【正文】 將知識運用到實際的工作中去，為以后年產 2 萬噸燃料酒精工廠的設計 3 的學習和工作打下一定的基礎。以中國四家燃料乙醇生產企業(yè)的產能來看，遠遠不能滿足未來國內對燃料乙醇的需求，燃料乙醇裝置產能擴張不可避免。到 2020年，估計國內自產石油 億 t．缺口 25 億 t，對外依存度 55％。大約使用糧食 400 萬 t，基本使用陳化糧。為了合理利用資源。石油、天然氣、煤礦等燃料 能源的使用產生了很多環(huán)境問題。 燃料酒精又稱變性燃料乙醇，可分為替代燃料和燃料添加 劑 兩種，是清潔汽油的主要代替物，已在一些國家和地區(qū)得到大量使用。 進行設備計算： 1）確定 種子罐和 發(fā)酵罐的體積 及 徑高比，然后計算其結構尺寸及發(fā)酵罐數(shù)量 ； 2）確定后期蒸餾純化設備的大小規(guī)格。 涉密論文按學校規(guī)定處理。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。 根據以上確定的原料配比和生產方案進行物料衡算和熱量衡算 以及供水供汽供電衡算 ，列出酒精生產衡算表 。其中，最受歡迎的是燃料酒精。 二、無污染。 中國 燃料酒精的發(fā)展現(xiàn)狀： 由于燃料乙醇在中國的推廣使用還處在初級階段．產銷各個環(huán)節(jié)政府行為色彩比較濃，離真正的市場化有很遠的距離。目前中國生產的燃料乙醇總量為102 萬 t。石油對外依存度為 45％?！笆晃濉逼陂g，中國燃料乙醇的潛在市場規(guī)模將急劇擴大。 第二節(jié) 設計指導思想和原則 一、 設計工作 圍繞著工廠現(xiàn)代化建設，力圖能使設計的工廠具有前瞻性，開創(chuàng)性，能在原來基礎上隨著時代發(fā)展而升級。 五、設計盡量貼近實際，并且努力使其經濟效益最大化，在各種設備選型中，合理考慮性價比和地區(qū)特性，不盲目追求新設備，新生產線。當然，也包括一些輔助性的圖。 5 脫水干燥技術： 96%的粗酒精變成 %的合格酒精其技術按照脫水方式主要有： （ 1）干燥材料吸水法 （ 2）萃取精餾法 （ 3）加鹽萃取法 （ 4）多塔蒸餾法 （ 5）分子篩脫水法 本設計采用生石灰吸水法。工藝過程主要為：將蜜糖從蜜糖儲存罐泵進糖蜜槽，由于糖蜜中含有大量的灰分和膠體，不利于產品的濃度和酒精的發(fā)酵，特別是膠體的存在致使發(fā)酵過程產生大量的泡沫，影響發(fā)酵生產，因此要進行預處理，本文中預處理采取添加絮凝劑澄清處理。98﹪ 247。 糖蜜原料雜醇油產量約為成品酒精多 ～ ﹪ ，現(xiàn)以 ﹪ 計，則雜醇油量為 1000﹪ =3（ kg） 設醪液進醪溫度為 t1=55℃ ，塔底排醪溫度為 t4=85℃ ， 成熟醪酒精濃度 為B1=﹪ ，塔頂上升蒸汽的酒精濃度 50﹪（ v） 即 ﹪（ w） ，生產 1000kg酒精 則 醪塔上升蒸汽量為： V 1=14039﹪ /﹪ =2363（ kg） 殘留液量為： WX=140392363=11676（ kg） 成熟醪量比熱容為： C1=（ ） =（ ﹪） =[KJ/（ kg431 kgtCI D W n ???? ??????? ???? 若采用直接蒸汽加熱，則塔底排出廢醪量為： ?? 1DWX 11676+2542=14218（ kg） 四、糖蜜原料 年產量為 2 萬噸 燃料 酒精的總物料衡算 [10 設工廠年開工為 250 天 。1wt =20℃，終溫 39。 1酒母發(fā)酵 hkgttCQWwwe??????? 酒母酒精捕集用水為：（待蒸餾發(fā)酵醪液量為 F=46796kg/h） 5﹪ F/=5﹪ 46796/=（ kg/h） 發(fā)酵洗罐用水為：（每 15 天洗一次） 1﹪ F/=1﹪ （ kg/15 天） 則在發(fā)酵工段總用水量 W 發(fā)酵工段 =++=（ kg/h） 三、蒸餾工段的物料與熱量衡算 [1 1 13] 按 采用差壓蒸餾兩塔流程 計算，進醪塔濃度為 ﹪，出醪塔酒精蒸汽濃度為 50﹪ 醪塔 Q3=V1i F1 Qn1 Q1=F1C1t1 D1 Q4=Q14+D1Ct4 Q2=D1I 1 Wx+D1 圖 21 醪塔的物料和熱量 平衡圖 醪液預熱至 55℃ ，進入醪塔蒸餾，酒精質量分數(shù)為 ﹪ ，沸點 ℃，取上升蒸汽濃度為 50﹪（ v），即 ﹪（ w）。 