Технологія виробництва спирту на спиртовому заводі "Nemiroff"

Біохімія та мікробіологія процесу виробництва, характеристика дріжджів і умов їх життєдіяльності, біохімія бродіння та дихання. Аналіз асортименту і характеристика готової продукції. Розрахунок основного та допоміжного обладнання, ректифікаційної колони.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 05.09.2010
Размер файла 171,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Десорбція фарбуючи речовин з поверхні дріжджової клітини проходить інтенсивно при рН промивної води вище 9. При рН близько 3 фарбуючи речовини не десорбуються.

Багато ферментів дріжджів активуються в присутності сульфгідрильних сполук, що містять SH-групи, таких, як цистеїн, глютатіон. Ці сполуки легко перетворюються одне в друге, мають важливе значення в активуванні та шелюгуванні дії багатьох окислювально-відновлювальних і гідролітичних ферментів, що визначають життєдіяльність та обмінні процеси мікроорганізмів.

SH-групи грають важливу роль в ланцюгу окислювально-відновлювальних реакцій, і являються необхідною ланкою в передаванні електрона від сукцината до кисню повітря через цитохром. Активність багатьох дегідрогеназ, флавонових та пірідоксалевих ферментів пов'язана з наявністю в молекулі вільних SH-груп.

Відновлений глютатіон та цистеїн прискорюють спиртове зброджування внаслідок відновлення SH-групи толових ферментів, що беруть участь в анаеробному та аеробному окислюванні цукрів. Однак використання цих речовин дуже дорого коштує та економічно недоцільне; в якості їх аналогів може бути використаний дріжджовий автолізат.

2.3 Біохімія бродіння та дихання

2.3.1 Анаеробний розпад вуглеводів

Ферментативна дисиміляція вуглеводів в анаеробних умовах, що відбувається з виділенням енергії та приводить к утворенню продуктів неповного окислення, називається бродінням. В цьому процесі акцептором водню слугують органічні сполуки, які утворюються в реакціях окислення (наприклад, оцтовий альдегід при спиртовому бродінні); кисень у цих реакціях не бере участі.

Схема хімічних перетворень при спиртовому бродінні описується такими послідовностями:

- утворюються фосфорні етери цукрів. Під впливом ферменту гексокинази та аденілових кислот, що є донорами та акцепторами фосфорної кислоти, глюкоза перетворюється в глюкопіранозо-6-фосфат. Аденілові кислоти в дріжджах містяться у вигляді аденозинмонофосфату (АТФ), адинозиндифосфату (АДФ) та аденозинтрифосфату (АТФ). Гексокиназа каталізує перенос однієї фосфорної групи з АТФ на глюкозу. При цьому АДФ перетворюється в АДФ, а залишок фосфорної кислоти приєднується по місцю розташування шостого вуглецевого атома. Дія ферменту активується йонами мангану. Подібно до цього йде перетворення D-фруктози та D-манози. Глюкокіназна реакція визначає швидкість процесу бродіння.

- глюкозо-6-фосфат під дією ферменту глюкозофосфатизомерази підпадає під вплив ізомеризації - перетворенню в глюкозо-6-фосфат. Реакція зворотна та здвигнута у бік фруктозо-6-фосфату.

- фруктозо-6-фосфат під дією ферменту фосфофруктокинази приєднує по місцю першого вуглецевого атому другий залишок фосфорної кислоти за рахунок АТФ та перетворюється в фруктозо-1,6-дифосфат. Ця реакція практично не зворотна. Молекула цукру переходить до оксоформи та стає лабільною, що має можливість до подальшого перетворення, тому що послаблюється зв'язок між третім та четвертим атомами вуглецю.

- під дією ферменту альдолази (що активується йонами Со2+, Са2+, Zn2+) фруктозо-1,6-дифосфат розпадається на дві фосфотриози - 3-фосфогліцериновий альдегід та фосфодиоксіацетон. Ця реакція зворотня.

- між фосфотриозами відбувається реакція ізомеризації, що каталізується ферментом триозофосфатізомеразою. Рівновага встановлюється при 95% 3-фосфогліцеринового альдегіду та 5% фосфодіоксиацетону.

- в індукційний період, поки що в якості проміжного продукту не утворюється оцтовий альдегід, між двома молекулами 3-фосфогліцеринового альдегіду під впливом ферменту альдегідмутази при участі молекули води проходить реакція дисмутації. При цьому одна молекула фосфогліцеринового альдегіду відновлюється, та утворюється фосфогліцерин, друга окислюється в 3-фосфогліцеринову кислоту. Фосфогліцерин у подальших реакціях не бере участі та після відщеплення фосфорної кислоти являється побічним продуктом спиртового бродіння.

При встановленому процесі окислення 3-фосфогліцеринового альдегіду в 3-фосфогліцеринову кислоту проходить складним шляхом. Спочатку він перетворюється в 1,3-дифосфогліцериновий альдегід, приєднуючи залишок неорганічної фосфорної кислоти, після цього під дією ферменту триозофосфатдегідрогенази у присутності НАД (нікотинамідаденіндинуклеотиду) окислюється в 1,3-дифосфогліцеринову кислоту. НАД, коли вступає в реакцію зі специфічним білком, утворює анаеробну дегідрогеназу, яка має властивість віднімати водень безпосередньо від фосфогліцеринового альдегіду та інших органічних сполук.

- при участі ферменту фосфотрансферази залишок фосфорної кислоти, що містить макроенергетичний зв'язок, передається з 1,3-дифосфогліцеринової кислоти на АДФ з утворенням АТФ та 3-фосфогліцеринової кислоти. Енергія, що звільнюється при окисленні фосфогліцеринового альдегіду, резервирується в АТФ.

- під дією ферменту фосфогліцеромутази 3-фосфогліцеринова кислота ізоиерується в 2-фосфогліцеринову кислоту.

- в результаті віддавання води, що викликано перерозподілом внутрішньої енергії, 2-фосфогліцеринова кислота перетворюється у фосфоенолпіровіноградну кислоту, яка містить макроенергетичний зв'язок. Реакцію каталізує енолаза, що активується йонами Mn2+, Mg2+, Zn2+.

Максимальна дія енолази виявляється в інтервалі рН 5,2 -5,5. При рН 4,2 молекули енолази агрегуються, при рН 3 - 4 денатурується не зворотно.

- під дією ферменту фосфотрансферази у присутності йонів К+ залишок фосфорної кислоти передається від фосфоенолпіровіноградної кислоти на АДФ, резервуя енергію в АТФ.

- енолпіровіноградна кислота, що утворилася, перетворюється у більш стабільну форму.

- під дією ферменту карбоксилази від піровіноградної кислоти відщеплюється діоксид вуглецю та утворюється оцтовий альдегід.

- фермент алкогольдегідрогеназа переносить водень з відновленого НАД. Н2 на оцтовий альдегід, в результаті чого утворюється етиловий спирт та регенерується НАД.

2.3.2 Аеробний розпад вуглеводів

В умовах аеробіозу розпад вуглеводів до утворення піровиноградної кислоти триває так само, як і при анаеробіозі, але на відміну від нього піровиноградна кислота повністю окислюється до діоксиду вуглецю та води у циклі три карбонових кіслот - ЦТК. У цьому циклі послідовно відбуваються окисно-відновні реакції, в яких під дією специфічних дегідрогеназ відбувається перенос водню на молекулярний кисень - кінцевий його акцептор. Однак перенос відбувається не безпосередньо, а завдяки молекулам-переносчикам, що утворюють так званий дихальний ланцюг.

