Технология и техническое оснащение спиртового завода мощностью 2000 далл

Из конденсатора ректификационной колонны производится отбор непастеризованного спирта  (в количестве до 3%), который через  ротаметр направляется на 3 – 4-ю, считая сверху, тарелку эпюрационной колонны  или при необходимости отводится  на фонарь головной фракции. Избыточное количество дистиллята из конденсатора в виде флегмы возвращается в колонну. Несконденсировавшиеся газы отводятся  в спиртоловушку.

Ректификованный этиловый спирт выводится из колонны  с одной из тарелок отбора спирта, затем он направляется на холодильник  спирта или на тарелку питания  колонны окончательной очистки. Из зон с 5, 9,10 и 11-й нижних тарелок  колонны производится отбор паров  сивушного масла ( в количестве 3-4%), которые через отделитель паров  поступают в конденсатор паров  сивушного масла. С 17, 18, 20 и 25-й, считая снизу, тарелок ректификационной колонны  отбирается сивушный спирт (в количестве 2%), который через ротаметр поступает  в холодильник сивушного спирта и отводится в сборник промывных  вод для переработки на установке. Сконденсировавшиеся пары сивушного  масла смешиваются с охлажденной  до температуры 30 лютерной водой в соотношении 1:1 и в виде эмульсии направляются на промывку и декантацию.

Колонна окончательной  очистки спирта снабжена дефлегматором  и конденсатором. В зависимости  от выполняемой задачи колонна может  быть использована как в режиме эпюрации спирта, так и в режиме его повторной  ректификации. Подключение колонны  окончательной очистки в режим  эпюрации спирта рекомендуется осуществлять на тех предприятиях, где ректификационная колонна не является узким местом брагоректификационной установки  и обеспечивает заданную концентрацию ректификованного спирта и необходимое  его количество. Подключение колонны  окончательной очистки в режим  повторной ректификации спирта осуществляютпри  необходимости увеличения мощности имеющихся брагоректификациооных  установок. При работе колонны окончательной  очистки в режиме эпюрации ректификованныйспирт направляется на 10, 14 или 20-ю, считая снизу, тарелку колонны. Колонна окончательной  очистки обогревается паром через  вмонтированный в выварной камере змеевик  или через выносной кипятильник. Головные примеси, выделенные из спирта и сконденсированные в колонне  окончательной очистки, отбираются из конденсатора колонны, откуда через  ротаметр отводятся на 3 – 4-ю, считая сверху, тарелку эпюрационной колонны  или при необходимости на фонарь головной фракции. Избыточное количество погона из конденсатора возвращается на верхнюю тарелку колонны в  виде флегмы. Несконденсировавшиеся  газы и увлекаемые ими частицы  спирта поступают в спиртоловушку. Отбор спирта из колонны окончательной  очистки при работе ее в режиме эпюрации производится из выварной камеры, откуда спирт поступает в холодильник  и далее на фонарь, контрольные  снаряды и в спиртоприемное отделение  завода.

Контроль  за крепостью спирта осуществляется через пробный спиртовой фонарь. Спирт поступает на фонарь через  дополнительный змеевик холодильника сивушного спирта. После уточнения  крепости спирт из пробного спиртового фонаря сливается для учета на контрольный снаряд. При выработке  на установке ректификациооного  спирта первого сорта колонна  окончательной очистки к работе не подключается.

Брагоректификационная установка снабжена двумя спиртоловушками, одна из которых объединяет воздушные  коммуникации конденсаторов СО2, бражной  и эпюрационной колонн, а другая – конденсаторы ректификационной колонны  и колонны окончательной очистки. 

Контроль  за потерями спирта с бардой и лютерной водой осуществляется через пробные  холодильники.

Каждая из колонн в верхней и нижней частях взаимосвязанна с самозаливающимися  вакуум – прерывателями, вынесенными  для удобства контроля за давлением  на площадку обслуживания.

Избыточное  количество конденсата из вакуум –  прерывателей через гидрозатворы отводится  в сборник конденсата для последующей  переработки на установке. Сборник  конденсата воздушной коммуникацией  сообщается со спиртоловушкой.

