Виробництво етилового спирту із зернової сировини

Кількість тепла, що надходить зі спиртовими парами в дефлегматор, Q G ₃ = G 3 ∙ i "= 4580,4 ∙ 1140 = 5220191 кДж,

де i "- теплоємністьспиртових парів при фортеці 94,72% мас.

Кількість тепла, що повертається в колону з флегмою, Q ф ₃ = Ф 3 ∙ З Ф ₃ ∙ t ф ₃ = 4568,2 ∙ 3,35 ∙ 78,2 = 1197443 кДж,

де С ф ₃ та t ф ₃ - відповідно теплоємність [в кДж / (кг ∙ К)] і температура кипіння флегми при фортеці 94,72% мас.

Кількість тепла, що відводиться з ректифікованого  спирту, Q Д ₃ = Dз ∙ Сд ₃ ∙ t д ₃ = 820,6 ∙ 3,44 ∙ 78,2 = 217 042 кДж, де Сд ₃ та t д ₃ відповідно теплоємність [в кДж / ( кг ∙ К)] і температура кипіння (в ° С) ректифікованого спирту при фортеці 94,2% Маc.

Тепло, що відводиться  з сивушним спиртом, визначається з  урахуванням ебуліометріческой  поправки на тиск Δ t. Тиск в виварной камері колони приймаємо рівним 124 кПа, тиск у зоні відбору сивушного спирту за цієї умови становить 119 кПа.

Фактична температура  сивушного спирту на виході з колони t С.С = t к.с.с. + Δ t = 79,1 + 119 ∙ 0,038 = 83,6, де t к.с.с. - Температура кипіння рідини з концентрацією в ній спирту 75,81% мас. Q с.с. = 14,4 ∙ 4,15 ∙ 83,6 = 4994 кДж, де 4,15 - теплоємність сивушного спирту при t = 83,6 ° С.

Кількість тепла, що відводиться з погоном парів  сивушного масла, Q с.м. = 55,6 ∙ 1965 = 109258 кДж, де 1965 - теплоємністьпарів сивушного масла при міцності спирту 42,43% мас.

Температура лютерної води з урахуванням ембуліометріческой поправки на тиск t л ₁ = 100 + 124 ∙ 0,047 = 105,8 ˚ С.

Кількість тепла, що відводиться з лютерної водою (без конденсату пари), Qл ₁ = 1993,5 ∙ 4,27 ∙ 105,8 = 900850 кДж.

Тепловтрати приймаємо рівними 5% від кількості тепла, що відводиться з продуктами.

Витрата гріючої  пари визначаємо з рівняння теплового  балансу

Рз ∙ i "+ Qз + С ф ₃ = Q G ₃ + Q Д ₃ + Q с.с. + Q с.м. + Qл ₁ + QкРз + Qп _3,

звідки Qп ₃ = (Q G ₃ + Q Д ₃ + Q с.с. + Q с.м. + Qл ₁ + Рз ∙ i ") ∙ 0,05

Підставляючи  значення Qп ₃ в рівняння балансу і вирішуючи його щодо Рз, отримуємо

Рз ∙ (i "-1,05 ∙ i") = 4400971 кДж; i "= 4,27 ∙ 105,8 = 452,1 кДж.

Витрата пари в  колоні Р3 = 4400971: (2724,8 - 1,05 ∙ 452,1) = 1950 кг, або 19,0 кг / дал.

Кількість лютерної води (з урахуванням конденсату пари) Л '1 = Л 1 + Pз = 1993,5 + 1956 = 3949,5 кг.

Величина тепловтрат Qп ₃ = (5220191 + 217042 + 4994 +109258 + 900850 + 1956 ∙ 452 ∙ 1) ∙ 0,05 = 366763 кДж.

Кількість тепла, що відводиться з лютерної водою, Qл ₁ = Л'1 ∙ i '= 3949,5 • 452,1 = 1785359 кДж.

Кількість тепла, внесене в колону з гріючою  парою Qр ₃ = Р 3 ∙ i '= 1956 ∙ 2724,8 = 5529626 кДж.

Теплота непастерізованого  спирту становіть Qн.с. = 1270: 2 = 635 кДж.

Кількість тепла, Що відводиться водою при конденсації пари,

Q конд з = QG 3 ∙ (Q ф 3 + Q н.с.) = 5220191 ∙ (1197443 + 635) = 4022093 кДж.

При температурі  води на виході з дефлегматора колони 75 ° С і початковій її температурі 20 ° С витрата води становить

Wз = Q до 3 / [(t в  К - t в Н) ∙ С = 4022093 / [(75 - 20) ∙ 4,19] = 17455 кг, або 0,175 м3/дал.

