【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 天，加上前后處理時(shí)間1天，每個(gè)生產(chǎn)過(guò)程周期平均為4天。即全年生產(chǎn)320247。4=80個(gè)周期。每個(gè)生產(chǎn)周期生產(chǎn)能力為：4 =（100%甘油）每晝夜24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，則每小時(shí)生產(chǎn)能力為：1000 247。24=638kg/h（100%甘油）以此作為物料衡算的基準(zhǔn)。(1)脫色過(guò)濾經(jīng)活性炭脫色過(guò)濾后，用過(guò)的活性炭用清水洗滌，含甘油2%以下（%）。根據(jù)資料，%，助濾劑硅藻土加入量為甘油重的1%。成品精甘油（98%甘油）輸出量=638247。=651kg/h精甘油（98%甘油）輸入量=651247。=過(guò)濾掉甘油量（98%甘油）==（經(jīng)蒸發(fā)可回收）活性炭加入量：=硅藻土加入量：=(2)離子交換柱經(jīng)過(guò)減壓蒸餾后的96%甘油經(jīng)離子交換樹(shù)脂柱精制成98%的甘油。則，精甘油（98%甘油）輸出量：粗甘油（96%甘油）進(jìn)入量：() 247。=其中Ca2+、Mg2+、Pb+、Fe2+、SO4Cl、SiO32+和部分有機(jī)色素等雜質(zhì)為：輸出量：=(3)減壓蒸餾塔經(jīng)減壓濃縮至45—50%左右的甘油（取中間值48%）經(jīng)減壓蒸餾至96%的甘油。蒸餾收率為90%，則：粗甘油（96%甘油）輸出量：稀甘油（48%甘油）輸入量：（247。）247。=由于分別對(duì)乙醛、乙醇進(jìn)行分餾處理并回收，收率分別為被蒸餾液的1%。則：乙醇輸出量=1%=乙醛輸出量=1%=蒸餾出甘油水==(4)減壓濃縮塔根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，甘油發(fā)酵液經(jīng)絮凝過(guò)濾后，%左右的甘油（%）。經(jīng)減壓濃縮至48%甘油。稀甘油（48%甘油）輸出量：過(guò)濾后甘油液（%甘油）輸入量：247。=濃縮出水的量為：= /h(5)絮凝過(guò)濾%，經(jīng)絮凝后過(guò)濾，%左右的甘油。%。參考文獻(xiàn)知，絮凝劑加入濃度為200mg/L，%。過(guò)濾后甘油液（%甘油）輸出量：發(fā)酵液（%甘油）輸入量：247。247。=5708kg/h過(guò)濾損失掉甘油量（%甘油）：5708=過(guò)濾后酵母泥（含殘余糖分、酵母和其他固形物等）輸出量：=1510kg/h絮凝劑加入量：5708=（6）發(fā)酵罐根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)酵用耐高滲壓酵母菌（采用ICM15酵母菌）%。葡萄糖起始發(fā)酵濃度為25%，%。糖到甘油轉(zhuǎn)化率一般為45%左右（取45%），理論轉(zhuǎn)化率51%。發(fā)酵液（%甘油）輸出量：5708kg/h葡萄糖液（25%）輸入量：5708247。247。=ICM15酵母菌接種量為：=（7）配料罐脫色過(guò)濾后的葡萄糖溶液（%）進(jìn)入配料罐配制為濃度為25%左右的發(fā)酵料液。%，含磷總量約為80微克/%。葡萄糖液（25%）輸出量：脫色過(guò)濾后的葡萄糖溶液（%）輸入量：247。=尿素輸入量：%=13kg/h玉米漿輸入量：%=配料水的輸入量約為：=（8）脫色過(guò)濾%，DE值為98%。