Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Диплом королева.doc
Скачиваний:
135
Добавлен:
01.05.2015
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

3.2 Материальный и тепловой баланс брагоректификации

Материальный баланс бражной колонны представлен в таблице 19.

Таблица 19 - Материальный баланс бражной колонны

Наименование и

обо­значение продукта

Формула для расчета количест­ва продукта

Количество,

кг

Приход

Бражка, Б

116,83

Котельный пар, Рб

-

Рб

Итого

-

116,83 + Рб

Расход

Пар бражного

дистиллятора, Gд

16,9

Барда, R

R = Б - Gд

R = 116,83 - 16,9

99,93

Конденсат котельного

пара, Pб

-

Рб

Итого

-

116,83 + Рб

где ρ - плотность этилового спирта, равная 7,893 кг/дал;

1,0065 - коэффициент, учитывающий потери спирта при ректификации;

Хб - массовая доля этилового спирта в бражке, %;

Yб - массовая доля этилового спирта в бражном дистилляте, %.

Тепловой баланс бражной колонны представлен в таблице 20.

Таблица 20 - Тепловой баланс бражной колонны

Наименование и

обо­значение

теплоис­точника

Формула для расчета количе­ства тепла

Количество тепла, кДж

Приход

Бражка, Qб

Q6 = Б · сб · t6

Qб = 116,83 · 3,9· 75

34172,8

Котельный пар, Qpб

Qp6 = 0,95 · Рб · i``

Qp6 = 0,95 · 2676 · Рб

2542,2 · Рб

Итого

-

34172,8 + 2542,2 · Рб

Расход

Пар бражного дистиллята, Qд

Qд= Gд · i``

33201,7

Барда, QR

QR = R · cR · tR

QR = 99,93 · 105 · 4,1

43019,9

Конденсат острого пара, Qк

Qк = Pб · iр`

Qк = Рб · 481

481 · Рб

Итого

-

76221,6+481*Рб

Удельный расход пара на бражную колонну:

Удельный расход воды на дефлегматор и конденсатор бражной ко­лонны:

Qw =QД - Б·Сб ·(t6 - t6и) - Gд·i`,

Qw = 33201,7 - 116,83·(75 - 28) - 15,21·89 = 21794,0 кДж

где сб - теплоемкость бражки, кДж/кг, °С;

t6 - температура бражки на входе в колонну, °С;

i`` - энтальпия острого пара, кДж/кг;

i``б - энтальпия бражного дистиллята, кДж/кг;

tR - температура барды, °С;

cR - теплоемкость барды, кДж/(кг·°С);

i`Р - энтальпия конденсата пара, кДж/кг;

cВ - теплоемкость воды, кДж/(кг·°С);

Qw - тепловая нагрузка на водяную секцию дефлегматора и конденсатор бражной колонны, кДж;

tK, tH - конечная и начальная температура охлаждающей воды, °С;

1би- температура исходной бражки, °С;

t6 - температура подогретой бражки, °С.

Материальный баланс эпюрационной колонны представлен в таблице 21.

Таблица 21 - Материальный баланс эпюрационной колонны

Наименование и обозначение продукта

Формула для расчета количества продукта

Количество,

кг

Приход

Бражной дистиллят, Дб

Дб = Gэ

16,9

Вода на гидроселекцию, Wг

31,4

Итого

-

48,3

Расход

Эпюрат, Э

Э = 48,3 - Г

Э = 48,3 - 0,27

48,03

Фракция головная этилового спирта, Г

0,27

Итого

-

48,3

где 3,0 - процент отбора фракции головной этилового спирта;

Хг - массовая концентрация спирта в фракции головной этилового спирта, % (масс.);

i` = с·t - энтальпия водно-спиртовой жидкости, кДж/кг;

с - теплоемкость водно-спиртовой жидкости при заданном давлении, кДж/(кг·°С);

t - температура водно-спиртовой жидкости при заданной концентрации спирта и давлении.

Тепловой баланс эпюрационной колонны представлен в таблице 22.

