【正文】 ................................................................... 27 第一節(jié) 廢物總類 [ 10] .............................................................................................. 27 第二節(jié) 廢物利用 .................................................................................................. 28 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 30 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) vi 附錄 .............................................................................................................................. 32 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) vii 設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、設(shè)計(jì)題目： 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸 燃料 酒精 工廠設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)依據(jù)： 生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ： 產(chǎn)品規(guī)格： %燃料 酒精；全年生產(chǎn)天數(shù)： 250天 /年 生產(chǎn)方法：以 糖蜜 為原料， 采用 單濃度 連續(xù)發(fā)酵 、差壓式二塔蒸餾、 生石灰 脫水技術(shù)。燃料酒精最明顯的一些優(yōu)勢(shì)是：一、來源廣，可再生。國(guó)家對(duì)燃料乙醇的立項(xiàng)投產(chǎn)非常謹(jǐn)慎。因此，燃料酒精在中國(guó)市場(chǎng)的前景比較大，潛力也比較深。 三、設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行，盡量符合任務(wù)書的要求，各種計(jì)劃進(jìn)程在任務(wù)書的可控范圍內(nèi)。 3 主要蒸餾工段采用 差壓式二塔蒸餾機(jī)組 [8]，能有效利用熱能。 第二章 全 程 物料衡算 第 一 節(jié) 全 程 總物料概算 一、糖蜜 消耗量 糖蜜 原料生產(chǎn)酒精的總化學(xué)反應(yīng)式為： C12H22O11＋ H2O→2C6H12O6→4C2H5OH＋ 4CO2↑ 蔗糖 葡萄糖 乙醇 342 360 184 176 生產(chǎn) 1t（ 1000kg） 無水酒精的理論 蔗糖 消耗量： 1000（ 342247。4 KJtCWQ X ???????? 查附錄得 ﹪ 酒精蒸汽焓為 2045KJ/kg。39。 XW1—塔底排出廢糟內(nèi)的酒精濃度 [﹪（ W） ]，塔底允許逃酒在 ﹪以下，取 xW1=﹪。IDtCF ???? HH tCH = 2W2X2HPP2 Cwt)WD(HiCtP39。H 39。3Ht tH3）則 W 精餾分凝)39。Pt 為成品酒精冷卻前后的溫度，分別為 ℃、 30℃ 2Ht 、 39。相對(duì)其他工業(yè)來說，發(fā)酵液對(duì)鋼材的腐蝕不大，但必須能耐受一定的壓力和溫度，通常要求耐受 130－150 ℃的溫度和 的壓力。根據(jù)下式計(jì)算擋板數(shù) n： ? ? ~ ???????? nD DnDb 取 b=, 得出擋板數(shù) n=5 塊 式中 b——擋板寬度， mm； D——罐內(nèi)徑， mm； n——擋板數(shù)， mm。 Q1=（ 46796/8） 121﹪ =105（ KJ/h） Q2=5﹪ Q1=5﹪ 105=104（ KJ/h） 發(fā)酵罐表面積的熱散失計(jì)算： 先求輻射對(duì)流聯(lián)合給熱系數(shù)， 假定 發(fā)酵罐外壁 不包扎保溫層， 壁 溫 最高可達(dá)32 ℃ ， 生 產(chǎn) 廠 所 在 地 區(qū) 夏 季 平 均 溫 度 為 27 ℃ , 則 ： 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 22 BW4B4W4BWc tt ])100/T()100/T[(Ctt1. 7 ??????? 輻對(duì) ??? ]Chmk J /[35]Chmk c a l /[2735]100/)27732100/)35732[4 . 