Технология и техническое оснащение спиртового завода мощностью 2000 далл

Общее содержание воды в сусле из 1-го осахаривателя 6435,45 — 12,83,7 = 5151,7 кг. На перевод крахмала в мальтозу тратится

531,7 — (729,9 ∙ 0,66) = 50 кг воды. Следовательно,  количество свободной воды в  нефильтрованном сусле из 1-го  осахаривателя составит

5151,7 —  50 = 5101,7 кг. Масса фильтрата сусла  886,1+5101,7 = 5987,8 кг.

Концентрация  сухих веществ (в процентах по сахарометру) в фильтрате сусла  составит

886,1 ∙ 100 : 5987,8 = 14,8%.

Продуктовый расчет 2-го осахаривателя    ведется     аналогично.

Концентрация  сухих веществ по сахарометру  в фильтрате сусла составит 15,6%. 

Вакуум-охлаждение сусла до температуры  складки. В вакуум-испарители II ступени из 1-го осахаривателя поступает 5721 кг сусла, из 2-го осахаривателя — 5181,6 кг.

При охлаждении сусла от температуры осахаривания (58° С) до температуры складки (22° С) в 1-м вакуум-испарителе II ступени выделяется 5721 ∙ 3,58 (58—22)/(2449—3,58 ∙ 22) =311,1 кг вторичногопара [где 3,58 — удельная теплоемкость сусла, кдж/(кг-К); 2449 — теплота парообразования при 22° С, кдж/кг], во 2-м вакуум-испарителе II ступени —5181,65 ∙ 3,58 (58—22)/(2449—3,58 ∙ 22)  = 281,7 кг,т.е. Всего при охлаждении выделяется 311,1 + 281,7 = 592,8 кг вторичного пара.

Объем вторичного пара, выделяющегося в 1-м вакуум-испарителе II ступени, составит 311,1 ∙ 49,5= 15399,4 м³, во 2-м —281,7 ∙ 49,5 = 13944,1 м³ (где 49,5 — объем 1 кг пара при 22° С, м³), а всего 15399,4 + 13944,1 = 29343,5 м³.

На охлаждение массы в 1-м барометрическом конденсаторе II ступени расходуется 311,1 ∙ (2543,3 - 4,2 ∙ 20)/[4,2 ∙ (20-10)] = 18216,4 кг воды,

где 2543,3 — теплосодержание пара при 22° С, кдж/кг;

4,2 —  удельная теплоемкость воды, кдж/(кг-К);

20 и  10 — температура уходящей и  поступающей в конденсатор воды, °С,

Во  2-м барометрическом конденсаторе — 281,7 ∙ (2543,3—4,2 ∙ 20)/[4,2 ∙ (20—10)] = 16494,9 кг.

В 1-м вакуум-испарителе II ступени  получается 5721—311,1 = 5409,9 кг охлажденного сусла, во 2-м — 5181,6—281,7 = 4899,95 кг.

Концентрация сухих веществ  в фильтрате сусла, охлажденного до температуры складки в 1-м вакуум-испарителе II ступени, составит

0,889 ∙ 886,1 ∙ 100/[ (0,889 ∙ 5987,8)—311] = 15,7%, во 2-м вакуум-испарителе 0,889 ∙  846,84 ∙ 100/[0,889 ∙ 5426,8)—281,7] = 16,6%,

где 0,889 — коэффициент, учитывающий отбор части сухих веществ в фильтрате сусла с дрожжевым суслом, 5987,8 и 5426,8 — количество фильтрата сусла без учета отбора его на дрожжи, кг; 311 и 281,7 — количество вторичного пара, выделяющегося в 1-м и 2-м вакуум-испарителях II ступени, кг.

В бродильное отделение поступает 5409,9 кг сусла из 1-го осахаривателя и 4899,95 кг из 2-го осахаривателя. Зрелых дрожжей подается 1361,3 кг (в том числе 10443,5 X 0,111 = 1159,2 кг охлажденной разваренной массы и 1820,5 · 0,111 = 202,1 кг солодового молока). Всего в бродильное отделение поступит сусла и зрелых дрожжей с промывными водами

5409,9+4899,95+1361,3+(5409,9 + 4899,9) ∙ 0,5: 100+1361,3 ∙  2,5:100=11756,6 кг, где 0,5 — количество  промывных вод для сусла, %; 2,5—количество  промывных вод для дрожжей, %.

При брожении сусла выделяется 789,27 ∙ 0,955=753,75 кг диоксида углерода на 100 дал спирта (где 789,27 — масса 100 дал безводного спирта, кг; 0,955 — выход СО₂ по отношению к безводному спирту, кг/кг).

