【正文】 X= Kg Kg食用酒精的理論淀粉消耗量因?yàn)槭秤镁凭囊掖己俊?%（V/V） %所以， %（Wt）的食用酒精，消耗淀粉量為 %= Kg，實(shí)際淀粉消耗量生產(chǎn)過(guò)程損失原因淀粉損失%備注原料處理粉塵損失蒸煮淀粉殘留，糖份破壞發(fā)酵殘總糖發(fā)酵巴斯德效應(yīng)菌體生長(zhǎng)發(fā)酵CO2帶走蒸餾廢水帶走，尾氣，密封不嚴(yán)注:由于本設(shè)計(jì)安裝了CO2洗滌塔,%.生產(chǎn)1000Kg食用酒精實(shí)際需要淀粉（100%—%）=，消耗玉米量 每噸玉米淀粉含量： 1000（1—）%== 消耗比例： 食用酒精∶工業(yè)酒精∶雜醇油+丙三醇100∶ ∶ 6因此，噸酒耗糧==（Kg淀粉）（1+%+6%）==第6章 蒸餾工段的工藝計(jì)算 粗餾塔進(jìn)料工藝參數(shù)的計(jì)算 6. 年產(chǎn)量（ Wy ）: 37500 [ t / y ] 產(chǎn)品規(guī)格( CE )： [ ％（v/v）] 成熟醪中的酒精濃度 ( C3 ): 12 [ ％（v/v）] 年工作日( Ny ): 340 [ d / y ] 副產(chǎn)物酒精（η1）（工業(yè)酒精、雜酒）：6 ％ （年產(chǎn)量） [ 5% ]、[ 3% ] 損失量（η2）（ 尾氣、酒糟等 ）： ％ （年產(chǎn)量） 進(jìn)料速率的計(jì)算 日產(chǎn)量（ Wd ）: 37500 / 340 = [ t / d ] 每小時(shí)產(chǎn)量（ Wh ）: 37500 / ( 34024 ) ＝ [ t / h ] [ %(v/v) ] ＝ / ＝[ m3/h ] 產(chǎn)品的密度（ ρE ）: [ kg/m3 ] [ %(v/v) , 20℃] 每小時(shí)成熟醪進(jìn)料速率（Vw）: VwC3〔1－（η1＋η2）〕/ CE ＝ Wh Vw ＝ Wh / { C3〔1－（η1＋η2）〕/ CE } ＝ / { 〔1－（＋）/ 〕} ＝ [ m3/h ] （采用）＝{ 〔1－（＋）/ 〕}＝ [ m3/h ] 〔η1＋η＝ ＋〕＝{ 〔1－（＋）/ 〕}＝ [ m3/h ] 〔η1＋η＝ ＋〕（1）成熟醪中干物質(zhì)含量（Cd）： ％（wt） ( 2 ) 成熟醪密度（ ρCSL ） : 1050 [ Kg/m3 ] ( 3 ) 純酒精的密度（ ρCJL ）： [ Kg/m3 ]（4）酒精的分子量（M乙）： [ g / mol ]（5）水的分子量（M水）： [ g / mol ]（6）酒精的進(jìn)料分子速率( ME－F )：ME－F ＝VwC3ρCJL / M乙＝ / ＝ [ kmol / h ] ( 7 ) 水的進(jìn)料分子速率( MHF )： ME－F＝〔 VwρCSL( 1－Cd)－VwC3ρCJL 〕/ M水 ＝ 〔 1050（1－）－ 〕/ ＝ 〔－ 〕/ ＝ [ kmol / h ]（8）總分子進(jìn)料分子速率( MT) MT＝ ME－F＋ME－F ＝ ＋ ＝ [ kmol / h ]表61項(xiàng)目?jī)?yōu)質(zhì)成品 成熟醪進(jìn)料單位t/ym3 / hKg醪液/hKg清夜/hKmol/h產(chǎn)量37500最低產(chǎn)量2700036855 表62低值最佳高值m3/h45525557（P0150）的選用 經(jīng)驗(yàn)選用法1. 原則：不設(shè)高位醪箱，以免箱中有沉淀。采用往復(fù)泵，因此泵的性能直接影響塔的穩(wěn)定操作。2. 物料特點(diǎn)：物料中有纖維狀圓形物、雜質(zhì)、泥沙等。3. 選型：根據(jù)成熟的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選擇具有調(diào)速電機(jī)的電動(dòng)往復(fù)泵[5]。表63流量揚(yáng)程型號(hào)數(shù)量材質(zhì)電機(jī)m3/hmZA00802315B臺(tái)0Cr18Ni9Kwr/min型號(hào)Kg85972552970Y250M21000 計(jì)算法粗餾塔進(jìn)料泵（05P0151～2）的計(jì)算1. 原則 本次設(shè)計(jì)不設(shè)高位醪箱，采用往復(fù)泵輸送醪液，因此泵的性能對(duì)塔的穩(wěn)定操作有直接的影響。2. 物料的特點(diǎn) 其中含有纖維壯固型物雜質(zhì)，泥沙。