1、年產50，000 噸酒精工廠設計摘 要本設計為年產5萬噸酒精工廠的設計，采用糖蜜原料發酵。工藝上的設計為：單濃度糖蜜究竟連續發酵(工藝簡單容易操作）、差壓式蒸餾工藝（保證產品質量及提高熱能利用率）、生石灰吸水法，通過物料衡算、設備選型計算、水電汽耗的計算等合理優化設計生產工藝過程。關鍵詞 ：酒精 糖蜜 酒精發酵 With an Annual Output of 50,000 Tons Fuel Ethyl Alcohol Factory DesignABSTRACT×××××（空兩格，小四號Times New Roman）Key words：

2、目錄摘要IABSTRACTII第一章 前言61.1產品介紹：61.2設計意義：61.3 設計原則6第二章 生產流程的確定72.1 工藝指標和基礎數據72.2 工藝流程8第三章 工藝計算93.1物料衡算93.1.1 原料消耗量計算（基準：1噸無水乙醇）93.1.2 發酵醪量的計算：10成品與廢醪量的計算103.1.4 年產量為5萬噸燃料酒精的總物料衡算11稀釋工段的物料衡算物料衡算123.2 熱量衡算133.2.1 發酵工段133.2.2 蒸餾工段133.3 供水衡算17精餾塔分凝器冷卻用水17成品酒精冷卻和雜醇油分離器稀釋用水18總用水量183.4 其他衡算18供氣衡算18供電衡算19第四章

3、設備計算194.1發酵設備設計19發酵罐容積和個數的確定19糖蜜儲罐個數的計算20冷卻面積和冷卻裝置主要結構尺寸214.2其它設備的計算和選型24蒸餾設備24換熱器的選型24稀釋器24第五章 環保工程255.1 廢物總類255.2 廢物利用26廢氣處理27第六章 車間布置設計286.1車間布置設計28建筑基本原則28建筑基本要求28全廠總平面設計296.2車間內常用設備的布置29發酵設備29蒸餾設備及其他設備29第七章 結論30參考文獻31附錄32謝辭34第一章 前言1.1產品介紹：乙醇俗稱酒精是一種無色透明、易揮發，易燃燒，不導電的液體。有酒的氣味和刺激的辛辣滋味，微甘。相對分子質量46.0

4、7，分子式為C2H5OH，結構式 H H | | 為HCCOH 分析純級的無水乙醇是無色透明，易揮發，具有特殊芳香 | | H H 和強烈刺激味的易燃液體。相對密度0.7893，沸點78.3，凝固點-117.3，閃點14，自燃點390430，乙醇蒸汽與空氣可形成爆炸性混合物，爆炸極限為3.3%19%（V）。1.2設計意義：隨著經濟的發展，究竟這種重要的工業原料被廣泛用于化工、塑料、橡膠、農藥、化妝品及軍工等工業部門。且石油資源趨于缺乏、全球環境污染的日益加劇，各國紛紛開始開發新型能源。燃料乙醇是目前為止最理想的石油替代能源，它的生產方法以發酵為主。菌種的優劣對發酵效果的影響非常大，能夠篩選出具

5、有優良性狀的菌株及對菌株進行改良，對于降低生產成本，乃至實現酒精的大規模工業化生產，解決能源危機都有著重大意義。在我國石油年消費以13%的速度增長，2004年進口原油量超過1億噸，是世界第二大的石油進口國。我國燃料乙醇起步雖然較晚，但發展迅速，以成為繼巴西美國之后世界第三大燃料乙醇生產國。2001年4月，原國家計委發布了中國實施車用汽油添加燃料乙醇的相關辦法，同時國家質量技術監督局頒布了“變性燃料乙醇”和“車用燃料乙醇汽油”2個國家標準。作為試點，國家耗資50余億元建立4個以消化“陳化糧”為主要目標的燃料乙醇生產企業。2006年，我國燃料乙醇生產能力達到102萬t，已實現年混配1020萬t燃料

6、乙醇汽油的能力。2002年車用汽油消耗量占汽油產量的87.9%，如果按10%比例添加生產燃料酒精換算，需要燃料酒精381萬噸，而全年酒精總產量僅為20.7萬噸，如果在不久將來，能用燃料酒精替代500萬噸等量的汽油，就可以為我國節省外匯15億美元。在目前中國人均石油開采儲量僅為2.6噸的低水平條件下，開發新能源成為社會發展，推動經濟增長的動力，燃料酒精作為國家戰略部署的新型能源之一，在我國具有廣闊的市場前景。1.3 設計原則1、設計工作圍繞工廠現代會建設，做到投資小，收效快，能在原基礎上升級擴大，使設計工作符合可持續發展戰略。2、設計盡量結合實際，因地制宜，使用目前比較成熟的技術，確保設計可得到

