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1、 毕业设计说明书作 者： 学 号： 0904150107 院 系： 化学工程学院 专 业： 生物工程 题 目：年产12万吨燃料乙醇厂初步工艺设计 重点设备糖化罐 指导者： 评阅者： 2013 年 6 月 吉 林摘 要本设计为年产12万吨燃料乙醇厂初步工艺设计，重点设备糖化罐。我国粮食短缺，为节约食用粮食，选择以木薯为原料，厂址选择在浙江舟山，因其水电交通发达，再者与有“木薯之乡”之称的广西省附近。工艺上的设计为：双酶法液化糖化工艺(提高淀粉利用率)、连续发酵工艺（提高生产效率）、三塔压差蒸馏工艺（保证产品质量及提高热能利用率）、分子筛工艺，通过物料衡算、设备选型计算、水电汽耗的计算等合理优化设
2、计生产工艺过程。关键词：燃料乙醇；液化糖化；发酵；蒸馏 AbstractThis design for the annual output of 120000 tons of fuel ethanol factory preliminary design process.The key equipment - saccharifying tank Food is shortaged in our country, to save consumption of food, the choice using cassava as raw materials, site selection in z
3、houshan, zhejiang province, because of its hydropower traffic developed, moreover with the reputation of the hometown of cassava in guangxi province. Process design for: double enzymatic liquefaction saccharification process, improve the utilization rate of starch), continuous fermentation process (
4、efficiency), five tower differential pressure distillation process, ensure the quality of products and raise the utilization ratio of heat), molecular sieve technology, through the material balance calculations, equipment selection calculation of steam, water and electricity consumption calculation
5、reasonable optimization design such as production process. Keywords: Fuel ethanol;Liquefaction saccharification;Fermentation;Distillation目 录摘要.ABSTRACT.第1章 绪论11.1 中国燃料乙醇工业的发展历史11.2 燃料乙醇产业发展中存在的问题21.3 国内外酒精生产技术水平比较分析2第2章 设计概论42.1 毕业设计的目的42.2 毕业设计的题目42.3 毕业设计的任务42.4 设计的指导思想52.5 设计的依据52.6 厂址选择52.7 原料来源
6、、规格及标准62.8 主要辅料的质量标准72.9 水的质量标准92.10 成品品种及质量标准112.11 主要工艺技术参数132.12 生产工作制度132.13 环保措施132.13.1 CO2回收利用132.13.2 杂醇油回收利用132.13.3 液体、固体CO2（干冰）的制备和贮运142.13.4 酵母回收152.13.5 酒精糟回收15第3章工艺流程的设计及说明173.1 酒精的性质、用途及生产方法概述173.1.1 性质173.1.2 用途173.2 酒精生产工艺流程的确定173.3 工艺条件及说明183.3.1 木薯粉供应工序183.3.2 液化糖化工序183.3.3 发酵工序20
7、3.3.4 酒精蒸馏22第4章 酒精生产过程中的物料和热量衡算254.1 物料及热量衡算254.1.1 成熟醪量的计算254.1.2 发酵工段物料衡算254.1.3 液糖化工段物料衡算294.1.4 蒸馏工段物料衡算324.2 水、电、汽消耗的计算404.2.1 耗水量的计算404.2.2 蒸汽消耗量的计算414.2.3 供电设施计算41第5章 设备的选型与计算435.1 液糖化工段435.1.1 糖化罐435.1.2 闪蒸罐435.1.3 液化罐435.1.4 维持罐445.2 发酵工段445.2.1 酒母罐445.2.2 发酵罐455.3 蒸馏工段475.3.1 粗馏塔的设计.475.3.
