海南大学 化学工程与工艺专业
化工工艺课程设计
说明书
题 目：年产5000吨甘油生产工艺流程设计 学 号： 姓 名： 年 级： 指导教师： 完成日期： 2012 年 月 日
年产5000吨甘油生产工艺初步设计
目 录
1.总论?????????????????????????????6 1.1概述 ????????????????????????????6 1.1.1甘油的性质?????????????????????????6 1.1.2产品用途??????????????????????????7 1.1.3甘油在国民经济中的重要性??????????????????7 1.1.4甘油的市场需求???????????????????????7 1.2设计的目的和意义?????????????????????8 1.2.1设计的目的?????????????????????????8 1.2.2设计的意义?????????????????????????8 1.3项目设计依据和原则????????????????????8 1.3.1设计依据??????????????????????????8 1.3.2设计原则??????????????????????????8 1.4设计范围??????????????????????????9 1.5甘油生产能力及产品质量标准????????????????9 1.5.1生产能力??????????????????????????9 1.5.2产品质量标准????????????????????????9 2.生产方案选择??????????????????????10 2.1生产方法??????????????????????????10 2.1.1以天然油脂为原料的生产???????????????????10 2.1.2合成甘油的生产???????????????????????11 2.1.3发酵甘油的生产???????????????????????14 2.2生产方案确定?????????????????????? 16 3.生产工艺流程设计与说明???????????????? 17 3.1生产工艺流程图??????????????????????? 17 3.2.生产工艺流程说明?????????????????????? 19 4.工艺计算??????????????????????????22 4.1物料衡算??????????????????????????22 4.1.1原辅物料的计算???????????????????????22
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4.1.2物料衡算汇总列表??????????????????????26 4.1.3水、电、煤的用量计算????????????????????27 4.2热量衡算??????????????????????????28 4.2.1蒸汽喷射液化器工段?????????????????????28 4.2.2连消工段??????????????????????????28 4.2.3无菌空气制备工段??????????????????????30 4.2.4蒸发浓缩工段????????????????????????34 4.2.5减压蒸馏工段????????????????????????35 5.设备设计与选型??????????????????????36 5.1主要设备的选型?????????????????????? 36 5.2辅助设备的选型?????????????????????? 45 6.车间布置设计?????????????????????????? 47 6.1厂房布置原则????????????????????????47 6.2厂房的整体布置设计???????????????????? 48 6.3车间设备布置设计??????????????????????48 7.设计评析与总结??????????????????????56 参考文献????????????????????????????58
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
1.总论
1.1概述
1.1.1甘油的性质
(1)性质
外观无色透明粘稠液体，无臭、无味、具有吸湿性、保润性、软化性，极显吸收空气中的水分，水溶液呈中性，可与水、乙醇、甲醇任意比例混合。具有良好的防冻性。
中文名称：丙三醇（甘油） 英文名称： glycerol
英文别名：Glycerine,1,2,3-Propanetriol, Trihydroxypropane. CAS No.： 56-81-5 分子式： C3H8O3 分子量： 92.09 主要成分： 丙三醇
外观与性状： 无色粘稠液体, 无气味, 有暖甜味, 能吸潮。 熔点(℃)：18.18 沸点(℃)： 290.9 密度≥ 1.260
相对密度(水=1)： 1.26331(20℃) ， 沸点≥ 120 ℃ 冰点在 -26 ℃以下
相对蒸气密度(空气=1)： 3.1
粘度（20℃)：1412mPa. (25℃):945mPa.s 饱和蒸气压(kPa)： 0.4(20℃) 闪点(℃)： 177 引燃温度(℃)： 370
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溶解性： 可混溶于乙醇，与水混溶，不溶于氯仿、醚、二硫化碳，苯，油类。 可溶解某些无机物。
(2)危害
健康危害： 食用对人体无毒。 对眼睛、皮肤没刺激作用。 小鼠口服毒性LD50=31,500mg/kg.静脉给药LD50=7,560mg/kg. 燃爆危险： 本品可燃，具刺激性。 危险特性： 遇明火、高热可燃。 1.1.2产品用途
合成树脂工业：用于制造醇酸树脂、环氧树脂、甘油松香树脂、改性酚醛树脂、失水苹果酸干树脂、聚醚树脂、聚氨酯树脂。
医药工业：用于制造甘油硼酸、胃沅酶等。食品工业用于做甜味剂等，也是聚氨酯泡沫反应的引发剂、载色剂、润滑剂、烟草吸湿剂、啤酒阻酵剂、糖果防结晶剂、乳脂防酸剂、冷冻食品保鲜剂。
国防工业：用于制造硝化甘油炸药。
纺织印染工业：用作纺织物的防绉防缩处理剂、扩散剂、渗透剂、润滑剂。 化工生产中：用于溶剂、吸收剂、防冻剂等。
此外，还用作在涂料、炸药、塑料、牙膏、化妆品、食品、烟草、化工、造纸、电工材料等工业。
1.1.3甘油在国民经济中的重要性
甘油是油化学产品的重要副产品，又是其它化学产品的重要原料，主要用途有医药、化妆品、香烟、炸药及食品。随着我国国民经济的不断发展，作为国计民生重要化工产品的甘油市场需求量不断增长，尤其是在涂料、化妆品工业和医药工业的需求在逐年增加。因此，开发国内甘油的生产和应用，对我国石油化学工业的发展意义重大。 1.1.4甘油的市场需求
据英国著名油脂化工专家Frank Gunstone估计，全球甘油市场容量2000年在75万吨，2005年为86万吨，2010年将达到100万吨。当时，他对生物柴油产业的发展速度及影响估计不足。根据Frost&Suliven的调查，2004年全球甘油产能已经达到约130万吨，消费量97万吨。随着中国工业的高
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速发展，市场对于甘油的需求也逐渐增加。但是在中国以前的甘油生产中，主要靠天然法来生产甘油，但这种方法的甘油产量低，纯度低，因此远远不能满足甘油的市场需求，中国每年都需进口数量可观的甘油以满足国内市场需求。见表1.1
表1.1 2003～2006年间中国甘油进口量（单位：吨）
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1.2设计的目的和意义
1.2.1设计的目的
生产甘油以满足日益增长的市场需求同时获得很好的经济收益。 1.2.2设计的意义
（1）满足各行各业产品需求。
（2）可以长远解决公司的生存问题，并且为当地提供更多的就业机会，促进区域经济的发展。
（3）做到了真正意义上的绿色产业。
（4）有利于国家产业结构的调整，保持国民经济的可持续发展。
1.3项目设计依据和原则
1.3.1设计依据
海南大学2012年化工工艺课程设计课题《年产5000吨甘油生产工艺流程设计》任务书，见附件。 1.3.2设计原则
（1）按技术先进、成熟可靠、经济合理的原则对技术方案进行论证，以确定最佳方案；
（2）尽可能采用节能工艺和高效设备，充分发挥规模效应，降低能耗、物耗和生产成本，提高项目的经济效益和社会效益；
（3）主体工程与环境保护、劳动安全和工业卫生同时考虑，以减少“三废”排放，加强废渣治理，确保安全生产，消除并尽可能减小工厂生产对化境的不良
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影响和对工厂职工以及周边地区居民健康的危害。
1.4设计范围
本设计的主要内容： （1）生产方案选择 （2）工艺流程设计与论证 （3）工艺原理与操作条件说明
（4）工艺计算——物料衡算与热量衡算 （5）生产主要设备设计计算与选型 （6）生产车间设备配置与布置设计 （7）编写项目设计说明书 （8）工程设计绘图
①带控制点的工艺流程图
②车间布置平面、立面图、工厂总体平面布置图（可略）
设计重点：工艺流程设计与论证、工艺原理说明和工艺计算
1.5甲醇生产能力及产品质量标准
1.5.1生产能力
年产5000吨甘油，年工作日为300天，全天候连续生产。 1.5.2产品质量标准
本产品为精甘油，质量规格为一等品，执行国家《GB13206-91》标准，具体指标见下表2。
表1.2 中华人民共和国甘油国家标准《GB13206-91》 指标名称 外观 ≤ 气味 ≥ 色泽，Hazen ≥ 甘油含量，% ≥ 密度（20），g/ml ≥ 氯化物含量（以cl计），% ≤ 硫酸化灰分，% ≤ 酸度或碱度，mmol/100g ≤ 皂化当量，mmol/100g ≤
