Проект установки по получению этанола из пшеничного сусла производительностью 4 тыс дал/сут

Предельно допустимое напряжение для Ст3 равно МПа. Диаметр обечайки равен 3,2 метра, а толщина обечайки: мм.(4.2)По расчётам, максимальная толщина обечайки составляет 2,81 мм, однако, согласно техническим требованиям, толщина стенки должна составлять не менее 10 миллиметров [10, 11]. Для подбора опор необходимо определить массу и нагрузку аппарата. Масса корпуса определяется по формуле:

кг (4.4)где Н — высота аппарата, равная 25 м;π- геометрическая постоянная (π =3,14);D -диаметр колонны, равный 3,2 м ;s — толщина стенки, составляющая 0,01 м;ρ - плотность стали, равная 7850 кг/м3.Масса крышки и днища определяется по формуле:(4.5) кг. Днища являются одним из основных элементов химических аппаратов, так как их цилиндрические цельносварные корпуса ограничиваются днищами. Наиболее распространенной формой днищ в сварных химических аппаратах является эллиптическая форма с отбортовкой на цилиндр. Подберем днище и крышку для рассчитываемой колонны. Таблица 13. Размеры эллиптических отбортованных стальных днищ с внутренними базовыми диаметрами ГОСТ 6533–78, мм [9, с.447]. DвнS, ммh, ммhв, ммFв, м2Vв, м3m, кг320 010 405 005,21,8916

Масса тарелок рассчитывается по формуле:(4.6)где N — действительное число тарелок;mm — масса одной тарелки, кг. Так как диаметры низа и верха колонны совпадают, то все тарелки типа ТК-Р имеют диаметр 3190 мм и массу 220 кг, тогда [8, 12]: кг. Масса воды при испытании составляет:

кг (4.7)ρв — плотность воды, 1000 кг/м3.Тогда суммарная массааппарата составит:(4.8)кгкгкг

Переведем полученный результат в МН по формуле (4.8):МН (4.8)где Мап- масса аппарата, кг;g — ускорение свободного падения (g=9,8м/с2).Подберем опору: Таблица 15. Размеры цилиндрических опор для колонных аппаратов [13,c.12]Q, MHD1, ммD2, ммS1, ммS2, ммS3, ммd2, ммdб, мм

Число болтов, Zб2,53 200 325 012 303 048М42164.

2Расчёт и подбор патрубков для подвода и отвода потоков

Внутренний диаметр штуцеров для подвода и отвода исходной смеси продуктов рассчитывается на основе уравнения массового расхода и округляется до ближайшего стандартного значенияпо уравнению:(4.9)Вход исходной смеси (плотность определяем из [12]):=0,085 кг/кг, tf=73,6˚C, w= 1 м/с, (4.10)Выход кубового остатка:

0,02 кг/кг, tw=96˚C, w=0,1м/сВход флегмы:

0,992 кг/кг, tp=78˚C, w= 0,1 м/с.где P — массовый расход продукта, кг/с;R — рабочее флегмовое число.

где P — массовый расход продукта, кг/с;R — рабочее флегмовое число [13, 14]. (4.11)Округляем диаметр до 0,02 м как наиболее рациональное значение. Вход пара: tw = 96 oC, w = 30 м/с.Ρп.ср. определяется по уравнению (4.11):(4.12)(4.13)Выход пара: tp=78˚C, w=30м/с, (4.14)Выход жидкости из куба: tw=96˚C, w=1м/с,(4.15)4.3 Подбор фланцевых соединений

Присоединение к аппарату трубной арматуры, а также технологических трубопроводов для подвода и отвода жидких и газообразных продуктов осуществляется с помощью штуцеров или вводных труб. На практике достаточно часто применяютсяфланцевые штуцера — разъемные соединения, имеющие высокий показатель надежности и работоспособности. Для разъемного соединения составных корпусов и отдельных частей химических аппаратовиспользуются фланцевые соединения, преимущественно круглой формы. С помощью указанных соединений к аппаратам присоединяются трубы, арматура и т. д. В соответствии с проведенными в 4.2 расчетами, были подобраны следующие фланцевые штуцера (таблица 5).Таблица 16. Размеры фланцевых штуцеров с внутреннем базовым давлением ОСТ 26−426−79 [8, с.659]. НазначениеDy, ммDf, ммDb, ммD, ммdн, ммh, ммdб, ммzs, мм