При катаболізмі глюкози утворюються дві молекули піровіноградної кислоти. Спочатку одна з них підпадає під реакції окислювального декарбоксилірування, в результаті яких утворюється ацетил-КоА (активована оцтова кислота):

Друга молекула піровіноградної кислоти під дією ферменту піруваткарбоксилази конденсується з молекулою оксиду вуглецю з утворенням щавєлєвооцтової кислоти:

При встановленому циклі щавєлєвооцтова кислота утворюється з яблучної (малата).

Особисто ЦТК починається з конденсації ацетил-КоА з молекулою щавєлєвооцтової кислоти, що каталізується ферментом цитратсинтазою. Продуктами реакції являються лимонна кислота (цитрат) та вільний кофермент А:

За один оберт молекули піровіноградної кислоти приєднуються три молекули Н2О, виділяються 5 молекул Н2 та утворюються 3 молекули СО2.

В ЦТК «спалюються»не тільки вуглеводи, але й жирні кислоти (після попередньої деградації до ацетил-КоА), а також більшість амінокислот (після видалення аміногрупи у реакціях дезамінірування чи переамінірування).

В результаті аеробного та анаеробного розпадів вуглеводів дріжджам доставляється енергія та забезпечуються процеси синтезу біомаси різними попередниками. З щавєлєвооцтової та б-кетоглютарової кислот в результаті відновлювального амінування та переамінірування утворюються відповідно аспарагінова та глютамінова кислоти. Аспарагінова кислота може утворюватися також із фумарової кислоти. Синтез цих двох кислот займає головне місце у синтезі білків з вуглеводів. При конденсації фосфодиоксіацетону з альдегідами можуть утворюватися пентози, гексози та різноманітні полісахариди. Для синтезу біомаси дріжджі використовують також інші - анаплеротичні - шляхи, наприклад пентозофосфатний шлях. Пентозофосфати - попередники нуклеотидів та нуклеїнових кислот.

Тому що при повному окисленні цукру значно більше звільняється енергії та утворюється реакційно здатних метаболітів для синтетичних процесів, то збільшується швидкість розмноження та збільшується біомаса дріжджів.

2.4 Мікроорганізми - супутники дріжджів

При зброджуванні сула дріжджами необхідно захищати їх від сторонніх мікроорганізмів бактерій та диких дріжджів, що заносяться з сировиною, водою та повітрям. Потрапивши в дріжджові та бродильні апарати, вони можуть накопичуватися в значній кількості і навіть витісняти виробничу культуру дріжджів. Контамінуючи мікроорганізми споживають з сусла частину поживних речовин, тому вихід спирту знижується. Крім того вони утворюють органічні кислоти та інші продукти, що інактивують ферменти оцукрюючи матеріалів і знижують бродильну енергію дріжджів, в результаті чого в дозрілій бражці підвищується кількість незброджених цукрів та крохмалю. Хлібопекарські дріжджі, що були виділені з інфікованої мелясно - спиртової бражки, мають низку ферментативну активність та стійкість.

2.4.1 Характеристика сторонніх мікроорганізмів

Молочнокислі бактерії. Молочнокислі бактерії бувають циліндричні чи паличкобразні, а також сферичні чи кулевидні (кокки), грам позитивні, нерухомі, неспороутворюючі. Гетеро ферментні молочнокислі бактерії наряду з молочною кислотою утворюють летючі кислоти, спирт, діоксид вуглецю та водень.

Оптимальна температура для росту більшості молочнокислих бактерій 20 - 30 0С. Термофільні види їх краще розвиваються при температурі 49 - 51 0С. Молочнокислі, як і інші без спорові бактерії гинуть при 70 - 75 0С.

Оцтовокислі бактерії. Оцтовокислі бактерії - грам негативні, паличкообразні без спорові суворо аеробні організми, що розвиваються в тих самих умовах, що і дріжджі. Бактерії могуть окислювати етиловий спирт в оцтову кислоту. Деякі види бактерій могуть окислювати також глюкозу в глюконову кислоту, ксилолу та арабінозу - в ксилонову та араба нову кислоти. Етиловий спирт - головне джерело життєдіяльності оцтовокислих бактерій.

При накопиченні в суслі, що зброджується 0,01% оцтової кислоти, затримується, а при 0,2% пригнічується життєдіяльність дріжджів.

Маслянокислі бактерії. Маслянокислі бактерії - сурово анаероби, що мають рухомі великі спороутворюючи палички довжиною 10 мкм. Поряд з масляною кислотою вони можуть утворювати (в меншій кількості) оцтову, молочну, капронову, каприлову та інші кислоти, а також етиловий та бутило вий спирти. Збудники цього зброджування розвиваються головним чином у трубопроводах, насосах та інших прихованих місцях. Оптимальна температура для росту бактерій 30 - 40 0С, при рН нижче 4,9 вони не розвиваються. Маслянокислі бактерії становлять велику загрозу для спиртового виробництва, тому що масляна кислота, яку вони виробляють, навіть в дуже малих концентраціях (0,0005%) пригнічує розвиток дріжджів.

Гнилісні бактерії. Гнилісні бактерії викликають розпад білкових речовин. В аеробних умовах відбувається повна мінералізація білку аж до діоксиду вуглецю, аміаку, сірководню, води та мінеральних солей. В анаеробних умовах накопичуються різноманітні органічні речовини з різким запахом та отрутні.

Дикі дріжджі. Ці дріжджі становлять значну загрозу для спиртового виробництва. Вони споживають багато цукру та утворюють малу кількість спирту. у великій кількості дикі дріжджі негативно впливають на хлібопекарські якості чистих культур дріжджів. Багато з них перетворюють цукор в органічні кислоти і окислюють спирт.

2.4.2 Мікрофлора води та повітря

У воді для приготування мелясного сусла повинно бути не більше 100 бактерій в 1 мл. На спиртових заводах нерідко використовують воду з відкритих водоймищ, в якій знаходиться велика кількість різноманітних мікроорганізмів. В 1 мл такої води може знаходитися декілька сотень кислотоутворюючих бактерій.

Найбільш поширений, надійний та дешевий шлях обеззаражування води - її хлорування. Для цього використовують гіпохлорит натрія, хлорне вапно, дво- та триосновну сіль гіпохлорита кальція, хлорамін та ін.

Повітря для аерирування сусла в дріжджегенераторах очищують, інакше разом з ним вноситься значна кількість мікроорганізмів, шкідливих для спиртового бродіння та погіршуючи якість хлібопекарських дріжджів. Повітродувки забирають повітря з найбільш віддалених від землі місць (вище даху заводу). Для видалення з повітря загрубілих частинок на всмоктуючим повітроводі встановлюють олійні фільтри.

Використовують також фільтри, наповнені також скляною ватою.

2.5 Природно чиста культура дріжджів

Для засівання сусла в бродильних апаратах використовують дріжджі природно чистої культури, які відрізняються від чистої культури тим, що їх вирощують в умовах обмеженого потрапляння сторонніх мікроорганізмів, розвиток яких пригнічують.

Температура росту сторонніх мікроорганізмів майже не відрізняється від оптимальної температури росту дріжджів та спиртового бродіння, тому бактеріостатичні умови для них створюють зниженням активної кислотності сусла до рН 3,8 - 4,0 за допомогою сірчаної чи молочної кислоти. Хоча ці умови менш сприятливі для розмноження дріжджів, ніж при рН 4,7 - 5,0, вони забезпечують отримання мікробіологічно достатньо чистих культур.

