发酵厂项目建议书.docx
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发酵厂项目建议书.docx
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发酵厂项目建议书
发酵厂项目建议书
目录项目建设目的及意义二、厂址选择和总平面设计三、产品方案四、工艺设计流程五、物料衡算六、设备选型七、公用工程与辅助单位八、组织架构与劳动定员九、经济效益分析十、厂区平面设计图十一、设备平面布置图十二、设备主剖面布置图十三管路布置图项目建设目的及意义随着经济的发展究竟这种重要的工业原料被广泛用于化工塑料橡胶农药化妆品及军工等工业部门且石油资源趋于缺乏全球环境污染的日益加剧各国纷纷开始开发新型能源燃料乙醇是目前为止最理想的石油替代能源它的生产方法以发酵为主菌种的优劣对发酵效果的影响非常大能够筛选出具有优良性状的菌株及对菌株进行改良对于降低生产成本乃至实现酒精的大规模工业化生产解决能源危机都有着重大意义在我国石油年消费以13的速度增长2004年进口原油量超过1亿吨是世界第二大的石油进口国我国燃料乙醇起步虽然较晚但发展迅速以成为继巴西美国之后世界第三大燃料乙醇生产国2001年4月原国家计委发布了中国实施车用汽油添加燃料乙醇的相关办法同时国家质量技术监督局颁布了变性燃料乙醇和车用燃料乙醇汽油2个国家标准作为试点国家耗资50余亿元建立4个以消化陈化粮为主要目标的燃料乙醇生产企业2006年我国燃料乙醇生产能力达到102万t已实现年混配1020万t燃料乙醇汽油的能力2002年车用汽油消耗量占汽油产量的879如果按10比例添加生产燃料酒精换算需要燃料酒精381万吨而全年酒精总产量仅为207万吨如果在不久将来能用燃料酒精替代500万吨等量的汽油就可以为我国节省外汇15亿美元在目前中国人均石油开采储量仅为26吨的低水平条件下开发新能源成为社会发展推动经济增长的动力燃料酒精作为国家战略部署的新型能源之一在我国具有广阔的市场前景二厂址选择和总平面设计一厂址选择厂址选于兰州市七里河区龚家湾龚家湾环境优美闲置土地资源丰富而且为了招商引资提供了一系列优惠政策工业用地价格为18万元亩工业用电价格平均15元度工业用水11元吨所以依据以上条件我们选择该地建厂二总平面设计全厂总平面设计厂区总平面的布置采用联合式布置形式生产车间集中建在厂区西南侧属下风向这样有利于物料的运输节省管子材料锅炉房配电站在厂区中央有利于向各个部门输配电及供热但热电厂和锅炉间则建在厂区最西侧职工宿舍远离车间在上风向厂区周围设有花草美化环境三项目建设方案公用工程与辅助单位产品方案和拟建规模1生产规模50000ta2生产方法单浓度连续发酵差压式二塔蒸馏吸附脱水技术3生产天数每年250天4酒精日产量200t5酒精年产量49998t6副产品年产量次级酒精占酒精总量的27杂醇油量为成品酒精量的038产品质量燃料酒精[乙醇含量为995vv]二项目建设标准土建标准参照同行较高建设标准进行完善和改进并应用新技术安全卫生法则《中华人民共和国食品卫生法》国务院199510《食品添加剂使用卫生标准》GB2760四工艺设计流程一工艺指标与基础数据1糖蜜原料含可发酵性糖50%2发酵率90%3蒸馏率98%4发酵周期48小时5发酵温度28~34℃6硫酸铵用量1Kgt糖蜜6硫酸用量5Kgt糖蜜二工艺流程1原料的预处理包括添加絮凝剂静止澄清加酸等过程2糖蜜稀释采用连续稀释3酵母菌发酵4分离纯化本5生产工艺流程见下页图2-1五物料衡算一原料消耗量计算基准1吨无水乙醇1糖蜜原料生产酒精的总化学反应式为C12H22O11+H2O→2C6H12O6→4C2H5OH+4CO2↑342360184176X10002生产1000Kg无水酒精的理论蔗糖消耗量1000×342÷184=18587㎏3生产1000Kg燃料酒精燃料酒精中的乙醇995V以上相当于9918m的理论蔗糖消耗量18587×9918%=18435㎏4生产1000Kg燃料酒精实际蔗糖消耗量生产过程中蒸馏率为98%发酵率为90%18435÷98%÷90%=2090㎏5生产1000Kg燃料酒精糖蜜原料消耗量糖蜜原料含可发酵性糖502090÷50%4180Kg6生产1000Kg无水酒精量扣除蒸馏损失生产1000kg无水酒精耗糖蜜量为18587÷90%÷50%41304kg7发酵醪量的计算酒母培养和发酵过程放出二氧化碳量为单浓度酒精连续发酵工艺把含固形物88%的糖蜜稀释成浓度为25%的稀糖液经连续稀释器可得稀糖液量为4180×85%25%14212kg即发酵醪量为14212kg酒母繁殖和发酵过程中放出968Kg的二氧化碳且酒精捕集器稀酒精为发酵醪量的6%则蒸馏发酵醪的量为14212-968×1006%14039kg蒸馏发酵成熟醪的酒精浓度为8成品与废醪量的计算糖蜜原料杂醇油产量约为成品酒精的025~035%以03%计则杂醇油量为1000×03%3kg醪液进醪温度为t155℃塔底排醪温度为t485℃成熟醪酒精浓度为B1714%塔顶上升蒸汽的酒精浓度50%v即4243%w生产1000Kg酒精则醪塔上升蒸汽量为V114039×714%÷4243%2363kg残留液量为WX14039-236311