发酵成熟醪的化学组成是随原料的种类
当前，正在推起以生物工程、微电子、新材料、新能源等为主要内容的新技术浪潮。酒精工业作为生物工程大家族的一员，它的发展将对各国的经济发展带来重大的影响。
酒精与其他轻工业一样，具有投资小、回收期短、资金周转快的特点，在国民经济中起重要作用。随着我国社会主义事业的不断发展，酒精的应用范围越来越广，它是许多化工产品不可缺少的基本原料。利用酒精可以制造合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、酯类、环氧乙烷、氯乙醇二氯乙烷和乙基苯等。酒精是一种很好的有机溶剂，也可作为洗涤剂和浸出剂。在医药上酒精可用于灭菌防腐和药剂的调剂，高纯度酒精可用来配制各种饮料酒。随着其它新兴工业的发展，酒精的用途将更加广泛。
酒精发酵生产的副产物杂醇油，主要含有高级醇和酯类，可用来制造香料、油漆及增塑剂，也可用作有机溶剂。二氧化碳可制成液体二氧化碳与干冰，液体二氧化碳可用于清凉饮料的制造和消防事业及焊接工业等，固体二氧化碳可作冷冻剂及人工降雨需用的材料。近年来我国酒精的年产量约为250万吨，国内消费230万吨，出口20万吨。目前广西木薯酒精年产量不到10万吨，主要供应四川等地勾兑白酒。由于国际市场酒精价格比国内高30%以上，加入WTO后，对我国酒精出口十分有利。
酒清作为可再生能源和清洁能源，市场潜力巨大。美国从1979年开始用酒精替代无铅汽油添加剂MTBE(甲基异丁基醚)，推广酒精--汽油混合燃料（含10%酒精），目前美国燃料用酒精已超过500万吨，减少了对石油的需求，增加了能源安全，减少了汽车尾气污染。预计未来10年美国燃料酒精的增长速度为12%。目前我国车用汽油消耗量超过3000万吨/年，用酒精作为清洁燃料添加剂已开始试点。若以酒精取代MTBE（在美国MTBE已禁用），按10%的比例添加到汽油中，则年需酒精300多万吨。
以生产1吨酒精计，需要不同原料的单耗为：玉米3吨；蔗糖废糖蜜4.5吨；甘蔗17吨；鲜木薯7吨（或木薯干片3吨）。在所有这些原料中，以木薯价格最为低廉，木薯酒精成本比其它原料制的酒精都低
正因为如此我此次设计的就是酒精的生产，通过此次设计了解酒精的生产方法及工艺流程以及在生产中如何提高酒精纯度，以及有关精馏塔的设计的各项任务
我国酒精生产以发酵法为主，大多数工厂是采用薯干为原料，而广东、广西、福建、四川台湾等省是以甘蔗糖蜜发酵生产酒精的比例较大，华北、东北地区则以甜菜蜜糖发酵生产酒精较多。近年来，为了节约粮食，各地酒精工厂因地制宜，也有利用野生植物淀粉质原料或亚硫酸盐纸浆废液和木屑稀酸水解法来生产酒精。我国合成酒精的大规模生产是以乙烯为原料，采用直接法合成酒精。目前，我国一些酒精工厂正在朝着连续化、自动化方向发展。
国外酒精工业的生产方法，包括发酵法和化学合成法两种。近年来，以淀粉质原料发酵生产酒精逐渐减少，以糖蜜为原料发酵生产酒精逐渐增多。国外新建的酒精工厂多以连续发酵取代间歇发酵，生产过程机械化，自动化程度较高，酒精工业生产的方法：可分为发酵法和化学合成法两类（1）发酵法是利用淀粉质原料或蜜糖质原料，在微生物的作用下生产酒精，根据原料不同，又可分为：①淀粉质原料发酵生产酒精 这是我国当前生产酒精的主要方法，它是利用薯类，谷物及野生植物等含淀粉的原料，在微生物作用下将淀粉水解为葡萄糖，再进一步发酵生产酒精，整个生产过程包括原料蒸煮，糖化剂制备、糖化、酒母制备、发酵及蒸馏等工序。其工艺流程如图所示：
②糖蜜原料发酵生产酒精：直接利用糖蜜中的糖分，经过稀释并添加部分营养盐借酵母的作用发酵生产酒精。其工艺流程如图所示：
③亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精：造纸原料经亚硫酸盐液蒸煮后，废液中含有六碳糖，这部分糖在酵母作用下经过发酵生产酒精，主要是工业酒精。
⑵化学合成法生产酒精：是利用炼焦碳，裂解石油的废气为原料，经化学合成反应而制成酒精。其化学反应式如下：生产方法又可分为间接水合法和直接水合法两种，目前工业上普遍采用后者。
①间接水合法又称硫酸水合法，生产过程分二大步：乙烯与硫酸经加成作用生成硫酸氢乙酯：硫酸氢乙酯的水解：此法的缺点是对设备腐蚀严重，酸消耗较多，优点是对原料气体的纯度要求不高，设备简化，易于上马。
②直接水合法：乙烯与水蒸汽在磷酸催化剂存在下，在高温高压下可以直接发生加成反应。此法要求乙烯纯度在98%以上的原料气，需要采用特殊的方法分离裂解气中各种组分，对设备。材料都提出了较高的要求，但此法步骤简单，无腐蚀问题。
鉴于以上所说的，因此我在做此设计时选用的是以淀粉质原料发酵生产酒精的，因为他们来源广且是可再生资源，清洁。但因为发酵出的酒精中酒精含量较低，只有30%左右（醪液中）含杂质较多，就需要分离以便去除杂质，得到纯度较高的酒精。
在酒精生产中，由成熟发酵醪中使乙醇和所含挥发性杂质一起分离出来的操作过程称为蒸馏，也称为粗馏，蒸馏的结果便得到粗酒精。除去粗酒精中的杂质的过程以及将酒精进行高度浓缩、净化的过程则称为精馏。因乙醇和水的相对挥发度接近1，若采用普通精馏方式，只能得到95%左右的酒精。所以工业上制酒精时，当酒精不能再被蒸馏分离时，有以下几种方法进行处理：①化学反应脱水就是用生石灰、氯化钙为脱水剂，每公斤酒精加0.55公斤氯化钙，经6小时或加压反映让脱水剂吸掉酒精的水，在精馏而制的，此法酒精损耗较大。②分子分离脱水：用A4型分子筛将95%的酒精通过后，分子筛可把酒精的水分吸附，使酒精统一纯度提高到99%以上。③三元共沸物蒸馏脱水是大规模生产无水酒精最通用的方法，做工业或燃料用的无水酒精。一般用苯作脱带剂，酒精与水加入第三种组份苯，构成三元共沸物，其沸点比三种组分的沸点都低，当苯在脱水塔加热至64.85℃时，逐步蒸馏出带了水的苯、酒精液，塔底得到的便是无水酒精，纯度可达99.8%～99.95%再由苯回收塔回收苯，循环再作脱带剂。④萃取蒸馏：常用萃取剂有甘油、乙二醇、醋酸钾乙二醇等。在蒸馏塔中酒精气向上升，而溶剂向下降的逆流萃取：溶剂把酒精水分带走，无水酒精从塔顶逸出，塔底排出的为有水分的溶剂，溶剂再生后可复用。
在此次设计中我们是采用继续添加酒精的方法是其越过酒精与水的共沸点从而得到纯度高达99%的酒精。
发酵成熟醪的化学组成是随原料的种类，加工方法，菌种性能而变化的。例如：在甘薯和马铃薯中含果胶质较多，因而成熟 中甲醇含量就较多，为乙醇含量的2%左右；而在亚硫酸盐纸浆废液的发酵成熟醪中，甲醇含量往往高达酒精含量的8%左右。在谷物原料的发酵醪 中，由于原料含蛋白质较多，所以杂醇油的含量就高一些。
发酵成熟醪中除上述挥发性杂质外，还含有不挥发性杂质。例如：甘油、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、无机盐类、酵母以及其他各种夹杂物，如不发酵性糖、植物体中的皮壳、纤维等。
发酵成熟醪中的不挥发性杂质容易和酒精分离，在醪塔的底部排出，称之为废糟或酒糟，其中干物质的含量，随原料与加工工艺的不同而异，一般为5~7%。