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指标 优等品 一等品 透明无悬乳物 无异味 20 98.5 1.2572 0.001 0.01 0.064 0.64 30 98.0 1.2559 0.01 0.01 0.10 1.0 70 95.0 1.2481 - 0.05 0.30 3.0 二等品 年产5000吨甘油生产工艺初步设计
砷含量，（以As计），mg/kg ≤ 重金属含量（以Pb计），mg/kg ≤ 还原性物质 2 5 2 5 无沉淀或银镜 - - -
2.生产方案选择
2.1生产方法
甘油作为重要的有机化工原料，常用的制取方法有三种：一是从天然油脂皂化生产肥皂的副产品获得，还有少部分是从油脂水解的副产品中获得，即油脂皂化水解法；二是通丙烯氯化法、丙烯醛法、丙烯过乙酸氧化法合成甘油，即化学合成法；三是利用粮食资源料转化发酵制取甘油，即发酵法。化学合成法生产的称为合成甘油，以天然油脂为原料的方法和发酵法，所得甘油都称为天然甘油。目前天然甘油和合成甘油的产量几乎各占50%。 2.1.1以天然油脂为原料的生产 （1）皂化甘油（油脂皂化）
油脂皂化是油脂与碱液在一定条件下反应生成肥皂及甘油的过程,其反应方程式如下：
RCOOCH2RCOOCHRCOOCH2CH2OH+3NaOH3RCOONa+CHOHCH2OH
甘三酯 苛性钠 肥皂 甘油 皂化反应产物分成2 层：上层主要是含脂肪酸钠盐（肥皂）及少量甘油：下层是废碱液，为含有盐类、氢氧化钠的甘油稀溶液，一般含甘油质量分数9％～16％，无机盐质量分数8％～20％。 （2）油化甘油（油脂水解）
油化甘油是指油脂与过量水在一定条件下反应生成脂肪酸和甘油的过程。油脂水解的主产品是硬脂酸、油酸等油化产品，甘油是副产品。其理论上总反应方程式
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甘三酯 水
脂肪酸 甘油
由于油脂水解工艺多、操作条件差异大,所得的甜水浓度及杂质含量并不相同,甘油在甜水中的浓度约为12% ~18%,其中较为现代的高温高压连续逆流水解法因不使用催化剂,仅利用高压蒸汽促使油脂水解,所得的甜水质量好,可进一步加工成高品质甘油。 （3）油脂醇解
COOCH2RCOOCH2+CH2OH+3HR'COOCHR'COOCH2O)在一定条件下反应生成脂肪酸油脂醇解是指油脂与过量低碳链醇(如甲醇
CHOH酯和甘油的过程,反应方程式如下:
R\2R\2CH2OH
甘三酯 甲醇 脂肪酸甲酯 甘油 在此反应过程中,每生产1Kg脂肪酸甲酯,约产生0·1Kg左右的甘油,迅速升温的生物柴油(即脂肪酸甲酯)投资热使得以其副产品为来源的甘油受到重视。 COOCH2CH2OH无论是制皂废液，还是油脂水解得到的甘油水所含的甘油量都不高（质量分
+数10%左右），而且都含有各种杂质。所以，需要净化、浓缩的过程先得到粗甘CatalystRCOOCH+3CH3OHNaOCH33RCOOCHCHOH油，然后将粗甘油进行蒸馏，脱色、脱臭的精制过程才能得到天然甘油。[3]
RCOOCH2CH2OH2.1.2合成甘油的生产
从丙烯合成甘油的多种途径可归纳为2 大类，即氯化和氧化。现在工业上仍在使用丙烯氯化法及丙烯过乙酸氧化法。 （1）丙烯醛法
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首先，丙烯气相氧化合成丙烯醛，然后丙烯醛用异丙醇还原合成合成丙烯醇；最后丙烯醇过氧化氢羟基化合成甘油。过氧化氢则用异丙醇氧化制得。
H2CHCH3+O2CH2CHCHO
+H2O该法生产的甘油产品质量较高，原料消耗低，但流程长。国内尚无此类生产装置。
(2)丙烯过乙酸氧化法
CH2CHCHO+OCH3CHOH2H2CHCH2OH+CH3CCH3丙烯与过乙酸作用合成环氧丙烷，环氧丙烷发生异构化为烯丙醇，然后在过乙酸氧化下生成环氧丙醇(即缩水甘油)，水解生成甘油。或者烯丙醇在双氧水氧化下直接生成甘油。
过乙酸的生产不需要催化剂，乙醛与氧气气相氧化，在常压、150-160℃、接触时间24s的条件下，乙醛转化率11%，过乙酸选择性83%。
上述后2步反应在特殊结构的反应精馏塔中连续进行。原料烯丙醇和含有过乙酸的乙酸乙酯溶液送人塔后，塔釜控制在60-70 ℃，13-20KPa。塔顶蒸出乙
CH2OH采用过乙酸酸乙酯溶剂和水，塔釜得到甘油水溶液。此法选择性和收率均较高，
为氧化剂，可不用催化剂，反应速度较快，简化了流程。生产每吨甘油消耗烯丙醇1.001 t，过乙酸1.184t，副产乙酸0.974t。
H2CHCH2OH+H2O2CHOH此法选择性和收率均较高，采用过醋酸为氧化剂，可不用催化剂，反应速度
CH2OH快，流程简单，操作容易，收率大于98%，废水、废气容易处理。日本达依赛尔公司于1970年实现其工业化生产，但工业化生产时间较短,仅十余年历史，工艺技术不够成熟。 （3）环氧氯丙烷法
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丙烯高温氯化成氯丙烯，氯丙烯再氯化成二氯丙醇。二氯丙醇与石灰乳反应，得到环氯丙烃。经分离精制后送入水解器，用10%苛性钠或者碳酸钠水溶液进行水解，得到水解液中含有大量氯化钠和稀甘油水溶液，进入多效蒸发器，浓缩得到80%的甘油，最后经真空蒸馏、活性炭脱色、离子交换树脂处理，得到精制甘油。
CH2CHCH3CI2CH2CHCH2CI+HCI
CH2CICH2CHCH2CI+CI2H2OCHOH+HCICH2CI
CH2CI2CHOH+CaOHCH2CI22CH2OCHCH2CI+CaCI2
CH2OH
2CH2OCHCH2CI+NaOH+H2OCHOH+NaCICH2OH
该技术成熟，单耗低，产品纯度99%，收率达98%，但流程长，消耗氯与碱较高，产生氯化钠、有机氯化物等，腐蚀严重，污水量大。现在法国已将此法改为直接水解法，即不经过环氧氯丙烷步骤。丙烯氯化法生产的甘油占合成甘油产量的80%。[4]
将天然油脂水解法和环氧氯丙烷法原料消耗作一粗略的对比，不难发现天然油脂水解法的优势，天然油脂水解法用的原料是肥皂废液，没有规格要求，价格便宜”习。就生产甘油总消耗的原料来看，天然油脂水解法也比环氧氯丙烷的要少。而且，合成法制甘油的设备投资大，成本又较高。然而，随着人们生活习惯的改变，肥皂的广阔市场逐渐被洗衣粉、洗涤剂等占领，肥皂的生产随之萎缩，肥皂废液回收甘油产量也相应减少。所以，许多化学工作者又将发酵法生产甘油作为努力的方向。
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2.1.3发酵甘油的生产
发酵甘油的生产是利用淀粉类原料（谷物、玉米、红薯等）或糖蜜原料，经生物发酵而产生。
我国研究发酵法始于20世纪50年代中期，从60年代兴起的耐高渗透酵母菌种的研究和应用到70年代处于鼎盛时期，到1994年至1995年，开始进入工业生产，特别是山东、江苏、甘肃等地的企业。
为了解决当时有的工厂因发酵周期长、产甘油率低而停产的情况，采用回用酵母发酵生产甘油，以期缩短发酵周期，提高产甘油率、减低残糖含量。酿酒的发酵醪液中，经分析含有质量分数约1.8%-3.5%的甘油成分，当蒸馏出乙醇后，所剩的酒糟巾即含行甘油。但所谓的从酒糟中生产甘油，并不是指这部分甘油，而是在酒糟中还含有未完全转化为乙醇的淀粉及其中间产物(质量分8%-10%)，利用这部分淀粉经糖化、催化发酵处理，生成甘油的方法。以酒糟生产复合甘油工艺原料易得、成本低，且绿色环保，以期代替甘油。 （1）亚硫酸盐法
发酵法甘油最早的生产工艺就是亚硫酸盐法。在第一次世界大战期间，由于需要大量甘油制造炸药，缺乏油脂的德国率先发明了向酿酒酵母发酵醪中添加亚硫酸盐生产甘油的工艺，并在德国建厂，月产发酵甘油近千吨。但该工艺对环境污染严重，生产成本高，因此战争结束就停产了。后来人们尽管又作了不少改进，但都没有达到工业生产的水平。 （2）碱性法
碱性法是在碱性条件下用酿酒酵母对蔗糖和葡萄糖等己糖进行厌氧发酵，生成甘油、乙醇、乙酸和CO2。早在 20世纪初就有关于碱性法生产甘油的研究报告，但由于甘油转化率和提取效率低等原因，此法没有得到大规模的应用，仅处于实验室水平。
（3）耐高渗压酵母法
耐高渗压酵母法生产甘油的微生物学机理是：酵母菌受高糖或高盐（即高渗透压）的不利环境胁迫而分泌甘油。此法与常规产品发酵过程相似，基本不造成污染，甘油含量高、性能专一，较亚硫酸盐法有明显的优越性和先进性，因此自20世纪 50年代中期出现以来受到了高度重视，成为了投资的热点。我国对耐高
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渗压酵母法生产甘油的研究水平居世界前列，已在国际上首先建立了发酵法甘油的工业化生产厂，生产工艺目前主要有两种。 好氧发酵法
耐高渗压酵母好氧发酵甘油生产工艺是目前普遍采用的甘油生产技术。以该技术为基础，全国建成和在建的1kt/a规 模 发 酵 甘 油 厂 超 过30家。
好氧发酵法生产甘油工艺的技术难题是产品提取困难。由于酵母从高于 20%的初糖浓度下开始发酵并产生甘油，当葡萄糖浓度降至2% 左右时，酵母将减慢消耗葡萄糖，而将产品甘油作为第二碳源迅速消耗，继续发酵，使甘油发酵液中甘油含量下降。好氧发酵法工艺在生产上为避免发酵后期消耗甘油，被迫在较高的残糖浓度下终止发酵，转入后提取工序。过高浓度的残糖在蒸馏时焦化结垢，将甘油包裹其中，导致甘油提取困难，产品质量差、收率低、成本高。人们相继提出用树脂吸附、残糖氧化、溶剂抽提以及载体蒸馏等方法来改进提取工艺，但受技术和成本的限制，实际效果都不甚理想，从而制约了该法的产业化。 二步发酵法
在发酵法的基础上，根据微生物机理将甘油发酵划分为前期的好氧发酵和后期厌氧发酵两个阶段。第一阶段：以淀粉为原材料，采用耐高渗透压酵母菌株，在含糖25%左右条件下先进行好氧发酵；第二阶段：当残糖降至约2%时，停止供氧，补充营养，使耐高渗压酵母菌开始后期的厌氧发酵，进一步消耗残糖，生成酒精和少量的甘油，从而避免了将产物甘油作为碳源消耗，使发酵液中的甘油浓度达12%以上，而残糖浓度降低到0.5%左右。研究表明，发酵液中甘油/残糖浓度比越大，甘油提取效率越高。以往都是在好氧发酵后，将甘油从高浓度的残糖中分离出来，因而提取效率难以提高。二步发酵法优化发酵工艺，大大提高了发酵液中的甘油/残糖比，因此甘油的提取效率和产品质量明显提高。
