技术方案、设备方案和工程方案 1.1 技术方案 1.1.1 生产方法选择 (1)乙醇生产分干法和湿法。干法是将净化后的玉米直接粉碎成一定粒度的玉米粉，加水配 成玉米粉浆，然后去液化、糖化、发酵生产酒精；湿法是将净化后的玉米经过浸泡、破碎、研 磨、筛分、分离等工序分出可溶淀粉、胚芽、纤维、蛋白等，将最后得到的淀粉乳送去液化、 糖化、发酵生产酒精。前者投资较少，但他副产的干酒糟收益也较少；湿法投资较高，但副产 品较多，价值也比干酒糟高，玉米的利用率高，消耗也低，最终效益比其他几种生产方法都好 ， 故本项目推荐湿法。几种生产方法的比较见表 1-1。 几种生产方法的比较 序号 项 目 干法 半干法 改良湿法 湿 法 无 润湿 浸泡 浸泡 浸泡时间 小时 12 6 ~ 12 36 ~ 48 浸泡温度 ℃ 常温 58 50 浸泡润湿 1 2 3 表 1-1 粉碎 一次 两次 两次 两次 脱胚 无 干法脱胚 湿法脱胚 湿法脱胚 收率 % 0 ~7 6.5 ~ 6.8 6.8 ~ 7.5 ~ 25 46 ~ 48 48 ~ 50 ~1 ~3 ~3 30 ~ 35 3~4 3~4 含油 % 出油率 % 0 含淀粉 % 4 可发酵部分 % 70 74.5 77.8 100 5 污水 无 无 有 有 6 电耗 小 较大 较大 大 7 汽耗 无 有 有 有 9 投资 小 中 中 大 10 操作人员 少 较多 较多 多 11 经济效益 差 较差 较好 好 (2) 改进后的乙醇氧化工艺生产成本，已具有与羰基合成法竞争的实力。 生产吨醋酸产品消耗对比 序号 项目 单位 传统乙醇氧化工艺 改进乙醇氧化工艺 1 一次水 吨 76.8 12 2 电 KWH 500 220 3 蒸汽 吨 5 2.5 4 酒精 吨 0.96 0.81 5 白银 kg 0.005 0.002 6 醋酸锰 Kg 1 0.3 本项目主要的技术特点是： ① 采用国际最先进的湿法生产工艺; ② 高效、高浓度的连续发酵技术； ③ 酒精分离过程中采用分子筛脱水技术； ④ 低品位能源的综合利用，降低了生产成本； ⑤ 酒精提纯过程中采用位差蒸馏技术； ⑥ 污水处理产生沼气，可补充能源发电； ⑦ 工艺水的循环利用，既节水又做到清洁生产。 本项目采用国际最新最先进的湿法生产工艺路线，是目前美国燃料乙醇 2005 年新建生产企 业均采用的工艺，即将玉米经湿磨法多级分离提取不同产品后以纯淀粉发酵生产燃料乙醇及冰 醋酸，做到“吃干榨净”；不同于国内现有四家燃料乙醇生产企业直接用玉米经粉碎后直接发酵 生产工艺。本项目吨玉米加工销售收入达到 1,928 元，比现有四家企业销售收入 1,698 元高出 230 元，表明燃料乙醇及冰醋酸外的副产品综合利用率高且市场价格高，大大降低了燃料乙醇 及冰醋酸的生产成本，提高了综合经济效益。 1.1.2 工艺流程 1.1.2.1 淀粉乳装置 （1)原料玉米贮存与净化：原料玉米经地衡计量后卸入玉米料斗，经输送机、斗式提升机 进入原料滚筒筛，经二级筛选后去玉米筒仓。 （2)玉米上料及浸泡：由玉米仓出来的净化玉米经过除铁、除尘、计量后用水力输送去浸 泡罐。水力输送速度为 0.9-1.2 米/秒，玉米与输送水的比例为 1：2.5-3，温度为 50±2 度， 输送水循环使用。玉米的浸泡是在亚硫酸溶液中逆流进行的，共 12 个浸泡灌。