【導讀】發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾工藝優(yōu)化最新研究進展???????70年代開始，能源危機成為了各個國家急需解決的問題。由于石油的不可再生性和一。解決世界能源危機的最有效途徑。生物物燃料乙醇作為可再生資源的重要組成部分在能源替。代，改善環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。而得到成品的燃料乙醇。且生物質(zhì)能源能有效降低污染，與普通汽油相比，使用車用乙醇汽油后，一氧化碳的排放可降低7%，碳氫化合物可降低48%。因此，開發(fā)和使用生物質(zhì)能源符合保護。所以第二代生產(chǎn)燃料乙醇的基礎(chǔ)原料是非糧材料，包括薯類物質(zhì)、二代生物燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。鮮木薯淀粉含量高達25%～30%，木薯干的淀粉含量。分氫氰酸蒸發(fā)出去，并不影響發(fā)酵及成品質(zhì)量。產(chǎn)酒精，每畝土地可得到的酒精量是玉米、稻米的兩倍。為更進一步推進“非糧”原料生產(chǎn)。進農(nóng)業(yè)的進步，將木薯作為我國生產(chǎn)燃料酒精的主要非糧原材料，不失為一項明智的選擇。

　　

【正文】 . 0 6 5 , 0 . 0 6 5 8 2 3 . 7 7 9 . 8 1 5 2 5 . 3ph m P a? ? ? ? ? ? 漏液驗算 動能因數(shù) 0 5F? ，相應 的氣相最小負荷 minSV 為： 2m in 0 0 m in4SV d N u?? 其中 0 m i n 5 / 1 . 4 8 2 4 . 1 /Vu F m s?? ? ? 所以 2 3 3m i n 00 . 0 3 9 8 9 4 . 1 0 . 4 3 / 0 . 4 9 2 /4SV m s m s?? ? ? ? ? ? 可見不會產(chǎn)生過量漏液。 液泛驗算 溢流管內(nèi)的清液層高度 d p d LH h h h h?? ? ? ? 其中， 0 .0 6 5 , 0 .0 6pLh m h m?? 所以， 0. 06 5 0. 06 0. 00 3 0. 12 8dHm? ? ? ? 為防止液泛，通常 ()d T wH H h???，取校正系數(shù) ?? ，則有：( ) 0. 5 ( 0. 4 0. 05 ) 0. 22 5TwH h m? ? ? ? ? ? 可見， ()d T wH H h???，即不會產(chǎn)生液泛。 30 霧沫夾帶驗算 泛點率 = 6VS S LLVFbV L ZK C A??? ?? 查得物性系數(shù) ? ，泛點負荷系數(shù) ? 2 1 2 D W m? ? ? ? ? ? 22 0 . 7 8 5 4 2 0 . 0 7 0 6 0 . 6 4 4 2b T fA A A m? ? ? ? ? ? 所以， 泛點率 = 2 2 8823 .77 2 % 80%1 7 42? ? ? ?? ???? 可見，霧沫夾帶在允許的范圍之內(nèi) 操作性能負荷圖 霧沫夾帶上限線 取泛點率為 80%代入泛點率計算式，有： VS S LSSLVFbV L Z VLK C A??? ? ??? ???? 整理可得霧沫夾帶上限方程為： 1 .1 7 6 2 2 .6SSVL?? 液泛線 液泛線方程為 2 2 2 / 3S S SaV b cL dL? ? ? 其中， 5522 1 . 4 8 21 . 9 1 1 0 1 . 9 1 1 0 0 . 1 68 2 3 . 7 7 4 6VLa N??? ? ? ? ? ?? 0( 1 ) 0 . 5 0 . 4 ( 0 . 5 1 0 . 5 ) 0 . 0 5 0 . 1 5TbH ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 31 2 2 2 200 . 1 5 3 0 . 1 5 3 1 9 2 . 40 . 7 0 5 0 . 0 1 5wc lh? ? ?? 0 2 / 3 211( 1 ) ( 0 . 6 6 7 ) ( 1 0 . 5 ) 1 . 0 2 0 . 6 6 7 3 . 5 5 30 . 7 0 5wdE l?? ? ? ? ? ? ? ? 代入上式化簡后可得： 2 2 2 / 34 .8 5 6 .2 1 7 1 1 4 .9S S SV L L? ? ? 液體負荷上限線 取 5s?? ，那么 m a x /55fTS AHL m s?? ? ? 漏液線 取動能因數(shù) 0 5F? ，以限定氣體的最小負荷： 23m i n 0 5 0 . 4 3 /4S VV d N m s? ??? 液相負荷下限線 取 ? 代入 owh 的計算式： 2 / 3m i n2 .8 4 1 .0 2 [ ] 0 .0 0 61000 S wL l? ? ? 