本工艺特点：符合国家政策支持，工艺先进，技术成熟，操作条件相对温和，成本低，原料来源丰富、设备要求简单且绿色环保等。
[5]
2.2生产方案确定
? 以天然油质为原料的油脂皂化水解法的缺点是高温高压，一次性投资太，设
备造价高，操作难度大，生产的甘油量少，纯度较低。
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
? 以丙烯为原料的丙烯醛法工艺特点：甘油产品质量较高，原料消耗低，但流
程长。国内尚无此类生产装置。
? 以丙烯为原料的过乙酸氧化法工艺特点：工艺简单，收率高。但工业化生产
时间较短,仅十余年历史，工艺技术不够成熟。
? 以丙烯为原料的丙烯氯化法工艺特点: ①工艺成熟、操作稳定。②有中间产
品氯丙烯(氯丙烯用于生产农药、树脂、粘合剂、涂料等) ,可平衡生产,增强市场销售能力。③副产品多,原材料转化率低,消耗指标高。④设备腐蚀严重,能耗高。⑤污水排放量大。
? 二步发酵法工艺特点：符合国家政策支持，工艺先进，技术成熟，操作条件
相对温和，成本低，原料来源丰富、设备要求简单且绿色环保等。见下表1和表2[6]
综合以上方法分析比较，根据本课题的设计指导思想，故选定生产方案为：“以淀粉为原料的二步发酵法”。
3.生产工艺流程设计及说明
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3.1“二步发酵法”生产工艺流程设计
本课题选取用的“二步发酵法”生产方案，其工艺流程设计见图1所示：
淀 粉 调 浆 液化酶 糖化酶 液 化 糖 化 脱色过滤 配 料 连 消 好氧发酵 玉米浆等 絮凝剂 厌氧发酵 絮 凝 过 滤 蒸发浓缩 减压蒸馏 离 交 脱 色 甘油成品 乙醛、乙醇回收 酵母泥副产淀粉渣 一级种子 无菌空气 菌 种 二级种子
图1 淀粉二步发酵法工艺流程简图
3.2生产工艺流程说明（应包括原理说明！！！）
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生产工艺流程说明（参考CAD图纸Ⅰ：带控制点的工艺流程图） （1）调浆
淀粉加水调成34%—40%淀粉乳（质量分数） （2）液化
加入淀粉干重1.2?耐高温α-淀粉酶（液化酶），将淀粉乳由泵引入蒸汽喷射液化器。淀粉乳加热到一定温度，淀粉颗粒开始吸水膨胀，温度继续上升，颗粒继续膨胀，可达到原体积的几倍到几十倍，晶体结构消失，体积胀大，互相接触，变粘稠状液体，即为糊化。淀粉酶水解淀粉颗粒和水解糊化淀粉的速率比约为1:20000。淀粉酶作用于糊化后的淀粉，使淀粉糊的粘度急速降低，流动性增高。适当控制液化（水解）的程度，为下步糖化创造适宜条件，因为淀粉液化程度与糖化的水解效率密切相关。一般要求液化液DE值在15—20%之间最为适宜。过程PH控制：ɑ-淀粉酶不耐酸，在pH为5.0—8.0最稳定。温度控制：糊化开始温度59℃，糊分完成温度70℃，液化温度110℃。 （3）糖化
将液化后的溶液引入糖化锅，加入淀粉干重1%的葡萄糖淀粉酶（糖化酶），在不停的搅拌下进行糖化，糖化终点以测得葡萄糖值（DE）98%左右为标准。在使用糖化酶过程中，或加少许脱支酶，可以减少糖化酶的用量，提高葡萄糖的最高含量，缩短糖化时间。过程PH控制：最适pH为4.0-4.5。温度控制：55℃—60℃。[7] （4）脱色过滤
糖化结束后用板框压滤机进行过滤,
同时加入硅藻土作为助滤剂，来除去
糖化液中的不溶性杂质。滤液加活性炭脱色。得葡萄糖清液和淀粉渣，所得淀粉渣可用作饲料。活性炭添加量约为葡萄糖重的0.5%，硅藻土加入量约为干物质的0.1%。 （5）配料
配置好料液。尿素0.2%，葡萄糖浓度25%左右，含磷总量约为80微克/毫升的玉米浆0.15%。 （6）连消
采用板式换热器对配料好的培养基进行连续灭菌。培养基（35-40℃）进入板式换热器加热到100℃，于维持管中（120℃）维持5-7分钟后再进入冷却管，
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使其冷却至接种温度并直接进入已事先灭菌（空罐灭菌）过的发酵罐内。 （7）无菌空气
采用两级冷却、加热除菌的方式制备。流程为：高空采风→ 粗滤器→ 空压机→ 贮罐→冷却器→旋风分离器 → 冷却器→丝网分离器 →加热器→ 过滤器→ 无菌空气 （8）菌液培育 一级种子
于三角瓶摇瓶中进行培养。培养的目的在于大量繁殖活力强的菌体，培养基组成以少含糖分，多含有机氮为主，培养条件从有利于长菌考虑。 二级种子
于种子罐中进行培养。为了获得发酵所需要的足够数量的菌体，在一级种子培养的基础上进而扩大到种子罐的二级种子培养。种子罐容积大小取决于发酵罐大小和种量比例。 （9）发酵 好氧发酵
将连消后的培养基和经扩大培养的菌种引入经严格灭菌的发酵罐。通入无菌空气，进行好氧发酵。控制温度：30—40℃ pH：4.0-5.0。 厌氧发酵
当残糖降至约2%时，停止供氧，补充营养，使耐高渗压酵母菌开始后期的厌氧发酵。当残糖浓度降低到0.5%左右，即可终止发酵。整个发酵周期为72小时。 （10）絮凝
发酵结束后，发酵液中除含有粒径细小的酵母细胞和细胞碎片外，还含有蛋白质和其他胶状物。这些杂质如不被分离，将会影响后续的甘油提取。用传统过滤除菌法，效率低、劳动强度大，有时甚至出现过滤分离形成的粘胶状滤饼堵塞滤布，使过滤操作无法顺利进行。用离心法除菌，尽管能够取得预期的除菌效果，但设备投资大、能耗高，导致工厂生产成本过高。絮凝技术具有促使固形颗粒结合成团，容易沉降、过滤、离心、提高固液分离速度和液体澄清度等优点。本设计采用壳聚糖作为发酵液的絮凝剂。壳聚糖是一种阳离子聚电解质,对固体悬浮物有很好的凝聚作用,壳聚糖本身无毒性,所以可作为絮凝剂应用。絮凝条件：酸
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
性。絮凝剂浓度：200mg/L。[8] （11）过滤
对经絮凝预处理的发酵液进行过滤，得滤液和酵母泥副产品。酵母泥副产品经干燥后可用作饲料。 （12）蒸发浓缩
对滤液进行蒸发浓缩处理。一般采用减压浓缩，真空度为73.3kPa-79.98kPa，蒸发温度为65℃-70℃，一般浓缩至45—50%左右。 （13）减压蒸馏
对甘油进行提取。将浓缩的甘油原液再经减压蒸馏处理便可得成品甘油。在蒸馏过程中，首先根据沸点的不同，分别对乙醛、乙醇进行分馏处理并回收。收率分别为被蒸馏液的1%。由于甘油与水的亲和性能阻止乙醇和水进行共沸。因此，可以从混合物中蒸馏出无水乙醇。蒸馏压力一般为81.7kPa，温度为130℃-158℃，最高不得高于170℃.在蒸馏过程中，要特别注意温度的控制。温度过高不但影响成品的质量，更为重要的是造成分解和聚合甘油的产生，从而降低了产率。经过此工序，可得含量>96%的甘油。 （14）离交
甘油的纯化。稀甘油溶液粗品经离子交换法可制得纯度较高的甘油。离子交换法比蒸馏法精制甘油可节约大量能源、降低成本；较蒸馏法减少甘油损失40%；较蒸馏法制得的甘油质量高，因为免除了高温对甘油易发生分解和聚合反应生成新的杂质的影响。离子交换法所使用的树脂为苯乙烯与二乙烯苯共聚物再引入磺酸基团的强酸型（011×7型）阳离子交换树脂和强碱型（201×7型）阴离子交换树脂。其使用方法与离子交换水处理方法相同。经离子交换树脂处理后的甘油可除去Ca2+、Mg2+、Pb+、Fe2+、SO42-、Cl-、SiO32+和部分有机色素等杂质。 （15）脱色
脱色是使甘油的灰分和色泽达到标准。于脱色缸内，将离交后甘油加热至80—90℃左右，加入粉状活性炭（食用级），其用量约为甘油重的0.5%，搅拌1h—2h，使活性炭尽可能吸附甘油中的杂质和色素。也可同时加入少量的硅藻土作为助滤剂，过滤，除去活性炭，即得精制甘油，收率为甘油发酵液的7%—10%。用过的活性炭用清水洗涤，含甘油2%以下，进行蒸发回收，洗涤后的活性炭经
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
700℃—800℃的活化后再用。[9] （16）甘油成品
执行国家《GB13206-91》标准，质量规格为一等品的精甘油。 注：防杂菌污染措施
①菌种培养过程中要对培养基灭菌采用121℃/15min，留意排空气和维持压力的时间，如果三角瓶培养液不新鲜，杂菌较多，灭菌时间要延长到20min。
②超净接种台、接种室、培养箱、摇床室等要定期用紫外灯或甲醛熏蒸进行灭菌。接种时，要穿洁净工作服、带工作帽和口罩，严格按无菌操作规范程序进行。
③在整个发酵过程中，菌种培养是基础，摇瓶发酵液中只要有极少数杂菌，也会导致种子罐培养菌种的失败。因此，在三角瓶取样镜检时，除小心仔细外，要多取几个样品进行检验，做到万无一失。
④发酵液料液采用薄板换热器进行连续灭菌。
⑤空气系统和发酵系统的彻底灭菌是保证发酵成功的先决条件之一。发酵前，采用对整系统进行一次性灭菌蒸汽121℃/h。全面考虑阀门、死角和弯头等部位，保证灭菌的效果。
⑥接种时除了保证菌种绝对无杂菌污染外，在接种口的外管道被取下棉纱套后，一定要用酒精燃烧10—15min，保证绝对无菌时才能接种。
⑦甘油发酵过程中，发酵罐一般维持0.3—0.5MPa的正压，这样可以防止外界杂菌对发酵系统的侵入。停电时，20—30min后整个空气供应系统和发酵系统的压力降到零，加之发酵罐温度（31℃）和空气压缩机系统温度较高，发酵罐系统的轴封和阀门等有一定的空隙，停电时产生负压，外界空气侵入发酵系统，使发酵失败。因此，本设计甘油厂采用双电源供电，并自备应急发电机，以保证发酵的顺利进行。[10]
本工艺流程特点：
原料简单，工艺流程短，物料循环使用，生产效率高。
4.工艺计算
4.1物料衡算（采用倒推法）
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
4.1.1原辅物料的计算
根据设计任务，甘油的年生产能力为5000吨/年（质量分数为98%甘油），折算为100%（质量分数，以下同）则甘油年生产能力为4900吨/年。
全年365天，除去大、中修理及放假等共45天。则
年工作日 = 365－45 =320天
每昼夜生产能力为：
4900÷320 =15.3125 吨/天（100%甘油）