7、最大收益。3、工廠設計需做到人性化為員工工作得合理的安排，使其達到最佳的工作效率。4、設計中還需注意環保問題，減少對廠區及其周邊環境的污染5、對自己，本次設計是對自己大學四年所學知識的一個綜合的運用和分析。第二章 生產流程的確定2.1 工藝指標和基礎數據1、生產規模:50000 t/a2、生產方法:單濃度連續發酵、差壓式二塔蒸餾、吸附脫水技術3、生產天數:每年250天4、酒精日產量:200 t5、酒精年產量: 49998 t6、副產品年產量:次級酒精占酒精總量的2%7、雜醇油量:為成品酒精量的0.3%8、產品質量：燃料酒精乙醇含量為99.5%(v/v)9、糖蜜原料：含可發酵性糖5010、發酵率

8、：9011、蒸餾率：9812、發酵周期：48小時13、發酵溫度：283414、硫酸銨用量：1Kg/t糖蜜15、硫酸用量：5Kg/t糖蜜16、酒精質量標準根據國家標準生產（見表1-1）表1-1 無水酒精質量標準GB67890檢驗項目計量單位或符號產品等級優級分析化學乙醇%(V/V)99.899.799.5密度(20)g/ml0.789-0.7910.789-0.7910.789-0.791與水混合試驗合格蒸發殘渣%0.00050.0010.001水份%(v/v)0.20.30.5酸度mmol/100g0.020.040.1堿度(以OH計)mmol/100g0.0050.010.03甲醇%0.02

9、0.050.2異丙醇%0.0030.010.05羰基化合物(以CO計)%0.0030.0030.005還原高錳酸鉀物質(以O計)%0.000250.000250.0006外觀清澈透明易碳化物質合格2.2 工藝流程1、原料的預處理包括添加絮凝劑、靜止澄清、加酸等過程；2、糖蜜稀釋采用連續稀釋；3、酵母菌發酵4、分離純化本5、生產工藝流程圖（見圖2-1）第三章 工藝計算3.1物料衡算 原料消耗量計算（基準：1噸無水乙醇）1、糖蜜原料生產酒精的總化學反應式為：C12H22O11H2O2C6H12O64C2H5OH4CO2 342 360 184 176X 10002、生產1000Kg無水酒精的理論蔗

10、糖消耗量：1000×（342÷184）1858.7（） 3、生產1000Kg燃料酒精(燃料酒精中的乙醇99.5%（V）以上，相當于99.18%（m）)的理論蔗糖消耗量：1858.7×99.181843.5（）4、生產1000Kg燃料酒精實際蔗糖消耗量（生產過程中蒸餾率為98，發酵率為90）：1843.5÷98÷902090（）5、生產1000Kg燃料酒精糖蜜原料消耗量（糖蜜原料含可發酵性糖50%）：2090÷50=4180（Kg）6、生產1000Kg無水酒精量（扣除蒸餾損失生產1000kg無水酒精耗糖蜜量為）：1858.7÷

11、90÷50=4130.4（kg） 發酵醪量的計算： 酒母培養和發酵過程放出二氧化碳量為：單濃度酒精連續發酵工藝，把含固形物88的糖蜜稀釋成濃度為25的稀糖液經連續稀釋器可得稀糖液量為：4180×85/25=14212（kg）即發酵醪量為：14212kg酒母繁殖和發酵過程中放出968Kg的二氧化碳，且酒精捕集器稀酒精為發酵醪量的6，則蒸餾發酵醪的量為：（14212-968）×（1.00+6）=14039（kg）蒸餾發酵成熟醪的酒精濃度為：成品與廢醪量的計算糖蜜原料雜醇油產量約為成品酒精的0.250.35，以0.3計，則雜醇油量為1000×0.3 =3（kg

12、）醪液進醪溫度為t1=55，塔底排醪溫度為t4=85，成熟醪酒精濃度為B1=7.14，塔頂上升蒸汽的酒精濃度50（v）即42.43（w），生產1000Kg酒精則醪塔上升蒸汽量為：V1=14039×7.14÷42.43=2363（kg）殘留液量為： WX=14039-2363=11676（kg）成熟醪量比熱容為：C1=4.18×（1） =4.18×（1.019-0.95×7.14） =3.98KJ/（Kg·K）成熟醪帶入塔的熱量為： Q1=F1C1t1=14039×3.98×55=3.08×106（KJ）蒸