8、2 精馏塔的设计47第6章 重点设备糖化罐636.1 糖化罐的设计636.1.1 冷却设计646.1.2 搅拌装置设计656.1.3 糖化罐联结管道的计算666.1.4 温度计、人孔及支座66第7章 总体平面设计及全厂定员677.1总体平面设计的原则及要求677.1.1 依据677.1.2 基本原则677.1.3 要求677.1.4 全厂总平面设计677.2 全厂定员687.2.1 生产部门687.2.2 动力辅修车间687.2.3 科研部门68参考文献69致谢语71第1章 绪论1.1 中国燃料乙醇工业的发展历史随着现代工业的快速发展及汽车保有量的持续增加，人类对能源的需求急剧增加，全球化石能
9、源可开采量日益减少，能源的供需矛盾日渐突出，从长远来看，石油资源将在21世纪上半叶迅速走向接近枯竭的边缘，开发利用可持续的替代能源已经成为很多国家政府保障本国经济持续发展的一项重要能源战略。另外，由于化石燃料的使用对生态环境负荷日益加大，燃料乙醇等生物质能源由于其技术的可实现性、资源的可持续性以及环境的友好性已经成为各国替代能源的重要发展方向。我国以燃料乙醇为代表的生物质液体燃料的发展始于20世纪90年代中期，经历了试点、扩大试点两大阶段，经过了以下的发展历程1。（1）成立了国家乙醇推广试点机构，出台了扶持燃料乙醇产业发展的财政政策和产业发展规划。2001年，按照国务院统一部署，成立了车用乙醇
10、汽油推广试点工作领导小组，并建立联席办公会议制度，国家计划、经贸、财政、公安、工商、税务、技术监督、环保等八部委和中国石化、中国石油两大石油公司分工合作，携手联动，启动了车用乙醇汽油在我国的研究开发应用试点工作。下发了关于车用乙醇汽油扩大试点方案和车用乙醇扩大试点工作的实施细则。（2）初步形成了涉及10省的推广试点区域，催生了新的生物能源产业。当前，我国生物燃料乙醇产业按照“定点生产、定向流通、封闭运行”的原则布点发展，乙醇汽油的消费量已占全国汽油消费量的20%左右，成为世界上继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国和消费国。立足于我国成熟的乙醇生产技术和充足的原料供应保障能力，燃料乙醇产业近
11、年来取得了突飞猛进的发展。目前，全国有10个省推广使用乙醇质量分数在10%的乙醇汽油，已核准5家定点生产企业。2007、2008年和2009年，燃料乙醇市场供应量分别达到13312万吨、161152万吨和17312万吨。（3）国家明确了非粮替代的产业发展方向，出台了一系列非粮燃料乙醇产业引导资金奖励政策。国家首批批准的4家燃料乙醇企业基本上都是以玉米、陈化小麦等粮食原料为主。随着近几年粮食转化渠道的日益多元化以及粮食价格的上涨，粮食不能作为今后发展燃料乙醇的原料供应主体，发展非粮原料的替代已经成为政府和企业的共识。根据国家发展和改革委员会发布的可再生能源发展“十一五”规划，在“十一五”期间，在
12、东北、山东等劣质土地资源丰富的地区，集中种植甜高粱，发展以甜高粱茎秆为主要原料的燃料乙醇；在广西、重庆、四川等地重点种植薯类作物，发展以薯类作物为原料的燃料乙醇；同时开展以农作物秸秆等木质纤维素为原料的生物燃料乙醇生产试验。规划到2010年，以非粮生物质为原料的燃料乙醇生产能力达到200万吨/a2。1.2 燃料乙醇产业发展中存在的问题以粮食为原料的燃料乙醇工业发展受到限制，不具有可持续性，国家虽然鼓励非粮原料燃料乙醇和纤维乙醇的发展，可是由于受制于原料供应和技术成熟度的影响，非粮乙醇发展并不顺利，而第2代生物燃料纤维乙醇的发展更是有待于技术的进一步突破3。（1）传统非粮作物作为乙醇原料比较竞争