Таблица 22 - Тепловой баланс эпюрационной колонны

Наименование и

обозначение

теплоисточника

Формула для расчета количества тепла

Количество тепла,

кДж

Приход

Бражной дистиллят, QД

QД = GЭ · i`Д

QД = 16,9 · 4,1 ·78,1

48,78

Вода на гидроселекцию, Qw.r

QWГ =WГ · i``РЭ

QWГ = 31,4 · 4,27 · 81,6

10941

Котельный пар, QPЭ

QРЭ = РЭ · i``РЭ

QР = 10 · 2644

26440

Итого

-

42259,0

Расход

Эпюрат, QЭ

QЭ = Э · i`Э

QЭ = 48,03 · 4,3 · 80,5

15992

Фракция головная этилового спирта, QГ

QГ = Г · i`Г

QГ = 0,27 · 3,2 · 63,3

54,4

Итого

-

160464,4+QFЭ

где i`д - энтальпия бражного дистиллята, кДж/кг;

i`э - энтальпия эпюрата, кДж/кг;

i`г - энтальпия головной фракции этилового спирта, кДж/кг;

i`f - энтальпия флегмы, кДж/кг;

i``f - энтальпия водно-спиртового пара на дефлегматор, кДж/кг.

Удельный расход воды на дефлегматор и конденсатор эпюрационной колонны:

QF Э = (42259 - 16046,4) = 26212,6 кДж

где Тк - конечная и Тн - начальная температура воды, °С;

Cw - теплоемкость воды, кДж/(кг·0С).

Материальный баланс ректификационной колонны представлен в таблице 23.

Таблица 23 - Материальный баланс ректификационной колонны

Наименование и обозна­чение продуктов

Формула для расчета количества продуктов

Количест­во, кг

Приход

Эпюрат, Э

46,31

Флегма из дефлегматора, FP

49,3

Итого

95,61

Расход

Пар на дефлегматор, GFP

GFP = FP

49,3

Спирт ректификованный, СР

Ср = 7,893 · 95,85/94,13

8,04

Погон паров сивушного масла, GСМР

0,56

Непастеризованный спирт, FНС

0,12

Лютерная вода, ЛР

ЛР = Э - (СР + GСМР + FНС)

ЛР = 48,03 - (8,04 + 0,56 + 0,12)

39,99

Итого

95,61

где V - флегмовое число ректификационой колонны;

Хд - концентрация ректификованного спирта, масс.доли;

А - количество спирта в 1 дал безводного спирта, кг;

95,85 - выход ректификованного спирта, %.

Тепловой баланс ректификационной колонны представлен в таблице 24.

Таблица 24 - Тепловой баланс ректификационной колонны

Наименование и обозна­чение продуктов

Формула для расчета количества продуктов

Количест­во, кг

Приход

Эпюрат, QЭР

QЭР = QЭ

15992

Флегма, QFP

QFP = FP · i`FP

QFP = 49,3 · 70 · 3,18

11087,7

Острый пар, QPP

QPP = PP · i``PP

QPP = PP · 2725

2725 · PP

Итого

27079,7 +

2725 · PP

Расход

Пар на дефлегматор, QGP

QGP = GP · i``GP

QGP = 49,3 · 1280

63756,8

Спирт ретификованный, QCP

QCP = CP · i`CP

QCP = 8,04 · 65 · 2,89

1559,2

Пар сивушного масла, QСМР

QCМР = GСМР · i``СМР

QCМР = 0,56 · 1905

1066,8

Непастеризованный спирт, QНСР

QНСP = QНСР

24

Лютерная вода, QЛP

QЛP = ЛP · i`ЛP

QЛP = 39,99 · 80 · 4,3

12803,7

Конденсат пара, QРР

QРР = РР · i`РР

QРР = РР · 556

556· РР

Итого

79210,5 +

556· РР

Удельный расход пара на ректификационную колонну:

Тепловая нагрузка на дефлегматор и конденсатор:

QД = QGP·QFP ,

QД = 63756,8 - 11087,7 = 52669,1 кДж.

Удельный расход воды на дефлегматор и конденсатор:

,

Материальный баланс деметанольной колонны представлен в таблице 25.