13、餾殘液內固形物濃度為： 蒸餾殘留液的比熱：塔底殘留液帶出熱量為： 查附錄得42.43酒精蒸汽焓為2045KJ/Kg。故上升蒸汽帶出的量為： 塔底真空度為-0.05MPa（表壓），蒸汽加熱焓為2644KJ/Kg，又蒸餾過程熱損失Qn可取傳遞總熱量的1，根據熱量衡算，可得消耗的蒸汽量為：若采用直接蒸汽加熱，則塔底排出廢醪量為：11676+2542=14218（kg） 年產量為5萬噸燃料酒精的總物料衡算工廠年開工為250 天。日產產品酒精量：50000250200（t）每小時酒精量：200×1000÷24=8333（Kg）=8.333(t)實際年產量（次級酒精忽略不計）：8.33

14、3×24×250=49998（t/a）主要原料糖蜜用量：日耗量：4180×200=836000（kg）=836(t)年耗量：836×250=2.09×105（t）每小時產次級酒精：8333×（2÷98）=170.06（kg）實際年產次級酒精：170.06×24×250=1020360(Kg)=1020.36（t/a）表3-1 200000t/a糖蜜原料酒精廠物料衡算表物料衡算生產1000Kg99.5%酒精物料量每小時（Kg）每天（t）每年（t）燃料酒精1000833320049998糖蜜原料4180348

15、333344209000次級酒精2016741000發酵醪142121184322842.4710600蒸餾發酵醪140391169912807.8701943雜醇油3250.6150二氧化碳9688067193.6484000醪塔廢醪22843.6710893稀釋工段的物料衡算物料衡算糖蜜稀釋用水量（以每生產1000kg酒精計算）稀釋成25稀糖液用水量為：W1= 14212-4180=10032 (kg)則生產5萬噸酒精每小時需要稀釋用水量：10032×8333÷1000=83597 (kg/h)生產5萬噸酒精一年需要的稀釋用水量：10032&#

16、215;50000=5.02×108（t/a）營養鹽添加量選用氮量21的硫酸銨作為氮源，每噸糖蜜添加1Kg，則每生產1000kg酒精： 硫酸銨年耗量為：4180×1=4180（kg/a）=41.8（t/a） 日耗量：4180÷250=16.72（kg/d）每小時耗量：16.72÷24=0.7（kg/h）則生產20萬噸酒精一年需要硫酸銨用量：4.18×50000=2.09×105（t/a）3、硫酸用量稀釋酒母稀糖液用酸5Kg/t糖蜜：年用量：4180×5=20900（kg/a）=20.9（t/a） 日用量：20900÷

17、;250=83.6（kg）每小時用量：83.6÷24=3.5（kg/h）則生產20萬噸酒精硫酸用量：20.9×50000=1.05×108表3-2 稀釋工段各物料用量（5萬噸產量計算）物料用量(t/a)糖蜜稀釋用水量5.02×108營養鹽添加量2.09×105硫酸用量1.05×1083.2 熱量衡算 發酵工段現生產50000t/a，要每小時投入糖蜜量34833kg/h，則無水酒精量為：43833×1000÷4130.4=8433.4（kg/h）以葡萄糖為碳源，酒母發酵每生成1kg酒精放出的熱量約為1170KJ左右，

18、則發酵和培養酒母每小時放出的熱量為： Q=1170×33733.6=9.87×106（KJ/h）發酵酒母冷卻水初=20，終溫=27，平均耗水量為：酒母酒精捕集用水為：（待蒸餾發酵醪液量為F=116991kg/h）5F÷1.06=5×116991÷1.06=5518.4（kg/h）發酵洗罐用水為：（每15天洗一次）1F÷1.06=1×233983.3÷1.06=4414.7（kg/15天）則在發酵工段總用水量W發酵工段=5518.4+4414.7+337321=347254.1（kg/h） 蒸餾工段按采用差壓蒸餾兩塔

19、流程計算，進醪塔濃度為7.14，出醪塔酒精蒸汽濃度為50.1、醪塔圖2-1 醪塔的物料和熱量平衡圖醪液預熱至55，進入醪塔蒸餾，酒精質量分數為7.14，沸點92.4，取上升蒸汽濃度為50（v），即42.43（w）。塔頂溫度75，塔底溫度85。則塔頂上升蒸汽熱焓量i1=2045kJ/kg。加熱蒸汽取0.05MPa絕對壓力，則其熱焓量I1=2644KJ/kg。總物料衡算： 即 2-1酒精衡算式： 2-2式中：xF1成熟發酵醪內酒精含量（W），xF1=7.14。 y1塔頂上升蒸汽中酒精濃度（W），y1=42.43 。 XW1塔底排出廢糟內的酒精濃度（W），塔底允許逃酒在0.04以下，取xW1=0.0

