【正文】 精餾操作對塔設(shè)備的要求 精餾所進行的是氣 (汽 )，液兩相之間的傳質(zhì)，而作為氣 (汽 )，液兩相傳質(zhì)所用的塔設(shè)備，首先必須要能使氣 (汽 )，液兩相得到充分的接觸，以達到較高的傳質(zhì)效率。 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 共 63 頁 圖 精餾塔中物料流動示意圖 精餾操作分析可知，為實現(xiàn)精餾分離操作，除 了具有足夠?qū)訑?shù)塔板的精餾塔以外，還必須從塔頂引人下降液流 (即回流液 )和從塔底產(chǎn)生上升蒸汽流，以建立汽液兩相體系。原料液于中部適宜位置處加入精餾塔，其液相部分也逐板向下流入加熱釜，汽相部分則上升經(jīng) 各板至塔頂。頂部冷凝得到的餾出液部分作回流入塔，從塔頂引人后逐板下流，使各板上保持一定液層。 如下圖 所示為一精餾塔。 圖 多次部分汽化和冷凝的 txy 理論上多次部分氣化在液相中可獲得高純度的難揮發(fā)組分，多次部分冷凝在氣相中可獲得高純度的易揮發(fā)組分，但因產(chǎn)生大量中間組分而使產(chǎn)品量極少，且設(shè)備龐大。 利用 txy 相圖，可以對精餾 原理作具體的分析說明。 使用溫度： 0~180℃ 設(shè)計壓力： ~ 其儲罐主要參數(shù)見下表 （ a） 表 （ a）提取后原料儲罐主要參數(shù)表 公稱容積 /m3 公稱直徑 /mm 拱頂高度 /mm 拱頂厚度 /mm 總高度 /mm 管壁高度 /mm 10 20xx 8 3445 3185 ② 儲罐（Ⅱ）的用途是存儲乙醇 本儲罐標準系列的設(shè)計壓力為常壓，設(shè)計溫度為 0℃ ≤t≤200℃ ，公稱容積 Vg 為 ~8m3。 設(shè)計按一天提取的任務量來計算，則所需要的體積為： V=33=9m3； 填充系數(shù)： 罐實際容積： V 實 =10m3 查文獻 [16],可選儲罐型號為： HG5157485 計算容積為 10m3，儲罐內(nèi)徑為 20xx mm，罐壁高度為： 3185mm，拱頂高度為： 260mm，總高：陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 共 63 頁 3445mm，拱頂厚度： mm。 （ 1）水分蒸發(fā)量 12128 5 . 7 28 . 7 5 7 . 5 k g / h1 0 0 1 0 0 2WWWG W? ?? ? ? ??? （ 2)多糖產(chǎn)量 1212100 1 0 0 8 5 . 78 . 7 5 1 . 2 8 k g / h1 0 0 1 0 0 2WGG W? ?? ? ? ??? （ 3）進風量 根 據(jù) t0=20℃ ，相對濕度為 80%，在 I—H 圖上查得 x0= 水蒸氣 /kg 干空氣 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 63 頁 I0= 當 t1=160℃ ， t2=80℃ 時， 在 I—H 圖上查得 I1=I2= kJ/kg 干空氣 x= 水蒸氣 /kg 干空氣 所以，207 . 5 2 4 4 . 30 . 0 4 2 5 0 . 0 1 1 8WL xx? ? ???kg 干空氣 /h 根據(jù)計算求得空氣在 20℃時比容 γ0=所以進風量為： V0=Lν0==（ 4）排風量 根據(jù)計算， 80℃ 時 ，尾氣排出時的含濕空氣比容 γ2=所以排風量為： V2=Lν2==（ 5）總熱耗 理論熱耗： Qt=I(I2I0)=()=因為在運行中有設(shè)備的熱量損耗，這里設(shè)定熱量損耗為 8%，則 3 0 4 6 7 .6 3 3 1 1 7 k J / h0 .9 2PnQtQ ?? ? ? （ 6）空氣加熱管面積 查飽和水蒸汽性質(zhì)表得，當表壓為 時，飽和蒸汽溫度為 T=℃ ，飽和 蒸汽的比熱焓為： I=2778kJ/kg，冷凝水比熱焓 i= kJ/kg。 