總物料衡算： 1111 DWVDF X ???? 即 XWVF ?? 11 21 酒精衡算式： 111111 )( WXF xDWyVxF ??? 22 式中 ： xF1— 成熟發(fā)酵醪內酒精含量 [﹪（ W） ]， xF1=﹪。h）， CW=（ kg據經驗值，此少量酒精約為精餾塔餾出塔酒精的 2%左右，則其量為： Pe=P， 2%=2%=69（ kg/h） （ 5）酒精被加熱蒸汽汽化逐板增濃 ,在塔板液相濃度 55﹪ (v)出汽相抽取部分冷凝去雜醇油分離器 ,這部分冷凝液稱雜醇油酒精 ,數(shù)量為塔頂餾出塔酒精的2﹪左右 ,其中包括雜醇油 ： m0=﹪ (P′+A)=%3523=(kg/h) 故 H=(P′+Pe)2﹪ =（ +69） 2 ﹪ =2 ﹪ =(kg/h) 在雜醇油分離器內約加入 4 倍水稀釋 ,分油后的稀酒精用塔底的蒸餾廢水經預熱到 tH=80℃ ,仍回入精餾塔 ,這部分稀酒精量為 ： H′= (1+4)H–m0 = 5H–m0=5=(kg/h) （ 6）物料平衡 : F2 + D2 + H′= P′+ Pe + H + D3 + W’x 則 : W’x = F2 + H′P′Pe H =7830+ =4580 (kg/h) （ 7）熱量平衡 : PPe22F2F22 Ct)P39。Pe)(1R( nQ???????? 式中 R—精餾塔回流比一般為 3～ 4，取 3 I2—精餾塔加熱蒸汽熱含量， 絕對壓力， I2=2652(kJ/h) tH—為回流稀酒精進塔溫度 tH=80℃ CH—為雜醇油分離器稀酒精比熱，稀酒精濃度為： 年產 2 萬噸燃料酒精工廠的設計 13 0000039。 tP—出塔酒精的飽和溫度 (℃ ) CP—出塔酒精的比熱，應為 [kJ/（ ） ] i2—塔頂上升蒸汽熱含量 ,i2= (kJ/kg) iH—雜醇油酒精蒸汽熱含量 ,應為 iH=1496(kJ/kg) tw2—精餾塔塔底溫度，取 130℃ Cw取 （ kg干燥器中上部由密孔篩網盛放生石灰，最下面一層又金屬板承接。 第三章 供用水衡算 第一節(jié) 蒸餾車間用水 [10] 一、醪塔冷卻用水 利用酒母發(fā)酵的冷卻廢水進行冷卻，這樣可以節(jié)省冷凝水用量。3Ht 冷卻水進出口溫度，取 tH3=20℃， 39。HHWPPP ttC ttCW ???成品 式中： P‘ 為 3452 (kg/h) CP為成品酒精比熱容為 （ kgK） 則成品酒精冷卻水用量為： W 成品 =104kg/h 四、雜醇油分離器稀釋用水 在雜醇油分離器 內加入 4 倍的水稀釋，則稀釋用水量為： W 雜醇油分離 =4 H=4=五、蒸餾車間總用水量為： W 蒸餾工段 =W 精餾分凝 +W 成品 +W 雜醇油分離 =104+104+=104（ kg/h） 第四章 供用汽衡算 [9] 由前面計算所得數(shù)據可知蒸餾工段蒸汽消耗： D＝ D1+D2 ＝ 8483+6896＝ 15380（ kg/h） 年耗蒸汽量為： 1538024250=92280t 酒精廠每小時平均蒸汽消耗量主要供給蒸餾工段，因此其消耗量由蒸餾量和損失組成，蒸汽總損失取蒸餾工段蒸汽消耗量的 4%，則鍋爐需要蒸發(fā)量為： 15380(100﹪ +4%)=15995kg/h=16t/kg 使用熱值為 4000 大卡的煤，假設鍋爐效率為 80%，則每噸煤能供生產使用50t 新鮮蒸汽，則連續(xù)蒸餾煤消耗量為： 15995247。 公稱體積 －－罐的筒身（圓柱）體積和底封頭體積之和。考慮使用A3 鋼為材料，內涂環(huán)氧樹脂防腐。 封頭壁厚計算：常大于罐體壁厚 年產 2 萬噸燃料酒精工廠的設計 19 ? ? C m mPK P Dt td ??? ?? 