20、4。熱量衡算式： 2-3設CF1=3.98KJ/（kg·h），CW=4.04KJ/（kg·k），Ce=4.18KJ/（kg·k），并取熱損失Qn1=1D1I1，tF1=55，tW1=85，F1=116991（kg/h） 聯解2-1、2-2、2-3求得V1=19575（kg/h），Wx=97416（kg/h），D1=21296（kg/h）一般醪塔采用直接蒸汽加熱，塔底醪排出量為：G1=WX+D1=97416+21296=118712（kg/h）表3-3 年產5萬噸酒精廠蒸餾工段醪塔物料熱量匯總表進入系統離開系統項目物料（kg/h）熱量（kJ/h）項目物料（kg/h）

21、熱量（kj/h）成熟醪F1116991F1CF1tF12.55×107蒸餾殘液WX 97416WXCWtW13.35×107加熱蒸汽D121296D1I15.53×107上升蒸汽V119575V1i14×107加熱蒸汽D121296D1tW1Ce7.57×106熱損失Qn15.53×105累計1382878.08×107累計1382788.16×1072、精餾塔塔頂溫度105，塔底130，進汽溫度130，出塔濃度為96（v），即93.84（w）。出塔酒精量為：P=8333×99.18/93.84=8808

22、(kg/h)每小時醛酒量因為醛酒占出塔酒精的2，則每小時的醛酒量為：A=2×8808=176(kg/h)（3）P= PA =8808176=8632(kg/h)圖2-2 精餾塔的物料和熱量衡算圖在精餾塔中，塔頂酒精蒸汽經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。據經驗值，此少量酒精約為精餾塔餾出塔酒精的2%左右，則其量為：Pe=P，×2%=8632×2%=173（kg/h）酒精被加熱蒸汽汽化逐板增濃,在塔板液相濃度55(v)出汽相抽取部分冷凝去雜醇油分離器,這部分冷凝液稱雜醇油酒精,數量為塔頂餾出塔酒精的2左右,其中包括雜醇油m0=0.3(P

23、+A)=0.3%×8808=26(kg/h),故H=(P+Pe)×2=（8632+173）×2=8805×2=176(kg/h)在雜醇油分離器內約加入4倍水稀釋,分油后的稀酒精用塔底的蒸餾廢水經預熱到tH=80,仍回入精餾塔,這部分稀酒精量為: H= (1+4)Hm0 = 5Hm0=5×176-26=854(kg/h)（6）物料平衡:F2 + D2 + H= P+ Pe + H + D3 + Wx則: Wx = F2 + H-P-Pe -H =19575+8548632173176 =11448 (kg/h)（7）熱量平衡: =式中 R精餾塔回

24、流比一般為34，取3 I2精餾塔加熱蒸汽熱含量，0.6Mpa絕對壓力，I2=2652(kJ/h) tH為回流稀酒精進塔溫度tH=80 CH為雜醇油分離器稀酒精比熱，稀酒精濃度為： ，查得起比熱為CH =4.43KJ/（kg·k），75.2為雜醇油酒精的重量百分濃度，與液相濃度55（v）相平衡。 tP出塔酒精的飽和溫度(78.3) CP出塔酒精的比熱，應為2.80kJ/（kg.K） i2塔頂上升蒸汽熱含量,i2=1163.2 (kJ/kg) iH雜醇油酒精蒸汽熱含量,應為iH=1496(kJ/kg) tw2精餾塔塔底溫度，取130Cw取4.04KJ/（kg·k） Qn2精餾塔

25、熱損失,Qn3=2%D2I2 CF2進塔酒精的比熱，取CF3=4.16(kJ/kg) tF2進料溫度，取90 Wx上面算得11448kg/h計算可得：D2=17241(kg/h)塔底排出的廢水： G=D2+W，x= 17241+11448=28689（kg/h）計算蒸餾工段的蒸餾效率： 表2-4 年產20萬噸酒精工廠蒸餾工段精餾塔物料熱量衡算匯總表進入系統離開系統項目物料（kg/h）熱量（kJ/h）項目物料（kg/h）熱量（kj/h）脫醛液F219575F2CF2tF27.33×10696酒精P8632PCPtP1.89×106加熱蒸汽D217241D2I24.58

26、5;107次級酒精Pe173稀酒精854CHtH3.01 ×105雜醇油酒精蒸汽H176HiH2.63×105回流液R(Pe+ P)Cptp5.80×106蒸餾廢水Wx+D228689(Wx+D2) tW 2Cw1.51×107上升蒸汽(R+1)(Pe+ P) i24.10×107熱損失Qn29.25×105累計376705.92×107累計376705.92×1073.3 供水衡算利用酒母發酵的冷卻廢水進行冷卻，這樣可以節省冷凝水用量。精餾塔分凝器冷卻用水精餾塔分凝器熱量衡算有：（R2+1）（P+Pe）i2= W