本发酵属于间歇生产过程，发酵周期为3天，加上前后处理时间1天，每个生产过程周期平均为4天。即全年生产320÷4=80个周期。每个生产周期生产能力为：
15.3125×4 =61.25吨/周期（100%甘油）
每昼夜24小时连续生产，则每小时生产能力为：
15.3125×1000 ÷24=638kg/h（100%甘油）
以此作为物料衡算的基准。 (1)脱色过滤
经活性炭脱色过滤后，用过的活性炭用清水洗涤，含甘油2%以下（取1.5%）。根据资料，活性炭加入量约为甘油重的0.5%，助滤剂硅藻土加入量为甘油重的1%。
成品精甘油（98%甘油）输出量=638÷0.98=651kg/h 精甘油（98%甘油）输入量=651÷0.985=660.9kg/h
过滤掉甘油量（98%甘油）=660.9-651=9.9kg/h （经蒸发可回收）
活性炭加入量：660.9×0.98×0.005=3.24kg/h 硅藻土加入量：660.9×0.98×0.001=0.65kg/h
(2)离子交换柱
经过减压蒸馏后的96%甘油经离子交换树脂柱精制成98%的甘油。则，
精甘油（98%甘油）输出量：660.9kg/h
粗甘油（96%甘油）进入量：(660.9×0.98) ÷0.96=674.7kg/h 其中Ca、Mg、Pb、Fe、SO4、Cl、SiO3和部分有机色素等杂质为：
输出量：674.7-660.9=13.8kg/h
2+
2+
+
2+
2--2+
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
(3)减压蒸馏塔
经减压浓缩至45—50%左右的甘油（取中间值48%）经减压蒸馏至96%的甘油。蒸馏收率为90%，则：
粗甘油（96%甘油）输出量：674.7kg/h
稀甘油（48%甘油）输入量：（674.7×0.96÷0.48）÷0.9=1499.3kg/h 由于分别对乙醛、乙醇进行分馏处理并回收，收率分别为被蒸馏液的1%。则：
乙醇输出量=1499.3×1%=15.0kg/h 乙醛输出量=1499.3×1%=15.0kg/h
蒸馏出甘油水=1499.3-15.0-15.0-674.7=794.6kg/h
(4)减压浓缩塔
根据实际经验，甘油发酵液经絮凝过滤后，可得到17.5%左右的甘油（取17.5%）。经减压浓缩至48%甘油。
稀甘油（48%甘油）输出量：1499.3kg/h
过滤后甘油液（17.5%甘油）输入量：1499.3×0.48÷0.175=4112.4kg/h
浓缩出水的量为：4112.4-1499.3=2613.1kg /h
(5)絮凝过滤
发酵液甘油含量为12.8%，经絮凝后过滤，过滤后可得到17.5%左右的甘油。过滤损失甘油1.5%。参考文献知，絮凝剂加入浓度为200mg/L，约为发酵液的0.02%。
过滤后甘油液（17.5%甘油）输出量：4112.4kg/h
发酵液（含12.8%甘油）输入量：4112.4×0.175÷0.128÷0.985=5708kg/h
过滤损失掉甘油量（含12.8%甘油）：5708×0.015=85.6kg/h 过滤后酵母泥（含残余糖分、酵母和其他固形物等）输出量：
5708-4112.4-85.6=1510kg/h 絮凝剂加入量：5708×0.0002=1.2kg/h
（6）发酵罐
根据生产经验，发酵用耐高渗压酵母菌（采用ICM-15酵母菌）接种量为物料总量的0.5%。葡萄糖起始发酵浓度为25%，发酵完成后残糖浓度为0.5%。糖
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
到甘油转化率一般为45%左右（取45%），理论转化率51%。
发酵液（含12.8%甘油）输出量：5708kg/h
葡萄糖液（25%）输入量：5708×0.128÷0.45÷0.25=6494.4kg/h
ICM-15酵母菌接种量为：6494.4×0.005=32.5kg/h
（7）配料罐
脱色过滤后的葡萄糖溶液（约为38.2%）进入配料罐配制为浓度为25%左右的发酵料液。同时加入尿素0.2%，含磷总量约为80微克/毫升的玉米浆0.15%。
葡萄糖液（25%）输出量：6494.4kg/h
脱色过滤后的葡萄糖溶液（约为38.2%）输入量：
6494.4×0.25÷0.382=4250.3kg/h 尿素输入量：6494.4×0.2%=13kg/h 玉米浆输入量：6494.4×0.15%=9.8kg/h
配料水的输入量约为：6494.4-4250.3-13-9.8=2221.3kg/h
（8）脱色过滤
糖化后中溶液中葡萄糖浓度37.4%，DE值为98%。加入干物质0.1%硅藻土作为助滤剂，经过滤为38.2%葡萄糖溶液。脱色用活性炭添加量约为葡萄糖重的0.5%设过滤损失葡萄糖0.15%。
过滤后葡萄糖溶液（38.2%）输出量为：4250.3kg/h
糖化后葡萄糖液（37.4%）输入量为：
4250.3×0.382÷0.374÷0.985=4407.3kg/h
过滤损失葡萄糖液（37.4%）量为
4407.3×0.015=66.1kg/h
过滤掉淀粉渣等不溶性物质量为
4407.3-4250.3-66.1=90.9kg/h
由公式
DE?还原糖含量干物质含量?100%
干物质含量=0.374÷0.98×100%=38.2%
硅藻土的加入量为：4407.3×0.382×0.001=1.7kg/h
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
脱色用活性炭添加量约为葡萄糖重的0.5%
即活性炭用量为：4407.3×0.374×0.005=8.3kg/h
（9）淀粉转糖
根据生产经验，调降阶段淀粉加水调成34%—40%淀粉乳（取36%），加入淀粉干重1.2?耐高温α-淀粉酶（液化酶）和淀粉干重1%的葡萄糖淀粉酶（糖化酶），经双酶法制成葡萄糖溶液（37.4%）。淀粉转化糖实际收率为105%—108%（取106%），理论收率为111%。淀粉转化率可达98%。
糖化后葡萄糖液（37.4%葡萄糖）输出量为：4407.3kg/h
淀粉乳（36%淀粉）的输入量为：
4409.3×0.374÷1.06÷0.36÷0.98=4409.7kg/h
未转化的淀粉（36%淀粉）量为：
4409.7×0.02=88.2kg/h
耐高温α-淀粉酶（液化酶）输入量=4409.7×0.0012=5.3kg/h 葡萄糖淀粉酶（糖化酶）输入量=4409.7×0.01=44.1kg/h
（10）淀粉调浆
根据产品信息，工业淀粉水分含量为13%—14%（取中间值13.5%），于调浆罐中调成34%—40%淀粉乳（36%淀粉）。
淀粉乳（36%淀粉）的输出量为：4409.7kg/h
工业淀粉（含水13.5%）的输入量为：
4409.7×0.36÷（1-0.135）=1835.3kg/h 调浆用水量为：4409.7-1835.3=2574.4kg/h
（11）原料—产物
工业淀粉（含水13.5%）的输入量为：1835.3kg/h 产品甘油（98%甘油）的输出量为：638÷0.98=651kg/h
原料：产物=1835.3：651=2.82
即年生产5000吨甘油（98%甘油）用工业淀粉（含水13.5%）14100吨。 考虑到实际生产过程中，各处理步骤都会有一定的产品损失。为保证足够生产量，实际生产中原料：产物取3:1，即年生产5000吨甘油（98%甘油）用工业淀粉（含水13.5%）15000吨。 4.1.2物料衡算汇总列表
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
淀粉发酵年产5000吨的甘油物料衡算见下表 （1）物料输入表 表4.1 年产5000吨的甘油物料输入表 物料名称 工业淀粉 调浆水 液化酶 糖化酶 配料水 尿素 玉米浆 ICM-15酵母菌 絮凝剂 活性炭 硅藻土 物料量/吨 15000.00 19771.39 40.70 338.69 17059.58 99.84 75.26 249.60 9.22 88.63 18.05 周期物料量/吨 187.50 247.14 0.51 4.23 213.24 1.25 0.94 3.12 0.12 1.11 0.23 （2）物料输出表 表4.2 年产5000吨的甘油物料输出表 物料名称 98%甘油 无水酒精 乙醛 淀粉渣 酵母泥 周期物料输出量/吨 62.5 1.44 1.44 8.73 144.96 [11] 物料输出量/吨 5000 115.2 115.2 698.4 11596.8 4.1.3水、电、煤的用量计算（1）水的计算 根据查阅各种资料知，生产1t甘油过程中调浆、配料、设备容器清洗、锅炉用水及卫生用水等约消耗水资源192t。年产量5000吨甘油则需消耗水192×5000=96万吨。 （2）电的计算
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
根据查阅各种资料知，生产1t甘油过程中各种动力耗电、生活用电等方面约耗电2000度。则年产量5000吨甘油则需消耗电2000×5000=1000万度。 （3）煤的计算
甘油发酵过程中煤的使用主要是供热、锅炉蒸汽等方面。根据资料及经验，生产1t甘油约耗煤5.3t。则年产5000吨甘油需耗煤5.3×5000=2.65万吨
4.2热量衡算
本工艺发酵温度为30—40℃，经连消后进入发酵罐的料液约为35℃。海南省年平均气温27℃，夏季最高温度36℃，对发酵影响不是很大。本工艺设计热量衡算主要在蒸汽喷射液化器工段、连消工段、无菌空气制备工段、蒸发浓缩工段和减压蒸馏工段。 4.2.1蒸汽喷射液化器工段[12]
淀粉浆比热容（c）按下式计算：
c=c0X/100+c水（100-X）/100
式中 c—淀粉浆比热容 kJ/
c0—淀粉质比热容 1.55kJ/
（kg·℃） （kg·℃）
X—淀粉浆干物质含量 %
c水—水的比热容 4.186 kJ/ （kg·℃）
浓度为36%的淀粉浆的比热容为：
c=1.55×36/100+4.186×（100-36）/100≈3.24 kJ/（kg·℃） 喷射蒸汽用量（D）：
D=Gc（t2-t1）/h1-h2
式中 G—淀粉浆量 年用量为：4409.7×24×320=33866.5t
