【正文】 ?? 塔底真空度為 （表壓），蒸汽加熱焓為 2644KJ/Kg，又蒸餾過(guò)程熱損失Qn 可取傳遞總熱量的 1﹪ ，根據(jù)熱量衡算，可得消耗的蒸汽量 為： )(254299)( 00 6664 139。 日產(chǎn)產(chǎn)品酒精量： 50000／ 250﹦ 200（ t） 每小時(shí)酒精量： 2001000247。98） =（ kg） 實(shí)際年產(chǎn)次級(jí)酒精： 24250=1020360(Kg)=（ t/a） 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 12 表 31 202100t/a 糖蜜原料酒精廠(chǎng)物料衡算表 物料衡算 生產(chǎn)%酒精物料量 每小時(shí) （ Kg） 每天 （ t） 每年 （ t） 燃料酒精 1000 8333 200 49998 糖蜜原料 4180 34833 3344 209000 次 級(jí)酒精 20 167 4 1000 發(fā)酵醪 14212 118432 710600 蒸餾發(fā)酵醪 14039 116991 701943 雜醇油 3 25 150 二氧化碳 968 8067 484000 醪塔廢醪量 14218 710893 稀釋工段的物料衡算物料衡算 糖蜜稀釋用水量（以每生產(chǎn) 1000kg 酒精計(jì)算） 稀釋成 25﹪ 稀糖液用水量為： W1= 142124180=10032 (kg) 則生產(chǎn) 5 萬(wàn)噸酒精每小時(shí)需要稀釋 用水量： 10032 8333247。250=（ kg/d） 每小時(shí)耗量： 247。 250=（ kg） 每小時(shí)用量： 247。 =（ kg/h） 以葡萄糖為碳源，酒母發(fā)酵每生成 1kg 酒精放出的熱量約為 1170KJ 左 右，則發(fā)酵和培養(yǎng)酒母每小時(shí)放出的熱量為： Q=1170=106（ KJ/h） 發(fā)酵酒母冷卻水初 39。2wt =27℃ ， 平均耗水量為： )/(337321)2027( )( 639。239。=5﹪ 116991247。=1﹪ 247。塔頂溫度 75℃ ，塔底溫度 85℃ 。加熱蒸汽取 絕對(duì)壓力，則其熱焓量 I1=2644KJ/kg。 y1—塔頂上升蒸汽中酒精濃度 [﹪（ W） ]， y1= ﹪。 熱量衡算式： 11e11111111 )( nWWXFF QtCDCWiVIDtCF ????? 23 設(shè) CF1=（ kgk）， Ce=（ kg 出塔酒精量為： P=8333(kg/h) 每小時(shí)醛酒量因?yàn)槿┚普汲鏊凭?2﹪，則每小時(shí)的醛酒量為： A=2﹪ 8808=176(kg/h) （ 3） P′= P–A =8808－ 176=8632(kg/h) 圖 22 精餾塔的物料和熱量衡算圖 在精餾塔中，塔頂酒精蒸汽經(jīng)粗餾塔底再沸器冷凝后，除回流外，還將少量酒精送到洗滌塔再次提凈。P(R39。i)P39。 )26176(39。k）， ﹪ —為雜醇油酒精的重量百分濃度，與液相濃度 55﹪（ v）相平衡。k） Qn2—精餾塔熱損失 ,Qn3=2%D2I2 CF2—進(jìn)塔酒精的比熱，取 CF3=(kJ/kg) tF2—進(jìn)料溫度，取 90℃ W’x上面算得 11448kg/h 計(jì)算可得： D2=17241(kg/h) 塔底排出的廢水： G=D2+W， x= 17241+11448=28689（ kg/h） 計(jì)算蒸餾工段的蒸餾效率： %% %Fx Px 1F1PP ?? ???? 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 17 表 24 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸酒精工廠(chǎng)蒸餾工段精餾塔物料熱量衡算匯總表 進(jìn)入系統(tǒng) 離開(kāi)系統(tǒng) 項(xiàng)目 物料 （ kg/h） 熱量（ kJ/h） 項(xiàng)目 物料（ kg/h） 熱量（ kj/h） 脫醛液 F2 19575 F2CF2tF2 106 96﹪酒精 P′ 8632 P′CPtP 106 加熱蒸汽 D2 17241 D2I2 107 次級(jí)酒精 Pe 173 — — 稀酒精 39。