【導讀】本設計是年產(chǎn)3萬噸酒精工廠模擬設計，發(fā)酵原料為糖蜜。廠進行了模擬計算和設備選型，力求理論和實踐相結合。水電汽耗的計算等合理優(yōu)化設計生產(chǎn)工藝過程。

　　

【正文】 ][? —A3 鋼的許用應力， ][? =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—鋼板負偏差，視鋼板厚度查表確定，范圍為 ～ ，取 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，對冷加工 C3=0，熱加工封頭 C3=S010﹪，現(xiàn)取 C3=0 C=+2+0=（ mm） )( cmS ????? ?? 查詢可知 選用 30mm 厚 A3 鋼板制作。 ② 封頭 壁厚計算 )(][2 cmCPPDS ??? ?? 式中 P= ,D=533cm， ][? =127MPa， ? = C=++=（ cm） )( cmS ????? ?? 選用 30mm 厚 A3 鋼板制作 （ 6） 進出口管徑 ① 稀糖液進口管徑 [8,13]： 畢業(yè)設計（論文） 25 稀糖液體積流量為 99m3/h，其流速為 ，則進料管截面積為： ）（物 3600/99 mVQF ??? 物F = 24d? ，管徑 ）（物 mFd 2 8 8 0 6 8 ??? 取無縫鋼管 φ 58010， 580mm＞ 288mm，可適用。 ② 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 φ 60010 無縫鋼管 就可以滿足了 。 則 取無縫鋼管 φ 60010 ③ 排氣口管徑 取 φ 63012 無縫鋼管。 ④ 支座選擇 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。 其它設備的計算和選型 蒸餾設備 蒸餾設備 [8,9,14]采用差壓蒸餾兩塔系 機組， 可以 充分利用過剩的溫差，也就是減少了有效熱 能的損失。 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。 換熱器的選型 換熱器標準換熱管尺寸 φ 252mm 的不銹鋼 ,為正三角形排列 ,管間距 t=32mm同時 ,管殼式換熱器的制 造簡單方便 ,相對投資費用較低。 為了便于管理和操作，整個發(fā)酵車間只需一只總酒精捕 集器，這樣從整個工段而言塔負荷也比較穩(wěn)定，由于 CO2中含酒精量變化不大，故沒有必要進行板數(shù)的設計。 畢業(yè)設計（論文） 26 稀釋器 選用立式錯板糖蜜連續(xù)稀釋器。 生 產(chǎn) 1t 酒精需 4180kg85176。糖蜜 ， 密度為 1450kg/ m3， 1 天 所需的原料糖蜜為：4180400=1672020kg， 生產(chǎn) 3 萬噸酒精一天內(nèi)釋至 25176。糖蜜用量得： 1421230000/250=1705440kg， 密度 1200kg/ m3, V1=1705440/1200=1421m3 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） 初選糖蜜按經(jīng)驗選取流速為 u= l=243600=30240（ m） 則 mD 142141 ????，取 糖蜜輸送管，流速為 339。1 5314 5016 72 00 0 mV ?? mD 39。1 ???? ?? ? 取 表 51 年產(chǎn) 3萬噸酒精工廠 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 1000 m3 訂購 2 發(fā)酵罐 15 300 m3 訂購 3 醪塔 5 浮閥型 φ=3m 訂制 4 精餾塔 2 導向篩板塔 訂制 5 換熱器 22 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 11 1000 m3 訂購 9 鍋爐 2 YG80/—M7 訂購 畢業(yè)設計（論文） 27 6 車間布置設計 車間布置設計 建筑基本原則 結合廠地的自然條件，因地制宜，又要注意技術經(jīng)濟性、節(jié)約用地、節(jié)省投資和留有發(fā)展余地。 滿足生產(chǎn)要求，工藝流程合理工廠總體布局應滿足生產(chǎn) 要求，符合工藝過程，減少物流量。適應工廠內(nèi)外運輸要求，線路短捷順直工廠總平面布置要與工廠內(nèi)部運輸方式相適應。