3. Технологічна частина

3.1 Опис апаратурно-технологічної схеми

Меляса на завод поступає залізничним транспортом. Із залізничнодорожної цистерни меляса потрапляє у зливну воронку, яка розміщена між залізничними коліями, а потім йде у прийомний збірник, з якого вона шестирінчатим насосом безпосередньо подається на виробництво, або у мелясосховище, а вже звідти по мірі необхідності меляса відбирається на переробку.

Меляса подається в напірні збірники, з них вона самопливом потрапляє на ваги, які розраховані на 10т, з вагів у проміжний збірник, а звідти в 2 заторних апарати, по трубопроводу надходить вода та додається антисептик. В окремому збірнику готується розчин поживних речовин, сюди із складу подається діафоній фосфат (коли немає ортофосфорної кислоти) і карбамід та вода, потім все переміщується повітрям. Готовий розчин відцентровим насосом перекачується в мірник розчину поживних речовин, з якого подається в заторний апарат. З цистерни в мірник соляної кислоти підходить соляна кислота, яка також поступає до заторного апарату. Сюди ж додають олеїнову кислоту. Від повітродувки до барботера у заторному апараті підводиться повітря. Гази, що утворюються при перемішуванні відводяться газовим трубопроводом. Періодично заторний апарат та інше обладнання стерилізується (не менше двох годин) парою.

Затор витримують не менше 8 годин, а потім передають його на механічний вловлювач, з якого відцентровим насосом перекачується у напірний збірник, з якого меляса частково (20-25%) подається у бродильне відділення, а решта (70-75%) у дріжджегенераторне відділення.

Чисту культуру дріжджів отримують в центральній лабораторії, а потім розводять в АЧК. З АЧК дріжджі перепускаються зтисненим повітрям в држджегенератори. Перший дріжджегенератор заповнюється 8 годин. Вони з'єднані комунікаціями і заповнюються почергово.

Закачавши перший дріждігенератор, сюди подається розсиропка із розсиропника. У розсиропнику меляса доводиться до концентрації 17% сухих речовин, t=24-26 0С, pH=4.95-5.1 і поступає безперервно на всі 5 дріжджегенераторів. За час поки заповнюється перший дріжджегенератор, з другого спускають дріжджі в бродильне відділення, він миється, обробляється хлорним вапном, пропарюється, охолоджується, потім половина дріжджової маси з першого дріжджегенератора перекачується у другий, і розсиропка подається до двох разом. Так заповнюється вся батарея. В дріжджегенераторах дріжджі безперервно продувають утисненим повітрям з розрахунку на 1 м3 первичного середовища 5-7 м3/год повітря, що сприяє кращому живленню дріжджових клітин киснем. Повітря для цього відбирається повітродувкою, що знаходиться на вулиці. При керуванні йде сильне виділення піни, яку гасять олеїновою кислотою, що подається в дріжджегенератори, покриваючи сусло плівкою. Гази бродіння з піною, що залишилась, по трубопроводу йдуть на піновловлювач, в якому є сітка, що затримує залишки піни, руйнуючи її. Далі гази бродіння уже без піни поступають у спиртовловлювач. Водно-спиртова суміш, що утворюється, подається в збірник водно-спиртової суміші.

Для підтримання тиску на дріжджегенераторах встановлено вакуум-переривачі.

Концентрація мелясного сусла, приготованого для виробництва, не повинна перевищувати 18% ср., одержати бражку з вмістом спирту не більше 6-6,5%, бо висока концентрація ін активує мальтозу дріжджів.

В дріжджах міститься 2,5-3% спирту, оптимальна температура бродіння 28-30 0С, кислотність 0,3-0,4 град., рН=4,9. на стадії дріжджегенерування повинно зброджуватись до 30% цукру і накопичуватися 100-120 млн. дріжджових клітин в 1 мм.

При зброджуванні цукрів меляси, виділяється багато тепла, яке відводиться завдяки охолоджуваній воді, що подається на змійовик.

При встановленій роботі дріжджі через спеціальні воронки, що встановлені у дріжджегенераторах, подаються у бродильне відділення.

Зрілі дріжджі з дріжджегенераторів по комунікаціям самопливом потрапляють в перший головний бродильний апарат. Одночасно з потоком дріжджів в перший бродильний апарат подають з напірного збірника розсиропку 55-60%. Подачу розсиропки у перший бродильний апарат продовжують весь час, протягом якого зрілі дріжджі поступають у цей апарат. Після його заповнення дріжджами ти подачі туди розсиропки, бражку перепускають у другий бродильний апарат. Одночасно подають розсиропку, в такій кількості, щоб повністю компенсувати цукри, що недодані в дріжджову розсиропку.

Кількість меляси, яку слід додати, залежить від початкової концентрації мелясного сусла. Піну, яка утворилася при бродінні, гасять олеїновою кислотою.

Після заповнення другого бродильного апарату бражку перепускають у третій, четвертий і так далі, до повного заповнення бродильної батареї.

Кількість розсиропки, що надходить в обидва бродильні апарати вимірюють візуально-щілевими витратомірами.

З останнього дозріла бражка відцентровим насосом через фільтри подається на дріжджові сепаратори, де відокремлюються дозрілі дріжджі від бражки.

Вуглекислотні пари разом з парами спирту підходять у спиртовловлювач, де спирт вловлюється, вуглекислота направляється у вуглекислотний цех.

Для миття та стерилізації бродильні апарати звільняють спеціальним насосом.

Технологічна карта процесу бродіння шляхом по вдосконаленій одно типовій схемі:

- концентрація мелясної розсиропки, що поступає в дріжджегенератори 17,0 % середовища;

- кислотність розсиропки 0,3-04 0Д;

- температура в дріжджегенераторах 28-30 0С;

- кислотність в дріжджегенераторах 0,3-0,5 0Д;

- рН в дріжджегенераторах 5,0-5,2;

- біомаса в дріжджах 20,0-25,0 г/л;

- температура бродіння 28-30 0С;

- кислотність в бродильних апаратах 0,5 0Д;

- вміст алкоголю в зрілій бражці 6,0-8,5 % об.;

- біомаса дріжджів в дозрілій бражці 28-32 г/л.

Для одержання ректифікованого спирту із бражки використовується брагоректифікаційна установка за патентом 2178 з колоною кінцевої очистки.

Зріла бражка відцентровим насосом подається в додатковий підігрівач, в якому підігрівається на 10-12 0С. потім бражка подається в бражний підігрівач, в якому підігрівається до температури 80-90 0С теплом водно-спиртових парів з бражної колони.

Підігріта бражка подається в сепаратор СО2 для видалення з неї вуглекислоти. Гази з сепаратора відводяться в конденсатор, а потім у спиртоловушку. Неконденсовані пари відводяться через зрошувальний вловлювач в атмосферу.

Сепарована бражка поступає на 25 живильну тарілку бражної колони. Бражка виварюється від алкоголю і через гідро затвор барда виводиться в збірник барди.

Бражна колона може обігріватися як безпосередньо введенням пари з колектора на барботер у виварній камері колони, так і при допомозі кип'ятильників. В останньому випадку гріючий пар підводиться в його між трубний простір, конденсат граючої пари відводиться в збірник.

В нижню частину кип'ятильника підводиться барда. В трубах кип'ятильника проходить кип'ятіння барди, утворена з неї пара вводиться у виварну камеру колони.

Водно-спиртові пари з колони спочатку направляються в кип'ятильник елюраційної колони, де вони обігрівають її. Пари конденсуються на половину. Конденсат містить 6-7% спирту, пари подаються у збірник від сепарованої бражки. Далі вони направляються в бражний підігрівач, конденсуються і поступають на тарілки елюраційної колони.