Вход исходной смеси802 051 709 785 141 632

Выход кубового остатка200 370 355 225 210 191 872

Вход флегмы209 065 502 681 243

Вход пара (х4)250400370275260201685

Выход пара (х3)200370355225210201685

Выход жидкости из куба209 065 502 681 243

Для манометра2 510 075 603 381 243

Для указателя уровня209 065 502 681 243

Для установки уровнемера2 510 075 603 381 243

Для термометра ртутного25 100 756 033 812 436 КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫКонтрольно-измерительные приборы (КИП) — устройства для получения информации о состоянии технологических процессов путем измерения их параметров температур, давлений, расходов, уровней). К контрольно-измерительным приборам относятся первичные приборы и измерительные преобразователи. Первичные приборы могут быть показывающими, сигнализирующими, самопишущими и с дистанционной передачей показания на расстоянии (к вторичному прибору). К измерительным преобразователям относятся датчики и преобразователи, работающие в комплекте со вторичными или регулирующими приборами.

5.1 Основные контролируемые параметры

Как следует из вышесказанного, исходным продуктом для получения этанола является пшеничное сусло, подвергающийся брожению под воздействием прессованных дрожжей. Следовательно, нужно регулировать подачу этих компонентов в возбраживатель 2. В возбраживателе2 регулируется его уровень. Важно регулировать температуру дрожжей на линии подачи в возбраживатель и температуру в бродильном чане4на уровне 30 оС, так как в противном случае в результате частичного окисления образуется некачественный продукт. В бродильном отделении регулируются уровни: в дрожжанке 1, в бродильных чанах4. В возбраживателе2и в бродильных чанах 4 регулируется уровень рН. Вспиртоловушке7 на линии подачи регулируется вход гидролизата и рН.

На входе в эпюрационную колонну 8 регистрируется температура и перепад давлений бражки, а также температура и перепад давлений пара. Датчики температуры также находятся в нижней, средней, верхней частях колонны 9. Аналогично датчики температуры и давления расположены и в ректификационной колонне 10. Кроме того, датчики температуры установлены в холодильниках 13, 14, 16, 18, 19, а датчики уровня ЕСмкости — в фонаре головных продуктов 15 и фонаре ректификационного спирта 19.

5.2 Описание схемы автоматизации5.

2.1 Регулирование уровня

Уровнемер буйковый пневматический УБ-П является первичным преобразователем уровня жидкости в ёмкости. Сигнал с датчика поступает на пневматический регистрирующий прибор ПКР.

1. Далее сигнал поступает на пневматический регулятор ПР3.31, который оказывает регулирующее воздействие на регулирующий клапан 25нж38нж.

5.2. 2 Регулирование расхода

Разность давлений, создаваемая диафрагмой камерной ДК, преобразуется в пневматический сигнал преобразователем измерительным разности давлений пневматическим 13ДД11−722, который поступает на пневматический регистрирующий прибор ПКР.1, а затем на пневматический регулятор ПР3.

3. С пневматического регулятора сигнал поступает на регулирующий клапан 25НЖ38НЖ, изменяющий расход.

5.2. 3 Регулирование температуры

Первичным преобразователем температуры является манометрический термометр жидкостной, с него сигнал поступает на пневматический регулятор ПР3.31, который оказывает воздействие на регулирующий клапан 25НЖ38НЖ.

5.2. 4 Регулирование вакуума

Преобразователь вакуумметрического давления 13ДВ13 является первичным преобразователем. Сигнал с 13ДВ13 поступает на пневматический регистрирующий прибор ПВ10.1П. Далее на пневматический регулятор ПР3.31, который оказывает воздействие на регулирующий клапан 25НЖ38НЖ. 5.

2.5 Регулирование pHПервичным преобразователем является pH-метр pH-220 в комплексе с чувствительным элементом ДПг-4м и промышленным преобразователем П-215. Электрический сигнал, выходящий из pH-метра преобразуется в пневматический преобразователем ПЭП.