Таблица 25 - Материальный баланс деметанольной колонны

Наименование и обозна­чение продуктов

Формула для расчета количества продуктов

Количест­во, кг

Приход

Ректификованный спирт, С0

Со = Ср

8,04

Флегма из дефлегматора, fo

F0 = 7,893 · 95,85 · (1+1) / 94,13

16,4

Итого

24,44

Расход

Метанольной фракции,

FМФ

0,08

Спирт ректификованный (улучшенного качества), С0

С0 = СP - Мф

Cp = 8,04 - 0,08

7,96

Пар на дефлегматор, GFO

GFO = F0

16,4

Итого

24,44,

где V - флегмовое число деметанольной колонны;

ХМФ - концентрация метанольной фракциии, массовые доли.

Тепловой баланс деметанольной колонны представлен в таблице 26.

Таблица 26 - Тепловой баланс деметанольной колонны

Наименование и обо­значение

теплоисточ­ника

Формула для расчета количества тепла

Количество тепла,

кДж

Приход

Ректификованный спирт, QСО

QCO = CO · i`CO

QCO = 8,04 · 60 ·2,9

1444,6

Флегма, QFО

QFO = Fo · i`FO

QFO =16,4 · 60 · 2,8

2788,8

Котельный пар, QP0

QРО = PРО · i``PO

QРО = Po · 2725

2725 · Po

Итого

4233,4

+ 2725.· P0

Расход

Ректификованный спирт улучшенного качества, QCO

QСО = СО · i`PO

QСО =7,96·61·2,9

1436,4

Пар на дефлегматор, QGFO

QGFО = GFО · i``GFO

QGFО=16,4 · 1200

19920,0

Метанольная фракция, QFMФ

QFMФ = FMФ · i`МФ

QFMФ =0,08 · 60 · 2,9

14,0

Конденсат пара, QРО

QРО = PО · i``PO

QРО = PО · 556

556 · Po

Итого

21370,4 +

556 · РР,

где i`CO, i``PO, i`МФ - соответственно энтальпии ректификованного спир­та (из деметанольной колонны), флегмы и метанольной фракции, кДж/(кг·°С).

Удельный расход пара на деметанольную колонну:

Тепловая нагрузка на дефлегматор и конденсатор:

QGО = GGFО - QFO,

QGО = 19920,0 - 2788,8 = 1712,2 кДж

Удельный расход воды на дефлегматор и конденсатор:

Материальный баланс 1-ой разгонной колонны представлен в таблице 27.

Таблица 27 - Материальный баланс 1-ой разгонной колонны

Наименование и обо­значение продуктов

Формула для расчета количества продуктов

Количество,

кг

Приход

Флегма, FК

0,75

Головная фракция эти­лового спирта, Гк

Гк = Г

0,27

Метанольная фракция, fm

FМ = FМФ

0,08

Итого

1,10

Расход

Пар на дефлегматор, GK

GK = FK

0,75

Концентрат головной

фракции, fk.m

0,008

Спирт, выделенный из

фракции головной, СК

0,342

Итого

1,10

Тепловой баланс 1-ой разгонной колонны представлен в таблице 28.

Таблица 28 - Тепловой баланс 1-ой разгонной колонны

Наименование и

обозна­чение теплоисточника

Формула для расчета количества тепла

Количест­во тепла,

кДж

Приход

Фракция головная, Q ГК

QГK = Qr

54,4

Фракция метанольная, Q

QFМ = QFМФ

14,0

Котельный пар, QРК

QРК=РК · I``РК

QРК=7,0 · 2725

19075,0

Флегма, QFK

QFK=FK · I`FK

QFK=0,75 · 218

163,4

Итого

19306,8

Расход

Концентрат, QFKМ

QFKМ = FКМ · I`FKМ

QFKМ = 0,008 · 222

1,8

Спирт из фракции головной, QСК

QСК=СК · I`СК

QСК = 0,342 · 225

77

Конденсат пара, QРК

QРК = РК · I`РК

QРК = 7,0 · 556

3892,0

Пар на дефлегматор QGK

QGK = GK· I``РК

QGK = 0,75 · 1123

842

Итого

4812,8

где VK - флегмовое число разгонной колонны.