Таким образом, в данном проекте мы используем 4х-колонную брагректификационную установку косвенного действия.

1.2 Продуктовый расчет производства  спирта

 

Продуктовый расчет приводится применительно  к схеме непрерывного производства спирта, разработанной во ВНИИПРБ. Расчет разбивается на два этапа: расчет продуктов до перегонки бражки и расчет продуктов брагоректификации.

Расчет  ведется на 100 дал спирта при следующих  условиях. Производительность завода по спирту 2400 дал/сут. На разваривание поступает пшеница крахмалистостью 52% влажностью 14,5% со степенью измельчения, характеризуемой проходом через сито 1 мм не менее 85%. Выход спирта из 1 тонны условного крахмала пшеницы 154 дал.

Осахаривающий материал: смесь ячменного, овсяного и просяного солодов в соотношении 2:1:1. Норма расхода солода по исходному сырью составляет 15,5% к массе крахмала сырья, включая крахмал солода. Средняя крахмалистость солодового зерна 47%, в том числе ячменя 49, овса 42, проса 48%. Потери крахмала при солодоращении составляют 16%

 

Расчет продуктов до перегонки (получение бражки). Расход крахмала. Для получения 100 дал спирта расходуется 100 : 065,6=1,524 т, или 1524 кг условного пшеницы.

На осахаривание этого количества крахмала будет израсходовано 1524 ∙ 0,155 = 236,2 кг солодового зерна.

Всего с солодовым зерном (с учетом потерь на солодоращение) будет введено 236,2 ∙ 0,47 ∙ 0,84 = 93,25 кг крахмала.

С пшеницей, поступающей на разваривание, вводится 1524 — 93,25=1430,75 кг крахмала, из этого количества крахмала будет получено 93,9 дал спирта. 

       Расход пшеницы на разваривание.  Расход крахмала. Для получения 100 дал спирта расходуется 100 : 065,6=1,524 т, или 1524 кг условного пшеницы.

       На осахаривание этого количества  крахмала будет израсходовано  1524 ∙ 0,155 = 236,2 кг солодового зерна.

    Всего  с солодовым зерном (с учетом  потерь на солодоращение) будет  введено 236,2 ∙ 0,47 ∙ 0,84 = 93,25 кг  крахмала.

    С  пшеницей, поступающей на разваривание, вводится 1524 — 93,25=1430,75 кг крахмала, из этого количества крахмала  будет получено 93,9 дал спирта.

      Расход пшеницы на разваривание. Для получения 93,9 дал спирта  необходимо 1430,75 ∙ 100:52 = 2751 кг зерна  (52—крахмалистость пшеницы, %).

В состав пшеницы входят (в % и кг на 93,9 дал спирта соответственно): 

Сбраживаемые вещества	52	1430,75<
Несбраживаемые вещества	33,5	921,7
Всего сухих веществ	85,5	2352,45
Вода	14,5	398,55
Итого	100	2751

 

 

Приготовление замеса. Расход теплой воды, поступающей на приготовление замеса в смеситель, составляет 2751 ∙ 2,72 = 7482,7 кг. Общее количество замеса 2751+7482,7=10233,7 кг.

Содержание сухих веществ в  замесе составит 2352,45 ∙ 100 : 110233,7 = 23,0%.

Теплоемкость замеса С зам = С _СВ ∙ 0,230 + С воды ∙ 0,77 = 1,5 ∙ 0,230 + 4,2 ∙ 0,77 = 0,345 + 3,23 = 3,58 кдж/(кг∙К). 

 

Разваривание. Расход вторичного пара давлением 0,04 мпа на нагрев замеса в подогревателе от 44,5 до 80° С составит

10233.7 ∙ 3,58(80—44,5) ∙ 1,04/(2687,92—457,17) = 606,3 кг,

Где 80 —температура замеса в подогревателе, °С;

44,5 — температура замеса в  смеcителе, °С;

1,04 — коэффициент, учитывающий  потери тепла в подогревателе;

2087,92 — теплосодержание пара  при давлении 3,04 мпа, кдж/кг;

457,17 — теплосодержание конденсата  при давлении 0,04 мпа, кдж/кг.