所以， 2311 1 .144V D H D??? ? ? 334 4 0 . 1 7 m = 4 4 4 m m3 . 1 4 1 . 1 3 . 1 4 1 . 1VD ?????，圓整后取 D=450mm， H==450mm=495mm （ 2） 脫蛋白罐 材料選 擇 設(shè)計選用三個提取罐， 取其壁厚為 10mm，材料為 20R（ GB6654） ； 許用溫度為 20℃ ； 厚度 10mm34mm； 壓力位 。在脫蛋白過程中按照 1:1 的物料與 氯仿 正丁醇的比例混合脫除 ，脫除溫度在常溫下進行 。 所以， 2311 1 .144V D H D??? ? ? 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 63 頁 334 4 3 . 1 = 1 . 5 m3 . 1 4 1 . 1 3 . 1 4 1 . 1VD ?????， H=== （ 2）醇析罐材料選擇 設(shè)計選用三個提取罐， 取其壁厚為 20mm，材料為 20R（ GB6654） ； 許用溫度為 20℃ ； 厚度 20mm34mm； 壓力位 。 因為可按體積加和性來計算，所以可近似認醇析時的體積為 2 .7m3。醇析過程主要在常溫下進行操作，因為乙醇容易揮發(fā)，溫度過高會使乙醇大量揮發(fā)而產(chǎn)生浪費，并且高溫操作也會帶來危險。假設(shè)蒸發(fā)時的真空度為 ，相當于絕對壓強的20KPa，二次蒸汽的密度 ρ 為 ，則二次蒸汽的體積流量為： 3130 m /s36 00 36 00 31S WV ?? ? ?? 取允許蒸發(fā)體積強度為 VS,y=1m3/m3 為了安全，取 n=34=38 根。10() 13 0 22 57 20 0 4. 18 70 15 7. 8k g /h2230W r F C t t qD R? ? ? ? ? ? ?? ? ? 蒸 汽 因為 Q=DR=2230=97758W 所以傳熱面積： A=Q/KT 已知 K=1704W/m2K。所以上式可簡化為： D=[Wr+FC(t1 t0)+q′]/R 式中： C— 溶液的比熱容， kJ/molK； 故， Q=CmΔT=(20xx+100)(9025)=573300 kJ 總傳熱系數(shù)由經(jīng)驗可知： K=20xxW/m 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 63 頁 4 工藝計算 及設(shè)備選型 設(shè)備工藝計算及選型 提取罐的計算及選型 物料衡算： 設(shè)工作 300 天，則可知每日產(chǎn)量約為 ，按提取率為 7%計算，每次投料約為 100kg。 （ 5） 各設(shè)備統(tǒng)一安排，排列整齊，有足夠的操作空間，符合工藝流程的要求。 （ 3） 互相聯(lián)系的設(shè)備，在保證正常運行必須的間距的條件下，彼此可以適當靠近。 本車間還具有以下特點： （ 1） 輔料車間與使用設(shè)備靠近。精餾過程設(shè)有 冷凝器和再沸器 ，及儲罐等其它設(shè)備。 由于精餾過程的主要設(shè)備是精餾塔，精餾塔屬于露天式。本設(shè)計任務重點是酒精精餾過程。 車間布置說明 本廠采用 水提醇沉法 制取香菇多糖，并將所用的乙醇進行回收再利用處理。提取香菇多糖后的殘渣，可以對這些殘渣進行發(fā)酵生產(chǎn)香菇醋，以獲得更好的經(jīng)濟利益。在這個工藝中，基本上沒有廢氣污染，同時廢渣可以發(fā)酵生產(chǎn)香菇醋，具有很好的利用價值和經(jīng)濟價值。