Проект ректификационного отделения спиртового завода мощностью 2, 4 млн дал технического ректификационного этанола высшего сорта в год

в-в.:Gнесбр. = Gбраж — Gвлаги — Gспирт — Gкл = = 10 000,00 — 8103,59 — 830,0 — 454,52 = 608,81 кгG4получ = Gбраж+Gгаз = 10 000,00 + 780,39 = 10 780,39 кгG4загруж = G4получ.

Таблица 3.4 — Материальный баланс брожения.

ЗагруженоПолучено.

Сырье и полупродукты.

Масса тех, кг.

Масса, кг.

Масс.

доля,%Продукты, отходы, потери.

Масса тех, кг.

Масса, кг.

Масс.

доля,%1. Осахаренное сусло, в т. ч. глюкоза несбр. в-ва влага 1. Производств.

дрожжи, в т. ч. клетки глюкоза несбр. в-ва влага спирт9635,89 1144,50 1539,25 647,69 7448,95 45,45 53,26 94,87 900,08 50,841. Зрезая бражка, в т. ч. спирт несбр. в-ва клетки остат. глюк.

влага 2. Газы, в т. ч. углекислый газ потери спирта примеси10 000,0 780,39 830,0 608,81 454,52 3,08 8103,53 776,49 1,16 2,74Итого:

10 780,39Итого:

10 780,392.

4 Расчет материального баланса брагоректификации.

Масштаб расчёта — 1000 кг/сутэтанола.

Состав конечного продукта: этиловый спирт — Xспирт = 94,13% масс. Плотность 100% этилового спирта ρусл.

спирт = 0,7893 кг/лНормированный выход продукта по всем стадиям: ηΣ = 0,997Массовая доля этилового спирта в бражке Xбраж = 8,30% масс. Определение расхода ключевого продукта (бражка).Расход бражки Gбраж: Gбраж = Gспирт *Xспирт / Хбраж = 1000 * 0,9413 / 0,083 = 11 340,96 кг/сут (99,70%).Бражная колонна.

Дополнительные исходные данные:

Массовая доля этилового спирта в бражке Xбраж = 8,30%Массовая доля этилового спирта в бражном дистилляте Xбр.дист. = 47,18%Массовая доля этилового спирта в эпюрированном вводно-спиртовом паре Xэп. в.с. пар = 10%Энтальпия водяного пара i = 2676 кДж/кг.

Энтальпия эпюрированного пара iэ = 2540 кДж/кг.

Выход эпюрированного водно-спиртового пара Pэ = 0,8 кг/лЗагружено:

Бражка Gбраж = 11 340,96 кг/сут.

Итого загружено в 1 узле:

1загруж = Gбраж = 11 340,96 кг/сут.

Получено:

Количество эпюрированного водно-спиртового пара Gэп.в.с.пар:Gэп.в.с.пар = Vусл.

сп.* Pэ * i`` / i``э = = (1000*0,9413/0,7893) * 0,8 * 2676 / 2540 = 1005,14 кг/сут.

Количество бражного дистиллята Gбр.дист.:Gбр.дист = (Gбраж* Xбраж — Gэп.в.с.пар * Xэп. в.с. пар) / Xбр.дист. = = (11 340,96 * 0,083 — 1005,14 * 0,1) / 0,4718 = 1782,09 кг/чОставшаяся часть бражки, освобождённая от спирта и примесей представляет из себя барду. Количество барды Gбарды: Gбард = Gбраж — (Gэп.в.с.пар + Gбр. дист) == 11 340,96 — (1005,14 + 1782,09) = 8553,79 кг/чИтого:G1получ = Gэп.в.с.пар + Gбр. дист + Gбард == 1005,14 + 1782,09 + 8553,79 = 11 340,96 кг/чТаблица 2.6-Материальный баланс перегонки бражки.

ЗагруженоПолучено.

Сырье и полупродукты%Расход, кг/чПродукты, отходы, потери%Расход, кг/ч1. Бражка11 340,961. Эпюрированныйводно-спиртовый пар 2. Бражный дистиллят 3. Барда1005,14 1782,09 8553,79Итого:

11 340,96Итого:

11 340,96Эпюрная и эфирная колонна.