1.П. Далее сигнал поступает на пневматический регулятор ПР3.31, воздействующий на регулирующий клапан с пневмоприводом 25НЖ38НЖ. Для удобства использования данных при заказе приборов и средств автоматизации составляется таблица 14. Таблица 14.Спецификация на приборы и средства автоматизации

Описание прибора и его назначение

ОборудованиеУровнемер буйковый пневматический, Основная погрешность 1%. Выходной сигнал 0,02−0,1 МПа. Завод «Теплоприбор». г. Рязань. L = 0.9, 1.4, 2,2, 2.5, 5 мУБ-Плибо

УРБ-ППневматический регистрирующий прибор. Основная погрешность 1%. Длина шкалы 100 мм. «ЗАО Промприбор» г. Екатеринбург.ПКР.1Пневматический регулятор (устройство регулирующее пропорционально — интегральное). Регулирующее воздействие на исполнительный механизм по ПИ-закону. Время интегрирования tu=0,05−100мин.

" Тизприбор" г. Москва

ПР3.

31.рН-метр промышленный в комплекте:

чувствительный элемент, Гомельский завод измерительных средствпромышленный преобразовательр

Н-220ДПг-4МП-215Преобразователь электрического сигнала в пневматический

ПЭП 1. ППреобразователь разности давлений пневматический13ДД-11−722Диафрагма камерная. Диаметр условного прохода 50−500мм. Материал диска Cт12X18H10T 3-д «Теплоприбор» г. Рязань. ДКМанометрический термометр жидкостной с пневматическим выходным сигналом 0,02−0,1 МПа13ТД73Преобразователь вакууметрического давления. Основная погрешность 1%. Предел измерения 100 кПа. Выходной сигнал 0,02−0, МПа13ДВ136 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬВ данном разделе рассчитывается экономическая эффективность бродильно-ректификационного цеха предприятия ОАО «Русский Стандарт», исходя из которой можно сделать вывод о целесообразности собственного производства спирта для производственных нужд. 6.1 Расчет фонда заработной платы работников предприятия

Фонд заработной платы работников ОАО «Русский Стандарт"рассчитывался на основании штатной численности работников цеха, их средних должностных окладов (ДОКЛ) и оплаты за работу в праздничные дни (ФЗППР). Годовой фонд заработной платы по окладам (ГФОКЛ) определяется следующим образом: ГФОКЛ = ЛШТ * ДОКЛ,(5.1)где ЛШТ — штатная численность работников, чел (всего 4 смены по 8 человек).

12 — количество месяцев в году; ДОКЛ — должностной оклад, составляющий в среднем 32 000 руб. ГФОКЛ = 32*12*32 000= 15,36 млн руб. Доплаты за работу в праздничные дни предусматриваются только для работников, занятых посменно в производствах с непрерывным режимом работы (т.е. для всех ИТР, рабочих, служащих и МОП, кроме сотрудников, работающих по графику 5/2):ФЗППР = ДОКЛ/20.9 * ДПР * ЛЯВ,(5.2)где 20,9 — среднее число дней работы в месяц одного работника, ДПР — число праздничных дней в году; ФЗППР = 32 000/20.9 * 10*32 = 0,49 млн руб. Размер премии, выплачиваемой из фонда заработной платы (ФЗППРЕМ), принят равным 30%, тогда:

ФЗППРЕМ = ГФОКЛ * 30/100,(5.3)ФЗППРЕМ = 15,36 * 30/100 = 4,61 млн руб. Тогда годовой фонд заработной платы составит (ГФЗПЛ)ГФЗПЛ = ГФОКЛ + ФЗППР + ФЗППРЕМ,(5.4)ГФЗПЛ = (15,36 + 0,49+ 4,61) = 20,46 млн. руб [6, 15]. 6.2 Расчет производительности труда

Производительность труда, как правило, рассчитывается в натуральном выражении как выработка в год на одного рабочего (ПТР), на одного основного рабочего (ПтОР) и на одного работающего в целом (ПТ).ПТ = 360 .Q /сп ,(5.5)где 360 — количество рабочих дней в году;Q — годовой выпуск продукции, 40 000 лэтилового спирта;