13、优势不明显。薯类生产乙醇的最大问题在原料品种、种植、收获和储存环节。特别是储存环节，需进行综合配套，以保证全年使用，这样会导致成本增加，这也是影响薯类大规模应用的关键。对甘薯而言，鲜薯无法长期过冬储存，仅能保证稳定供应2个月左右。而切片晒干是传统上的储存方式，但又是现在农民最不愿干的，劳动强度大且需要“望天收”。如何解决大规模低成本保鲜（半年以上）和低成本干燥技术是甘薯作为燃料乙醇主导原料的关键。对木薯而言，作为热带作物，引入我国后，在产量上有较大下降，我国目前还缺乏适应于亚热带地区生产的高产木薯品种。对于马铃薯，单位面积乙醇产率及原料成本都不占优势，基本可不予考虑。而新的能源作物甜高粱生产乙
14、醇，季节性太强，收获期仅2个月左右，存放期仅1个月左右，对于连续生产是个难题。（2）非粮作物边际土地开发难度大。我国有多少边际性土地可以种植非粮作物，非粮作物的大规模种植对生态环境的影响究竟有多大，可能还缺少可靠的数据。开垦边际性土地的本谁来承担、低收益谁来补偿这是一个大问题。可以说未来我们能够发展多大规模的燃料乙醇，首先取决于我国边际性土地的数量，其次取决于政府的决心：在不占用耕地的前提下开发边际性土地，需要较长的周期和持续大量的投入。所以，解决上述问题关键之一是解决木薯的大量生产问题4。1.3 国内外酒精生产技术水平比较分析目前国内外酒精加工生产技术发展呈现四大趋势。采用先进的发酵工艺 系
15、有瑞典阿拉法公司发明，即将发酵醪液经过滤去除纤维渣，再经分离机分离酵母和醪液，酵母回到发酵罐，醪液进入蒸馏工序，可减少酵母培养，缩短发酵周期，提高产量，减少废液排放。目前澳大利亚、印度等国已采用这种先进的发酵工艺；我国酒精加工企业多采用固定化酵母提高发酵效率。推广节能技术 我国推广的糖化节能技术主要是低温蒸煮和糖化，操作温度从140下降到80，热能消耗下降40%；蒸馏节能技术主要是气相过塔、压差蒸馏等，可节约蒸汽30%以上5。应用分子筛脱水和膜蒸发技术 传统的精馏方法只能获得大约96%的酒精，以往的解决方法是恒沸技术，现在美国则采用分子筛脱水和膜蒸发技术。其优点是无夹带物，无化学物、可用简单的
16、计算机操作、操作费用低廉。应用领域不断扩展酒精作为一种可再生能源，作为一种清洁的无硫燃料，除用作汽车燃料外，目前已开始与柴油混合进入消费市场，燃料乙醇电池现也开始研究。第2章 设计概论2.1 毕业设计的目的树立正确的设计思想，在技术上采用先进的生产经验和成熟的科技成果，选择先进可靠、安全适用的工艺流程和工艺条件及生产设备；技术经济指标先进，生产损耗和能量消耗低，在经济上具有合理；对环境污染程度低，在环境保护上具有可行性。对物料、水、电、汽进行平衡计算，对主要生产设备进行选型与计算，同时进行重点设备的设计和重点车间平面布置设计以及全厂平面布置设计，并绘制图纸。通过毕业设计使学生熟悉酒精生产过程和
17、解决一些工程技术问题，培养学生独立查找、分析和使用技术资料，独立编写设计文件，熟练使用CAD软件绘制工艺流程图和设备装配图的能力6。2.2 毕业设计的题目年产12万吨燃料乙醇厂初步工艺设计，重点设备-糖化罐。2.3 毕业设计的任务（1）确定建厂的意义；（2）厂址选择、建厂规模及布置方案；（3）对所给设计题目进行总体构思，包括工艺流程选择、工艺批次及工艺参数的选取等。（4）就设计题目的规格进行全厂的物料衡算：包括所有的原辅料、半成品及成品（以1000kg原料为基准）（每批次产量、每天产量、月产量、年产量）。（5）在物料衡算基础上，进行全厂的设备设计，计算选型，对全厂的所有标准设备通过生产能力的计