c—淀粉浆比热容 kJ/ （kg?℃） t1—淀粉浆初温 20℃ t2—液化温度 110℃
h1—加热蒸汽热焓 2748.5 kJ/kg（0.4MPa，表压） h2—加热蒸汽凝结水热焓 在110℃时为461 kJ/kg 浓度为36%的淀粉浆液化段蒸汽年用量为：
D=33866.5×3.24×（110-20）/（2748.5-461）=4317.15t
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
4.2.2连消工段
葡萄糖质比热容取0.837kJ/（kg·℃） 浓度为25%的葡萄糖浆的比热容为：
c=0.837×25/100+4.186×（100-25）/100≈3.348kJ/（kg·℃）
（1） 加热段
进料温度35℃，出料温度100℃
在不考虑热量损失的情况下，每小时换热量：
Q=mＣPΔt=6494.4×（100-35）×3.348×10=1413311.328kJ 根据经验实际生产经验，总传热系数取k=5000W/m2℃ 则根据公式Q=kAΔt 可得
换热面积A1=（1413311328/3600）÷[5000×（100-35）]=1.2 m2
（2） 维持段
进料温度100℃，物料温度120℃
进水蒸汽温度147℃，出水蒸汽温度120℃ 一次侧的允许压力降取50KPa
Q=mＣPΔt=6494.4×（120-100）×3.348×103=434865.024kJ 换热面积A2=（434865024/3600）÷[5000×（120-100）]=1.21m2
由m水= Q/Δh水 Δh水=表示水蒸汽的焓变 查水蒸汽熵焓图知，
图2 水蒸汽熵焓图
3
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
进出水蒸汽温度（℃） 进 出 147 120 水蒸汽的热焓(kJ/kg) 2693.35 2675.14 压力（MPa，表压） 0.2 0.15 每小时消耗水蒸汽量为：m水=434865.024/（2693.35-2675.14）=23.881t
连消工段年消耗水蒸汽量：23.881×96×80=18.34万吨
（3）冷却段
物料从120℃降至温度55℃耗冷量等于加热段的换热量
每小时耗冷量为：Q=1413311.328kJ
换热面积A3=A1=1.2 m2
换热冷却段：进料温度55℃，出料温度35℃
进水温度20℃，出水温度31℃
Q=mＣPΔt=6494.4×（120-100）×3.348×10=434865.024kJ 换热面积A4=（434865024/3600）÷[5000×（55-35）]=1.21m2
由m水= Q/（ＣPΔt水）=434865.024/[4.186×（31-20）]=9.444t （每小时）
则连消工段年消耗水量：9.444×96×80=7.253万吨 总换热面积A=A1+A2+A3+A4=1.2+1.21+1.2+1.21=4.82 m2
4.2.3无菌空气制备工段[13]
菌种培养部分通气速率为0.9m3/min，通气量1296m3/周期。 单个发酵罐通气速率为27m/min（计算过程在设备选型部分）
3
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每小时的用气量为（0.9+27×5）×60=135.9m3
则每周期整个通气量为
27×5×60×50+1296=40.63万m3
经压缩机出来的空气的湿度为5%左右，压力为0.35MPa（表压）左右，空气传输过程中整个最大允许压力降取50MPa。 （1）冷却器1
进空气温度120℃，出空气温度45℃ 进水温度30℃，出水温度65℃ 相对湿度由5%提高到60%。
湿空气的比热容cH
由 cH=cg+cvH
式中 cH——湿空气的比热容，kJ/（kg绝干空气·℃）； cg——绝干空气的比热容，kJ/（kg绝干空气·℃）； cv——水气的比热容，kJ/（kg水气·℃）。 H——湿空气的湿度，kg水气/kg绝干空气
在273K～393K的温度范围内，绝干空气和水气的平均定压比热容分别为
cg=1.01kJ/(kg绝干空气·℃)和cv=1.88kJ/（kg水气·℃），则
cH=1.01+1.88H
又 H?0.622?pspt??ps
式中 ps——空气温度下水的饱和蒸气压，KPa或Pa。 pt ——湿空气的总压，kPa或Pa
?——湿空气的相对湿度，%
可见，湿空气的比热容只是湿度的函数。 湿空气的焓I
I=Ig+IvH 式中 I——湿空气的焓，kJ/kg绝干空气； Ig——绝干空气的焓，kJ/kg绝干空气； Iv——水气的焓，kJ/kg水气。
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
取0℃时绝干空气和液态水的焓为基准，0℃时水的气化潜热为r0=2490kJ/kg，则
Ig=cgt=1.01t Iv=r0H +cvtH
I=cgt+r0H+cvtH=(cg+cvH)t+r0H
将cg、cv及r0=2490kJ/kg代入，有
I=（1.01+1.88H）t+2490H
可见，湿空气的焓随空气的温度t、湿度H的增加而增大 湿空气总压为300kPa 查阅水的饱和蒸汽压表知，
水的饱和蒸汽压ps（120℃），198.48kPa 水的饱和蒸汽压ps（45℃），9.5898 kPa 进气温度120℃，相对湿度为5%，则
H1=0.622×（0.05×198.48）/（300-0.05×198.48）=0.021kg水气/kg绝干空气
I1=（1.01+1.88×0.021）×120+2490×0.021=178.2276kJ/kg绝干空气 出气温度45℃，相对湿度60%
H2=0.622×（0.6×9.5898）/（300-0.6×9.5898）=0.012kg水气/kg绝干空气
I2=（1.01+1.88×0.012）×45+2490×0.012=76.3452kJ/kg绝干空气 空气密度
空气密度=1.293×(实际压力/标准物理大气压) ×(273/实际绝对温度)
绝对温度=摄氏温度+273
ρ=1.293×（300/101.325）×[273/(120+273)]=2.66kg/ m3
空气质量m=2.66×135.9=361.5kg（每小时）
每小时换热量Q=mΔI=361.5×(178.2276-76.3452)=36830.4876kJ 根据经验实际生产经验，总传热系数取k=5000W/m2℃
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则根据公式Q=kAΔt 可得
换热面积A=（36830487.6/3600）÷[5000×（120-45）]= 0.027m2 由m水= Q/（ＣPΔt水）=36830.4876/[4.186×（65-30）]=0.251t （每小时）
年耗水：m=（40.63/135.9）×80×0.251=6.00万吨
数据如下表：
表4.3 无菌空气制备工段冷却器1的热量衡算表 水的饱和蒸汽压ps（120℃） 水的饱和蒸汽压ps（45℃） 湿空气总压pt 进湿空气的相对湿度? 出湿空气的相对湿度? 进湿空气湿度H1 出湿空气湿度H2 进湿空气的焓I1 出湿空气的焓I2 空气密度ρ 空气质量m（每小时） 换热量Q（每小时） 换热面积A 耗水量m水（每小时） 年耗水量m 198.48 kPa 9.5898 kPa 300kPa 5% 60% 0.021kg水气/kg绝干空气 0.012kg水气/kg绝干空气 178.2276kJ/kg绝干空气 76.3452kJ/kg绝干空气 2.66kg/ m3 361.5kg 28468.125 kJ 0.027m2 0.251t 6.00万吨
（2）冷去器2
进空气温度45℃，出空气温度22℃ 进水温度9℃，出水温度20℃ 相对湿度由60%提高到100%
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
表4.4 无菌空气制备工段冷却器2的热量衡算表 水的饱和蒸汽压ps（45℃） 水的饱和蒸汽压ps（22℃） 湿空气总压pt 进湿空气的相对湿度? 出湿空气的相对湿度? 进湿空气湿度H1 出湿空气湿度H2 进湿空气的焓I1 出湿空气的焓I2 空气密度ρ 空气质量m（每小时） 换热量Q（每小时） 换热面积A 耗水量m水（每小时） 年耗水量m 9.5898kPa 2.6447kPa 300kPa 60% 100% 0.012kg水气/kg绝干空气 0.0055kg水气/kg绝干空气 76.3452kJ/kg绝干空气 36.14248kJ/kg绝干空气 3.29kg/ m3 447.1kg 17974.636kJ 0.043m 0.39t 9.33万吨 2（3）加热器
相对湿度由:100%降低到50%
进气温度为22℃，出气温度35℃
表4.5 无菌空气制备工段加热器的热量衡算表 水的饱和蒸汽压ps（22℃） 水的饱和蒸汽压ps（35℃） 湿空气总压pt 进湿空气的相对湿度? 出湿空气的相对湿度? 进湿空气湿度H1 出湿空气湿度H2 进湿空气的焓I1 出湿空气的焓I2
2.6447kPa 5.6267kPa 300kPa 100% 50% 0.0055kg水气/kg绝干空气 0.0059kg水气/kg绝干空气 36.14248kJ/kg绝干空气 50.42922 kJ/kg绝干空气 30
年产5000吨甘油生产工艺初步设计
空气密度ρ 空气质量m（每小时） 换热量Q（每小时） 换热面积A 3.54kg/ m3 481.1kg 6873.351kJ 0.029m 2无菌空气制备工段年耗水量为15.33万吨。 4.2.4蒸发浓缩工段
真空度取75.5kPa。
蒸发前甘油液（17.5%甘油）的温度为35℃，蒸发温度为70℃，浓缩至甘油浓度为48%。
甘油的比热容2.581kJ /mol·k，水的比热容4.186kJ/( kg·℃) 甘油液（17.5%甘油）输入量4112.4kg/h 甘油吸收的热量
Q1=2.581×4112.4×0.175×（70-35）=65011.4kJ/小时
水吸收的热量
Q2=4.186×4112.4×0.825×（70-35）=497068.9 kJ/小时 水在75.5kPa ，70℃下的汽化潜热为2055.73 kJ/kg 浓缩出水的量为：2613.1kg 则水汽化吸收热量为
