【正文】 ， 39。 239。HHWPPP ttC ttCW ???成品 式中： P‘ 為 3452 (kg/h) CP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 四、雜醇油分離器稀釋用水 在雜醇油分離器 內(nèi)加入 4 倍的水稀釋，則稀釋用水量為： W 雜醇油分離 =4 H=4=五、蒸餾車間總用水量為： W 蒸餾工段 =W 精餾分凝 +W 成品 +W 雜醇油分離 =104+104+=104（ kg/h） 第四章 供用汽衡算 [9] 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 ＝ 8483+6896＝ 15380（ kg/h） 年耗蒸汽量為： 1538024250=92280t 酒精廠每小時(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： 15380(100﹪ +4%)=15995kg/h=16t/kg 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： 15995247。80﹪ =400（ 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℃ 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 16 第五章 供電衡算 參考我國(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，可估算酒精廠的用電： 4020200=8105（度 /年） =3200（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﹪： 3200120﹪ =3840（度 /日） =105（度 /年） 第六章 設(shè)備計(jì)算與選型 第一節(jié) 種子罐的 設(shè)計(jì) 一、種子 罐 類型、 容積 和個(gè)數(shù) 的確定 [15] （ 1）培養(yǎng)菌種：酵母菌 （ 2）發(fā)酵罐類型：機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐 （ 3） 種子罐 個(gè)數(shù)的確定： 根據(jù)實(shí)際情況，選取 50m3的種子罐 3 個(gè)。 公稱體積 －－罐的筒身（圓柱）體積和底封頭體積之和。相對(duì)其他工業(yè)來(lái)說(shuō)，發(fā)酵液對(duì)鋼材的腐蝕不大，但必須能耐受一定的壓力和溫度，通常要求耐受 130－150 ℃的溫度和 的壓力?？紤]使用A3 鋼為材料，內(nèi)涂環(huán)氧樹脂防腐。 綜合各因素，該發(fā)酵罐發(fā)酵生產(chǎn)紅霉素，由于發(fā)酵液腐蝕性不大，我們選擇不銹鋼 16MnR 鋼 罐體壁厚：取決于罐徑及罐壓的大小 ? ? )(21 mmCppD ??? ??? 取 D=3m, p=, 雙面焊縫 ? =， ??? =137MPa, C=3mm 則 3 72 3 0 0 6661 ??????? ???? 根據(jù)《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》，中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2020 年。 封頭壁厚計(jì)算：常大于罐體壁厚 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 19 ? ? C m mPK P Dt td ??? ?? 已知：取雙面焊φ =、 D=3000mm、 P=、 K=、 ? ? MPa137?? 、t=1 求得： mmtd 3 72 3 0 0 ?????? ??? 根據(jù)《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論》，中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2020 年。根據(jù)下式計(jì)算擋板數(shù) n： ? ? ~ ???????? nD DnDb 取 b=, 得出擋板數(shù) n=5 塊 式中 b——擋板寬度， mm； D——罐內(nèi)徑， mm； n——擋板數(shù)， mm。 本次設(shè)計(jì)只設(shè)置了 1 個(gè)人孔，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為： HG21515－ 1995 人孔（ R 視鏡用于觀察發(fā)酵罐內(nèi)部的情況。 接口管 管道接口： 進(jìn)料口：采用 焊接 ， 接口管 徑 ?78*4 mm，開在封頭上，位置：角度 45 度； 排料口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?78*4 mm，開在罐底； 進(jìn)氣口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?72*，開在封頭上，位置：角度 75度 ； 排氣口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?89*45 mm，開在封頭上，位置：角 60 度 ； 冷取水進(jìn)、出口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?68*4 mm，開在罐身圓柱體上； 補(bǔ)料口：采用 焊接 ，接口管直徑 ?78*4 mm，開在封頭上； 取樣口： 采用 外螺紋連接 ?21*3 mm ，開在罐身圓柱體上 。 