18、算，选出型号功率、设备总量、材料及主要动力设备，最后列出全厂设备一览表7。（6）对全厂水、电、汽等进行计算，列出衡算表。（7）重点设备、工艺的设计及讨论。（8）重点车间平面布置设计和全厂平面布置设计；（9）绘制图纸；（10）全厂经济技术指标的校核、计算。（11）厂区的交通状况、能源供应、水源情况、原料来源综合分析。（12）建厂总投资估算。（13）其他。2.4 设计的指导思想设计以传统的酒精生产工艺为蓝本，综合毕业实习时，收集的资料及查阅的大量相关资料，力求在技术上采用先进的生产经验和成熟的科技成果，使其具有现实性和先进性；工艺流程、选用设备、工艺控制和工艺条件先进可靠、安全适用；生产技术经济指
19、标先进，生产损耗和能量消耗低，在经济上具有合理性；对环境污染程度低，在环境保护上具有可行性8。（1）在工艺上的选择和设备的选用上为确保工艺稳定、可靠和产品质量，部分采用了传统式，同时进行了革新改造，引进了一部分国外较先进的技术和设备。（2）设计中考虑尽量降低操作费用及乙醇的单耗量，使其具有上马快、收效大的特点。（3）设计考虑到燃料乙醇厂今后的发展趋势（如增加品种、扩大产量等），在建筑和平面布置上及设备选取上，都留有适当的余地，同时又不致于造成现有设备、场地的太大浪费。（4）设计考虑到工人劳动条件的改善及劳动强度的降低，采用了一些新工艺、新设备，同时又确保酒精质量。（5）考虑到燃料乙醇工厂的环境
20、污染问题，进行了污水处理、CO2回收等综合利用，不但改善了环境污染，同时增加工厂的收入。（6）设计采用部分自动化仪表控制，使本厂在机械化、自动化水平上与国外先进水平差距缩短了。2.5 设计的依据依据国家和地方政府的经济计划，综合国内、国际市场情况，当地原料、水源、水质、能源供应及交通运输状况的调查与研究，依据自然状况、查阅大量相关资料，遵从设计的题目要求，用学过的理论知识与实践知识相结合，进行此题目的设计工作9。2.6 厂址选择（1）厂址选择的总原则厂址选择必须符合工业布局，符合所在地区，城市规划的要求，按照国家有关法律、法规及建设前期工作的规定进行。充分利用各地区的有利条件，避开或克服不利条
21、件；充分利用当地人力、物力、财力和自然资源、保护环境、节约用地、不占用粮田及经济效益高的土地，并符合国家现行土地管理、环境保护、水土保持等法规有关规定。尽量远离风景游览区和自然保护区10。（2）厂址选择的具体条件自然条件：地理位置：方位与城镇关系地形：简单、整齐、矩形 面积：满足工厂总平面布置要求地势：基本平坦，略有坡度 平原0.5% 山区5%地质条件a.避开危害地区：矿藏区、采空区、古井、古墓、坑穴b.地基承载力120180KN/m2c.寒冷地区，注意冻土层d.尽可能不在地震7度或7度以上地区建厂气象条件（风向、风景、雨量、温度）a.搜集十年以上气相资料b.雨量和温度有最高、最低和平均数据c
22、.冰冻线对建筑基础和管线的影响水文条件水资源：地下水（涤井水）、自来水、地表水（江、河、水库）、泉水a.了解蓄水量、水量供产量、水价、取水点、水层条件b.靠近水资源丰富的水源地c.原水提纯工艺水：靠近水源丰富、水质优良的水源环境卫生条件a.周围环境较清洁、含尘含菌浓度低、无有害气体污染b.在居民区的下风侧（3）技术经济条件原料、辅料等供应条件：靠近原料、燃料基地、产品销售地动力供应条件：靠近水源、电源交通运输条件：交通运输便利协作条件2.7 原料来源、规格及标准（1）来源：木薯采购在广西省（2）规格及标准，外观 指标感观要求：外观 洁白的粉末，具有光泽 气味 具有木薯淀粉固有的特殊气味，无异味
