产与消费持续上升，石油于20世纪60年代首次超过煤炭，跃居一次能源的主导地位。虽然20世纪70年代世界经历了两次石油危机，但世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。此后，石油、煤炭所占比例缓慢下降，天

12、然气的比例上升。2011 年9月，美国能源信息署（EIA）公布了2011 年世界能源预测，其前提是各国政策和法律不变。在该标准情况下，2035 年世界能源消费量将从2008 年的505 1015Btu（1Btu =1055J，下同） 上升到2035 年的7701015Btu。OECD 国家能源需求年均增长率为0.6%，非OECD 国家为2.3%。受经济衰退影响最小的中国、印度将拉动世界经济和能源需求增长。1990年，这两国的能源消费量占世界的10%，2008 年增长至21%，预计2035 年将达到31%。届时中国的能源消费量将比美国高68%。预计到2035 年，中东能源消费量年增长率为77%、

13、中南美州72%、非洲67%。20082035 年，欧洲非OECD 国家、原苏联地区能源消费增长仅16%。背景是原苏联时代的非效率设备更新和人口减少。同时，核能、风能、水力、地热等其他形式的新能源逐渐被开发和利用，形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。到2003年底，化石能源仍是世界的主要能源，在世界一次能源供应中约占87.7%，其中，石油占37.3%、煤炭占26.5%、天然气占23.9%。非化石能源和可再生能源虽然增长很快，但仍保持较低的比例，约为12.3%。石油是不可再生的能源，尽管现在还在不断发现新的油田，可是随着石油消费量的迅速增长，世界石油资源逐渐枯竭。因此，

14、世界各国都在加紧研究开发石油的替代品，这样就有燃料酒精的出现。1.2.2我国能源面临的安全和可能的出路当我们从国际背景下把目光转到国内来看，中国并不是一个能源富裕的国家，“电荒”、“煤荒”、“油荒”的呼声一浪高过一浪，随着经济的不断增长，能源消费将进一步增加。国家发改委在能源发展“十一五”规划中提到，未来5年内，要加快政府石油储备建设，适时建立企业义务储备，鼓励发展商业石油储备，逐步完善石油储备体系。以应对石油天然气供应中断为核心，建立完善能源安全预警制度和应急机制。最近几年，国际石油价格大幅震荡、不断攀升，给我国经济社会发展带来多方面的影响。我国战略石油储备体系建设刚刚起步，应对供应中断能力

15、较弱。在应对能源短缺上，节能降耗至关重要。有人提出：为确立节能的战略地位，建议把节约资源提升到基本国策的高度。同时我国又是一个农业大国，农村人口总数占总人口70%以上，农村生活用能主要依赖秸秆和薪柴，两者共同占总能耗的57%。因此，在能源结构的历史转型中，发展我国生物质能具有很强的现实性很和可能性，能够真正实现由“黑色能源”向“绿色能源”的转变，保证国家的能源安全。1.3.1 世界燃料乙醇发展现状2009年燃料乙醇产量达到500万吨，其中美国2700多万吨全部为玉米乙醇。巴西生产了1900多万吨甘蔗乙醇，而我国产量仅172万吨，且粮食基乙醇占到了85%。国外用生物质燃料乙醇替代石油已有成功经验

16、。上世纪80年代，美国使用生物质燃料乙醇与汽油的混合燃料（被称为汽油醇），用65辆小汽车和轻型载重车，在零下30至零上40时，从海拔3451525m的地区行驶300万公里进行试验，发现该混合燃料性能好，与汽油一样，甚至在汽车加速时比汽油还快，耗油量比汽油平均5，低温时更省。燃料乙醇加入汽油还可提高燃料质量，如加入10%燃料乙醇的汽油（即E-10），其辛烷值可提高28。目前世界上已有400多万辆汽车使用燃料乙醇汽油。世界各国因地制宜选择本国产量大、成本低的原料生产燃料乙醇，如美国以玉米作原料生产燃料乙醇，年产量达500万吨，全国有数千个加油站供应E-10汽油醇，巴西以甘蔗糖蜜和糖汁为原料生产燃料