Тепловая нагрузка на дефлегматор и конденсатор:

QДК= 19306,8 - 4812,8 = 14494,0 кДж.

Удельный расход воды на дефлегматор и конденсатор:

Материальный баланс 2-ой разгонной колонны представлен в таблице 29.

Таблица 29 - Материальный баланс 2-й разгонной колонны

Наименование и обозначение про­дукта

Формула для расчета количества про­дукта

Количество,

кг

Приход

Погон паров си­вушного масла из ректификацион­ной колонны,

FCМР

FСМР = GС

0,56

Сивушный спирт,

FCC

0,36

Непастеризован­ный спирт,

FНС

0,24

Вода на разбав­ление, Wp

Wp = (0,56 + 0,36 + 0,24) · 2

2,32

Итого

3,48

Расход

Сивушное масло,

ГСМ

0,03

Концентрат , FK

0,26

Концентрат пропиловой фракции, FКП

0,01

Спиртовой погон, FС,

0,55

Лютерная вода, Fл.

Fл= 3,48 - (0,03 + 0,26 + 0,01 + 0,55)

2,63

Итого

3,48

Тепловой баланс 2-ой разгонной колонны представлен в таблице 30.

Таблица 30 - Тепловой баланс 2-ой разгонной колонны

Наименование и обозначение

теп­лоисточника

Формула для расчета количества тепла

Количество теп­ла,

кДж

Приход

Сивушное масло,

QCМ

QСМ = F · I`

QСМ = 0,56· 4,26 ·50,7

120,9

Сивушный спирт, QCC

QCC = FCC ·I`CC

QCC = 0,36 · 85 · 4,34

132,8

Непастеризованный спирт, QHC

QHC =FHC · I`HC

QHC = 0,24 · 50 · 2,8

33,6

Вода на разбав­ление, QWP

QWP = FWP · I`WP

QWP = 2,32 · 98 · 4,3

977,7

Котельный пар,

QP2

QP2 = FP2 · I`P2

QP2 = 2725 · 7,0

19075,0

Итого

20340,0

Сивушное масло,QСМ

QСМ = FСМ·I`СМ

QСМ = 0,03·81,9·3,6

8,9

Расход

Концентрат,

QК

QК = FК·I`К

QК = 0,26·78,3·2,9

60,0

Концентрат пропиловой фракций, QКП

QКП = FКП·I`КП

QКП = 0,01·79,2·4,4

3,5

Спиртовой погон, QC

QC = FC·I`C

QC = 0,55·78,95·4,2

182,4

Лютерная вода, QЛ

QЛ = FЛ·I`Л

QЛ =2,63·103·4,3

1164,8

Конденсат пара, QРК

QРК = Р2·I`Р2

QРК = 556·7,0

3892,0

Итого

5311,6

Тепловая нагрузка на дефлегматор и конденсатор:

QP2 = 20340,0 - 5311,6 = 15028,4 кДж

Удельный расход воды на дефлегматор и конденсатор:

Спецификация основного технологического оборудования брагоректификации приведена в таблице 31.

Таблица 31 - Спецификация основного технологического оборудования брагоректификации

Наименование и но­мер позиции по схе­ме

Кол.

ед.