整理可得： 33m i n 2 .1 / 0 .0 0 0 5 8 4 /SL m h m s?? 操作性能負荷圖 由以上各線的方程式，可畫出圖塔的操作性能負荷圖。 32 圖 52：精餾塔負荷性能圖 根據(jù)生產(chǎn)任務規(guī)定的氣液負荷，可知操作點 P(， )在正 常的操作范圍內(nèi)。連接 OP 作出操作線，由圖可知，該塔的霧沫夾帶及液相負荷下限，即由漏液所控制。由圖可讀得： 33m a x m i n( ) 1 . 4 0 / , ( ) 0 . 4 8 /SSV m s V m s?? 所以，塔的操作彈性為 / ? 有關(guān)該浮閥塔的工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總于下表 浮閥塔工藝設(shè)計計算結(jié)果 項目 數(shù)值與說明 備注 塔徑 ,Dm 板間距 ,THm 塔板型式 單溢流弓形降 液管 分塊式塔板 空塔氣速 ,/ums 溢流堰長度 ,Wlm 溢流堰高度 ,Whm 板上液層高度 ,Lhm 降液管底隙高度 0,hm 浮閥數(shù) ,N 個 89 等腰三角形叉排 Ls 103,m3/s 0 p Vs,min Vs,max Vs,m3/s （ 5） (3) (4) （ 2） (1) 33 閥孔氣速 0,/u ms 閥孔動能因數(shù) 0F 臨界閥孔氣速 0 ,/cu ms 孔心距 ,tm 同一橫排的孔心距 排間距 39。,tm 相臨二橫排的中心線距離 單板壓降 ,pPa? 液體在降液管內(nèi)的停留時間 ,s? 精餾段 提餾段 降液管內(nèi)的清液高度 ,dHm 泛點率， % 氣相負荷上限 max()SV 霧沫夾帶控制 氣相負荷下限 min()SV 漏夜控制 開孔率， % 操作彈性 各接管尺寸的確定 進料管 進料體積流量 331 2 6 . 2 2 2 . 0 3 . 0 5 / 0 . 0 0 0 8 5 /9 1 1 . 3fSf fFMV m h m s? ?? ? ? ? 取適宜的輸送速度 /fu m s? ，故 4 4 0 . 0 0 0 8 5 0 . 0 2 32Sfif Vdmu???? ? ? 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： 32 ? ? 實際管內(nèi)流速：24 0 .0 0 0 8 5 0 .7 1 /0 .0 3 9fu m s????? 釜殘液出料管 釜殘液的體積流量： 331 0 5 . 2 1 8 . 1 1 . 9 9 / 0 . 0 0 0 5 5 /9 5 8 . 4wSWwWMV m h m s? ?? ? ? ? 34 取適宜的輸送速度 /Wu m s? ，則 4 0 .0 0 0 5 5 0 .0 21 .5dm????計 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： 30 ? ? 實際管內(nèi)流速：24 0 .0 0 0 5 5 0 .4 6 /0 .0 3 9Wu m s????? 回流液管 回流液體積流量 335 0 . 4 3 1 . 8 6 2 . 1 5 / 0 . 0 0 0 5 9 7 /747LSL LLMV m h m s? ?? ? ? ? 利用液體的重力進行回流，取適宜的回流速度 /Lu m s? ，那么 4 0 .0 0 0 5 9 7 0 .0 3 90 .5dm????計 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： 50 3mm? ? 實際管內(nèi)流速：24 0 .0 0 0 5 9 7 0 .5 /0 .0 3 9Wu m s????? 塔頂上升蒸汽管 塔頂上升蒸汽的體積流量： 33( 1 1 ) 2 1 3 6 . 7 8 1 1 0 5 / 0 . 3 1 /1 . 3 9 8SVV m h m s? ? ?? ? ? 取適宜速度 /Vu m s? ，那么 4 0 .3 1 0 .1 4 120dm????計 經(jīng)圓整選取熱軋無縫鋼管 (YB23164)，規(guī)格： 159 ? ? 實際管內(nèi)流速：24 0 .3 1 5 .7 /0 .2 6 3SVu m s? ???? 乙醇蒸餾輔助設(shè)備 蒸餾輔助設(shè)備 醪液預熱器 其功能是：利用精餾塔或醪塔塔頂上升的酒精蒸氣中的熱量，把即將蒸餾的發(fā)酵成熟醪液預熱至較高溫度，這樣一則能做到充分利用余熱；二則酒精蒸氣在醪液預熱過程中，也起著分冷凝器的作用。 35 雜醇油分離器 雜醇油分離器的功能是見精餾塔或雜醇油塔、雜質(zhì)處理塔雜醇油聚集段所導出的雜醇油酒精混合液或氣體，首先經(jīng)冷凝 — 冷卻器冷卻，降至一定溫度，并加入水進行稀釋而使油析出，浮在低濃度酒精液層之上，雜醇油則由上部分出，低 濃度酒精則從下部導出而入醪液暫儲或經(jīng)預熱后返入精餾塔脫水段 . 