年产10万吨纤维质原料酒精发酵工艺设计
将通到预发酵罐阀门关掉，打开种子罐循环泵，让种子罐自身循环，将罐清洗干净，20min后打开放料阀门回收NaOH溶液，用热工艺水来清洗，清洗至放料pH为6.5～7.2，此时罐及管线洗净。对其它罐也是如此清洗。
灭菌：先向种子罐加罐体20%的水，再加2LNaClO，关掉通预发酵罐阀门，开种子罐循环泵，让种子罐自身循环20～30min后停泵，开换热器管线通冷凝水换热后，管内温度为38～40℃，以1℃/min降温。
先洗二氧化碳洗涤塔，首先向塔内注入适量水，打开去成熟醪洗涤水管线上的阀门，启动泵，打到自动位置，打开泵的出口阀。螺旋板换热器的洗涤：打开物料出口阀及进口阀，然后打开冷却水的进出口阀，在清洗时，把关口关闭，清洗完，关闭阀门，密封试漏。
（7）空气压缩及二氧化碳回收
二氧化碳部分：发酵罐中醪液开始发酵后，产生的二氧化碳气体依靠发酵罐中的压力通过管道经气液分离装置(气封装置) ，去除被气体夹带的泡沫和微粒等，进入水洗涤塔，回收被二氧化碳带出的酒精蒸汽以及部分粗杂质。水洗后的气体进入储罐，排去部分水份， 进入空气压缩机。随后进入冷凝器降温。下一步进入油水分离器，最后进入旋风分离器，即可用于生产。
空气部分：来自大气的空气进入预过滤器除去大的尘粒泥沙以及大的细菌，进入空气压缩机压缩并使温度升高，故经过冷凝器降温，随后经油水分离器除去由空压机内部带入的润滑油，水由底部阀门排出，经旋风分离器除去小的油滴，最后经第二个过滤器进一步过滤，同时观察温度与压力是否满足生产的需要。
CO2中低浓度酒精的回收：待前后工序正常，本工序进出料平衡后，启动回收系统，回收CO2逸出时带走的酒精，开启一次入水阀，向低浓度酒精罐中加水，加水至一半时开启低浓度酒精泵进出口阀门，向洗涤塔供水，进行循环。开始时流量要稍大一些，待形成稳定的循环系统后，控制循环流量在要求范围内。用水循环洗涤CO2，待酒精浓度达到6～8%时，开启淡酒阀输送至成熟醪罐。同时必须封闭发酵罐口，避免乙醇挥发损失。控制指标如下：低浓度酒精罐液位80～90%；低浓度酒精浓度6～8%(体积) ；低浓度酒精量2m/h。
（8）主要设备
本工序主要设备包括：种子罐、发酵罐、换热器、T-130型空气干燥塔、GL-30型空气过滤器、无润滑油空压机、二氧化碳储罐、二氧化碳洗涤塔 、空气过滤器、空气储罐等。
3
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3.2.4 蒸馏工序[11]
（1）目的
1）分离杂质、副产物、水。 2) 乙醇的浓缩(96%以上) 。 （2）工艺流程
蒸馏工序的流程如图3-5所示 ↑
醛、酯 成熟醪 → 预热器 → 粗馏塔 → 冷凝器 → 精馏塔 →工业酒精 ↑ ↓ 蒸汽 杂醇油 图3-5 酒精蒸馏工艺流程图
本工序采用双塔蒸馏系统。该工艺系统又粗馏塔(粗塔，醪塔)和精馏塔两个塔组成组成：粗馏塔的作用是将酒精和挥发性杂质及一部分水从成熟发酵醪中分离出来，并排除由固形物、不挥发性杂质及大部分水组成的酒糟；精馏塔的作用是使酒精增浓和除杂。最后得到符合规格的成品酒精，并排除废水。根据精馏塔进料方式的不同，又有精馏塔气相进塔和液相进塔两种型式，本工序选用液相进塔型式。
发酵成熟醪经预热器与精馏塔的塔顶酒精蒸汽进行热交换加热至40℃以上，并进入粗馏塔顶部（18～22块塔板），粗塔塔底用直接蒸汽加热。酒精含量为50%V左右的酒精-水蒸汽从粗馏塔顶部引出酒精一水蒸汽经前三只冷凝器，大部分冷凝成液体，这种酒精一水冷凝液进入精馏塔，一小部分含头级杂质较多的酒精一水蒸汽在第四只冷凝器中冷凝，冷凝液作为醛酒馏分排出，不凝结气体从排醛管排出，酒糟由粗塔底部排出。
精塔也用直接蒸汽加热，并被进料口区分为上下两段，上段称为精馏段，有40-60块塔板，下部称为脱水段(提馏段)，有13-18块塔板。酒精蒸汽在精塔内上升，逐渐增浓，最后从塔顶排出并顺次经过醪液预热器和三只冷凝器，预热器和前两只冷凝器中的冷凝液全部回入精塔顶部作为回流。最后冷凝器中的冷凝液作为醛酒馏分(头级杂质)取出，不凝结气体和一部分醛类从排醛管排入大气。不含酒精的蒸馏废水从精塔底部排出。
成品酒精从精塔顶部第4-5块塔板上液相取出，因为这里的酒精含量已达到规定指标，头级杂质也是最少的。成品酒精经冷却器冷却后，通过检酒器进入成品桶，计量后送入酒精
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仓库贮存。
（3）工艺参数
蒸馏工段的工艺参数如下表3-5所示 表3-5 酒精蒸馏工艺参数名称 精馏塔 精馏塔 [13]
参数 104～108℃ 95℃左右 19.6～24.5kPa 55℃ 102～104℃ 86～93℃ 78～79℃ 13.7～15.7kPa 65～80℃ 60～78℃ 40～70℃ 项目 塔底温度 塔顶温度 塔底压力 进醪温度 塔底温度 塔中温度 塔顶温度 塔底压力 精馏塔 冷凝器 第一冷凝器 第二冷凝器 第三冷凝器 （4）蒸馏塔的辅助设备包括： ① 醪液预热器
