Технология и техническое оснащение спиртового завода мощностью 2000 далл

Содержание

 

Введение	5
1. Технологическая часть	7
1.1. Описание и обоснование аппаратурно-технологической схемы производства спирта из крахмалосодержащего сырья	7
1.2. Продуктовый расчет	19
1.3  Расчет и подбор оборудования	48
1.4  Расчет складских помещений	58
1.5 Технохимический контроль производства	59
2. Санитарно-техническая часть	66
3. Техника безопасности и охрана  труда на производстве	72
4. Экология	80
5. Экономическая часть	84
Список использованной литературы	96
Приложение	97

 

 

 

Введение

 

В настоящее время этиловый спирт  по объему производства занимает  одно из первых мест среди продуктов органического  синтеза. Он широко применяется в  пищевой,  медицинской и парфюмерной  промышленностях.

За  годы независимости спиртовая отрасль  Казахстана прошла через сложную  эволюцию, которую сегодня можно  оценивать с разных позиций. Исторически  Казахстан не был крупным производителем алкоголя, хотя, будучи зерновой базой  СССР, имел для этого все возможности. До перестройки в республике было 4 спиртзавода, причем два из них  Усть-Каменогорский и Джамбульский – объединяли производство спирта и водки, а два – Айдабульский и Талгарский – специализировались только на выпуске спирта. Три спиртзавода работали на зерне, а Джамбульский на мелассе. При этом мелассу в Казахстан поставляли с сахарных заводов России и Украины, поскольку местной не хватало, а зерно – вывозили.

На  сегодняшний день  казахстанская алкогольная промышленность находится в депрессивном состоянии уже несколько лет из-за снижения объемов производства и потребления населением крепких спиртных напитков.

На  фоне сокращения числа участников рынка  идет общий спад производства алкоголя в Казахстане. Если говорить в абсолютных цифрах, которые приводит Агентство  по статистике РК, то в 2011 году все предприятия  республики произвели 40,3 млн. л водки  и спирта питьевого, в 2010- 45,3 млн.л. Аналогичная  отрицательная динамика отмечается и в производстве вина и пива. В «КазАлко» считают, что ситуацию может исправить лишь открытие российского  рынка для казахстанских производителей. Участники уверены, что смогут повысить загрузку производства с нынешних 25 до 70 %. Судя по всему, количество производителей крепких алкогольных напитков в  стране будет и дальше снижаться. Этому будут способствовать новые  меры. К примеру, в этом году намереваются установить минимальную рентабельность предприятий и их минимальную  загрузку. Если у предприятий показатели ниже, то у них будет отзываться лицензия. Чем меньше предприятий, тем  жестче контроль со стороны государства. Непростые рыночные условия, а именно дальнейшее снижение потребления населением крепких алкогольных напитков, ужесточающаяся конкуренция и повышение себестоимости  производства отрегулируют рынок. Пусть  останутся всего несколько производителей, но их алкогольные бренды будут действительно  востребованы и известны далеко за пределами страны.

 

 

На  сегодняшний день одной из наиболее важных задач, стоящих перед казахстанскими производителями алкогольной продукции, является получение высококачественного  этилового спирта.

В целом в Республике Казахстан имеется 24 лицензированных предприятий по производству этилового спирта. Однако только два из них производят солодовый спирт. По данным ассоциации добросовестных производителей и продавцов алкогольной продукции Казахстана "КазАлко", Айдабульский спирт завод является самым крупным производителем этилового спирта в Казахстане.

Немаловажным  аспектом в спиртовой промышленности является утилизация ее отходов. Правильное применение их непосредственно помогает избежать проблем в экологии и снизить выбросы в окружающую среду, тем самым снизить наносимый ущерб. Новым нетрадиционным удобрением можно считать барду, и использовать в качестве жидкого органического удобрения. На каждую тонну получаемого спирта приходится три тонны барды. Также спиртовую барду использует для производства кормов для крупнорогатого скота. Но падение поголовья скота в 2012 году на 1,2%  естественно привело к резкому сокращению потребления барды в животноводчестве. Кроме этого барду используют, как среду для размножения микроорганизмов в основном дрожжей. На основе барды готовят лекарственные препараты, применяемые в ветеринарии, такие как биомицин и др. И в заключении барду можно использовать в строительстве в качестве присадки к бетону. Возможно использование сивушного масла в сырье при получении высших спиртов, которые используются, как в медицине, так и в химической, и других отраслях промышленности.  Углекислому газу нашли применение в производстве газированных напитков.

Необходимо  отметить, что будущее у спиртовой промышленности Казахстана есть. Для этого, конечно, следует учесть ряд факторов. К примеру, спиртовым заводам стоило бы сотрудничать с сельхоз и агропредприятиями. Как раз в России пять лет тому назад эту проблему подняли, и сейчас ведутся очень серьезные работы в рамках государственных проектов. А также поставить стратегической целью – снижение импорта продукции и увеличение ее экспортирования. Это естественным образом положительно повлияет на экономику страны.  

