年產(chǎn)2萬(wàn)噸結(jié)晶木糖醇生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)

1、北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2014屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信承諾書本人鄭重承諾：我所呈交的課程設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)教師年產(chǎn)2萬(wàn)噸結(jié)晶木糖醇生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)的指導(dǎo)下，獨(dú)立開(kāi)展研究取得的成果，文中引用他人的觀點(diǎn)和材料，均在文后按順序列出其參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。承諾人簽名： 日期： 年 月 日年產(chǎn)2萬(wàn)噸結(jié)晶木糖醇生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)摘 要隨著人們對(duì)木糖及木糖醇的特殊功能的了解，木糖醇被廣泛用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域；如利用木糖醇渣作基料成功開(kāi)發(fā)出食用菌產(chǎn)品1，也可作為糖尿病患者的輔助治療劑。本設(shè)計(jì)是采用木糖結(jié)晶法來(lái)生產(chǎn)結(jié)晶木糖醇。結(jié)晶木糖醇的生產(chǎn)步驟是首先將玉米芯進(jìn)行清洗，后送入水解罐中，再加入硫酸進(jìn)行酸解；通過(guò)中和脫色罐進(jìn)

2、行中和脫色，接著將中和脫色液進(jìn)行板框過(guò)濾，后進(jìn)入離子交換柱吸附除雜質(zhì)；再進(jìn)行第一次蒸發(fā)濃縮，繼續(xù)進(jìn)行二次離子交換，和二次蒸發(fā)濃縮；將濃縮液打入臥式結(jié)晶機(jī)中進(jìn)行木糖結(jié)晶，然后對(duì)其連續(xù)氫化，使木糖液轉(zhuǎn)化為木糖醇液，最后利用離子交換柱進(jìn)行交換，蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮木糖醇液；然后采用梯度降溫對(duì)濃縮液進(jìn)行結(jié)晶，通過(guò)離心機(jī)分離木糖醇晶體與母液，得到木糖醇晶體，利用蒸汽去除水分，最獲得晶體木糖醇成品。本設(shè)計(jì)是采用木糖結(jié)晶法可以提高和凈化結(jié)晶木糖醇的質(zhì)量2。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括工藝原料的選擇；生產(chǎn)設(shè)備選型；工藝中的物料衡算，以及工藝流程圖和車間布置圖。關(guān)鍵詞：木糖；木糖醇；玉米芯；木糖結(jié)晶法An annual output

3、 of 20000 tons of crystalline xylitol production workshop designAbstractAlong with the special function of xylose and xylitol understanding, xylitol is widely used in food, medicine and other fields; such as the use of xylitol slag as the raw material of edible fungus products successfully developed

4、 1, also can be used as the auxiliary treatment of diabetes patients. This design is the use of xylose crystallization method to produce crystalline xylitol. The production steps crystalline xylitol is first cleaned the corncob, sent in the hydrolysis tank, adding sulfuric acid solution is neutraliz

5、ed by neutralization; decolorization decolorization tank, then neutralizing decoloring solution of plate and frame filter, after entering the ion exchange column adsorption impurities; then the first evaporation, continue to carry out a two ion exchange, and two evaporation; xylose crystallization w

6、ill concentrate in the horizontal crystal machine, and then the continuous hydrogenation of xylose into xylitol, liquid liquid, the ion exchange column exchange, evaporator evaporation and cooling crystallization of xylitol liquid; the concentrate gradient, separate the xylitol crystal and the mothe

7、r liquor by centrifuge, to obtain xylitol crystal, removing water use steam, the obtained crystal xylitol products. This design is the use of xylose crystallization method can improve the quality of 2 purification and crystallization of xylitol. Design content including the process of selection of r

8、aw materials; production equipment; material balance in the process of calculation, and process flow diagrams and workshop layout.本設(shè)計(jì)工藝流程為：Keywords: Xylose；Xylitol ；Corn cob ；Xylose crystallization method目 錄1 前言11.1木糖醇的簡(jiǎn)介11.2木糖醇的物化性質(zhì)11.2.1物理性質(zhì)11.2.1化學(xué)性質(zhì)11.3木糖醇的用途21.4木糖醇的發(fā)展與意義21.5木糖醇工藝設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)述22 材料的確定于生

9、產(chǎn)工藝的論述42.1材料的確定42.1.1木糖醇的原料42.1.2木糖醇的輔料42.2木糖醇工藝的論述42.2.1水洗和水解工序42.2.2中和和脫色工序52.2.3一次離子交換工序62.2.4一次蒸發(fā)濃縮工序62.2.5二次離子交換工序72.2.6二次蒸發(fā)濃縮工序72.2.7結(jié)晶工序72.2.8加氫工序72.2.9三次離子交換工序82.2.10三次濃縮工序82.2.11再結(jié)晶工序82.2.12離心分離工序82.2.13干燥工序92.2.14內(nèi)外包裝工序93 木糖醇工序的物料衡算103.1水洗和水解工序的物料衡算103.1.1水洗和酸預(yù)處理的物料衡算103.1.2水解，水洗回收糖的物料衡算11