H CHtH 105 雜醇油酒精蒸汽 H 176 HiH 105 回流液 — — R(Pe+ P`)Cptp 106 蒸餾廢水 Wx+D2 28689 (Wx+D2) tW 2Cw 107 上升蒸汽 — — (R+1) (Pe+ P`) i2 107 熱損失 — — Qn2 105 累計(jì) 37670 107 累計(jì) 37670 107 供水衡算 利用酒母發(fā)酵的冷卻廢水進(jìn)行冷卻，這樣可以節(jié)省冷凝水用量。3Ht tH3） W 精餾分凝)39。3Ht ，取 tH3=20℃ ， 39。 239。HHWPPP ttC ttCW ???成品 C P為成品酒精比熱容為 （ kgPt 為成品酒精冷卻前后的溫度，分別為 ℃ 、 30℃ 2Ht 、 39。K） 則成品酒精冷卻水用量為： W 成品 =104kg/h 在雜醇油分離器 內(nèi)加入 4 倍的水稀釋?zhuān)瑒t稀釋用水量為： W 雜醇油分離 =4 H=4176=704kg/h 總用水量 蒸餾車(chē)間總用水量為 ： W 蒸餾工段 =W 精餾分凝 +W 成品 +W 雜醇油分離 =105+104+704=105（ kg/h） 表 31各工段用水量及總用水量 工段 稀釋工段 發(fā)酵工段 蒸餾工段 用水量（ kg/h） 83597 105 總計(jì)（ kg/h） 105 其他衡算 供氣衡算 由前面計(jì)算所得數(shù)據(jù)可知蒸餾工段蒸汽消耗： D＝ D1+D2 ＝ 21296+17241＝ 38537（ kg/h） 年耗蒸汽量為： 3853724250=231222021(kg)=231222(t) 酒精廠(chǎng)平均蒸汽用量： 酒精廠(chǎng)每小時(shí)平均蒸汽消耗量 主要供給蒸餾工段，因此其消耗量 由蒸餾量和北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 19 損失 組成 ， 蒸汽總 損失 取蒸餾工段蒸汽消耗量的 4%， 則鍋爐 需要 蒸發(fā)量為： 38537(100﹪ +4%)=40079kg/h=使用熱值為 4000 大卡的煤， 假設(shè)鍋爐效率為 80%， 則每噸煤能供生產(chǎn)使用50t 新鮮蒸汽 ，則連續(xù)蒸餾煤消耗量為： 40079247。80﹪ =1002（ kg/h） 本設(shè)計(jì)選用的鍋爐為工業(yè)中壓 （ —）中型（ 20—75t）的煤粉鍋爐型號(hào)為 YG80/—M7 蒸發(fā)量為 80t/h，額定溫度為 450℃ 供電衡算 根據(jù)我國(guó)糖蜜酒精連續(xù)發(fā) 酵工藝技術(shù)指標(biāo) [9]，設(shè)生產(chǎn)每噸酒精耗電 40 度，可估算酒精廠(chǎng)的用電： 4050000=2105（度 /年） =8000（度 /日） 考慮到此值為估算值，所以乘以一個(gè)富裕系數(shù)為 120﹪： 8000120﹪ =9600（度 /日） =106（度 /年） 第四章 設(shè)備計(jì)算 發(fā)酵設(shè)備設(shè)計(jì) 采用連續(xù)發(fā)酵方式，根據(jù)物料衡算結(jié)果可知，每小時(shí)進(jìn)入發(fā)酵罐的醪液體積流量為： 118433kg/h，密度為 1200 kg/m3[14]。根據(jù)發(fā)酵罐現(xiàn)在的設(shè)備情況，從 100 m3到 500 m3，現(xiàn)在酒精廠(chǎng)一般采用 300 m3，按照有關(guān)情況和指導(dǎo)老師建議，我采用 300 m3， 取 H=2D，h1=h2= D—為發(fā)酵罐內(nèi)徑，（ m） H—為發(fā)酵罐高，（ m） h h2—分別為發(fā)酵罐底封頭高和上封頭高，（ m） 發(fā)酵罐上均為標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭， 下部為錐形封頭，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，假設(shè)其上下封頭近似相同， 則 )(500)61(hD42HD4V 3122 mD ????? ??