сп — списочная численность, чел. В цехе получения этанола согласно штатному расписанию числится 8 человек в смене при четырехсменном графике работы. Из них основных рабочих (аппаратчиков) — 5 человек и 3 вспомогательных рабочих. Таким образом, производительность труда1) в расчете на одного основного рабочего:

ПТо.р (пр) = Q/сп (о.р)ПТо.р (пр) = 360 .40 000/(5.4) = 720 000 л/чел = 720м3/чел; 2) в расчете на одного рабочего:

ПТр (пр) = Q/сп (р), ПТо. р (пр) = 360 .40 000/(3.4) = 1 200 000л/чел = 1200 м3/чел; 3) в расчете на одного работающего:

ПТр (пр) = Q/сп (р), ПТо. р (пр) = 360 .40 000/32 = 450 000 л/чел = 450м3/чел; 6.3 Технико-экономические показатели производства

Для обобщающей технико-экономической характеристики рассматриваемого объекта и выводов по проекту рассчитываются технико-экономические показателипроектируемого производства.

1. Годовой выпуск продукции в оптовых ценах (А): А = Q * Ц,(5.5)где Q — выпуск продукции в год, равный 14,6 млн.

л;Ц — оптовая цена единицы продукции (этанола), равной 37 руб/л;V — объем водорода, равный 40 л. А = 14,6 * 37= 540,2 млн руб.

2. Нормируемые оборотные средства (Он). Нормируемые оборотные средства — это такие средства, которые необходимы для бесперебойной работы предприятия. К ним относятся производственные запасы, незавершенное производство, расходы будущих периодов и готовая продукция в емкостях. Примерный объем оборотных средств, приведенный в работе, взят из материалов, предоставленных ОАО «Русский Стандарт»: ОН = 50 млн руб.

3. Прибыль от реализации продукции (П):П = (Ц — С) * Q = А — С (5.6)где С — себестоимость единицы продукции. Себестоимость произведенной продукции составляет стоимость сырья (пшеницы и дрожжей), заработной платы работников, затрат на электроэнергию и прочих расходов на производство продукции, составляющих 20% от первых трех:

С1 = Цсырья + ГФЗПЛ + Цэл.(5.7)Цпроч = С1 * 10/100(5.7)С = Цсырья + ГФЗПЛ + Цэл. + Цпроч (5.8)Цсырья складывается из стоимости пшеницы, воды и дрожжей. Цсырья=Цпшен. +

Цводы. + Цдрож.(5.8)На производство 1 т спирта по техническому регламенту предприятия требуется 2,5 т пшеницы, 3 т дистиллированной воды и 200 кг прессованных дрожжей стоимостью 10 700 руб/т, 10 руб/т и 5000 руб/т соответственно. Потребление электричества на производство 1 т спирта составляет 20 кВт. ч при цене 2,6 руб. /к Вт.ч.В год производится: Gгод = 40. 365.ρэтанола = 40.

365.

789 = 11 519 400 кг = 11 519,4 т (5.9)Цсырья =11 519,4.2,5.

10 700.+ 11 519,4.

3.10+ 11 519,4.0,2.5000 = = 308 143 950 + 345 582 + 1 151 940 = 309 641 472 руб. Цэл. = Q. цк

Вт = 11 519,4.

20.2,6 = 599 008,8 руб.(5.10)С1 = 308,14 + 20,46 + 0,6 = 329,2 млн.

руб.Цпроч = 329,2 * 0,1 = 32,92 млн.

руб.С = С1 + Цпроч = 329,2 + 32,9 = 362,1 млн руб. П = 540,2 — 362,1 = 178,1 млн руб. Следовательно, производить этиловый спирт самостоятельно прибыльнее, чем покупать готовый спирт у сторонних организаций.

4. Рентабельность:

а) производственных фондов (РФ):РФ = П / (ФОС +ОН) * 100 (5.11)где ФОС — величина основных фондов, с учетом амортизации — 80 млн.

руб.РФ = 178,1/ (80+ 50) * 100 = 137%, б) продукции (РП):РП = (Ц — С) / С * 100 (5.12)РП = 178,1 / 362,1* 100 = 49,2%.

5. Срок окупаемости капвложений (ТОК):ТОК = (ФОС + ОН) / П (5.13)ТОК = (80 + 50) / 150 = 0,73 года.