1. Технологическая  часть

1.1. Описание и обоснование аппаратурно-технологической схемы производства спирта из крахмалосодержащего сырья

 

Процесс производства спирта из зерно-картофельного  сырья можно условно разделить на четыре основные стадии: водно-тепловая обработка сырья (разваривание), осахаривание  разваренной массы ферментами солода или микроскопических грибов, сбраживание сусла и выделение спирта из бражки и его очистки.

Выбор и  обоснование способа разваривания зернового сырья.   В настоящее время на спиртовых заводах Казахстана и стран СНГ применяют способы непрерывного и периодического(в одну и три ступени) разваривания.

Одноступенчатое разваривание осталось только на очень небольшом количестве мелких старых заводов. В этом способе основным аппаратом является разварник Генце, корпус которого состоит из цилиндрической и конической частей. Такая форма разварника при подаче пара в одну точку(вершину конуса, обращенную вниз) обеспечивает  равномерное его распределение, быструю и полную выдувку разваренного сырья. Однако способ этот имеет ряд существенных недостатков: низкая производительность оборудования, связанная с периодичностью его действия, большой расход пара на разваривание (до 65% к массе зерна); большие  потери сбраживаемых веществ (3-5%), обусловленные необходимостью применять жесткий режим варки, неравномерное потребление пара («пиковые» нагрузки на котельную) (2).

Трехступенчатое разваривание позволило повысить производительность разваривания на 12-15%, сократить расход пара на 20-30% и увеличить выход спирта на 0,3 дал на 1 тонну условного крахмала по сравнению с одноступенчатым развариванием (2). Однако,  при этом способе, как и при 

одноступенчатом, наблюдаются большие потери  сбраживаемых веществ (3-5%)  и высокая трудоемкость при обслуживании разварников.

Непрерывное  же разваривание  в зависимости от варианта способа по сравнению с трехступенчатым развариванием снижает расход пара на 15-25%, увеличивает выход спирта на 0,7 дал на 1 тонну условного крахмала, снижает потери сбраживаемых веществ, повышает производительность труда.

 

  В настоящее время существует  несколько способов непрерывного  разваривания зернового сырья,  но наиболее широкое применение  получили  две установки:ВНИИПрБа ( внедренная на Мичуринском спиртовом заводе) и УкрНИИСПа (внедренная на Мироцком спиртовом заводе).

Основное  различие в этих установках заключается  в следующем: в установке ВНИИПрБа  используются пар давлением не более 0,5 Мпа, при этом температура развариваемой массы находится в пределах 135-142 град. Цельсия,  используются несколько последовательно соединенных аппаратов колонного типа, общее время пребывания массы в варочных колоннах 40-50 минут ( для кукурузы- до60 минут); в установке УкрНИИСПа используется пар давлением 0,8 Мпа, при этом развариваемая масса нагревается до 160-170 град. Цельсия, используется трубчатый разварник общей длиной  60-80 метров  с диаметром труб 150 мм, общее время пребывания массы в разварнике составляет 2-5 минут. Существует также Винницкая установка скоростногоразваривания, являющаяся разновидностью установки УкрНИИСПа.

  В данном проекте мы отдаем  предпочтение установке УкрНИИСПа. Такой выбор обуславливается рядом преимуществ. На Мироцком заводе конструкция трубчатого разварника, позволяющая вести скоростное непрерывное разваривание, дает лучшие показатели по выходу спирта, 67,05 дал на 1 т крахмалосодержащего сырья, когда на Мичуринском заводе  – 66,79 дал, и сама конструкция разварника проще и , надо думать, надежнее в работе. Так же стоит отметить, что способ разваривания сырья по схеме УкрНИИСПа является наиболее выгодным для такого сырья, как кукурузы, так как требует более высокой температуры при разваривании. Схема с использованием разварников трубчатого типа наиболее перспективная, так как они являются более ремонтопригодными и легко модифицируемыми.