27、精餾CW（-tH3）W精餾分凝精餾塔回流比R為3塔頂上升蒸汽熱焓i2 =1163.2KJ/kg冷卻水進出口溫度tH3、，取tH3=20，=85Cw取4.04kj/kg則精餾塔冷凝器冷卻用水為：W精餾分凝=1.56×105 kg/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，根據熱量衡算，耗水量為：C P為成品酒精比熱容為2.90KJ/（kg·K）、為成品酒精冷卻前后的溫度，分別為78.3、30、為冷卻水進出口溫度，分別為20、40Cw=4.04 KJ/（kg·K）則成品酒精冷卻水用量為：W成品=6.05×104kg/h在雜醇油分離器內加

28、入4倍的水稀釋，則稀釋用水量為：W雜醇油分離=4 H=4×176=704kg/h總用水量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=1.56×105+6.05×104+704=2.18×105（kg/h）表3-1各工段用水量及總用水量工段稀釋工段發酵工段蒸餾工段用水量（kg/h）83597347254.12.18×105總計（kg/h）6.49×1053.4 其他衡算供氣衡算由前面計算所得數據可知蒸餾工段蒸汽消耗：DD1+D221296+1724138537（kg/h）年耗蒸汽量為： 38537×24&

29、#215;250=231222000(kg)=231222(t)酒精廠平均蒸汽用量：酒精廠每小時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%，則鍋爐需要蒸發量為：38537×(100+4%)=40079kg/h=40.079t/h使用熱值為4000大卡的煤，假設鍋爐效率為80%，則每噸煤能供生產使用50t新鮮蒸汽，則連續蒸餾煤消耗量為：40079÷50000÷80=1002（kg/h）本設計選用的鍋爐為工業中壓 （1.475.88Mp）中型（2075t）的煤粉鍋爐型號為YG80/3.82M7 蒸發量為80t/

30、h，額定溫度為450供電衡算根據我國糖蜜酒精連續發酵工藝技術指標9，設生產每噸酒精耗電40度，可估算酒精廠的用電：40×50000=2×105（度/年）=8000（度/日）考慮到此值為估算值，所以乘以一個富裕系數為120：8000×120=9600（度/日）=2.4×106（度/年）第四章 設備計算4.1發酵設備設計采用連續發酵方式，根據物料衡算結果可知，每小時進入發酵罐的醪液體積流量為：118433kg/h，密度為1200 kg/m314。進入種子罐和1號發酵罐的醪液體積流0量為W：118433/1200=99m3/h發酵罐容積和個數的確定（1）種子罐

31、個數的確定：為保證種子罐有足夠種子，種子罐內醪液停留時間應在12h左右，則種子罐有效容積為：V=99×12=1188（m3）取種子罐裝料經驗系數為80，則種子罐全容積為：V全=V/u=1188/80%=1485m3 取1500m3每個罐的容積為500m3，則種子罐個數為：1500/500=3（個）(2)發酵罐體積。根據發酵罐現在的設備情況，從100 m3到500 m3，現在酒精廠一般采用300 m3，按照有關情況和指導老師建議，我采用300 m3，取H=2D，h1=h2=0.1DD為發酵罐內徑，（m）H為發酵罐高，（m）h1、h2分別為發酵罐底封頭高和上封頭高，（m）發酵罐上均為標準

32、橢圓形封頭，下部為錐形封頭，為了計算簡便，假設其上下封頭近似相同，則D=5.33m，H=10.66m，h1=h2=0.533m發酵罐的表面積圓柱形部分面積：F1=DH=3.14×5.33×10.66=178m2由于橢圓形封頭表面積沒有精確的公式，所以可取近似等于錐形封頭的表面積：F2=F3=發酵罐的總表面積：F=F1+F2+F3=178+23+23=224m2（3）計算發酵罐數量：上面已經寫到，我設計的發酵罐規格為300 m3的規格，設總發酵時間為48小時,設發酵罐數為N個，則發酵罐的有效容積3 V有效=WT/N-公式(1) V全容積×=V有效-公式（2）式中W每

33、小時進料量；T發酵時間；N發酵罐數根據經驗值，一樣取發酵罐填充系數為=80%，則可以得到：300×80%=99×(48-12)/N, 計算得到：N=14.85個)，則我們需要發酵罐N=15個糖蜜儲罐個數的計算 糖蜜儲罐采用1000m3規格：15天的糖蜜量為：V=836×15=12540 (t) 查得85Bx的糖蜜密度為1450 kg/ m3 則 V12540×1000/14508648（m3）設其裝料系數為80，則貯罐的全容積為：V糖蜜 8648/0.810810（m3）10810/1000=10.81（個） ，取11個冷卻面積和冷卻裝置主要結構尺寸（一

