甘油生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)

1、海南大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)化工工藝課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目年產(chǎn)5000噸甘油生產(chǎn)工藝流程設(shè)牛 號(hào)學(xué)：姓名年：級(jí)指導(dǎo)教師成日2012年月曰期： 目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 總論 6概述 6.1.1.1甘油的性質(zhì) 61.1.2產(chǎn)品用途 71.1.3甘油在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性 71.1.4甘油的市場(chǎng)需求 71.2設(shè)計(jì)的目的和意義81.2.1設(shè)計(jì)的目的 81.2.2設(shè)計(jì)的意義 8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 1.3項(xiàng)目設(shè)計(jì)依據(jù)和原則8設(shè)計(jì)依據(jù) 8設(shè)計(jì)原則 8 HYP

2、ERLINK l bookmark36 o Current Document 1.4設(shè)計(jì)范圍 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 1.5甘油生產(chǎn)能力及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)91.5.1生產(chǎn)能力 9產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 9生產(chǎn)方案選擇12.1生產(chǎn)方法10-2.1.1以天然油脂為原料的生產(chǎn) 10合成甘油的生產(chǎn) 112.1.3發(fā)酵甘油的生產(chǎn) 142.2生產(chǎn)方案確定16 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)與說(shuō)明 173.1生產(chǎn)工藝流程圖 173.2.生產(chǎn)工藝流程說(shuō)明 19 HYPERLINK l bookm

3、ark88 o Current Document 工藝計(jì)算 224.1物料衡算224.1.1原輔物料的計(jì)算224.1.2物料衡算匯總列表 264.1.3水、電、煤的用量計(jì)算 274.2熱量衡算184.2.1蒸汽噴射液化器工段 284.2.2連消工段 284.2.3無(wú)菌空氣制備工段 304.2.4蒸發(fā)濃縮工段 344.2.5減壓蒸餾工段 35設(shè)備設(shè)計(jì)與選型365.1主要設(shè)備的選型 365.2輔助設(shè)備的選型 45車間布置設(shè)計(jì) 476.1廠房布置原則47-6.2廠房的整體布置設(shè)計(jì)486.3車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)47設(shè)計(jì)評(píng)析與總結(jié)57參考文獻(xiàn)581.總論1.1概述1.1.1甘油的性質(zhì)性質(zhì)外觀無(wú)色透明粘稠液體

4、，無(wú)臭、無(wú)味、具有吸濕性、保潤(rùn)性、軟化性，極顯吸收空氣中的水分，水溶液呈中性，可與水、乙醇、甲醇任意比例混合。具有良好的防凍性。中文名稱：丙三醇(甘油) 英文名稱：glycerol英文別名：Glycerine,1,2,3-Propanetriol, Trihydroxypropane.CAS No.： 56-81-5分子式：C3H8O3分子量：92.09主要成分：丙三醇夕卜觀與性狀：無(wú)色粘稠液體，無(wú)氣味，有暖甜味，能吸潮。熔點(diǎn)(C) ： 18.18沸點(diǎn)(C)： 290.9密度上1.260相對(duì)密度(水=1) : 1.26331(20 C),沸點(diǎn)上120 C冰點(diǎn)在-26 C以下相對(duì)蒸氣密度(空氣=

5、1) : 3.1粘度(20C) : 1412mPa. (25 C ):945mPa.s飽和蒸氣壓(kPa) : 0.4(20 C)閃點(diǎn)(C)： 177引燃溫度(C)： 370溶解性：可混溶于乙醇，與水混溶，不溶于氯仿、醚、二硫化碳，苯，油類。解某些無(wú)機(jī)可溶 物。危害健康危害：食用對(duì)人體無(wú)毒。對(duì)眼睛、皮膚沒(méi)刺激作用。小鼠口服毒性LD50=31,500mg/kg.靜脈給藥 LD50=7,560mg/kg.燃爆危險(xiǎn)：本品可燃，具刺激性。危險(xiǎn)特性：遇明火、高熱可燃1。1.1.2產(chǎn)品用途合成樹(shù)脂工業(yè)：用于制造醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、甘油松香樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂、失水蘋(píng) 果酸干樹(shù)脂、聚醚樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂。醫(yī)藥工

