Материальный баланс бродильного отделения

Приход		Расход
Наименование	Кол-во, т	Наименование	Кол-во, т
Охлажденный нейтрализат Дрожжевая суспензия	2359.3 581.1	СО2 свободно выделившийся при брожении Влажный шлам Дрожжевая суспензия Бражка в брагоперегонное отделения	23 11.8 581.1 2324.5
Всего	2940.4	Всего	2940.4

2.4.4.Брагоректификационное отделение.

Количество бражки, поступающей в брагоректификационное отделение = 2324.5/24 = 96.85 т/ч

Исходные данные для расчета:

Теплоемкость бражки - 4.02 кДж/(кг*К).

Температура бражки, поступающей на дефлегматор - 30 град.

Полная удельная энтальпия греющего пара при 0.15 МПа - 2716.38 кДж/кг.

Температура кипения 25% спиртового конденсата - 85.7 град.

Теплоемкость 25% спиртового конденсата - 4.34 кДж/(кг*К).

Температура барды, выходящей из бражной колонны = 103 град.

Теплоемкость барды - 3.85 кДж/(кг*К).

Потери тепла в окружающее пространство для изолированных колонн -838 кДж.

Определяем количество спиртового конденсата, получаемого после бражной колонны, т/ч

96854*0.98*1.092/25 = 4.15 (2.89)

где - 0.98 - коэффициент, учитывающий 2% потерь спирта при брагоперегонке.

Расход пара на бражной колоне, т/ч

9 6854*(3.85*103 - 4.02*30) - 0.98*1*(3.85*103 - 4.34*85.7)/25 + 838 =11.46т/ч

38. - 3.85*100

или 275.14 т/сут (2.90)

Получается барды, т/сут

854. + 11.46 - 4.15 = 104.16 т/ч или 2500 т/сут (2.91)

Количество абсолютного спирта в бражке, т/сут

2324.5*1.092:100 = 25.38 (2.92)

Количество товарного спирта с концентрацией 95% т/сут

25.38:0.95 = 26.72 (2.93)

Количество товарной метанольной фракции кг/сут

25380*0.4/100 = 101.5 кг/сут или 0.1 т/сут (2.94)

где 0.4 - выход метанольной фракции от абсолютного спирта,%

Количество сивушных масел, кг/сут

25380*0.3:100 = 76.14 кг/сут или 0.076 т/сут (2.95)

где 0.3 - выход сивушных масел от абсолютного спирта,%

Расход пара на спиртовую колонну, т/сут

25.38*2 = 50.76 (2.96)

где 2 - удельная норма расхода пара на одну тонну абсолютного спирта, т

Количество лютера спиртовой колонны, т/сут

(110 + 50.76) - (26.72 + 0.076 + 0.1) = 136 (2.97)

Таблица 2.4.5

Материальный баланс брагоректификационноего отделения

Приход		Расход
Наименование	Кол-во, т	Наименование	Кол-во, т
Бражка из бродильного отделения Пар на бражные колонны Пар на спиртовую колонну	2324.5 275.14 50.76	Товарный этиловый спирт Метанольная фракция Сивушные масла Лютер спиртовой колонны Барда с бражных колонн	26.72 0.1 0.076 136 2500
Всего	2650.4	Всего	2663

5. Выбор и расчет основного технологического оборудования

1. Гидролизаппарат.

N = 163*150*1000 = 6.8 = 7 шт. (2.5.1.)

18*0.95*145*24*60

где - 163 - расход а.с.с., т/сут

150 - оборот гидролизаппарата, мин

18 - рабочий объем гидролизаппарата, м³

0.95 - коэффициент, учитывающий заполнение гидролизаппарата, м³

145 - плотность загрузки сырья в гидролизаппарате в расчете на а.с. массу, кг/м³

24*60 - переход от суток к минутам.

Число резервных гидролизаппаратов N1, рассчитывают по формуле:

N1 = 7*70/345 = 1.38 = 2 шт. (2.5.2.)

где - 70 - время остановки гидролизаппарата на ремонт в течении года, сут

345 - число рабочих дней в году.

Таким образом,по расчетам выбираем 9 гидролизаппаратов, 7 - основных, и 2 резервных аппарата.

2. Испаритель гидролизата.

Расчетный объем испарителя, м3 определяют по формуле.

Н а 1-ой ступени испарения V = (0.4765*56250/24)*0.39 = 1.21 (2.5.3.)

600*0.6

Н а 2-ой ступени испарения V = (0.666*56250/24)*0.6693 = 2.9 (2.5.4.)

600*0.6

Н а 3-ей ступени испарения V = (0.752*56250/24)*1.45 = 7.1 (2.5.5.)

600*0.6

где - 0.6 - коэффициент, заполнения парового пространства в испарителе

600 - допускаемое напряжение парового пространства испарителя, м³/м³*ч

24 - число часов в сутках

0.39, 0.6693, 1.45 - удельный объем пара при соответствующих температурах после каждой ступени испарения, м³/кг

Следовательно к своей технологической схеме принимаем на 1-ой ступени испарения аппарат объемом 5м³, на 2-ой ступени испарения - 10м³, на 3-ей ступени испарения - 25м³.

