【正文】 器 冷凝水回收 副產(chǎn)品（肥料等） 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 6 單濃度糖蜜酒精連續(xù)發(fā)酵 [7] 單濃度酒精連續(xù)發(fā)酵時(shí)比較簡(jiǎn)單的一種發(fā)酵工藝，所以本文采取這種工藝。184）﹦ （㎏） 生產(chǎn) 1t（ 1000kg） 燃料 酒精 (燃料 酒精中的乙醇 %（ V） 以上，相當(dāng)于 %（ m） )的理論 蔗糖 消耗量： ％﹦ （㎏） 生產(chǎn) 1t（ 1000kg） 燃料 酒精實(shí)際 蔗糖 消耗量： 生產(chǎn)過(guò)程中蒸餾率為 98﹪， 發(fā)酵率為 90﹪ ，則實(shí)際蔗糖消耗量為： 247。 經(jīng)連續(xù)稀釋器可得稀糖液量為： 418085﹪ /25﹪ =14212（ kg） 即發(fā)酵醪量為： 14212kg 酒母繁殖和發(fā)酵過(guò)程中放出 968kg 的二氧化碳，則蒸餾發(fā)酵醪的量為： （ 14212968） （ 100+6﹪） =14039（ kg） 其中酒精捕集器稀酒精為發(fā)酵醪量的 6﹪ 蒸餾發(fā)酵成熟醪的酒精濃度為：0000 00 4 0 3 998 9 9 .1 81 0 0 0 ??? 三、成品與廢醪量的計(jì)算 [ 11] 采用差壓蒸餾兩塔流程蒸餾。故上升蒸汽帶出的量為： )( 613 KJiVQ ????? 塔底真空度為 （表壓），蒸汽加熱焓為 2644KJ/kg，又蒸餾過(guò)程熱年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 8 損失 Qn 可取傳遞總熱量的 1﹪ ，根據(jù)熱量衡算，可得消耗的蒸汽量為： )(254299)( 00 6664 139。50﹪ =（ kg） 現(xiàn)為了生產(chǎn) 20200t/a，要每小時(shí)投入糖蜜量 13933kg/h，則無(wú)水酒精量為： 139331000/=3373（ kg/h） 酒母熱量 [11]： 以葡萄糖為碳源，酒母發(fā)酵每生成 1kg 酒精放出的熱量約為 1170KJ 左 右，則發(fā)酵和培養(yǎng)酒母每小時(shí)放出的熱量為： Q=1170=106（ KJ/h） 取工段發(fā)酵酒母冷卻水初 39。 239。加熱蒸汽取 絕對(duì)壓力，則其熱焓量 I1=2644KJ/kg。 熱量衡算式： 醪 塔 醪 塔 醪 塔 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 11 11e11111111 )( nWWXFF QtCDCWiVIDtCF ????? 23 設(shè) CF1=（ kg 出塔酒精量為： P=3333(kg/h) （ 2）每小時(shí)醛酒量因?yàn)槿┚普汲鏊凭?2﹪，則每小時(shí)的醛酒量為： A=2﹪ 3523=(kg/h) （ 3） P′= P–A =3523 =(kg/h) 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 12 圖 22 精餾塔的物料和熱量衡算圖 （ 4）在精餾塔中，塔頂酒精蒸汽經(jīng)粗餾塔底再沸器冷凝后，除回流外，還將少量酒精送到洗滌塔再次提凈。i)P39。k）， ﹪ —為雜醇油酒精的重量百分濃度，與液相濃度 55﹪（ v）相平衡。H CHtH 105 雜醇油酒精蒸汽 H HiH 105 回流液 — — R(Pe+ P`)Cptp 106 蒸餾廢水 Wx+D2 11476 (Wx+D2) tW 2Cw 106 上升蒸汽 — — (R+1) (Pe+ P`) i2 107 熱損 失 — — Qn2 105 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 14 累計(jì) 15067 107 累計(jì) 15067 107 脫水工藝流程 [ 9] 圖 23 石灰干燥器簡(jiǎn)單示意圖 采用生石灰法，將精餾塔塔頂蒸汽引到臥式干燥其中，如干燥器設(shè)備圖。