Матери­ал

рабо­чей зо­ны

Техническая характеристика

18. Бражная ко­лонна

1

Медь

Тарельчатая, 28 чешуйчатых тарелок,

d =1600 мм

19. Эпюрационная колонна

1

Сталь 12Х18Н 9Т

Тарельчатая, 50 клапанных тарелок, d =1200 мм

20. Ректификаци­онная колонна

1

Сталь 12Х18Н 9Т

Тарельчатая, 84 клапанные тарелки,

d = 1600 мм

21. Разгонная ко­лона - 2

1

Сталь 12Х18Н 9Т,

медь

Тарельчатая, 87многоколпачковых тарелок, d = 1000 мм

22. Разгонная ко­лонна -1

1

Медь

Тарельчатая, 56 многоколпачковых тарелок, d = 800 мм

53. Деметанольная колонна

1

Медь

Тарельчатая, 38 многоколпачковых тарелок, d = 900 мм

15. Подогреватель бражки

3

Сталь 12Х18Н 9Т

Кожухотрубный, Foбщ = 194,5 м2

16. Водяная сек­ция бражного де­флегматора

1

Сталь 12Х18Н 9Т

Кожухотрубный, F = 20 м2

17. Конденсатор бражной колонны

1

Сталь 12Х18Н 9Т

Кожухотрубный, F = 37,7 м2

12. Конденсатор сепаратора бражки

1

Сталь 12Х18Н 9Т

Кожухотрубный,F = 21,7 м2.

1. Дефлегматор эпюрационной ко­лонны

1

Медь

Кожухотрубный, F = 63 м2,

d = 900 мм, L = 3600 мм

2 Конденсатор эпюрационной ко­лонны

1

Медь

Кожухотрубный, F=10м2,

d = 400 мм, L = 1984 мм

5. Дефлегматор ректификационной колонны

2

Медь

Кожухотрубный, F1,2 = 50 м2,

Fобщ = 100 м2, L = 3618 мм, d1,2 = 800 м

6. Конденсатор ректификационной колонны

1

Медь

Кожухотрубный,

F = 10 м2, d = 400 мм, L = 1984 мм

10. Дефлегматор разгонной колонны-2

1

Сталь 12Х18Н 9Т

Кожухотрубный, F = 56,5 м2

11 Конденсатор разгонной колонны-2

1

Сталь 12Х18Н 9Т

Кожухотрубный,F=21,7 м2

Продолжение таблицы 31

Наименование и но­мер позиции по схе­ме

Кол.

ед.

Матери­ал

рабо­чей зо­ны

Техническая характеристика

8.Дефлегматор разгонной колонны- 1

1

Сталь 12Х18Н 9Т

Кожухотрубный, F = 50 м2,

L = 3618 мм, d = 800 мм

9. Конденсатор разгонной колонны-1

1

Сталь 12Х18Н 9Т

Кожухотрубный, F=10 м2,

d = 400 мм, L = 1984 мм

54. Дефлегматор деметанольной колонны

1

Медь

Кожухотрубный, F = 40 м2

55. Конденсатор деметанольной ко­лонны

1

Медь

Кожухотрубный, F = 6м2

3. Спиртоловушка эфирная (ловушка грязных погонов)

1

Медь

Кожухотрубная, F=10м2,

d = 400 мм, L =1948 мм

7. Спиртоловушка спиртовая (ловушка чистых погонов)

1

Медь

Кожухотрубная, F =10 м2,

d = 400 мм, L = 1948 мм

45. Конденсатор паров сивушного масла

2

Медь

Кожухотрубный, F = 10 м2 ,

d = 400 мм, L = 1984 мм

27. Кипятильник

эпюрационной колонны

1

Медь,

сталь 12Х18НТ

Кожухотрубный, F = 100 м2,

L = 4170 мм, d = 1100 мм

42. Кипятильник

ректификационной колонны

1

Медь

Кожухотрубный, F=100м2

d =1100 мм,L = 4170 мм

46. Кипятильник разгонной колонны -1

1

Сталь 12Х18Н9Т

Кожухотрубный, F = 50 м2

62. Кипятильник деметанольной колонны

1

Кожухотрубный, F = 50м2,

d = 600 мм

4. Напорный сборник водно-спир­товой жидкости

1

Сталь 12Х18Н 9Т

V=2м3

Напорный сборник гидроселекционной воды

1

Сталь 12Х18Н 9Т

V=2м3

23. Бак дефлегматорной воды

1

Сталь СтЗ

-

Бак отходящей холодной воды

1

Сталь СтЗ

V=0,58 м³

Сборник промежуточный для сбора концентрата пропилового спирта

1

Сталь

V=0,377м³

Резервуар для сбора вводно-спиртовых жидкостей

1

Сталь СтЗ

V=3,4м³

Сборник промежуточный для сивушного спирта

1

Сталь

V=11,4 м³

Продолжение таблицы 31

Наименование и но­мер позиции по схе­ме

Кол.