已知：取雙面焊φ =、 D=3000mm、 P=、 K=、 ? ? MPa137?? 、t=1 求得： mmtd 3 72 3 0 0 ?????? ??? 根據《發(fā)酵工廠工藝設計概論》，中國輕工業(yè)出版社， 2020 年。 本次設計只設置了 1 個人孔，標準號為： HG21515－ 1995 人孔（ R 接口管 管道接口： 進料口：采用 焊接 ， 接口管 徑 ?78*4 mm，開在封頭上，位置：角度 45 度； 排料口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?78*4 mm，開在罐底； 進氣口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?72*，開在封頭上，位置：角度 75度 ； 排氣口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?89*45 mm，開在封頭上，位置：角 60 度 ； 冷取水進、出口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?68*4 mm，開在罐身圓柱體上； 補料口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?78*4 mm，開在封頭上； 取樣口： 采用 外螺紋連接 ?21*3 mm ，開在罐身圓柱體上 。℃） ] 故傳熱總系數(shù)為： )]Cm/(kJ[17191675 01188 3527001763011 2 ???????? hK 式中 1/16750—為管壁水污垢層熱阻 [（ m2h 稀糖液出口管徑 ： 因為出口物料量要比進口物料量大些，按說出口管徑應該比稀糖液進口管徑大些，所以取 φ2107無縫鋼管就可以滿足了 。 參照《酒精蒸餾技術》一書中的“上海酒精總 廠 差壓蒸餾兩塔系 機組方案 ”，設計蒸餾機 組如下：（ 1） 醪塔：仿法國方形浮閥塔板，塔徑 3000mm， 22 板，板間距 500mm，塔高 14800mm，裙座直徑 3000mm，高 5000mm；（ 2）精餾塔：仿法國方形浮閥塔板，塔徑 2600mm， 65 板，板間距 350mm，塔高 26500mm，裙座直徑 2600mm，高 5000mm。 生 產 1t 酒精 需 4180kg85176。1 ???? ?? ? 取 表 61 年產 2 萬噸酒精工廠 設計主要設備一覽表 序號 設備名稱 臺數(shù) 規(guī)格與型號 來源 1 種子罐 3 50m3 訂 購 2 發(fā)酵罐 8 200 m3 訂購 3 醪塔 12 浮閥型 φ=3m 訂 制 4 精餾塔 4 導向篩板塔 訂 制 5 換熱器 48 管殼式換熱器 訂購 6 酒精捕集器 2 泡罩 板式 訂制 7 稀釋器 2 訂制 8 糖蜜 貯罐 9 500 m3 訂 購 9 鍋爐 2 YG80/—M7 訂購 第七章 車間布置設計 [10] 第一節(jié) 建筑概述 總平面布置根據風玫瑰圖和等高線圖，場地形狀布置為矩形，地勢要求按等高線遞降布置，坡度 ﹥ 3%。生活設施和公用設施采用分離式布置，以方便各設施的使用和環(huán)境優(yōu)化。車間采光率在 1/6～ 1/8 之間，采用鋼窗結構，玻璃的面積占窗洞的 75﹪ ，窗的面積為 ，窗高為 。 辦公室、控制室 和菌種室 設在一樓。塔頂布置一組冷凝器，利用重力回流，節(jié)省能源消耗，同時也節(jié)約廠房造價。男女更衣室在一樓，控制室設在二樓。其污染物含量低。 氣體廢物。 第二節(jié) 廢物利用 一、 綜合利用及三廢處理 酒精發(fā)酵行業(yè)三廢處理總體措施是：首先改進生產工藝，使三廢排放含量盡量的減低 。雖然可以加裝尾氣處理裝置，但是通過前面兩個步驟和因為經濟性原則，不采取此項措施。受其啟發(fā)，我自己綜合各種資料，找出了一條處理方法