Неконденсовані пари в підігрівачах конденсуються в конденсаторі. Конденсат також направляється на тарілку елюраційної колони. На виварних тарілках елюрується бражний дистилят водно-спиртовими парами, що підіймаються з кип'ятильника і виварної камери. Головні домішки підіймаються в концентраційну камеру колони.

Бражний дистилят, що пройшов елюрацію і звільнений від головних домішок, називають елюратом і виводять із виварної камери колони на тарілку живлення ректифікаційної колони.

Головні домішки концентрують у верхній частині елюраційної колони, в її дефлегматорі та конденсаторі. Флегму із дефлегматора повертають у елюраційну колону на верхню тарілку, для зрошення і концентрування домішок. Із конденсатора відбирають фракцію головну етилового спирту.

Фракцію головну етилового спирту охолоджують в холодильнику і через ротаметр, по якому регулюють її відбір, і ліхтар, підводять для обміну в спиртовимірюючий апарат. Враховану фракцію головну етилового спирту відводять у зливне відділення.

Елюрат вводять на шістнадцяту тарілку ректифікаційної колони. Лютерну воду виводять із виварної камери колони гідрозатвором. Із ректифікаційної колони спиртовий пар направляють в дефлегматор для конденсації, і утворену при конденсації флегму повертають на верхню тарілку колони. Частину спиртової пари виводять із дефлегматора в конденсатор. Із цього конденсатора відбирають не пастеризований спирт і направляють його на повторне очищення в елюраційну колону на одну з її верхніх тарілок. Відбір не пастеризованого спирту регулюють по ротаметру і відводять в елюраційну колону на одну з верхніх тарілок.

Із куба колони кінцевої очистки відбирають погон в кількості 2-5%, об'єм якого регулюють по ротаметру і відводять на шістнадцяту тарілку ректифікаційної колони. Повторно очищений ректифікований спирт відбирають із верхніх тарілок колони кінцевої очистки.

Спирт охолоджують в холодильнику і через ліхтар і контрольний спиртовимірюючий прилад направляють у зливне відділення.

Сивушне масло концентрується на п'ятій - одинадцятій нижніх тарілках ректифікаційної колони. Із цієї зони сивушно-спиртовий пар направляють в конденсатор, із якого конденсат подають в змішувач, де змішують з водою та направляють на маслопромивач.

З зони сімнадцятої, дев'ятнадцятої тарілок відбирають сивушний спирт, який направляють у конденсатор сивушного спирту, з якого через холодильники направляють у зливне відділення.

3.2 Асортимент і характеристика готової продукції

Асортимент продукції, що планується випускати на Немирівському спиртовому заводі наводиться в таблиці 3.2.1.

Спирт етиловий ректифікований вищої очистки повинен відповідати вимогам ДСТУ 4221:2003.

За органолептичними показниками спирт етиловий ректифікований повинен відповідати вимогам, зазначеним в таблиці 3.2.2.

Таблиця 3.2.1 - Асортимент продукції, що планується випускати.

Назва продукції

% від загальної кількості

Одиниця виміру

Товарна продукція

за добу

за рік

Умовний спирт-сирець у тому числі:

100

дал

10000

3650000

- спирт етиловий ректифікований в/о

96,6

дал

9660

3525900

- спирт етиловий головна фракція

1

дал

100

36500

- сивушне масло

0,4

дал

40

14600

- сивушний спирт

1

дал

100

36500

- витрати при перегонці

0,2

дал

20

7300

- витрати при ректифікації

0,8

дал

80

29200

Хлібопекарні дріжджі

т

35

12775

Таблиця 3.2.2 - Органолептичні показники спирту етилового вищої очистки.

Назва показника

Характеристика

Зовнішній вигляд

Прозора рідина без сторонніх частинок

Колір

Безбарвна рідина

Смак і запах

Характерний для кожного сорту етилового спирту, виробленого із відповідної сировини, без присмаку та запаху сторонніх речовин

За фізико-хімічними показниками спирт етиловий ректифікований вищої очистки повинен відповідати вимогам, зазначеним в таблиці 3.2.3.

Таблиця 3.2.3 - Фізико-хімічні показники.

Назва показника

Норма для спирту

Об'ємна частка етилового спирту, за температури 20 0С, не менше

96,0

Проба на чистоту з сірчаною кислотою

Витримує

Проба на окислюваність за температури 20 0С, хв, не менше

15

Масова концентрація альдегідів у перерахунку на оцтовий альдегід в безводному спирті, мг/дм3, не більше

4,0

Масова концентрація сивушного масла; пропіловий, ізопропіловий, бутило вий, ізобутиловий і ізоаміловий спирти в перерахунку на суміш пропілового, ізобутілового та ізоамілового спиртів (3:1:1) в безводному спирті, мг/дм3, не більше

10

Масова концентрація сивушного масла в перерахунку на суміш ізоамілового та ізобутилового спиртів (1:1) в безводному спирті, мг/дм3, не більше

4,0

Об'ємна частка метилового спирту в перерахунку на безводний спирт, %, не більше

0,03

Масова концентрація вільних кислот (без СО2) в перерахунку на оцтову кислоту в безводному спирті, мг/дм3, не більше

15,0

Масова концентрація органічних речовин, що окислюються в перерахунку на оцтово етиловий естер, в безводному спирті, мг/дм3, не більше

30

Проба на форфурол

Витримує

Масова концентрація сухого залишку, мг/дм3, не більше

10,0

Головна фракція етилового спирту повинна відповідати вимогам ТУУ 18.401-97 і показникам, що наведені в таблиці 3.2.4.

Таблиця 3.2.4 - Показники головної фракції етилового спирту.

Назва показника

Характеристика та норми

Зовнішній вигляд

Прозора рідина без сторонніх частинок та осаду

Колір

Прозора рідина з жовтувати або зеленуватим відтінком

Запах

Характерний для ефірів та альдегідів

Обємна частка етилового спирту, %, не менше

92

Масова концентрація альдегідів, в перерахунку на оцтовий альдегід, г/дм3 безводного спирту, не більше

10

Масова концентрація кислот в перерахунку на оцтову кислоту, г/дм3 безводного спирту, не більше

1,0

Масова концентрація ефірів в перерахунку на оцтово етиловий ефір, г/дм3 безводного спирту, не більше

30

Масова концентрація вищих спиртів (сивушного масла), г/дм3 безводного спирту, не більше

1,0

Обємна частка метилового спирту, %, не більше

1,5

Сивушне масло повинно відповідати вимогам ГОСТ 17071-91, показники наведено в таблиці 3.2.5.

Таблиця 3.2.5 - Показники сивушного масла.

Показники

Характеристика та норми

Зовнішній вигляд

Прозора рідина без механічних домішок. При перемішуванні не повинна утворюватись мутність

Колір

Від світло-жовтого до світло-коричневого

Температурна межа перегонки при тиску 101,33 кПа (760 мм.рт.ст.), 0С, не менше

120

Об'ємна частка сивушного масла, %, не менше

50,0

Густина при 20 0С, г/см3, не більше

0,837

Показник зазолення, n 20/Д, не менше

1,395

3.3 Характеристика сировини та допоміжних матеріалів

Сировиною для виробництва спирту є меляса. Вона являється побічним продуктом при виробництві цукру.