充分注意防火、防爆、防振與防噪聲安全生產(chǎn)是工廠布局首先要考慮的問題，在某些危險部門之間應留出適當?shù)姆阑稹⒎辣g距。振動會影響精密作業(yè)車間的生產(chǎn)，因此精密車間必須遠離振源或采用必要的隔振措施。噪聲不僅影響工作，而且還會摧殘人的身體健康。因此，在工廠總平面布置時要考慮防噪聲問題，一是可以采取隔音措施，降低噪聲源發(fā)出的噪聲級；二是可以采取使人員多的部門遠離噪聲源的方法?？紤]建筑施工的便利條件 。 建筑基本要求 (1) 必須符合生產(chǎn)流程的要求：生產(chǎn)線應順直、短捷、避免作業(yè)線的交叉和返回。建構筑物廠房布置既要分區(qū)劃片，還要綜合廠地地形，合理選擇標高，順應等高線布置。 (2) 應將人流物流通道分開，避免交叉，工廠大門應設兩個以上。 (3) 必須 符合國家有關規(guī)范和規(guī)定：如《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》、《建筑防火規(guī)范》、《廠礦道路設計規(guī)范》、《工廠企業(yè)采暖和空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》、《工業(yè)鍋爐房設計規(guī)范》、《 “ 三廢 ” 排放試行標準規(guī)定》 、 《工業(yè)與民用通用設備電力裝備設計規(guī)范》等，及廠址所在地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃。 全廠總平面設計 廠區(qū)總平面的布置采用聯(lián)合式布置形式。 生產(chǎn)車間集中建在廠區(qū)西 南 側，屬下風向，這樣有利于物料的運輸，節(jié)省管子材料。鍋爐房配電站在廠區(qū)中央，有利于向各個部門輸配電及供熱，但熱電廠和鍋爐間則建在廠區(qū)最 西 側。職工宿舍遠離車間，在上風向。廠區(qū)周圍設有花草，美化環(huán)境。 車間內(nèi)常用設備的布置 畢業(yè)設計（論文） 28 發(fā)酵設備 由于酒精發(fā)酵周期長，發(fā)酵罐數(shù)量較多，發(fā)酵罐間的距離為 ，離墻的距離應大于 1m，每兩列發(fā)酵罐間應留有足夠的人行通道和操作面，距離為 。發(fā)酵罐用水泥支座落地安裝，罐底有出料閥門，罐 底離地面距離 。 辦公室、控制室和菌種室設在一樓。 蒸餾設備及其他設備 蒸餾設備為半露天布置。車間為兩層，把較低的塔設備置于車間內(nèi)，基本上處于一條線，再沸器、分凝器、預熱器、泵等小設備也放在車間內(nèi)。較高的塔露天布置，其中包括醪塔、精餾塔。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。塔與塔的間距為 2m 以上，塔距墻為 1m 以上。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。塔的視鏡也盡可能朝同一方向。男女更衣室在一樓，控制室設在二樓。 其他設備如表 61， 表 61 車間或部門的組成 車 間 內(nèi) 容 生產(chǎn)車間 發(fā)酵車間，蒸餾車間 動力車間 鍋爐房、水泵房、變電房 輔助車間 機修、污水處理站 倉 庫 原料、成品 公共設備 食堂、宿舍、醫(yī)務所、車庫、門衛(wèi)、辦公室 畢業(yè)設計（論文） 29 7 廢物處理及再利用 廢物總類 酒精工廠主要廢物類別按照其形態(tài)分為三類： 污水廢物 污水廢物按照其來源主要有 ： （ 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。 （ 2） 各種設備和 工藝流程的洗滌用水。其污染物含量低 。 （ 3） 生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)生的廢水，其中含有大量的有機物等。 （ 4） 生活污水 ， 員工生活中排放的污水。 氣體廢物 主要為發(fā)酵過程中產(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。 固體廢物 主要為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種沉淀物和雜質(zhì)等。 廢物利用 酒精發(fā)酵行業(yè)三廢處理總體措施是：首先改進生產(chǎn)工藝，使三廢排放含量 盡量的減低 。