34、）、總的發酵熱：Q=Q1-(Q2+Q3)Q1=GSq式中 G每罐發酵醪量（kg） S糖度降低百分值（） q每公斤糖發酵放熱（J），查得418.6J Q1主發酵期每小時糖度降低1度所放出的熱量 Q2代謝氣體帶走的蒸發熱量，一般在5%6%之間，我們估算時采用5% Q3不論發酵罐處于室內還是室外，均要向周圍空間散發熱量Q3，具體計算看后面。Q1=（116991/15）×12×418.6×1=3.92×105（KJ/h）Q2=5Q1=5×3.923×105=1.96×104（KJ/h）發酵罐表面積的熱散失計算：先求輻射對流聯合給熱系

35、數，假定發酵罐外壁不包扎保溫層，壁溫最高可達35，生產廠所在地區夏季平均溫度為27,則： 可得：=6.30×104（kJ/h）需冷卻管帶走的單個發酵罐冷卻熱負荷為：Q=Q1-Q2-Q3=3.92×105-1.94×104-6.30×104=3.096×105(kJ/h)總發酵熱為：Q發酵=3.096×105×15=4.65×106(kJ/h)（二）、冷卻水耗量的計算（三）、傳熱總系數K值的確定選取蛇管為水煤氣輸送鋼管，其規格為114×4，則管的橫截面積為：0.785×（0.114-0.004&#

36、215;2）=0.08321（m2）設罐內同心裝蛇管，并同時進入冷卻水，則水在管內流速為：設蛇管圈的直徑為0.66m，并由水溫差得A=6.45R為蛇管圈半徑，R=0.33m值按生產經驗數據取2700KJ/（m2·h·）故傳熱總系數為： 式中 1/16750為管壁水污垢層熱阻（m2·h·）/kJ。 188鋼管的導熱系數kJ/（m2·h·） 0.004管子壁厚（m）（四）、冷卻面積和主要尺寸 蛇管總長度為： 確定一圈蛇管長度： 式中R蛇管圈的半徑，為0.33mh蛇管每相鄰圈的中心距，取0.20m蛇管的總圈數為： NP=L/L1=1332/

37、20.7=65(圈) 蛇管總高度： （五）、發酵罐壁厚1、發酵罐壁厚S 式中 P設計壓力，取最高工作壓力的1.05倍，現取0.5MPa D發酵罐內徑，D=533cm A3鋼的許用應力，=127MPa 焊縫系數，其范圍在0.151之間，取0.7 C壁厚附加量（cm） C=C1+C2+C3 式中C1鋼板負偏差，視鋼板厚度查表確定，范圍為0.131.3，取C1=0.8mm C2為腐蝕裕量，單面腐蝕取1mm，雙面腐蝕取2mm，現取C2=2mm C3加工減薄量，對冷加工C3=0，熱加工封頭C3=S0×10，現取C3=0 C=0.8+2+0=2.8（mm） 查詢可知選用30mm厚A3鋼板制作。2

38、、封頭壁厚計算 式中 P=0.5MPa ， D=533cm ， =127MPa ， =0.7 C=0.08+0.2+0.1=0.38（cm）選用30mm厚A3鋼板制作（六）、進出口管徑10、121、稀糖液進口管徑：稀糖液體積流量為99m3/h，其流速為0.42m3/s，則進料管截面積為： =，管徑 取無縫鋼管580×10，580mm288mm，可適用。2、稀糖液出口管徑因為出口物料量要比進口物料量大些，按說出口管徑應該比稀糖液進口管徑大些，所以取600×10無縫鋼管就可以滿足了。則取無縫鋼管600×103、排氣口管徑取630×12無縫鋼管。4.2其它設備

39、的計算和選型蒸餾設備6、8、17蒸餾設備采用差壓蒸餾兩塔系機組，可以充分利用過剩的溫差，也就是減少了有效熱能的損失。參照 “上海酒精總廠差壓蒸餾兩塔系機組方案”，設計蒸餾機組如下：（1）醪塔：仿法國方形浮閥塔板，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。換熱器的選型換熱器標準換熱管尺寸25×2mm的不銹鋼,為正三角形排列,管間距t=32.同時,管殼式換熱器的制造簡單方便,相對投資費用較低。為

40、了便于管理和操作，整個發酵車間只需一只總酒精捕集器，這樣從整個工段而言塔負荷也比較穩定，由于CO2中含酒精量變化不大，故沒有必要進行板數的設計。稀釋器選用立式錯板糖蜜連續稀釋器。生產1t酒精需4180kg85°糖蜜,密度為1450kg/ m3,1天需4180×400=1672000kg，生產5萬噸酒精一天內釋至25°糖蜜用量得：14212×50000/250=2842400kg,密度1200kg/ m3,V1=2842400/1200=2369m3又稀釋器的近似體積等于：式中 D為稀釋器的內徑，（m）初選糖蜜按經驗選取流速為u=0.35m3/s l=0.