Q1=（ 46796/8） 121﹪ =105（ KJ/h） Q2=5﹪ Q1=5﹪ 105=104（ KJ/h） 發(fā)酵罐表面積的熱散失計(jì)算： 先求輻射對(duì)流聯(lián)合給熱系數(shù)， 假定 發(fā)酵罐外壁 不包扎保溫層， 壁 溫 最高可達(dá)32 ℃ ， 生 產(chǎn) 廠 所 在 地 區(qū) 夏 季 平 均 溫 度 為 27 ℃ , 則 ： 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 22 BW4B4W4BWc tt ])100/T()100/T[(Ctt1. 7 ??????? 輻對(duì) ??? ]Chmk J /[35]Chmk c a l /[2735]100/)27732100/)35732[4 . 8 22444）（）（（（????????????????? 可得： )h/kJ(8 7 9 2)2735( 3 ????? =103（ kJ/h） 需冷卻管帶走的 單個(gè)發(fā)酵罐 冷卻熱負(fù)荷為： Q=Q1Q2Q3=103=105(kJ/h) 總發(fā)酵熱為： Q 發(fā)酵 =105x8=106(kJ/h) 冷卻水耗量的計(jì)算 )/(9231)2027( )( Q 512冷卻 hkgttCW P ??? ???? 對(duì)數(shù)平均溫度差的計(jì)算 2121lo )()(tttttttttFFFFm??????? 主發(fā)酵控制發(fā)酵溫度 tF為 30℃，按題意冷卻水進(jìn)出口溫度分別為： t1=20℃ , t2=27℃ 27302030lo )2730()2030(?? ????? mt= 傳熱總系數(shù) K值的確定 [15] 選取蛇管為水煤氣輸送鋼管，其規(guī)格為 53/60mm，則管的橫截面積為： （ ） 2=（ m2） 設(shè)罐內(nèi)同心裝兩列蛇管，并同時(shí)進(jìn)入冷卻水，則水在管內(nèi)流速為： )/( 0 0 00 0 2 6 0 02 9 2 3 1 3 sm?????? 設(shè)蛇管圈的直徑為 ，并由水溫差得 A= )]/([7630)()()()(22ChmKJRddA??????????????? ??? 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 23 R—為蛇管圈半徑， R= 1? 值按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取 2700[KJ/（ m2℃） ] 故傳熱總系數(shù)為： )]Cm/(kJ[17191675 01188 3527001763011 2 ???????? hK 式中 1/16750—為管壁水污垢層熱阻 [（ m2℃ ） /kJ]。h附錄的表 17查詢可知： 選用 20mm厚 A3 鋼板制作。 稀糖液出口管徑 ： 因?yàn)槌隹谖锪狭恳冗M(jìn)口物料量大些，按說(shuō)出口管徑應(yīng)該比稀糖液進(jìn)口管徑大些，所以取 φ2107無(wú)縫鋼管就可以滿足了 。 第三節(jié) 其它設(shè)備的計(jì)算和選型 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 25 一、 糖蜜儲(chǔ)罐個(gè)數(shù)的計(jì)算 糖蜜儲(chǔ)罐采用 500m3規(guī)格： 15 天的糖蜜量為： V=15=5016(t) 查得 85Bx 的糖蜜密度為 1450 kg/ m3 則 V＝ 5016/1450x1000＝ 3459（ m3） 設(shè)其裝料系數(shù)為 80﹪，則貯罐的全容積為： V 糖蜜 ＝ 3459/＝ 4324（ m3） 4324/500=（個(gè)） ，取 9 個(gè) 即選取 500m3糖蜜儲(chǔ)罐 9 個(gè)。 參照《酒精蒸餾技術(shù)》一書中的“上海酒精總 廠 差壓蒸餾兩塔系 機(jī)組方案 ”，設(shè)計(jì)蒸餾機(jī) 組如下：（ 1） 醪塔：仿法國(guó)方形浮閥塔板，塔徑 3000mm， 22 板，板間距 500mm，塔高 14800mm，裙座直徑 3000mm，高 5000mm；（ 2）精餾塔：仿法國(guó)方形浮閥塔板，塔徑 2600mm， 65 板，板間距 350mm，塔高 26500mm，裙座直徑 2600mm，高 5000mm。 四、 酒精捕集器 [10] 為了便于管理和操作，整個(gè)發(fā)酵車間只需一只總酒精捕集器，這樣從整個(gè)工段而言塔負(fù)荷也比較穩(wěn)定，由于 CO2 中含酒精量變化不大，故沒(méi)有必要進(jìn)行板數(shù)的設(shè)計(jì) 。 生 產(chǎn) 1t 酒精 需 4180kg85176。