【導(dǎo)讀】廠投資的簡要經(jīng)濟(jì)核算。對工廠廠房、工藝流程、車間設(shè)備進(jìn)行了合理地布局。酵和蒸餾車間設(shè)備布置圖、種子罐設(shè)備圖。根據(jù)全廠工藝設(shè)計和計算結(jié)果可以看出，該設(shè)計能夠達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)的要求。

　　

【正文】 h)。 配料二次蒸汽耗用量 用 200C 水調(diào)漿，并用 1050C 二次蒸汽將原料漿預(yù)熱到650C，則二次蒸汽耗用量為： 7 6 8 2 )2065(6 2 339。 ? ?????蒸汽W )/( 9 hkg? 式中 —蒸煮醪的比熱容 [kJ/(kg? K)]，由物料衡算可知 —1050C 的 蒸汽焓（ kJ/kg） —630C 的液體焓（ kJ/(kg) 預(yù)熱后蒸煮醪的量為： )/( 02 96 0 hkg?? 蒸煮耗用蒸汽量 預(yù)熱后的蒸煮醪經(jīng)加熱器一次加熱到 1350C 后進(jìn)行連續(xù)蒸煮，采用 （表壓）蒸汽加熱（蒸汽熱焓為 kJ/kg） 。此過程中蒸汽的損失量為 1%， 則耗用蒸汽量為： %99) 3 7 4 8( )651 3 5(6 2 9 0 2 91 ??? ????蒸汽W )/( hkg? 酒母培養(yǎng)工序熱量衡算 酒母培養(yǎng)采用連續(xù)培養(yǎng)工藝 。 將糖化醪 在 550C 保溫 50min，再加熱到 760C 進(jìn)行巴斯德滅菌 20min，再冷卻到 240C 后進(jìn)行培養(yǎng) 10h。 %99) 7 4 8( )5576( 0 4 ??? ????蒸汽W )/(36 酒精tkg? 式中 —糖化醪的比熱容， [kJ/(kg? K)] 則每小時耗用蒸汽量為： 36247。24=(kg/h) 蒸餾工序熱量衡算 醪塔蒸 汽耗用量 由物料衡算可知每生產(chǎn) 1000kg 食用酒精 ， 醪塔蒸汽耗用量為 ，則每小時醪塔蒸汽耗用量為： ???蒸汽W )/( hkg? 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 27 頁 醛塔蒸汽耗用量 由物料衡算可知每生產(chǎn) 1000kg 食用酒精，醛塔蒸汽耗用量為 ，則每小時醪塔蒸汽耗用量為： 5 ???蒸汽W )/( hkg? 精餾塔蒸汽耗用量 由物料衡算可知每 生產(chǎn) 1000kg 食用酒精，精餾塔蒸汽耗用量為 ，則每小時醪塔蒸汽耗用量為： ???蒸汽W )/( 29 hkg? 甲醇塔 提取的合格酒精 量 甲醇塔取頭等雜質(zhì)約為成品酒精 %，即 5kg。同時有約 1%的酒回流進(jìn)入醛塔。則得到合格 的成品酒精為（溫度為 800C）： )( 8%)11() 3( kg???? 甲醇塔蒸汽耗用量 甲醇塔使用 的蒸汽進(jìn)行間接加熱，使塔底蒸餾液的溫度達(dá)到 800C。甲醇 取雜質(zhì)較少，機會為全回流，回流液的平均溫度為 580C。蒸餾過程中蒸汽損失約 1%，則蒸汽耗用量為： )5880(6 ????蒸汽W ? 則每小時蒸汽耗用量為： 5 ???蒸汽W )/( hkg? 由上述生產(chǎn) 1000kg95%酒精的熱量衡算結(jié)果，可求得 50000t/a 食用酒精廠的總熱量平衡計算。具體計算結(jié)果如表 33 所示。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 28 頁 表 33 50000t/a 食用酒精廠熱量衡算表 使用蒸汽工序 每小時消 每噸產(chǎn)品消 每天消耗量 年消耗量 耗量 (kg/h) 耗量 (kg/t) (t/d) (t/a) 調(diào)漿二次蒸汽 蒸 煮 酒母培養(yǎng) 醪塔蒸餾 醛塔蒸餾 精餾塔蒸餾 甲醇塔蒸餾 總 計 水衡算 原料預(yù)處理及糖化工序水衡算 調(diào)漿用水量 由物料衡算可知需用水量為 ， 則實際每小時調(diào)漿 需 水量為： )/( 0 5 4 8 21 htW ?????水 噴淋冷卻用水量 冷卻水 進(jìn)口溫度 150C，出口溫度 400C。糖化液進(jìn)入冷卻器溫度為 600C，離開時溫度為 300C。則噴淋冷卻用水為： )1540( ?? ?? tmcW 糖糖水 1 0 0 0)1540( 3 0 )( 6 01 0 4 2 1 .9 13 .9 7 ??? ??? ? 