年产2万吨酒精工艺设计发酵工程课程设计(编辑修改稿)

年产2万吨酒精工艺设计发酵工程课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

每小时耗量： （ kg/h 则生产 2 万吨酒精一年需要硫酸铵用量： 20200=104（ t/a） 硫酸用量 [7] 稀释酒母稀糖 液用酸 5kg/t 糖蜜： 年用量： 41805=20900（ kg/a） =（ t/a） 日用量： 20900/250=（ kg） 每小时用量： （ kg/h） 则生产 2 万吨酒精硫酸用量： 20200=105 表 22 稀释工段各物料用量（ 2 万吨产量计算） 物料 用量 (t/a) 糖蜜稀释用水量 108 营养盐添加量 104 硫酸用量 105 二、发酵工段的物料和热量衡算 无水酒精量： 扣除蒸馏损失 生产 1000kg 无水酒精耗糖蜜量为： 247。 90﹪ 247。 50﹪ =（ kg） 现为了生产 20200t/a，要每小时投入糖蜜量 13933kg/h，则无水酒精量为： 139331000/=3373（ kg/h） 酒母热量 [11]： 以葡萄糖为碳源，酒母发酵每生成 1kg 酒精放出的热量约为 1170KJ 左 右，则发酵和培养酒母每小时放出的热量为： Q=1170=106（ KJ/h） 取工段发酵酒母冷却水初 39。 1wt =20℃，终温 39。 2wt =27℃， 平均耗水量为： 年产 2 万吨燃料酒精工厂的设计 10 )/( 3 4 9 9 6)2027()( 39。 39。 239。 1酒母发酵 hkgttCQWwwe 酒母酒精捕集用水为：（待蒸馏发酵醪液量为 F=46796kg/h） 5﹪ F/=5﹪ 46796/=（ kg/h） 发酵洗罐用水为：（每 15 天洗一次） 1﹪ F/=1﹪ （ kg/15 天） 则在发酵工段总用水量 W 发酵工段 =++=（ kg/h） 三、蒸馏工段的物料与热量衡算 [1 1 13] 按 采用差压蒸馏两塔流程 计算，进醪塔浓度为 ﹪，出醪塔酒精蒸汽浓度为 50﹪ 醪塔 Q3=V1i F1 Qn1 Q1=F1C1t1 D1 Q4=Q14+D1Ct4 Q2=D1I 1 Wx+D1 图 21 醪塔的物料和热量 平衡图 醪液预热至 55℃ ，进入醪塔蒸馏，酒精质量分数为 ﹪ ，沸点 ℃，取上升蒸汽浓度为 50﹪（ v），即 ﹪（ w）。 塔顶温度 75℃，塔底温度 85℃。 则塔顶上升蒸汽热焓量 i1=2045kJ/kg。 加热蒸汽取 绝对压力，则其热焓量 I1=2644KJ/kg。 总物料衡算： 1111 DWVDF X  即 XWVF  11 21 酒精衡算式： 111111 )( WXF xDWyVxF  22 式中 ： xF1— 成熟发酵醪内酒精含量 [﹪（ W） ]， xF1=﹪。 y1—塔顶上升蒸汽中酒精浓度 [﹪（ W） ]， y1= ﹪。 XW1—塔底排出废糟内的酒精浓度 [﹪（ W） ]，塔底允许逃酒在 ﹪以下，取 xW1=﹪。 热量衡算式： 醪 塔 醪 塔 醪 塔 年产 2 万吨燃料酒精工厂的设计 11 11e11111111 )( nWWXFF QtCDCWiVIDtCF  23 设 CF1=（ kgh）， CW=（ kgk）， Ce=（ kgk），并取热损失 Qn1=1﹪ D1I1， tF1=55℃， tW1=85℃， F1=46796（ kg/h） 联解 2 2 23 求得 V1=7830（ kg/h）， Wx=（ kg/h）， D1=8483（ kg/h） 一般醪塔采用直接蒸汽加热，塔底醪排出量为： G1=WX+D1=+8483=（ kg/h） 