17、乙醇，法国以甜菜为原料。全世界每年可产生近20亿吨秸秆，用秸秆纤维素可生产酒精和甲烷。秸秆的生物处理目前被认为是最有前途的处理方法， 生物法具有污染少、效高、利于工业化生产等特点， 已逐渐成为纤维素类物质综合利用的主要途径3。1.3.2 我国燃料乙醇发展现状目前，我国燃料乙醇的生产原料也主要以玉米为主4。2001年，国家五部委颁布陈化粮处理若干规定，规定陈化粮主要用于生产乙醇、饲料等，并批准建立四家乙醇企业：丰原生化、中粮生化能源（肇东）有限公司（前身为华润酒精，下称中粮生化）、吉林燃料乙醇公司、河南天冠集团。可以看出，燃料乙醇最初的发展主要以消化陈化粮为主。长期以来，我国玉米市场一直以供大于

18、求为主，庞大的玉米库存费用成为国家财政的一项重要负担。到2010年我国计划增加非粮燃料乙醇年利用量200万吨，乙醇汽油销售量达到3020万吨，占全国汽油销售量50%以上。而从实际发展情况来看，受制于技术及其他限制性因素，这个目标已经难以实现。由于玉米生产燃料乙醇原料优势的消失，以玉米为原料生产乙醇难以成为今后燃料乙醇的发展方向。木薯做乙醇在我国非玉米主产区也非常普遍，如在我国最大的木薯产区广西，就有国内唯一的一家以木薯作原料生产燃料乙醇的定点生产企业一中粮生物质能源有限公司5。广西已成为木薯燃料乙醇推广的试点地区。木薯制酒精具有工艺成熟、非粮的特点。由于从2006年底以来国家对玉米燃料乙醇生产

19、加以限制，国内燃料乙醇产能的发展近几年来相对缓慢。2001年4月，国家宣布推广车用乙醇汽油，并批准了4家年产能共为102万吨的燃料乙醇试点项目，据有关部门数据显示，我国2005年燃料乙醇的产量为102万吨，2006年为132万吨。2008年初，中粮集团在广西的一家以木薯为原料的20万吨产能的燃料乙醇生产厂家开始投产，成为国内唯一的一家以非粮为原料的燃料乙醇生产项目，也成为我国第五家定点生产燃料乙醇的企业。根据数据显示，2009年我国五家定点企业燃料乙醇总产量为172万吨，其主要原料是玉米、小麦和木薯。2002年6月30日开始国家第一批燃料乙醇的试点区域是河南省的郑州、洛阳、南阳及黑龙江省的哈尔

20、滨、肇东等五个城市，2004年初，试点扩大至除了黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽五省的全部区域之外，还增加了湖北省的九个地市、山东省的七个地市、江苏省的五个地市、河北省的六个地市。之后，国家将广西确定为第一个以木薯为原料，生产燃料乙醇和推广车用乙醇汽油的试点区域，木薯燃料乙醇汽油在广西开始推广。第二章 物料衡算2.1 12万吨淀粉原料酒精厂全厂物料衡算2.1.1 全厂物料衡酸的内容（1）原料消耗的计算：原料为木薯干，其他原料有淀粉酶，糖化酶，硫酸氨，硫酸等。（2）中间产品：蒸煮醪，糖化醪，酒母醪，发酵醪等。（3）成品，副产品以及废气，废水，废渣即酒精，杂醇油，二氧化碳和废糟等。2.1.2 工艺流