式中 m 糖 —需冷卻的糖化液量， m 糖 =70%= c 糖 —糖化液的比熱容為 [kJ/(kg? K)] 實際每小時噴淋冷卻用水量為： )/( 5 htW ????水 蒸煮醪的稀釋用水量 由物料衡算可知為 ，則每小時用水量為： )/( 0 0 5 6 63 htW ?????水 發(fā)酵工序水衡算 發(fā)酵液 體積為 ： )( 0 0 1 4 6 4 3mV ???? 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 29 頁 式中 —發(fā)酵液的相對密度 發(fā)酵冷卻用水量 酒精發(fā)酵溫度為 300C，為保證發(fā)酵溫度恒定需進(jìn)行冷卻除去發(fā)酵熱。設(shè)冷卻管進(jìn)口水溫 180C，出口溫度為 250C。 酵母連續(xù)發(fā)酵 的發(fā)酵 熱約為 4100kJ/( m3? h),需冷卻水的量為： 245010)1825( 339。 4 ???? ???水W )/( ht? 酒母培養(yǎng)工序中，糖化醪冷卻用水量 冷卻水進(jìn)出口溫度各為 150C、 400C，則糖化醪冷卻用水量 為： 1 0 0 024)1540( 5 6)2476( 0 4 4 ???? ?????水W )/( ht? 酒母培養(yǎng)冷卻用水量 酒母培養(yǎng)溫度為 300C，為保證酒母的正常生長用冷卻水除去呼吸熱。設(shè)冷卻管進(jìn)口水溫 180C，出口溫度為 250C。酒母擴大培養(yǎng)時的呼吸熱為 12500kJ/( m3? h),培養(yǎng)液體積為： 247。247。1000=(m3) 故 需冷卻水的量為： 24121 0 0 0)1825( 2 5 0 039。 4 ???? ???水W )/( ht? 發(fā)酵及酒母培養(yǎng)的總耗水量為： 39。 4 439。 44 水水水水 WWWW ??? ??? )/( ht? 蒸餾工序水衡算 ① 醛酒分凝器冷卻用水 設(shè)冷卻水的初溫 1t =150C，且冷卻水以逆流串聯(lián)法是通過各分凝器，離開時 終溫 39。1t =700C。生產(chǎn)中取醛酒量為 %，則醛酒量為A=16247。24=(kg/h)。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，醛酒回流比為 R1=195， 95%酒精的蒸汽焓為 i=1166kJ/kg。則冷卻水消耗量為： 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 30 頁 )( 139。1 15 ttc iARW w ??水 1000)1570( ??? ??? )/( ht? ② 醛酒冷卻用水 把醛酒從 t2= 冷卻到 t’2=250C，冷卻水食用 t3=150C 的自來水，終溫為 t’3=400C，逆流操作。則每小時冷卻水耗用量為： )( )( 339。339。226 ttc ttAcW wA ???水 1000)1540( )( ??? ???? )/( ht? ③ 精餾塔分凝器用水 從精餾塔頂出來的酒汽現(xiàn)經(jīng) 醪液 預(yù)熱器與冷成熟醪進(jìn)行熱交換，酒汽 冷凝成飽和液體。 精餾塔的 物料和熱量流程示意圖見 圖 32。 據(jù)熱量衡算有 ： )()())(1( 439。4712132 ttcWttcFiPPR WFFF ?????? 水? 式中 2R —精餾塔回流比，一般為 3～ 4，現(xiàn)取 P—精餾塔上升的酒汽量，為 ?P —回流入排醛塔的次等酒量，一般取合格成品酒精 P 的 2%，故為 3i —塔頂上升酒汽的焓，為 1166 kJ/kg 1F —蒸餾發(fā)酵醪流量，為 Fc —蒸餾發(fā)酵醪比熱容，為 (kg? k) 21 FF tt、 —蒸餾發(fā)酵醪加熱前、后溫度，為 300C和 700C 39。44tt、 —冷卻水進(jìn)出口溫度，為 150C和 680C則精餾塔分凝器冷卻水用量為： )( )())(1( 439。4 121327 ttc ttcFiPPRW W FFF? ????? ?