6、業(yè)：用于制造甘油硼酸、胃沅酶等。食品工業(yè)用于做甜味劑等，也是聚氨酯泡沫反應(yīng)的引發(fā)劑、載色劑、潤(rùn)滑劑、煙草吸濕劑、啤酒阻酵劑、糖果防結(jié)晶劑、乳脂防酸齊上冷凍食品保鮮劑。國(guó)防工業(yè)：用于制造硝化甘油炸藥。紡織印染工業(yè)：用作紡織物的防縐防縮處理劑、擴(kuò)散劑、滲透 齊U、潤(rùn)滑劑?；どa(chǎn)中：用于溶劑、吸收劑、防凍劑等。此外，還用作在涂料、炸藥、塑料、牙膏、化妝品、食品、煙草、化工、造紙、電工材料等工業(yè)。 1.1.3甘油在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性甘油是油化學(xué)產(chǎn)品的重要副產(chǎn)品，又是其它化學(xué)產(chǎn)品的重要原料，主 要用途有醫(yī)藥、化妝品、香煙、炸藥及食品。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，作為國(guó)計(jì)民生重要化工產(chǎn) 品的甘油市場(chǎng)需求

7、量不斷增長(zhǎng)，尤其是在涂料、化妝品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的需求在逐年增加。因此，開(kāi)發(fā) 國(guó)內(nèi)甘油的生產(chǎn)和應(yīng)用，對(duì)我國(guó)石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展意義重大。1.1.4甘油的市場(chǎng)需求據(jù)英國(guó)著名油脂化工專家Frank Gunstone估計(jì)，全球甘油市場(chǎng)容量2000年在75萬(wàn)噸， 2005年為86萬(wàn)噸，2010年將達(dá)到100萬(wàn)噸。當(dāng)時(shí)，他對(duì)生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度及影響估計(jì)不 足。根據(jù)Frost&Suliven的調(diào)查，2004年全球甘油產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到約130萬(wàn)噸，消費(fèi)量97萬(wàn)噸。隨 著中國(guó)工業(yè)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)于甘油的需求也逐漸增加。但是在中國(guó)以前的甘油生產(chǎn)中，主要靠天 然法來(lái)生產(chǎn)甘油，但這種方法的甘油產(chǎn)量低，純度低，因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)

8、不能滿足甘油的市場(chǎng)需求，中國(guó)每年 都需進(jìn)口數(shù)量可觀的甘油以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。見(jiàn)表1.1 21.2.1設(shè)計(jì)的目的生產(chǎn)甘油以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求同時(shí)獲得很好的經(jīng)濟(jì)收益。1.2.2設(shè)計(jì)的意義滿足各行各業(yè)產(chǎn)品需求?？梢蚤L(zhǎng)遠(yuǎn)解決公司的生存問(wèn)題，并且為當(dāng)?shù)靥峁└嗟木蜆I(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。做到了真正意義上的綠色產(chǎn)業(yè)。有利于國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，保持國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。1.3項(xiàng)目設(shè)計(jì)依據(jù)和原則1.3.1設(shè)計(jì)依據(jù)海南大學(xué)2012年化工工藝課程設(shè)計(jì)課題年產(chǎn)5000噸甘油生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，見(jiàn)附件。1.3.2設(shè)計(jì)原則（1）按技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行論證，以確定最佳方案；（2）盡

9、可能采用節(jié)能工藝和高效設(shè)備，充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，降低能耗、物耗和生產(chǎn)成本，提高項(xiàng) 目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；（3）主體工程與環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)安全和工業(yè)衛(wèi)生同時(shí)考慮，以減少“三廢”排放，加強(qiáng)廢渣治 理，確保安全生產(chǎn)，消除并盡可能減小工廠生產(chǎn)對(duì)化境的不良影響和對(duì)工廠職工以及周邊地區(qū)居民健康 的危害。1.4設(shè)計(jì)范圍本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：（1）生產(chǎn)方案選擇（2）工藝流程設(shè)計(jì)與論證（3）工藝原理與操作條件說(shuō)明（4）工藝計(jì)算一一物料衡算與熱量衡算（5）生產(chǎn)主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型（6）生產(chǎn)車間設(shè)備配置與布置設(shè)計(jì)（7）編寫(xiě)項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （8）工程設(shè)計(jì)繪圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖車間布置平面、立面圖、工廠總體平面布置圖（可