10、3.2中和和脫色工序的物料衡算133.3一次離子交換工序的物料衡算153.4一次蒸發(fā)濃縮工序的物料衡算163.5二次離子交換工序的物料衡算173.6二次蒸發(fā)濃縮工序的物料衡算183.7結(jié)晶工序的物料衡算193.8加氫工序的物料衡算193.9三次離子交換工序的物料衡算203.10三次濃縮工序的物料衡算213.11再結(jié)晶工序的物料衡算223.12干燥工序的物料衡算224 木糖醇生產(chǎn)設(shè)備選型244.1水解工序設(shè)備選型244.2中和，脫色工序設(shè)備選型244.3一次交換工序設(shè)備選型254.4一次蒸發(fā)濃縮工序設(shè)備選型254.5二次交換工序設(shè)備選型264.6二次蒸發(fā)濃縮工序設(shè)備選型264.7木糖結(jié)晶工序設(shè)備

11、選型274.8木糖加氫工序設(shè)備選型274.9三次交換工序設(shè)備選型284.10三次蒸發(fā)濃縮工序設(shè)備選型284.11再結(jié)晶工序設(shè)備選型284.12離心分離工序設(shè)備選型284.13干燥工序設(shè)備選型294.14總設(shè)備選型305 能量估算與污染物處理315.1能量估算315.1.1水電氣用量315.1.2勞動(dòng)力估算325.2污染處理325.2.1水污染處理325.2.2噪聲污染處理335.2.3廢渣污染處理336 設(shè)計(jì)總結(jié)34主要參考文獻(xiàn)35謝 辭36附 錄371 前言1.1木糖醇的簡(jiǎn)介 木糖醇的分子式是C5H12O5，木糖醇和阿拉伯糖醇、核糖醇、來(lái)蘇糖醇互為同分異構(gòu)體2。木糖醇是具有甜味的醇，但它卻不

12、是糖，原因是它并沒(méi)有糖類的醛基，而是擁有5個(gè)羥基，也正是羥基使其具有甜味；木糖醇擁有5個(gè)羥基使其甜味甜過(guò)蔗糖，比果糖稍低點(diǎn)2。糖類一般是應(yīng)用于制作甜味劑，而木糖醇具有甜味，便也可用來(lái)制作甜味劑，可它們的物化性質(zhì)是不同的，木糖醇一般不能被細(xì)菌發(fā)酵，而有的糖類卻可以被各種酵母發(fā)酵成不同的產(chǎn)品，這就說(shuō)明了木糖醇具有它本身獨(dú)有的作用，有很大的研究的價(jià)值。不過(guò)，木糖醇本性偏涼，對(duì)腸胃有刺激作用，不易被胃酸分解3。木糖醇是一種重要的食品添加劑4,木糖醇具有很大的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，不過(guò)它的提取所花費(fèi)的費(fèi)用巨大，但它卻普遍存在于自然界。但這并不能阻礙人們對(duì)木糖醇的需求，有需求便有效益，便促進(jìn)企業(yè)不斷地研發(fā)新的制木糖醇

13、工藝。因?yàn)檗r(nóng)林廢料含有豐富的多縮戊糖2，而多縮戊糖可通過(guò)加酸的化學(xué)水解及結(jié)晶得到木糖，進(jìn)一步通過(guò)加氫還原成木糖醇。1.2木糖醇的物化性質(zhì)1.2.1物理性質(zhì) 木糖醇是五元醇，它的相對(duì)分子質(zhì)量是152.12；其外形一般以結(jié)晶狀或粉末狀2。果糖的甜度是木糖醇的1.15倍，其熱量和蔗糖相同，鑒于木糖醇的優(yōu)點(diǎn)，它大有取代蔗糖成為第一甜味劑的趨勢(shì)5；木糖醇可代替蔗糖按正常生產(chǎn)需要用于糖果、糕點(diǎn)、飲料6。木糖醇的熔點(diǎn)比蔗糖低，是9295；溶于水時(shí)會(huì)發(fā)生吸熱反應(yīng)。由于相似相容原理，木糖醇微溶于酒精，易溶于水，難溶于有機(jī)溶劑。1.2.1化學(xué)性質(zhì)木糖醇是戊五醇，與其他醇類物質(zhì)一樣擁有羥基，故木糖醇具有其他醇類物質(zhì)

14、的通性。既可以被氧化生成酸，又可以被還原成醛，更可以與有機(jī)酸發(fā)生反應(yīng)生成相對(duì)應(yīng)的酯；聚丙烯酸樹(shù)脂與木糖醇可以發(fā)生酯化反應(yīng)7；還可以分子內(nèi)脫水形成脫水木糖醇。脫水木糖醇與液體木糖醇（木糖醇結(jié)晶后的木糖醇母液）的形態(tài)相似2，都是液體；但它們不是同一種物質(zhì)，并不是熔化了的木糖醇液體，兩者的性質(zhì)有很大的區(qū)別。不過(guò)與甘油有太多的相似的地方，由于相似相容的原理，脫水木糖醇具有甘油一些性質(zhì)，脫水木糖醇可運(yùn)用于軍工和食品等行業(yè)2。1.3木糖醇的用途 木糖醇有廣泛的作用，比如木糖醇可以改善肝功能，降低轉(zhuǎn)氨酶，可制作營(yíng)養(yǎng)劑和輔助治療劑；木糖醇可以延長(zhǎng)食品保質(zhì)期，緩慢物品潮濕度，可以制干燥劑；木糖醇可以防止齲齒，抑