水 1 0 0 0)1568( )3070( 9 5 1 11 1 6 6) 3 4 7 0)(13( ??? ???????? F 2DW xPF 1(t F2 )F 2(t F1 )W 水3 (t 4) W 水7 (t 4)精餾塔圖32 精餾塔物料和熱量流程圖中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 31 頁 )/( ht? ④ 甲醇塔 分凝器冷卻用水 設(shè)冷卻水的初溫 5t =150C，且冷卻水以逆流串聯(lián)法是通過各分凝器，離開時終溫 39。5t =540C。取成品酒的 %的（即每小時回流量為）頭等雜質(zhì)進(jìn)入排醛塔繼續(xù)處理， 其余全部回流。則冷卻水消耗量為： )( 539。58 ttc PiW W ??水 1 0 0 0)1554( 1 1 6 4 7 0 ??? ?? )/( ht? ⑤ 成品酒精冷卻用水 把成品酒精從 6t =800C 冷卻到 39。6t =250C 進(jìn)行貯存，冷卻水使用 7t =150C 的自來水，終溫為 39。7t =400C，采用逆流操作。則成品酒精冷卻用水量為： )( )(%)( 739。739。669 ttc ttPcW W P? ???水 1 0 0 0)1540( )2580( 4 7 0%)( ??? ?????? )/( ht? 式中 Pc —95%酒精 溶液 800C 時 比熱容，為 kJ/(kg? k) ⑥ 雜醇油 分離稀釋用水量 10水W 采用氣相提取工藝，即在精餾塔以下 2～ 6塊塔板抽提酒汽，經(jīng)冷凝冷卻，再用150C 冷水稀釋至含酒精 10%（體積分?jǐn)?shù)），經(jīng)分離鹽析精制而成。雜醇油提取流程示意圖如圖 33。 根據(jù)工藝流程，并假設(shè)分離器和鹽析后提取的雜醇油占從精餾塔抽出總油的 90%， 其余 10%隨淡酒回流入塔。根據(jù)物料衡算，可求得從精餾塔抽取的雜醇油酒汽量 1G 為： )/(%20%90 1 hkgG ??? 式中， 20%為雜醇油酒汽中雜醇油的含量。相應(yīng)的進(jìn)入分離器的稀酒精雜醇油溶液分離鹽析精餾塔雜醇油酒氣G 1CW W 1CWG 1G 2G 4G 3淡酒 淡酒雜醇油G圖33 雜醇油提取流程示意圖中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 32 頁 量 2G 為： )/( 2 3%10%5012 hkgGG ???? 式中， 50%為雜醇油酒汽中乙醇的含量（體積分?jǐn)?shù)） 用 150C 的冷卻水將抽取的雜醇油酒汽（ ）冷卻至 250C 后進(jìn)行分離鹽析，冷卻水出口溫度為 400C。 根據(jù)熱量衡算，得冷卻水用量為 ： )1540( )]( 0 4 2[39。 10 ?? ?????水W )/( 47 hkg? 式中 2042—體積分?jǐn)?shù)為 50%酒精的蒸汽焓（ kJ/kg） —雜醇油酒汽的比熱容 [kJ/(kg? k)] 把 50% 酒精雜醇油溶液稀釋至含酒精 10%的冷水用量為： 4 2 312 10 ???? GGW 水 )/( hkg? 故雜醇油分離稀釋總用水量為： 1 0 0 0) 7 1 4 7( 1039。 1010 ????? 水水水 WWW )/( ht? 酒精生產(chǎn)工藝總用水量為（ 不計設(shè)備清洗用水及其它損耗量 ）： )/(1 htWW i i ?? ? ? 水水 由上述生產(chǎn) 1000kg95%酒精的水衡算結(jié)果，可求得 50000t/a 食用酒精廠的總用水平衡計算。具體計算結(jié)果如表 34 所示 。 表 34 50000t/a 酒精廠總 用水量衡算表 名 稱 規(guī) 格 每小時用量 （ t/h） 每噸產(chǎn)品消 耗量（ t/t） 每天用量 （ t/d） 每年用量 （ t/a） 冷水 自來水 注：上表僅為各工段 的總用水量，不包水的綜合利用。經(jīng)綜合利用 (如調(diào)漿使用冷卻水 )后 ， 每生產(chǎn)一噸酒精消耗的水低于 100 噸。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 33 頁 4 設(shè)備設(shè)計與選型 發(fā)酵罐 酒精發(fā)酵屬于 嫌 氧發(fā)酵，發(fā)酵過程無需攪拌。本工藝采用多罐連續(xù)發(fā)酵法。 發(fā)酵罐 組 數(shù)的確定 由工藝衡算可知，每生產(chǎn) 1000kg 成品酒