3. 管徑的計(jì)算與選擇～，考慮到成熟醪的黏度較大，本設(shè)計(jì)取v =。進(jìn)泵醪液流量Q = m3/h。管道內(nèi)徑D=（Q/v）1/2 =（）1/2= mm圓整到125 mm選用熱軋無(wú)縫鋼管Ф1334 mm。 管道阻力計(jì)算（1）直管阻力H1Re=ρDv/μ=990103=104 其中ρ為流體密度，kg/m3； μ為流體粘度，Pas。H1=λL/Dv2/2g=（80/）（2）=其中λ為摩擦系數(shù)，是雷諾數(shù)Re與管壁粗糙度的函數(shù)，可查表； g為重力加速度。（2）局部阻力H2變徑處ζ=(1A2/A1) =（190/125）=表64各管件阻力系數(shù)及管件個(gè)數(shù)名稱阻力系數(shù)ζ個(gè)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)900彎頭5單向閥（球式）701碟閥（00）6變徑（由大到小）1H2=Σζv2/2g=（5+70+5+）（2）=（3）離心泵的壓頭HH=ΔZ+Δp/γ+ H1 +H2=14+3++=（4）離心泵選型表 65離心泵規(guī)格流量揚(yáng)程型號(hào)數(shù)量材質(zhì)電機(jī)m3/hmIS125100400臺(tái)0Cr18Ni9Kwr/min型號(hào)Kg60522301450Y250M21000 粗餾塔進(jìn)料的第一預(yù)熱器的計(jì)算：采用臥式列管式換熱器，因?yàn)楣艹痰膿Q熱面積可以控制，防止死角，所以醪液走管程，酒液走殼程。：利用粗餾塔第十八塊塔板側(cè)線采出的酒氣作為加熱熱源。：因?yàn)槌墒祯瞤H＝，腐蝕性強(qiáng)，粘度高，含渣多，故殼體應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)，管程應(yīng)采用不銹鋼或紫銅管。：對(duì)酒精發(fā)酵成熟醪K＝250～300（Kcal/m2h℃），對(duì)分凝器K＝550（Kcal/m2h℃），對(duì)成品冷凝器K＝140（Kcal/m2h℃）。 ：對(duì)于乙醇：分子分?jǐn)?shù): y1＝， 汽化熱λ1= [ KJ/Kmol ]對(duì)于水： 分子分?jǐn)?shù): y2＝， 汽化熱λ2= [ KJ/Kmol ]采出焓＝y(tǒng)1λ1+ y2λ2＝ [ KJ/Kmol ]： 酒汽：℃→℃成熟醪： 64℃←32℃ Δt1= ℃ Δt2=℃Δtmheat＝（Δt1Δt2）/｛ln（Δt1/Δt2）｝ ＝（）/｛ln（）｝＝ （℃）[7]：Cp，1＝ （參考梁世中《生物工程設(shè)備》P339）其中w —醪液中干物質(zhì)含量（%），取w＝%，Cp，1＝ [KJ/(Kg?℃)][6]：（參考袁示輝、劉雁《發(fā)酵工程設(shè)備》輕工業(yè)出版社1985年12月第一版P513）一般取K＝250～300（Kcal/m2h℃），本設(shè)計(jì)采用紫銅管，管內(nèi)走酒氣，故取K=465（Kcal/m2h℃）＝（KJ/m2h℃）。：（1）換熱器熱負(fù)荷：Q＝wCp，1Δtmheat＝103＝ [ KJ/h ]（2）換熱面積：F＝Q/（K*Δt）＝()＝（m2）， 整合為150m2（＝）。（3）選用φ753紫銅管，需紫銅管長(zhǎng)度L=150/（）=（m） 取5米一根。按正三角形排列，管中心距t=，經(jīng)繪圖試排，取132根/4排。（4）殼體內(nèi)徑：D內(nèi)=t（n1）+d列+2t =（131）++2* =（m） 粗餾塔進(jìn)料的第二預(yù)熱器的計(jì)算1. 流程選擇：采用臥式列管式換熱器，因?yàn)楣艹痰膿Q熱面積可以控制，防止死角，所以醪液走管程，酒液走殼程。2. 能量綜合利用：利用脫乙醛塔塔頂板采出的酒氣作為加熱熱源。3. 換熱器材質(zhì)的選擇：因?yàn)槌墒祯瞤H＝，腐蝕性強(qiáng)，粘度高，含渣多，故殼體應(yīng)采用不銹鋼材質(zhì)，管程應(yīng)采用不銹鋼或紫銅管。：對(duì)酒精發(fā)酵成熟醪K＝250～300（Kcal/m2h℃），對(duì)分凝器K＝550（Kcal/m2h℃），對(duì)成品冷凝器K＝140（Kcal/m2h℃）。5. 