【正文】 (4) 必須考慮設(shè)備的檢修和拆卸以及運(yùn)送物料所需要的起重運(yùn)輸設(shè)備。(3) 通過樓層的設(shè)備，樓面上要設(shè)置吊裝孔。，檢修的要求(1) 根據(jù)設(shè)備的大小和結(jié)構(gòu)，考慮設(shè)備安裝、檢修及拆卸所需要的空間和面積。以充分發(fā)揮設(shè)備的潛在力量。設(shè)備的距離要充分考慮工廠操作的要求和交通的便利。相同的設(shè)備或同類型的設(shè)備或操作性質(zhì)相似的有關(guān)設(shè)備，應(yīng)盡可能集中布置，使之彼此靠近，以便統(tǒng)一管理。(1) 每個(gè)設(shè)備都要考慮一定的地位，包括設(shè)備本身所占地位，設(shè)備附屬裝置所占地位，設(shè)備檢修拆卸地位以及設(shè)備和設(shè)備、設(shè)備和建筑物間的安全距離等。不使物料和產(chǎn)品有交叉和往復(fù)餓運(yùn)動(dòng)。 一個(gè)優(yōu)良的車間布置設(shè)計(jì)應(yīng)該是，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)省投資、操作維修方便、設(shè)備排列簡(jiǎn)潔、緊湊、整齊、美觀。(6) 車間組織及定員資料。(4) 公用系統(tǒng)耗用量，供排水、供電、供熱、壓縮空氣、外管資料等。(2) 物料橫算數(shù)據(jù)及物料性質(zhì)，包括原料、半成品、成品、副產(chǎn)品的數(shù)量及性質(zhì)；三廢的數(shù)量及處理方法。車間布置設(shè)計(jì)必須在蔥粉調(diào)查的基礎(chǔ)上，掌握必要的資料作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。 車間布置設(shè)計(jì)的目的是對(duì)廠房的配置和設(shè)備的排列做出合理的安排，并決定車間、工段的長(zhǎng)度、寬度、高度和建筑物結(jié)構(gòu)型式，以及各車間之間與工段之間的相互聯(lián)系。(8) 為保證廠區(qū)有一個(gè)良好環(huán)境。從而保證了整個(gè)工廠空氣質(zhì)量，產(chǎn)生的意味氣體和粉塵直接在風(fēng)力的作用下離開廠區(qū)。以便成品的運(yùn)輸。(4) 無菌空氣系統(tǒng)放在廠區(qū)的東北角，處于主導(dǎo)風(fēng)向的上游區(qū)，保證了空氣質(zhì)量。(3) 職工生活區(qū)、食堂、醫(yī)務(wù)所及活動(dòng)中心等后勤部門置于廠前區(qū)即廠區(qū)的東南角。廠區(qū)布置說明如下：(1) 廠區(qū)的南門為工廠的正門，因而辦公樓布置在靠南門處。(6) 總平面設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家的有關(guān)規(guī)范和規(guī)定。面向城市交通干道的方向作工廠的正面布置。同時(shí)，應(yīng)合理布置廠內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng)，保證良好的運(yùn)輸條件和效益。為保證生活區(qū)、行管區(qū)環(huán)境衛(wèi)生，生產(chǎn)區(qū)應(yīng)處在生活區(qū)的下風(fēng)向，而衛(wèi)生要求高的車間要處在上風(fēng)向。(2) 總平面設(shè)計(jì)應(yīng)將占地面積較大的生產(chǎn)主廠房的布置在廠區(qū)的中心地帶，以使其它各部門為其配合服務(wù)。原料、半成品、成品的生產(chǎn)作業(yè)線要順直、短捷、避免作業(yè)線交叉和返回。既要結(jié)合廠址自然條件因地制宜，又要注重技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、節(jié)約用地、節(jié)省投資和留有發(fā)展余地?？偲矫嬖O(shè)計(jì)的主要依據(jù)是審批的設(shè)計(jì)任務(wù)書、廠址選擇報(bào)告、廠址總平面布置方案草圖及生產(chǎn)工藝流程圖。