15、制鏈球菌的生長(zhǎng)及酸的產(chǎn)生，可以制木糖醇口香糖8；木糖醇可增加相容性，提高絕緣電阻，可以制耐熱的增塑劑；木糖醇具有相當(dāng)強(qiáng)的吸濕性，降低了物體的干燥度，可以制保濕劑；木糖醇具有抑制肥胖，消除人體內(nèi)有害酮體的產(chǎn)生，可制作減肥甜點(diǎn)。木糖醇具有無(wú)刺激作用，可調(diào)節(jié)化妝品類的濕潤(rùn)度，可以制調(diào)整劑。糖醇來(lái)源廣泛,價(jià)格低廉,具有開(kāi)發(fā)綠色增塑劑的潛在優(yōu)勢(shì)9。1.4木糖醇的發(fā)展與意義一開(kāi)始，開(kāi)發(fā)研究木糖醇是為了解決甘油缺乏的問(wèn)題，從而尋找甘油的代替品。我國(guó)的木糖醇發(fā)展史悠久，將近40多年。木糖醇開(kāi)發(fā)起步時(shí)，由于技術(shù)不夠成熟，耗能高，所付出的成本遠(yuǎn)大于甘油的，導(dǎo)致不能廣泛運(yùn)用于其他工業(yè)部門2。我國(guó)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的大國(guó)，每

16、年產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢料，而木糖醇新興工業(yè)又是以農(nóng)業(yè)廢料為原料的工業(yè)，所以這新興工業(yè)是變廢為寶的工業(yè)。但是，一開(kāi)始時(shí)，木糖醇工業(yè)并不是很理想；在20世紀(jì)60年代末2，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，木糖醇工藝復(fù)雜，開(kāi)發(fā)成本高，很多人都買不起。近10多年，我國(guó)木糖醇產(chǎn)量劇增，全都是研究技術(shù)人員的努力以及企業(yè)逐利而研究新的工藝所帶來(lái)的效果，促進(jìn)木糖醇工業(yè)的發(fā)展。如今，我國(guó)生產(chǎn)木糖醇的數(shù)量占世界產(chǎn)量的1/2,遠(yuǎn)銷國(guó)外市場(chǎng)的數(shù)量占世界的2/3，說(shuō)明我國(guó)已是木糖醇的出口大國(guó)2；我國(guó)木糖醇質(zhì)量已達(dá)到FCC級(jí)，說(shuō)明我國(guó)木糖醇的質(zhì)量擠入國(guó)際領(lǐng)先水平。木糖醇作為健康配料，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用住糖果、飲料、焙烤食品、保健食品等食品品類

17、中，具有巨大的市場(chǎng)潛力10。目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展良好，人民的生活質(zhì)量得到了提高，越來(lái)越注重營(yíng)養(yǎng)和健康；而木糖醇可以使雙岐桿菌增殖來(lái)提高人體的免疫力2，受到人們普遍歡迎；我國(guó)木糖醇很受國(guó)外客商的歡迎，出口量和價(jià)格不斷上漲，生產(chǎn)木糖醇的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求?？梢?jiàn)，木糖醇的市場(chǎng)前景一片光明。1.5木糖醇工藝設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)述隨著木糖醇工業(yè)的發(fā)展，很多廠家采用了中和脫酸工藝，離子交換脫酸工藝，中和-離子交換復(fù)合脫酸工藝和木糖結(jié)晶法生產(chǎn)木糖醇2。中和脫酸工藝的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備易操作，成本少；缺點(diǎn)是產(chǎn)品質(zhì)量不是很好，耗時(shí)耗力，對(duì)設(shè)備影響也大。離子交換脫酸工藝的優(yōu)點(diǎn)是凈化液質(zhì)量好，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)是設(shè)備多，

18、成本大。中和-離子交換復(fù)合脫酸工藝是結(jié)合前兩者的優(yōu)點(diǎn)而推出的工藝2，木糖結(jié)晶法更是進(jìn)一步提高和凈化產(chǎn)品的質(zhì)量。本設(shè)計(jì)為了得到質(zhì)量高，產(chǎn)量多的木糖醇結(jié)晶產(chǎn)品，結(jié)合上述4種工藝，故采取木糖醇結(jié)晶法生產(chǎn)結(jié)晶木糖醇，工藝如下：圖1.1 結(jié)晶木糖醇生產(chǎn)工藝流程圖2 材料的確定于生產(chǎn)工藝的論述2.1材料的確定2.1.1木糖醇的原料多縮戊糖可通過(guò)加酸的化學(xué)水解及結(jié)晶得到木糖，進(jìn)一步通過(guò)加氫還原成木糖醇2。因此，要尋找確定木糖醇的原料，就要選取多縮戊糖含量高的，雜質(zhì)含量少的農(nóng)業(yè)廢料；生產(chǎn)木糖醇工業(yè)需要大量的原料，故要選一些農(nóng)林業(yè)廢料數(shù)量能滿足生產(chǎn)木糖的要求，甚至要考慮成本，便要選擇一些運(yùn)輸簡(jiǎn)單以及比較集中的原