41、35×24×3600=30240（m） 則 ，取0.35m糖蜜輸送管，流速為0.10m/s 取0.60m 表4-1 年產20萬噸酒精工廠設計主要設備一覽表序號設備名稱臺數規格與型號來源1種子罐61000 m3訂購2發酵罐36300 m3訂購3醪塔12浮閥型=3m訂制4精餾塔4導向篩板塔訂制5換熱器48管殼式換熱器訂購6酒精捕集器2泡罩板式訂制7稀釋器20.65m訂制8糖蜜貯罐441000 m3訂購9鍋爐2YG80/3.82M7訂購第五章 環保工程5.1 廢物總類酒精工廠主要廢物類別按照其形態分為三類：1、污水廢物。污水廢物按照其來源主要有 （1）發酵，蒸餾的經過熱交換的冷凝

42、水，其中有部分是封閉運行的，可以循環利用，有部分被熱交換器排除，其主要污染危害為熱污染。 （2）、各種設備和工藝流程的洗滌用水。其污染物含量低。 （3）、生產工藝過程產生的廢水，其中含有大量的有機物等。 （4）、生活污水。員工生活中排放的污水。2、氣體廢物。 主要為發酵過程中產生的CO2，鍋爐煤燃燒產生的尾氣，還有各種廢物積聚發酵產生的少量惡性氣體。3、固體廢物。主要為生產過程中產生的各種沉淀物和雜質等。5.2 廢物利用 酒精發酵行業三廢處理總體措施是：首先改進生產工藝，使三廢排放含量盡量的減低;然后在此基礎上，考慮將廢水廢渣綜合利用，如培養酵母，作為飼料蛋白，種植肥料等。處理回收利用流程如圖

43、6-1：圖6-1 糖蜜酒精廢液處理工藝流程廢氣處理（1）發酵過程中產生的CO2通過回流裝置回收利用，可再次制成干冰，或者被液化，以備生產中使用。（2）鍋爐廢氣處理主要從源頭抓起，在經濟允許的情況下，采購高品位的優質煤，或者通過將煤粉碎脫硫處理，再進行燃燒，以減少廢氣和煤顆粒的產生。雖然可以加裝尾氣處理裝置，但是通過前面兩個步驟和因為經濟性原則，不采取此項措施。廢水和廢渣處理 酒精廠廢水的特點是：有機物、懸浮物含量高，有毒物含量少，易造成水體營養化。由于各個工廠生產工藝不一樣，所產生的酒糟液也會不一樣，但是用糖蜜做原料發酵酒精所產生的酒糟液其成分大致如下表6-1所示24：表6-1糖蜜原料發酵酒精

44、酒糟液組成分廢液組分糖蜜醪糖蜜濾液相對密度（15）1.0351.035PH5.0總固形物（%）7.186.91灰分（%）1.621.62懸浮物（%）0.265總糖（%）1.13總氨（ppm）850660BOD（ppm）3360033600COD（ppm）4050040500可以看出酒精廢液里面的蛋白質含量和糖含量非常高，仍可作為第二產品再次使用。今年來，廣西榨糖廠研發出了一種新型的污水處理方法，大致是將污水通過各種處理后，直接排放給農民種植使用，如作為魚塘里面魚飼料，稻田里面作為肥料，農民按M3支付給榨糖廠一定的費用。受其啟發，我自己綜合各種資料，找出了一條處理方法。（1） 當處理后廢液有農民

45、需要時，主要目標是將鍋爐粉塵，爐渣，濾泥等有機物變成肥料。如圖1路線運行所示，當廢水在二沉池中和調節PH，并且加入一定的凝絮劑后，沉淀物濾渣則為植物的肥料，其經過調節檢測后的二次濾液作為液體肥料賣給農民。（2） 當農民如因農閑時，二次廢液供過于求時， 如圖2路線運行所示，在初沉池后不是添加石灰乳，而是接種菌絲蛋白，接種真菌，在31-32下通風培養5-7h，經分離，干燥粉碎后得到菌絲蛋白飼料（含粗蛋白20%）以上，二次濾液則進行多效蒸發，其蒸發水回收，作為工藝冷凝水使用，達到了循環使用目的。濃縮液作為培養物一部分回流，一部分與濾渣拌料加工。此套方法特點，利用一套設備可進行兩種不同的運行方式，充分

