【正文】 時(shí)醛酒量：因?yàn)槿┚普汲鏊凭?2﹪，則每小時(shí)的醛酒量為 [8]： A=2﹪ =(kg/h) ③ P′= P–A = =(kg/h) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 42 精餾塔的物料和熱量衡算圖 ④ 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。PRIDtCF )(tC39。iP39。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） ] i2—塔頂上升蒸汽熱含量 ,i2= (kJ/kg) iH—雜醇油酒精蒸汽熱含量 ,應(yīng)為 iH=1496(kJ/kg) tw2—精餾塔塔底溫度，取 130℃ Cw取 （ kg （ %70195） =% 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 表 43 年產(chǎn) 3 萬噸酒精工廠蒸餾工段精餾塔物料熱量衡算匯總表 進(jìn)入系統(tǒng) 離開系統(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= 11769 F2CF2tF2= 4406314 96﹪酒精 P′= 5179 P′CPtP= 1135400 加熱蒸汽 D2= 10330 D2I2= 27395160 次級(jí)酒精 Pe= 104 — — 稀酒精 H′= 513 H′CHtH= 181595 雜醇油酒精蒸汽 H= 106 HiH= 149600 回流液 — — R(Pe+ P`)Cptp= 3474340 蒸餾廢 水 Wx+D2= 17223 (Wx+D2) tW 2Cw= 9045520 上升蒸汽 — — (R+1) (Pe+ P`) i2= 24577951 熱損失 — — Qn2= 547903 累計(jì) 22612 107 累計(jì) 22612 107 供用水 衡算 精餾塔分凝器冷卻用水 對(duì)精餾塔分凝器熱量衡算有： （ R2+1）（ P′+Pe） i2= W 精餾 CW（ t′H3tH3） W 精餾 =[i2（ R+1） (P′+ Pe)]/[C′W(t′H3－ tH3) 精餾塔回流比 R 為 3[11] 塔頂上升蒸汽熱焓 i2 =冷卻水進(jìn)出口溫度 tH t′H3，取 tH3=20℃ ， t′H3=85℃ Cw取 則精餾塔冷凝器冷卻用水為： W 精餾分凝 = 104kg/h 成品酒精冷卻和雜醇油分離器稀釋用水 成品酒精冷卻使用 20℃ 的 河 水，根據(jù)熱量衡算，耗水量為 [8]： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 W 成品 =[P′CP(tP－ t′P)]/[CW(t′H2－ tH2)] C P為成品酒精比熱容為 （ kJ/kgK） 則成品酒精冷卻水用量為： W 成品 =103kg/h 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=4106=424kg/h 總用水量 蒸餾車間總用水量為： W 蒸餾部分 =W 精餾分凝 +W 成品 +W 雜醇油分 = 104+ 103+424= 104（ kg/h） 表 44 各部分用水量及總用水量 工藝 稀釋部分 發(fā)酵部分 蒸餾部分 用水量（ kg/h） 10032 104 總計(jì)（ kg/h） 105 其他衡算 供用汽衡算 由前面計(jì) 算所得數(shù)據(jù)可知蒸餾工段蒸汽消耗 [12]： D＝ D1+D2 ＝ 12715+10330＝ 23045（ kg/h） 年耗蒸汽量為： 2304524250=138270000(kg)=138270(t) 酒精廠平均蒸汽用量： 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： 23045(100﹪ +4%)=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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 新鮮 蒸汽 ，則連續(xù)蒸餾煤消耗量為： 23045247。80﹪ =（ 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 參考我國糖蜜酒精連續(xù)發(fā) 酵工藝技術(shù)指標(biāo) [12]，設(shè)生產(chǎn)每噸酒精耗電 40 度，可估算酒精廠的用電： 4030000=106（度 /年） =4800（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﹪： 32020120﹪ =5760（度 /日） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 5 設(shè)備計(jì)算與選型 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[10]。 Q1=（ 116991/15） 121%=104（ kJ/h） Q2=5%Q1=5%105=103（ 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) 35℃ ，生產(chǎn)廠所在地區(qū)夏季平均溫度為 27℃ ,則： BW4B4W4BWc tt 100T100TCtt1. 7 ?????????? ])/()/[(輻對(duì) ]Chmk J /[35]Chmk c a l /[2735]100/)27732100/)35732[4 . 8 22444）（）（（（????????????????? 可得： )/()( hkJ6 2 7 2 0273535224Q 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=104(kJ/h) 總發(fā)酵熱為 ： Q 發(fā)酵 =10415=105(kJ/h) （ 2） 冷卻水耗量的計(jì)算 )h/kg(.)(. .)tt(CW P 5612 1059120271864 10654Q ???? ????冷卻 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℃ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 27302030lo )2730()2030( ??? ????? mt （ 3） 傳熱總系數(shù) K 值的確定 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： =（ m2） 設(shè)罐內(nèi)同心裝蛇管，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 0 1 5 9 0 0 0 sm????? 