10、略）設(shè)計(jì)重點(diǎn)：工藝流程設(shè)計(jì)與論證、工藝原理說(shuō)明和工藝計(jì)算1.5甲醇生產(chǎn)能力及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1.5.1生產(chǎn)能力年產(chǎn)5000噸甘油，年工作日為300天，全天候連續(xù)生產(chǎn)1.5.2產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)本產(chǎn)品為精甘油，質(zhì)量規(guī)格為一等品，執(zhí)行國(guó)家GB13206-91標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)見(jiàn)下表2表1.2中華人民共和國(guó)甘油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13206-91指標(biāo) 指標(biāo)名稱優(yōu)等品笠# 等品等品外觀無(wú)異味色澤，Hazen203070甘油含量，98.598.095.0密度（20）, g/ml1.25721.25591.2481氯化物含量（以cl計(jì)），0.0010.01-硫酸化灰分，0.010.010.05酸度或堿度，mmol/100g0.

11、0640.100.30皂化當(dāng)量，mmol/100g0.641.03.0砷含量，（以As計(jì)），mg/kg22-重金屬含量（以Pb計(jì)），mg/kg96%的甘油。（14）離交甘油的純化。稀甘油溶液粗品經(jīng)離子交換法可制得純度較高的甘油。離子交換法比蒸餾法精制甘油可節(jié)約大量能源、降低成本；較蒸餾法減少甘油損失40%;較蒸餾法制得的甘油質(zhì)量高，因?yàn)槊獬烁邷貙?duì)甘油易發(fā)生分解和聚合反應(yīng)生成新的雜質(zhì)的影響。離子交換法所使用的樹(shù)脂 為苯乙烯與二乙烯苯共聚物再引入磺酸基團(tuán)的強(qiáng)酸型（011刃型）陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和強(qiáng)堿型（201 7 型）陰離子交換樹(shù)脂。其使用方法與離子交換水處理方法相同。經(jīng)離子交換樹(shù)脂處理后的甘油可除

12、去 Ca2+、Mg2+、Pb+、Fe2+、SO42-、Cl-、SiO32+和部分有機(jī)色素等雜質(zhì)。（15）脫色脫色是使甘油的灰分和色澤達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。于脫色缸內(nèi)，將離交后甘油加熱至8090C左右，加入粉狀活性炭（食用級(jí)），其用量約為甘油重的0.5%，攪拌1h 2h，使活性炭盡可能吸附甘油中的雜質(zhì)和色素。也可同時(shí)加入少量的硅藻土作為助濾劑，過(guò)濾，除去活性炭，即得精制 甘油，收率為甘油發(fā)酵液的7%10%。用過(guò)的活性炭用清水洗滌，含甘油2%以下，進(jìn)行蒸發(fā)回收，洗滌后的活性炭經(jīng)700C 800C的活化后再用。9（16）甘油成品執(zhí)行國(guó)家GB13206-91標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量規(guī)格為一等品的精甘油。注：防雜菌污染措施菌種培

13、養(yǎng)過(guò)程中要對(duì)培養(yǎng)基滅菌采用12lC/15min，留意排空氣和維持壓力的時(shí)間，如果三角 瓶培養(yǎng)液不新鮮，雜菌較多，滅菌時(shí)間要延長(zhǎng)到20min。超凈接種臺(tái)、接種室、培養(yǎng)箱、搖床室等要定期用紫外燈或甲醛熏蒸進(jìn)行滅菌。接種時(shí)，要穿潔 凈工作服、帶工作帽和口罩，嚴(yán)格按無(wú)菌操作規(guī)范程序進(jìn)行。在整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中，菌種培養(yǎng)是基礎(chǔ)，搖瓶發(fā)酵液中只要有極少數(shù)雜菌，也會(huì)導(dǎo)致種子罐培養(yǎng)菌 種的失敗。因此，在三角瓶取樣鏡檢時(shí)，除小心仔細(xì)外，要多取幾個(gè)樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，做到萬(wàn)無(wú)一失。發(fā)酵液料液采用薄板換熱器進(jìn)行連續(xù)滅菌?？諝庀到y(tǒng)和發(fā)酵系統(tǒng)的徹底滅菌是保證發(fā)酵成功的 先決條件之一。發(fā)酵前，采用對(duì)整系統(tǒng)進(jìn)行一次性滅菌蒸汽121 C