6. Фондоотдача основных фондов (ФО):ФО = А / ФОС (5.14)ФО = 540,2/80 = 6,75 руб./руб. о.ф. 7 ОХРАНА ТРУДА НА ПРЕДПРИЯТИИДля создания здоровых и безопасных условий труда на производстве необходимо, чтобы все технологическое оборудование и технологические процессы отвечали требованиям безопасности. Основным сырьем в производстве ликеро-водочныхизделий является этиловый спирт, получаемый из зерно-картофельного сырья, а также из свеклосахарной мелассы. Производство пищевого спирта включает следующие основные технологические этапы: подготовку сырья, разваривание, осахаривание и охлаждение массы, брожение, перегонку и ректификацию спирта. В условиях производства работающие могут подвергаться воздействию неблагоприятных гигиенических факторов, различных на разных этапах технологического процесса. Основными вредными и опасными веществами в спиртовом и ликеро-водочном производствах являются в первую очередь этиловый спирт, а также большое многообразие химических веществ, являющихся исходными, промежуточными, побочными, моющими и дезинфицирующими средствами, сыпучее сырье (ячмень, пшеница и др.), диоксид углерода. В процессе ректификации при многократной перегонке спирта удаляется большое количество примесей, которые наряду с этиловым спиртом могут поступать в воздух производственных помещений и оказывать неблагоприятное действие на работающих [1, 5]. Источниками выделения в воздух вредных веществ являются нарушения герметичности оборудования, промывка сивушных масел в открытых емкостях, отбор проб из аппаратов. Значительная часть несчастных случаев, особенно с летальным исходом, происходит при неправильной организации работы в емкостях, когда люди спускаются в емкость без предварительных замеров загазованности и без средств индивидуальной защиты и т.

д. В результате нарушений эксплуатации сосудов, работающих под давлением, были случаи, когда взрывались разварники и гибли люди. Немало случаев происходит на складах для хранения зерна. Причинами несчастных случаев во вспомогательном производстве служат транспортные средства, неквалифицированное проведение ремонтных и монтажных работ. Стены завальных ям, закромов, бункеров должны иметь уклон не менее 45 обеспечивающий полное ссыпание зерна. В работе должно участвовать не менее двух человек, снабженных поясами со спасательными веревками.

Над всеми выпускными люками и отверстиями в завальных ямах, бункерах, где насыпь зерна может превышать 1 м, устанавливаются пирамидальные ограждения или другие приспособления, обеспечивающие безопасность персонала. При подборке сырья необходимо следить, чтобы пылящее оборудование было герметизировано или снабжено пылеотсасывающими устройствами. Крышка молотковой дробилки снабжается блокировкой, исключающей возможность включения дробилки при открытой крышке. Для безопасного пуска оборудования в цехе подготовки сырья должна быть установлена двусторонняя телефонная или звуковая, световая сигнализация с цехом тепловой обработки и со складом сырья. Разварники периодического действия и агрегаты непрерывного разваривания, которые используются для подготовки сырья к осахариванию крахмала, должны удовлетворять требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», а установки непрерывного разваривания (трубчатые) — требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды». Ежегодно в период капитального ремонта завода каждый разварник и каждая колонна агрегата непрерывного разваривания должны подвергаться освидетельствованию в соответствии с инструкцией [1, 3]. Бродильное и дрожжевое отделения должны быть изолированы от других помещений и оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, а бродильные аппараты и дрожжегенераторы герметизированы, оборудованы вакуум-прерывателями, спиртовыми ловушками и указателями уровня жидкости. Удаление двуокиси углерода из существующих заглубленных резервуаров должно осуществляться заполнением их водой. Бродильные аппараты и дрожжегенераторы должны иметь верхний и нижний люки и быть оборудованы механической мойкой.

