10万吨/年燃料乙醇装置液化岗位
物料、热量、用水平衡及热工计算
(加水比例1：2.4)
已知条件：
1、原料商品木薯，淀粉含量68 %，含水14 %，即:干基淀粉含量79.07%，干物质
含量86%。
2、年产99%（v/v）燃料乙醇10万吨，年作业时间300天，即：每天产99%（v/v）
酒精333.33吨，每小时产99%（v/v）酒精13.89吨。 99%（v/v）＝98.37(w/w)，密度：0.7943g/ml。
3、冷冻水温度15℃，循环水温度30℃（夏天），一次水温度30℃。 4、淀粉的理论出酒率
酒精的理论得率可以根据酒精发酵的反应式计算得到：
?C6H10O5?n?nH2O?水解???nC6H12O6
162 18 180
C6H12O6?发酵???2C2H5OH?2C2O?热量
180 2×46 2×44
根据上述反应式，可算出每100公斤淀粉理论上应产无水酒精的数量为：
162:92?100:xx?92?100?56.79 ㎏
162因为燃料乙醇含杂质及水分较高，现以99%（V）的燃料乙醇作为计算淀粉出酒率的基准。这样，100㎏淀粉理论上可产99%（V）的燃料乙醇量为：
借鉴内容#
56.79?57.73(kg)0.9837
1
式中0.9837是换算系数，意思是每时每100㎏99%（V）酒精中有98.37㎏纯酒精［即与99%（V）相应的重量百分比，98.37%（W）］。
57.73㎏99%(V)燃料乙醇的出酒率是按公式计算得到的100㎏纯淀粉的出酒率，称为淀粉的理论出酒率。
第1章 料、热、水平衡计算： 一、粉碎岗位计算
生产13.89吨/h99%（v/v）燃料酒精需淀粉量：
13.89÷57.73%=24.06吨/h。
但在实际生产过程中会发生各种淀粉损失： 1、粉碎过程粉尘损失占淀粉总量的0.5%。
2、蒸煮过程损失，若采用低温蒸煮可以不计。（随着蒸煮压力高低和时间长短，这种损失可以达0.5~4%。）大约以0.5%计。 3、酵母生产繁殖消耗淀粉占淀粉总量的2.5%。
4、发酵过程中生成甘油、酯、醛、酸消耗淀粉占淀粉总量的3.5%。 5、二氧化碳带走酒精损失占淀粉总量的0.5%。 6、发酵成熟醪液残总糖占淀粉总量的4.0%。 7、蒸馏损失淀粉占淀粉总量的1.0%。
总损失率：0.5+0.5+2.5%+3.5+0.5+4.0+1.0+=12.5% 即：生产过程淀粉损失占淀粉总量12.5%
则实际生产13.89吨/h99%（v/v）燃料酒精需淀粉量：
24.06÷（1-12.5%）=27.50吨/h
需投入木薯量：27.50÷68%=40.44吨/h，即投入干物质：40.44×86%=34.78吨/h
借鉴内容#
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木薯淀粉实际出酒率：13.89÷27.50=50.51%
粉碎岗位数据表
投入原料 干物质量 木薯含 量吨/h 40.44 吨/h 34.78 水率% 14 木薯含 水量 吨 5.66 木薯淀粉 木薯淀粉 含量% 68 总量吨/h 27.5 淀粉出 酒率% 50.51 一、 调浆罐计算
有专家专门做过浓醪发酵研究，发酵工艺不用大调整下，糖化醪的含葡萄糖浓度在18～22%（即加水比为1：3～1：2.4）时发酵周期和原料利用率最高，超过22%由于底物抑制作用，发酵时间延长、原料利用率明显下降，需要调整工艺，故取加水比为1：2.4，成熟醪酒份约在13.5%（v）。
以商品木薯含水14%，经粉碎后，在调浆罐内进行调浆，加水比例为1比2.4，则料浆量为：
40.44×（1＋2.4）= 137.5吨/t 加水量为： 40.44×2.4＝97.1吨/t 干物质含量为：B=34.78÷137.5=25.3% 查《锤度_密度对照表》得温度更正后 密度约为1090 kg/m3，则 料浆流量约为：137.5÷1.09=126.1m3/h 干物质含量B=86%的木薯比热为:
Cs=4.18(1-0.7B)=4.18(1-0.7×0.86)=1.66 [kJ/(kg·K)] 根据液化醪比热经验公式：C0=CsB/100+Ce(100-B)/100 料浆的比热：C0=1.66×25.3%+4.18×(100-25.3)%=3.55kJ/㎏℃ 式中：Cs为木薯原料干物质比热 Ce为水的比热，取4.18 kJ/㎏℃ 木薯的比热：Cm=CsB/100+Ce(100-B)/100
借鉴内容#
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=1.66×86%+4.18×(100-86)%=2.01kJ/㎏℃
式中：Cs为木薯原料干物质比热 Ce为水的比热，取4.18 kJ/㎏℃ 设：木薯温度为25℃，拌料热水温度为45℃，
则 拌料后料浆温度： GmCm(t1-to)=W水Ce(T水-t1) 原料与水1:3混合后料浆温度为
t1＝(2.4×45×4.18+1×2.01×25)/(1×2.01+2.4×4.18)≈42℃ 式中：Cm为木薯的比热为2.01kJ/㎏℃ Gm为木薯的质量
调浆罐物料数据表
投入原料 干物质 加水量 料浆干 量吨/h 40.44 量吨/h 吨/h 34.78 97.1 物质浓 % 25.3 42℃料浆 42℃料浆 料浆比热 量吨/h 137.5 量m3/h 126.1 kJ/㎏℃ 3.55 三、初液化罐工艺计算
设：42℃的料浆经过液化醪换热器加温后出来约57℃，再经过料浆喷射器后温度约65℃；初液化罐的工艺操作条件为：85～90℃，暂设料浆经过初液化罐温度为88℃；停留罐的工艺操作条件为：98～102℃，暂设停留罐初液化醪温度为100℃，经过闪蒸器后初液化醪温度降为92℃，92℃的蒸汽汽化热=2278kJ/kg。 设：加热蒸汽压力0.5Mpa(表压)，蒸汽汽化热=2760kJ/kg。 1、料浆经过料浆喷射器后的料浆量
后料浆量=料浆量＋｛料浆量×粉浆比热×温差｝÷汽化热 = 137.5＋｛137.5×3.55×（65－57）｝÷2278＝139.2吨/h 初液化醪经过闪蒸器后水汽蒸发量：164.09－161.76＝1.7吨/ h 经过闪蒸器后干物质浓度：34.78÷139.2＝25%
借鉴内容#
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经蒸煮后醪液比热：C=1.66×25%+4.18x(1-25%)＝3.55kJ/㎏℃
2、初液化罐经过蒸汽加热后初液化醪量为：
初液化醪量=后料浆量＋｛后料浆量×后粉浆比热×温差｝÷｛蒸汽热焓－加热后温度热焓｝=139.2＋｛139.2×3.55×（88－65）｝÷（2760－88×4.18）
=143.95吨/h
需加热蒸汽量：143.95－139.2＝4.75吨/h
经过蒸汽加热后干物质浓度：34.78÷143.95＝24.2%
经蒸煮后醪液比热：C=1.66×24.2%+4.18×(1-24.2%)＝3.57kJ/㎏℃
初液化罐物料数据表
初液化醪 干物质 加热后 量吨/h 143.95 加热蒸汽 前液化 前液化醪 量吨/h 温度℃ 消耗量吨/h 干物质浓度 % 比热kJ/㎏℃ 34.78 88 4.75 24.2 3.57 四、停留罐工艺计算
88℃初液化醪经过喷射加热器加热到100℃进入停留罐液化约20分钟，液醪经闪蒸出来92℃进入末液化罐。
加热蒸汽压力0.5Mpa(表压)，蒸汽热焓I=2760kJ/kg。 经过喷射加热后液化醪量为：
液化醪量=初液化醪量＋｛初液化醪量×初液化醪比热×温差｝÷｛蒸汽热焓－加热后温度｝＝143.95＋｛143.95×3.57×（100－88）｝÷（2760－100×4.18）
＝146.58吨/h
需加热蒸汽量：146.58－143.95＝2.63吨/h 液化岗位总蒸汽量：4.75＋2.63＝7.38吨/h
借鉴内容#
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年产10万吨燃料乙醇装置液化岗位物、热、水平衡计算及螺旋板面积、阻力计算(特选借鉴)