19、料。各種農(nóng)業(yè)廢料組成如表2.1所示2，表2.1 各種農(nóng)業(yè)廢料組成(%）名稱多縮戊糖纖維素木質(zhì)素灰分玉米芯3542323617201.211.84玉米稈2458376818384.66甘蔗渣242545182024棉稈20.7641.4223.169.47小麥稈25.5640.4022.346.04由上面表2.1得出玉米芯是生產(chǎn)木糖醇最佳的原料之一，故本設(shè)計(jì)選取玉米芯為原料。2.1.2木糖醇的輔料由于生產(chǎn)木糖醇工藝得知，輔料有硫酸和鹽酸，碳酸鈣，活性炭，陰樹(shù)脂和陽(yáng)樹(shù)脂，純堿以及酒精。其實(shí)硫酸和鹽酸可作水解時(shí)的催化劑和陽(yáng)樹(shù)脂的再生劑；碳酸鈣可作凈化過(guò)程中的中和劑；活性炭可作脫色時(shí)所需要的脫色劑；陰

20、樹(shù)脂和陽(yáng)樹(shù)脂可作離子交換時(shí)的交換樹(shù)脂；純堿可作陰樹(shù)脂的再生劑；酒精則使離心分離中的木糖醇膏的收率和質(zhì)量得到提高。 2.2木糖醇工藝的論述2.2.1水洗和水解工序預(yù)處理是指玉米芯經(jīng)過(guò)水洗，去除表面附著的泥土與內(nèi)在大多部分的雜質(zhì)，如果膠、脂肪、含氮物、灰分、色素等2。水解工序包括水洗等部分的。水解的步驟是首先將1%濃硫酸用壓酸罐壓入酸高位罐，接著讓酸高位罐中的濃硫酸流入酸計(jì)量罐；當(dāng)玉米芯通過(guò)稀酸釜處理后，打開(kāi)水解釜上蓋，1%濃硫酸經(jīng)酸計(jì)量罐和水解用水一同加入水解釜內(nèi)，然后蓋上水解釜上蓋，在溫度105115下進(jìn)行3小時(shí)水解2，水解完后，讓水解液流入水解液儲(chǔ)池。玉米芯水洗與水解工藝流程圖如圖2.1所示

21、。圖2.1 玉米芯水洗與水解工藝流程圖1-濃硫酸儲(chǔ)罐;2-壓酸罐；3-酸高位罐；4-酸計(jì)量罐；5-皮式輸送機(jī)；6-刷子7-水洗機(jī)；8-上料輸送機(jī)；9-皮式輸送機(jī)；10-循環(huán)水池；11-循環(huán)水泵2.2.2中和和脫色工序水中和脫色的步驟是開(kāi)啟水解液泵，將水解液打入中和-脫色罐內(nèi)，當(dāng)溫度75左右時(shí)，讓乳化液罐中的1.101.16g/cm3碳酸鈣乳液緩慢加入中和-脫色罐內(nèi)，當(dāng)PH值為3時(shí)，停止加碳酸鈣乳液,讓它們充分反應(yīng)45分鐘左右2；之后將中和脫色液打入板框過(guò)濾機(jī)進(jìn)入過(guò)濾，濾液通過(guò)濾嘴排放到中和脫色液池中。中和脫色工藝流程圖如圖2.2所示。圖2.2 中和脫色工藝流程圖1-乳化液罐；2-中和脫色罐；3

22、，6-泵；4-板框過(guò)濾機(jī)；5-中和脫色液池；2.2.3一次離子交換工序 在木糖結(jié)晶法的工藝中的中和脫色工序引入了中和劑碳酸鈣，即是引進(jìn)了鈣離子，所以先進(jìn)入陽(yáng)柱，可以先除去鈣離子；再進(jìn)入陰柱，再除去硫酸根離子；最后進(jìn)入陽(yáng)柱，這樣一來(lái)可以使陰柱出來(lái)的凈化液PH得到調(diào)節(jié)，不會(huì)破壞后面工序中的木糖2。一次離子交換工藝流程圖如圖2.3所示。圖2.3 一次離子交換工藝流程圖1-堿液;2-廢堿；3-去離子水；4-凈化液；5-1%凈化液；6-廢酸7-酸液；8-中和脫色液；2.2.4一次蒸發(fā)濃縮工序木糖醇的濃縮工藝中的蒸發(fā)濃縮是為除去部分有機(jī)酸與水解液的灰分，而生產(chǎn)木糖醇是極大的工程，消耗能量與水量非常大，故盡