Под крышками верхнего люка должна быть установлена решетка. В отделении перегонки и ректификации все колонны брагоперегонного и брагоректификационного аппаратов внизу и вверху оборудуют вакуум-прерывателями. Установка запорных приспособлений между аппаратом и вакуум-прерывателем запрещается. Для улавливания спиртовых паров, выходящих из воздушников аппарата, должны устанавливаться спиртовые ловушки. Воздушники должны быть снабжены огнепреградителями. Электрооборудование и электроосвещение в аппаратном отделении выполняются в соответствии с требованиями ПУЭ. Корпуса электродвигателей, спиртоприемники, мерники, спиртовые резервуары и коммуникации должны быть заземлены. В помещении аппаратного отделения можно применять только инструмент, исключающий искрообразование. В нем должны быть предусмотрены аварийное освещение, паротушение и первичные противопожарные средства.

Баки и сборники спирта, головной фракции этилового спирта, сивушных масел должны иметь герметически закрывающиеся люки и сообщаться с атмосферой с помощью воздушников, снабженных спиртоловушками и огнепреградителями. В аппаратном отделении должны быть предусмотрены индивидуальные средства защиты: шланговый противогаз, предохранительный пояс со спасательной веревкой, переносная лампа напряжением не выше 12 В со светильником во взрывозащищенном исполнении типа ВЗГ-14 и СГВ. Производить чистку и ремонт брагоректификационных, брагоперегонных и ректификационных аппаратов можно только после их остановки, охлаждения и промывки водой, отключения трубопроводов с помощью заглушек, проветривания помещения и устройства лесов. Помещение для хранения спирта должно быть изолировано пожарной стеной от спиртоотпускного и спиртоприемного отделений. Пол в этих отделениях должен иметь уклон в сторону, противоположную двери. Свободный объем приямка для сбора случайно пролитого спирта в закрытом спиртохранилище должен составлять: для отдельно стоящих резервуаров — полную вместимость резервуара; для группы резервуаров — вместимость большего резервуара. Каждая группа наземных резервуаров должна быть ограждена и обнесена сплошным земляным валом высотой на 0,2 м больше расчетного уровня разлитой жидкости. Здания спиртохранилищ и наземных резервуаров должны иметь молниезащиту.

В спиртохранилище в приемно-отпускном отделении насос для перекачивания спирта и освещение должны быть во взрывобезопасном исполнении; наливные и сливные устройства для спирта заземляются. Труба или шланг, подающие спирт в резервуар, не должны доходить до дна емкости на 200 мм. Запрещается переливать спирт во время грозы, не допускается использовать искрообразующий инструмент. Цех упаривания барды размещают в отдельном здании или в здании, прилегающем к спиртозаводу. Процессы упаривания, а также поддержания уровня барды в выпарных аппаратах должны производиться автоматически. Кислотную очистку (выварку) выпарных аппаратов от накипи во избежание скопления водорода следует проводить при постоянном отсасывании газов вакуум-насосом или вентилятором. Растворы кислот и щелочей для выварки следует подавать в выпарные аппараты только по трубопроводам.

В процессе и после выварки соляной кислотой и во время осмотра корпусов во избежание взрыва запрещается пользоваться открытым огнем. Выварка должна производиться под наблюдением ответственного лица [3, 5].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленном дипломном проекте подробно рассмотрена технология производства этанола сбраживанием пшеничного сусла и рассчитана ректификационная колонна производительностью по спирту, составляющей 4000 дал/сутки.Технологический процесс получения биоэтанола состоит из трех основных блоков: блока приготовления углеводных растворов, блока сбраживания углеводных растворов посредством особых микроорганизмов — дрожжей с превращением их в бражку, блока выделения спирта из бражки и его очистки посредством процесса ректификации. При производстве биоэтанола предпочтительно осуществлять непрерывное сбраживание среды в двух и более последовательно соединенных аппаратах, в первом из которых подавляющая часть перерабатываемых сахаров сбраживается с максимальной производительностью, а во втором — оставшаяся, незначительная по сравнению с первой, часть сахаров. Выигрыш от увеличения числа агрегатовзаключается в том, что суммарный объем двух и более последовательно соединенных аппаратов и продолжительность брожения окажутся меньше, чем объем одного аппарата и продолжительность брожения при равной производительности по спирту. В процессе получения этанола на ОАО «Русский Стандарт» сбраживание осуществляют в девятиаппаратных установках. Многоаппаратные установки имеют ряд преимуществ перед двухаппаратными. В разделе 1.3 данной работы рассмотрены основные характеристики пшеничного зерна, пшеничного сусла, дрожжей и этилового спирта. Важнейшим сырьем для производства биоэтанола является вода, которая на спиртовых заводах вода расходуется на разные цели, главнейшие из которых технологические, а также на питание паровых котлов. Основной процесс — процесс брожения, то есть превращение сахара в спирт и углекислый газ под действием фермента зимазы, имеющегося в дрожжевыхклетках. В период главного брожения продолжается размножение дрожжей до наибольшего содержания дрожжевых клеток в единице объема, около 150—170 млн. в