14、/h。全面考慮閥門(mén)、死角和彎頭等部 位，保證滅菌的效果。接種時(shí)除了保證菌種絕對(duì)無(wú)雜菌污染外，在接種口的外管道被取下棉紗套后，一定要用酒精燃燒 1015min，保證絕對(duì)無(wú)菌時(shí)才能接種甘油發(fā)酵過(guò)程中，發(fā)酵罐一般維持0.3 0.5MPa的正壓，這樣可以防止外界雜菌對(duì)發(fā)酵系統(tǒng)的 侵入。停電時(shí)，2030min后整個(gè)空氣供應(yīng)系統(tǒng)和發(fā)酵系統(tǒng)的壓力降到零，加之發(fā)酵罐溫度（31C） 和空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)溫度較高，發(fā)酵罐系統(tǒng)的軸封和閥門(mén)等有一定的空隙，停電時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，外界空氣侵 入發(fā)酵系統(tǒng)，使發(fā)酵失敗。因此，本設(shè)計(jì)甘油廠采用雙電源供電，并自備應(yīng)急發(fā)電機(jī)，以保證發(fā)酵的順 利進(jìn)行。10本工藝流程特點(diǎn)：原料簡(jiǎn)單，工藝流程短

15、，物料循環(huán)使用，生產(chǎn)效率高。工藝計(jì)算4.1物料衡算（采用倒推法）4.1.1原輔物料的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，甘油的年生產(chǎn)能力為5000噸/年（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%甘油），折算為100% （質(zhì)量 分?jǐn)?shù)，以下同）則甘油年生產(chǎn)能力為4900噸/年。全年365天，除去大、中修理及放假等共45天。貝U年工作日=365 -45 =320天每晝夜生產(chǎn)能力為:4900 .320 =15.3125噸/天（100%甘油）本發(fā)酵屬于間歇生產(chǎn)過(guò)程，發(fā)酵周期為3天，加上前后處理時(shí)間1天，每個(gè)生產(chǎn)過(guò)程周期平均為4天。即全年生產(chǎn)320罪=80個(gè)周 期。每個(gè)生產(chǎn)周期生產(chǎn)能力為：15.3125 4 =61.25 噸/ 周期（100%甘油

16、）每晝夜24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，則每小時(shí)生產(chǎn)能力為：15.3125 100024=638kg/h （100%甘油）以此作為物料衡算的基準(zhǔn)。（1）脫色過(guò)濾經(jīng)活性炭脫色過(guò)濾后，用過(guò)的活性炭用清水洗滌，含甘油2%以下（取1.5%）。根據(jù)資料，活性炭加入量約為甘油重的0.5%，助濾劑硅藻土加入量為甘油重的1%。成品精甘油（98%甘油）輸出量=63898=651kg/h精甘油（98%甘油）輸入量=651尋0.985=660.9kg/h過(guò)濾掉甘油量（98%甘油）=660.9-651=9.9kg/h （經(jīng)蒸發(fā)可回收）活性炭加入量：660.9 0.98 .005=3.24kg/h硅藻土加入量：660.9 0.98

17、.001=0.65kg/h（2）離子交換柱經(jīng)過(guò)減壓蒸餾后的96%甘油經(jīng)離子交換樹(shù)脂柱精制成98%的甘油。則，精甘油（98%甘油）輸出量：660.9kg/h粗甘油（96%甘油）進(jìn)入量：（660.9 0.98） 4）.96=674.7kg/h其中Ca2+、Mg2+、Pb+、Fe2+、SOf、Cl -、SiO：+和部分有機(jī)色素等雜質(zhì)為：輸出量：674.7-660.9=13.8kg/h（3）減壓蒸餾塔經(jīng)減壓濃縮至4550%左右的甘油（取中間值48%）經(jīng)減壓蒸餾至96%的甘油。蒸餾收率為90%,則：粗甘油（96%甘油）輸出量：674.7kg/h稀甘油（48%甘油）輸入量：（674.7 0.96 4）.4

18、8 ）4）.9=1499.3kg/h由于分別對(duì)乙醛、乙醇進(jìn)行分餾處理并回收，收率分別為被蒸餾液的1%。則：乙醇輸出量=1499.3 x1%=15.0kg/h乙醛輸出量=1499.3 x1%=15.0kg/h蒸餾出甘油水=1499.3-15.0-15.0-674.7=794.6kg/h（4）減壓濃縮塔根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，甘油發(fā)酵液經(jīng)絮凝過(guò)濾后，可得到17.5%左右的甘油（取17.5%）。經(jīng)減壓濃縮至48%甘油。稀甘油（48%甘油）輸出量：1499.3kg/h過(guò)濾后甘油液（17.5%甘油）輸入量：1499.3 0.48 Q175=4112.4kg/h濃縮出水的量為：4112.4-1499.3=2613.