23、量采用一些節(jié)能的設(shè)備2，因此此工序則采用三效蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮。三效蒸發(fā)設(shè)備流程示意圖如圖2.4所示。圖2.4 三效蒸發(fā)設(shè)備流程示意圖1-升膜式蒸發(fā)器;2-濃縮液收集器；3-大氣冷凝器；4-真空緩沖器；5-真空泵；6-廢酸凈化液池;7-冷卻水循環(huán)池；2.2.5二次離子交換工序一次離子交換后的凈化液質(zhì)量達(dá)不到木糖加氫的標(biāo)準(zhǔn)，故要進(jìn)行二次離子交換，繼續(xù)清除凈化液中的雜質(zhì)2，此工序的交換先進(jìn)入是陽(yáng)柱，之后才是陰柱。二次離子交換工藝流程圖如圖2.5所示。圖2.5 二次離子交換工藝流程圖1-堿液;2-廢堿；3-去離子水；4-凈化液；5-1%凈化液；6-廢酸7-酸液；8-中和脫色液；2.2.6二次蒸發(fā)濃縮工序

24、凈化液要經(jīng)過(guò)多次濃縮才能達(dá)到木糖結(jié)晶的要求，則二次濃縮工序中的凈化液要分兩步進(jìn)行，分別為二效蒸發(fā)器和降膜式蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮2。2.2.7結(jié)晶工序?qū)饪s后的濃縮液加入結(jié)晶機(jī)中，調(diào)節(jié)冷卻水的流量，使結(jié)晶機(jī)內(nèi)的溫度下降，實(shí)木糖結(jié)晶析出。2.2.8加氫工序木糖加氫工序是采用連續(xù)加氫的，先加入催化劑，再調(diào)節(jié)PH值到7左右2，用高壓進(jìn)料泵將料液打入，再充入氫氣，讓兩者彼此混合進(jìn)行反應(yīng)；氫氣可以通過(guò)回氣柜循環(huán)使用。加氫工藝流程圖如圖2.6所示。圖2.6 加氫工藝流程圖1-氫氣壓縮機(jī);2-氫氣緩沖器；3-混合器；4-進(jìn)料泵；5-預(yù)熱器；6-反應(yīng)器7-冷卻器；8-高壓分離器；9-低壓分離器；2.2.9三次離子交換

25、工序此交換工序的目的是為了除去加氫工序所增加的酸度和催化劑等雜質(zhì)，交換順序?yàn)殛?yáng)柱陰柱。2.2.10三次濃縮工序 由于加氫工序采用了連續(xù)加氫，則氫化液的濃縮一般分兩步濃縮，分別用雙效蒸發(fā)器和單效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，使?jié)饪s液達(dá)到82882。2.2.11再結(jié)晶工序 通過(guò)了三次交換和三次濃縮，濃縮液達(dá)到了結(jié)晶的標(biāo)準(zhǔn)，收集高濃度82的醇膏醇溶液2，往結(jié)晶機(jī)中加入，調(diào)節(jié)冷卻水的流量使結(jié)晶機(jī)的溫度緩慢降低，使晶體析出。2.2.12離心分離工序 通過(guò)結(jié)晶得到的木糖醇加入三足式離心機(jī)中，使其充分離心分離，得到較高純度的木糖醇晶體。2.2.13干燥工序 木糖醇結(jié)晶干燥是為了減少晶體中的含水量，使水分降低至0.5以

26、下2，以方便長(zhǎng)時(shí)間存放，采用氣流干燥機(jī)對(duì)木糖醇結(jié)晶體進(jìn)行干燥。2.2.14內(nèi)外包裝工序?qū)Y(jié)晶木糖醇進(jìn)行內(nèi)外包裝，木糖醇的包裝要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)的包裝要求來(lái)進(jìn)行，保證結(jié)晶木糖醇產(chǎn)品的穩(wěn)定，不使其被破壞便可。3 木糖醇工序的物料衡算3.1水洗和水解工序的物料衡算年產(chǎn)結(jié)晶木糖醇20000t，每年按300個(gè)工作日計(jì)算，則日產(chǎn)結(jié)晶木糖醇66.67t。查詢資料得知，生產(chǎn)1t結(jié)晶木糖醇需要消耗絕干玉米芯11.73t2，則日產(chǎn)66.67t結(jié)晶木糖醇需要消耗絕干玉米芯782.04t，那么年產(chǎn)20000t結(jié)晶木糖醇需要消耗絕干玉米芯234612t。3.1.1水洗和酸預(yù)處理的物料衡算表3.1 風(fēng)干玉米芯水洗耗水量計(jì)算參數(shù)

27、2計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值風(fēng)干玉米芯：水1:10預(yù)處理后玉米芯損失5%（風(fēng)干玉米芯）預(yù)處理加水固液比1:5（風(fēng)干玉米芯）預(yù)處理后釜內(nèi)玉米芯含水量60%（風(fēng)干玉米芯）預(yù)處理加酸濃度0.1%日產(chǎn)66.67t結(jié)晶木糖醇需要消耗絕干玉米芯782.04t的物料衡算：進(jìn)入系統(tǒng)：要增加15%的彈性系數(shù)，而絕干玉米芯782.04t,即是風(fēng)干玉米芯是含15%水分的玉米芯； 離開(kāi)系統(tǒng)： 表3.2 水洗和酸預(yù)處理的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a絕干玉米芯782.04234012絕干玉米芯736.0375220811.25其中：水138.014140