21、程示意图生产工艺采用双酶糖化，间歇发酵，如图2.1图2.1 酒精生产工艺流程图2.1.3 工艺技术指标及基础数据（1）生产规模：12万吨/年酒精。（2）生产方法：双酶糖化，间歇发酵。（3）生产天数：每年300天。（4）食用酒精日产量：400吨。（5）食用酒精年产量：120000吨。（6）副产品年产量：次级酒精占酒精总产量的2%。（7）杂醇油量：为成品酒精量的0.5%。（8）产品质量：普通三级酒精。（乙醇含量95% 体积分数）。（9）木薯干原料含淀粉66%，分14%。（10）-淀粉酶用量为8g/g原料，糖化酶用量为150g/g，化酶用量300g/g 。（11）硫酸氨用量：7kg/t（酒精）。（1

22、2）硫酸用量（调PH用）：5kg/t（酒精）。2.1.4 原料消耗的计算（1）淀粉原料生产酒精的总化学反应式：糖化： 162 18 180发酵： 180 92 88 （2）生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量：由上式可求的理论上生产1000kg无水酒精所耗的淀粉量为：（3）生产1000kg三级酒精的理论淀粉消耗量：普通三级酒精的乙醇含量在95%（体积分数）以上，相当于92.41%（质量分数），故生产1000kg普通三级酒精理论上须淀粉量为： （4） 生产1000kg普通三级酒精实际淀粉消耗量：实际上，整个生产过程经历原料处理、发酵及蒸馏等工序，要经过复杂的物理化学和生物化学反应，产品得率必

23、然低于理论率。据实际经验，各阶段淀粉损失率如表2.1所示6。 表2.1 生产过程l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蒸煮淀粉损失及糖分损失0.50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CO2带走1.30有酒精扑集器0.30%蒸馏废糟带走等1.85总计损失9.55假定发酵系统设有酒精扑集器，则淀粉损失率为8.55%。故生产1000kg普通三级酒精须淀粉量为： 这个原料消耗水平相当于淀粉出酒率为10001779.3=56.2%，着达到了我国先阶段甘薯干原料生产酒精的先进出酒率水平。（5）生产1000kg普通三级酒精木薯

24、干原料消耗量：据基础数据给出，木薯干原料含淀粉66%，故1吨酒精耗木薯干量为： 若应用液体曲糖化工艺，并设每生产1000kg酒精需要的糖化剂所含淀粉量为G1，则淀粉原料需用量为： （6）淀粉酶消耗量：应用酶活力为2000g/g的淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗量。淀粉酶用量按8g/g原料计算。 用酶量为： （7）糖化酶耗用量：若所用糖化酶的活力为20000u/g，使用量为150u/g原料，则糖化酶消耗量为：此外，酒母糖化酶用量按300u/g（原料）计，且酒母用量为10%，则用酶量为： 式中70%为酒母的糖化液占70%，其于为稀释水和糖化剂。（8）硫酸氨耗用量：硫酸氨用于酒母培养基的补

25、充氮源，其用量为酒母量的0.1%，设酒母醪量为G0，则硫酸氨耗量为：2.1.5.蒸煮醪量的计算根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1：3.3粉浆量为： 蒸煮过程使用直接蒸汽加热，在后熟器和汽液分离器减压蒸发、冷却降温。在蒸煮过程中，蒸煮醪量将发生变化，故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行，因而十分复杂。为简化计算，可按下述方法近似计算。假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度55，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88，然后进入连续液化器液化，再经115高温灭酶后，再真空冷却器中闪几蒸发冷却至63后入糖化罐。其工艺流程图如图2.2所示。图2.2 粉浆连续蒸煮液化工业流程干物质含量B0=8

26、6%的薯干比热容为： 粉浆干物质浓度为： 蒸煮醪比热容为：式中：Cw水的比热容kJ/(kg.K)简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不便。（1）经喷射液化加热后蒸煮醪量为： 式中：2748.9喷射液化器加热蒸汽（0.5Mpa）的焓（kJ/K）。（2）经二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：式中：2288.3第二液化维持罐的温度为84下饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K）。 （3）经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为： 式中：115灭酶温度（摄氏度）； 2748.90.5Mpa饱和蒸汽的焓（kJ/K）。（4）经汽液分离器后的蒸煮醪量： 式中：2245104.3下蒸汽的汽化潜热（kg）。 （5）经真空冷却后