23、。理化要求：见表2-1表2-1 工业薯类淀粉QB184093行业标准11项目指标优级品一级品合格品水份 14.015.015.0白度457nm蓝光反射率92.088.084.0细度100目筛通过率 99.899.599.0斑点个cm2 2.05.08.0酸度ml （中和100g干淀粉耗 0.1mol/NaOH）14.018.020.0灰份 0.200.300.40蛋白质 0.150.200.30粘度（恩氏度） 1.301.301.30SO2 0.001/表2-2 木薯淀粉的化学组成（%）水分淀粉蛋白质粗纤维其他13683882.8 主要辅料的质量标准（1）淀粉酶（外观 指标）表2-3 耐高温-
24、淀粉酶性质项 目标 准最适pH值5.57.0最适作用温度90以上Ca2+浓度5070mg/kg液化力120KNU/g或800.000mwu/g糖化酶（1）技术要求：外观：固体时,粉状,无结块。液体时,黄褐色,允许有少量凝集物。（2）质量标准见表2-4。表2-4糖化酶质量标准项目标准酶活力,u/g(mL)60000,80000，100000,150000,200000水分,不小于 8.0细度(通过40目铜网筛)不小于 80酶活力保存率(室温,半年),不小于 80重金属(以Pb计),不超过 0.004铅,不超过 0.001砷(以As计),不超过 0.0003黄曲霉毒素B1,不超过 0.000000
25、5大肠菌群,个/100g(ml)不超过 30沙门氏菌不得检出（2） 活性干酵母（外观 指标）表2-5 活性干酵母性质12 项 目性 质色 泽淡黄至浅黄色形 状颗粒或条状气 味具有酵母特殊气味，无异味杂 质无 异 物无 异 物48%酵母活细胞率80%保 存 率85%水 分5.0%致病菌（沙门）不得检出重金属（以Pb计）202.9 水的质量标准（外观 理化指标及要求）在酒精厂里水的主要用途是：工艺过程用水，成品和半成品冷却用水，锅炉用水和各种洗涤用水。硬度过高的水不能用于酒精生产，因为所有的酒精生产工艺过程都是在弱酸性的条件下进行的（pH4.55.5）。冷却用水硬度也不能过高，否则容易引起设备和管
26、道表面结垢，影响冷却效果。锅炉用水应符合锅炉用水标准，硬度超标一定要进行软化处理。生活饮用水水质标准见表2-6水的硬度一般用1。d=10mg CaO/L或7.19mg MgO/L表示，即1L水中含10mg CaO/L或7.19mg MgO/L为1d（德国标准），按此标准可将原水按硬度分为如下几类，见表2-7。表2-6 生活饮用水水质标准13项目标准感官性状和一般化学指标色浑浊度臭和味肉眼可见pH 总硬度（以碳酸钙计）铁锰铜锌挥发酚类（以苯酚计）阴离子合成洗涤剂硫酸盐氯化物 溶解性总固体色度不超过15度并不得呈现其他异色 不超过3度，特殊情况不超过5度 不得有异臭、异味不得含有6.58.5450
27、mg/L0.3mg/L0.1mg/L 1.0mg/L1.0mg/L 0.002mg/L0.3mg/L250mg/L 250mg/L1000mg/L毒理学标氟化物 氰化物砷 硒 汞 镉铬（六价）铅银硝酸盐（以氮计）氯仿*四氯化碳*苯并（a）芘滴滴涕六六六1.0mg/L0.05mg/L 0.05mg/L 0.01mg/L0.001mg/L0.01mg/L0.05mg/L 0.05mg/L 0.05mg/L 20mg/L60g/L3g/L0.01g/L1g/L5g/L续表2-6 生活饮用水水质标准细菌学标细菌总数 总细菌总数游离余氟100个/mL3个/L 在与水接触300后应不低于0.3 mg/L。
