酒精生产过程中蒸煮流程汇总.docx
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酒精生产过程中蒸煮流程汇总
目录
第1章酒精生产过程中蒸煮流程简介1
1.1酒精生产及蒸煮工艺1
1.2CAD流程图3
第2章标准节流装置设计及计算程序设计4
2.1标准节流装置设计概述4
2.2原始数据4
2.3标准节流装置计算5
第3章调节阀选型及计算9
3.1调节阀选型9
3.2调节阀口径计算9
第4章课程设计心得12
参考文献13
第1章酒精生产过程中蒸煮流程简介
1.1酒精生产及蒸煮工艺
用淀粉质原料生产酒精的工厂，多数采用连续蒸煮工艺，只有少部分小型酒精厂和白酒厂，还采用间歇蒸煮工艺，下面分别加以介绍。
（1）间歇蒸煮法
间歇蒸煮法常用的蒸煮设备是立式锥形蒸煮锅，其外形和结构简单。
1.间歇蒸煮工艺流程
目前我国酒精厂间歇蒸煮的方法基本上有两种，一种是加压间歇蒸煮，一种是添加细菌淀粉酶液化后低压或常压间歇蒸煮、
加压间歇蒸煮是原料经人工或运输机械送到蒸煮车间，经除杂后进入拌料罐，加温水拌料，并维持一定时间，然后送入蒸煮锅中，通入直接蒸汽将醪液加热到预定蒸煮压力，维持一定的蒸煮时间，蒸煮时间结束后，进行吹醪。
操作工艺流程如下：
温水蒸汽
↓↓
原料→除杂→粉碎→拌料→泵→蒸煮→成熟蒸煮醪送入糖化锅
（1）加水蒸煮整粒原粒时，水温要求在80~90℃，尤其是蒸煮含有淀粉酶的甘薯干，更不能用低温水。
蒸煮粉状原料时，水温不宜过高，一般要求在50~55℃。
原料加水比因原料不同和粉碎度不同而不同，一般为：
粉状原料为1:
3.4至1:
4.0；薯干为1：
3.0至1:
4.0；谷物原料为1:
2.8至1：
3.0
（2）投料。
蒸煮整粒原料时，投完粒即加盖进汽，或者在投料过程中同时通入少量蒸汽，起搅拌作用。
蒸煮粉状原料时，可先在拌料桶内将粉料加水调成粉浆后在送入蒸煮罐；或向罐内直接投料，边投料，边通入压缩空气搅拌，以防结块，影响蒸煮质量。
投料时间因罐的容量大小和投料方法不同而有差异，通常在15~20min。
（3）升温（生压）。
投料毕，即关闭加料盖，通入蒸汽，同时打开排气阀，驱除罐内冷空气，以防罐内冷空气存在而产生“冷压”，影响压力表所指示的数值，不能反反映罐内的真实温度，造成原料蒸煮不透。
正确排出“冷压”的方法是：
通入蒸汽加热时，打开排气阀，直到排出的气体发白（水蒸气），并保持2~3min，而后再关闭排气阀，升温时间一般40~50min。
（4）蒸煮（定压）。
料液升到规定压力后，保持此压力维持一定的时间。
使原料达到彻底糊化的操作，工厂常称之为定压。
定压后，通入锅内的蒸汽已经很少，锅内热力分布不均匀，易造成下部原料局部受热而焦化，上部原料受热不足而蒸煮不透。
另外，料液翻动不好，原料与罐壁及其相互之间撞击摩擦轻缓，则导致原料的植物组织和淀粉粒不易破裂。
为了使原料受热均匀和彻底糊化，采用循环汽的办法来搅拌罐内的料液。
一般每隔10~15min循环换汽一次，每次维持3~5min，直至蒸煮完毕为止。
循环换气后使罐内达到原规定压力。
循环换汽和稳压操作，是保证蒸煮醪液质量的两个重要条件。
（5）吹醪。
蒸煮完毕的醪液，利用蒸煮罐内的压力从蒸煮锅排出，并送入糖化锅内。
吹醪时间视蒸煮罐容量的大小而定，不得少于10~15min。
此法蒸汽耗量较多，但蒸煮醪液质量较好，故广泛应用于酒精生产中。
2.加淀粉酶低压或常压间歇蒸煮法此法是先加细菌淀粉酶液化后，在进行加压蒸煮。
方法是先粉碎原料，按照规定的加水比放到混合池拌匀，调整温度至50~60℃，加入细菌淀粉酶，搅拌均匀，细菌淀粉酶的用量为5~10μg/g原料，加石灰水调整pH6.9~7.1，送入蒸煮锅，通入压缩空气进行搅拌，并通蒸汽升温至88~93℃，保持1h，取样化验（碘反应呈红色），达到标准的液化程度，继续升温至115~130℃，保持0.5h，经灭酶后即可吹醪送至糖化锅。
这样，蒸煮压力可以降低，蒸煮时间也可以缩短。
采用原料不同，淀粉酶的用量不同。