28、3玉米芯損失46.002513800.75加洗水9200.52760150廢水12839.3043851791.2預(yù)處理加水4600.251380075預(yù)處理料含水1104.05625331216.875預(yù)處理加酸4.600251380.075總計(jì)14725.400254417620.075總計(jì)14725.400254417620.0753.1.2水解，水洗回收糖的物料衡算表3.3 水解，水洗回收糖的計(jì)算參數(shù)2計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值得糖率30%（絕干玉米芯）無(wú)機(jī)酸濃度0.6%加水固液比1:4（風(fēng)干）灰分0.2%加酸后水解液酸的濃度1%有機(jī)酸濃度0.4%加洗水量為玉米芯（風(fēng)干）1.5倍殘?jiān)?/p>

29、80%糖液濃度5%進(jìn)入系統(tǒng)：玉米芯（干基）：736.0375t，玉米芯含水：1104.05625t其中， 離開(kāi)系統(tǒng)： 表3,4 水解，水洗回收糖的物料衡算進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a玉米芯（干基）736.0375220811.25水解液4416.2251324867.5玉米芯含水1104.05625331216.875其中：糖220.8112566243.375水解加酸36.80211040.6無(wú)機(jī)酸26.497357949.205水解加水2576.14772842有機(jī)酸17.66495299.47蒸汽冷凝水1104.06331218

30、灰分8.832452649.735加洗水1380.075414022.5水4142.419051242725.715殘?jiān)?416.8895425066.85其中：含水1133.5116340053.48總計(jì)5833.11451749934.35總計(jì)5833.11451749934.353.2中和和脫色工序的物料衡算表3.5 中和脫色工序的物料衡算的計(jì)算參數(shù)2計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值中和脫色糖收率85%中和脫色液中CaSO4含量0.2%加活性炭量（對(duì)糖）10%有機(jī)酸含量0.4%CaCO3含量85%無(wú)機(jī)酸含量0.1%濾餅中含水量75%濾餅中干物質(zhì)含量活性炭量的2倍中和脫色液中糖濃度4.2%洗滌濾餅

31、用水系數(shù)2透光率80%以上進(jìn)入系統(tǒng)：水洗液，CaCO3(85%),水，活性炭，洗水離開(kāi)系統(tǒng)：中和脫色液，濾餅中干物質(zhì)，濾餅中水分，CO2 即 中和脫色液中CaSO4含量：中和反應(yīng)方程式：H2SO4+CaCO3CaSO4+H2O+CO2 98 100 44則CaCO3消耗量：但CaCO3實(shí)際消耗量：CO2生成量： 加洗 表3.6 中和脫色工序的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a水解液4416.2251324867.5中和脫色液4468.8041671340641.25其中：糖220.8112566243.375其中：糖187.689

32、77556306.9325有機(jī)酸26.497357949.205CaSO48.93772681.31無(wú)機(jī)酸17.66495299.47有機(jī)酸17.87535362.59灰分8.832452649.735無(wú)機(jī)酸4.46821340.46CaCO3（85%）26.19317857.93灰分8.832452649.735加水102.425730727.71濾餅中干物質(zhì)44.1622513248.675活性炭22.0811256624.3375濾餅中水分132.4867539746.025洗水88.324526497.35其中：損失糖33.12168759936.5063CO29.79622938.8

33、6總計(jì)4655.24941396574.82總計(jì)4655.24941396574.823.3一次離子交換工序的物料衡算表3.7 一次離子交換的物料衡算的計(jì)算參數(shù)2計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值糖收率92%中和脫色液中CaSO4含量0.2%加活性炭量（對(duì)糖）10%有機(jī)酸含量0.4%CaCO3含量85%無(wú)機(jī)酸含量0.1%濾餅中含水量75%濾餅中干物質(zhì)含量活性炭量的2倍中和脫色液中糖濃度4.2%洗滌濾餅用水系數(shù)2透光率80%以上進(jìn)入系統(tǒng)：中和脫色液，頂水離開(kāi)系統(tǒng)：交換液 表3.8 一次離子交換的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a中和脫色液44

34、68.8041671340641.25交換液4655.24941396574.82其中：糖187.68977556306.9325其中：糖172.674651802.38CaSO48.93772681.31灰分0.9311279.33有機(jī)酸17.87535362.59有機(jī)酸9.0892726.7無(wú)機(jī)酸4.46821340.46無(wú)機(jī)酸00灰分8.832452649.735除去灰分7.90142370.42頂水75.264222579.2399除去有機(jī)酸44.1622513248.675活性炭22.0811256624.3375除去無(wú)機(jī)酸132.4867539746.025洗水88.3245264

35、97.35損失糖33.12168759936.5063總計(jì)4655.24941396574.82總計(jì)4655.24941396574.823.4一次蒸發(fā)濃縮工序的物料衡算表3.9 一次蒸發(fā)濃縮工序的物料衡算的計(jì)算參數(shù)2計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值糖收率95%有機(jī)酸濃度0.167%濃縮糖漿濃度30%進(jìn)入系統(tǒng)：交換液離開(kāi)系統(tǒng)：濃縮糖漿，水 表3.10 一次蒸發(fā)濃縮工序的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a交換液4655.24941396574.82濃縮糖漿546.803164040.9其中：糖172.674651802.38其中：糖164.