其功能是：利用精馏塔或粗馏塔塔顶上升的酒精蒸汽中的热量，把即将蒸馏的发酵成熟醪液预热至较高温度，这样一则能做到充分利用余热；二则酒精蒸汽在将醪液预热过程中，也起着分冷凝器的作用。
② CO2分离器
发酵成熟醪中含有一定数量溶解的CO2、空气等不凝气体，当醪液在醪塔中受热沸腾时，这些气体会被分离出来，这就增大了醪塔中上升的酒精蒸汽的体积，CO2等气体可严重影响冷凝器的传热效果，同时还可能在塔中及进料管上部形成气阻，影响蒸馏的正常运行，进而对酒精质量或多或少产生负面影响。有鉴于此，在蒸馏系统中增设CO2分离器，在醪液预热后进入醪塔前，先进入CO2分离器处理，把不凝气体先分离先分离排除大部分。由于气体中还夹带少量酒精，为回收这部分酒精需增设一小型冷凝器，所得冷凝液送入醪液暂存容器。生产实践证明设计合理的气液分离器是很重要的。
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③杂醇油分离器
其功能是将精馏塔或杂醇油塔、杂质处理塔杂醇油聚集段所导出的杂醇油酒精混合液或气体，首先经冷凝—冷却器冷却，降至一定温度，并加入水进行稀释而使油析出，在低浓度酒精液层之上，杂醇油则由上部分出，低浓度酒精则从下部导出而入醪液暂储器或经预热后返入精馏塔脱水段。
④再沸器
再沸器是一种耐蒸汽高压的换热器，来自蒸汽锅炉的一次蒸汽通过再沸器给蒸馏塔间接加热。这种间接加热方式比蒸汽直接加热有很多优点，如可节约锅炉蒸汽用水量，减少酒精糟液含水量，提高蒸馏系统酒精质量。
⑤冷凝器
冷凝器是一种用于为蒸馏塔塔顶酒精蒸气降温的热交换器。蒸馏塔塔顶酒精蒸气用低温水降温，产生的冷凝液大部分回流到塔的最上一层的塔板，以保证蒸馏塔正常运行所需的要的回流比。
⑥ 换热器
目前的蒸馏系统中除塔外，其他各塔加热的换热器都可以采用大型高效的薄板换热器，因为薄板换热器的结构和功能决定了它更适合酒精蒸馏系统，并可有效的降低生产成本。再沸器属于具有加热功能的换热器，冷凝器则指具有降温功能的换热器，普通换热器是指具有冷却、升温功能的换
4.工艺计算
4.1物料衡算
4.1..1 年产量为10万吨燃料酒精的总物料衡算
工厂年开工为300 天。
日产产品酒精量：100000／300﹦333.33（t）
每小时酒精量：333.3331000÷24=13888.75（kg）=13.89(t) 实际年产量（次级酒精忽略不计）：13.893243300=100000.8（t/a） 主要原料秸秆用量：
日耗量：333.3335443.1==1814349（kg）=1814 (t)
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年耗量：1810323300=5.43310（t）
每小时产次级酒精：13888.753（2÷98）=283.44（kg）
实际年产次级酒精：283.443243300=2033568(kg)=2033.57（t/a）
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4.1.2原料消耗量计算（基准：1吨无水乙醇）
（1）玉米秸秆原料生产酒精的总化学反应式为： （C6H10O5）n+nH2O →nC6H12O6→2nC2H5OH＋2nCO2↑ 162n 180n 92n 88n X
1000
（2）生产1000kg无水酒精的理论纤维素消耗量： 10003（162÷92）﹦1760.9（kg）
（3）生产1000kg燃料酒精(燃料酒精中的乙醇含量99.5%（V）以上，相当于99.18%（m）)的理论纤维素消耗量：
1760.9399.18％﹦1746.5（kg）
（4）生产1000kg燃料酒精实际纤维素消耗量（生产过程中，蒸馏率为98%，发酵率为95%）： 1746.5÷98%÷95%﹦1875.9（kg）
（5）生产1000kg燃料酒精玉米秸秆原料消耗量（玉米秸秆原料含纤维素37.4%，预处理消耗量3%、纤维素水解率为95%，发酵醪占水解液得90%）： 1875.9÷37.4%÷95%÷(1-3%)÷90%=5443.1（kg）
（6）生产1000kg无水酒精量（忽略蒸馏损失生产）耗玉米秸秆量为： 5443.1÷99.18%=5488.1（kg）
4.1.2 发酵醪量的计算
酒母培养和发酵过程放出总二氧化碳量为：
1000?99.180088??968098092（kg）
为计算方便，假设进入水解工艺的原料浆中仅含纤维素，（原料浆的干物质含量为8%），则原料浆的质量为
5443.1337.4%397%÷8%=24676.3（kg）
本设计单浓度酒精连续发酵工艺，经四效顺流式蒸发器蒸发后，糖分有8%浓缩至20%
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[14]
，则