28、集中式给水除出厂水应符合上述要求外，管网末梢水不应低于0.05 mg/L。放射性标总放射性总放射性0.1Bq/L1Bq/L 表2-7水的硬度分类水质类别硬度值碱性离子浓度（mmol/L H2O）较软水04.001.44软水4.18.01.452.88中硬水8.112.02.894.21较硬水12.118.04.336.48硬水18.130.06.4910.80极硬水31.010.812.10 成品品种及质量标准成品为燃料酒精，纯度为99%（V）, 变性燃料乙醇国家标准见表2-8。表2-8变性燃料乙醇国家标准GB183502001项目单位指标外观清澈透明、无肉眼可见悬浮物和沉淀物乙醇（体积）92
29、.1水分0.8甲醇0.5实际胶质mg/100mL5.0无机氯（以Cl计）mg/L32酸度（以CH3COOH计）56铜0.08pH值6.59.0注：1. 燃料乙醇在20时 应在0.79180.7893g/cm3；加入燃料乙醇的变性剂，应符合GB179301999车用无铅汽油的要求，但不得加入含氧化物；燃料乙醇与变性剂的体积混合比例应为5：120：1，即变性剂在变性燃料乙醇中的体积百分含量为1.964.76（体积）。2. 应加入有效的金属腐蚀抑制剂，以满足车用乙醇汽油对铜片抗腐蚀的要求。附：车用燃料乙醇汽油国家标准2001项目单位质量标准90号93号95号试验方法抗爆性研究法辛烷值（RON）909
30、395GB/T503GB/T5487抗爆指数（RON+MON）/2858890铅mg/L 5GB/T8020馏程10蒸发温度（体积） 70GB/T653650蒸发温度12090蒸发温度190终馏点205残留量2蒸气压3月16日到9月15日kPa 74GB/T80179月16日到3月15日88实际胶质mg/L 50GB/T8019诱导期min 480GB/T8018硫醇博士试验（质量） 通过SH/T0174硫醇硫0.001GB/T1792铜片腐蚀（50，3h）级 1GB/T5096水溶性酸或碱无GB/T259机械杂质无目测水分（质量） 0.15GB/T0264硫0.10GB/T380乙醇（体积）
31、9.010.5SH/T0663其他含氧化合物未检出苯（体积） 2.5SH/T0693芳烃40GB/T11132烯烃352.11 主要工艺技术参数表2-9 主要工艺技术参数项目参数项目参数木薯干原料淀粉含量68%淀粉出酒率55.34%淀粉利用率91.45%加水比1：3.52.12 生产工作制度全年生产日320天连续生产。2.13 环保措施2.13.1 CO2回收利用在酒精生产过程中，可发酵糖类在酵母菌的作用下降解，产生酒精和大量的CO2气体，其中一小部分溶解在酒液中，大部分需排放掉。大量CO2气体的排放，一方面不利于环境保护，另一方面也是一种资源浪费。因为为酒精发酵过程中产生的CO2纯度相当高，
32、只需经过简单的提纯处理，便可 得到几乎纯净的CO2。酒精发酵过程中产生的二氧化碳，可以用来生产液体CO2 、干冰、纯碱和轻质碳酸钙等。因此回收酒精生产过程中产生的CO2综台利用意义不小14。二氧化碳回收系统工艺流程如下：来自发酵罐除抹器贮气罐洗涤塔压缩机组吸附器预冷器干燥器蒸发冷凝器冷冻机组 CO2储存罐 从发酵车间来的CO2气体经除沫器除掉发酵气夹带的泡沫后，进洗涤塔水洗，除掉气体中的有机物和能溶于水的杂质，洗涤后的气体进压缩机组升压，之后进吸附器，经活性炭吸附除掉发酵气中的有机杂质及怪味之后进预冷器，降温并除掉部分水份，再进八分子筛干燥器，干燥后的CO2气体进蒸发冷凝器进行液化（其中冷量由