36、040949212.27灰分0.9311279.33損失糖8.63372590.11有機(jī)酸9.0892726.7灰分量0.9311279.33有機(jī)酸0.9132273.96蒸發(fā)掉水量4108.44641232533.92總計(jì)4655.24941396574.82總計(jì)4655.24941396574.823.5二次離子交換工序的物料衡算表3.11 二次離子交換的物料衡算的計(jì)算參數(shù)2計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值糖收率92%無(wú)機(jī)酸濃度0交換液糖濃度12%總酸濃度0.05%灰分含量0.0063%進(jìn)入系統(tǒng)：濃縮糖漿，頂水離開(kāi)系統(tǒng)：交換液 表3.12二次離子交換的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d

37、20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a濃縮糖漿546.8029164040.9交換液1257.6469377300.7其中：糖164.040949212.27其中：糖150.917745275.31有機(jī)酸0.9132273.96損失糖13.12323936.96灰分量0.9311279.33灰分量0.0824頂水710.8439213253.17有機(jī)酸0.6289188.67除去灰分0.8511255.33總計(jì)1257.6469377300.7總計(jì)1257.6469377300.73.6二次蒸發(fā)濃縮工序的物料衡算表3.13 二次蒸發(fā)濃縮工序的物料衡算的計(jì)算參數(shù)2計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參

38、數(shù)數(shù)值糖收率95%糖膏糖濃度82%進(jìn)入系統(tǒng)：交換液離開(kāi)系統(tǒng)：糖膏，水 表3.14 二次蒸發(fā)濃縮工序的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a交換液1257.6469377300.7糖膏174.843752453.11其中：糖150.917745275.31其中：糖143.371943011.57損失糖7.54582263.74蒸發(fā)掉水量1082.8032324840.96總計(jì)1257.6469377300.7總計(jì)1257.6469377294.073.7結(jié)晶工序的物料衡算表3.15 結(jié)晶工序的物料衡算的計(jì)算參數(shù)2計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值

39、結(jié)晶木糖收率75%進(jìn)入系統(tǒng)：糖膏離開(kāi)系統(tǒng)：，結(jié)晶木糖，母液 表3.16 結(jié)晶工序的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a糖膏174.843752453.11結(jié)晶木糖107.52932258.7其中：糖143.371943011.57其中：結(jié)晶木糖107.52932258.7母液中糖35.842910752.87母液67.314720194.41總計(jì)174.843752453.11總計(jì)174.843752453.113.8加氫工序的物料衡算表3.17 加氫工序的物料衡算的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值氫化液的PH值67氫化液中醇濃度0

40、.509%加氫糖收率99%加氫工藝中加水5%木糖溶解液中糖含量49.45%氫化液中殘?zhí)呛?.51%進(jìn)入系統(tǒng)：木糖溶解液，氫氣，水離開(kāi)系統(tǒng)：氫化液 其中糖為107.529t，水為：109.921t 木糖加氫反應(yīng)：C5H10O5(木糖）+H2C5H12O5（木糖醇） 150 2 152 表3.18 加氫工序的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a木糖溶解液217.4565235氫化液210.841263252.36其中：糖107.52932258.7其中:殘?zhí)?.0753322.59水109.92132976.3醇107.8731323

41、61.93氫氣1.4194425.82損失醇1.0897326.91帶入水10.87253261.75總計(jì)229.741968922.57總計(jì)229.741968922.573.9三次離子交換工序的物料衡算表3.19 三次離子交換工序的物料衡算的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值糖收率92%醇凈化醇濃度29.6%進(jìn)入系統(tǒng)：氫化液，頂水離開(kāi)系統(tǒng)：醇凈化液 表3.20 三次離子交換工序的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a氫化液210.841263252.36醇凈化液335.2815100584.45其中：醇107.873132361.9

42、3其中：醇99.243329772.99灰分量0.0824損失醇8.62982588.94有機(jī)酸0.6289188.67除去灰分0.0824頂水124.440337332.09除去有機(jī)酸0.6289188.67總計(jì)335.2815100584.45總計(jì)335.2815100584.453.10三次濃縮工序的物料衡算 表3.21 三次濃縮工序的物料衡算的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值糖收率95%醇膏醇濃度82%氫化液損失5%進(jìn)入系統(tǒng)：醇凈化液離開(kāi)系統(tǒng)：氫化液，水，醇膏 表3.22 三次濃縮工序的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a醇

43、凈化液335.2815100584.45醇膏114.97734493.1其中：醇99.243329772.99其中：醇94.281228284.36損失醇4.96211488.63蒸發(fā)掉的水203.540461062.12氫化液損失16.76415029.23總計(jì)335.2815100584.45總計(jì)335.2815100584.453.11再結(jié)晶工序的物料衡算 表3.23 結(jié)晶工序的物料衡算的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值結(jié)晶木糖醇收率80%進(jìn)入系統(tǒng)：醇膏離開(kāi)系統(tǒng)：，結(jié)晶木糖醇，母液 表3-24 結(jié)晶工序的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d20000t/a產(chǎn)量66.67t/d2