浸泡过程中玉 米留在罐内静止，用泵将浸泡液在罐内一边自身循环一边向前一级罐内输送，保持新的亚硫酸 溶液与浸泡时间最长的玉米接触，而新入罐的玉米与即将排出的浸泡液接触，从而保持最佳的 浸泡效果。浸泡温度 50±2 度，亚硫酸溶液的浓度为 0.10-0.15%，浸泡时间不小于 48 小时。 完成浸泡的浸泡液即稀玉米浆含干物 5-9%，PH3.9-4.1，送到蒸发工序浓缩成含干物质 45% 以上的玉米浆。浸泡终了的玉米含水 46%左右，用手能挤裂，胚芽完整挤出。 （3)玉米破碎：浸泡后的玉米由湿玉米输送泵经过除石器、脱水筛进入湿玉米贮斗，再进 入头道凸齿磨，将玉米破碎成 4-6 瓣，整粒玉米不超过 1%并分离出 75%-85%的胚芽，同时 释放出 20%-25%的淀粉。破碎后的玉米由胚芽泵送至一级胚芽旋流器，分离旋流器顶部流出 的胚芽去洗涤系统，底流物料经过曲筛过滤掉浆料，筛上物进入二道凸齿磨，玉米破碎成 1012 瓣。在此浆料中不应含有整粒玉米，结合胚芽不超过 0.3%。经过二次破碎的浆料经过胚芽 泵送二级胚芽旋流器，顶流物料与经头道磨破碎和曲筛分出的浆料混合一起，返第一级胚芽旋 流器，底流浆料送入精磨工序。 （4)精磨：经二级胚芽旋流器分离出胚芽的稀浆料通过压力曲筛，筛下物为粗淀粉乳，淀 粉乳与精磨后分离出的粗淀粉浆液汇合进入淀粉分离工序；筛上物进入冲击磨进行精磨，以最 大限度地使与纤维联结的淀粉分离出来。经磨碎后的浆料中，纤维联结淀粉不大于 10%，精磨 后的浆料进入纤维洗涤槽。 （5)纤维的分离、洗涤：精磨后的浆料进入纤维洗涤槽，在此与以后洗涤纤维的洗涤水一 起用泵送到第一级压力曲筛。筛下分离出粗淀粉乳，筛上物经 6 级压力曲筛逆流洗涤，洗涤工 艺水从最后级曲筛前加入通过筛面，携带洗涤下来的淀粉乳逐级向前移动，直到第一级，筛前 洗涤槽中与精磨后的浆料混合，共同进入第一级压力曲筛，分离出粗淀粉乳。再于精磨前筛分 出的粗淀粉乳混合，进入淀粉、麸质分离工序。筛上的纤维、皮渣与洗涤水逆流而行，从第一 级进入，从最后级筛面排出，进入螺旋挤压机脱水后去纤维干燥工序。 （6)淀粉分离、洗涤：由精磨前后曲筛分离出的粗淀粉乳经过除砂旋流器、回转过滤器、 预浓缩分离机，进入麸质、淀粉的主离心机。顶流分离出麸质水的浓度为 1%-2%，送浓缩分 离机。底流为浓度 17-19 波美粗淀粉乳，送酒精装置进行液化、糖化生产酒精。 （7)蛋白分离与干燥：从主分离机顶流分离出的麸质水，含固形物 1%-2%左右，经过滤 器进入麸质浓缩离心机，顶流为工艺水，进入工艺水罐，其固形物含量约为 0.2-0.50%，供胚 芽、纤维洗涤用。浓缩后的底流含固形物约为 14% ，经过转鼓式真空吸滤机脱水，得含水 60%-62%的湿蛋白，然后用管束干燥机干燥。真空度为 0.053-0.067Mpa。产品风力输送到 包装车间包装出厂。 （8)胚芽洗涤、干燥：从第一级胚芽旋流器顶流分离出的胚芽，经过三级曲筛逆流洗涤， 含水 75%，进入胚芽挤压机脱水，经过脱水后的湿胚芽含水约 55%，去管束干燥机干燥，干 胚芽去精制玉米油装置。 （9)玉米浆蒸发：将含固形物 5-9%的稀玉米浆，通过四效蒸发系统，浓缩到含固形物 45%-50%，加入纤维中一起干燥。 （10)纤维饲料干燥及造粒：湿纤维、碎玉米、玉米浆混合后进入管束干燥机干燥，经风 力输送到包装车间造粒。 见工艺流程简图图 1-1 1.1.2.2 酒精装置 （1）液化、糖化工段 淀粉乳直接流入预液化罐，用计量泵加入一部分 α-淀粉酶，由罐内搅拌器搅拌。