Виробництво етилового спирту із зернової сировини

     Концентрація  сухих речовин по сахарометру  у фільтраті сусла складе 15,6%.

      

     Вакуум-охолодження  сусла до температури складки. У  вакуум-випаровувачі II ступеня з 1-го оцукрювач надходить 5721 кг сусла, з 2-го оцукрювач - 5181,6 кг.

     При охолодженні сусла від температури оцукрювання (58 ° С) до температури складки (22 ° С) в 1-м вакуум-випарнику II ступені виділяється 5721 ∙ 3,58 (58-22) / (2449-3,58 ∙ 22) = 311,1 кг вторинної пари [де 3,58 - питома теплоємність сусла, кДж / (кг-К); 2449 - теплота пароутворення при 22 ° С, кДж / кг], в 2-м вакуум-випарнику II ступеня -5181, 65 ∙ 3,58 (58-22) / (2449-3,58 ∙ 22) = 281,7 кг, тобто все при охолодженні виділяється 311,1 + 281,7 = 592,8 кг вторинної пари.

     Обсяг вторинної пари, що виділяється в 1-м вакуум-випарнику II ступені, складе 311,1 ∙ 49,5 = 15399,4 м3, в 2-м -281,7 ∙ 49,5 = 13944,1 м3 (де 49, 5 - об'єм 1 кг пара при 22 ° С, м3), а всього 15399,4 + 13944,1 = 29343,5 м3.

      

     На  охолодження маси в 1-м барометричний  конденсаторі II ступеня витрачається 311,1 ∙ (2543,3 - 4,2 ∙ 20) / [4,2 ∙ (20-10)] = 18216,4 кг води,

     де 2543,3 – теплоємність пари при 22 ° С, кДж / кг;

     4,2 - питома теплоємність води, кДж  / (кг-К);

     20 і 10 - температура минає і надходить  в конденсатор води, ° С,

     в 2-м барометричний конденсаторі - 281,7 ∙ (2543,3-4,2 ∙ 20) / [4,2 ∙ (20-10)] = 16494,9 кг.

     У 1-м вакуум-випарнику II ступені виходить 5721-311,1 = 5409,9 кг охолодженого сусла, в 2-м - 5181,6-281,7 = 4899,95 кг.

     Концентрація  сухих речовин у фільтраті  сусла, охолодженого до температури  складки в 1-м вакуум-випарнику II ступені, складе

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

     де 0,889 - коефіцієнт, що враховує відбір частини  сухих речовин у фільтраті  сусла з дріжджовим суслом, 5987,8 і 5426,8 - кількість фільтрату сусла без урахування відбору його на дріжджі, кг; 311 і 281,7 - кількість вторинної пари, що виділяється в 1 -м і 2-м вакуум-випарниках II ступеня, кг.

      

     У бродильне відділення надходить 5409,9 кг сусла з 1-го оцукрювач і 4899,95 кг з 2-го оцукрювач. Зрілих дріжджів подається 1361,3 кг (у тому числі 10443,5 X 0,111 = 1159,2 кг охолодженої розвареної маси і

     1820,5 · 0,111 = 202,1 кг солодового молока). Всього в бродильне відділення  надійде сусла і зрілих дріжджів з промивними водами

     5409,9 +4899,95 +1361,3 + (5409,9 + 4899,9) ∙ 0,5: 100 +1361,3 ∙  2,5:100 = 11756,6 кг, де 0,5 - кількість промивних  вод для сусла,%; 2,5-кількість промивних  вод для дріжджів,%.

     При бродінні сусла виділяється 789,27 ∙ 0,955 = 753,75 кг діоксиду вуглецю на 100 дал спирту (де 789,27 - маса 100 дал безводного спирту, кг; 0,955 - вихід СО2 по відношенню до безводного спирту, кг / кг).