2.5.3. Вакуум-охладительная установка (ВОУ) предназначена для многоступенчатого охлаждения нейтрализата путем самоиспарения с последующей конденсацией паров в поверхностных конденсаторах. Так на БГЗ мощность предприятия по производству спирта этилового ректификованного технического соизмерима с нашей, то принимаем ВОУ такой же производительностью равной 150 м³/ч.

4. Сборник гидролизата и инвертор.

Количество сборников гидролизата, шт.

n = 35.412*2.25/(0.8*300) = 0.33 = 1 (2.5.6.)

где - 0.8 - коэффициент заполнения аппарата

5. - время прибывания гидролизата в сборнике, ч

41. - поток гидролизата, м³/ч

300 - объем типового сборника, м³

Принимаем один сборник основной, а другой резервный таким же объемом равным 300м3.

Количество инверторов, шт.

n = 35.412*7/(0.8*500) = 0.61 = 1 (2.5.7.)

где - 7 - время прибывания гидролизата в инверторе, ч

500 - объем типового сборника, м³

0.8 - коэффициент заполнения аппарата

Принимаем один инвертор основной, а другой резервный таким же объемом равным 500м³.

5. Нейтрализатор.

Необходимое количество батарей нейтрализатора определяют по формуле:

n = 35.41*1/((100 + 100)*0.8) = 0.22 (2.5.8.)

где - 1 - время прибывания гидролизата в батарее, ч

100 - номинальные объемы нейтрализаора и выдерживателя, м³

8. - коэффициент заполнения аппарата

Выбираем один запасной и один основной нейтрализаор.

6. Отстойник горячего отстоя.

Необходимое количество отстойников определяем по формуле:

n = 35.41*4/(3.14*7*7*0.785*0.4) = 3 (2.5.9.)

где - 3.14 - число пи

7 - диаметр типового отстойника, м

785. - коэффициент заполнения аппарата

0.4 - удельная нагрузка по нейтрализату, м³/м²

7. Барабанные вакуум-фильтры.

Требуемое число аппаратов, шт

n = 0.6/(2.5*1.5) = 0.16 = 1 (2.6.0.)

где - 0.6 - поток шламовой суспензии, м³/ч

2.5 - поверхность фильтрования типового аппарата, м²

5. - удельная нагрузка по суспензии, м³/м²

8. Бродильный чан.

Определим объем одного чана, м³

V = 2359.3*6/(24*3*0.8) = 245 (2.6.1.)

где - 2359.3 - количество сбраживаемого сусла, м³/сут

6 - время брожения, ч

3 - число бродильных чанов, шт

8. - коэффициент заполнения чана

Отношение диаметра к высоте цилиндрической части чана определяем из условия компоновки. Это отношение колеблется от Д = Н до Д = 2Н. Возьмем среднее - Д = 1.5Н. Из формулы объема чана V = П*R²*H высоту и диаметр аппарата, м

Н = 5.1 (2.6.2.)

Д = 7.65 (2.6.3.)

9. Ректификационные колонны.

Так как для предыдущих расчетов принимали действующую мощность на БГЗ, то в брагоректификационном отделении примем те же колонны, что и на заводе. Приведем их основные диаметры:

Бражная: Д = 2м

Эпюрационная: Д = 1.8м

Эфирная: Д = 0.3м

Спиртовая: Д = 2.2м

Метанольная: Д = 1.4м

Сводная ведомость основного технологического оборудования приведена в таблице 2.7.

Табл. 2.7

Позиция на схеме	Наименование оборудования	Характеристика аппарата
3	Гидролизаппарат	V = 18м3, Н = 7.5м
13	Испаритель гидролизата	V = 5 м3, 10м3, 25м3
14	Инвертор	V = 500 м3
15	Сборник гидролизата	V = 300 м3
22	Нейтрализатор	V = 100 м3
23	Отстойник горячего отстоя	D = 7 м
26	Вакуум-охладительная установка	М = 150 м3/ч
27	Барабанные вакуум фильтры	S = 2.5 м2
33	Бродильный чан	V = 245 м3, Н = 5.1м
		D = 7.65 м
36	Бражная колонна	D = 2 м
39	Эпюрационная колонна	D = 1.8 м
40	Эфирная колонна	D = 0.3 м
42	Спиртовая колонна	D = 2.2 м
44	Метанольная колонна	D = 1.4 м

Основные объемно-планировочные решения зданий и сооружений: длинна 104.8 м, высота 27 м (4 этажа отделение ректификации), 15 м (2 этажа бродильное отделение), 19.17 м (3 этажа гидролизный цех); сетка колонн 6×6 м, шаг 6 м, пролет 24 м. В гидролизном отделении сетка колонн 4.5×6 м. Здание имеет прямоугольную форму, что уменьшает площади стеновых ограждающих конструкций, тепловые потери, снижает стоимость эксплуатации, улучшает организацию производства. В данном здании несущими конструкциями являются каркас из вертикальных элементов- одноветвевых колонн прямоугольного сечения, жестко заделанных в фундамент столбчатого типа и горизонтальных элементов – балок между этажных перекрытий с укладкой плит по верху ригелей. Оборудование размещено согласно условию протекания процесса и требований нормативных документов для обеспечения безопасного обслуживания и ремонта.