Q3=2055.73×2613.1=5371828.1 kJ/小时
总消耗热量为
Q=Q1+Q2+Q3=65011.4+497068.9+5371828.1=5933908.4 kJ/小时
4.2.5减压蒸馏工段[14]
蒸馏压力为81.7kPa。
蒸馏前稀甘油（48%甘油）液温度为70，蒸馏温度为150℃，蒸馏至96%的甘油。
蒸馏前稀甘油（48%甘油）输入量：1499.3kg/h
甘油的比热容2.581kJ /mol·℃，水的比热容4.186kJ/( kg·℃) 乙醛的比热容1.9kJ /mol·℃，乙醇的比热容2.39kJ /mol·℃， 甘油吸收的热量
/h
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
Q1=2.581×1499.3×0.48×（150-70）=148596.2kJ/小时
水吸收的热量
Q2=4.186×1499.3×0.5×（150-70）=261084.5 kJ/小时
乙醛吸收的热量
Q3=1.9×1499.3×0.01×（150-70）=2278.9 kJ/小时
乙醇吸收的热量
Q4=2.39×1499.3×0.01×（150-70）=2866.7 kJ/小时
水在81.7kPa，150℃下的汽化潜热为2044.73 kJ/kg 乙醛的气化潜热为574 kJ/kg，乙醇的气化潜热为,846kJ/kg 蒸馏出水794.6kg/h，乙醇输出量15.0kg/h，乙醛输出量15.0kg/h 则水汽化吸收热量为
Q5=794.6×2044.73=1624742.5kJ/小时
乙醛汽化吸收热量为
Q6=15×574=8610 kJ/小时
乙醇汽化吸收热量为
Q7=15×846=12690 kJ/小时
总消耗热量为
Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7=148596.2+261084.5+2278.9+2866.7+1624742.5+8610+12690=2060868.8 kJ/小时
5.设备设计与选型
甘油生产过程中，用到各种仪器设备。主要生产设备有：空压机及空气净化系统、制糖设备、发酵设备、净化及甘油提取设备，各种配套真空泵、压滤机、各类储罐、锅炉、供水、菌种、分析检测设备等。
5.1主要设备选型
（1）调浆设备
将淀粉加水调成34%—40%淀粉乳（质量分数）
加入工业淀粉（含水13.5%）1835.3kg/h和水2574.4kg/h制成生产所需的淀粉乳（36%淀粉）的输出量为4409.7kg/h。一次调浆应满足一个发酵周期的生
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
产量。则处理量为：
4409.7×24×4=423.4吨/周期
淀粉的密度一般在1.6×103kg/m3左右，则
V=m/ρ=423400÷（1.6×10）=265 m=265000L
取调浆罐的高径比约为1 选型：
生产厂家：东台市压力容器制造厂
型号：TJ－F系列 容量：150 m3 内胆尺寸（d×h）5800×5900mm 进出口径Φ100mm 台数：2台 TJ－F系列调浆系统主要由连续供料系统、料浆混合及输送系统、物料、液位、水温调节和控制系统等部分组成。控制部分有三种形式的配置： 1．手动控制，除水温自动调节外，其余功能为手动控制； 2．PLC+智能仪表控制，可实现手动、自动两种控制功能； 3．PLC+人机界面（触摸屏）控制，除手动、自动功能外，还可实时监控料仓、混合仓的料位、液位，调浆阀、冲洗阀、排污阀的开关状态，水温、流量的调节。使设备的全部工作状况和信息以中文菜单和模拟图形的形式显示在屏幕上。 （2）蒸汽喷射液化器
对淀粉乳进行液化处理。
淀粉乳（36%淀粉）的输入量为：4409.7kg/h，即液化器的处理量。
4409.7÷（1.6×103）=2.8 m3/h
选型：
生产厂家：长沙水泽加热设备制造有限公司
型号：SZE-2 液化温度：110℃ 处理量：3 m3/h 材质：304、316L、哈氏合金C-276或Ti材 蒸汽压力：0.4MPa SZE型液化器综合了国内“以料带汽”和国外“以汽带料”两种蒸汽喷射液化方式，进一步增加了料液和蒸汽的接触，强化了微湍流，使液化更加快捷、均匀、彻底。主要特点有：
① 淀粉糖浆液化效果好，连续液化且液化更快捷、均匀、彻底； ② 适合以大米、玉米等粗原料喷射液化、无堵塞；
3
3
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
③ 适合低压及过热蒸汽喷射液化,允许蒸汽压力0.1—0.7MPa，且允许蒸汽压力波动；
④ 采用耐磨材料，延长了产品的使用寿命；
⑤ 采用了整体式结构、无密封件，避免了对料液的污染，同时减小了阻力损失；
⑥ 无振动、无噪声、改善了操作环境； ⑦ 蒸汽利用率几乎百分之百，节省了蒸汽 （3）糖化锅
糖化锅的作用是使淀粉在酶的作用下降解为可被酵母利用的糖类物质。 由液化器处理量2.8 m/h，得近似体积
2.8×24×4=270 m3=270000L
根据锅体直径与圆柱高之比约为2﹕1 选型
生产厂家：中德仪器设备有限公司
材质:不锈钢 容量：60000L 内胆尺寸（d×h）5400×2700 mm 进出口径Φ75mm 台数：5台 本设备采用国际标准的优质不锈钢材料制成，采用自动化等离子，激光线切割和线氩气体保护焊接等制造技术，能够实现无菌化操作；采用高效弥勒板夹套技术，应用科学的蒸汽湍流原理实现了最大限度的热传导，节能效果；采用进口聚氨酯保温措施，使设备表面温度与室温基本一致。整体及管道而已美观大方、无死角，操作方便，性能稳定，高温煮沸锅上还高有专用封盖，安全，自动化程度高；主体设备水平度可调，无跑、冒、滴、漏雨，无蒸汽泄漏。 （4）板框压滤机
板框压滤机是悬浮液固、液两相分离的理想设备，具有轻巧、灵活、可靠等特点，被广泛应用于化工、陶瓷、石油、医药、食品、冶炼等行业。本设计中三处用到板框压滤机：糖化液脱色过滤、发酵液絮凝后过滤和精制后甘油的脱色过滤。
糖化后葡萄糖液（37.4%）输入量为： 4407.3kg/h 发酵液（含12.8%甘油）输入量： 5708kg/h
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
精甘油（98%甘油）输入量：660.9kg/h 选型
生产厂家：杭州兴源过滤科技股份有限公司
表5.1 板框压滤机选型参数表
型号 Y40 Y90 过滤面积 滤板付数 滤室容滤饼厚地基尺寸 整机长度 整机重量台(m) 40 90 2(板框) 积(m) 度(mm) 35/36 81/82 0.594 1.353 30 30 3(mm) 3055 5915 (mm) 4860 7620 (kg) 2775 4290 数 1 2 本设备主要特点有：
增强聚丙烯滤板、滤框采用专利技术模压而成，强度高，重量轻，耐腐蚀，耐酸碱，无毒无味； 采用机械压紧，最大压紧压力14MPa，并用电接点压力表自动保压； 最大过滤压力为0.5MPa，确保形成滤饼的最佳条件，进行加压过滤； 操作简单，维修方便，并配有多种安全装置，确保操作人员安全。 （5）配料罐
配料后葡萄糖液（25%）输出量：6494.4kg/h 葡萄糖液（25%）的密度约为1.4×103kg/m3 则，
6494.4÷（1.4×103）=4.64 m3/h=4640L/h
V=4640×24×4=445440L/周期
取配料罐高径比约为1:1 选型
生产厂家：杭州圣亚机械阀业有限公司
容量：250 m3 台数： 2台 内胆尺寸（d×h）6800×6900 mm 进出口径Φ75mm
本配料罐分罐体、罐盖、搅拌桨、进料口、出料阀均有由进口不锈钢耐酸铜1cr18Ni9Ti制成，按GB741-80技术条件进行，罐体内外抛光，罐内有搅拌桨，工作时起搅拌作用；上盖有温度计，显示罐内温度；顶部有摆线针输行星减速器，带动搅拌桨；并可装拆与清洗，并是一扇可开式罐盖供清洗用，另加两个进料口，可与管道连接，便于连接进各种配料，下面带有出料口，并装上旋塞阀大等搅拌均匀后、旋转旋塞阀手柄90°即可放料，放料完毕关闭，达到搅拌均匀目的。
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
（6）板式换热器
采用板式换热器对配料好的培养基进行连续灭菌。 通过板式换热器的葡萄糖液（25%）流量约为4.64 m3/h 由于葡萄糖浆（25%）的比热容为3.348kJ/（kg·℃）则， 在不考虑热量损失的情况下，每小时换热量:
Q1=mＣPΔt=6494.4×（100-35）×3.348×103=1413311.328kJ
所需功率P=1413311.328 /3600=392.6kW
选型
生产厂家：四平市通泰换热设备有限公司 型号：BB100H 功率：400kW
一次侧进出蒸汽温度（进水温度147℃，出水温度120℃） 二次侧进出水的温度（进水温度20℃，出水温度31℃）
本设备主要由不锈钢压制的传热片、密封胶垫、夹紧螺栓和压紧板整机框架等零部件组成。具有换热效率高，物料流阻损失小，结构紧凑，温度控制灵敏，操作弹性大，拆装方便，使用寿命长等特点。 （7）发酵罐
本设计中的主设备。一定条件下，葡萄糖液（25%）在耐高压酵母菌的作用下发酵生产甘油。
发酵罐处理量约为：445440L/周期
本设计所用发酵罐为气升内环流发酵罐,取单罐体积为100 m3，罐数为5个。通用式发酵罐的高径比H/D=1.7—2.5，一般H/D约为2左右。一般来说，H/D的值越大，空气在罐内停留的时间就越长，空气的利用率也就越高。可H/D也不能太大，否则静压强增加，动力消耗也增加，同时造成二氧化碳在发酵液内溶解度提高，引起效果不佳,取H/D=2。 由V=πrH和D=2r 可得
100 m=4πrr≈2.0m
导流筒径与罐径比
DE/D=0.6~0.8 取0.6计算， 则DE=2.4m
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3
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