     Маса  зрілої бражки складе 11756,6 - 753,75 = 11002,8 кг

     З урахуванням надходження водно-спиртової рідини з спиртовлювлювачі кількість зрілої бражки складе

     (11002,8 +11002,8 ∙ 2,5): 100 = 11002,8 + 275 = 11277,8 кг, де 2,5 - кількість водно-спиртової рідини,% за об'ємом бражки.

     Обсяг зрілої бражки при щільності 1,00993 складе 112778: 1,00993 = 11166,9 л.

     Приймаємо, що втрати спирту при перегонці становлять 0,2%.

     З урахуванням цього на перегонку  має надійти 100,2 дал, або 100,2 ∙ 7,8927 = 790,8 кг безводного спирту. Вміст спирту у зрілій бражці при цьому складе: 100,2 ∙ 100: 11169,9 = 8,58% мас.

     У брагоректифікаційних відділення надходить з урахуванням розбавлення водою (0,5% об.), Що залишається після мийки звільнилися чанів, 11277,8 +11277,8 ∙ 0,05 = 11334,2 кг, або 11166,9 +11100,9 ∙ 0,005 = 11222,7 л браги. Результати проведеного розрахунку продуктів спиртового виробництва до перегонки бражки зводяться в таблицю (таблиця)

     Таблиця 2

ПРОДУКТОВИЙ РОЗРАХУНОК СПИРТОВОГО ВИРОБНИЦТВА

Надходження Вихід Кількість продуктів з розрахунку, кг на 100 дал на 1000 дал на годинну  продуктивність заводу Очищена пшениця на розварювання   2751,0 27510 1196,0 Солодове  зерно на оцукрювання   236,2 2362 102,7 На  заміс і змішувач пшениці теплої води     2751,0 7482,7   27510 74827   1196,0 3253,0   Заміс 10233,7 102337 4449,4 Заміс на підігрів   10233,7 102337 4449,4 Вторинний пар   606,3 6063 263,6   Подваренний заміс 10840,0 108400 4713,0 Подваренний заміс на розварювання   10840,0 108400 4713,0 Гострий пар (з урахуванням витрати на циркуляцію)   1098,8 10988 477,8   Розварена маса з варильного апарату 11851,5 118515 5152,8 Розварена маса в паросепаратор   11851,5 118515 5152,8 Циркуляційний пар, що покриває недолік вторинної  пари (606,3 кг на 100 дал)   87,3 873 37,9   Розварена маса з паро-сепаратора 11332,5 113325 4927,2 Розварена маса з паросепаратора в 1-й вакуум-випарник I ступеня (то ж у 2-й)   5666,25 56662,5 2463,6   Вторинним пар, що виділяється в 1-м вакуум випарнику 444,5 4445 193,3 Вода  в 1-й барометричний Кондесаторі (те ж у 2-й)   10270,0 102700 4465,2   Розварена маса з 1-го вакуум-випарника  в 1-й оцукрювач (те ж з 2-го вакуум-випарника  в 2-й оцукрювач) 5221,75 52217,5 2270,3 На  приготування дріжджового сусла охолодженої розвареної маси солодового молока     1159,2  202,1   11592  2021   504,0  67,9 У 1-й оцукрювач розвареної маси солодового молока     4642,15 1078,90   46421,5 10789,0   2018,3 469,1   Сусло з 1-го оцукрювач 5721,05 57210,5 2487,4 У 2-й оцукрювач розвареної маси солодового молока     4642,15 539,5   46421,5 5395,0   2018,3 234,6   Сусло з 2-го оцукрювач 5181,05 51816,5 2252,9 Сусло з 1-го оцукрювача в 1-й вакуум-випарник II ступеня   5721,0 57210 2487,4   Вторинний пар, що виділяється в 1-м вакуум-випарнику II ступеня 311,1 3111 135,3 Вода  на 1-й барометричний конденсатор II ступеня   18216,4 182164 7920,2   Охолоджене  сусло з 1-го вакуум-випарника II ступеня 5409,9 54099 2352,1 Сусло з 2-го оцукрювача у 2-й вакуум-випарник II ступеня   5181,65 51816,5 2252,9   Вторинний пар, що виділяється в 2-м вакуум-випарнику II ступеня 281,7 2817 122,5 Вода  на 2-й барометричний конденсатор II ступеня   16494,9 164949 7171,7   Охолоджене  сусло з 2-го вакуум-випарника II ступеня 4899,95 48999,5 2130,4 У бродильну батарею сусла (з урахуванням  промивних під) дріжджів (з урахуванням  промивних вод)   10361,3 1395,3 103613 13953 4504,9 606,6   Зброджується  маса 11756,6 117566 5111,6   Зріла бражка (з  урахуванням) водно-спиртової рідини із спиртовловлювача) Спирт безводний  в зрілої бражці Діоксид вуглецю (теоретичний вихід) 11277,8 (11166,9 л)  790,8  753,75 112778 (111669 л)  7908,0  7537,5 4903,4 (4855,2 л)  343,8  327,7  Брага в браго-ректифікаційні відділення (з урахуванням розбавлення її водою, що залишається після мийки  вивільнюваних чанів)   11334,2 (11222,7 л) 113342 (112227 л) 4927,9 (4879, 4л)