固定管板式換熱器 當殼體與管束間有溫差時，依靠補償圈的彈性變形，來適應殼體與管束間的不同熱膨脹。這種補償結(jié)構(gòu)一般適用于殼體與管束間的溫度差低于 50℃ ，殼程壓力小于 6kgf/cm2的情況。這種換熱器具有結(jié)構(gòu)比較簡單、造價低廉的優(yōu)點；但其缺點是因管束不能抽出而使殼程清洗困難， 由于此次設(shè)計殼 程的流體 是 較清潔且不易結(jié)垢的物料 故 本次設(shè)計選用 固定管板式換熱器 作為熱交換器。 輔助設(shè)備的參數(shù)計算 再沸器的工藝計算 查表 [6]可知乙醇 水溶液的比熱 Ce= kJ/（ kg ℃ ）泡點溫度 tF=83 ℃ 根據(jù)前面精餾塔的熱量衡算結(jié)果，知： 料液帶入熱量 Q7= F2CF2tF2= 106 kJ/h 回流液帶入的熱量 Q10= R(Pe+ P`)Cptp= 106 kJ/h 塔頂蒸氣焓值 i2= (kJ/kg) 塔頂蒸氣帶走的熱量 Q14=(R+1)(Pe+ P`) i2= 107 kJ/h 塔底殘液帶走的熱量 Q13=(Wx+D2) tW 2Cw= 106 kJ/h 再沸器的 熱負荷 QB=（ Q14+Q13Q7Q10） 系數(shù)（系數(shù)指熱損失，取 ） 則 QB= （ 107+ 106 106 106） = 107 kJ/h 因蒸氣工作壓力取 MPa，對應蒸氣溫度 130 ℃ 平均溫差 Δ tm=130100=30 ℃ 采用 U型管加熱，總傳熱系數(shù) k取經(jīng)驗值 2 160 kJ／ （ m2 h ℃ ） 加熱面積 7 2BmQ 1 . 6 7 7 1 0S 2 5 8 . 7 4 0 8 mK t 2 1 6 0 3 0?? ? ?? ? ? 取 S=275m2。 預熱器的工藝計算 原料液溫度 t=75 ℃ ，加熱至 tF=90 ℃ Q預 =CF F （ tFt） = （ 9075） = 10 kJ/h 平均溫差 Δ tm=錯誤 !未找到引用源。 傳熱系數(shù) k取 1080 kJ/（ m2 h ℃ ） 傳熱面積 S預 5mQ 6 .0 4 1 0 1 7 .4 7 7K t 1 0 8 0 3 2???? ? ?錯誤 !未找到引用源。 取 S預 =20 錯誤 !未找到引用源。 。 冷凝器的工藝計算 冷卻水進口溫度 20 ℃ ，出口溫度 30 ℃ 。 平均溫差 Δ tm=錯誤 !未找到引用源。 36 傳熱系數(shù) k=1080 kJ/（ m2 h ℃ ） 冷凝面積 S冷 714mQ 1 .2 1 2 1 0 2 1 2 .5 4K t 1 0 8 0 3 2???? ? ? 取 S冷凝 =250 錯誤 !未找到引用源。 冷卻器的工藝計算 成品乙醇經(jīng)冷卻器從 78 ℃ 冷卻至 25 ℃ ，冷卻水進口溫度 15 ℃ ，出口溫度 20 ℃ 。 Q=C乙 (Pe+ P`) （ t1t2） = （ 7825） = kJ/h 平均溫差 Δ tm=錯誤 !未找到引用源。 傳熱系數(shù) k=540 kJ/（ m2 h ℃ ） 冷卻面積 S冷卻 mQ 15 77 24 32 39 .16K t 54 0 27 .3??? ? ? 取 S冷卻 =45 錯誤 !未找到引用源。 5 蒸餾廢醪后處理工藝 燃料酒精發(fā)酵副產(chǎn)物主要包括酒糟液。 淀粉質(zhì)原料酒精糟處理液回用技術(shù)理論：“三個平衡和一個 穩(wěn)定”理論 淀粉質(zhì)原料酒精糟處理液回用是將酒精糟液固液分離，濾渣作飼料，濾液經(jīng)處理后回用與酒精生產(chǎn)同時需對酒精生產(chǎn)工藝參數(shù)和操作方法作出調(diào)整以適應濾液的回用，確?！叭齻€不影響”的酒精生產(chǎn)方法。 所謂“三個平衡和一個穩(wěn)定”理論是指濾液回用一段時間后，濾液中的固形物必須平衡，對生產(chǎn)有害的物質(zhì)必須平衡，濾液生產(chǎn)量與生產(chǎn)用水量必須平衡；濾液的理化指標、微生物指標必須穩(wěn)定。只有做到“三個平衡和一個穩(wěn)定”理論，才能保證酒精生產(chǎn)的正常連續(xù)和濾液回用的持續(xù)。 “一個穩(wěn)定、三個關(guān)鍵”理論：即指酒精生產(chǎn)原料水熱處理必須以雙酶工 藝為前提，掌握好酒精糟液固液分離、濾液處理以及酒精生產(chǎn)工藝參數(shù)、工藝調(diào)整等三個關(guān)鍵。 淀粉質(zhì)原料酒精糟處理液回用技術(shù)的應用實踐 （ 1）切實做好原料的水熱處理 （ 2）精心挑選固液分離設(shè)備優(yōu)化組合固液分離流程最大限度的去除酒精糟液固形物的去除率，降低濾液中的固形物質(zhì) 木薯酒精發(fā)酵應采用“立式分離機 +高效沉淀 +高精度固