其相關(guān)參數(shù)為：，功率37kW。則總通風(fēng)量為：Q＝(175%6+2075%6)2=189(m3/h)設(shè)損失率為10％，空壓機(jī)的效率為90％，則總通風(fēng)量為：由于通風(fēng)量較小，無需安裝一整套的大型無菌空氣制備系統(tǒng)。種子罐通氣比為2m3/(m3塔板間間距取為300mm，則甲醇塔高為H=(301)=(m)。甲醇塔的設(shè)計(jì)計(jì)算方法類同于前面蒸餾塔的計(jì)算，一般甲醇塔為30塊塔板。已得到滿足標(biāo)準(zhǔn)的食用酒精。故按孔心距90mm，相鄰兩排的排間距110mm進(jìn)行浮閥的排列。塔板上的鼓泡取面積為： 式中 則， 由于D，一般采用分塊式塔板，因而浮閥在塔板上的排列宜采用等腰三角形的排列方式。此處取FO為9。其作用是保證液體流經(jīng)此處時(shí)的局部阻力不太大，以防止沉降無在此處堆積而杜塞降液管，同時(shí)要有良好的液封，防止氣體通過降液管造成短路。為此液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間應(yīng)不小于5s。③弓形降液管寬度Wd和截面積Af：通過查《化工原理》P164的弓形降液管的寬度與面積圖可求取Wd及Af，因?yàn)長(zhǎng)W/D=247。934=(m3/h)。②堰高h(yuǎn)W： h W=h L－h(huán) OW式中 hL—板上液層高度， hOW—堰上液層高度，m采用平直堰，堰上液面高度h OW為： 式中 Lh—塔內(nèi)液體流量，m3/h E—液流收縮系數(shù)近似取E=1，則可由《化工原理》P164的hOW列線圖可查得hOW值。①堰長(zhǎng)lW：根據(jù)液體負(fù)荷，單溢流lW為(06～)D。降液管溢流方式有U形流、單溢流、雙溢流、階梯式雙溢流。最大允許空塔流速為： 式中 —液相密度，1000kg/m3—?dú)庀嗝芏龋? C—負(fù)荷系數(shù)，實(shí)際允許空塔速度為u===(m/s)。第16塊塔板處為進(jìn)料層；從半成品酒精從塔頂部第8處液相取出，再進(jìn)入后餾塔中進(jìn)一步處理；雜醇油采用氣相抽提的方法，從進(jìn)料層以下第4塊塔板處取出，其中酒精濃度約為42%。24=（kg/h）。直接加熱蒸汽用量為=247。3247。24=3690(kg/h)。塔底廢液流出量為W=247。3247。生產(chǎn)要求：進(jìn)入精餾塔的酒精液體中乙醇的體積分?jǐn)?shù)為48%，塔底廢流出液中酒精含量幾乎為零，回流比約為R=3。 取塔板間距為HT=300mm，則醪塔的總高為： H=(361）=(m)最大允許空塔流速為： 式中 —液相密度，934kg/m3—?dú)庀嗝芏龋? C—負(fù)荷系數(shù)，則，實(shí)際允許空塔速度為u===。，則實(shí)際醛塔需要的踏板數(shù)位：247。則，查《化工原理》P32吉利蘭圖可知。故，可視為醛塔為泡點(diǎn)進(jìn)料，q=0。24=（kg/h）。直接蒸汽用量為=247。24=（kg/h）, =95%（體積分?jǐn)?shù)）。塔頂醛酒取出量為D=247。3247。進(jìn)料速度為F= (kg/h)，進(jìn)料液濃度為=50%（體積分?jǐn)?shù)）。因而醪塔塔徑為： 醛塔采用直接蒸汽加熱的方法。=20（個(gè)）。故，N=≈10。醪塔提留段操作線方程： 進(jìn)料熱狀況系數(shù)為： 式中 —11%酒精溶液的比熱容[kJ/(kg進(jìn)料層汽液平衡關(guān)系 進(jìn)料液中酒精含量為11%，蒸汽中乙醇含量為52%。3247。24=（kg/h）, =50%（體積分?jǐn)?shù)）。塔頂蒸汽上升量為D=247。3247。24=(kg/h)，進(jìn)料液濃度為=11%（體積分?jǐn)?shù)）。進(jìn)料速度為F=247?，F(xiàn)以一組蒸餾設(shè)備進(jìn)行計(jì)算。蒸煮塔中安裝收縮口或擋板的目的是使汽液更好的混合，以提高蒸煮效率。4=(m3/h)。