根据实际生产经验,气升式发酵罐发酵时通气量一般约为0.3vvm。通气时间有氧发酵阶段约为50h。
单罐发酵液体积为VL=4.64×4×24÷5=90m3 则单罐的通气速率为VG=0.3×90 =27m/min
取导流筒内发酵液的平均流速为Vm=1.0m/s
发酵液的环流量：Vc =DEVmπ/4 Vc=60π÷4×2.42×1.0=24.0=271.3 m3/min
由tm=VL/ Vc
平均环流时间tm=90÷271.3×60=20s 液气比R= Vc/VG=271.3÷27=10.05
选型
生产厂家：浙江明辰机械科技有限公司 型号：AIF-L-100
容量：100 m3 材质：316L不锈钢/304不锈钢
内胆尺寸（d×h）4000×8000mm 进出口径Φ50mm 台数 5台 AIF型气升式内环流发酵罐由发酵罐、气体压送机械、送风管、莲嘴喷头以及悬挂在发酵罐内的同心管组成，同心管上顶面与发酵液自然液面高度的距离为200毫米，同心管６下底面与莲嘴喷头４上顶面的距离为60毫米。本发酵罐由导流筒与气体喷射器使发酵气液两相混合流在发酵罐内形成整体环流。导流筒、气体喷射器、罐体几何结构可根据发酵液特性和微生物代谢特征设计，以满足微生物生长和产物生成相关的传质、混合、传热等需求。它是一种典型的节能发酵罐。替代传统的机械搅拌通风发酵罐用于部分产品发酵生产，往往能达到节约电耗、减少维修费用、降低发酵车间噪音等效果。 （8）种子罐
经三角瓶培养的菌种（采用ICM-15酵母菌）进入种子罐进一步扩大培养。发酵罐处理量约为：445440L/周期，ICM-15酵母菌接种量为物料总量的0.5%。 选型
生产厂家：无锡市锡山雪浪化工设备厂
公称容积：3m 功率：7.5kw 换热面积：1300m
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2
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
内胆尺寸（d×h）1200×2600mm 转速230r/min 台数 1台 根据实际生产数据，菌种培养段无菌空气通气量一般为0.5vvm 。培养液体积为罐容积的60%左右。
VL=3×0.6=1.8m
则通气速率为VG=0.5×1.8=0.9m3/min
种子罐中菌种一般培养24小时，则菌种培养段消耗无菌空气为
0.9×60×24=1296m3/周期
（9）采风塔
采用高≥10m（取30m） ,直径为Φ=80mm的高空管。建在工厂上风处，远离烟囱, 流速8m/s。 （10）粗过滤器
前置过滤器, 拦截空气中较大的灰尘以保护空气压缩机,同时减轻总过滤器的负担.过滤介质采用无纺布（取布袋）。实际流速为0.1-5 m/s。 （11）空气压缩机
供给发酵用的无菌空气需要克服过滤介质的阻力，管道、弯头的阻力和发酵液的液柱压力，同时，还要维持发酵罐正压，因此在生产中通过压缩机将空气压力提高到3.5—4.0公斤（表压），出口空气温度约为120℃。
一周期空压机的流量为：27×60×50×5=40.5万m3
空压机流量：405000÷96÷60=70.3 m3/min
选型
生产厂家：上海北升实业发展有限公司 型号：北斯特—低压螺杆式
容积流量：20.8 m3/min 压力：0.35MPa 电机功率 75 Kw 台数 3台
本设备是回转容积式压缩机，在其中两个带有螺旋型齿轮的转子相互啮合，从而将气体压缩并排出。 （12）空气贮罐
主要为消除压缩机空气的脉动，维持稳定空压。紧安在空压机之后，一般取V容＝0.1——0.2 Vc （取0.15） Vc—空压机排气量
3
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
则 V容=0.15×70.3=10.55 m3 取高径比为3:1 选型
生产厂家 上海申江压力容器有限公司产品 容量：10.55 m3 材质： 不锈钢
内胆尺寸（d×h）1120mm ×3360mm 进出口径Φ50mm
本设备储气罐采用高品质材料作原料，利用先进的焊接技术作业，通过了ISO9001认证，能通过任何安全检查。 （13）一级冷却器:
采用列管式换热器，用30℃左右的水，把从压缩机出来的120℃的热空气冷却到40—50℃。热空气中夹带的油、 水蒸汽经冷凝，由器底的油水排出阀排除。
换热量Q（每小时） 换热面积A 28468.125 kJ 0.027m2 功率P=28468.125 /3600=7.9kW
选型
生产厂家 石家庄市石换换热环保有限公司
列管式换热器 功率 10 Kw 换热面积0.035 m （14）二级冷却器：
采用列管式换热器，用9℃的冷冻水把40—50℃的空气冷却到20—25℃。冷却后的空气，其相对湿度提高到100%，由于温度处于露点以下，其中的油、水即凝结为油滴和水滴。 换热量Q（每小时） 换热面积A 17974.636kJ 0.043m 功率P=17974.636 /3600=5.0kW
选型
生产厂家 石家庄市石换换热环保有限公司
列管式换热器 功率 7.5 Kw 换热面积0.05 m2 列管式换热器是以封闭在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器。这种换热器结构较简单，操作可靠，可用各种结构材料（主要是金属材料）制造，
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
能在高温、高压下使用，已广泛用于电力、石 化、冶金、机械、锅炉、交通、轻纺等领域。 （15）旋风分离器
利用离心力进行气液和气固沉降分离的设备。结构简单，阻力小，分离效率高。可去除空气中绝大多数的10μm以上的液滴。 （16）丝网除沫器
用各种填料如焦炭、瓷环、金属丝网、塑料丝网等（选用金属丝网）同时采用直接拦截，惯性碰撞，布朗扩散及凝聚等机理，有效地去除空气中的水、油雾、尘埃，内部不锈钢丝网可清洗，使用寿命长。可除去1μm以上的雾滴，去除率为98%。 （17）空气过滤器
采用深层纤维介质过滤器，立式圆筒形，内部充填过滤介质，空气由下向上通过介质，从而达到除菌的目的。纤维介质选用棉花：未脱脂棉花， 纤维直径为16-20μm， 其实密度为1520Kg/m3，填充率为8.5-10%。 （18）加热器
压缩空气湿度为100% ，使之降至50％左右。采用立式列管式热交换器。
换热量Q（每小时） 换热面积A 6873.351kJ 0.029m2 功率P=6873.351/3600=1.9kW
选型
生产厂家 石家庄市石换换热环保有限公司
立式列管式换热器 功率 2.5 Kw 换热面积0.04 m2 （19）浓缩蒸发塔
甘油液（17.5%甘油）输入量4112.4kg/h 一周期处理量为4112.4×96=394790.4kg 甘油液（17.5%）的密度约为1.05×103kg/m3 则
V=394790.4/1.05×103=376 m3
取高径比约为3:1 选型：
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
生产厂家：黄骅市金泰玻璃钢有限公司
容量：200 m3 材质 不锈钢 数量 2个 内胆尺寸（d×h）4400×13200 mm 进出口径Φ100mm （20）减压蒸馏塔
甘油液（48%甘油）输入量1499.3kg/h 一周期处理量为1499.3×96=143932.8kg 甘油液（48%）的密度约为1.13×103kg/m3 则
V=143932.8/1.13×103=127 m3
取高径比约为3:1 选型：
容量：140 m3 材质 不锈钢 内胆尺寸（d×h）4000×12000 mm 进出口径Φ100mm （21）脱色罐
精甘油（98%甘油）输入量660.9kg/h 一周期处理量为660.9×96=63446.4kg 甘油液（98%）的密度约为1.26×10kg/m则
V=63446.4/1.26×103=50.4 m3
取高径比约为1:1 选型：
容量：60 m3 材质 不锈钢 内胆尺寸（d×h）4200×4300 mm 进出口径Φ100mm （22）成品罐
成品精甘油（98%甘油）输入量651kg/h 一周期处理量为651×96=62496kg 甘油液（98%）的密度约为1.26×103kg/m3 则
V=62496/1.26×103=49.6 m3
取成品罐的高径比约为2:1 选型：
容量：60 m 材质 不锈钢
3
3
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年产5000吨甘油生产工艺初步设计
内胆尺寸（d×h）3400×6800 mm 进出口径Φ100mm
5.2辅助设备的选型
甘油发酵过程的管道使用主要是在流体和气体的输送各个仪器设备间的连接管路，泵的使用主要是各设备之间流体的输送用泵，以配料罐—发酵罐为例进行管道和泵设计： （1）管道
根据经验和相关文献， 取u =1.5m/s q=4.64 m3/h ρ=1.4×103kg/m3 ??2.5?10v?3pa?s d?v0.785u?4.640/36000.785?1.5?33.08mm 根据娄爱娟、吴志泉、吴叙美编著的《化工设计》P229，选Ф35×2.5mm的管。 实际流速u = 阻力计算
Re = duρ/ μ = 34×10-3×1.34×1400/2.5×10-3 =25513.6 ??0.3mmqv/0.785d2 =1.34m/s (具有轻度腐蚀的无缝钢管) ε/d = 0.009 λ= 64/ Re=0.0025 根据课本《食品工程原理》P47图1-26，沿程阻力: hf1??lu2d2?0.0025?20.034u22?1.3422?0.13J/Kg 局部阻力: hf?? 1.3422标准截止阀1／2开: hf2?0.95?突缩: hf3?0.5?1.34222?0.85J/Kg ?0.45J/Kg 突扩: hf4?1?1.342?0.9J/Kg ?hf?hf1?hf2?hf3?hf4?0.13?0.85?0.45?0.9?2.33J/Kg 42
年产5000吨甘油生产工艺初步设计
（2）送料泵