27、最终蒸煮醪量为： 式中：2351真空冷却温度为63下的饱和蒸汽的汽化潜热（kJ/K）。2.1.6糖化醪与发酵醪量的计算 社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）。并设蒸煮效率为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1000kg95%（体积分数）酒精成品有关的计算如下：（1）成熟发酵醪量为：（2）不计酒精捕集器和洗罐用水，则成熟发酵醪量为：（3）入蒸馏塔的城市醪乙醇浓度为：（4）相应发酵过程放出CO2总量为：（5）接种量按10%计，则酒母醪量为：（6）化醪量 酒母醪的70%是糖化醪，其余为糖化剂和稀释水，则糖化醪量为：

28、2.1.7成品与发酵醪量的计算（1）醛酒产量：在醛塔取酒一般占成品酒的1.2%3%，在保证主产品质量合格的前提下，醛酒量取得越少越好。设醛酒量占成品酒精的2%，则生产1000kg成品酒精可得次品酒精量为：（2）每产生1000kg酒精，其普通三级酒精产量为： （3）杂醇油产量：杂醇油通常为酒精产量的0.3%0.7%，取平均值0.5%，则淀粉原料生产1000kg酒精副产杂醇油量为： （4）废醪量的计算：废醪量是进入蒸馏塔的成熟发酵醪减去部分水和酒精成分 及其挥发成分后的残留液。此外，由于醪塔是使用直接蒸汽加热，所以还需加上入塔的加热蒸汽冷凝水。醪塔的物料和热量衡算如图2.3所示： 图2.3 的物料

29、和热量衡算设进塔的醪液（F1）的温度t1=70度，排除废醪的温度t4=105度：成熟醪固形物浓度为B1=7.5%，塔顶上升酒器的乙醇浓度50%（体积分数）即47.18%（质量分数）7。则：醪塔上升蒸汽量为： 残留液量为：成熟醪比热容为：成熟醪带入的热量为：蒸馏残液固形物浓度为： 此计算是间接加热，故没有蒸汽冷凝水的工艺。蒸馏残液的比热容为： 塔底残留液带出热量为： 查附表得50%（体积分数）酒精蒸汽焓为I=1965kJ/kg，故有：上升蒸汽带出热量为： 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Qn可取为传热总热量的1%。根据热量衡算，可得消耗的蒸汽量

30、为： （2-1）若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪为：2.1.8 12万吨/年淀粉原料酒精厂总物料衡算 前面对淀粉原料生产1000kg酒精（95%）进行了物料平衡计算，以下对12wt/a木薯干原料酒精厂进行计算8。（1）酒精成品日产普通三级酒精为：日产次级酒精为： 日产酒精总量为：实际年产量为：普通三级酒精量为：）次级酒精量为：）酒精总产量为： （2）主要原料甘薯干用量日消耗量： 年消耗量：淀粉酶、糖化酶用量以及蒸煮粉浆量、糖化醪、酒母醪、蒸煮发酵醪等每日量和每年量均可算出，在其中由于木薯淀粉含氮量低， 要添加一定量的氮源（ 如蛋白胨、硫酸铵和尿素），才能更好的满足酵母的生长所需，从而大大提高

31、木薯淀粉的产酒精量，衡算结果见下表。表1.2 120000吨/年淀粉原料酒精厂物料衡算表数量物料生产1000kg95%酒精物料量（kg）每小时数量（kg） 每天数量（t）每年数量（t）普通酒精98016667400120000次级酒精203408.162448甘薯干2695.9458491100330110-淀粉酶92819.30.464139.2糖化酶10.781834.41320硫酸氨1.1519.60.47141硫酸5.00.0852.04612蒸煮粉浆11592.4197149.64731.61419477成熟蒸煮醪11683.5198699.04768.81430632糖化醪1232