表 23 年产 2 万吨酒精厂蒸馏工段醪塔物料热量汇总表 进入系统 离开系统 项目 物料 （ kg/h） 热量 （ kJ/h） 项目 物料（ kg/h） 热量（ kj/h） 符号 数量 符号 数量 符号 数量 符号 数量 成熟醪 F1 46796 F1CF1tF1 107 蒸馏残液 WX 38966 WXCWtW1 107 加热蒸汽 D1 8483 D1I1 107 上升蒸汽 V1 7830 V1i1 107 加热蒸汽 D1 8483 D1tW1Ce 106 热损失 Qn1 105 累计 55279 107 累计 55279 107 精馏塔 （ 1）粗酒精液相进入精馏塔 ,塔顶温度 105℃，塔底 130℃，进汽温度 130℃，出塔浓度为 96﹪（ v） ，即 ﹪（ w）。 出塔酒精量为： P=3333(kg/h) （ 2）每小时醛酒量因为醛酒占出塔酒精的 2﹪，则每小时的醛酒量为： A=2﹪ 3523=(kg/h) （ 3） P′= P–A =3523 =(kg/h) 年产 2 万吨燃料酒精工厂的设计 12 图 22 精馏塔的物料和热量衡算图 （ 4）在精馏塔中，塔顶酒精蒸汽经粗馏塔底再沸器冷凝后，除回流外，还将少量酒精送到洗涤塔再次提净。 据经验值，此少量酒精约为精馏塔馏出塔酒精的 2%左右，则其量为： Pe=P， 2%=2%=69（ kg/h） （ 5）酒精被加热蒸汽汽化逐板增浓 ,在塔板液相浓度 55﹪ (v)出汽相抽取部分冷凝去杂醇油分离器 ,这部分冷凝液称杂醇油酒精 ,数量为塔顶馏出塔酒精的2﹪左右 ,其中包括杂醇油 ： m0=﹪ (P′+A)=%3523=(kg/h) 故 H=(P′+Pe)2﹪ =（ +69） 2 ﹪ =2 ﹪ =(kg/h) 在杂醇油分离器内约加入 4 倍水稀释 ,分油后的稀酒精用塔底的蒸馏废水经预热到 tH=80℃ ,仍回入精馏塔 ,这部分稀酒精量为 ： H′= (1+4)H–m0 = 5H–m0=5=(kg/h) （ 6）物料平衡 : F2 + D2 + H′= P′+ Pe + H + D3 + W’x 则 : W’x = F2 + H′P′Pe H =7830+ =4580 (kg/h) （ 7）热量平衡 : PPe22F2F22 Ct)P39。 P(R39。 IDtCF  HH tCH = 2W2X2HPP2 Cwt)WD(HiCtP39。 i)P39。 Pe)(1R( nQ 式中 R—精馏塔回流比一般为 3～ 4，取 3 I2—精馏塔加热蒸汽热含量， 绝对压力， I2=2652(kJ/h) tH—为回流稀酒精进塔温度 tH=80℃ CH—为杂醇油分离器稀酒精比热，稀酒精浓度为： 年产 2 万吨燃料酒精工厂的设计 13 0000039。 )(39。 )(  H mHxx HH， 查得起比热为 CH =（ kgk）， ﹪ —为杂醇油酒精的重量百分浓度，与液相浓度 55﹪（ v）相平衡。 tP—出塔酒精的饱和温度 (℃ ) CP—出塔酒精的比热，应为 [kJ/（ ） ] i2—塔顶上升蒸汽热含量 ,i2= (kJ/kg) iH—杂醇油酒精蒸汽热含量 ,应为 iH=1496(kJ/kg) tw2—精馏塔塔底温度，取 130℃ Cw取 （ kgk） Qn2—精馏塔热损失 ,Qn3=2%D2I2 CF2—进塔酒精的比热，取 CF3=(kJ/kg) tF2—进料温度，取 90℃ W’x上面算得 4580kg/h 计算可得： D2=6700(kg/h) 塔底排出的废水： G=D2+W， x=6700+ 4580=11280（ kg/h） 计算蒸馏工段的蒸馏效率： %19 46 79 627. 1 4% 22 993 . 