Дополнительные исходные данные:

Массовая концентрация спирта в эпюрате.

Хэпюрат = 15%;Процент отбора непастеризованного спирта из ректификационной колонны Kнепаст = 1,5%;Массовая концентрация этанола в непастеризованном спирте Хнепаст = 95,3%;Процент отбора головной фракции Кголов = 3%;Массовая концентрация спирта в головной фракции Хголовн = 88,29%;Процент отбора сивушного масла из эпюрационной колонны Ксив = 3%;Массовая концентрация спирта в сивушном масле Хсив = 65%.Загружено:

Эпюрированныйводно-спиртовый пар из узла 1 Gэп.в.с.пар = 1005,14 кг/ч.Бражный дистиллят из узла 1 Gбр. дист = 1782,09 кг/сут.Количество непастеризованного спирта из ректификационной колонны Gнепаст: Gнепаст = Gусл.

сп. * Kнепаст / Хнепаст = (1000*0,9413) * 1,5 / 95,3 = 14,82 кг/чСпирт, выделенный из фракции головной (узел 4) Gсп. из фр гол = 31,01 кг/сут.

Головной погон из сивушной колонны (узел 5) Gсп из сив.

кол. = 50,01 кг/сут.

Общая загружаемая масса: G∑ = Gэп.в.с.пар + Gбр. дист + Gнепаст + Gсп. из фр гол + Gсп из сив. кол. == 1005,14 + 1782,09 + 14,82 + 31,01 + 50,01 = 2883,07 кг/сут.

Количество спирта в загружаемой массе: Gсп = (Gэп.в.с.пар * Xэп. в.с. пар + Gбр. дист * Xбр.дист. + Gнепаст * Хнепаст) / 100% == (1005,14 * 10 + 1782,09 * 47,18 + 14,82 * 95,3) / 100 = 955,43 кг/сут.

Массовая концентрация спирта в колонне: Xэп. колл = (955,43 / 2883,07) * 100% = 33,14%Найдем количество лютерной воды, которую необходимо добавить для получения массовой концентрации спирта в эпюрате.

Хэпюрат = 15%:Gлют.

вод = Gсп / Хэпюрат — G∑ = 955,43/0,15 — 2883,07 = 3486,46 кг/сут.

Итого загружено в 2 узле: G2загруж = Gэп.в.с.пар + Gбр. дист + Gнепаст + Gсп. из фр гол + Gсп из сив. кол. + Gлют.

вод == 1005,43 + 1782,09 + 14,82 + 31,01 + 50,01 + 3486,46 = 6369,82 кг/сут.

Получено:

Количество фракции головного спирта Gгол: Gгол = Gусл.

сп * Кголов / Хголовн = = (1000*0,9413) * 3 / 88,29 = 31,98 кг/сут.

Количество фракции сивушных масел Gсив: Gсив = Gусл.

сп. * Ксив / Хсив = (1000*0,9413) * 3 / 65 = 43,44 кг/сут.

Количество эпюратаGэпюрат: Gэпюрат = G2загруж — (Gгол + Gсив) = 6369,82 — (31,98 + 43,44) = 6294,40 кг/сут.

Итого:G2получ = Gгол + Gсив + Gэпюрат = 31,98 + 43,44 + 6294,40 = 6369,82 кг/сут.

Таблица 2.7- Материальный баланс эпюрации.

ЗагруженоПолучено.

Сырье и полупродукты%Расход, кг/сут.

Продукты, отходы, потери%Расход, кг/сут1. Эпюрированныйводно-спиртовый пар 2. Бражный дистиллят 3. Непастеризованный спирт 4. Спирт из фракции головной 5. Головной погон из сивушной колонны 6. Лютерная вода1005,14 1782,09 14,82 31,01 50,01 3486,461. Фракция головного спирта 2. Фракция сивушных масел 3. Эпюрат31,98 43,446 369,82Итого:

6369,82Итого:

7066,71Спиртовая колонна.