成熟醪中挥发性杂质，则随酒精一起从 塔的顶部排出，因此这些杂质必须在精馏过程中使它们与酒精分离。从醪塔出来的酒精，由于含有许多挥发性杂质，故称为粗酒精。挥发性杂质的种类和数量也与原料、加工方法有密切关系。在各种来源的粗酒精中，发现的挥发性杂质已超过多种。按其化学性质可将它们归纳为四大类：醇类、醛类、酯类和酸类。此外还有一些微量的含硫物质和不饱和化合物等。由于这些杂质具有挥发性，因此容易进入成品酒精中，影响酒精的质量。从精馏酒精除去杂质时的动态看，这些杂质可分为三类：头级杂质、中间杂质和尾级杂质。这只是大致的区分，因为杂质的活动还依操作情况不同而有改变。比酒精更易挥发的杂质称为头级杂质，这些杂志的沸点多数比酒精低，亦称低沸点杂质，如：乙醛、乙酸乙酯等。中级杂质的挥发性与乙醇很接近，所以难以分离，如：异丁酸乙酯、乙酸异戊酯等。。尾级杂质挥发性比乙醇低，它们的沸点多数比乙醇高，故称高沸点杂质。头级和尾级杂质都比较容易与乙醇分离，较难分离的是中间杂质，但他们在酒精中也起到一定的作用可以增加酒精的芳香度。
因为其中杂质较多，要得到纯度较高的酒精，需要发酵液经过预处理，分离（蒸馏与精馏）精馏是分离液体混合物最常用一种作，在化工、炼油等工业中应用很广。它通过汽、液两相的直接接触，利用组分挥发度的不同，使易挥发组分由液相向汽相传递，难挥发的由汽相向液相传递，是汽、液两相之间的传质过程。
精馏过程中，料液自塔的中部某适当的位置连续地加入塔内，塔顶设有冷凝器将塔顶蒸汽冷凝为液体。冷凝液的一部分回入塔顶，称为回流液，其余作为塔顶产品（馏出液）连续排出。在塔内上半部（加料位置以上）上升蒸汽和回流液体之间进行着逆流接触和物质传递。塔底部装有再沸器（蒸馏釜）以加热液体产生蒸汽，蒸汽沿塔上升，与下降的液体逆流接触并进行物质传递，塔底连续排出部分液体作为塔底产品。塔的上半部分（加料位置以上）称为精馏段，塔的下半部分包括再沸器（蒸馏釜）称为提馏段。
根据生产上的不同要求，精馏作可以是连续或间歇的，有特殊物质的体系还可以用恒沸精馏或萃取精馏等特殊的方法进行分离。精馏过程按作过程可分为常压精馏、加压精馏和减压精馏。一般说来，当总压强增大时，平衡时气相浓度与液相浓度接近，对分离不利，但对常压下为气态的混合物，可采用加压精馏；沸点高又是热敏性的混合液可采用减压精馏。
精馏过程所用的设备及起相互联系总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的精馏塔有板式塔和填料塔两大类，通称塔设备，和其他传质过程一样。
板式塔内沿塔高安装了若干层塔板（亦称塔盘），液体靠重力作用由顶部流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而升至塔顶。气、液两相在塔板上直接接触完成热、质的传递，两相组成沿着塔高呈阶梯式变化。塔板是板式塔内汽、液接触的主要元件。塔板的种类很多，根据塔板结构特点可将板式塔分为：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、浮舌塔、浮动喷淋塔等多种不同的塔型。
板式塔种类很多，根据塔板上气液接触元件的不同可分为筛板塔、舌型塔、穿流多孔塔板、浮动喷射塔等多。随着石油、化学化工的迅速发展，又开发使用了一些新型塔板，如斜孔塔板、S型板、导向筛板、网孔筛板、浮动-筛板复合板、旋流塔板、旋叶塔板、角钢塔板等，目前精馏过程常用的板式塔为浮阀塔、筛板塔和泡罩塔。
浮阀塔板是塔板上开有许多阀孔，孔中装有浮阀，浮阀由阀片与3个阀腿构成，浮阀能随汽相流量的变化而自动上下浮动，当阀脚勾住塔板时是浮阀的最大开度。浮阀塔板的最大特点就是浮阀能自动地随着汽量的变化调节阀片与塔板之间的缝隙开度，以保证缝隙的气速基本不变，或变化不大。所以，能在较大的气量变化范围内正常操作，操作弹性较大，并且，汽相以水平方向吹入液层，汽液接触时间较长，而液沫夹带量较小，故塔板效率较高。浮阀塔板结构比较简单，造价较低，得到广泛应用
我本次的设计就是从以淀粉质为原料的发酵液中，经过蒸馏精馏等方法用浮阀塔板来提纯得到纯度为99%的高纯度的年产量为5000吨的酒精。