Меляса представляє собою темно-коричневу в'язку рідину із специфічним запахом, що обумовлений продуктами карамелізації цукрів (карамелі) і конденсації амінокислот з моноцукрами (меланоїдиини), а також три метиламіном, що є продуктом розкладання бетаїну і присутній в мелясі в невеликій кількості.

Хімічний склад нормальної меляси, що забезпечує нормальний вихід, характеризується даними, що приведені в таблиці 3.3.1.

Таблиця 3.3.1 - Хімічний склад нормальної меляси.

Показники меляси

Вміст

Сухі речовини (по рефрактометру), %

78,9-84,0

pH (активна кислотність)

6,7-9,5

Лужність, град

0,5-5,0

Кислотність, град

0,0-0,5

Азот (загальний),%

1,56-2,06

Фосфор (Р2О5), %

0,039-0,055

SO2, %

0,012-0,060

Цукор:

- по прямій поляризації

47,8-52,5

- інвертний

0,12-1,02

- рафінозний

0,06-1,08

Доброякісність, %

58,8-64,2

Летючі кислоти (в перерахунку на оцтову), %

0,36-1,0

Нітрати, %

0,03-0,30

Нітрити, %

сліди

До допоміжних матеріалів основного виробництва можна віднести формалін, соляна кислота, гашене вапно, карбамід, діамонійфосфат, фосфорна кислота.

Тобто фосфору, а нерідко ц азоту, що знаходиться в мелясі недосить для нормальної життєдіяльності дріжджів, тому в неї добавляють в якості першого джерела ортофосфорну кислоту, а в якості другого джерела - сульфат амонію, карбамід чи діафоній фосфат, який містить оба ці елементи.

Для підкислення дріжджового сусла в виробництві спирту з меляси використовують сірчану або соляну кислоту.

В виробництві спирту для мийки обладнання та пригнічення сторонньої мікрофлори використовують миючі та антимікробні речовини.

Таблиця 3.3.2 - Допоміжні матеріали.

Найменування матеріалу

Стандарти чи технічні умови

Вміст основного компоненту

Класифікація

1.

Вода питна

ГОСТ 2874-82

Питна умовно чиста

2.

Кислота соляна

ГОСТ 1625-89Е

Технічна

3.

Формалін

ГОСТ 1625-89Е

СНОН - 37%

Технічний

4.

Хлорне вапно

ГОСТ 1692-85

Clакт -32-35%

Технічне

5.

Карбамід

ГОСТ 2081-92

N - 46.3%

Технічний

6.

Кислота ортофосфорна:

- технічна

- термічна

ГОСТ 6582-80

ГОСТ 10678-76Е

Н3РО4 - не менше 70%

7.

Діамонійфосфат

ГОСТ 8515-75

Р2О5 - не менше 50%

NH3 - 22.5%

Технічний

4. Розрахунок основного та допоміжного обладнання

4.1 Конструктивний розрахунок ректифікаційної колони

Теоретичну кількість тарілок ректифікаційної колони визначаємо графічно за допомогою побудови кривої рівноваги та робочої лінії колони.

Для цього проводимо побудову вищевказаних ліній в масштабі 5мм - 4% мол (додаток №1).

Значення величини переводимо у % мол.: , при цьому знаходимо величину В за формулою (4.1.1.) та відкладаємо її на осі ординат:

(4.1.1.)

Величину переведемо в % мол. і відкладаємо на осі абсцис

Визначаємо графічним шляхом число зміни концентрацій верхньої та нижньої частини колони.

Для верхньої частини колони

Для нижньої частини колони

Для нижньої частини колони на ділянці зміни концентрацій в межах х=0,002 %мол. до хn=0,2 %мол. необхідну кількість теоретичних тарілок визначаємо за формулою Сореля (4.1.2.):

(4.1.2.)

де G - величина парового потоку, кмоль;

Величина рідинного потоку L визначається за формулою (4.1.3.)

(4.1.3.)

де L/ - величина потоку елюрату, кмоль;

L/ =79,5 кмоль;

L// - величина потоку флегми, кмоль;

L//=80,9 кмоль.

Таким чином:

Тоді загальне число тарілок для нижньої частини колони складає (4.1.4.):

(4.1.4.)

Тоді дійсне число тарілок для нижньої частини колони буде дорівнювати (4.1.5.):

(4.1.5.)

де з - коефіцієнт корисної дії тарілок;

з=0,5.

Приймаємо nд=11 шт.

Враховуючи неможливість точного визначення числа тарілок графічним шляхом приймаємо з урахуванням визначеної графічним шляхом nтв=20 шт.

При цьому дійсне число тарілок визначемо з урахуванням їх коефіцієнта корисної дії (4.1.6.):

(4.1.6.)

Таким чином загальна кількість тарілок складає (4.1.7.):

(4.1.7.)

Швидкість руху пари у вільному перерізі колони для багатоковпачкових тарілок визначаємо за формулою (4.1.8.):

(4.1.8.)

де А і m - величини, які при відстані між тарілками 170 мм, відповідно дорівнюють: А=0,7, m=0,515.

сn - визначаємо в залежності від міцності та тиску у верхній частині колони.

сn=1,3 кг/м3.

При цьому:

Площу поперечного перерізу колони визначаємо з урахуванням можливої фор фаски колони за формулою (4.1.9.):

(4.1.9.)

Таким чином діаметр колони складає (4.1.10.):

(4.1.10.)

Приймаємо діаметр колони 1600 мм при цьому дійсна швидкість парового потоку буде (4.1.11.):

(4.1.11.)

Висоту колони визначаємо за формулою (4.1.12.):

(4.1.12.)

де h - відстань між тарілками, мм;

h=170 мм;

h1 - відстань від нижньої тарілки концентраційної частини колони до верхньої тарілки виварної частини колони;

(4.1.13.)

h2 - відстань від верхньої тарілки до кришки;

(4.1.14.)

h3 - відстані від днища до першої нижньої тарілки;

(4.1.15.)

h4 - висота кришки;

(4.1.16.)

h5 - відстань днища від патрубка для виведення лютерної води;

(4.1.17.)

30 мм - товщина днища.

Тоді:

Діаметри патрубків для підводу та відводу продуктів визначаємо за формулою (4.1.18.):

(4.1.18.)

де G - витрати продуктів, кг/с;

с - густина відповідного продукту, кг/м3;

щ - швидкість руху продуктів у патрубку, м/с.

Таким чином діаметр патрубка для відводу водно-спиртових парів має таку величину:

Приймаємо діаметр патрубка 350 мм.

Діаметр патрубка для вводу елюорату:

Приймаємо діаметр патрубка 60 мм.

Визначаємо діаметр патрубка для відводу спирту-ректифікату з урахуванням загальної кількості патрубків, що працюють одночасно (4.1.19.):

(4.1.19.)

де n - кількість одночасно працюючих патрубків;

n=4.

Приймаємо діаметр патрубка 45 мм.

Діаметр патрубка для вводу флегми становитиме (4.1.20.):

(4.1.20.)

де n - кількість одночасно працюючих патрубків;

n=1.

Приймаємо діаметр патрубка 150 мм.

Діаметр патрубка для відведення лютерної води:

Приймаємо діаметр патрубка 500 мм.

Кількість рідинної суміші, що циркулює через кип'ятильник знаходимо по формулі (4.1.21.):

(4.1.21.)

Тоді діаметр патрубка для підключення кип'ятильника становитиме:

Приймаємо діаметр патрубка 75 мм.

Площу поперечного перерізу ковпачків приймаємо рівною площі всього перерізу колони, тоді швидкість пари в горловинах ковпачків становитиме (4.1.22.):

Визначаємо необхідне число ковпачків на тарілці колони (4.1.23.):

(4.1.23.)