  Согласно технологической схеме непрерывного производства спирта из крахмалсодержащего сырья, разработанная УкрНИИСПа, очищенное в зерновом сепараторе зерно из силоса 2 норией 3 подается в бункера 4, из которых через магнитный сепаратор 5 поступает на молотковую дробилку 6. Измельченный продукт норией 3 транспортируется на рассев 7. Крупка, прошедшая через рассев и характеризуемая 96-100 %-ным через сито с отверстиями диаметром 1 мм, поступает в бункер 9, а сход с сита – на вальцевый станок 8 и после доизмельчения норией 3 подается на рассев 7. Тонкоизмельченное зерно через дозатор 10 попадает в смеситель 11, где смешивается с водой. Соотношение зерна и воды 1 : 2,5-3,5 , температура замеса 20 – 25 С, время пребывания в смесителе 15 мин. Замес насосом 12 подается на экстрапаровую контактную головку 13, где мгновенно нагревается до температуры 90 – 95 С. Далее замес самотеком поступает в расширитель 14 и затем насосом 12 в контактную головку 15, где острым паром нагревается до температуры разваривания, после чего подвергается тепловой обработке в прямоточном диафрагмированном трубчатом разварнике 16, продолжительность разваривания крахмалистой  массы в нем 2-3 минуты. Разваренная масса непрерывно выдувается в выдерживатель- паросепаратор 17.

Выбор и  обоснование способа осахаривания разваренной массы. Осахаривание разваренной массы может осуществляться  как непрерывно, так и периодически. Периодический способ осахаривания в настоящее время  применяетсяочень редко на заводах с малой мощностью, так как имеет следующие недостатки: низкая производительность оборудования, большая трудоемкость процесса, отсутствие возможности автоматизации процесса осахаривания, более низкое качество сусла по сравнению с непрерывнымосахариванием.

Способов  непрерывногоосахаривания существует несколько и все они до сих  пор встречаются на спиртовых  заводах. Все эти способы можно  условно разделить на две группы: осахаривание с охлаждением разваренной  массы и сусла при атмосферном  давлении и осахаривание с вакуумоохлаждением.

При непрерывном осахаривании и охлаждении при атмосферном давлении разваренная  масса охлаждается в осахаривателе  до температуры осахаривания, смешивается  с солодовым молоком или раствором  микробных ферментных препаратов, осахаривается, охлаждается в теплообменнике типа  труба в трубе до температуры  складки  и перекачивается в бродильное отделение.

При осахаривании с вакуум-охлаждением охлаждение разваренной массы производят  под вакуумом. При этом из массы благодаря самоиспарению выделяется пар, на образование которого затрачивается тепло разваренной массы, в результате чего масса охлаждается. Охлаждение массы происходит практически мгновенно, что создает оптимальные и стабильные условия для осахаривания. Эффективность вакуумохлаждения по сравнению с охлаждением при атмосферном давлении характеризуеися следующими показателями: расход солода снижается на 16%; расход электроэнергии сокращается на 30%; расход воды уменьшается на 30-35%; выход спирта увеличивается  на 0,3 дал на 1 тонну крахмала.

  Если же применять вакуум-охлаждение  не только разваренной массы,  но и осахаренного сусла до  температуры  складки, то можно  дополнительно добиться следующих  параметров: улучшается качество  спирта за счет удаления при  вакуум-охлаждении нежелательных газовых примесей; повышается концентрация сусла за счет выпаривания части воды, что позволяет уменьшить расход пара на 5% при ректификации спирта.

Процесс осахаривания крахмала, содержащегося  в зерновом сырье, можно проверить  с помощью ферментом солода или  микробных ферментных препаратов. У  этих препаратов есть следующие преимущества: при полной замене солода  культурой  грибов  (или смесью грибной  и  бактериальной культуры) выход спирта увеличивается на 0,3 дал ра 1 тонну  крахмала; при полной замене солода микробными ферментными препаратами  на 1-2% снижаются потери сбраживаемых веществ; отпадает необходимость строительства  солодовни на заводе, что снижает  капитальные затраты и,соответственно, себестоимость спирта.

Опираясь  на вышеизложенные данные, принимаем  в нашем проекте, что осахаривание осуществляется непрерывным способом, с вакуум охлаждением разваренной  массы до температуры осахаривания и вакуум-охлаждением осажденного сусла до температуры складки. В качестве осахаривающих материалов принимаем микробные ферментные препараты.

Согласно  технологической схеме непрерывного осахаривания с двухступенчатым вакуум-охлаждением, под вакуумом охлаждается как разваренная масса, так и сусло до температуры складки. При этом из схемы исключаются теплообменники и появляется возможность вторичного использования воды на охлаждение. Согласно схеме разваренную массу, поступающую из паросепаратора 17, пропускают через испарительную камеру первой ступени 19, в которой постоянно поддерживается разряжение 0,080-0,081 Мпа, в результате чего температура массы снижается до 62-63 С°.  Разряжение создается при помощи барометрического конденсатора 18 и вакуум-насоса 20. Барометрическая вода поступает в сборник 32, а масса – по спускной трубе в осахариватель 31 с мешалкой и регулятором уровня 28. Одновременно из расходного сборника 33 или 34 в него подаются солодовое молоко или раствор (суспензия) ферментных препаратов, и температура снижается до 57-58. Продолжительность осахаривания при этой температуре составляет не менее 10 мин.