Количество нагретого замеса, выходящего из подогревателя, 10233,7 + 606,3 =10840 кг.

Расход острого пара давлением 0,6 мпа на нагрев подваренного замеса в контактной головке составит

10840 ∙ 3,58(135—80) ∙ 1,04/(2762,9—568,2) = 1011,5 кг,

Где 135 —температура замеса в контактной головке, °С;

2762,9 — теплосодержание пара  при давлении 0,6 мпа, кдж/кг;

568,2 — теплосодержание конденсата  при 135° С, кдж/кг.

Количество массы, выходящей из варочного аппарата, составит 10840 + 1011,5 = 11851,5 кг. 

 

Сепарация пара. Количество вторичного пара, выделяющегося в паросепараторе, составляет

11851,5 ∙ 3,58(135—108,74) ∙ 1,04/(2687,92—457,17) = 519 кг,

Где 108,74 — температура вторичного пара при давлении 0,04 мпа, °С;

2687,92 — теплосодержание вторичного пара, кдж/кг;

457,17 — теплосодержание конденсата, кдж/кг.

Недостаток вторичного пара, направляемо

Гов подогреватель (606,3—519,0=87,3 кг), восполняется циркуляционным паром, отводимым из уравнительной линии и варочной колонны I ступени.

С учетом расхода циркуляционного  пара на нагрев замеса в подогревателе общий расход острого пара на разваривание составит 1011,5+87,3=1098,8 кг.

Количество  разваренной массы, выходящей из паросепаратора, составит 11851,5—519,0 = 11332,5 кг.

Удельный  расход острого пара на разваривание по массе очищенного сырья составит

1153,8 ∙  100 : 2751 = 39,9%. 

 

Двухступенчатое вакуум-охлаждение с промежуточным двухпоточнымосахариванием разваренной массы. Разваренная масса после сепаратора разделяется на два равных потока и поступает в два вакуум-испарителя I ступени. Количество разваренной массы, поступающей в каждый испаритель, составляет 11332,5:2=5666,25 кг. Количество вторичного пара, образующегося в одной вакуум-испарительной камере I ступени при понижении температуры с 108,74 до 62° С, составит 5666,25 ∙ 3,58(108,74—62)/(2354,8—3,58 ∙ 62) = 444,5 кг, где 108,74 и 62 — соответственно начальная и конечная температуры разваренной массы в испарительной камере, °С; 2354,8 — теплота парообразования при 62° С, кдж/кг. В двух испарительных камерах выделится вторичного пара 889 кг.

 Объем пара, выделившегося в одной испарительной камере, составит 444,5 ∙ 7,1=3155,9 м³ ,

где 7,1—объем 1 кг вторичного пара при температуре 62° С, м³,  в двух камерах — 6311,8 м³.

Расход  воды на один барометрический конденсатор  составляет 444,5 ∙ (2615 - 4,2 ∙ 45)/[4,2 ∙ (45 -20)]= 10270 кг, где 444,5 - количество пара, поступающего в один барометрический конденсатор, кг; 2615 — теплосодержание пара при 62° С, кдж/кг; 4,2 — удельная теплоемкость воды, кдж/(кг∙К); 45 и 20 — температура уходящей и поступающей в конденсатор воды, °С. На два барометрических конденсатора расходуется

10270 ∙  2 = 20540 кг воды.

Количество  массы, выходящей из одной испарительной камеры в осахариватель, составит 5666,25 — 444,50 = 5221,75 кг. В два осахаривателя поступит 10443,5 кг охлажденной разваренной массы. 

Расход солодового молока на осахаривание разваренной массы. Из 236,2 кг солодового зерна с учетом увеличения его массы на 40% будет получено 236,2 ∙ 1,4 = 331 кг солода, в том числе ячменного — 165,5, просяного — 82,75, овсяного — 82,75 кг.

Солодовое молоко приготавливается при соотношении смеси солодов и воды 1 : 4,5.

Всего солодового молока поступит в два осахаривателя 331 +  (331 ∙ 4,5) = 1820,5 кг.