脫乙醛塔塔頂板采出的酒氣焓的計(jì)算：對(duì)于乙醇：分子分?jǐn)?shù)y1＝， 汽化熱λ1＝對(duì)于水： 分子分?jǐn)?shù)y2＝， 汽化熱λ2＝估算采出焓＝y(tǒng)1λ1+ y2λ2＝32149（KJ/Kmol）： 酒汽： ℃→℃成熟醪： ℃← ℃ Δt1= ℃ Δt2= ℃因?yàn)?Δt2 /Δt1＝30/24 2所以 Δtmheat＝（Δt1＋Δt2）/ 2 ＝（24＋30）/ 2 = ℃成熟醪的比熱計(jì)算：Cp，1= （參考梁世中《生物工程設(shè)備》P339）其中w —醪液中干物質(zhì)含量（%），取w＝%，Cp，1＝ [ KJ/（Kg?℃）][8]：（參考袁示輝、劉雁《發(fā)酵工程設(shè)備》輕工業(yè)出版社1985年12月第一版P5～13）一般取K＝250～300（Kcal/m2h℃），本設(shè)計(jì)采用紫銅管，管內(nèi)走酒氣，故取K=465（Kcal/m2h℃）＝（KJ/m2h℃）。8. 換熱面積：（a）換熱器熱負(fù)荷：Q＝wCp，1Δtmheat＝10327＝〔 KJ 〕（b）換熱面積：F＝Q/（K*Δt）＝(27)＝(m2），整合為150m2。（c）選用φ753紫銅管，需紫銅管長(zhǎng)度L=150/（）=（m） 取5米一根。按正三角形排列，管中心距t=，經(jīng)繪圖試排，取132根/4排。（d）殼體內(nèi)徑：D內(nèi)＝t（n1）+d列+2t ＝（131）++2＝（m） 粗餾塔的計(jì)算 粗餾塔的作用與地位 將酒精從成熟醪中蒸餾出來(lái)。采用負(fù)壓操作，以便降低操作溫度，減少結(jié)垢，提高蒸餾效率，為降低能耗成本提供可能。 粗餾塔的主要工藝條件1. 生產(chǎn)能力： [ Kg / h ], ( kmol / h ）。表66項(xiàng)目?jī)?yōu)質(zhì)成品 成熟醪進(jìn)料單位t/ym3 / hKg醪液/hKg清夜Kmol/h產(chǎn)量37500最低產(chǎn)量2700036855進(jìn)料組成為表67組分乙醛（1）甲醇（2） 乙醇（3）水（4）異丁醇（5）分子組成10－510－510－210－5塔頂壓力：（，56 KPa），塔底壓力：（, 69 KPa）(3) 操作溫度表68塔頂溫度塔底溫度塔底直接蒸汽加熱溫度塔底直接蒸汽加熱溫度70℃（）10－5：20塊固定閥塔板。：塔底酒糟中酒份＜%（體積分?jǐn)?shù)）。（＜ 分子分?jǐn)?shù)）：A) 成熟醪從塔頂（第一號(hào)板）進(jìn)入，板順序號(hào)自上而下排列。B) 汽相側(cè)線采出位置在3號(hào)板。C) 汽相從側(cè)線采出速率：11040 Kg/h（）。D) 離開(kāi)塔頂蒸汽（進(jìn)入預(yù)濃縮塔）V1的流率：：表69項(xiàng)目?jī)?yōu)質(zhì)成品 成熟醪進(jìn)料單位t/ym3 / hKg醪液/hKg清夜Kmol/h產(chǎn)量3950052332最低產(chǎn)量2700036855第七章 電算結(jié)果 塔模型 。2. 塔模型[8] 對(duì)通用模型塔寫出的，描述精餾、吸收等分離過(guò)程的基本方程組如下（各量均采用分子單位）： （1）相平衡方程組（K方程組）：（cN）個(gè)方程 下標(biāo)i和j分別表示組分號(hào)和板號(hào)。 （2）各組分物料平衡方程組（M方程組）：（cN）個(gè)方程1板（冷凝器）： j板： N板（再沸器）： (3)熱平衡方程組（H方程組）：N方程1板（冷凝器）: j板： j板的熱平衡方程也可通過(guò)由塔頂至j板作熱平衡的方式表達(dá)， N板（再沸器）： 以上諸式中和分別表示汽相和液相的焓，則表示進(jìn)料混相的焓。 （4）分子分?jǐn)?shù)加和式（S方程）：2N個(gè)方程 以下將討論求解這些方程組得第一類辦法—矩陣法，其中包括三對(duì)角矩陣法、矩陣求逆法、—Raphson法等。由于時(shí)間有限，回收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算在本設(shè)計(jì)中不做敘述。采用泡點(diǎn)法試差計(jì)算Tj和yi，j（j=1，2…..N；i=1，2，….5）用追趕法求出新的（xi，j）│x0ijxi，j│≦～計(jì)算新的汽相流量Vj開(kāi) 始│Vj—V0j│≦102～104輸入設(shè)計(jì)變量：Ｎ、Ｎｆ、Ｒ、Ｃ、Ｐ１、ＰＮ，所有的物性參數(shù)、分離要求、預(yù)分布、（Ｔｊ）（Ｐｊ）（Ｘｉ，ｊ）　輸出計(jì)算結(jié)果x0ij＝xi，jＶｊ０＝Ｖｊ