Масса зрелой бражки составит 11756,6 — 753,75 = 11002,8 кг

С учетом поступления водно-спиртовой  жидкости из спиртоловушки количество зрелой бражки составит

(11002,8 +11002,8 ∙ 2,5) : 100 = 11002,8 + 275 = 11277,8 кг, где 2,5 — количество водно-спиртовой  жидкости, % по объему бражки.

Объем зрелой бражки при плотности 1,00993 составит 112778 : 1,00993 = 11166,9 л.

Принимаем, что потери спирта при  перегонке составляют 0,2%.

С учетом этого на перегонку должно поступить 100,2 дал, или 100,2 ∙ 7,8927 = 790,8 кг безводного спирта. Крепость спирта в  зрелой бражке при этом составит: 100,2 ∙ 100 : 11169,9 = 8,58% мас.

В брагоректификационное отделение  поступает с учетом разбавления водой (0,5% об.), остающейся после мойки освободившихся чанов, 11277,8+11277,8 ∙ 0,05=11334,2 кг, или 11166,9+11100,9 ∙ 0,005 = 11222,7 л бражки.

Результаты проведенного расчета  продуктов спиртового производства до перегонки бражки сводятся в таблицу 1.2.

Таюлица 1.2 Расчет продуктов

Поступление	Выход	Количество продуктов по расчету, кг
		на 100 дал	на 2000 дал	на часовую производительность завода
Очищенная пшеница на разваривание		2751,0	55020	2392,0
Солодовое зерно на осахаривание		236,2	4724	205,4
На замес и смеситель пшеницы теплой воды		2751,0	55020	2392,0
		7482,7	149654	6507,0
	Замес	10233,7	204674	8899,0
Замес на   подогрев		10233,7	204674	8899,0
Вторичный пар		606,3	12126	527,2
	Подваренный замес	10840,0	216800	9426,1
Подваренный замес на разваривание		10840,0	216800	9426,1
Острый пар (с учетом расхода на циркуляцию)		1098,8	21978	955,5
	Разваренная   масса из варочного аппарата	11851,5	237030	10305,6
Разваренная    масса  в паросепаратор		11851,5	237030	10305,6
Циркуляционный пар,       покрывающий недостаток   вторичного пара  (606,3 кг на 100 дал)		87,3	1746	76,0
	Разваренная   масса из паро-сепаратора	11332,5	226650	9854,3
Разваренная масса из паросепаратора в 1-й вакуум-испаритель I ступени (то же во 2-й)		5666,25	113325	4927,2
	Вторичным  пар,   выделяющийся    в    1 –м вакуум испарителе	444,5	8890	386,5
Вода   в    1-й    барометрический    конденсатор  (то же во 2-й)		10270,0	205400	8930,4
	Разваренная  масса    из  1-го вакуум-испарителя    в 1-й осахариватель (то же из 2-го вакуум-испарителя   во   2-й осахариватель)	5221,75	104435	4540,6
На     приготовление дрожжевого сусла охлажденной развареной массы солодового  молока		1159,2	23184	1008
		202,1	4042	175,7
В     1-й   осахариватель разваренной  массы солодового      молока		4642,15   1078,9	92843   21578	4036,6   938,2
	Сусло из 1-го осахаривателя	5721,05	114421	4974,8
Во  2-й осахариватель разваренной  массы солодового      молока		4642,15	92843	4036,6
		539,5	10790	469,1
	Сусло из 2-го осахаривателя	5181,05	103621	4505,3
Сусло из  1-го осахаривателя в  1-й вакуум-испаритель II ступени		5721,0	114420	4974,8
	Вторичный пар,   выделяющийся    в     1-м вакуум-испарителе   II  ступени	311,1	6222	270,5
Вода на 1-й барометрический конденсатор II ступени		18216,4	364328	15840,3
	Охлажденное   сусло    из 1-го       вакуум-испарителя II ступени	5409,9	108198	4704,3
Сусло из 2-го оса-харивателя     во     2-й вакуум-испаритель II ступени		5181,65	103633	4505,8
	Вторичный пар,   выделяющийся   во   2-м вакуум-испарителе   II  ступени	281,7	5634	245
Вода на 2-й барометрический конденсатор II ступени		16494,9	329898	14343,4
	Охлажденное    сусло    из 2-го   вакуум-испарителя II ступени	4899,95	97999	4260,8
В   бродильную  батарею сусла (с учетом промывных под) дрожжей (с учетом промывных вод)		10361,3	207226	9009,8
		1395,3	27906	1213,3
	Сбраживаемая масса	11756,6	235132	10223,1
	Зрелая бражка    (с   учетом) водно-спиртовой    жидкости со спиртоловушки) Спирт безводный в зрелой бражке Диоксид углерода (теоретический выход)	11277,8 (11166,9л)	225556 (223338 л)	9806,8 (9710,3 л )
		790,8	15816	687,6
		753,75	15075	655,4
Бражка в браго-ректификационное отделение (с учетом разбавления  ее водой, остающейся после мойки освобождающихся чанов)		11334,2 (11222,7л)	226684 (224454 л)	9855,8 (9758,8 л)