де Д1 - прийнятий діаметр ковпачків, мм;

Д1=100 мм.

До установки приймаємо типову тарілку ТСК - Р з діаметром 1600 мм, числом ковпачків 66 шт. та діаметром ковпачка 100 мм.

Для стікання рідини встановлюємо три зливні стакани, при цьому висота їх над тарілкою становитиме 5 мм.

Діаметр зливного стакану (4.1.24.):

(4.1.24.)

Приймаємо діаметр зливного стакану 50 мм.

4.2 Матеріальний баланс ректифікаційної колони

Враховуючи, що густина безводного спирту складає с = 0,79 кг/дм3, продуктивність ректифікаційної колони по безводному спирту згідно з рівнянням (4.2.1.) складає:

(4.2.1.)

При цьому, враховуючи, що масовий вміст абсолютного спирту в спирті-ректифікаті складає 94,2% мас, кількість дистиляту відповідно рівнянню (4.2.2.) становитиме:

(4.2.2.)

Так, як в ректифікаційній колоні здійснюється відбір безводного спирту з непастеризованими спиртами, сивушним спиртом, сивушним маслом, та враховуючи його втрати в лютері визначаємо витрати вищезгаданих продуктів за формулою (4.2.3.):

(4.2.3.)

де: G'n - витрати відповідного продукту; кг/с

xn - процентний вміст безводного спирту у відповідному продукті; % мас.

Таким чином кількість безводного спирту, який виходить з колони разом з непастеризованим спиртом відповідно до формули (4.2.4.) складає:

(4.2.4.)

Тоді витрати непастеризованого спирту відповідно до формули (4.2.5.) становитимуть:

(4.2.5.)

Визначаємо кількість безводного спирту у сивушному спирті за формулою (4.2.6.):

(4.2.6.)

Звідси витрати сивушного спирту відповідно до формули (4.2.7.) складуть:

(4.2.7.)

Кількість безводного спирту у погонах парів сивушного масла згідно з формулою (4.2.8.) становитиме:

(4.2.8.)

Звідси витрати погону парів сивушного масла відповідно до формули (4.2.9.) складуть:

(4.2.9.)

Витрати спирту при ректифікації складуть 0,8%, таким чином за формулою (4.2.10.) визначаємо кількість вторинної пари:

(4.2.10.)

Необхідна кількість елюрату для забезпечення роботи колони за формулою (4.2.11.) становитиме при умові вмісту спирту в ньому 43,93% мас:

(4.2.11.)

Таким чином витрати лютерної води визначаємо з рівняння (4.2.12.):

(4.2.12.)

Приймаємо, що флегмове число для ректифікаційної колони складає V=4, при цьому витрати флегми, що повертається в колону, відповідно до формули (4.2.13.) складатимуть:

(4.2.13.)

Величина парового потоку у верхній частині колони відповідно до формули (4.2.14.) має значення:

(4.2.14.)

4.3 Тепловий баланс ректифікаційної колони

Рівняння теплового балансу ректифікаційної колони відповідно до формули (4.3.1.) має вигляд:

(4.3.1.)

де Qдод - тепло для забезпечення процесу ректифікації, кВт;

Q1 - тепло, що вноситься в колону з елюратом, кВт;

Q2 - тепло, що вноситься в колону з флегмою, кВт;

Q3 - тепло, що виходить з колони разом з парами дистиляту та флегми, кВт;

Q4 - тепло, що виходить із колони з сивушним спиртом, кВт;

Q5 - тепло, що виходить із колони з сивушним маслом, кВт;

Q6 - тепло, що виходить із лютерною водою, кВт;

Qвт. - втрати тепла в навколишнє середовище, кВт.

Тепло, що вноситься в колону з елюратом визначається за формулою (4.3.2.):

(4.3.2.)

де Се - питома теплоємність елюрату, кДж/кг град;

Се = 1,183 кДж/кг град;

te - температура елюрату, 0С.

Тоді:

Тепло, що вноситься в колону з флегмою, визначаємо за формулою (4.3.3.):

(4.3.3.)

де Cf - питома теплоємкість флегми, кДж/кг.град;

Cf =3,31 кДж/кг град;

Витрати тепла, яке виходить з парами флегми та дистиляту, визначаємо за формулою (4.3.4.):

(4.3.4.)

де if - ентальпія флегми, кДж/кг

Витрати тепла, яке виходить з колони із сивушним спиртом визначаємо за формулою (4.3.5.):

(4.3.5.)

де Cn2 -теплоємкість сивушного спирту, кДж/кг.град;

Cn2 =3,939 кДж/кг град;

Витрати тепла, яке виноситься з потоком сивушного масла визначаємо за формулою (4.3.6.):

(4.3.6.)

де in3 - ентальпія парів сивушного масла, кДж/кг;

in3=1964,5 кДж/кг;

Витрати тепла з лютерною водою визначаємо за формулою (4.3.7.):

(4.3.7.)

де Cл -питома теплоємкість лютерної води, кДж/кг.град;

Cл =4,187 кДж/кг град;

tл - температура лютерної води, 0С.

tл=1030С;

Таким чином витрати граючої пари складуть (4.3.8.):

(4.3.8.)

де J - ентальпія граючої пари, кДж/кг;

J=2724,8 кДж/кг;

tл - температура конденсату, 0С;

tл=128 0С.

(4.3.9.)

де х- коефіцієнт, що враховує витрати тепла в навколишнє середовище;

х=1,05.

Питомі витрати граючої пари на 1 кг безводного спирту визначаємо за формулою (4.3.10.):

(4.3.10.)

4.4 Гідравлічний розрахунок ректифікаційної колони

Загальні втрати тиску на тарільці визначається за формулою (4.4.1.):

(4.4.1.)

де Дрп - опр сухих тарілок, Па;

Дрп.р. - опір паро рідинного прошарку, Па;

Дрб - опір за рахунок наявності поверхневого натягу, для ковпачкових тарілок ним можна знехтувати.

Опір сухої тарілки становитиме (4.4.2.):

(4.4.2.)

де - Ув - сума коефіцієнтів місцевих опорів.

Для ковпачкових тарілок величину Ув можна визначити за формулою (4.4.3.):

(4.4.3.)

Таким чином:

Опір паро рідинного прошарку визначаємо за формулою (4.4.4.):

(4.4.4.)

де z - глибина барботажу, м

Глибину барботажу визначаємо з формули (4.4.5.):

(4.4.5.)

де h - відстань між тарілками;

h=170 мм;

W - швидкість руху пари в міжтарілчатому просторі;

W=0,54 м/с.

Таким чином:

Тоді:

Таким чином загальний опір тарілок становитиме:

4.5 Розрахунок та підбір допоміжного обладнання

Ваги. Для зважування меляси використовують платформні ваги на 10 т. Продуктивність їх визначається по діаметру, який дорівнює 240 мм. При швидкості самопливу меляси 0,25 м/с, витрата секундна її буде дорівнювати відповідно до формули (4.5.1.):

(4.5.1.)

Час заповнення збірника на вагах при 10-тонному навантаженні складе відповідно до формули (4.5.2.):

(4.5.2.)

Кількість зважувань складе відповідно до формули (4.5.3.):

(4.5.3.)

де Щ - добова витрата меляси, т;

10 - граничне навантаження вагів, т.

Тривалість зважування добової витрати меляси при встановленні одних вагів дорівнює відповідно до формули (4.5.4.):

(4.5.4.)