由嚴重毒害和煙塵的氣體，盡量布置在廠區(qū)的下風向； （ 7） 根據(jù)環(huán)保的要求，生產(chǎn)區(qū)設(shè)有廢渣處理站，廢水處理站等設(shè)施； （ 8） 考慮工廠今后的發(fā)展，在產(chǎn)區(qū)間留有建筑余地； （ 9） 盡量做到以生產(chǎn)區(qū)為軸線，再考慮輔助車間、行政樓和道路的安排 。原料、半成品和成品形成整個順序盡量保證流水作業(yè)，避免逆行和交叉； （ 2） 鍋爐房、變電站等輔助車間盡量靠近其主 要部門，以縮短其間距離，節(jié)省投資。為保證生產(chǎn)的連續(xù)性，應合理的布置各個區(qū)，使生產(chǎn)發(fā)生聯(lián)系的車間、倉庫等就近布置，盡量減少管路的交叉和返回，使生產(chǎn)上或與生產(chǎn)聯(lián)系緊密的分區(qū)布置達到衛(wèi)生防火的要求。 倉庫區(qū) 倉庫區(qū)包括原料倉庫和產(chǎn)品倉庫，他們都位于主干道旁以便于運輸，成品倉庫靠近噴霧干燥的附近。 輔助車間 主要的車間有備件庫、機修車間、消防車間等。這樣可以減少管路的鋪設(shè)和運輸過程的損耗。研發(fā)樓、醫(yī)務室位于主樓后邊，周圍設(shè)綠化帶。 廠前區(qū) 廠前區(qū)的建筑包括行政樓、研發(fā)樓、職工食堂、醫(yī)務室等。生產(chǎn)區(qū)的綠化能減弱生產(chǎn)中散發(fā)出來的有毒氣體和噪音對人體的影響。擬建廠設(shè)計道路寬度為 9 米，道路的交叉口為圓形。 合理的進行廠內(nèi)道路布置，對提高運輸效率，保證運輸安全等均有重要意義。生產(chǎn)性質(zhì)相同的 車間或輔助環(huán)節(jié)，做到盡量聯(lián)合布置，在大廠房中，這樣可以縮短距離，提高場地的利用率和辦事效率。 輔助附屬車間及其它服務環(huán)節(jié)的位置位于其服務范圍的中心或靠近主要服務對象。為了獲得較好的自然采光以及廠房的防震效果，大部分采用工字形、 L 形、 11 形廠房，外形簡單整齊。 廠房的方向、位置和間距應符合采光通風的要求。建筑物之間的距離，在滿足防火要求的前提下盡量縮小，以減少建筑面積。生產(chǎn)區(qū)的布置在工廠的中心地帶，與大門直接相對，使工人上下班和運輸都比教方便。應設(shè)計在工廠主干道旁并且靠近粉碎車間，以便減少運輸。 原料廠及堆場 本廠的主要原料是香菇，香菇受潮容易腐爛發(fā)霉，所以要防止雨淋。 陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 63 頁 3 設(shè)計說明 全廠總平面布置 全廠總平面設(shè)計為本設(shè)計的一項重要任務，總平面設(shè)計合理與否，直接影響新建廠能否節(jié)約而有 效的的順利進行，影響到新建廠后的生產(chǎn)、管理、成本、能耗等各個方面，同時還影響到全廠的美觀和今后的發(fā)展。用該方法生產(chǎn)周期較短，發(fā)酵過程中不添加任何化學物質(zhì)，口感純正，風味獨特，既可用于烹調(diào)，經(jīng)調(diào)配降低其酸度并添加甜味物質(zhì)后又可制成飲料，是老少皆宜的保健飲品 [15]。 提取 過濾制備香菇醋醇析 過濾脫蛋白噴霧干燥多糖產(chǎn)品乙醇回收濾液濾渣濾渣濾液 圖 香菇多糖生產(chǎn)工藝流程簡 圖 全廠副產(chǎn)品 全廠生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生大量的香菇廢渣，這些廢渣可以經(jīng)過香菇發(fā)酵、酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵等多步，將原料中的有關(guān)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成食用菌保健醋中的有效成分，從而生產(chǎn)出香菇醋，這種醋富含氨基酸及真菌多糖，有一定的保健功能。