1 мл. Одновременно с превращением сахара в спирт и углекислый газ происходит осахаривание декстринов и их сбраживание. Скорость процесса брожения в этот период зависит только от количества дрожжей и остается одинаковой во весь период главного брожения. Сусло после сбраживания его в бродильном чане называется зрелой бражкой. Ректификованный спирт можно получить непосредственно из бражки на брагоректификационном колонном аппарате. Бражка — сложная многокомпонентная система, состоящая из воды (82—90 мас. %), сухих веществ (4—10 мас. %) и этанола с сопутствующими летучими примесями (

7—9 мас. %, или 8—11 об. %). Внутри колонны располагаются контактные устройства в виде тарелок.

Снизу вверх по ректификационной колонне движется поступающий из кипятильника (выносного куба-испарителя) пар. На каждой тарелке частичнопар труднолетучего компонента конденсируется, а легколетучий компонентчастично испаряется за счет конденсации. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка хW, то естьпар обеднен легколетучим компонентом. Следовательно, выходящий из куба-испарителя пар, представляющий собой практически чистый труднолетучий компонент, по мере своего движения к верху колонны постепенно обогащается легколетучим компонентом смеси и покидает колонну в виде практически чистого пара легколетучего компонента.

В ректификационной колонне на предприятии «ОАО Русский Стандарт» установлены многоколпачковые тарелки. У этих тарелок большой периметр барботажа, и создается хороший контакт пара и жидкости. Ректификационный аппарат непрерывного действия — это автоматически действующий аппарат, который при установившемся режиме может работать без вмешательства аппаратчика. Роль последнего сводится к регулировке аппарата при пуске после остановки и при изменении режима. Основными отходами рассматриваемого производства, как и у прочих спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалсодержащее сырье, являются сточные воды, подразделяют на три категории: теплообменные, воды после замачивания зерна, дезинфекции и гидроподачи солода, мойки технологического оборудования, помещений, лютерная вода, хозяйственно-бытовые стоки. Степень загрязнения сточных вод определяют по физико-химическим и биологическим показателям — цветности, прозрачности, запаху, содержанию сухого остатка, рН, биологическому потреблению кислорода (БПК), химическому потреблению кислорода (ХПК) и некоторым другим. Для очистки этих сточных вод достаточно применить механические и биологические способы, для получения воды высокого качества необходима физико-химическая доочистка стоков. Основные характеристики ректификационной колонны, найденные или подтвержденные в результате провеленного расчета:

Производительность по этанолу: 4 тыс. дал/сутки. Тип колонны — тарельчатая, тип тарелки — клапанная. Характеристика тарелок: количество — 70 (отбор пастеризованного спирта производится с 65 тарелки), диаметр тарелки 3190 мм, высота тарелки=300 мм. Температура в верхней части колонны (tHK) (в точке отбора): 88оС. Температура в нижней части колонны (tВK) (в кубе): 96 оС. Высота колонны (Н) равна 25 м. Флегмовое число для данной системы составляет R = 32,64, а соответствующее теоретическое число тарелок NTравняется 45. Полученное значение меньше, чем реальное число тарелок, отраженное в техническом регламенте предприятия ООО «Русский Стандарт».

Это можно объяснить тем, что рассчитанное значение является минимально-необходимым для получения этилового спирта заданной степени очистки. Реально же необходимо большее количество тарелок, составляющее, согласно техническому регламенту 70 штук. Усредненный диаметр колонны составляет 3200 мм. Чистота этанола на входе в колонну: 8 масс. %. Чистота этанола на выходе из колонны: 99 масс. %.