例如薯类粉状原料，淀粉酶用量可少些，谷类原料和野生植物原料，淀粉酶用量则要适当加大些。
最好先将淀粉酶加水浸渍0.5~1h后，再用。
（2）连续蒸煮法
淀粉质原料的连续蒸煮，是一项重大技术革新。
根据蒸煮设备的类型，可分为罐式连续蒸煮、柱式连续蒸煮和管道式连续蒸煮3种方法。
1.罐（锅）式连续蒸煮最初是将酒精工厂原有的间歇式蒸煮罐经改装后几个罐串联起来，并增加一个预煮锅和一个汽液分离器而投入酒精生产的。
原料经斗式提升机1运送到贮料斗2，再经锤式粉碎机3粉碎后，进入粉料贮斗4中，由此经螺旋输送器5，边加水边进料与搅拌桶6中，在搅拌状态下，通入二次蒸汽，加热至预定的预煮温度，并维持一段时间（预煮时间），为了确保连续蒸煮，生产常设两个预煮搅拌桶。
之后泵入蒸煮锅组中进行蒸煮，通常预煮醪从锅底进入锅内，与对面锅底喷入的加热蒸汽混合，并加热到蒸煮温度。
蒸煮醪从蒸煮锅8中流出，依次进入各蒸煮锅中。
从最后一蒸煮锅中出来的蒸煮醪以切线方向进入汽液分离器9中，产生的二次蒸汽从气液分离器顶部导出，用于预煮醪升温之用，蒸煮成熟醪从底部引出送入糖化车间。
（3）蒸煮新工艺
因传统的酒精生产均需要经过130—150℃的高温蒸煮，能耗药占整个酒精生产总能耗的30%。
因此，10多年来，有不少研究者首先从节约蒸煮工序的能耗着手进行了试验，其中比较成功并以被工业生产采用的石低温蒸煮法和无蒸煮法的酒精发酵技术。
1.低温蒸煮法
采用高于淀粉糊化温度，但不高于100℃，另加α—淀粉酶作为液化剂是低温蒸煮工艺的特点。
根据醪液加温的高低，该工艺主要分为下列两种形式：
（1）90—95℃糊化液工艺。
这种方法是德国和美国合作开发的简称LBW工艺，整粒玉米先用离心方法分离的热酒糟清夜在90—95℃下浸渍，使玉米吸水软化，并完成玉米糊化作用，再用均质机加耐高温α-淀粉酶进行二次湿磨。
可节约蒸汽85%以上。
采用此工艺处理甘薯原料较少。
（2）80—85℃糊化液工艺。
对薯类原料而言。
该工艺的流程如下：
甘薯干→粉碎→拌碎→加α-淀粉酶→加温至80—85℃糊化液化→冷却至62℃→加酸调节ph4.6→糖化（30min）→冷却至27—28℃。
上述蒸煮新工艺，在节能方面尤其独特的优势，但至今为止，国内外真正在工艺生产上采用的还不多，原因是发酵时间长，糖化酶用量大，污染危险性较大等。
但从发展趋势看，蒸煮新工艺还是很有前途的。
1.2CAD流程图
图1-1酒精生产过程中蒸煮工艺流程图
第2章标准节流装置设计及计算程序设计
2.1标准节流装置设计概述
GB/T2624-93全称为《流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体测量》。
1993年2月3日由国家技术监督局批准GB/T2624-93代替GB2624-81，1993年8月1日实施。
该标准第一次等效采用ISO5167（1991）与国际接轨，标志着我国现行的标准节流装置，在推广采用国际标准上的研究成果、提高测量精度方面，以取得了突破性的进展。
GB/T2624-93主要特点有：
1.以流出系数C代替流量系数α；C值的计算中的β降阶计算由原流量系数α计算中的最高阶β20降至流出系数C计算中的最高阶β8次幂。
2.提出5种命题以适应自控工程设计中各方面的需要。
3.提出迭代计算方法，给出计算机计算程序框图。
4.差压上限不再计算，而要由用户自行选定，要求设计者有更多的经验。
5.管道粗糙度不再参加计算，而是在计算结果出来后验证。
在GB/T2624-93中规定的标准节流装置有以下几种：
标准孔板：
角接取压；法兰取压；径距取压（D-D/2）。
标准喷嘴：
ISA1932喷嘴；长颈喷嘴。
文丘里管：
文丘里喷嘴；经典文丘里管
2.2原始数据
根据GB/T2624-93对节流装置进行设计，并针对给定原始数据进行计算。
设置节流元件为孔板，取压方式为角接取压，孔板材料选择青铜λd=0.0000175mm/℃。
原始数据如下表
表2-1标准节流装置设计计算原始数据
工艺参数
内容数据
被测介质
溶解淀粉糊