32、8209660.05031.81509551酒母醪1152.219593.54470.24141073.5蒸煮发酵醪12478212210.95093.11527918杂醇油5852.04612二氧化碳90215340368.16110448废渣126942155955174.31552285淀粉质原料2695.944848.71100.3330110.92.2普通三级酒精发酵车间的物料衡算 2.2.1酒精发酵工艺流程示意图酒精发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，间歇发酵。其工艺流程示意图如图1.1。 2.2.2工艺技术指标及基础数据（1）主要技术指标如表1.3所示：表1.3 酒精发酵工艺技术指标

33、指 标 名 称单 位指 标 数 生产规模t/a120000年生产天数d/a300产品日产量t/d400产品质量 纯度95% 倒罐率%1发酵周期h70发酵初糖kg/m3150淀粉转化率%98 糖酸转化率 %50酒精提取率%98（2）主要原材料质量指标：淀粉原料的淀粉含量为66%，含水14%。（3）种子培养基（g/L）：水解糖25，甘薯干粉16%20%，NH4SO40.5%，尿素0.5%。H2SO4 0.10.2%（4）酵培养基（g/L）：水解糖150，甘薯干粉16%20%，尿素0.3%，-淀粉酶0.1%。2.2.3酒精发酵车间的物料衡算首先计算1000kg纯度为95%的酒精耗用的原材料及其他料量

34、。（1）液量 式中：150发酵培养基初糖浓度（kg/m3）；50%糖酸转化率；98%淀粉转化率；98%酒精提取率。（2）发酵液配制需水解糖量，以纯糖算： （3） 二级中液量：（4）二级种子培养液所需水解糖量： 式中 25为二级种液含糖量（kg/m3）（5）生产1000kg普通三级酒精所需水解糖总量为：（6）耗用淀粉原料量：理论上，1000kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用淀粉原料量为：式中：76.7%淀粉原料含纯淀粉量； 98%淀粉糖化转化率。（7）尿素耗用量：二级种液耗尿素量为：发酵培养基耗尿素为： 故共耗尿素量为： （8）二级种液耗用量： （9）种子液耗 淀粉酶量为： （1

35、0）种子液耗用量： 酒精厂发酵车间的物料衡算如表2.2：表2.2 120000吨/年酒精厂发酵车间的物料衡算表物料名称每生产1吨酒精（95%）的物料量12万吨/年酒精生产的物料量每日物料量发酵液（m3）13.916680005560二级种液（m3）1.388166800556发酵水解糖（kg）2085250200000834000二级种液培养用糖（kg）34.7416400013880水解糖总量（kg）2119.725436400847880淀粉（kg）2820.033384036001128012尿素（kg）0.048645836.819.456硫酸氨（kg）0.00694832.82.77

36、6-淀粉酶（kg）1.43216685.56硫酸（kg）0.016720046.882.3 120000吨酒精发酵车间水衡算采用间歇发酵过程，从糖化锅内分出糖化醪到酒母培养罐需要加入水进行稀释9。2.3.1补充水量酒母糖化醪稀释用水（补充60温水与用作酒母的糖化醪应满足发酵接种量10%的需要。）因此，补充水量为： 式中：93%淀粉原料加入发酵锅的量； 7%淀粉原料加入种子液中的量； 10%接种量； 44848淀粉质原料耗用量（kg/h）。2.3.2酒母糖化醪杀菌后冷却水用量为 式中：209660糖化醪用量（kg/h）； 3.66蒸煮醪比热容kJ/(kg.K)； 4.18水的比热容kJ/(kg.