設(shè)蛇管圈的直徑為 3m，水溫 20℃時(shí)常數(shù) A= 則蛇管的傳熱分系數(shù)為： )]Chm/(kJ[)...(.).(..)Rd.(d)(....???????????????22080208028 1 6 6511 0 6077111 0 601 0 0 05304561 8 6477111 8 64 ?? R—為蛇管圈半徑， R= 發(fā)酵罐到蛇管壁的傳熱分系數(shù) 1K 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[17431675011880 . 0 0 42700181661 1 2 ???????? hK 式中 1/16750—為管壁水污垢 層熱阻 [（ m2℃ ） /kJ]。h ② 封頭 壁厚計(jì)算 )(][2 cmCPPDS ??? ?? 式中 P= ,D=533cm， ][? =127MPa， ? = C=++=（ cm） )( cmS ????? ?? 選用 30mm 厚 A3 鋼板制作 （ 6） 進(jìn)出口管徑 ① 稀糖液進(jìn)口管徑 [8,13]： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 稀糖液體積流量為 99m3/h，其流速為 ，則進(jìn)料管截面積為： ）（物 20 6 3 6 0 0/99 mVQF ??? 物F = 24d? ，管徑 ）（物 mFd ??? 取無縫鋼管 φ 58010， 580mm＞ 288mm，可適用。 則 取無縫鋼管 φ 60010 ③ 排氣口管徑 取 φ 63012 無縫鋼管。 其它設(shè)備的計(jì)算和選型 蒸餾設(shè)備 蒸餾設(shè)備 [8,9,14]采用差壓蒸餾兩塔系 機(jī)組， 可以 充分利用過剩的溫差，也就是減少了有效熱 能的損失。 換熱器的選型 換熱器標(biāo)準(zhǔn)換熱管尺寸 φ 252mm 的不銹鋼 ,為正三角形排列 ,管間距 t=32mm同時(shí) ,管殼式換熱器的制 造簡單方便 ,相對(duì)投資費(fèi)用較低。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 稀釋器 選用立式錯(cuò)板糖蜜連續(xù)稀釋器。糖蜜 ， 密度為 1450kg/ m3， 1 天 所需的原料糖蜜為：4180400=1672020kg， 生產(chǎn) 3 萬噸酒精一天內(nèi)釋至 25176。1 1 5 31 4 5 01 6 7 2 0 0 0 mV ?? mD 6 1 53439。 滿足生產(chǎn)要求，工藝流程合理工廠總體布局應(yīng)滿足生產(chǎn) 要求，符合工藝過程，減少物流量。充分注意防火、防爆、防振與防噪聲安全生產(chǎn)是工廠布局首先要考慮的問題，在某些危險(xiǎn)部門之間應(yīng)留出適當(dāng)?shù)姆阑?、防爆間距。噪聲不僅影響工作，而且還會(huì)摧殘人的身體健康?？紤]建筑施工的便利條件 。建構(gòu)筑物廠房布置既要分區(qū)劃片，還要綜合廠地地形，合理選擇標(biāo)高，順應(yīng)等高線布置。 (3) 必須 符合國家有關(guān)規(guī)范和規(guī)定：如《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑防火規(guī)范》、《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工廠企業(yè)采暖和空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工業(yè)鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》、《 “ 三廢 ” 排放試行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定》 、 《工業(yè)與民用通用設(shè)備電力裝備設(shè)計(jì)規(guī)范》等，及廠址所在地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃。 生產(chǎn)車間集中建在廠區(qū)西 南 側(cè)，屬下風(fēng)向，這樣有利于物料的運(yùn)輸，節(jié)省管子材料。職工宿舍遠(yuǎn)離車間，在上風(fēng)向。 車間內(nèi)常用設(shè)備的布置 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 發(fā)酵設(shè)備 由于酒精發(fā)酵周期長，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，每兩列發(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。 （ 2） 各種設(shè)備和 工藝流程的洗滌用水。 （ 3） 生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)生的廢水，其中含有大量的有機(jī)物等。 氣體廢物 主要為發(fā)酵過程中產(chǎn)生的 CO2，鍋爐煤燃燒產(chǎn)生的尾氣，還有各種廢物積聚發(fā)酵產(chǎn)生的少量惡性氣體。 廢物利用 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 。處理回收利用流程 [16]如圖 71： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 71 糖蜜酒精廢液處理工藝流程 廢氣處理 （ 1）發(fā)酵過程中產(chǎn)生的 CO2通過回流裝置回收利用，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 71 所示 [3]： 表 71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（ %） —— 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)，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)過調(diào)節(jié)檢測(cè)后的二次濾液作為液體肥料賣給農(nóng)民。濃縮液作為培養(yǎng)物一部分回流，一部分與濾渣拌料加工。我國酒精原料來源豐富，且發(fā)酵工藝簡單，故選擇以糖蜜為原料，采用臺(tái)灣酵母 396 號(hào)，通過連續(xù)發(fā)酵方式生產(chǎn)酒精。 ；配對(duì) 500m179。日產(chǎn)120 噸無水乙醇，年耗糖蜜 150480