最大流量qmax
49.62
m3/h
正常流量
33.8
m3/h
最小流量qmin
16.54
m3/h
工作温度t'
70
℃
工况密度ρ'
665
kg/m3
工作压力P'
5.2
MPa
工况粘度μ'
2.1
CP
管道直径D
100
mm
管道材料热膨胀系数
0.00001338
mm/℃
管道材料
20#钢，
新轧制无缝钢管
使用迭代计算方法进行计算，其实质是利用具有快速收敛的弦截法，实现近似计算。
计算出X、δ，直到|δn|值小于某个规定值（即
）时，说明计算达到规定的精确度，完成计算。
2.3标准节流装置计算
按照如下所示的示意图，对相关参数及进行计算，并得到相应结果。
图2-1节流装置计算流程图
根据已知原始参数，确定参数qm,ΔP,P,t,ρ,μλδεβD20最终确定d和d20
1、辅助计算
计算质量流量
由于流量标尺为1；1.25；1.6；2；2.5；3.2；4；5；6.3；8；×10nn为正负整数或零
取40000kg/h，即为11.1kg/s
根据公式
计算差压
其中C=0.6,ε=1,β=0.5,d=D20×β，qm代11.1Kg/s
计算得ΔP=63530Pa
因国产差压变送器的系列值为1.0，1.6，2.5，4.0，6.0×10n，取ΔP=1000000Pa=1MPa
根据公式求工况下管道直径
求解雷诺数
求解A2
2、计算初值
令C=0.606ε1=1
得到
所以
求C1
因此可得
精确度判断
3、进行迭代计算，计算第二个假定值X2
由于ε2=1，则
有
因此
4、设定第三个假定值X3，利用快速收敛弦截法公式（n≥3时使用）
由于ε3=1
此时精度已经达到要求。
5、此题用计算机编程求解时：
工作温度下的管道直径D=0.10004014
雷诺数
=66079.728
不变量
=0.15487441
把精确度判断定为5*10-10计算结果列于下表。
表2-2节流元件计算表
n
1
2
3
X
0.2555683333
0.2554513796
0.2554525158
β
0.4976041883
0.4974972556
0.4974982842
C
0.6062994461
0.6062952973
0.6062953372
δ
0.0004648607
-0.0000045601
0.0000000002
E
0.0030274617
0.00002944412
0.0000000005
6、计算结果
可得：
β=
=0.4974982842
C=
=0.6062953372
求得：
d=Dβ
=0.10004014×0.4974982842
=0.0497698（m）
=49.77（mm）
求
=
=49.74388
最后得：
=49.74（mm）
第3章调节阀选型及计算
3.1调节阀选型
调节阀又称控制阀，是执行器的主要类型，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。
调节阀一般由执行机构和阀门组成。
如果按其所配执行机构使用的动力，调节阀可以分为气动、电动、液动三种，即以压缩空气为动力源的气动调节阀，以电为动力源的电动调节阀，以液体介质（如油等）压力为动力的电液动调节阀，另外，按其功能和特性分，还有电磁阀、电子式、智能式、现场总线型调节阀等。
调节阀的产品类型很多，结构也多种多样，而且还在不断更新和变化。
一般来说阀是通用的，既可以与气动执行机构匹配，也可以与电动执行机构或其它执行机构匹配。
1.从使用功能上选阀需注意的问题
（1）调节功能
（2）泄漏量与切断压差
（3）防堵
（4）耐蚀
（5）耐压与耐温
（6）重量与外观
2.综合经济效果确定阀型
（1）高可靠性。
（2）使用寿命长。
（3）维护方便，备品备件有来源。
（4）产品价格适宜，性能价格较好。
3.调节阀型式的优选次序
根据上述观点，特提供调节阀的优选次序：
全功能超轻型调节阀→蝶阀→套筒阀→单座阀→双座阀→偏心旋转阀→球阀→角形阀→三通阀→隔膜阀。