Объем солодового молока по отношению к разваренной  массе, поступающей из испарительных камер, составит 1820,5 ∙ 100 / 10443,5 = 17,4%. 

 

Определение концентрации сусла в осахаривателях. Охлажденная разваренная масса, разделенная на два равных потока, поступает в 1-й и 2-й осахариватели, где смешивается с солодовым молоком в соотношениях соответственно 1 : ²/з и 1 : ¹/з.

Для приготовления дрожжей отбирается 11,1% объема сусла из осахаривателей при нормальной дозировке солодового молока. С учетом этого количество полупродуктов при работе по режиму двух-поточного осахаривания составит:

• Разваренной массы 10443,5 — (10443,5 ∙ 0,111) = 9284,3 кг;
• Солодового молока 1820,5   — (1820,5   ∙ 0,111) = 1618,4 кг.

Тогда в 1-й осахариватель поступит:

• Разваренной массы 9284,3 : 2 = 4642,15 кг (50% от общего количества) ;
• Солодового молока 1618,4 ∙ 2 : 3 = 1078,9 кг.

Всего в 1-й осахариватель поступит 4642,15 + 1078,9 = 5721,0 кг полупродуктов.

В 1-й осахариватель вводится следующее  количество крахмала (без учета отбора сусла на дрожжи):

• С разваренной массой (с учетом потерь при разваривании 2% от введенного крахмала) —1430,75 : 2— (1430,75 : 2) ∙ 0,02 = 715,4 —  14,3 = 701,1 кг;
• С солодовым молоком (с учетом потерь крахмала на солодоращение) — 93,25 – 2 : 3 = 62,17 кг;

Всего — 701,1 + 62,17 = 763,27 кг.

Общие потери с нерастворенным крахмалом  составляют 2,5% от введенного. Следовательно, количество нерастворенного крахмала составит 763,27 ∙ 0,025 = 19,08 кг.

Количество  крахмала, находящегося в растворенном состоянии в 1-м осахаривателе, составит 763,27 — (19,08 + 14,3) = 729,9 кг.

Соотношение мальтозы М и декстринов Д в фильтрате сусла принимаем равным 2 : 1, тогда количество мальтозы составит

763,27 ∙ 0,66 ∙ 1,0555 = 531,7 кг; декстринов  — 763,27 ∙ 0,33 = 251,9 кг, а  М + Д = 531,7 + 251,9 = 783,6 кг.

В сусле из 1-го осахаривателя содержится несбраживаемых веществ, вносимых с пшеницей, 921,7 : 2 = 460,85 кг, вносимых с солодом —

331 ∙ 0,27 ∙ 2 : 3 = 59,6 кг (где 0,27 —  коэффициент, учитывающий содержание несбраживаемых веществ в солоде). Принимаем, что 30% от общего количества несбраживаемых веществ переходит в растворимое состояние при разваривании и осахаривании. Тогда количество растворимых несбраживаемых веществ, поступающих с пшеницей, составит 460,85 ∙ 0,3 = 138,3 кг, с солодом — 59,6 ∙ 0,3 =  17,9 кг.

В сусле из 1-го осахаривателя содержится несбраживаемых нерастворимых веществ, вносимых с пшеницей, 460,85 — 138,3 = 322,55 кг, вносимых с солодом — 59,6—17,9 = 41,7 кг. Общее количество несбраживаемых веществ в дробине сусла из 1-го осахаривателя с учетом несбраживаемых веществ, образующихся при разваривании, составит 322,55 + 41,7 +14,3 = 378,55 кг.

Общее количество сухих веществ в фильтрате  сусла из 1-го осахаривателя 729,9 + 138,3 +17,9 = 886,1 кг, в дробине — 378,55 + 19,08 = 397,6 кг. Всего в нефильтрованном  сусле содержится 886,1+397,6=1283,7 кг, или 1283,7 ∙ 100/(10443,5 : 2 + 1820,5 ∙ 2:3) = 19,9% сухих  веществ. Из этого количества сбраживаемые вещества составляют 729,9 +19,08 = 749 кг, несбраживаемые — 138,3 +17,9 +378,55 = 534,75 кг.