19、1kg /h（5）絮凝過(guò)濾發(fā)酵液甘油含量為12.8%，經(jīng)絮凝后過(guò)濾，過(guò)濾后可得到17.5%左右的甘油。過(guò)濾損失甘油 1.5%。參考文獻(xiàn)知，絮凝劑加入濃度為200mg/L,約為發(fā)酵液的0.02%。過(guò)濾后甘油液（17.5%甘油）輸出量：4112.4kg/h發(fā)酵液（含12.8%甘油）輸入量：4112.4 0.175 Q128 985=5708kg/h過(guò)濾損失掉甘油量（含12.8%甘油）：5708.015=85.6kg/h過(guò)濾后酵母泥（含殘余糖分、酵母和其他固形物等）輸出量：5708-4112.4-85.6=1510kg/h絮凝劑加入量：5708O.0002=1.2kg/h（6）發(fā)酵罐 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，

20、發(fā)酵用耐高滲壓酵母菌（采用ICM-15酵母菌）接種量為物料總量的0.5%。葡萄糖起始發(fā)酵濃度為25%，發(fā)酵完成后殘?zhí)菨舛葹?.5%。糖到甘油轉(zhuǎn)化率一般為45%左右 （取45%），理論轉(zhuǎn)化率51%。發(fā)酵液（含12.8%甘油）輸出量：5708kg/h葡萄糖液（25%）輸入量：5708 0.128 Q45 Q25=6494.4kg/hICM-15 酵母菌接種量為：6494.4 x 0.005=32.5kg/h（7）配料罐脫色過(guò)濾后的葡萄糖溶液（約為38.2%）進(jìn)入配料罐配制為濃度為25%左右的發(fā)酵料液。同時(shí)加 入尿素0.2%，含磷總量約為80微克/毫升的玉米漿0.15%。葡萄糖液（25%）輸出量：6

21、494.4kg/h脫色過(guò)濾后的葡萄糖溶液（約為38.2%）輸入量：6494.4 x0.25 Q382=4250.3kg/h尿素輸入量：6494.4 02%=13kg/h玉米漿輸入量：6494.4 0.15%=9.8kg/h配料水的輸入量約為：6494.4-4250.3-13-9.8=2221.3kg/h（8）脫色過(guò)濾糖化后中溶液中葡萄糖濃度37.4%, DE值為98%。加入干物質(zhì)0.1%硅藻土作為助濾劑，經(jīng)過(guò)濾為38.2%葡萄糖溶液。脫色用活性炭添加量約為葡萄糖重的0.5%設(shè)過(guò)濾損失葡萄糖0.15%。過(guò)濾后葡萄糖溶液（38.2%）輸出量為：4250.3kg/h糖化后葡萄糖液（ 37.4%）輸入

22、量為：0.382 374 Q985=4407.3kg/h 過(guò)濾損失葡萄糖液（37.4%）量為0.015=66.1kg/h過(guò)濾掉淀粉渣等不溶性物質(zhì)量為4407.3-4250.3-66.1=90.9kg/h由公式DE干物質(zhì)含量還原糖含量DE干物質(zhì)含量干物質(zhì)含量=0.374 4).98 100%=38.2%硅藻土的加入量為：4407.3 0.382 O.001=1.7kg/h脫色用活性炭添加量約為葡萄糖重的0.5%即活性炭用量為：4407.3 0.374 .005=8.3kg/h（9）淀粉轉(zhuǎn)糖根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)降階段淀粉加水調(diào)成34% 40%淀粉乳（取36%），加入淀粉干重%。耐高溫a -淀粉酶（液化