ед.

Матери­ал

рабо­чей зо­ны

Техническая характеристика

44. Сборник промывной воды

1

Сталь 12Х18Н9Т

V = 2,5 м3

Резервуар для сбора барды

1

Сталь

V = 13,6 м3

Резервуар расходный для барды

1

Сталь

V = 4,5 м3

Резервуар для сбора конденсата из кипятильников колонн

1

Сталь 12Х18Н 9Т

V = 1,2м3

49. Сборник лютерной воды

1

Медь

d = 1500 мм,V = 2,5 м3

13. Сепаратор бражки

1

Сталь 12Х18Н 9Т

d = 900 мм, L = 2285 мм,V = 1,5 м³

14. Пеноловушка

1

Сталь 12Х18Н 9Т

d = 1200 мм, V = 1,5 м3

36. Бардорегулятор

1

Сталь

d = 800 мм

24. Вакуум-прерыватель

10

Медь,

сталь 12Х18Н9Т

d = 300 мм, V = 0,06 м3

25. Холодильник пробный

3

Медь

Змеевиковый, F = 0,25 м2, d = 200 мм,

L = 457 мм

33. Маслопромыватель

1

Сталь 12Х18Н9Т

43.Декантатор

сивушного масла

3

Сталь 12Х18Н9Т

V = 2,6 м³

47. Гидравлический затвор разгон­ной колонны-1

1

Сталь 12Х18Н9Т

d = 40 мм, L = 4300 мм

48. Гидравлический затвор разгон­ной колонны-2

1

Сталь 12Х18Н9Т

d = 50 мм, L = 4300 мм

40. Холодильник для спирта

1

Сталь 12Х18Н9Т

Пластинчатый М6, F = 32 м2

50. Холодильник для концентрата пропилового спирта

1

Сталь 12Х18Н9Т

Труба в трубе, F = 1,5 м2

39. Холодильник эфироальдегидоме-

танольного концен­трата

1

Медь

Змеевиковый, F = 0,25м2,

d = 200 мм, L = 457 мм

Подогреватель питания на 1-ю разгонную колонну

1

Медь

30. Эпруветка спиртовая

2

Медь, сталь,

стекло

d = 170 мм

29. Эпруветка эфирная

1

Медь, сталь,

стекло

d = 170 мм

34. Спиртоизмеряющий аппарат для спирта

2

-

АСИ-1Э

28 Спиртоизмеряющий аппарат

1

-

ВКА-2М

32. Коллектор паровой

1

СтальСтЗ

L = 2500 мм, d = 250 мм

26. Водяной коллектор

1

СтальСтЗ

-

Продолжение таблицы 31

Наименование и но­мер позиции по схе­ме

Кол.

ед.

Матери­ал

рабо­чей зо­ны

Техническая характеристика

35. Насос для бражки

2

Сталь,

бронза

Вертикальный, плунжерный,

АНВ 125 А с электродвигатеем

ВАО- 41- 4 во взрывозащищенном

исполнении, Q = 20 м3/ч,

Н = 63 м.вод.ст, N = 10 кВт,

n = 1500 об/мин

63. Насос для сивушного спирта

2

Сталь 12Х18Н9Т

ОНЦ(с)-6,3/30, Q = 6,3 м³/ч,

Н = 30 м.вод.ст.

Насос для гидроселекционной воды

2

Сталь 12Х18Н9Т

ОНЦ(с)-6,3/30, Q = 6,3 м³/ч,

Н = 50 м.вод.ст.

Насос для концентрата пропилового спирта

1

Сталь, бронза

ВК 0,5/16, Q = 0,5 м³/ч,

Н = 16 м.вод.ст.

Насос для водноспиртовой жидкости

1

Сталь 12Х18Н9Т

АСВН-80, Q = 30 м³/ч,

Н = 24 м.вод.ст.

Насос для промывной воды

1

Сталь, бронза

ВК 0,5/16, Q = 0,5 м³/ч,

Н = 16 м.вод.ст.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]