 

 

Расчет  продуктов   брагоректификации. Расчет выполнен с отнесением всех потоков к 100 дал, безводного условного спирта-сырца при выработке на брагоректифнкационной установке ректификованного спирта высшей очистки и обогреве бражной, эпюрационной, ректификационной и сивушной колонн острым паром через барботеры. Колонна окончательной очистки работает в режиме эпюрации спирта.

Для расчета принято, что среднее  содержание спирта в зрелой бражке из крахмалистого сырья с применением  для осахаривания массы солода составляет 8,5% об. (6,8% мас.). Начальная температура бражки 28° С. Температуру бражки на входе в бражную колонну принимаем равном 75° С.

Концентрация СВ в зрелой бражке составляет 10% мас. Концентрацию сухих веществ в барде принимаем равной 8% мас.

Теплоемкости бражки (с_м) и барды (с_б), вычисленные по уравнениям Знаменского, составляют: с_м = (1,02—0,0095 ∙ 10) ∙ 4,187  = 3,85 кдж/(кг-К);     

С_б. = (1,0—0,0038 ∙ 8) ∙ 4,187 = 4,00 кдж/(кг-К).

Давление греющего пара в коллекторе принимается равным 303 кпа. 

 

Бражная колонна. В колонну поступает с бражкой 100 ∙ 10 ∙ 0,78927 = 789,3 кг безводного спирта;      

Масса бражки по спирту 789,3 ∙ 100:6,8=11606,9 кг;

масса бражки с учетом содержания в ней  сухих веществ — 

11606,9 ∙ 1,1 = 12767,6 кг.

Температура кипения бражки при  содержании в ней спирта 6,8% мас. равна 93,4° С. Для доведения 100 кг бражки до кипения потребуется:

100 ∙ (93,4—75,0) ∙ 3,85 = 7094 кдж тепла [где 3,85 — теплоемкость бражки, кдж/(кг-К)].

По диаграмме Четверякова данной величине подогрева бражки соответствует  концентрация спирта на тарелке питания 8,3% мас. При крепости бражки на тарелке  питания 8,3% мас. Содержание спирта в паровом потоке, поступающем в подогреватель бражки, составляет 48,3% мас, 

 

 

         Таблица 1.2       

Данные  для расчета процесса ректификации

Продукты и полупродукты ректификации спирта	Крепость		Температура кипения, ˚С	Теплоемкость,кдж/(кгх х К)	Количество безводного спирта (б. С.)			Общее количество, кг на 100дал условного спирта-сырца
	об.	% мас.			В % к общему количествуб. С.	В литрах б. С. На 100 дал условного спирта-сырца	В кг б. С. На 100 дал условного спирта-сырца
Спирт ректификованный высшей очистки	6,2	94,15	78,2	3,44	96,4	964	761,1	808,4
Головная фракция	5,0	92,41	78,3	3,35	2,5	25	19,7	21;3
Сивушное масло	8,0	83,11	81,9	3,52	0,3	3	2,3	2,7
Потери	—	—	—	—	0,8	8	6,2	6,2
Непастеризованный спирт Из   ректификационной    колонны	6,6	94,72	78,2	2,60*	1,5	15	11,8	12,2
Из колонны окончательной очистки	6,6	94,72	78,2	2,60*	1,5	15	11,8	12,2
Сивушный спирт	2,0	75,81	79,1	4,11	1,5	15	11,8	14,4
Погон паров сивушного масла	0,0	42,43	—	—	3,0	30	23,6	55,6
Головной погон, отбираемый из делителя потока флегмы и конденсатора сивушной колонны	5,0	92,41	78,3	2,81	—	42	33,1	34,8

 

         

* При температуре 20˚ С 

 

Принимаем, что бражная  колонна работает с коэффициентом  избытка пара 1,1. Количество водно-спиртовых  паров, поступающих в подогреватель  бражки, составляет (789,3 ∙ 100 / 48,3) ∙ 1,1 = 1797,6 кг Фактическая концентрация спирта в водно-спиртовых парах 48,3 : 1,1 = 43,9% мас.

Примем, что потери спирта в бражной колонне составляют 0,5%.     