Колона остаточного  очищення. В колону вводиться тепло  з ректифікованого спирту Q д 3, з  флегмою Q ф 4 і з гріючою парою Q п 4, відводиться тепло з ректифікованого  спирту Q д 4, зі спиртовими парами в дефлегматор QG 4, з втратами в навколишнє середовище Q п 4.

Флегмовое число  колони V 2 приймаємо рівним 1,0; тепловтрати - 5% від минає з продуктами тепла.

Кількість дистиляту, що відбирається з колони, дорівнює сумі ректифікованого спирту вищої очистки та непастеризованого спирту:

D '4 = D 4 + C н = 808,4 + 12,2 = 820,6 кг.

Кількість спиртових  парів, що надходять в дефлегматор, G 4 = D '4 ∙ (V 2 + 1) = 820,6 ∙ 2,0 = 1641,2 кг.

Кількість флегми, що повертається в колону, Ф 4 = G 4 - C н = 1641,2 - 12,2 = 1629,0 кг.

Кількість тепла, що надходить у колону з ректифікованого  спирту, Q д 3 = 217 042 кДж.

Кількість тепла, що надходить зі спиртовими парами в дефлегматор,

QG 4 = G 4 ∙ i "= 1641,2 ∙ 1140 = 1870441 кДж, де i" - теплоємністьспіртових  парів при фортеці 94,72% мас.

Тепло, яке повертається в колону з флегмою,

Qф 4 = D 4 ∙ CФ  4 ∙ t ф 4 = 1029,0 ∙ 3,44 ∙ 78,2 = 437 679 кДж, де CФ 4 і t ф 4 - відповідно  теплоємність [в кДж / (кг ∙  К)] і температура (в ° С) флегми.

Тиск у колоні приймаємо рівним 107 кПа. При даному тиску ебуліометріческая поправка до температури кипіння спирту становить

Δ t = 0,014 ∙ 107 = 1,5 ° С.

Температура спирту па виході з колони t д 4 = t к.р.с. + Δ t 4 = 78,2 +1,5 = 79,7 ˚ С.

Тепло, що відводиться  з колони з ректифікованого спирту,

Q д 4 = D 4 ∙  CД 4 ∙ t д 4 = 808,4 ∙ 3,48 ∙ 79,7 = 224 064 кДж, де CД 4 і t д 4 - відповідно  теплоємність [в кДж / (кг ∙  К)] і температура (° С) спирту  при фортеці 94,15% мас.

Q п 4 = (QG 4 + Q д  4) ∙ 0, 05 = (1870441 + 224064) ∙ 0,05 = 104725 кДж.

Витрата гріючої  пари визначаємо з рівняння теплового  балансу

Q д 3 + Q ф 4 + Р 4 ∙ i "= QG 4 + Q д 4 + Р 4 ∙  i '+ Q п 4 + Р 4 ∙ (i" - i') = 1544509 кДж,

де i "і i '- відповідно теплоємність (у кДж / кг) гріючої  пари і конденсату пари.

при тиску пари 303 кПа i "= 2724,8 кДж / кг.

Тиск па виході конденсату з теплообмінника (змійовика) приймаємо рівним 202 кПа.

i '= 502,3 кДж / кг, Р 4 = 1544509: 2222,5 = 685 кг, або 6,8 кг / дал.

Тепло, яке передається  в колону з гріючою парою через  змійовик, QP 4 = Р 4 ∙ (i "- i ') = 1544509 кДж.

Тепло конденсації  спиртових парів, що відводиться  водою, знаходимо, віднімаючи з QG 4 тепла  флегми і непастеризованого спирту,

Q КОНДОМИ 4 = QG 4 - (Q ф 4 + Q н.с.) = 1870441 - (437679 + 635) = 1432108 кДж.

При температурі  води на виході з дефлегматора колони 75 ° С і початковій температурі 20 ° С витрата води становить

W 4 = Qк / [t в.к. - T В.М.)] ∙ С = 1432108 / [(75 - 20)] ∙ 4,19 = 6214 кг, або 0,06 м3/дал.

Сивушна колона, В колону вводиться тепло з  сивушним спиртом Q с.с., з конденсатом парів сивушного масла Q с.м., з лютерної водою для внутріколонной обробки сивушного масла Q Л.В, з флегмою Qф 5, с гріючим пором Qр 5 ; відводиться тепло з колони зі спиртовими парами в дефлегматор QG 5, с сивушним концентратом Q с.к., з лютерної водою Q Л 2, з втратами в навколишнє середовище Qп 5.

Тепловтрати приймаємо  рівними 5% від кількості тепла, що виводиться з колони.

Кількість тепла, що вводиться в колону з сивушним спиртом, Q С.С = 4994 кДж.