23、酶）和淀粉干重1%的葡萄糖淀粉酶（糖化酶），經(jīng)雙酶法制成葡萄糖溶 液（37.4%）。淀粉轉(zhuǎn)化糖實(shí)際收率為105% 108% （取106%），理論收率為111%。淀粉轉(zhuǎn)化 率可達(dá)98%。糖化后葡萄糖液（37.4%葡萄糖）輸出量為：4407.3kg/h淀粉乳（36%淀粉）的輸入量為：x 0.374 乩06 4）.36 4）.98=4409.7kg/h未轉(zhuǎn)化的淀粉（36%淀粉）量為：4409.7 002=88.2kg/h耐高溫a -淀粉酶（液化酶）輸入量=4409.7 0.0012=5.3kg/h葡萄糖淀粉酶（糖化酶）輸入量=4409.7 0.01=44.1kg/h（10）淀粉調(diào)漿根據(jù)產(chǎn)品信息，工業(yè)

24、淀粉水分含量為13% 14% （取中間值13.5%），于調(diào)漿罐中調(diào)成34% 40%淀粉乳（ 36%淀粉）。淀粉乳（36%淀粉）的輸出量為：4409.7kg/h工業(yè)淀粉（含水13.5%）的輸入量為：4409.7 x0.36 4 （1-0.135 ） =1835.3kg/h調(diào)漿用水量為：4409.7-1835.3=2574.4kg/h（11）原料一產(chǎn)物工業(yè)淀粉（含水13.5%）的輸入量為：1835.3kg/h產(chǎn)品甘油（98%甘油）的輸出量為：638 4）.98=651kg/h原料：產(chǎn)物=1835.3: 651=2.82即年生產(chǎn)5000噸甘油（98%甘油）用工業(yè)淀粉（含水13.5%） 14100噸。

25、考慮到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，各處理步驟都會(huì)有一定的產(chǎn)品損失。為保證足夠生產(chǎn)量，實(shí)際生產(chǎn)中原15000 15000 噸。料：產(chǎn)物取3:1，即年生產(chǎn)5000噸甘油（98%甘油）用工業(yè)淀粉（含水13.5%）4.1.3水、電、煤的用量計(jì)算1）水的計(jì)算根據(jù)查閱各種資料知生產(chǎn)1t甘油過(guò)程中調(diào)漿、配料、設(shè)備容器清洗、鍋爐用水及衛(wèi)生用水等約消耗水資源192t4.1.3水、電、煤的用量計(jì)算1）水的計(jì)算根據(jù)查閱各種資料知生產(chǎn)1t甘油過(guò)程中調(diào)漿、配料、設(shè)備容器清洗、鍋爐用水及衛(wèi)生用水等約消耗水資源192t年產(chǎn)量5000噸甘油則需消耗水192 5000=96萬(wàn)噸。2）電的計(jì)算根據(jù)查閱各種資料知生產(chǎn)1t甘油過(guò)程中各種動(dòng)力耗電

26、、生活用電等方面約耗電4.1.2物料衡算匯總列表淀粉發(fā)酵年產(chǎn)5000噸的甘油物料衡算見(jiàn)下表1）物料輸入表物料名稱物料量/噸周期物料量/噸工業(yè)淀粉15000.00187.50調(diào)漿水19771.39247.14液化酶40.700.51糖化酶338.694.23配料水17059.58213.24尿素99.841.25玉米漿75.260.94ICM-15酵母菌249.603.12絮凝劑9.220.12活性炭88.631.11硅藻土18.050.23（2）物料輸出表表4.2年產(chǎn)5000噸的甘油物料輸出表物料名稱周期物料輸出量/噸物料輸出量/噸98%甘油62.55000無(wú)水酒精1.44115.2乙醛1.4

27、4115.2淀粉渣8.73698.4酵母泥144.9611596.8表4.1年產(chǎn)5000噸的甘油物料輸入表ii2000度。則年產(chǎn)量5000噸甘油則需消耗電2000 5000=1000萬(wàn)度。1t3）煤的計(jì)算1t甘油發(fā)酵過(guò)程中煤的使用主要是供熱、鍋爐蒸汽等方面。根據(jù)資料及經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)甘油約耗煤5.3t。則年產(chǎn)5000噸甘油需耗煤5.3 5000=2.65萬(wàn)噸4.2熱量衡算4.2本工藝發(fā)酵溫度為30- 40C，經(jīng)連消后進(jìn)入發(fā)酵罐的料液約為35C。海南省年平均氣溫27C,夏季最高溫度36C，對(duì)發(fā)酵影響不是很大。本工藝設(shè)計(jì)熱量衡算主要在蒸汽噴射液化器工段、連消工段、無(wú)菌空氣制備工段、蒸發(fā)濃縮工段和減壓蒸餾