然后在此基礎上，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。處理回收利用流程 [16]如圖 71： 畢業(yè)設計（論文） 30 圖 71 糖蜜酒精廢液處理工藝流程 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。 （ 2）鍋爐 廢氣處理主要從源頭抓起，在經(jīng)濟允許的情況下，采購高品位的優(yōu)質(zhì)煤，或者通過將煤粉碎脫硫處理，再進行燃燒，以減 少廢氣和煤顆粒的產(chǎn)生。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(jīng)濟性原則，不采取此項措施。 酒精精槽 爐灰煤渣 生活廢水 按比例混 合冷卻 初沉池 初濾濾渣 發(fā)酵 ②加菌種 中和 PH 反應池 二次沉淀池 二次濾液 二次濾渣 植物肥料 ① 拌料 ② 粉碎 干燥 產(chǎn)品 按農(nóng)民需要排放 按①進行的二次濾液 蒸發(fā) 濃縮液 蒸發(fā)冷凝水 回收利用 部分濃縮液 添加 生石 灰 ① ② 部分濃縮液回流 畢業(yè)設計（論文） 31 廢水和廢渣處理 酒精廠廢水的特點是：有機物、懸浮物含量高，有毒物含量少，易造成水體營養(yǎng)化。由于各個工廠生產(chǎn)工藝不一樣，所產(chǎn)生的酒糟液也會不一樣，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 71 所示 [3]： 表 71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 相對密度（ 15℃ ） PH —— 總固形物（ %） 灰分 （ %） 懸浮物（ %） —— 總糖（ %） —— 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。 近 年來，廣西榨糖廠研發(fā)出了一種新型的污水處理方法，大致是將污水通過各種處理后，直接排放給農(nóng)民種植使用，如作為魚塘里面魚飼料，稻田里面作為肥料，農(nóng)民按 每立方米 支付給榨糖廠一定的費用。受其啟發(fā)，綜合各種資料，找出了一條處理方法 。 （ 1） 當處理后廢液有農(nóng)民需要時，主要目標是將鍋爐粉塵，爐渣，濾泥等有機物變成肥料。如圖 1 路線運行所示，當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)檢測后的二次濾液作為液體肥料賣給農(nóng)民。 （ 2） 當農(nóng)民如因農(nóng)閑時，二次廢液供過于求時 ， 如圖 2 路線運行所示，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℃ 下通風培養(yǎng) 57h，經(jīng)分離，干燥粉碎后得到菌絲蛋白飼料（含粗蛋白 20%）以上，二次濾液則進行多效蒸發(fā)，其蒸發(fā)水回收，作為工藝冷凝水使用，達 到了循環(huán)使用目的。濃縮液作為培養(yǎng)物一部分回流，一部分與濾渣拌料加工。 畢業(yè)設計（論文） 32 結論 本設計在了解國內(nèi)外燃料酒精發(fā)酵業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展概況之后，通過分析、比較，初步確定了設計方案。我國酒精原料來源豐富，且發(fā)酵工藝簡單，故選擇以糖蜜為原料，采用臺灣酵母 396 號，通過連續(xù)發(fā)酵方式生產(chǎn)酒精。年產(chǎn) 3 萬噸酒精發(fā)酵車間酵車間需發(fā)酵罐 15 個，每個發(fā)酵罐 300m179。 ；配對 500m179。 的種子罐 3 個。日產(chǎn)120 噸無水乙醇，年耗糖蜜 150480 噸 。畢業(yè)設計（論文） 33 附錄 附表 1 1 大氣壓和沸點溫度下，酒精水溶液及其蒸汽的熱 焓 量 蒸汽中的酒精 焓量 %（質(zhì)量分數(shù) ） 沸點（ ℃ ） 比熱（ KJ/kg） 液相的熱 焓 量（ KJ/kg） 蒸發(fā)潛熱（ KJ/kg） 蒸汽的熱 焓 量（ KJ/kg） 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 100 2252 2182 2111 2040 1969 1900