Тогда количество бражного дистиллята составит 17976 — 789,3 ∙ 0,5 : 100 = 1793,6 кг. 

Все полученные данные сводим в таблицу материального баланся  бражной колонны:         

Таблица   1.3          

Материальный   баланс   бражной   колонны

Продукт	Количество, кг	В том числе
		Спирта	Воды
Приход
Бражка	12767,6	789,3	11978,3
Греющий пар	Р1	-	Р1
Расход
Бражный дистиллят	1793,6	785,3	1008,3
Барда     (за     вычетом конденсата пара)	10970,0	-	10970,0
Конденсат пара	Р1	-	Р1
Потери	4,0	4,0	-
Итого	12767,6 + Р1	789,3	11978,3 + Р1

 

 

Эпюрационная колонна. Расход пара на эпюрацию спирта принимаем равным 10 кг/дал. В колонну поступают бражный дистиллят в количестве 1793,6 кг; непастеризованный спирт из ректификационной колонны (12,2 кг, в том числе 11,8 кг б. С.) И колонны окончательной очистки (12,2 кг, в том числе 11,8 кг б. С.); головной погон из сивушной колонны (34,8 кг, в том числе 33,1 кг б. С.).

Количество безводного спирта, поступившего в колонну, составляет 785,3+11,8+11,8+33,1 = 842,0 кг, или 842,0:0,78927 =  1067 л (106,7 дал).

Расход пара в колонне 106,7-10 = 1067 кг.

Из колонны отбирается головная фракция в количестве 21,3 кг.

Количество эпюрата составляет 1793,6+12,2+12,2+34,8+1067 =  2898,5 кг.

Количество спирта, перешедшего  с эпюратом в ректификационную колонну, 842,0—19,7 = 822,3 кг.

Крепость эпюрата (822,3 : 2898,5) ∙ 100 = 28,4% мас. (34,4% об.).

Полученные результаты расчёта  сводим в таблицу:

 

Таблица   1.4

Материальный   баланс   эпюрационной   колонны

Продукт	Количество, кг	В том числе
		Спирта	Воды
Приход
Бражный дистиллят	1793,6	785,3	1008,3
Не пастеризованный спирт	24,4	23,6	0,8
Погон из сивушной колонны	34,8	33,1	1,7
Греющий пар	1067,0	-	1067,0
Расход
Головная фракция	21,3	19,7	1,6
Эпюрат	2898,5	822,3	2076,2
Итого	2919,8	842,0	2077,8

 

 Ректификационная колонна. В колонну поступают 2898,5 кг эпюрата и Р2 кг греющего пара.

Из колонны отбирают спирт ректификованный  в смеси с головным погоном из колонны окончательной очистки (808,4+12,2 кг на 100 дал условного спирта-сырца), непастеризованный спирт (12,2кг), сивушный спирт (14,4 кг), погон паров сивушного масла (55,6 кг)

Потери спирта в ректификационной колонне составляют 0,3 %, или 6,2—4,0 = 2,2 кг.

Количество лютерной воды (без конденсатора пара) 2898,5 — (820,6+12,2+14,4 + 55,6 + 2,2) = 1993,5 кг.

Полученные результаты расчёта  сводим в таблицу: 

 

Таблица 1.5

Материальный   баланс   ректификационной   колонны

Продукт	Количество, кг	В том числе
		Спирта	Воды
Приход
Эпюрат	2898,5	822,3	2076,2
Греющий пар		—	Р2
Расход
Спирт ректификованный	820,6	772,9	47,7
Непастеризованный спирт	12,2	11,8	0,4
Сивушный спирт	14,4	11,8	2,6
Погон паров сивушного масла	55,6	23,6	32,0
Лютерная вода (без конденсата пара)	1993,5	—	1993,5
Конденсат пара	Р2	—	Р2
Потери	2,2	—	2,2
Итого	2898,5 + Р2	822,3	2076, 2+Р2

 

 

Колонна окончательной очистки. В колонну поступает 820,6 кг ректификованного спирта. Из колонны отбираются ректификованный спирт высшей очистки (808,4 кг) и не пастеризованный спирт (12,2кг).Полученные результаты расчёта сводим в таблицу:

 

Таблица   1.6

Материальный   баланс колонны окончательной  очистки

Продукт	Количество, кг	В том числе
		Спирта	Воды
Приход
Спирт   ректификонанный	820,6	772,9	47,7
Расход
Спирт ректификованньй ВЫСШЕЙ ОЧИСТКИ	808,4	761,1	47,3
Непастеризованный спирт	12,2	11,8	0,4
Итого	820,6	772,9	47,7