37、K)； 80杀菌温度； 27冷却后温度； 17冷却水进口温度； 25冷却水出口温度。2.3.3酒母培育冷却水用量式中：Q3酒母培育反应热(kJ/h)； 4.18水的比热容kJ/(kg.K)； 25冷却水出口温度（）； 17冷却水进口温度（）。2.3.4发酵过程冷却用水式中：Q2发酵生物反应热kJ/(kg.K)； 4.18水的比热容kJ/(kg.K)； 27冷却水出口温度（）； 20冷却水进口温度（）；2.3.5酒精捕集器用水 式中：F成熟醪量(kg/h)； 5%酒精捕集器回收酒精洗水占熟醪量的比例。2.3.6洗罐用水量式中：1%洗罐用水占熟醪量的比例。第三章 设备计算与选型3.1发酵设备的计算

38、与选型3.1.1生产能力、数量和容积的确定（1）发酵罐容积的确定：随着科技的发展，生产发酵罐的厂家越来越多，现有的发酵罐容积量系列如5，10，20，50，75，100，120，150，250，500m3等等。究竟选多大容积的好呢？一般来说单罐容积越大，经济性能越好，奉献就也越大，要求技术管理水平也越高。另一方面，属于技术改造适当扩建的项目，考虑原有的规模发酵罐的利用和新增发酵罐的统一管理，可取与原有发酵罐相同的容积；而新建的单位和车间，应尽量减少设备数量，在技术管理水平永许的范围内，尽量取较大容积的发酵罐，现取230m310.。 （2）能力的计算：现每天生产95%纯度的酒精400吨，酒精发酵周

39、期为70小时（包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间）。则每天需糖液体积为V糖。每天产纯度为95%的普通三级400吨，每吨酒精需糖液为： 发酵罐的填充系数为0.850.9，现取=0.9；则每天需要发酵罐的总容积为V0（发酵周期为70小时）。 （3）发酵罐个数的确定：计算发酵罐容积时有几个名称需明确：装液高度系数，指圆筒部分高度系数，封底则与冷却罐、辅助设备体积相抵消11。公称容积，是指罐的圆柱部分和底封头容积之和。并圆整为整数，上封头因无法装液，一般不计入容积。罐的全容积，是指罐的圆柱部分和两封头容积之和。现取单罐公称容积为230m3厌氧发酵罐，则需发酵罐的个数为n1。 （3-1） 取公

40、称容积230m3发酵罐68个； 实际产量验算： 富裕量为： 能满足产量要求。3.1.2 主要尺寸的计算现按公称容积230m3的发酵罐计算。H=1.5D h上=0.12D h下=0.09D （3-2） 得：D=5.7mH=8.565m h上=0.684m h下=0.513m（1）总表面积计算：罐体圆柱部分表面： 罐顶表面积： 罐底表面积： 罐体总表面积： 3.1.3冷却面积和冷却装置主要结构尺寸：（1）冷却面积的计算： （3-3）式中：Q发酵反应热（kg/h）； K总传热系（kg/（m.h）； Tm冷却水的温差。其中 式中：Qa生物反应热kJ； Qb蒸发损失热kJ； Qc罐壁向环境散热kJ。 其

41、中 式中：m每罐糖液质量（kg）； s糖度降低百分值%； q每千克麦芽糖放出热量（418.6kJ）；所以 （2）冷却水耗量：式中：Q发酵生物反应热（kJ/h）； Cw水的比热容kJ/（kg.）； T2冷却水出口温度（）； T1冷却水进口温度（）。（3）对数平均温差计算：（4）传热总系数K值确定先取流速为2m/s，再算管径，选取蛇管为水煤气输送管，则管的直径为： 则设蛇管圈直径为4m，由水温表查得水温20时，常数A=6.45 式中：v为质量流速（kg/s）； K2按经验取2700 kJ/（m2.h.）； 所以，总传热系数为：式中：188钢管的导热系数kJ/（m2.h.）； 1/16750管壁水污垢层的热阻（m2.h.）/kJ； 0.0035管子壁厚m。3.1.4冷却面积