由物料橫算可知，生產(chǎn)1000kg成品酒精?？梢怨?jié)約大量的時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。從而還可節(jié)省大量的電能。則每個(gè)糖化鍋的容積為： 取每個(gè)糖化鍋容積為3 m3糖化鍋高徑比為1:1，則糖化鍋的直徑為： 說明：①由于糖化鍋較小，無需安裝槳葉式攪拌器。若每個(gè)發(fā)酵罐組各配一個(gè)糖化鍋，即糖化鍋選用五個(gè)。12=(m3/h)。由于種子罐較小，采用懸掛支座。鞍形支座三種。發(fā)酵工廠設(shè)備常用的支座分為臥式支座和立式支座。h)，常壓壓下t0=200C，送風(fēng)量為：V=152=30(m3/h)=(m3/min)。物料管(溢流管)的計(jì)算：各組中物料的體積流量為： 若糖化液的流速為v=，則溢流管的總截面積為：；管徑取無縫鋼管φ57。校核布置后冷卻管的實(shí)際傳熱面積： 由前可知A=(m2)A實(shí)，可滿足生產(chǎn)?，F(xiàn)取豎直蛇管圈端部U型管曲徑為200mm，則兩直管距離為500mm，兩端彎管總長(zhǎng)度為l0：冷卻管總長(zhǎng)度L計(jì)算：有前知冷卻管總面積F=；現(xiàn)取無縫鋼管φ32，沒米長(zhǎng)冷卻面積為 A0=1=(m2),則： 冷卻管占有體積V==(m3)每組管長(zhǎng)L0和管組高度： 另需連接管4m：L實(shí)=L+4=(m)可排豎直蛇管的高度，設(shè)為靜液面高度。計(jì)算如下：最高熱負(fù)荷下的耗水量W： 式中 —1m3糖化液在酒母培養(yǎng)時(shí)，1h的發(fā)熱量與糖化液總體積的乘積 —冷卻水的比熱容，(kg3本處種子罐采用雙端面機(jī)械軸封，因其清潔，密封可靠，無死角，可防止雜菌污染，而填料函軸封因易磨損和滲漏，在發(fā)酵罐中已不再采用。而種子罐內(nèi)設(shè)有豎式冷卻蛇管，可以不設(shè)擋板。進(jìn)風(fēng)速度較快，又有渦輪板阻擋，葉輪打碎氣泡，從而保證了空氣的充分溶解。h)。淀粉水解后的低濃度菌體液可視為牛頓流體，計(jì)算步驟如下：①的計(jì)算：式中 D—攪拌器直徑，D= N—攪拌器轉(zhuǎn)速，N=100/60= r/s ρ—醪液密度，ρ=1030 kg/m3 μ—醪液粘度，μ=103N由于受酒母性質(zhì)的決定，一般攪拌轉(zhuǎn)速為100r/min。則平均溫差為： 則每個(gè)種子罐的換熱面積為： 由酒母培養(yǎng)液性質(zhì)決定，此種子罐采用六彎葉渦輪攪拌器。hh)。h)。因?yàn)椴讳P鋼表面較光滑，對(duì)生產(chǎn)較為有利。查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》附錄以表15可知，封頭高度為：驗(yàn)算全容積 考慮到種子罐較小，而且對(duì)無菌要求較高。則有： ；H=2D。此處以二級(jí)種子罐計(jì)算為例：由工藝橫算可知，,則每天生產(chǎn)酒母醪體積為： 式中 —酒母醪的相對(duì)密度酒母培養(yǎng)周期為12h，選用20m3的通風(fēng)攪拌罐，填充系數(shù)為=75%，則需要的種子罐個(gè)數(shù)為： 取整數(shù)6只。 酒母培養(yǎng)采用連續(xù)工藝，以配合連續(xù)發(fā)酵的進(jìn)行。 對(duì)于75 m3以上的發(fā)酵罐，由于設(shè)備總重量較大，應(yīng)選用裙式支座。鞍形支座三種。發(fā)酵工廠設(shè)備常用的支座分為臥式支座和立式支座。假設(shè)發(fā)酵液的流速為v=1m/s，則溢流管的橫截面積為： 則溢流管管徑為： 查《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》附錄一表12可知，選取無縫鋼管φ884，80mm74mm，適用。則對(duì)數(shù)平均溫度差為： 因此，每個(gè)發(fā)酵罐的冷卻面積為： 兩列蛇管的長(zhǎng)度： 式中 —蛇管的平均直徑，m每圈蛇管的長(zhǎng)度為： 式中 —蛇管圈直徑，m —蛇管圈之間的間距，m，兩列蛇管的總?cè)?shù)：取整數(shù)為15圈。