33、冷冻机组提供）液化后的CO2进入贮液罐贮存。贮存的液体CO2进入蒸汽汽化器汽化，汽化后的CO2经减压后进入用户用气系统152.13.2 杂醇油回收利用杂醇油是一种在酒精蒸馏时，从蒸馏塔抽提出的由淡黄色到红褐色的透明液体。国内杂醇油一般处理方法：（1）杂醇油间歇式蒸发回收采出的杂醇油送入蒸馏釜，当达到一定液位时，通入蒸汽加热，使甲醇蒸发进入蒸馏塔，通过传质传热，蒸馏塔顶冷凝的甲醇液作为粗甲醇进入甲醇装置预精馏塔，少部分低沸点杂质经冷凝器后放空，高沸点杂质如乙醇等累积在蒸馏塔底，逐渐蒸浓，按其浓度进行再加工利用。（2）杂醇油连续精馏回收设置一甲醇回收塔用来回收杂醇油中的甲醇，同时制取C0C0醇的浓
34、馏份。通过控制一定回流比，从塔的顶部分馏出精甲醇，从塔底部排出水，沿提馏段抽出的主要是水和C0C0醇的不均相混合物，该混合物进一步冷却分离，水返回到塔底作为蒸馏残液。不过用此法所得精甲醇中仍含有较多杂质，一般不与主塔采出的精甲醇混合，只能作为低等级产品使用。以上两种方法中，都还有极少量的、高杂质含量的蒸发残液需排出，由于量少，这部分物质可排入污水系统，采用生物氧化法，在有活性污泥的曝气池内进行净化。对杂醇油的综合利用可分为二种主要途径：（1） 对杂醇油进行精制分馏得到C2C3低碳混合醇、C4醇和异戊醇。它们可作燃料、溶剂及有机合成的原料；（2）通过酯化得到相应的酯类或混合酯。它们可作油漆溶剂，
35、 香精香料、选矿药剂、医药品及塑料增塑剂、橡胶硫化剂等。2.13.3 液体、固体CO2（干冰）的制备和贮运在二氧化碳的回收利用中， 除生产工艺外， 贮存和运输也是很重要的环节。因为气体CO2的体积是液体的365倍， 是固体CO2的764倍，气体CO2的存贮和运输费用很高，因此，气体CO2的使用在CO2的应用中只占很小比例。国内外液体CO2和干冰的制备工艺大同小异，都围绕临界温度（31.1），临界压力（7512kg/cm2）上作文章。基本工艺路线是洗涤，压缩，氧化，干燥，活性炭吸附，冷凝制成液体CO2，液体CO2节流膨胀制干冰。液体CO2和干冰的制备方法可分为高压法和低压法。高压法其液化温度为3
36、0左右，CO2经四段压缩，压缩至80Pa压力，用水冷却到30而制得液体CO2，液体CO2节流膨胀制干冰。低压法是将常压CO2压缩到25Pa， 冷却至-20，CO2即可液化.液体CO2可能装罐或用糟车贮运。固体CO2可以用木制的或隔热塑料容器贮运16。2.13.4 酵母回收酵母回收与贮存所必须遵循的原则是“及时取出，低温保存，短期保存，单一品系保存”。当发酵结束进入双乙酰还原期时，酵母便开始大量沉降，凝聚于锥底，沉降下来的酵母基本上是处于“静止状态”代谢活性很低，同时也基本上失去了对原发酵液再发酵的能力，因此，此时应及时回收。如何判断酵母回收的最佳时间，简单直接的方法是结合发酵液外观糖度和悬浮酵
37、母细胞数来决定。通常当外观糖度降到2.5P左右时，酒液中悬浮细胞数在10106个mL左右即可进行回收。回收过旱：回收时间过早则回收的是最先沉降下来的且较稀的酵母，这部分酵母主要是衰老、较大细胞酵母和一些死酵母，其中还包括许多冷凝固物。回收太迟：沉积在锥底的酵母会慢慢压实致密、增厚，酵母在“高温5甚至5以上），“高压”（罐压加上发酵液产生的液压），“高毒害”（二氧化碳和酒精）环境下会导致酵母加速衰老、退化、死亡和自溶，回收过迟，则回收的是状态变差、变黄的酵母。2.13.5 酒精糟回收经过研究表明，酒精糟中除了含有蛋白质外，还含有不同性质的碳水化合物，他们就成为培养菌体蛋白或生产其他生物活性物质的