8 22444）（）（（（????????????????? 可得： )h/kJ(8 7 9 2)2735( 3 ????? =103（ kJ/h） 需冷卻管帶走的 單個(gè)發(fā)酵罐 冷卻熱負(fù)荷為： Q=Q1Q2Q3=103=105(kJ/h) 總發(fā)酵熱為： Q 發(fā)酵 =105x8=106(kJ/h) 冷卻水耗量的計(jì)算 )/(9231)2027( )( Q 512冷卻 hkgttCW P ??? ???? 對(duì)數(shù)平均溫度差的計(jì)算 2121lo )()(tttttttttFFFFm??????? 主發(fā)酵控制發(fā)酵溫度 tF為 30℃，按題意冷卻水進(jìn)出口溫度分別為： t1=20℃ , t2=27℃ 27302030lo )2730()2030(?? ????? mt= 傳熱總系數(shù) K值的確定 [15] 選取蛇管為水煤氣輸送鋼管，其規(guī)格為 53/60mm，則管的橫截面積為： （ ） 2=（ m2） 設(shè)罐內(nèi)同心裝兩列蛇管，并同時(shí)進(jìn)入冷卻水，則水在管內(nèi)流速為： )/( 0 0 00 0 2 6 0 02 9 2 3 1 3 sm?????? 設(shè)蛇管圈的直徑為 ，并由水溫差得 A= )]/([7630)()()()(22ChmKJRddA??????????????? ??? 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 23 R—為蛇管圈半徑， R= 1? 值按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取 2700[KJ/（ m2附錄的表 17查詢可知： 選用 20mm厚 A3 鋼板制作。 四、 酒精捕集器 [10] 為了便于管理和操作，整個(gè)發(fā)酵車間只需一只總酒精捕集器，這樣從整個(gè)工段而言塔負(fù)荷也比較穩(wěn)定，由于 CO2 中含酒精量變化不大，故沒有必要進(jìn)行板數(shù)的設(shè)計(jì) 。 廠區(qū)總平面的布置采用聯(lián)合式布置形式。 第二節(jié) 車間內(nèi)常用設(shè)備的布置 一、 發(fā)酵設(shè)備 由于酒精發(fā)酵周期長(zhǎng)，發(fā)酵罐數(shù)量較多，發(fā)酵罐間的距離 為 ，離墻的距離應(yīng)大于 1m，每?jī)闪邪l(fā)酵罐間應(yīng)留有足夠的人行通道和操作面，距離為 。塔的人孔盡可能朝同一方，人孔的中心高度距樓面為 1m左右 。 （ 4）、生活污水。 廢氣 處理 （ 1）發(fā)酵過程中產(chǎn)生的 CO2通過回流裝置回收利用，可再次制成干冰，或者被液化，以備生產(chǎn)中使用。如圖 1 路線運(yùn)行所示，當(dāng)廢水在二沉池中和調(diào)節(jié) PH，并且加入一定的凝絮劑后，沉淀物濾渣則為植物的肥料，其經(jīng)過調(diào)節(jié)檢測(cè)后的二次濾液作為液體肥料賣給農(nóng)民。由于各個(gè)工廠生產(chǎn)工藝不一樣，所產(chǎn)生的酒糟液也會(huì)不一樣，但是用糖蜜做原料發(fā)酵酒精所產(chǎn)生的酒糟液其成分大致如下表 101 所示 [24]： 表 81糖蜜原料發(fā)酵酒精酒糟液組成分 廢液組分 糖蜜醪 糖蜜濾液 相對(duì)密度（ 15℃） PH —— 總固形物（ %） 灰分（ %） 懸浮物（ %） —— 總糖（ %） —— 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 29 總氨（ ppm） 850 660 BOD（ ppm） 33600 33600 COD（ ppm） 40500 40500 可以看出酒精廢液里面的蛋白質(zhì)含量和糖含量非常高，仍可作為第二產(chǎn)品再次使用。 固體廢物。污水廢物按照其來源主要有 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 28 （ 1）發(fā)酵，蒸餾的經(jīng)過熱交換的冷凝水，其中有部分是封閉運(yùn)行的，可以循環(huán)利用，有部分被熱交換器排除，其主要污染危害為熱污染。車間為兩層，把較低的塔設(shè)備置于車間內(nèi)，基本上處于一條線，再沸器、分凝器、預(yù)熱器、泵等小設(shè)備也放在車間內(nèi)。鍋爐房建在工廠的 西南方向 ，以利于廠區(qū)的空氣環(huán)保，且本廠進(jìn)行路邊的綠化和美化。糖蜜用量得： 1421220200/250=1136960kg,密度 1200kg/ m3,初選糖蜜 按照課本經(jīng)驗(yàn)選取流速為 u=V1=1136960/1200= 又稀釋器的近似體積等于： VlD ?24? 式中 D—為稀釋器的內(nèi)徑，（ m） l=243600=30240（ m） 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 26 則 mD 199 40 ????