在这些调节阀中，我们认为应该尽量不选用隔膜阀，其理由是隔膜是一个极不可靠的零件，使其隔膜阀也成为了可靠性差的产品。
3.2调节阀口径计算
从调节阀的Kv计算到阀的口径确定，一般需经以下步骤:
①计算流量的确定。
现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算流量的Qmax和Qmin.②阀前后压差的确定。
根据已选择的阀流量特性及系统特点选定S（阻力系数），再确定计算压差。
③计算Kv。
根据所调节的介质选择合适的计算公式和图表，求得Kvmax和Kvmin.
④选用Kv。
根据Kvmax,在所选择的产品标准系列中选取>Kvmax且与其最接近的一级C.
⑤调节阀开度验算。
一般要求最大计算流量时的开度≯90%，最小计算流量时的开度≮10%。
⑥调节阀实际可调比的验算。
一般要求实际可调比≮10。
⑦阀座直径和公称直径的确定。
验证合适后，根据C确定。
调节阀口径计算的主要内容有流量系数Kv值计算及口径选定等。
符号Kv是国际制单位的流量系数。
它定义为：
温度5℃至40℃的水，在105Pa压降下，流过调节阀的每小时立方米数。
下表为调节阀计算的原始数据。
表3-1调节阀口径计算数据
工艺参数
内容数据
测量介质
溶解淀粉糊
最大流量qmax
50
m3/h
阀前压力
17.5（绝）
KPa
阀后压力
16.5（绝）
KPa
工况密度ρ1
510
kg/m3
工况粘度μ1
1
CP
工作温度t1
70
℃
管道内径
300
mm
计算过程:
（1）计算
（2）选定口径
①Kv值圆整、放大
查调节阀产品目录，选直线型双座阀（Vn）
公称通径DN（mm）
65
80
100
125
150
200
250
300
阀座直径dN（mm）
65
80
100
125
150
200
250
300
额定流量系数Kv
直线
76
125
195
305
484
760
1000
1600
等百分
69
110
176
275
440
690
900
1300
额定行程（mm）
40
60
100
允许压差（MPa）
≤公称压力
执行器型号
ZHA/B-34
ZHA/B-34
ZHA/B-56
可调比R
30
图3-2调节阀产品目录（局部）
根据产品目录圆整Kv，取Kv=125（DN=80mm）,
其放大系数为：
此时阀最大开度
，
此时，开度已超过90%，所以
值应再向上取一挡，即取
=195（DN=100mm），
放大系数为：
②开度验算
，即开度84%，满足要求
（3）结论
选定直线型双座阀，取为DN=100mm选定口径，可调比R=30，因为非阻塞流工况，故不作噪音预估及管件形状修正，即满足要求。
第4章课程设计心得
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关自控工程应用方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。
在课程设计过程中，通过不断发现错误，不断改正，不断领悟，最终达成了控制要求。
最后的计算环节，践行了“过而能改，善莫大焉”的知行观。
在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了标准节流元件的设计和计算，以及调节阀的选型及口径计算。
在这学期的课程设计中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。
参考文献
[1]HG/T20636～20639-1998，化工装置自控工程设计规定（上下卷）[S]
[2]GB/T2624-1993，流量测量节流装置[S]
[3]奚文群，翁维勤.调节阀口径计算指南[M].兰州:
化工部自控设计技术中心站，1991
[4]董德发，张天春.自控工程设计基础[M].大庆:
大庆石油学院，1999
[5]王骥程，祝和云.化工过程控制工程[M].北京:
化学工业出版社，2003
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