46、考慮了各種情況，做到綜合利用。第六章 車間布置設計6.1車間布置設計建筑基本原則結合廠地的自然條件，因地制宜，又要注意技術經濟性、節約用地、節省投資和留有發展余地。滿足生產要求，工藝流程合理工廠總體布局應滿足生產要求，符合工藝過程，減少物流量。適應工廠內外運輸要求，線路短捷順直工廠總平面布置要與工廠內部運輸方式相適應。充分注意防火、防爆、防振與防噪聲安全生產是工廠布局首先要考慮的問題，在某些危險部門之間應留出適當的防火、防爆間距。振動會影響精密作業車間的生產，因此精密車間必須遠離振源或采用必要的隔振措施。噪聲不僅影響工作，而且還會摧殘人的身體健康。因此，在工廠總平面布置時要考慮防噪聲問題，一是

47、可以采取隔音措施，降低噪聲源發出的噪聲級；二是可以采取使人員多的部門遠離噪聲源的方法。考慮建筑施工的便利條件建筑基本要求(1) 必須符合生產流程的要求：生產線應順直、短捷、避免作業線的交叉和返回。建構筑物廠房布置既要分區劃片，還要綜合廠地地形，合理選擇標高，順應等高線布置。(2) 應將人流物流通道分開，避免交叉，工廠大門應設兩個以上。(4) 必須符合國家有關規范和規定：如工業企業設計衛生標準、建筑防火規范、廠礦道路設計規范、工廠企業采暖和空氣調節設計規范、工業鍋爐房設計規范、“三廢”排放試行標準規定、工業與民用通用設備電力裝備設計規范等，及廠址所在地區的發展規劃。全廠總平面設計廠區總平面的布置

48、采用聯合式布置形式。生產車間集中建在廠區西南側，屬下風向，這樣有利于物料的運輸，節省管子材料。鍋爐房配電站在廠區中央，有利于向各個部門輸配電及供熱，但熱電廠和鍋爐間則建在廠區最西側。職工宿舍遠離車間，在上風向。廠區周圍設有花草，美化環境。6.2車間內常用設備的布置發酵設備由于酒精發酵周期長，發酵罐數量較多，發酵罐間的距離為4.0m，離墻的距離應大于1m，每兩列發酵罐間應留有足夠的人行通道和操作面，距離為3.0m。發酵罐用水泥支座落地安裝，罐底有出料閥門，罐底離地面距離3.2m。辦公室、控制室和菌種室設在一樓。蒸餾設備及其他設備蒸餾設備為半露天布置。車間為兩層，把較低的塔設備置于車間內，基本上處

49、于一條線，再沸器、分凝器、預熱器、泵等小設備也放在車間內。較高的塔露天布置，其中包括醪塔、精餾塔。塔頂布置一組冷凝器，利用重力回流，節省能源消耗，同時也節約廠房造價。塔與塔的間距為2m以上，塔距墻為1m以上。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。塔的視鏡也盡可能朝同一方向。男女更衣室在一樓，控制室設在二樓。其他設備如表6-1，表6-1 車間或部門的組成車 間內 容生產車間發酵車間，蒸餾車間動力車間鍋爐房、水泵房、變電房輔助車間機修、污水處理站倉 庫原料、成品公共設備食堂、宿舍、醫務所、車庫、門衛、辦公室結論本設計在了解國內外燃料酒精發酵業生產、發展概況之后，通過分析、比較，初

50、步確定了設計方案。我國酒精原料來源豐富，且發酵工藝簡單，故選擇以糖蜜為原料，采用臺灣酵母396號，通過連續發酵方式生產酒精。年產5萬噸酒精發酵車間酵車間需發酵罐36個，每個發酵罐300 ；配對500 的種子罐3個。日產200噸無水乙醇，年耗糖蜜209000噸.參考文獻1吳思方：發酵工廠工藝設計概論M，中國輕工業出版2002，第1-31頁2許開天：酒精蒸餾技術(第二版)M，中國輕工業出版1998，第1-436頁3姚汝華：酒精發酵工藝學M，華南理工大學出版社1999，第1-253頁4章克昌，吳佩琮：酒精工業手冊M，中國輕工業出版1989，第1-231頁5姚玉英：化工原理（下冊）M，天津科學技術出版2006，第199-286頁6郭年祥：化工過程及設備M，冶金工業出版社2003，第1-410頁7吳思方：生物工程工廠世紀概念M，中國輕工業出版2009，第1-309頁8章克昌：酒精與蒸餾酒工藝學M，中國輕工業出版社2002，第1-567頁9陳其斌（美）：甘蔗糖手冊（下冊）M，輕工業出版社1988，第1-574頁10鄭裕國：生物工程設備M，化學工業