干燥器采用并聯(lián)三個(gè)，再串聯(lián)一個(gè)的比例布置。( PP1Ri 33 e2 HHW ttC ? ??? ））（（， R 為精餾塔回流比，取 R 為 3 Pe為回流入醛塔的次等酒的數(shù)量，由前面數(shù)據(jù)可得 Pe =P′=3452 .5(kg/h) i2為塔頂上升蒸汽熱焓量， i2=tH 39。 239。 2Ht 為冷卻水進(jìn)出口溫度，分別為 20℃、 40℃ Cw= KJ/（ kg 二 、種子罐的基本數(shù)據(jù) 根據(jù)工藝參數(shù)和高徑比確定各部幾何尺寸 高徑比 H/D= 初步設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)條件給出的是 種子 發(fā)酵罐的公稱體積。 例如：腐蝕性不大的發(fā)酵液，如酶制劑發(fā)酵可以選用 16MnR 鋼； 檸檬酸為弱酸，對(duì)罐體使用 A3 鋼會(huì)有腐蝕，使用不銹鋼成本較高。附錄的表 17 查詢可知： 選用 10mm 厚 A3 鋼板制作 D－罐體直徑（ mm） p－耐受壓強(qiáng) (設(shè)計(jì)壓力 ) φ － 焊縫系數(shù)，雙面焊取 ，無(wú)縫焊取 [σ ] －罐體金屬材料在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力 (不銹鋼焊接壓力容器許用應(yīng)力為 150℃， 137MPa) C －腐蝕裕度，當(dāng)δ － C10mm時(shí)， C＝ 3mm 壓力容器設(shè)計(jì)規(guī)范和制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 全國(guó)壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)： GB150《鋼制壓力容器》在 1989 年 3 月第一版， 1998 年第二版 JB4732《鋼制壓力容器 分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》 1995 年 JB/T4735《鋼制焊接常壓容器》 1989 年 JB/T47004707《壓力容器法蘭》 2020 年 鋼材的使用上限不超過(guò) GB1501999 的各許用應(yīng)力表的各鋼號(hào)所對(duì)應(yīng)的上限溫度。 攪拌器 采用渦輪式攪拌器，選擇攪拌器種類和攪拌器層數(shù)，根據(jù) d 確定 h 和 b 的值 尺寸：六平葉渦輪式攪拌器已標(biāo)準(zhǔn)化，稱為標(biāo)準(zhǔn)型攪拌器；攪動(dòng)液體的循環(huán)量大，攪拌功率消耗也大； 葉徑 : d=(～ )D 盤(pán)徑 : di= d 葉高 : h = 葉長(zhǎng) : b = d 根據(jù) D=3m,得葉徑 d== 所以：盤(pán)徑 : di= d= 葉高 : h = = 葉長(zhǎng) : b = d= 人孔和視鏡 人孔的設(shè)置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設(shè)備內(nèi)部的裝置。本次設(shè)計(jì)只設(shè)置了 2 個(gè)視鏡，開(kāi)在頂封頭上，位置：角度 ?? 60 。h 188—鋼管的導(dǎo)熱系數(shù) [kJ/（ m2 封頭 壁厚計(jì)算 )(][2 cmCPPDS ??? ?? 式中 P= ， D=467cm ， ][? =127MPa ， ? = C=++=（ cm） )( cmS ????? ?? 