Температуру дистиляту  парів сивушного масла приймаємо рівною 50 ° С. При даній температурі і фортеці 42,43% мас. теплоємність дистиляту становить 4,15 кДж / (кг ∙ К).

Кількість тепла, що вводиться в колону з дистилятом парів сивушного масла, Q с.м. = 55,6 ∙ 4, 15 ∙ 50 = 11 405 кДж.

Температуру лютерної води на вході в колону приймаємо рівною 90 ° С.

Теплоємність  лютерної води Q Л.В. = 70,8 ∙ 4, 19 ∙ 90 = 26 699 кДж.

Флегмовое число  колони приймаємо рівним 30.

Кількість парів, що надходять в дефлегматор, G 5 = 34,8 (30 + 1) = 1078,8 кг.

При фортеці  парів 92,41% Маc. теплоємність "складає 1193 до Д ж / кг.

Кількість тепла, що відводиться з парами в дефлегматор, QG 5 = 1078,8 ∙ 1193 = 1287344 кДж.

Кількість флегми, що повертається в колону, Ф 5 = G 5 - C г.п. = 1078,8 - 34,8 = 1044 кг.

Температура конденсації і теплоємність флегми відповідно становить 78,3 ° С і 2,80 кДж / (кг ∙ К).

Кількість тепла, що надходить у колону з флегмою, Qф 5 = 1044 ∙ 2,80 ∙ 78,3 = 229 478 кДж.

Кількість тепла, що відводиться з сивушним концентратом, Q с.к. = 2,7 ∙ 3,52 ∙ 81,9 = 779 кДж.

Температуру лютерної води на виході з колони приймаємо  рівною 103 ° С. Кількість тепла, що відводиться з лютерної водою (без  конденсату пари);

Q Л 2 = Л 2 ∙  С л 2 ∙ t л 2, = 103,3 ∙ 4,27 ∙  103 = 45 474 кДж,

де 4,27 - теплоємність лютерної води [в кДж / (кг ∙ К)] при температурі 103 ° С.

Витрата гріючої  пари визначаємо з рівняння теплового  балансу

Р 5 ∙ i "+ Q с.с. + Q c.м. + Q Л.В + Qф 5 = QG 5 + Q С.К + Q Л 2 + Q К. Р 5 + Q П 5

Q П 5 = (QG 5 + Q С.К  + Q Л 2 + Р 5 ∙ i ") ∙ 0,05

Підставляючи  значення Q П 5 в рівняння балансу і вирішуючи його щодо Р 5, отримуємо

Р 5 (i "- 1, 05 i ') = 1127709 кДж;

i "= 4,27 ∙ 103 = 440 кДж / кг; Р 5 = 1127709 / (2724,8 - 1,05 ∙  440) = 489 кг, або 5 кг / дал.

Кількість лютерної води (з урахуванням конденсату пари) Л '2 = Л 2 + Р 5 = 103,3 + 498 = 601,3 кг.

Кількість тепла, що відводиться з лютерної водою, Q 'Л 2 = Л' 2 ∙ i''= 601,3 ∙ 440 = 264 795 кДж.

Величина тепловтрат Q П 5 = (1287344 + 779 + 264795) ∙ 0,05 = 77637 кДж.

Кількість тепла, внесене в колону з гріючою  парою, Q П 5 = Р 5 ∙ i "= 498 ∙ 2724,8 = 1357979 кДж.

Кількість тепла, що відводиться водою при конденсації  пари,

З конд 5 = QG 5 ∙ (Qф 5 + Q г.п.) = 1287344 ∙ (229478 + 4886) = 1 052 980 кДж.

При температурі  води на виході з дефлегматора 70 °  С і початковій її температурі 20 ° С витрата води становить:

W 5 = Q до 5 / [(t в  К - t в Н) ∙ С в = 1052980 / [(70-20) ∙ 4,19] = 5026 кг, або 0,05 м3/дал.

Результати розрахунку витрати продуктів брагоректифікації  по колонах установки в залежності від продуктивності наведено в таблиці 67.