Вагове відділення спиртового заводу працює в одну3 зміну, тому необхідно встановити двоє десятитонних вагів.

Напірний збірник соляної кислоти. Збірник розраховується, виходячи з добового запасу, який складає 2,7 м3. Враховуючи коефіцієнт наповнення збірника, його ємність повинна складати (4.5.5.):

(4.5.5.)

На заводі є збірник об'ємом 5 м3.

Його розміри Н=2920 мм.

Д=1770 мм.

Напірний збірник ортофосфорної кислоти. Добові витрати розчину ортофосфорної кислоти складають 1,1 м3, а враховуючи коефіцієнт заповнення 0,9 об'єм збірника відповідно до формули (4.5.6). складе:

(4.5.6.)

На заводі є збірник ортофосфорної кислоти V=1,5 м3, з розмірами

Н=1000 мм

Д=1380 мм.

Збірник розчину карбаміду. Добова витрата розчину карбаміду складе 1,1 м3. Об'єм збірника при коефіцієнті заповнення 0,9 складе 1,2 м3.

На заводі є збірник з об'ємом 1,5 м3 і розмірами

Д=1000 мм;

Н=1380 мм.

Апарати для антисептування меляси. У відділенні встановлено два апарати об'ємом 44 м3 кожний. При коефіцієнті заповнення 0,9 корисна їх ємність дорівнює 44.0,9=40 м3.

Працює відділення в три зміни. В кожній зміні готується 6 заторів. За добу готується попередньої розсиропки з антисептиком і поживними речовинами 688 м3, а за зміну 223 м3.

Тоді на один затор приходиться 223:6=38 м3. Що вміщується в один апарат.

Насос для перекачування антисептованої меляси. При добовій витраті антисептованого сусла 688 м3/год, його подається в напірний збірник 29 м3.

Встановлюють два насоси СОТ - 30. Їх характеристика:

Q=30 м3/год;

Н=25 м;

N=10 кВт;

n=1600 об/хв.

Напірний збірник сусла. Ця ємкість повинна вміщати тридцятихвилинний запас сусла (4.5.7.):

(4.5.7.)

де - Vас - часова витрата сусла, м3;

0,9 - коефіцієнт заповнення збірника.

На заводі встановлено збірник об'ємом 19,6 м3 з розмірами

Д=2350 мм;

Н=3600 мм.

Діаметр патрубків для меляси - 125 мм, для води - 100 мм.

Дріжджегенератори. Згідно даних Колоскова загальний об'єм дріжджегенераторів для одно потокової вдосконаленої схеми повинен складати 30 м3 на тисячу дал добової продуктивності заводу. Для даного проекту це 300 м3.

До встановлення приймаються дріжджегенератори об'ємом 72 м3.

При співвідношенні висоти до діаметра 1,5:1, розміри їх будуть:

Д=4220 мм;

Н=6330 мм.

Піноловушка. Об'єм її повинен складати 40% від об'єму одного дріжджегенератора, тобто 28,8 м3.

На заводі встановлена ловушка об'ємом 30 м3 з розмірами:

Д=3,0 м;

Н=4,5 м.

Апарат чистої культури. Об'єм великого АЧК повинен складати 25% від об'єму дріжджегенератора. Відповідно до формули (4.5.8.) він складатиме:

(4.5.8.)

На заводі встановлений великий АЧК при співвідношенні Н:Д=1,6:1 розміри його будуть дорівнювати відповідно з формулою (4.5.9.):

. (4.5.9.)

Ємність малого АЧК повинна складати 2,5% від об'єму дріжджегенератора. Відповідно до формули (4.5.10.) він складатиме:

(4.5.10.)

На заводі встановлений малий АЧК з розмірами:

Д=1,2 м;

Н=1,44 м.

Спиртоловушка дріжджегенераторного відділення. З метою зменшення втрат спирту з видаляємими в атмосферу СО2, встановлюємо у відділенні спиртоловушку з розмірами:

Н=5250 мм;

Д=300 мм.

Бродильний апарат. Розрахунок дріжджебродильної батареї проводять по спиртозйому з одиниці геометричного об'єму.

Визначивши загальну геометричну ємність дріжджегенераторів Vдр за формулою (4.5.11.):

(4.5.11.)

де 10000 - добова продуктивність заводу;

7,5 - спиртоз'єм з 1 м3 бродильного апарату.

Об'єм бродильної батареї знаходимо відповідно до формули (4.5.12.):

(4.5.12.)

На заводі є 12 бродильних апаратів по 120 м3, загальна ємність 1440м3. Розміри апарату:

Д=4700 мм;

Н=6500 мм.

На Немирівському спиртовому заводі встановлена бражна колона діаметром 2200 мм, яка має 28 сітчастих тарілок і забезпечує продуктивність 10000 дал спирту за добу.

Висота колони 16095 мм. маса 3246 кг.

Бражна колона комплектується трьома підігрівачами бражки з поверхнею теплообміну 64,5 м2 кожний:

діаметром 1000 мм,

довжиною 4132 мм,

масою 3246 кг.

Однією водяною секцією підігрівача бражки з поверхнею теплообміну 31 м2:

діаметром 600 мм,

довжиною 3445 мм,

масою 983 кг.

Встановлено, що на 100 дал/год продуктивності апарату по спирту необхідно мати 0,35 м3 эмносты сепаратора. При годинній продуктивності апарата по спирту 417 дал. За формулою (4.5.13.) визначаємо об'єм сепаратора:

(4.5.13.)

При (4.5.14.)

Прийнявши Н=2Д, знаходимо V відповідно до формули (4.5.15.):

(4.5.15.)

Звідси:

На заводі встановлений типовий сепаратор бражки:

діаметром 1200 мм;

висотою 2107 мм;

масою 412 кг.

Сепаратор комплектується конденсатором:

площа поверхні теплообміну 31,5 м2;

діаметр 700 мм;

висота 3537 мм;

маса 940 кг.

Кип'ятильник бражної колони. Для закритого обігрівання колона оснащена кип'ятильником:

поверхня теплообміну 125 м2;

діаметр 1350 мм;

висота 3000 мм.

Елюраційна колона. На Немирівському спиртовому заводі встановлено елюраційну колону діаметром 2000 мм з 42 багатоколпачковими тарілками, яка забезпечує продуктивність 10000 дал спирту за добу. В концентраційній її частині знаходиться 26 тарілок, а у виварній - 16.

Висота колони (4.5.16.):

(4.5.16.)

де h1 - висота кубової частини, 475 мм;

h2 - висота між вивильною та концентраційною тарілками концентраційної частини;

h2=2.h=2.230=460 мм (4.5.17.)

h3 - відстань від верхньої тарілки до верху колони;

h3=1,5. h=1,5.230=345 мм (4.5.18.)

Дефлегматор елюраційної колони. Встановлено два пятиходових мідних дефлегматори:

поверхня теплопередачі 49,5 м2;

діаметр труб 32 мм;

діаметр дефлегматора 900 мм;

висота дефлегматора 2500 мм.

Конденсатор. Поверхня теплообміну конденсатора становить 20% від поверхні теплообміну дефлегматора:

(4.5.19.)

де - F1-поверхня теплообміну дефлегматора;

2 - кількість дефлегматорів.

У відділенні встановлюється конденсатор з поверхнею теплообміну 28 м2 з розмірами:

діаметр конденсатора 600 мм;

діаметр труб 25 мм;

висота 1500 мм.