全 D=， H=， h1=h2= 發(fā)酵罐的表面積 圓柱形部分面積： F1=πDH==178m2 由于橢圓形封頭表面積沒(méi)有精確的公式，所以可取近似等于錐形封頭的表面積： F2=F3= )m()()2D(D2 222222 ?????? ?? 發(fā)酵罐的總表面積： F=F1+F2+F3=178+23+23=224m2 （ 3）計(jì)算發(fā)酵罐數(shù)量： 上面已經(jīng)寫(xiě)到，我設(shè)計(jì)的發(fā)酵罐規(guī)格為 300 m3的規(guī)格， 設(shè)總發(fā)酵時(shí)間為 48 小時(shí) ,設(shè)發(fā)酵罐數(shù)為 N 個(gè)，則發(fā)酵罐的有效容積 [3] V 有效 =WT/N公式 (1) V 全容積 Ψ=V 有效 公式（ 2） 式中 W—每小時(shí)進(jìn)料量； T—發(fā)酵時(shí)間； N—發(fā)酵罐數(shù) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值， 一樣 取發(fā)酵罐填充系數(shù)為 Ψ=80%， 則可以得到： 30080%=99(4812)/N, 計(jì)算得到： N= 個(gè) )，則我們需要發(fā)酵罐 N=15 個(gè) 糖蜜儲(chǔ)罐個(gè)數(shù)的計(jì)算 糖蜜儲(chǔ)罐采用 1000m3規(guī)格： 15 天的糖蜜量為： V=83615=12540 (t) 查得 85Bx 的糖蜜密度為 1450 kg/ m3 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 21 則 V＝ 125401000/1450＝ 8648（ m3） 設(shè)其裝料系數(shù)為 80﹪，則貯罐的全容積為： V 糖蜜 ＝ 8648/＝ 10810（ m3） 10810/1000=（個(gè)） ，取 11 個(gè) 冷卻面積和冷卻裝置主要結(jié)構(gòu)尺寸 （一）、總 的發(fā)酵熱： Q=Q1(Q2+Q3) Q1=GSq )c3 Bw ttFQ ?? （? 式中 G—每罐發(fā)酵醪量（ kg） S—糖度降低百分值（﹪） q—每公斤糖發(fā)酵放熱（ J），查得 Q1—主發(fā)酵期每小時(shí)糖度降低 1 度所放出的熱量 Q2—— 代謝氣體帶走的蒸發(fā)熱量，一般在 5%— 6%之間，我們估算時(shí)采用5% Q3—— 不論發(fā)酵罐處于室內(nèi)還是室外，均要向周?chē)臻g散發(fā)熱量 Q3，具體計(jì)算看后面。hh 188—鋼管的導(dǎo)熱系數(shù) [kJ/（ m2℃ ） ] —管子壁厚（ m） （ 四 ）、冷卻面積和主要 尺寸 )m(460 QF 26m ?????? 蛇管總長(zhǎng)度為： )(d)m(1 3 3 20 .1 1 460dFLcpcpm蛇管的平均直徑—式中???? ? 確定一圈蛇管長(zhǎng)度： )m()(h)R2(L 22221 ?????? ?? 式中 R—蛇管圈的半徑，為 h—蛇管每相鄰圈的中心距，取 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 23 蛇管的總?cè)?shù)為： NP=L/L1=1332/=65(圈 ) 蛇管總高度： )(3 2 )165()1( mhNH PP ?????? （五）、發(fā)酵罐壁厚 發(fā)酵罐壁厚 S )(][2 cmCPPDS ??? ?? 式中 P—設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的 倍，現(xiàn)取 D—發(fā)酵罐內(nèi)徑， D=533cm