Таблиця 7

БАЛАНС ПРОДУКТІВ БРАГОРЕКТИФІКАЦІЇ ПО КОЛОНАМ УСТАНОВКИ 

Продукти На 100 дал  умовного спирту-сирцю Продуктивність установок по умовному спирту-сирцю, дал/сут 1000 1500 2000 3000 6000 В час В сут В час В сут В час В сут В час В сут В час В сут Бража колона   Бражка (міцністю 6,8% мас), м3   11,8   4,9   118   7,4   177   9,8   236   14,7   354   29,5   708   Бражний дистилят, м3   1,9   0,8   19   1,2   29   1,6   38   2,4   58   4,8   116   Барда, м3   12,3   5,1   123   7,7   184   10,3   246   15,4   369   30,8   738   Гріюча пара, кг   2027   845   20270   1267   30405   1690   40540   2535   60810   5070   121620   Охолоджуюча вода, м3   3,8   1,6   38   2,4   57   3,2   76   4,8   114   9,6   228 Епюраційна  колона Епюрат, дал 303 126 3030 189 4545 252 6060 378 9090 756 18180 Головная  фракция, дал 2,6 1,1 26 1,6 39 2,2 52 3,3 78 6,5 156 Гріюча  пара, кг 1067 445 10670 668 16005 887 21340 1334 32010 2675 64020 Охолоджуюча вода, м3 10,2 4,3 102 6,4 153 8,6 204 12,9 306 25,8 612 Ректифікаціна колона Спирт ректифікований вишої очистки, дал 101,8 42,4 1018 63,6 1527 84,7 2036 127,2 3054 254,3 6108 Спирт непастеризований, дал 1,6 0,7 16 1,0 24 1,3 32 2,0 48 4,0 96 Сивушний спирт, дал 1,8 0,8 18 1,1 27 1,5 36 2,3 54 4,5 108 Сивушне масло, дал 0,4 0,2 4,0 0,25 6,0 0,3 8,0 0,5 12 1,0 24 Лютерна вода, м3 3,9 1,6 39 2,4 58 3,2 78 4,8 116 9,6 232 Гріюча пара, кг 1956 815 19560 1222 29340 1630 39120 2444 58680 4888 117360 Охолоджуюча вода, м3 17,5 7,3 175 11,0 263 14,6 350 21,8 525 43,8 1050 Колонна заключної очистки Спирт ректификовани й вищої очистки, дал 100,2 42 1002 63 1503 84 2004 125 3006 250 6012 Спирт непастеризований, дал 1,6 0,7 16 1.0 24 1,3 32 2,0 48 4,0 96 Гріюча  пара, кг 685 286 6850 428 10275 572 13700 855 20550 1710 41100 Охолоджуюча вода, м3 6,2 2,6 62 3,9 93 5,2 124 7,8 186 15,5 372 Сивушна, колона Масло сивушне (концентрат), дал 0,4 - - - - - - 0,5 12 1,0 24 Головний  погон з конденсатора та дефлегматора, дал 4,4 - - - - - - 5,5 132 11 264 Вода  на внутрішньоколонну обробку сивушного масла, дал 7,1 - - - - - - 8,9 213 17,8 426 Лютерна вода, м3 0,6 - - - - - - 0,8 18 1,5 36 Гріюча  пара, кг 498 - - - - - - 623 14940 1246 29880 Охолоджуюча вода, м3 5,0 - - - - - - 6,3 150 12,5 300

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Висновки 

     Виконуючи вище викладену роботу, я такі висновки, що стосуються технології виробництва спирту:

     Виробництво якісного харчового спирту в потрібних  обсягах потребує постійного наявності  сировини, будь то зерно або картопля.

     Технологія  виробництва спирту - це багатоетапний  технологічний процес.

     Технологія виробництва спирту складається з різних за характером і походження операціями від механічних (підготовка сировини) до тепло-масообмінних (ректифікація), а також використання ферментів мікробіологічного та біологічного походження разом з дріжджами.

     Не  дивлячись на давність становлення  технології виробництва, існує безліч способів удосконалення виробництва  і збільшення виходу та якості продукції: модернізації старого обладнання, розробка нових апаратів, поліпшення штамів мікроорганізмів і дріжджів, ведення селекційної роботи з отримання високоякісної сировини.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  використаної літератури

     1. Процеси та апарати харчової промисловості. У 2-х книгах. - М.: "Колос", 2004.

     2. Технологія спирту / Яровенко В.Л., Маринченко В.О., Смирнов В.А. - М.: "Колос", "Колос - прес", 2002.

     3. Ринок спирту: історія, перспективи, прогнози / / "Спиртні напої і пиво" журнал / Степанець М., № 7, липень 2006, с.61

     4. Ректифікаційні установки / / "Спиртні напої і пиво" журнал / № 10, жовтень 2008.

     5. http://food-tech.ru/tech/spirtovoe-proizvodstvo/rektifikatsionnye-ustanovki.html

     6. http://akcyz.com.ua/analytics/spirt/742.html

     7. Справочник по производству спирта.Сырье,технология и технохимконтроль / Яровенко В.Л.,Б.А. Устинников, Ю.П. Богданов,С.И. Громов/. –М:1981 –336

     Посилання (links):

     •  http://food-tech.ru/tech/spirtovoe-proizvodstvo/rektifikatsionnye-ustanovki.html

     •  http://akcyz.com.ua/analytics/spirt/742.html

     http://ua-referat.com 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Додаток 1