由于罐徑較大，設(shè)在罐內(nèi)同心裝兩列蛇管，并同時(shí)進(jìn)入冷卻水，則水災(zāi)罐內(nèi)流速為： 設(shè)蛇管圈的直徑為3m，并可知A=，則從冷卻管壁到冷卻水的傳熱系數(shù)為K2為： K1值按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取2700 。則為： 則總發(fā)酵熱為： 冷卻水進(jìn)口溫度為180C，出口溫度為250C。發(fā)酵罐壁厚S： 式中 P—設(shè)計(jì)壓力，現(xiàn)取P= D—發(fā)酵罐內(nèi)徑，D=450cm —A3鋼的許用應(yīng)力，=127MPa —焊縫系數(shù)，～1直間，現(xiàn)取= C—壁厚附加量（cm） 式中 C1—鋼板負(fù)偏差，～，這里取C1=C2—腐蝕裕量，此為雙面腐蝕，C2=2mmC3—加工減薄量，采用冷加工，C3=0mm則： 選用8mm厚A3鋼板制作。由發(fā)酵液及發(fā)酵過程的限制本設(shè)備可選用鋼板制成的。則發(fā)酵罐的罐體圓柱體部分實(shí)際容積為： 罐底、罐頂?shù)娜莘e均為：100m3發(fā)酵罐的實(shí)際容積為：由發(fā)酵罐的基本結(jié)構(gòu)尺寸，可確定發(fā)酵罐的表面積，罐體圓柱體部分表面積A1和罐底、罐頂表面積AA3分別為： 全罐總表面積為： 由于需要回收發(fā)酵中產(chǎn)生的CO2，且采用連續(xù)發(fā)酵。罐體高度、底、蓋高度和罐徑的尺寸關(guān)系為H=，h1=，h2=。則連續(xù)發(fā)酵組數(shù)為:（組），取整數(shù)為5組。由工藝衡算可知，則每天產(chǎn)生發(fā)酵液的量為：發(fā)酵周期為50h，若采用100 m3發(fā)酵罐進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵，填充系數(shù)為=87%，則需要發(fā)酵罐的個(gè)數(shù)為： 連續(xù)發(fā)酵一般每組發(fā)酵罐數(shù)為8～10只。4 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型酒精發(fā)酵屬于嫌氧發(fā)酵，發(fā)酵過程無需攪拌。 表34 50000t/a酒精廠總用水量衡算表名 稱規(guī) 格每小時(shí)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。根據(jù)熱量衡算，得冷卻水用量為： 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/(kgk)] 把50% 酒精雜醇油溶液稀釋至含酒精10%的冷水用量為： 故雜醇油分離稀釋總用水量為： 酒精生產(chǎn)工藝總用水量為（不計(jì)設(shè)備清洗用水及其它損耗量）： 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(jì)算。根據(jù)物料衡算，可求得從精餾塔抽取的雜醇油酒汽量為： 式中，20%為雜醇油酒汽中雜醇油的含量。雜醇油提取流程示意圖如圖33。則冷卻水消耗量為： ⑤成品酒精冷卻用水 把成品酒精從=800C 冷卻到=250C 進(jìn)行貯存，冷卻水使用=150C 的自來水，終溫為=400C，采用逆流操作。 據(jù)熱量衡算有： 式中 —精餾塔回流比，一般為3～4， —精餾塔上升的酒汽量， —回流入排醛塔的次等酒量，一般取合格成品酒精的2%，故為 —塔頂上升酒汽的焓，為1166 kJ/kg —蒸餾發(fā)酵醪流量， —蒸餾發(fā)酵醪比熱容，(kgk) —蒸餾發(fā)酵醪加熱前、后溫度，為300C和700C —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： ④甲醇塔分凝器冷卻用水 設(shè)冷卻水的初溫=150C，且冷卻水以逆流串聯(lián)法是通過各分凝器，離開時(shí)終溫=540C。則每小時(shí)