 

3.2. Розрахунок продуктів брагоректифікації.

Розрахунок виконаний  з віднесенням всіх потоків до 100 дал безводного умовного спирту-сирцю при виробленні на брагоректіфнкаційній установці ректифікованого спирту вищої очистки та обігріві бражні, епюраційні, ректифікаційної і сивушної колон гострим паром через барботер. Колона остаточного очищення працює в режимі епюраціі спирту.

Для розрахунку прийнято, що середній вміст спирту у зрілій бражці з крохмалистої сировини з застосуванням для оцукрювання  маси солоду становить 8,5% об. (6,8% мас.). Початкова температура бражки 28 ° С. Температуру бражки на вході в бражні колону приймаємо рівному 75 ° С.

Концентрація  СВ в зрілої бражці становить 10% мас. Концентрацію сухих речовин в барді приймаємо рівною 8% мас.

Теплоємності  бражки (з _м) і барди (з _б), обчислені за рівнянням Знам'янського, складають: з _м = (1,02-0,0095 ∙ 10) ∙ 4,187 = 3,85 кДж / (кг-К);

з _б. = (1,0-0,0038 ∙ 8) ∙ 4,187 = 4,00 кДж / (кг-К).

Тиск пари, що гріє в колекторі приймається  рівним 303 кПа. 

Бражні колона. У колону надходить з бражкою 100 ∙ 10 ∙ 0,78927 = 789,3 кг безводного спирту;

маса бражки по спирту 789,3 ∙ 100:6,8 = 11606,9 кг; маса бражки з урахуванням вмісту в ній  сухих речовин - 11606,9 ∙ 1,1 = 12767,6 кг.

Температура кипіння  бражки при вмісті в ній спирту 6,8% мас. дорівнює 93,4 ° С. Для доведення 100 кг бражки до кипіння потрібно

100 ∙ (93,4-75,0) ∙  3,85 = 7094 кДж тепла [де 3,85 - теплоємність  бражки, кДж / (кг-К)].

По діаграмі Четверякова даній величині підігріву  бражки відповідає концентрація спирту на тарілці харчування 8,3% мас. При фортеці бражки на тарілці харчування 8,3% мас. вміст спирту в паровому потоці, що надходить у підігрівник бражки, становить 48,3% мас. 
 
 
 