%硅藻土作為助濾劑，%葡萄糖溶液。%%。過(guò)濾后葡萄糖溶液（%）輸出量為：糖化后葡萄糖液（%）輸入量為：247。247。=過(guò)濾損失葡萄糖液（%）量為=過(guò)濾掉淀粉渣等不溶性物質(zhì)量為=由公式 干物質(zhì)含量=247。100%=%硅藻土的加入量為：=%即活性炭用量為：=（9）淀粉轉(zhuǎn)糖根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)降階段淀粉加水調(diào)成34%—40%淀粉乳（取36%），‰耐高溫α淀粉酶（液化酶）和淀粉干重1%的葡萄糖淀粉酶（糖化酶），經(jīng)雙酶法制成葡萄糖溶液（%）。淀粉轉(zhuǎn)化糖實(shí)際收率為105%—108%（取106%），理論收率為111%。淀粉轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%。糖化后葡萄糖液（%葡萄糖）輸出量為：淀粉乳（36%淀粉）的輸入量為：247。247。247。=未轉(zhuǎn)化的淀粉（36%淀粉）量為：=耐高溫α淀粉酶（液化酶）輸入量==葡萄糖淀粉酶（糖化酶）輸入量==（10）淀粉調(diào)漿根據(jù)產(chǎn)品信息，工業(yè)淀粉水分含量為13%—14%（%），于調(diào)漿罐中調(diào)成34%—40%淀粉乳（36%淀粉）。淀粉乳（36%淀粉）的輸出量為：工業(yè)淀粉（%）的輸入量為：247。（）=調(diào)漿用水量為：=（11）原料—產(chǎn)物工業(yè)淀粉（%）的輸入量為：產(chǎn)品甘油（98%甘油）的輸出量為：638247。=651kg/h原料：產(chǎn)物=：651=即年生產(chǎn)5000噸甘油（98%甘油）用工業(yè)淀粉（%）14100噸?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，各處理步驟都會(huì)有一定的產(chǎn)品損失。為保證足夠生產(chǎn)量，實(shí)際生產(chǎn)中原料：產(chǎn)物取3:1，即年生產(chǎn)5000噸甘油（98%甘油）用工業(yè)淀粉（%）15000噸。淀粉發(fā)酵年產(chǎn)5000噸的甘油物料衡算見(jiàn)下表（1）物料輸入表 年產(chǎn)5000噸的甘油物料輸入表物料名稱物料量/噸周期物料量/噸工業(yè)淀粉調(diào)漿水液化酶糖化酶配料水尿素玉米漿ICM15酵母菌絮凝劑活性炭硅藻土（2）物料輸出表 年產(chǎn)5000噸的甘油物料輸出表物料名稱周期物料輸出量/噸物料輸出量/噸98%甘油5000無(wú)水酒精乙醛淀粉渣酵母泥、電、煤的用量計(jì)算[11]（1）水的計(jì)算根據(jù)查閱各種資料知，生產(chǎn)1t甘油過(guò)程中調(diào)漿、配料、設(shè)備容器清洗、鍋爐用水及衛(wèi)生用水等約消耗水資源192t。年產(chǎn)量5000噸甘油則需消耗水1925000=96萬(wàn)噸。（2）電的計(jì)算根據(jù)查閱各種資料知，生產(chǎn)1t甘油過(guò)程中各種動(dòng)力耗電、生活用電等方面約耗電2000度。則年產(chǎn)量5000噸甘油則需消耗電20005000=1000萬(wàn)度。（3）煤的計(jì)算甘油發(fā)酵過(guò)程中煤的使用主要是供熱、鍋爐蒸汽等方面。根據(jù)資料及經(jīng)驗(yàn)。5000=本工藝發(fā)酵溫度為30—40℃，經(jīng)連消后進(jìn)入發(fā)酵罐的料液約為35℃。