Рассчитанная площадь теплопередающей поверхности испарителя составит 5887,8 м². Расход охлаждающей воды (при условии, что пары дистиллята в дефлегматоре конденсируютсяполностью) составит 41,9 кг/с.Для обеспечения теплоизоляции аппарата необходим слой асбеста толщиной 5,7 мм. В технологической части для рассматриваемой ректификационной колонны были рассчитаны днища, опоры фланцевые соединения и штуцеры. По результатам экономического расчета было установлено, что, помимо всего прочего, производить этиловый спирт самостоятельно прибыльнее, чем покупать готовый спирт у сторонних организаций. Срок окупаемости капвложений составляет 0,73 года, фондоотдача 6,75 руб./руб. основных фондов. Для создания здоровых и безопасных условий труда на производстве необходимо, чтобы все технологическое оборудование и технологические процессы отвечали требованиям безопасности. Значительная часть несчастных случаев, особенно с летальным исходом, происходит при неправильной организации работы в емкостях, когда люди спускаются в емкость без предварительных замеров загазованности и без средств индивидуальной защиты и т. д. В результате нарушений эксплуатации сосудов, работающих под давлением, были случаи, когда взрывались разварники и гибли люди. Немало случаев происходит на складах для хранения зерна. Причинами несчастных случаев во вспомогательном производстве служат транспортные средства, неквалифицированное проведение ремонтных и монтажных работ. Бродильное и дрожжевое отделения должны быть изолированы от других помещений и оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией, а бродильные аппараты и дрожжегенераторы герметизированы, оборудованы вакуум-прерывателями, спиртовыми ловушками и указателями уровня жидкости.

Удаление двуокиси углерода из существующих заглубленных резервуаров должно осуществляться заполнением их водой. В отделении перегонки и ректификации все колонны брагоперегонного и брагоректификационного аппаратов внизу и вверху оборудуют вакуум-прерывателями. Установка запорных приспособлений между аппаратом и вакуум-прерывателем запрещается. Для улавливания спиртовых паров, выходящих из воздушников аппарата, должны устанавливаться спиртовые ловушки. Воздушники должны быть снабжены огнепреградителями. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫГельфанд Е. Д. Основы технологии биоэтанола. Учебное пособие. АГТУ, Архангельск, 2005.

— 54 с. Характеристики зерна — обзорная статья [Электронный ресурс] - Режим доступа:

http://autoklasss.narod.ru/agrosprav/zerno.htmЯровенко В.Л., Маринченко В. А., Смирнов В. А. и др. Технология спирта. М.: Колос, «Колос-пресс», 2002. — 465 с. Химический состав дрожжей [Электронный ресурс] - Режим доступа:

http://edimka.ru/prod234Фараджева Е.Д., Федоров В. А. Общая технология бродильных производств. М.: Колос

С, 2002. — 408 с. Халаим А. Ф. Технология спирта. М.:Пищевая промышленность, 1972.-192 с. Процессы и аппараты химической технологии. Проектирование ректификационных колонн. Часть 1.

Основы теории расчета и основные конструкции ректификационных колонн. Методические указания к курсовому проектированию для студентов химико-технологического и заочного энерго-механического факультетов. — Томск: Изд. ТПУ, 1997, — 36 с. Плановский А. Н, Николаев И. П. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. 5-изд.

— М.:Химия, 1987 г. — 847 с. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры.

Справочник. — Л.: Машгиз, 1970. — 753 с. Коптева В. Б. Опоры колонных аппаратов.

Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. — 24 с. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. — 9-е изд. -

М.: Химия, 1973. — 750 с. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч.

1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. Учебник для вузов. Изд. 2-е. М.: Химия, 1995. — 400с. Дытнерский Ю. И. (ред.). Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию.

— М.: Химия, 1983 г. — 272 с. Процессы и аппараты химической технологии. Проектирование ректификационных колонн. Часть 1.

Основы теории расчета и основные конструкции ректификационных колонн. Методические указания к курсовому проектированию для студентов химико-технологического и заочного энерго-механического факультетов. — Томск: Изд. ТПУ, 1997, — 36 с. Павлов К. Ф., Романков П. Г, Малков М. П., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 9-е изд., перераб. и доп. — Л.: Химия, 1981.

— 560 с.