蒸汽通过 罐内喷射加热器直接加热淀粉乳温度达到约 90℃。淀粉在高温下糊化，同时在 α-淀粉酶的作 用下降低醪液粘度，利于输送和蒸煮。预液化罐内的淀粉乳通过加氨水将 PH 调节器整到 5.86.2，加氯化钙将 Ca2+浓度调整到 60-100ppm。预液化醪用泵送经蒸汽喷射加热器与蒸汽混 合，温度达到约 110℃，一部分高温醪循环送到预液化罐，其它大部分醪液送到蒸煮器中，维 持约 10 分钟，以确保淀粉完全糊化及杀灭可能随原料一起进入工艺流程的杂菌和孢子。通过 预液化罐的液位，调节糊化醪由蒸煮器溢流进入闪蒸罐。糊化醪在闪蒸罐真空状态下生产二次 蒸汽，温度降至约 89℃。二次蒸汽通过闪蒸冷凝器加热工艺水。用水环真空泵保持闪蒸罐的 真空度。经过闪蒸的醪液由泵送入液化罐，用计量泵加入剩余的 α-淀粉酶，液化醪与来自饲料 车间的部分酒糟离心清液混合，通过向静态混合器加入稀硫酸调节 PH 值至 4.0-5.0。酒糟离心 清液回用的目的一是降低醪液的 PH 值，减少硫酸的用量；其次可稀释醪液的浓度，以保持理 想的酒精浓度。酸化后的液化醪进入糖化闪蒸罐真空冷却后，由泵送入糖化罐。用计量泵加入 糖化酶，将糊精等物质进一步转化为可发酵性糖。糖化醪经过循环冷却水和江水的两级冷却， 温度降至 32℃，送到发酵工段。此时的醪液尚未完全糖化，在发酵罐内糖化酶继续作用，生 成葡萄糖供酵母发酵。 （2）发酵工段 采用连续发酵工艺，提高设备利用率 20%以上。与间歇发酵相比，减少发酵设备清洗、灭 菌时间，降低清洗剂消耗量和清洗污水排放量。另外，由于连续发酵连续作业，不易染菌，即 减少染菌造成的淀粉损失，从而提高淀粉出酒率。用六个并联的预发酵罐连续培养酵母。系统 启动初期加入新活性干酵母，在温水中活化，然后加入一定量的冷却糖化醪，待酵母初步成长 后，连续流加糖化醪至充满预发酵罐。预发酵罐在平衡状态下连续工作，通过预发酵醪的添加 速度和预发酵罐的液位，以提供一定的停留时间，保证酵母生长。预发酵醪通过罐外循环冷却 ， 控制温度在 30-31℃。发酵部分由六组主发酵罐串联组成，其中主发酵罐 1、2 分别由六台罐 并联，主发酵罐 3 至 6 分别由三台罐并联。预发酵罐的醪液经泵送入主发酵罐 1，并加入部分 冷却糖化醪。通过控制糖化醪的添加速度和主发酵罐 1 的液位，以提供一定的停留时间，保证 醪液的酒份在 6-7%（w/w）和适宜的酵母数量。主发酵罐 1 的醪液经泵送入主发酵罐 2，同 时加入剩余的冷却糖化醪。通过控制液位，发酵醪经泵送逐级进入主发酵罐 3 至 6，酵母最终 将葡萄发酵成酒精。主发酵罐 1 至 5 通过罐外循环冷却，控制发酵温度在 30-33℃。发酵完成 时，成熟醪的酒份高于 11.5%（v/v），由泵送到成熟醪暂存罐贮存。成熟醪暂存罐能贮存 7 上时的发酵成熟醪液。 在预发酵罐和主发酵罐 1、2 中通入压缩空气，以便于酵母的繁殖。在酒精发酵过程中， 同时产生二氧化碳。发酵罐排出的二氧化碳中夹带有酒精，约占酒精总量的 1.8%，必须予以 回收。来自预发酵罐和主发酵罐的二氧化碳被收集送往二氧化碳洗涤塔，用工艺水逆相清洗。 洗涤水泵送到成熟醪暂存罐。配备二组二氧化碳洗涤塔，其中一组清洗来自通空气的发酵罐内 排出的二氧化碳（含空气），洗涤后的气体排入大气；另一组清洗耳来自不通空气的发酵罐内 排出的较纯的二氧化碳，洗涤后的气体送到二氧化碳车间。 （3）蒸馏工段 采用多塔差压蒸馏工艺，综合利用热能