所进原料 25%葡萄糖溶液 管路大小D φ35×2.5mm 进料温度 35℃ 液体密度 1400kg/m3 进料量Ws 6494.4kg/h 压强差 50kPa 进料高度 8m 流量安全系数 1.5 管道阻力?hf 2.33J/kg p2?p1?u2?u1222重力加速度g 9.81m/s2 根据柏努利方程式：We??z2?z1?g????hf
u2 =Ws/ρA =6494.4/3600÷(1400×0.785×0.033) =1.51 m/s We =8×9.81＋50000/1400＋1.512/2＋2.33 =117.67 J/kg
Hmax =We/g =117.67÷9.81 =12 m
安全系数取1.1，则泵的扬程
He =1.1×12 =13.2 m
泵的流量
Qe =1.5Qmax =1.5Ws/ ρ =1.5×6494.4÷1400 =6.96 m/h
3
2
6.车间设计
6.1厂房布置原则
厂房布置设计比较复杂，但也有一定规律可循的。归纳起来主要考虑建筑结构、工艺生产操作、设备安装检修、劳动保护和安全防火等方面的要求。最主要的布置原则如下：
（1）建筑形式。厂房的建筑平面力求简单，这不仅有利于建筑面积和场地面积的合理使用，而且有利于建筑施工的机械化。最简单的建筑平面长方形，应最先采用。
[15]
（2）厂房的柱距、跨度、层高和柱网布置根据建筑模数规定如下。
①厂房
柱距4.0m、6.0m；
跨度6.0m、7.5m、9.0m、12m、15m、18m、24m；
层高4～6m，最低不宜低于3.2m，有配管的厂房一般最低不宜低于4m。 ②辅助建筑
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开间3.3m～3.9m，最小不小于3m； 进深4.2m～6.0m；
走廊宽1.5m、1.8m、2.1m、2.4m。
（3）门、窗、楼梯、走廊既要符合建筑上的有关规定又要满足工艺生产的需要。厂房的大门应按人流和货流分开的原则设置。
（4）生活用室及辅助用室。生产车间除各个生产工序外，还要设置一定的生活用室和辅助用室。这些用室可单独设立，亦可与厂房毗连，但不宜与厂房内生产区域混同布置，应有明显的分界。生活用室和辅助用室一般包括如下部分：
生活用室：车间办公室、休息室、厕所等。 辅助用室：控制室、配电室、化验室、维修间等。
（5）设备布置。应顺工艺流程，避免物料的不合理往返。通常将计量设备布置在高层，主要设备（如搅拌器）布置在中层，贮罐及重型设备布置在最底层。
（6）同类型设备尽可能布置在一起。如搅拌器、研磨机等宜成列布置，以便各设备护卫备用，充分发挥设备潜力。同时，也便于管道安装、整齐美观[49]。
（7）设备之间、设备与建筑之间都要保持一定的距离。这些间距是生产操作、安装检修所必须的。
（8）厂房要留有设备拆卸和维修所需要的面积和空间。 （9）安全设施。厂房内应设置消防设备和安全疏散设施。
6.2厂房的整体布置设计
根据生产工艺流程﹑生产特点﹑生产规模和建筑结构等进行整体布置设计。 （1）由于设备较少，宜采用单层厂房，根据空间需要，厂房均选用单层结构。 （2）由于操作车间流程简单，操作人数不多，因此在布置时可只安排控制室，厕所等生产辅助设施和行政设施，至于配电室﹑机修室可以与其他车间共用，在此不做考虑。
（3）根据车间设备情况，厂房采用9×9、6×6米的柱网，厂房宽度也采用相应宽度。
6.3车间设备布置设计
车间设备布置的设计，是在满足生产工艺要求的基础上，综合考虑设备安装与检修、安全生产、操作及发展情况来进行的，本设计重点设计发酵车间和后处
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理车间。 发酵车间
发酵区呈线形排布，设置在室外，由于发酵罐体积较大，且密封性好，无需建造厂房，东西方向5个发酵罐，每两个发酵罐间距离3m，以确保工作人员操作方便，发酵罐外围与厂区道路之间距离3m。因此发酵区已使用部分长38m，宽10m，面积380m2。 发酵后处理车间
见附2：发酵后处理车间布置图。
7.厂址选择及厂区总平面设计
7.1厂址选择
7.1.1厂址选择的原则和指导思想[16]
(1)从实际出发，正确处理好城乡生产与生存、工业与农业、生产生活近期与远期等多种关系。
(2)贯彻执行“整理发展中等城市”的方针。 (3)充分考虑环境保护和综合利用。 (4)节约用地，少占或不占良田。
(5)保持自然风景区，不在划定的风景区内建厂。 7.1.2厂址选择及其依据 ⑴厂址
海南洋浦经济开发区。 ⑵选厂依据
洋浦经济开发区（东经109°11’，北纬19°43’）位于海南省西北部的洋浦半岛上，北临琼州海峡，西对北部湾，正处于新加坡-香港-上海-大坂国际海运主航线上，是连接中国与东南亚、中东的枢纽，距离海口市130公里，海口美兰机场145公里，距离三亚凤凰机场280公里。年平均气温24.7℃，降雨量约为1100毫米，相对湿度介于82％（夏季）与26％（冬季）之间，气候温和、湿润。洋浦属热带岛屿季风气候，常年主导风向为东风和东北风。此外，洋浦附近环境优美，资源充沛，地势平坦，地质稳定，利于建厂及合理布局；附近居民居住密集，劳动力资源十分充足。洋浦附近地势平坦，区内度地规划相对整齐。
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原料淀粉：粮食作物是海南种植业中面积最大、分布最广、产值最高的作物。本设计采用海南本地木薯淀粉为原料淀粉，既可以节约原材料成本，又具有广泛的来源。
厂区地貌：地势平坦，地质稳定，利于建厂及合理布局。
交通运输：毗邻洋浦港且有疏港公路与海南西线高速公路连接，运输方便。 市场前景：甘油在医药、化妆品、香烟、炸药及食品等行业具有广泛用途，市场需求较大；洋浦经济开发区距海口市区仅130公里，具有广阔的消费市场；同时可通过便利的交通运输将产品运送到全省各地。
水源及排水：，洋浦经济开发区年降雨量大，环境幽美，空气清新怡人，水源丰富且非常干净，排水排污系统设施齐全。
动力条件：电厂、燃油码头及输电网并存，电力设施相对比较完备，燃料充足。
劳动力条件：洋浦经济开发区是海南省重要的经济增长极和中国对外开放的重要窗口，居民居住密集，有充足劳动力。 （3）结论
海南洋浦经济开发区具有国家政策支持；原材料丰富，可节省生产成本；交通运输方便，可节约运输成本；燃料充足，电力能源供应有保障等特点，是建厂的理想地域。
7.2厂区总平面设计
7.2.1工厂概况
甘油厂厂区占地面积约8000平方米，建筑物及构筑物面积约为3200平方米左右，甘油厂主要生产质量分数为98%的甘油，年产量5000吨，成品销售面向海南本省和内地消费市场。 7.2.2主要设计构思
厂区整体呈长方形，厂区内设有办公楼、主要有生产加工车间、动力车间、给排水设备、污水处理设备、供热车间、配电房、员工生活区等。厂房周围均设置有绿化带，将生活区与生产区之间用绿化带隔离开来，保证了各区域的相互独立性。
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厂区分为五个部分。正中为主要生产区；厂前区设置办公楼；厂后区主要为货物通道及绿化带；左侧区域主要设置配电房、锅炉房、煤场等辅助动力设施；右侧厂区为员工生活区，设有员工宿舍、食堂等。
生产区整体以生产流程所需车间顺序大致呈环形形设计，原料仓库和成品储存仓库靠近货运大门并分置两侧，方便运输。 7.2.3占地面积的确定
门卫室：50 m2 办公楼：200 m2 发酵区：38×10=380 m2 生活区：42×12=504 m 生产车间：60×25=1500m2 水 池：8×10 =80 m2 成品仓库：15×22 =330 m2 废水处理站：8×15 =120 m2 7.2.4平面布置原则的指导思想
① 节约用地，不占、少占良田，做好环保，满足工艺情况下作到经济合理。 ② 美化厂房排列，保证生产的连续性和安全性，使作业短捷、方便避免交叉。 ③ 厂区中心布置主要生产区，将辅助车间布置在其附近。
④ 综合考虑建筑物朝向，充分利用天然光线，自然通风，注意建筑物间距。 ⑤ 动力车间、冷冻站，热能靠近负荷中心。 ⑥ 对外交通相适应，合理组织人流、物流。
⑦建筑物的布置符合《建筑设计防火规定》和《工业企业卫生标准》。
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8.设计评析与总结
本次设计依据课题设计任务书，参考工业生产中成功的经验和科研最新成果，遵循“工艺先进、技术可靠、系统科学、经济合理、安全环保”为原则，按照新建厂房通用工程标准规定来完成。从设计整体来说符合“任务书”要求，引用资料和相关公式准确，设计数据和设计结果可靠。本设计最成功之处，在于生产方法的选择和工艺计算方面，技术指标、工艺参数和操作条件基本上参考“现
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代”公司的甘油生产实际流程。我个人认为本次课题完成比较理想，设计思路清晰，能结合生产实际辅助设计，对同类工程设计有一定的指导意义。
编写过程中对稿件曾作过多次的修改与补充，由于时间和水平有限，设计中的一些观点以及对对产区、生产车间等的设计会有许多不足之处，恳请老师指正。
经过几个月的资料查询、文献搜索、设计整理，还有在老师的指导和同学的帮助下，我顺利完成了本次设计。
通过本次设计，可对大学四年所学的专业知识起到全面的巩固作用，使理论与实践达到更好的结合，进一步锻炼独立思考问题、分析问题和解决问题的能力，综合应用知识能力和独立获取知识能力得到较大的提高，基本掌握甘油生产工艺流程设计方法、步骤和原则和工艺计算、设备选型等技能，并对甘油生产过程的设计有一个整体的把握，具备一定的工程设计能力。
致谢
在此，我要感谢海南大学理工学院所有教过我们的老师和2008级化学工程与工艺班的全体同学，在我四年大学中对我无私的帮助、关怀和教诲，谢谢！
本次设计能够顺利完成，要特别感谢张德拉老师，是她的严格要求和不断鼓励促使我有提前完成毕业设计的信心；此外，还要感谢徐树英等老师在各方面给我的关心和帮助，在你们孜孜不倦的教导下，我得以顺利完成本设计。 最后，祝福老师们工作顺意、身体健康，祝同学们都能找到理想的工作。
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