海南省年平均氣溫27℃，夏季最高溫度36℃，對(duì)發(fā)酵影響不是很大。本工藝設(shè)計(jì)熱量衡算主要在蒸汽噴射液化器工段、連消工段、無(wú)菌空氣制備工段、蒸發(fā)濃縮工段和減壓蒸餾工段。[12]淀粉漿比熱容（c）按下式計(jì)算：c=c0X/100+c水（100X）/100式中 c—淀粉漿比熱容 kJ/ （kg℃）c0—淀粉質(zhì)比熱容 （kg℃）X—淀粉漿干物質(zhì)含量 %c水—水的比熱容 kJ/ （kg℃）濃度為36%的淀粉漿的比熱容為：c=36/100+（10036）/100≈ kJ/（kg℃）噴射蒸汽用量（D）：D=Gc（t2t1）/h1h2式中 G—淀粉漿量 年用量為：24320=c—淀粉漿比熱容 kJ/ （kg?℃）t1—淀粉漿初溫 20℃t2—液化溫度 110℃h1—加熱蒸汽熱焓 kJ/kg（，表壓）h2—加熱蒸汽凝結(jié)水熱焓 在110℃時(shí)為461 kJ/kg濃度為36%的淀粉漿液化段蒸汽年用量為：D=（11020）/（）=（kg℃）濃度為25%的葡萄糖漿的比熱容為：c=25/100+（10025）/100≈（kg℃）（1） 加熱段進(jìn)料溫度35℃，出料溫度100℃在不考慮熱量損失的情況下，每小時(shí)換熱量：Q=mＣPΔt=（10035）103=根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，總傳熱系數(shù)取k=5000W/m2℃則根據(jù)公式Q=kAΔt 可得換熱面積A1=（1413311328/3600）247。[5000（10035）]= m2（2） 維持段進(jìn)料溫度100℃，物料溫度120℃進(jìn)水蒸汽溫度147℃，出水蒸汽溫度120℃一次側(cè)的允許壓力降取50KPaQ=mＣPΔt=（120100）103=換熱面積A2=（434865024/3600）247。[5000（120100）]=由m水= Q/Δh水 Δh水=表示水蒸汽的焓變 查水蒸汽熵焓圖知，圖2 水蒸汽熵焓圖進(jìn)出水蒸汽溫度（℃）水蒸汽的熱焓(kJ/kg)壓力（MPa，表壓）進(jìn)147出120每小時(shí)消耗水蒸汽量為：m水=（）=連消工段年消耗水蒸汽量：9680=（3）冷卻段物料從120℃降至溫度55℃耗冷量等于加熱段的換熱量每小時(shí)耗冷量為：Q=換熱面積A3=A1= m2換熱冷卻段：進(jìn)料溫度55℃，出料溫度35℃進(jìn)水溫度20℃，出水溫度31℃Q=mＣPΔt=（120100）103=換熱面積A4=（434865024/3600）247。[5000（5535）]=由m水= Q/（ＣPΔt水）=[（3120）]= （每小時(shí)）則連消工段年消耗水量：9680=總換熱面積A=A1+A2+A3+A4=+++= m2[13]，通氣量1296m3/周期。單個(gè)發(fā)酵罐通氣速率為27m3/min（計(jì)算過(guò)程在設(shè)備選型部分）每小時(shí)的用氣量為（+275）60=則每周期整個(gè)通氣量為2756050+1296=經(jīng)壓縮機(jī)出來(lái)的空氣的濕度為5%左右，（表壓）左右，空氣傳輸過(guò)程中整個(gè)最大允許壓力降取50MPa。（1）冷卻器1進(jìn)空氣溫度120℃，出空氣溫度45℃進(jìn)水溫度30℃，出水溫度65℃ 相對(duì)濕度由5%提高到60%。