產(chǎn)10萬噸燃料乙醇廠初步工藝設(shè)計(jì)-重點(diǎn)設(shè)備-糖化罐-畢設(shè)開題報(bào)告

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué)生姓名： 周安維 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 生物工程 設(shè)計(jì)(論文)題目：年產(chǎn)10萬噸燃料乙醇廠初步工藝設(shè)計(jì) 重點(diǎn)設(shè)備糖化罐 指導(dǎo)教師： 高洪平 2017年3月20日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告文 獻(xiàn) 綜 述1.1 研究背景隨著全球經(jīng)濟(jì)快速增長，尤其是新興經(jīng)濟(jì)體的快速發(fā)展，世界能源消耗量大幅增加，面對(duì)煤炭、石油等能源資源日益枯竭，環(huán)境污染日益嚴(yán)重以及溫室氣體大量排放而導(dǎo)致的全球氣候變暖，使得能源供應(yīng)及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展已成為世界各國需要面對(duì)的最主要問題之一 1。在當(dāng)今世界能源主體化石燃料的過度消耗和對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)的背景之下,研究與尋找環(huán)境友好的石油能

2、源的替代品成為世界技術(shù)開發(fā)的方向。而燃料乙醇是替代燃料之一,與普通汽油相比,以其燃燒更完全、二氧化碳排放量較低、燃燒性能與汽油相似等優(yōu)良特性,被稱為21世紀(jì)“綠色能源”2。1.2 課題研究目的和意義 目前,世界各國都加快了燃料乙醇推廣應(yīng)用的步伐。在美國,隨著車用汽油禁止添加MTBE法規(guī)的實(shí)施,車用乙醇汽油中添加燃料乙醇的最高體積分?jǐn)?shù)為10%,乙醇汽油的消耗量已占全國汽油用量的70%。巴西車用乙醇汽油中添加燃料乙醇的體積分?jǐn)?shù)為20%。歐盟于1939年要求車用乙醇汽油中添加燃料乙醇的體積分?jǐn)?shù)為5%。2015年全球燃料乙醇產(chǎn)量達(dá)到983億升，占總生物液體燃料（包括乙醇、生物柴油和氫化植物油）產(chǎn)量（約

3、1307億升）的75%2，是全球最主要的液體可再生燃料，也是交通領(lǐng)域公認(rèn)的汽油替代燃料。燃料乙醇的開發(fā)和應(yīng)用為我國應(yīng)對(duì)石油資源短缺、解決未來車用替代燃料供應(yīng)和減少溫室氣體排放問題提供了一條現(xiàn)實(shí)解決途徑。正是由于燃料乙醇能有這樣的地位與其原料易得、生產(chǎn)技術(shù)成熟、可減少溫室氣體排放等優(yōu)點(diǎn)。燃料乙醇作為21世紀(jì)車用燃料的替代產(chǎn)品,可使我國的車用燃料結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多元化的特征,其使用將對(duì)節(jié)約石油資源、減少環(huán)境污染、農(nóng)業(yè)和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義3。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢世界各國燃料乙醇發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢2011年世界生物燃料總產(chǎn)量為9095萬噸，其中燃料乙醇產(chǎn)量為6680萬噸；2011年世界各地區(qū)

4、燃料乙醇產(chǎn)量見表1，20062011年世界主要燃料乙醇生產(chǎn)國產(chǎn)量見圖1表 1 2011年世界各地區(qū)燃料乙醇產(chǎn)量 單位：萬噸亞洲非洲大洋洲歐洲中北美洲南美洲世界合計(jì)11.4256.826348.94302.91724.56680美國是目前世界上最大的燃料乙醇生產(chǎn)國，2011年總產(chǎn)能為4454萬噸/年（149億加侖/年），實(shí)際產(chǎn)量約為4153萬噸（139億加侖，1加侖=3.78541L，下同），較2010年（3944萬噸）增加了5.3%，占世界燃料乙醇總產(chǎn)量的62.2%3。美國共有燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)209家，絕大多數(shù)以玉米為原料。巴西是第二大燃料乙醇生產(chǎn)國，以甘蔗為主要原料，約有50%的甘蔗用于生產(chǎn)

5、燃料乙醇，燃料乙醇供應(yīng)了其國內(nèi)輕型乘用車38%的燃料需求。2011年受甘蔗減產(chǎn)的影響，燃料乙醇減產(chǎn)，總產(chǎn)量為1665.2萬噸，占世界總產(chǎn)量的25%，較2010年下降了19.5%.近年來，德國十分重視燃料乙醇的使用，2010年德國共有13家燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)，總產(chǎn)能100萬噸/年，2010年總產(chǎn)量60萬噸，但消費(fèi)總量達(dá)到102萬噸，因此需從荷蘭、比利時(shí)、法國和波蘭進(jìn)口燃料乙醇。預(yù)計(jì)到2020年，德國燃料乙醇的消費(fèi)量將達(dá)到156萬噸。 我國燃料乙醇發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢我國政府十分重視燃料乙醇產(chǎn)業(yè)，包括燃料乙醇在內(nèi)的新能源已上升到關(guān)乎國家未來戰(zhàn)略的高度，先后出臺(tái)了可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃和可再生能源“十一五