選用 20mm厚 A3 鋼板制作 進(jìn)出口管徑 [ 12] 稀糖液進(jìn)口管徑： 稀糖液體積流量計(jì)算：根據(jù)物料衡算結(jié)果可知，每小時(shí)進(jìn)入醪塔體積流量為47373，醪液密度為 1200 kg/m3，則 V=47373/1200= （ m3/h） 稀糖液體積流量為 ，設(shè)其流速為 ，則進(jìn)料管截面積為： ）（物 20 2 6 3 6 0 0/3 9 . 5 mVQF ??? 物F =2，管徑）（物 mFd 02 ??? 取無(wú)縫鋼管 φ 2006mm可用 。 二、蒸餾設(shè)備 [ 17] 蒸餾設(shè)備采用差壓蒸餾兩塔系 機(jī)組， 充分利用 了 冷熱源之間過(guò)剩的溫差，使每個(gè)塔的塔底和塔頂間的溫差減少，也就是減少了有效 熱 能的損失。 五、 稀釋器 [ 14] 選用 立 式 錯(cuò)板 糖蜜連續(xù)稀釋器 。1 1 5 31 4 5 01 6 7 2 0 0 0 mV ?? mD 6 1 53439。根據(jù)廠區(qū)所在地區(qū)的風(fēng)玫瑰圖的主風(fēng)向，把各有噪聲，地震和煙氣的生產(chǎn)車(chē)間按生產(chǎn)需要，進(jìn)行豎式排列布置，并布置在一區(qū)域，使各工序合理并接，并且減少對(duì)生活設(shè)施及公用設(shè)施的影響。 重點(diǎn)車(chē)間 為發(fā)酵 車(chē)間，建筑 除二層為鋼鐵架結(jié)構(gòu)，其余各層均 為鋼筋混凝土年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 27 柱框結(jié)構(gòu)，各樓層高度為：一層地面 ? ， 考慮到發(fā)酵罐進(jìn)料口的安裝和操作方便 ,二層為 +，三層為 +， 四層為 +,樓頂?shù)臉前宓孛嬉笥幸欢ǖ钠露?，以利于清洗排水，要求盡可能地多開(kāi)窗，以利于采光和通風(fēng)排氣。發(fā)酵罐用水泥支座落地安裝，罐底有出料閥門(mén)，罐底離地面距離 。較高的塔露天布置，其中包括 醪 塔、精餾塔。塔的視鏡也盡可能 朝 同一方向。 （ 2）、各種設(shè)備和工藝流程的洗滌用水。員工生活中排放的污水。主要為生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種沉淀物和雜質(zhì)等。 （ 2）鍋爐廢氣處理主要從源頭抓起，在經(jīng)濟(jì)允許的情況下，采購(gòu)高品位的優(yōu)質(zhì)煤，或者通過(guò)將煤粉碎脫硫處理，再進(jìn)行燃燒，以減少?gòu)U氣和煤顆粒的產(chǎn)生。今年來(lái)，廣西榨糖廠研發(fā)出了一種新型的污水處理方法，大致是將污水通過(guò)各種處理后，直接排放給農(nóng)民種植使用，如作為魚(yú)塘里面魚(yú)飼料，稻田里面作為肥料，農(nóng)民按 M3 支付給榨糖廠一定的費(fèi)用。 （ 2） 當(dāng)農(nóng)民如因農(nóng)閑時(shí)，二次廢液供過(guò)于求時(shí)， 如圖 2 路線運(yùn)行所示，在初沉池后不是添加石灰乳，而是接種菌絲蛋白，接種真菌，在 31℃ 32℃下通風(fēng)培養(yǎng) 57h，經(jīng)分離，干燥粉碎后得到。 （ 1） 當(dāng)處理后廢液有農(nóng)民需要時(shí)，主要目標(biāo)是將鍋爐粉塵，爐渣，濾泥等有機(jī)物變成肥料。 廢水和廢渣處理 酒精廠廢水的特點(diǎn)是：有機(jī)物、懸浮物含量高，有毒物含量少，易造成水體營(yíng)養(yǎng)化。然后在此基礎(chǔ)上，考慮將廢水廢渣綜合利用，如培養(yǎng)酵母，作為飼料蛋白，種植肥料等。 主要為發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的 CO2，鍋爐煤燃燒產(chǎn)生的尾氣，還有各種廢物積聚發(fā)酵產(chǎn)生的少量惡性氣體。 （ 3）、生產(chǎn)工藝過(guò)程產(chǎn)生的廢水，其中含有大量的有機(jī)物等。 表 71 車(chē)間或部門(mén)的組成 車(chē) 間 內(nèi) 容 生產(chǎn)車(chē)間 發(fā)酵車(chē)間， 蒸餾 車(chē)間 動(dòng)力車(chē)間 鍋爐房、水泵房、變電房 輔助車(chē)間 機(jī)修、 污水處理站 倉(cāng) 庫(kù) 原料、成品 公共設(shè)備 食堂、宿舍、醫(yī)務(wù)所、車(chē)庫(kù)、門(mén)衛(wèi)、 辦公室 第八章 環(huán)保工程 第一節(jié) 廢物總類 [ 10] 酒精工廠主要廢物類別按照其形態(tài)分為三類： 污水廢物。塔與塔的間距為 2m以上 ，塔距墻為 1m以上 。 二、 蒸餾設(shè)備 蒸餾設(shè)備為半露天布置。地面用水泥鋪地，以利于清潔和承重。 根據(jù)酒精生產(chǎn)工藝流程，其主體建筑是發(fā)酵車(chē)間和蒸餾車(chē)間。全年主風(fēng)向?yàn)闁| 風(fēng) 向。糖蜜 , 密度為 1450kg/ m3,1 天需4180400=1672020kg，生產(chǎn) 2 萬(wàn)噸酒精一天內(nèi)稀釋 至 25176。 三、 換熱器的選型 [8] 換熱器標(biāo)準(zhǔn)換熱管尺寸 Ф252mm的不銹鋼 ,為正三角形排列 ,管間距 t=32㎜ .同時(shí) ,管殼式換熱器的制 造 簡(jiǎn)單 方便 ,相對(duì)投資費(fèi)用較低 。 排氣口管徑 ： 取 φ2508無(wú)縫鋼管 支座選擇 [18] 由于發(fā)酵罐很大，總重量較大，選用裙式支座，并用鋼筋混凝土制做。℃ ） ] —管子壁厚（ m） 冷卻面積和主要尺寸 )m( QF 25m ?????? 蛇管總長(zhǎng)度為： )(蛇管的平均直徑—d式中)m( 5 20 . 0 5 6 2 7 . 1dFLcpcpm???? ? 確定一圈蛇管長(zhǎng)度： )m()(h)R2(L 22221 ?????? ?? 式中 R—蛇管圈的半徑，為 h—蛇管每相鄰圈的中心距， 取 蛇管的總?cè)?shù)為： NP=L/L1=(圈 ) 蛇管總高度： )()115()1( mhNH PP ?????? 三、主要部件尺寸的設(shè)計(jì) 發(fā)酵罐壁厚 S[15] )(][2 cmCPPDS ??? ?? 式中 P—設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的 倍，現(xiàn)取 D—發(fā)酵罐內(nèi)徑， D=546cm ][? —A3鋼的許用應(yīng)力， ][? =127MPa ?—焊縫系數(shù)，其范圍在 ～ 1 之間，取 C—壁厚附加量（ cm） C=C1+C2+C3 式中 C1—鋼板負(fù)偏差，視鋼板厚度查表確定，范圍為 ～ ，取年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 24 C1= C2—為腐蝕裕量，單面腐蝕取 1mm，雙面腐蝕取 2mm，現(xiàn)取 C2=2mm C3—加工減薄量，對(duì)冷加工 C3=0，熱加工封頭 C3=S010﹪，現(xiàn)取 C3=0 C=+2+0=（ mm） )( cmS ????? ?? 根據(jù)《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》，中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2020 年。h 儀表接口： 液位計(jì)：采用標(biāo)準(zhǔn)： HG5—1368 型號(hào)： R—61 溫度計(jì)： Pt100 型 壓力表：彈簧管壓力表（徑向表 ),d1=20mm,精度 ，型號(hào) Y250Z,開(kāi)在封頭上 溶氧探頭： SENDOF pH 探頭： PHS2 型