28、工段。4.2.1蒸汽噴射液化器工段12淀粉漿比熱容（C）按下式計(jì)算:c=c0X/100+c 水(100-X)/100式中c 一淀粉漿比熱容kJ/(kg CCc0淀粉質(zhì)比熱容1.55kJ/(kg)X一淀粉漿干物質(zhì)含量%c水一水的比熱容4.186 kJ/(kg C濃度為36%的淀粉漿的比熱容為:/c=1.55 36/100+4.186 x 100-36) 71003.24 kJ/ (kgC)噴射蒸汽用量(D)：D=Gc( t2-ti)/hi-h2式中G 一淀粉漿量年用量為：4409.7 24320=33866.5tc淀粉漿比熱容一淀粉漿初溫液化溫度c淀粉漿比熱容一淀粉漿初溫液化溫度h1加熱蒸汽熱焓

29、h2 加熱蒸汽凝結(jié)水熱焓20C110C2748.5 kJ/kg(0-4MPa, 表壓)在 110C 時(shí)為 461 kJ/kg濃度為36%的淀粉漿液化段蒸汽年用量為:D=33866.5X3.24x 110-20) / (2748.5-461 ) =4317.15t4.2.2連消工段葡萄糖質(zhì)比熱容取0.837kJ/ (kgC)濃度為25%的葡萄糖漿的比熱容為：c=0.837 x25/100+4.186 x 100-25) /1003.348kJ/ (kgC)( 1) 加熱段進(jìn)料溫度35C，出料溫度100C在不考慮熱量損失的情況下，每小時(shí)換熱量:Q=mCpAt=6494.4 x(100-35)x3.

30、348 x103=1413311.328kJ根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，總傳熱系數(shù)取k=5000W/m2C貝U根據(jù)公式Q=kAA t可得換熱面積 A1= (1413311328/3600)+5000 x 100-35) =1.22)維持段進(jìn)料溫度100C，物料溫度120C進(jìn)水蒸汽溫度147C，出水蒸汽溫度120C一次側(cè)的允許壓力降取50KPa3Q=mCPAt=6494.4 x(120-100)x3.348 x103=434865.024kJ換熱面積 A2= (434865024/3600)尋5000 x(120-100) =1.21m2由m水=Q/Ah水Ah水=表示水蒸汽的焓變查水蒸汽熵焓圖知，圖2

31、水蒸汽熵焓圖壓力（MPa,表壓）進(jìn)出水蒸汽溫度（圖2水蒸汽熵焓圖壓力（MPa,表壓）進(jìn)出水蒸汽溫度（0水蒸汽的熱焓（kJ/kg）1472693.350.20.15120 2675.140.15每小時(shí)消耗水蒸汽量為：m 水=434865.024/ ( 2693.35-2675.14 ) =23.881t連消工段年消耗水蒸汽量：23.881 9680=18.34萬(wàn)噸3 ）冷卻段物料從120C降至溫度55C耗冷量等于加熱段的換熱量每小時(shí)耗冷量為：Q=1413311.328kJ換熱面積A3=A1=1.2 m2換熱冷卻段：進(jìn)料溫度55C，出料溫度35C進(jìn)水溫度20C，出水溫度31CQ=mCpAt=649

32、4.4 x（120-100）x3.348 x103=434865.024kJ換熱面積 A4= （ 434865024/3600）尋5000 x（55-35 ） =1.21m22由 m 水=Q/ （Cp A t 水）=434865.024/4.186 x（31-20 ） =9.444t （每小時(shí)）則連消工段年消耗水量：9.444 96 80=7.253萬(wàn)噸總換熱面積 A=A1+A2+A3+A4=1.2+1.21+1.2+1.21=4.82 m 24.2.3無(wú)菌空氣制備工段13菌種培養(yǎng)部分通氣速率為0.9m3/min，通氣量1296m3/周期。單個(gè)發(fā)酵罐通氣速率為27m3/min （計(jì)算過(guò)程在設(shè)備選型部分）每小時(shí)的用氣量為（0.9+27 5） 60=135.9m3則每周期整個(gè)通氣量