糖蜜用量得： 1421220200/250=1136960kg,密度 1200kg/ m3,初選糖蜜 按照課本經(jīng)驗(yàn)選取流速為 u=V1=1136960/1200= 又稀釋器的近似體積等于： VlD ?24? 式中 D—為稀釋器的內(nèi)徑，（ m） l=243600=30240（ m） 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 26 則 mD 199 40 ????， 取 糖蜜輸送管，流速 為 339。1 ???? ?? ? 取 表 61 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸酒精工廠 設(shè)計(jì)主要設(shè)備一覽表 序號(hào) 設(shè)備名稱 臺(tái)數(shù) 規(guī)格與型號(hào) 來(lái)源 1 種子罐 3 50m3 訂 購(gòu) 2 發(fā)酵罐 8 200 m3 訂購(gòu) 3 醪塔 12 浮閥型 φ=3m 訂 制 4 精餾塔 4 導(dǎo)向篩板塔 訂 制 5 換熱器 48 管殼式換熱器 訂購(gòu) 6 酒精捕集器 2 泡罩 板式 訂制 7 稀釋器 2 訂制 8 糖蜜 貯罐 9 500 m3 訂 購(gòu) 9 鍋爐 2 YG80/—M7 訂購(gòu) 第七章 車間布置設(shè)計(jì) [10] 第一節(jié) 建筑概述 總平面布置根據(jù)風(fēng)玫瑰圖和等高線圖，場(chǎng)地形狀布置為矩形，地勢(shì)要求按等高線遞降布置，坡度 ﹥ 3%。 廠區(qū)總平面的布置采用聯(lián)合式布置形式。生活設(shè)施和公用設(shè)施采用分離式布置，以方便各設(shè)施的使用和環(huán)境優(yōu)化。鍋爐房建在工廠的 西南方向 ，以利于廠區(qū)的空氣環(huán)保，且本廠進(jìn)行路邊的綠化和美化。車間采光率在 1/6～ 1/8 之間，采用鋼窗結(jié)構(gòu)，玻璃的面積占窗洞的 75﹪ ，窗的面積為 ，窗高為 。 第二節(jié) 車間內(nèi)常用設(shè)備的布置 一、 發(fā)酵設(shè)備 由于酒精發(fā)酵周期長(zhǎng)，發(fā)酵罐數(shù)量較多，發(fā)酵罐間的距離 為 ，離墻的距離應(yīng)大于 1m，每?jī)闪邪l(fā)酵罐間應(yīng)留有足夠的人行通道和操作面，距離為 。 辦公室、控制室 和菌種室 設(shè)在一樓。車間為兩層，把較低的塔設(shè)備置于車間內(nèi)，基本上處于一條線，再沸器、分凝器、預(yù)熱器、泵等小設(shè)備也放在車間內(nèi)。塔頂布置一組冷凝器，利用重力回流，節(jié)省能源消耗，同時(shí)也節(jié)約廠房造價(jià)。塔的人孔盡可能朝同一方，人孔的中心高度距樓面為 1m左右 。男女更衣室在一樓，控制室設(shè)在二樓。污水廢物按照其來(lái)源主要有 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 28 （ 1）發(fā)酵，蒸餾的經(jīng)過(guò)熱交換的冷凝水，其中有部分是封閉運(yùn)行的，可以循環(huán)利用，有部分被熱交換器排除，其主要污染危害為熱污染。其污染物含量低。 （ 4）、生活污水。 氣體廢物。 固體廢物。 第二節(jié) 廢物利用 一、 綜合利用及三廢處理 酒精發(fā)酵行業(yè)三廢處理總體措施是：首先改進(jìn)生產(chǎn)工藝，使三廢排放含量盡量的減低 。 廢氣 處理 （ 1）發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的 CO2通過(guò)回流裝置回收利用，可再次制成干冰，或者被液化，以備生產(chǎn)中使用。雖然可以加裝尾氣處理裝置，但是通過(guò)前面兩個(gè)步驟和因?yàn)榻?jīng)濟(jì)性原則，不采取此項(xiàng)措施。由于各個(gè)工廠生產(chǎn)工藝不一樣，所產(chǎn)生的酒糟液也會(huì)不一樣，但是用糖蜜做原料發(fā)酵酒精所產(chǎn)生的酒糟液其成分大致如下表 101 所示 [24]： 表 81糖蜜原料發(fā)酵酒精酒糟液組成分 廢液組分 糖蜜醪 糖蜜濾液 相對(duì)密度（ 15℃） PH —— 總固形物（ %） 灰分（ %） 懸浮物（ %） —— 總糖（ %） —— 年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燃料酒精工廠的設(shè)計(jì) 29 總氨（ ppm） 850 660 BOD（ ppm） 33600 33600 COD（ ppm） 40500 40500 可以看出酒精廢液里面的蛋白質(zhì)含量和糖含量非常高，仍可作為第二產(chǎn)品再次使用。受其啟發(fā)，我自己綜合各種資料，找出了一條處理方法。如圖 1 路線運(yùn)行所示，當(dāng)廢水在二沉池中和調(diào)節(jié) PH，并且加入一定的凝絮劑后，沉淀物濾渣則為植物的肥料，其經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)檢測(cè)后的二次濾液作為液體肥料賣給農(nóng)民