6、”發(fā)展規(guī)劃，積極引導(dǎo)我國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)逐步進(jìn)入非糧原料發(fā)展軌道，提出的發(fā)展目標(biāo)是到2020年，生物燃料乙醇年利用量達(dá)到1000104t。2009年，我國燃料乙醇總產(chǎn)能達(dá)到182104t/a，總產(chǎn)量約171104t，同比增長3.7%。現(xiàn)有燃料乙醇生產(chǎn)主要以玉米、小麥等糧食為原料，生產(chǎn)1t乙醇大約需要3.3t糧食。廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司20104t/a木薯燃料乙醇項(xiàng)目是我國唯一的非糧燃料乙醇試點(diǎn)項(xiàng)目，也是目前世界上最大的木薯乙醇生產(chǎn)裝置，在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先和示范地位。參考文獻(xiàn)1靳勝英.世界燃料乙醇發(fā)展態(tài)勢J.環(huán)球石油,2011(2)2李振宇.燃料乙醇發(fā)展現(xiàn)狀及思考J.化工進(jìn)展,2013,32(7)

7、:001.3岳國君.我國燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀及展望J.化工進(jìn)展,2007,07(8). 4郭孝孝.玉米燃料乙醇技術(shù)進(jìn)展J.生物產(chǎn)業(yè)技術(shù),2017(1).015.5胡楊.玉米生產(chǎn)燃料乙醇的工藝過程J.石化技術(shù),2016,23(10):19-19.6高德忠.燃料乙醇的性能及生產(chǎn)工藝J.遼寧石油化工報(bào),2004（02）-0023-04.7盧曉霆.玉米生料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇工藝研究 J.China Brewing,2009（07）,0128-04.8王葳.燃料乙醇液糖化連續(xù)發(fā)酵工藝,02-8110(2006)01-0055-02.9田宜水.我國燃料乙醇原料可持續(xù)供應(yīng)分析J.中國能源, (2007)12

8、-0026-04.10王曉娟.兩步法預(yù)處理制備生物燃料乙醇J.32(8):22-24. .畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告2.1本課題主要研究內(nèi)容設(shè)計(jì)論文題目為：年產(chǎn)10萬噸燃料乙醇廠初步工藝設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)備糖化罐。針對(duì)這一題目，主要任務(wù)是：具體廠址的選擇與確定，原料來源的確定，制定合理的工藝流程和工藝條件，進(jìn)行全廠總物料衡算，進(jìn)行設(shè)備計(jì)算與選型，進(jìn)行全廠水電汽耗的計(jì)算，以及繪制工藝流程圖和重點(diǎn)設(shè)備圖。 原料（玉米） 除雜 脫胚 玉米油、飼料粉碎 調(diào)漿 液化酶 一次液化（60，45min，pH5.15.5） 蒸汽噴射 （-淀粉酶 ）液化酶二次液化（9095，2.5h） 冷卻 糖化酶 糖化（60，45mi

9、n，pH4.14.5） 冷卻 活性干酵母發(fā)酵（32） 粗餾廢糟離心飼料 精餾 脫水 燃料乙醇 圖2燃料乙醇基本工藝流程2.2設(shè)計(jì)方案生物燃料乙醇是通過發(fā)酵法生產(chǎn)的，即利用微生物的發(fā)酵作用將糖分或淀粉轉(zhuǎn)化為乙醇和CO2，也可將纖維素類水解生成單糖后再發(fā)酵產(chǎn)生乙醇。用于發(fā)酵法制取燃料乙醇的原料，按成分分為三種：糖質(zhì)、淀粉質(zhì)和纖維素，后兩種原料均需要先通過水解得到可發(fā)酵糖；按照發(fā)酵過程物料存在狀態(tài)，可分為固體發(fā)酵法、半固體發(fā)酵法和液體發(fā)酵法；根據(jù)發(fā)酵醪注入發(fā)酵罐的方式不同，可分為間歇式、半續(xù)式和連續(xù)式。2.3實(shí)驗(yàn)中可能遇到的困難和解決辦法實(shí)驗(yàn)中可能遇到的困難(1)我國人口眾多，人均資源缺乏，可耕種耕

10、地面積少，會(huì)導(dǎo)致原料玉米的供應(yīng)量上和價(jià)格浮動(dòng)方面存在問題，進(jìn)而影響生產(chǎn)連續(xù)性和生產(chǎn)成本。(2)燃料乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生污水，廢渣、廢氣的處理問題。(3)菌種在反復(fù)利用過程中的出現(xiàn)退化以及雜菌污染防止問題。解決辦法開墾可利用的備用土地，加大種植面積，采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育燃料乙醇專用高產(chǎn)玉米新品種?？捎觅Y源回收利用，如二氧化碳回收，廢糟的利用，研究發(fā)現(xiàn)醪液可以直接回用30%并且對(duì)發(fā)酵過程無影響。定期分離菌種、復(fù)壯菌種，控制菌種傳代次數(shù)和采用合適的菌種保藏方法，對(duì)衰退菌株進(jìn)行剔除。嚴(yán)格控制發(fā)酵過程的無菌環(huán)境。2.4實(shí)驗(yàn)進(jìn)度安排起止時(shí)間（2017年）工作內(nèi)容2月27日3月20日文獻(xiàn)檢索，開題報(bào)告，設(shè)計(jì)概論3月21日6月4日設(shè)計(jì)概論，全廠物