儲料罐的料液經(jīng)過蒸發(fā)器進入醇析罐，在 醇析濃度為 70%下 進行醇析 ， 醇析 后經(jīng)過過濾的多糖在經(jīng)過蛋白脫除罐在 樣品與氯仿 正丁醇為 1:1 條件下萃取 30min 脫蛋白， 在醇析后過濾的濾液經(jīng)陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 63 頁 過精餾塔精餾回收乙醇。 香菇多糖的分子 式： (C42H70O35)n， 香菇 多糖的化學結(jié)構(gòu)模型如 下圖 所示： 圖 香菇多糖化學結(jié)構(gòu)模型 香菇多糖的化學結(jié)構(gòu)式如下圖 所示： 圖 香菇多糖的結(jié)構(gòu)式 香菇多糖的生產(chǎn)工藝 香菇多糖提取的傳統(tǒng)方法有：水提醇沉法、稀堿浸提法、稀酸浸提法、和酶法等，近幾年隨著對香菇的研究不斷深入，又出現(xiàn)一些比較新穎的提取方法，如超濾法、微波輔助浸提法及超聲波法等 [3]。 香菇多糖為白色粉末狀固體，對光與熱穩(wěn)定。 人員編制如下表 所示： 表 工種 班制 男 女 總?cè)藬?shù) 提取崗位 4 4 4 醇析崗位 4 4 4 過濾崗位 4 4 4 干燥崗位 4 4 4 乙醇回收崗位 4 4 4 司爐崗位 4 4 4 技術(shù)員 1 1 1 2 安全員 1 1 1 輔助人員 1 3 3 車間主任 1 2 2 總計 19 13 32 資金籌措方式 采用部分國家貸款，部分自籌資金和部分銀行貸款分期償還方式，而且籌集資 金可以采用職工入股的方式，使職工真正成為企業(yè)的主人，充分調(diào)動職工的積極性。 由于香菇生產(chǎn)屬是間歇生產(chǎn)過程，故檢修可以根據(jù)市場的需求確定。企業(yè)內(nèi)部按照有利于發(fā)展生產(chǎn)，有利于充分利用人力資源、術(shù)、裝備、資金，有利于宏觀調(diào)控微觀搞活，有利于調(diào)動各個方面的積極性，有利于提高經(jīng)濟效益的原則，在劃小核算單位的基礎(chǔ)上下放權(quán)利，實行分級分權(quán)管理。 企業(yè)組織 管理 勞動定員和人員編制 擬建廠有廠部領(lǐng)導及其下屬的科室和車間組成，技術(shù)人員主要從離校畢業(yè)生和相關(guān)企業(yè) 的有工作經(jīng)驗人員中招聘，勞動工人從本地區(qū)招收。因此，本生產(chǎn)工藝無“三廢”排放，可實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。 環(huán)境保護 擬建工廠在整個生產(chǎn)工藝中，主要采用比較成熟的水提醇沉提取法進行提取多糖，然而，生產(chǎn)中所用的水、乙醇等都能回收利用；對于所用的乙醇采用精餾對其提取，并再次用于香菇多糖的提取中。 總之，本設(shè)計無論從原材料、動力供應，還是從交通運輸?shù)确矫婵紤]，擬建廠址所在地都比較合適。廠區(qū)建在地下水位 － 15 米的地面上，水源供應以本地自來水為主，地陜西理工學院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 63 頁 下水為分輔的綜合供水方式，以確保本廠用水的需要。 本廠采用本地電網(wǎng)供電，可以避免為建設(shè)動力設(shè)備而增加的額外投資，而且西南部水電資源豐富，可以確保