Дополнительные исходные данные:

Нормативный выход ректификованного спирта к условному Yрект = 96%;Массовая концентрация этилового спирта в колонне Xрект = 88,5%;Процент отбора сивушного масла из эпюрационной колонны Ксив = 3,5%;Массовая концентрация спирта в сивушном масле Хсив = 40%.Загружено:

Эпюрат из узла 2 Gэпюрат = 6369,82 кг/сут.Итого загружено в 3 узле: G3загруж = Gэпюрат = 6369,82 кг/сут.

Получено:

Количество ректификованного спирта Gрект: Gрект = Gусл.

спирт * Yрект / Xрект = 1000*0,9413 * 96 / 88,5 = 1021,07 кг/сут.

Количество фракции сивушных масел Gсив: Gсив = Gусл.

сп. * Ксив / Хсив = 1000 * 0,9413 * 3,5 / 40 = 82,36 кг/сут.

Непастеризованный спирт Gнепаст = 14,82 кг/сут. Рассчитано в узле 2. Количество образующейся лютерной воды Gлют вод: Gлют вод = G3загруж — (Gрект + Gсив + Gнепаст) == 6369,82 — (1021,07 + 82,36 + 14,82) = 5251,57 кг/сут.

Итого:G3получ = Gрект + Gсив + Gнепаст + Gлют вод == 1021,07 + 82,36 + 14,82 + 5251,57 = 6369,82 кг/сут.

Таблица 2.8 — Материальный баланс ректификации.

ЗагруженоПолучено.

Сырье и полупродукты%Расход, кг/сут.

Продукты, отходы, потери%Расход, кг/сут1. Эпюрат6369,821. Ректификованный спирт 2. Фракция сивушных масел 3. Непастеризованный спирт 4. Лютерная вода1021,07 82,36 14,82 5251,57Итого:

6369,82Итого:

6369,82Разгонка головной фракции.

Дополнительные исходные данные:

Нормативный выход головных примесей к условному спирту Yрект = 0,1%;Концентрация головных примесей в концентрате Fгол = 95,9%.Загружено:

Фракция головная из узла 2 Gгол = 31,98 кг/сут.Итого загружено в 4 узле: G4загруж = Gгол = 31,98 кг/сут.

Получено:

Количество концентрата головных примесей Gконц гол: Gконц гол = Gусл.

сп. * Yрект / Fгол = 1000 * 0,9413 * 0,1 / 95,9 = 0,97 кг/сут.

Количество спирта, выделенного из фракции головной Gсп. гол.:Gсп. гол = Gгол — Gконц гол = 31,98 — 0,97 = 31,01 кг/сут.

Итого получено в 4 узле: G4получ = Gконц гол + Gсп. гол = 0,97 + 31,01 = 31,98 кг/сут.

Таблица 2.9 — Материальный баланс разгонки головной фракции.

ЗагруженоПолучено.

Сырье и полупродукты%Расход, кг/сут.

Продукты, отходы, потери%Расход, кг/сут1. Фракция головная31,981. Концентрат головных примесей 2. Спирт из фракции головной 0,97 31,01Итого:

31,98Итого:

31,98Концентрирование сивушного масла.

Дополнительные исходные данные:

Нормативный выход сивушных масел к условному спирту Yсив = 0,3%;Концентрация сивушных масел в концентрате Fсив = 83,0%;Гидромодуль разбавления сивушных масел A = 2. Загружено:

Погон компонентов сивушного масла из эпюрационной колонны (узел 2):Gсив. эпюр = 43,44 кг/сут.Погон паров сивушного масла из ректификационной колонны (узел 3):Gсив. рект = 82,36 кг/сут.Количество лютерной воды Gлют. вод: Gлют. вод = A * (Gсив. рект+ Gсив. эпюр) = 2 * (82,36 + 43,44) = 251,60 кг/сут.

Итого G5загруж = Gсив. рект + Gсив. эпюр + Gлют. вод = = 82,36 + 43,44 + 251,60 = 377,40 кг/сут.