， 取 糖蜜輸送管，流速 為 339。 第三節(jié) 其它設(shè)備的計(jì)算和選型 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 25 一、 糖蜜儲(chǔ)罐個(gè)數(shù)的計(jì)算 糖蜜儲(chǔ)罐采用 500m3規(guī)格： 15 天的糖蜜量為： V=15=5016(t) 查得 85Bx 的糖蜜密度為 1450 kg/ m3 則 V＝ 5016/1450x1000＝ 3459（ m3） 設(shè)其裝料系數(shù)為 80﹪，則貯罐的全容積為： V 糖蜜 ＝ 3459/＝ 4324（ m3） 4324/500=（個(gè)） ，取 9 個(gè) 即選取 500m3糖蜜儲(chǔ)罐 9 個(gè)?！?） /kJ]。 視鏡用于觀察發(fā)酵罐內(nèi)部的情況。 綜合各因素，該發(fā)酵罐發(fā)酵生產(chǎn)紅霉素，由于發(fā)酵液腐蝕性不大，我們選擇不銹鋼 16MnR 鋼 罐體壁厚：取決于罐徑及罐壓的大小 ? ? )(21 mmCppD ??? ??? 取 D=3m, p=, 雙面焊縫 ? =， ??? =137MPa, C=3mm 則 3 72 3 0 0 6661 ??????? ???? 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。80﹪ =400（ kg/h） 本設(shè)計(jì)選用的鍋爐為工業(yè)中壓 （ —）中型（ 20—75t）的煤粉鍋爐型號(hào)為 YG80/—M7 蒸發(fā)量為 80t/h，額定溫度為 450℃ 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 16 第五章 供電衡算 參考我國(guó)糖蜜酒精連續(xù)發(fā) 酵工藝技術(shù)指標(biāo) [9]，設(shè)生產(chǎn)每噸酒精耗電 40 度，可估算酒精廠的用電： 4020200=8105（度 /年） =3200（度 /日） 考慮到此值為估算值，所以乘以一個(gè)富裕系數(shù)為 120﹪： 3200120﹪ =3840（度 /日） =105（度 /年） 第六章 設(shè)備計(jì)算與選型 第一節(jié) 種子罐的 設(shè)計(jì) 一、種子 罐 類型、 容積 和個(gè)數(shù) 的確定 [15] （ 1）培養(yǎng)菌種：酵母菌 （ 2）發(fā)酵罐類型：機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 （ 3） 種子罐 個(gè)數(shù)的確定： 根據(jù)實(shí)際情況，選取 50m3的種子罐 3 個(gè)。 239。由于生石灰便宜，而且在后續(xù)的污水處理中，可將使用過的生石灰按照程序設(shè)定投入污水池。 )( ?????? H mHxx HH， 查得起比熱為 CH =（ kgk），并取熱損失 Qn1=1﹪ D1I1， tF1=55℃， tW1=85℃， F1=46796（ kg/h） 聯(lián)解 2 2 23 求得 V1=7830（ kg/h）， Wx=（ kg/h）， D1=8483（ kg/h） 一般醪塔采用直接蒸汽加熱，塔底醪排出量為： G1=WX+D1=+8483=（ kg/h） 表 23 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸酒精廠蒸餾工段醪塔物料熱量匯總表 進(jìn)入系統(tǒng) 離開系統(tǒng) 項(xiàng)目 物料 （ kg/h） 熱量 （ kJ/h） 項(xiàng)目 物料（ kg/h） 熱量（ kj/h） 符號(hào) 數(shù)量 符號(hào) 數(shù)量 符號(hào) 數(shù)量 符號(hào) 數(shù)量 成熟醪 F1 46796 F1CF1tF1 107 蒸餾殘液 WX 38966 WXCWtW1 107 加熱蒸汽 D1 8483 D1I1 107 上升蒸汽 V1 7830 V1i1 107 加熱蒸汽 D1 8483 D1tW1Ce 106 熱損失 Qn1 105 累計(jì) 55279 107 累計(jì) 55279 107 精餾塔 （ 1）粗酒精液相進(jìn)入精餾塔 ,塔頂溫度 105℃，塔底 130℃，進(jìn)汽溫度 130℃，出塔濃度為 96﹪（ v） ，即 ﹪（ w）。則塔頂上升蒸汽熱焓量 i1=2045kJ/kg。90﹪ 247。50﹪ =4180（ kg） 二、發(fā)酵醪量的計(jì)算 [11]： 相應(yīng)酒母培養(yǎng)和發(fā)酵過程放出二氧化碳量為： 9 6 81 8 41 7 698 9 9 .1 81 0 0 0 00 00 ??? 采用單濃度酒精連續(xù)發(fā)酵工藝，把含固形物 88﹪ 的糖蜜稀釋成濃度為 22年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 7 ﹪～ 25﹪ 的稀糖液，