44、0000t/a醇膏114.97734493.1結(jié)晶木糖醇75.42522627.5其中：醇94.281228284.36其中：結(jié)晶中醇75.42522627.5母液中醇18.85625656.86母液39.55211865.6總計(jì)114.97734493.1總計(jì)114.97734493.13.12干燥工序的物料衡算 表3.25 干燥工序的物料衡算的計(jì)算參數(shù)計(jì)算參數(shù)數(shù)值計(jì)算參數(shù)數(shù)值木糖醇結(jié)晶干燥前含水2%木糖醇結(jié)晶干燥后含水0.5%結(jié)晶木糖醇經(jīng)離心分離（結(jié)晶中醇收率是99%）后，進(jìn)入系統(tǒng)：結(jié)晶木糖醇離開(kāi)系統(tǒng)：干燥結(jié)晶木糖醇，水 表3.26 干燥工序的物料衡算表進(jìn)入系統(tǒng)離開(kāi)系統(tǒng)產(chǎn)量66.67t/d

45、20000t/a產(chǎn)量66.67t/d20000t/a結(jié)晶木糖醇74.670822401.24干燥結(jié)晶木糖醇73.545222063.56水1.1256337.68總計(jì)74.670822401.24總計(jì)74.670822401.24其實(shí)每天實(shí)際生產(chǎn)結(jié)晶木糖醇73.5452t，全年實(shí)際生產(chǎn)結(jié)晶木糖醇22063.56t。4 木糖醇生產(chǎn)設(shè)備選型機(jī)器設(shè)備的質(zhì)量和性能，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品質(zhì)量，原鋪材料及公用工程消耗等方面都有直接的影響11。所以設(shè)備選型上要遵循實(shí)用，經(jīng)濟(jì)，先進(jìn)的原則。4.1水解工序設(shè)備選型年產(chǎn)結(jié)晶木糖醇20000t，每年按300個(gè)工作日計(jì)算，則日產(chǎn)結(jié)晶木糖醇66.67t。查詢資料得知，

46、生產(chǎn)1t結(jié)晶木糖醇需要消耗絕干玉米芯11.73t2，則日產(chǎn)66.67t結(jié)晶木糖醇需要消耗絕干玉米芯782.04t，那么換成風(fēng)干玉米芯，則日產(chǎn)66.67t結(jié)晶木糖醇需要消耗風(fēng)干玉米芯920.05t,查表可知風(fēng)干玉米芯的密度為0.18t/m3,即風(fēng)干玉米芯的容積是m3，預(yù)處理加水量是；又因?yàn)樗飧难b鍋系數(shù)是85%2，故水解釜的容積是。水解釜工作周期是4h2，機(jī)器按一天24小時(shí)運(yùn)行，即處理11425.5m3，需要30m3的。帶式輸送機(jī)和錘式粉碎機(jī)：周期是8t/h，則一天輸送66.67t，只要1臺(tái)便行了。水解工序所用的設(shè)備如表4.1水解工序設(shè)備，表4.1 水解工序設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱材質(zhì)序號(hào)設(shè)備名稱材質(zhì)

47、1帶式輸送機(jī)304不銹鋼8空壓機(jī)2洗料機(jī)304不銹鋼9回收水解液池混凝土襯瓷磚3濃硫酸儲(chǔ)罐316不銹鋼1030m3水解釜碳素鋼，耐酸瓷磚4濃硫酸高位罐316不銹鋼11曲篩5濃硫酸計(jì)量罐316不銹鋼12快開(kāi)閥6二次蒸汽發(fā)生器316不銹鋼13水解池混凝土襯瓷磚7刮板升料機(jī)4.2中和，脫色工序設(shè)備選型中和脫色罐：一般脫色時(shí)間不能超過(guò)1h2，則一天一臺(tái)中和脫色罐可操作24次，那么處理4656t水解液需要30m3。板框過(guò)濾機(jī)：過(guò)濾一次不會(huì)超過(guò)2h/次，則4656t水解液需要200m3板框過(guò)濾機(jī)臺(tái)數(shù)。中和脫色工序所用的設(shè)備如表4.2中和脫色工序設(shè)備，表4.2 中和脫色工序設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱材質(zhì)序號(hào)設(shè)備名稱材質(zhì)1板框過(guò)濾機(jī)聚丙烯4配石灰乳罐碳素鋼2中和脫液泵304不銹鋼5中和脫色罐碳素鋼3中和脫色液池混凝土襯瓷磚4.3一次交換工序設(shè)備選型陰陽(yáng)離子交換柱是一次交換工序中主要的設(shè)備；陰陽(yáng)離子交換柱的材質(zhì)是玻璃鋼或碳鋼襯橡皮。不過(guò)，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是苯乙烯磺酸型樹(shù)脂，而陰離子交換樹(shù)脂是大孔陰樹(shù)脂D301，兩樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)是壽命長(zhǎng)，較穩(wěn)定2。陰陽(yáng)離子交換柱的處理量是100t/h2，則一天處理4656t需要陰陽(yáng)離子交換柱臺(tái)數(shù)。一次離子交換是陽(yáng)陰陽(yáng)；二次離子交換是