38、碳源。迄今为止，酒糟综合利用的途径有：酒糟干燥生产饲料，酒糟滤液生产菌体蛋白，酒糟滤液全回流，酒糟或酒糟渣生产其他生物活性物质，沼气发酵和其他用途。利用酒精糟渣生产饲料糟液经过立式旋转糟液分离机可将其40%纤维素有机物滤出（余下60%去沼气发酵），即每1m3糟液中50Kg绝干物质，可滤出20KgCOD。将空气经过立式热风换热器强制热交换送入气升式干燥塔中，将分离机滤出含水分80%的稠酒精糟进行强制烘干，然后经旋风分离器分离，年可收取分状饲料2万吨，以400600/吨计，可新增产值。利用酒精糟液厌氧发酵制取沼气，并用沼气废渣生产高效有机肥，酒糟液经立式旋转分离机取走COD 20000mg/l的糟
39、渣生产饲料后，分离出的糟液中尚有COD 30000mg/l，进入沼气发酵池经过发酵，生产沼气后，COD由30000mg/l升至8000mg/l，去除率75%，BOD由15000mg/l降至2300mg/l，去除率85%，pH值由4.2升至7.27.5，年转化为沼气的COD总量为17285吨以上，沼气发酵后的消化液中含N3.32%，P（以P2O5计）3.57%，K（K2O计）2%，有机物44%，发酵液经过滤，滤饼颗粒成型可制得有机肥12000吨，相当于化肥6000吨/年17第3章工艺流程的设计及说明3.1 酒精的性质、用途及生产方法概述3.1.1 性质酒精的化学名称是乙醇，分子式为C2H5OH，
40、相对分子质量46.07。分析纯级的无水乙醇是无色透明，易挥发，具有特殊芳香和强烈刺激味的易燃液体。相对密度0.7893，沸点78.3，凝固点-117.3，闪点14，自燃点390430，乙醇蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，爆炸极限为3.3%19%（V）。3.1.2 用途酒精是一种重要的基础工业原料，广泛应用于化学工业、食品工业、日用化工和医药卫生等领域，是合成橡胶、聚氯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、氯乙醇、氯乙烷和乙基苯等的主要原料，还可作为酒基、浸出剂、洗涤剂、溶剂、表面活性剂等。目前国内酒精的下游市场一般分为两大类：工业酒精市场和食用酒精市场。工业酒精主要是用于医药、日化、油墨涂料、化工中
41、间体等领域，其中日化、涂料、医药领域有较大的发展潜力；食用酒精消费量占酒精总产量的80%，但其用途比较单一，主要作为酒类的原料。随着社会的进步和人民生活水平的提高，市场对酒精产品的需求也逐步提高，到2005年，以上各领域对酒精的年需求量将达到356万吨（市场流通量）。而从国际上酒精消费的格局来分析，酒精作为替代能源将是生物发酵法酒精最大的潜在市场。3.2 酒精生产工艺流程的确定淀粉质原料酒精生产是由原料预处理，原料的水热处理（原料蒸煮），糖化剂生产，糖化，酒母制备，发酵和蒸馏等工段组成。酒精生产工艺流程见图3-1。图3-1 酒精生产工艺流程3.3 工艺条件及说明3.3.1 木薯粉供应工序 工艺
42、流程：木薯粉箱电子称拌料罐 工艺指标：木薯粉箱中木薯粉应储存1/2以上，保证均匀供料。3.3.2 液化糖化工序（1）目的：液化糖化的目的是将淀粉变成可发酵性糖。（2）工艺流程： 采用双酶法液化糖化工艺，工艺流程见图3-3。采用该工艺的优点是，蒸煮醪在进入糖化锅之前先进入真空蒸发器，醪液瞬时间冷却到63左右，再经进入糖化锅与糖化剂混合。蒸煮醪前冷却实在真空条件下瞬时间完成，使得糊化的淀粉分子来不及聚合排列形成晶体结构，对糖化有利，真空冷却可省去大量冷却用水，最终的能耗也低于混合冷却工艺。（3）工艺指标：拌料温度 6065； 加水比 1:3.5；放乏气次数 7； 拌料罐内pH值 6.0（拌料罐中加入NaOH或氨水、酒糟水、余馏水及冷凝液，中和有机酸，控制料液的pH值为6.0，利于液化酶作用，减少液化酶失活。）木薯浆二次蒸汽初液化罐1/3液化酶