濕空氣的比熱容cH由 cH=cg+cvH 式中 cH——濕空氣的比熱容，kJ/（kg絕干空氣℃）； cg——絕干空氣的比熱容，kJ/（kg絕干空氣℃）； cv——水氣的比熱容，kJ/（kg水氣℃）。 H——濕空氣的濕度，kg水氣/kg絕干空氣在273K～393K的溫度范圍內(nèi)，絕干空氣和水氣的平均定壓比熱容分別為cg=(kg絕干空氣℃)和cv=（kg水氣℃），則 cH=+ 又 式中 ps——空氣溫度下水的飽和蒸氣壓，KPa或Pa。 pt ——濕空氣的總壓，kPa或Pa——濕空氣的相對(duì)濕度，%可見(jiàn)，濕空氣的比熱容只是濕度的函數(shù)。濕空氣的焓I I=Ig+IvH式中 I——濕空氣的焓，kJ/kg絕干空氣； Ig——絕干空氣的焓，kJ/kg絕干空氣； Iv——水氣的焓，kJ/kg水氣。取0℃時(shí)絕干空氣和液態(tài)水的焓為基準(zhǔn)，0℃時(shí)水的氣化潛熱為r0=2490kJ/kg，則Ig=cgt=Iv=r0H +cvtHI=cgt+r0H+cvtH=(cg+cvH)t+r0H將cg、cv及r0=2490kJ/kg代入，有I=（+）t+2490H可見(jiàn)，濕空氣的焓隨空氣的溫度t、濕度H的增加而增大濕空氣總壓為300kPa查閱水的飽和蒸汽壓表知，水的飽和蒸汽壓ps（120℃）， 水的飽和蒸汽壓ps（45℃）， kPa 進(jìn)氣溫度120℃，相對(duì)濕度為5%，則H1=（）/（）=I1=（+）120+2490=出氣溫度45℃，相對(duì)濕度60%H2=（）/（）=I2=（+）45+2490=空氣密度空氣密度=(實(shí)際壓力/標(biāo)準(zhǔn)物理大氣壓) (273/實(shí)際絕對(duì)溫度)絕對(duì)溫度=攝氏溫度+273ρ=（300/）[273/(120+273)]=空氣質(zhì)量m==（每小時(shí)）每小時(shí)換熱量Q=mΔI=()=根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，總傳熱系數(shù)取k=5000W/m2℃則根據(jù)公式Q=kAΔt 可得換熱面積A=（）247。[5000（12045）]= 由m水= Q/（ＣPΔt水）=[（6530）]= （每小時(shí)）年耗水：m=（）80=數(shù)據(jù)如下表： 無(wú)菌空氣制備工段冷卻器1的熱量衡算表水的飽和蒸汽壓ps（120℃） kPa水的飽和蒸汽壓ps（45℃） kPa濕空氣總壓pt300kPa進(jìn)濕空氣的相對(duì)濕度5%出濕空氣的相對(duì)濕度60%進(jìn)濕空氣濕度H1出濕空氣濕度H2進(jìn)濕空氣的焓I1出濕空氣的焓I2空氣密度ρ空氣質(zhì)量m（每小時(shí)）換熱量Q（每小時(shí)） kJ換熱面積A耗水量m水（每小時(shí)）年耗水量m（2）冷去器2進(jìn)空氣溫度45℃，出空氣溫度22℃進(jìn)水溫度9℃，出水溫度20℃相對(duì)濕度由60%提高到100% 無(wú)菌空氣制備工段冷卻器2的熱量衡算表水的飽和蒸汽壓ps（45℃）水的飽和蒸汽壓ps（22℃）濕空氣總壓pt300kPa進(jìn)濕空氣的相對(duì)濕度60%出濕空氣的相對(duì)濕度100%進(jìn)濕空氣濕度H1出濕空氣濕度H2進(jìn)濕空氣的焓I1出濕空氣的焓I2空氣密度ρ空氣質(zhì)量m（每小時(shí)）換熱量Q（每小時(shí)）換熱面積A耗水量m水（每小時(shí)）年耗水量m（3）加熱器相對(duì)濕度由:100%降低到50% 進(jìn)氣溫度為22℃，出氣溫度35℃ 無(wú)菌空氣制備工段加熱器的熱量衡算表水的飽和蒸汽壓ps（22℃）水的飽和蒸