Получено:

Количество концентрата сивушных масел Gконцсив: Gконц сив = Gусл.

сп. * Yсив / Fсив = 1000 * 0,9413 * 0,3 / 83,0 = 3,40 кг/сут.

Головной погон из делителя потока флегмы и конденсатора колонны Gгп: Gгп= 14,7 * Gконц сив = 14,7 * 3,40 = 50,01 кг/сут.

Лютерная вода Gл.в.:Gл.в. = G5загруж — Gконц сив — Gгп = 377,40 — 3,40 — 50,01 = 323,99 кг/сут.

Итого получено: G5получ = Gконц сив + Gгп+ Gл.в. = 3,40 + 50,01 + 323,99 = 377,40 кг/сут.

Метанольная колонна.

Дополнительные исходные данные:

Процент отбора метанольной фракции Кмет = 2,14%;Концентрация спирта в метанольной фракции Хмет = 95,9%.Таблица 2.10-Материальный баланс концентрирования сивушных масел.

ЗагруженоПолучено.

Сырье и полупродукты%Расход, кг/сут.

Продукты, отходы, потери%Расход, кг/сут1. Погон компонентов сивушного масла из узла 2 2. Погон паров сивушного масла из узла 3 3. Лютерная вода 43,44 82,36 251,601. Концентрат сивушных масел 2. Головной погон 3. Лютерная вода 3,40 50,01 323,99Итого:

377,40Итого:

377,40Загружено:

Ректификованный спирт из узла 3 Gрект = 1021,07 кг/сут.Итого:G6загруж = Gрект = 1021,07 кг/сут.

Получено:

Количество метанольной фракции Gмет: Gмет = Gусл.

сп. * Кмет / Хмет = 1000 * 0,9413 * 2,14 / 95,9 = 21,07 кг/сут.

Количество спирта ректификованного улучшенного качества Gректук = Gрект — Gмет = 1021,07 — 21,07 = 1000,00 кг/сут.

Итого получено: G6получ = Gмет + Gректук = 21,07 + 1000,00= 1021,07 кг/сут.

Таблица 2.11 — Материальный баланс деметанолизации спирта.

ЗагруженоПолучено.

Сырье и полупродукты%Расход, кг/сут.

Продукты, отходы, потери%Расход, кг/сут1. Ректификованный спирт1021,071. Метанольная фракция 2. Ректификованный спирт улучшенного качества «Экстра"21,07 1000,00Итого:

1021,07Итого:

1021,072.

5 Расходные нормы сырья.

Таблица2.

12- Расходные нормы сырья на 1 т (1000кг) этилового спирта Наименование сырья и материалов.

Содерж-еосн. вещ. Расходная норма кг / 1т%Масса техн. Масса осн. вещ. Зерно Вода Комплексный препарат «Дестамил"ТМ Ферментный препарат «Альфазим» Ферментный препарат «Глюкогам» Кислота серная аккумуляторная Карбамида раствор58,40 98 103 053,12 12 866,372,28 1,62 1,91 3,43 1,151 783,02 3,36 1,15Материальный индекс производства МИ = 15 929,88 кг /1тЗаключение.

Этанол — самое крупно-танажноебиотехнологическое производство. Он широко используется в различных отраслях промышленности. В последнее время, одним из направлений использования этанола является получение его в качестве добавок к моторному топливу. В данном курсовой работе был рассмотрен проект ректификационного отделения спиртового завода мощностью 2,4 млн дал технического ректификационного этанола высшего сорта.

Список литературы

1. Холькин Ю. И. Технология гидролизных производств. Учебник для вузов. — М.: Лесн. Пром-ть, 2016. — 496 с.

2. В. А. Ёлкин, А. В. Бахтиярова Расчёт оборудования цеха очистки и ректификации этанола: учебное пособие СПб.: СПбГЛТУ, 2015. — 68с.

3. Романков П. Г., Курочкина М. И., Моржерин Ю. Я., Смирнов Н. Н. Процессы и аппараты химической технологии «Химия» 1989. — 554с.