Таблиця 3

Дані  для розрахунку процесу  ректифікації

Продукти і напівпродукти ректифікації спирту Фортеця Температура кипіння, ˚ С Теплоємність, кДж / (КГХ х К) Кількість безводного спирту (б. с.) Загальна  кількість, кг на 100дал умовного спирту-сирцю   % Об.   % Мас. у% до загального кількості безводного спирту. в літрах б. с. на 100 дал умовного спирту-сирцю в кг б. с.на100 дав умовного спирту-сирцю  Спирт ректифікований вищого очищення 96,2 94,15 78,2 3,44 96,4 +964 761,1 808,4 Головний  фракція 95,0 92,41 78,3 3,35 2,5 25 19,7 21; 3 Сивушне масло 88,0 83,11 81,9 3,52 0,3 3 2,3 2,7 Втрати - - - - 0,8 8 6,2 6,2 Непастеризований  спирт з ректифікаційної  колони 96,6 94,72 78,2 2,60 * 1,5 15 11,8 12,2 з колони остаточного очищення 96,6 94,72 78,2 2,60 * 1,5 15 11,8 12,2 Сивушний  спирт 82,0 75,81 79,1 4,11 1,5 15 11,8 14,4 Погон парів сивушного масла 50,0 42,43 - - 3,0 30 23,6 55,6 Головний  погонів, відбирається з дільника потоку флегми і конденсатора сивушної колони 95,0 92,41 78,3 2,81 - 42 33,1 34,8

• При температурі 20 ˚ С  
   
   
  

 

Приймаємо, що бражні колона працює з коефіцієнтом надлишку пара 1,1. Кількість водно-спиртових парів, що надходять в підігрівач бражки, становить (789,3 ∙ 100 / 48,3) ∙ 1,1 = 1797,6 кг Фактична концентрація спирту у водно-спиртових парах 48,3: 1,1 = 43, 9% мас.

Приймемо, що втрати спирту в бражні колоні становлять 0,5%.

Тоді кількість  бражного дистиляту складе 17976 - 789,3 ∙ 0,5: 100 = 1793,6 кг.

Таблиця

МАТЕРІАЛЬНИЙ  БАЛАНС БРАЖНОІ КОЛОНИ

Продукт Кількість, кг в тому числі  спирту  води Прихід Брага  12767,6 789,3 11978,3 Гріюча  пара Р1 - Р1 Витрата Бражні  дистилят 1793,6 785,3 1008,3 Барда (за вирахуванням конденсату пари) 10970,0 - 10970,0 Конденсат пари Р1 - Р1 Втрати 4,0 4,0 - Разом 12767,6 + Р1 789,3 11978,3 + Р1

Епюраційна колона. Витрата пари на епюрацію спирту приймаємо рівним 10 кг / дал. У колону надходять бражні дистилят в кількості 1793,6 кг; Непастеризований спирт з ректифікаційної колони (12,2 кг, у тому числі 11,8 кг б. С.) І колони остаточного очищення (12,2 кг, у тому числі 11, 8 кг б. с.); головний погон з сивушної колони (34,8 кг, у тому числі 33,1 кг б. с.).

Кількість безводного спирту, що надійшов в колону, становить 785,3 +11,8 +11,8 +33,1 = 842,0 кг, або 842,0:0,78927 = 1067 л (106,7 дал).

Витрата пари в  колоні 106,7-10 = 1067 кг.

З колони відбирається головна фракція в кількості 21,3 кг.

Кількість епюрата  становить 1793,6 +12,2 +12,2 +34,8 +1067 = 2898,5 кг.

Кількість спирту, який перейшов з епюратом в колону ректифікації, 842,0-19,7 = 822,3 кг.

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

Таблиця

Матеріальній  баланс епюраційної колони

Продукт Кількість, кг У тому числі спирту  води Прихід Бражні  дистилят 1793,6 785,3 1008,3 Непастеризований  спирт 24,4 23,6 0,8 Погон з сивушної колони 34,8 33,1 1,7 Гріюча  пара 1067,0 - 1067,0 Витрата Головний  фракція 21,3 19,7 1,6 Епюрат 2898,5 822,3 2076,2 Разом 2919,8 842,0 2077,8

 

Ректифікаційна  колона. У колону надходять 2898,5 кг епюрата і Р2 кг гріючої пари.

З колони відбирають спирт ректифікований в суміші з  головним погоном з колони остаточного  очищення (808,4 +12,2 кг на 100 дал умовного спирту-сирцю), непастеризоване спирт (12,2 кг), сивушний спирт (14,4 кг), погон парів сивушного масла (55,6 кг)