13 %Fx Px 1F1PP  表 24 年产 2 万吨酒精工厂蒸馏工段精馏塔物料热量衡算汇总表 进入系统 离开系统 项目 物料 （ kg/h） 热量（ kJ/h） 项目 物料（ kg/h） 热量（ kj/h） 符号 数量 符号 数量 符号 数量 符号 数量 脱醛液 F2 7830 F2CF2tF2 106 96﹪酒精 P′ 3452.5 P′CPtP 105 加热蒸汽 D2 6896 D2I2 107 次级酒精 Pe 69 — — 稀酒精 39。 H 39。 H CHtH 105 杂醇油酒精蒸汽 H HiH 105 回流液 — — R(Pe+ P`)Cptp 106 蒸馏废水 Wx+D2 11476 (Wx+D2) tW 2Cw 106 上升蒸汽 — — (R+1) (Pe+ P`) i2 107 热损 失 — — Qn2 105 年产 2 万吨燃料酒精工厂的设计 14 累计 15067 107 累计 15067 107 脱水工艺流程 [ 9] 图 23 石灰干燥器简单示意图 采用生石灰法，将精馏塔塔顶蒸汽引到卧式干燥其中，如干燥器设备图。 干燥器中上部由密孔筛网盛放生石灰，最下面一层又金属板承接。 干燥器壁设置挡板，增加接触面积。 由于生石灰便宜，而且在后续的污水处理中，可将使用过的生石灰按照程序设定投入污水池。 干燥器采用并联三个，再串联一个的比例布置。 第三章 供用水衡算 第一节 蒸馏车间用水 [10] 一、醪塔冷却用水 利用酒母发酵的冷却废水进行冷却，这样可以节省冷凝水用量。 二、精馏塔分凝器冷却用水 [10] 从精馏塔出来的酒汽，做为初馏塔再沸器的热源，热量衡算有： （ R2+1）（ P′+Pe） i2= W 精馏 CW（ 39。 3Ht tH3）则 W 精馏分凝)39。 ( PP1Ri 33 e2 HHW ttC   ））（（， R 为精馏塔回流比，取 R 为 3 Pe为回流入醛塔的次等酒的数量，由前面数据可得 Pe =P′=3452 .5(kg/h) i2为塔顶上升蒸汽热焓量， i2=tH 39。 3Ht 冷却水进出口温度，取 tH3=20℃， 39。 3Ht =85℃ Cw取 酒精蒸汽 纯酒精蒸汽 筛网盛装生石灰 年产 2 万吨燃料酒精工厂的设计 15 代入上式，则精馏塔冷凝器冷却用水为： W 精馏分凝 =104 kg/h 三、成品酒精冷却用水 成品酒精冷却使用 20℃的深井水，根据热量衡算，耗水量为： )( )(P39。 239。 239。 HHWPPP ttC ttCW 成品 式中： P‘ 为 3452 (kg/h) CP为成品酒精比热容为 （ kgK） Pt 、 39。 Pt 为成品酒精冷却前后的温度，分别为 ℃、 30℃ 2Ht 、 39。 2Ht 为冷却水进出口温度，分别为 20℃、 40℃ Cw= KJ/（ kgK） 则成品酒精冷却水用量为： W 成品 =104kg/h 四、杂醇油分离器稀释用水 在杂醇油分离器 内加入 4 倍的水稀释，则稀释用水量为： W 杂醇油分离 =4 H=4=五、蒸馏车间总用水量为： W 蒸馏工段 =W 精馏分凝 +W 成品 +W 杂醇油分离 =104+104+=104（ kg/h） 第四章 供用汽衡算 [9] 由前面计算所得数据可知蒸馏工段蒸汽消耗： D＝ D1+D2 ＝ 8483+6896＝ 15380（ kg/h） 年耗蒸汽量为： 1538024250=92280t 酒精厂每小时平均蒸汽消耗量主要供给蒸馏工段，因此其消耗量由蒸馏量和损失组成，蒸汽总损失取蒸馏工段蒸汽消耗量的 4%，则锅炉需要蒸发量为： 15380(100﹪ +4%)=15995kg/h=16t/kg 使用热值为 4000 大卡的。