Ловушка. Оксид вуглецю та інші гази, які не конденсуються, виносять з собою деяку кількість парів спирту. В такому випадку поверхня теплопередачі не повинна перевищувати поверхню більшого конденсатора, тобто 19,8 м2.

Для цієї мети встановлено конденсатор:

поверхня теплообміну 20 м2;

діаметр 700 мм;

висота 1500 мм.

Кип'ятильник елюраційної колони. Для закритого обігрівання колони встановлюється кожухотрубний кип'ятильник:

поверхня теплообміну 17 м2;

діаметр 700 мм;

висота 1500 мм.

Ректифікаційна колона. Для забезпечення добової продуктивності 10000 дал безводного спирту за добу встановлюється три ректифікаційні колони діаметром 2000 мм з 72 багатоковпачковими тарілками. Відстань між тарілками 230 мм.

У виварній частині знаходиться 20тарілок, а в концентраційній 52 тарілки. Висота колони 21140 мм.

Дефлегматори. Встановлюється по два дефлегматори на кожну ректифікаційну колону з розмірами:

поверхня теплообміну 100 м2;

діаметр 1000 мм;

довжиною 1500 мм.

Конденсатор ректифікаційної колони. Встановлюється конденсатор:

поверхня теплообміну 50 м2;

діаметр 800 мм;

висота 2500 мм.

Холодильник ректифікованого спирту. Встановлений типовий холодильник:

поверхня теплообміну 90 м2;

діаметр 950 мм;

висота 3250 мм.

Ловушка. Гази, які не конденсуються, виносять з собою деяку кількість парів спирту та їх з конденсатора ректифікаційної колони направляють в ловушку:

поверхня теплообміну 25 м2;

діаметр 650 мм;

висота 2500 мм.

Кип'ятильник ректифікаційної колони. Кожна колона оснащена виносним кип'ятильником:

поверхня теплообміну 150 м2;

діаметр 100 мм;

висота 2000 мм;

кількість труб 250 шт.

Конденсатор парів сивушного масла. Встановлено мідний вертикальний теплообмінник:

поверхня теплообміну 7,11 м2;

діаметр труб 25 мм;

висота теплообмінника 1500 мм;

діаметр теплообмінника 400 мм.

Холодильник головної фракції. Встановлено холодильник головної фракції з такими розмірами:

діаметр 400 мм;

висота 2550 мм;

маса 378 кг.

Пробний холодильник. Встановлено пробний холодильник з такими розмірами:

поверхня теплообміну 0,25 м2;

діаметр 200 мм;

висота 657 мм;

маса 35 кг;

кількість 2 шт.

Вакуум переривач. Встановлено вакуум-переривач з такими розмірами:

діаметр 300 мм;

висота 3500 мм;

маса 53 кг;

кількість 8 шт.

Колона кінцевої очистки. Приблизну продуктивність колон можна приймати в залежності від діаметра (4.5.20.):

(4.5.20.)

Звідси:

Встановлено колону з характеристиками:

діаметр 2000 мм;

висота 9400 мм;

кількість тарілок 50 шт;

відстань між тарілками 170 мм.

Дефлегматор. Встановлено дефлегматор з такими розмірами:

поверхня теплообміну 63 м2;

діаметр 900 мм;

довжина 3250 мм;

маса 2006 кг.

Конденсатор. Встановлено конденсатор з такими розмірами:

поверхня теплообміну 10 м2;

діаметр 400 мм;

висота 2650 мм;

маса 380 кг.

5. Економічна частина

5.1 Техніко-економічне обґрунтування доцільності будування підприємства

В харчовій промисловості етиловий спирт в основному використовується в лікеро-горілчаному виробництві і виноробстві, але значно підвищились вимоги до якості продукції. В багато чому якість лікеро-горілчаних виробів залежить від якості продукції (спирту), що надходить на переробку. Звідси ясно, що першочергове значення має якість спирту, отриманого на мелясних спиртових заводах. З цією метою все більше вдосконалюється технологія, якість обладнання, підвищується кваліфікація його обслуговування. Від цього залежить підвищення ефективності виробництва, ріст продуктивності праці, зниження собівартості продукції.

Територія підприємства займатиме площу 15га. Тут розміщатимуться основні цехи: спиртовий, дріжджовий, вуглекислотний, а також дільниця випарювання барди.

В 500 м на захід від спиртзаводу розміщена станція Немирів. Дві гілки залізничних колій заходять на територію підприємства. По одній з них цистерни з мелясою подаються до мелясних зливів, а по іншій проводиться відвантаження спирту залізничними цистернами.


Подобные документы

  • Експлуатація промислових насадкових колон. Фізико–хімічні основи процесу ректифікації. Розрахунок основного обладнання. Матеріальний баланс ректифікаційної колони. Розрахунок та вибір кожухотрубного теплообмінника–холодильника кубового залишку.

    курсовая работа [629,7 K], добавлен 15.11.2015

  • Описання технологічного процесу обробки кишок. Розрахунок кількості сировини та готової продукції. Підбір та розрахунок технологічного обладнання для кишкового цеху. Організація контролю виробництва та вимоги до якості сировини і готової продукції.

    курсовая работа [47,9 K], добавлен 17.06.2011

  • Сутність та класифікація біопалива. Проектування генерального плану та технології періодичного виробництва біоетанолу, розрахунок і вибір основного та допоміжного технологічного обладнання. Оцінка перспектив використання біопалива в сучасних умовах.

    курсовая работа [496,1 K], добавлен 31.03.2018

  • Огляд методів виробництва вінілацетату. Побічні продукти синтезу вінілацетату та методи їх використання. Вибір та опис технологічного вузла ректифікації. Розрахунок ректифікаційної колони. Гідравлічний опір колони, розрахунок насоса та дефлегматора.

    дипломная работа [2,5 M], добавлен 19.07.2014

  • Етапи виробництва пива: приготування сусла, бродіння, доброджування, фільтрація, стабілізація, розлив напою. Умови проведення та розрахунки технологічних процесів, особливості роботи обладнання. Технохімічний контроль і компоновка бродильного відділення.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 11.08.2011

  • Класифікація виноградних вин. Основні технологічні стадії винного виробництва. Отримання виноградного сусла для білих вин, процес його бродіння. Обробка молодого вина. Зброджування вина, винні дріжджі. Різні раси дріжджів. Збереження натуральних дріжджів.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.07.2015

  • Історія виробництва етилового спирту. Характеристика сировини, ферментних препаратів. Розварювання сировини за низькотемпературною схемою. Приготування зернових дріжджів та основного сусла. Брагоректифікація спирту на трьохколонному апараті непрямої дії.

    реферат [1,3 M], добавлен 22.04.2012

  • Техніко-економічне обґрунтування процесу виробництва пива. Характеристика сировини, напівпродуктів, готової продукції, допоміжних матеріалів і енергетичних засобів. Норми витрат та розрахунок побічних продуктів, промислових викидів і відходів виробництва.

    курсовая работа [359,5 K], добавлен 21.05.2015

  • Фізико-хімічна характеристика процесу, існуючі методи одержання вінілацетату та їх стисла характеристика. Основні фізико-хімічні властивості сировини, допоміжних матеріалів, готової продукції; технологічна схема; відходи виробництва та їх використання.

    реферат [293,9 K], добавлен 25.10.2010

  • Характеристика асортименту, основної та додаткової сировини, яка використовується при виробництві кисломолочного сиру. Вибір способів виробництва, схема технологічних операцій. Розрахунок площі цеху для виробництва продукту, продуктовий розрахунок.

    курсовая работа [441,2 K], добавлен 08.11.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.