676kg成熟醪量比热容为C1418×1019-095B1418×1019-095×714%398[KJKg·K]成熟醪带入塔的热量为Q1F1C1t114039×398×55308×106KJ蒸馏残液内固形物浓度为蒸馏残留液的比热塔底残留液带出热量为查附录得4243%酒精蒸汽焓为2045KJKg故上升蒸汽带出的量为塔底真空度为-005MPa表压蒸汽加热焓为2644KJKg又蒸馏过程热损失Qn可取传递总热量的1%根据热量衡算可得消耗的蒸汽量为若采用直接蒸汽加热则塔底排出废醪量为11676254214218kg9年产量为1万吨燃料酒精的总物料衡算工厂年开工为250天日产产品酒精量10000/250=40t每小时酒精量40×1000÷241667Kg1667t实际年产量次级酒精忽略不计1667×24×25010002ta主要原料糖蜜用量日耗量4180×40167200kg1672t年耗量1672×25041800t每小时产次级酒精1667×2÷983402kg实际年产次级酒精3402×24×250204120Kg20412ta表3-1200000ta糖蜜原料酒精厂物料衡算表物料衡算生产1000Kg995酒精物料量每小时Kg每天t每年t燃料酒精1XXXXXXXXXX0002糖蜜原料41806967167241800次级酒精com发酵醪142122com2120蒸馏发酵醪140392com0390杂醇油3501230二氧化碳968com800醪塔废醪量142182com178610稀释工段的物料衡算物料衡算糖蜜稀释用水量以每生产1000kg酒精计算稀释成25%稀糖液用水量为W114212-418010032kg则生产1万吨酒精每小时需要稀释用水量10032×1677÷1000167234kgh生产1万吨酒精一年需要的稀释用水量10032×1000010032×108ta营养盐添加量选用氮量21%的硫酸铵作为氮源每吨糖蜜添加1Kg则每生产1000kg酒精硫酸铵年耗量为41800×141800kga418ta418t418kg41800t日耗量41800÷2501672kgd每小时耗量1672÷247kgh则生产1万吨酒精一年需要硫酸铵用量418×10000418×105ta3硫酸用量]稀释酒母稀糖液用酸5Kgt糖蜜年用量41800×520900kga209ta日用量20900÷250836kg每小时用量836÷2435kgh则生产1万吨酒精硫酸铵一年用量209×10000209×105表3-2稀释工段各物料用量5万吨产量计算物料用量ta糖蜜稀释用水量10032×108营养盐添加量418×105硫酸用量209×105二热量衡算发酵工段现生产10000ta要每小时投入糖蜜量6967kgh则无水酒精量为6867×1000÷41304168676kgh以葡萄糖为碳源酒母发酵每生成1kg酒精放出的热量约为1170KJ左右则发酵和培养酒母每小时放出的热量为Q1170×1667197×106KJh发酵酒母冷却水初20℃终温27℃平均耗水量为酒母酒精捕集用水为待蒸馏发酵醪液量为F2339945kgh5%F÷1065%×2339945÷10611037kgh发酵洗罐用水为每15天洗一次2%F÷1062%×2339945÷1064415kg15天则在发酵工段总用水量W发酵工段110374415673274688726kgh蒸馏工段按采用差压蒸馏两塔流程计算进醪塔浓度为714%出醪塔酒精蒸汽浓度为50%1醪塔图2-1醪塔的物料和热量平衡图醪液预热至55℃进入醪塔蒸馏酒精质量分数为714%沸点924℃取上升蒸汽浓度为50%v即4243%w塔顶温度75℃塔底温度85℃则塔顶上升蒸汽热焓量i12045kJkg加热蒸汽取005MPa绝对压力则其热焓量I12644KJkg总物料衡算即2-1酒精衡算式2-2式中xF1成熟发酵醪内酒精含量[%W]xF1714%y1塔顶上升蒸汽中酒精浓度[%W]y14243%XW1塔底排出废糟内的酒精浓度[%W]塔底允许逃酒在004%以下取xW1004%热量衡算式2-3设CF1398KJkg·hCW404KJkg·kCe418KJkg·k并取热损失Qn11%D1I1tF155℃tW185℃F12339945kgh联解2-12-22-3求得V1391445kghWx19485kghD15063kgh一般醪塔采用直接蒸汽加热塔底醪排出量为G1WXD119485506324548kgh表3-3年产1万吨酒精厂蒸馏工段醪塔物料热量汇总表进入系统离开系统项目物料kgh热量kJh项目物料kgh热量kjh成熟醪F12339945F1CF1tF1305×107蒸馏残液WX19485WXCWtW128×107加热蒸汽D15063D1I1134×107上升蒸汽V1391445V1i18×106加热蒸汽D15063D1tW1Ce757×106热损失Qn1134×105累计2com×107累计2com×1072精馏塔塔顶温度105℃塔底130℃进汽温度130℃出塔浓度为96%v即9384%w出塔酒精量为P1667×9918938417619kgh每小时醛酒量因为醛酒占出塔酒精的2%则每小时的醛酒量为A2%×176193524kgh3P′P–A17619-3524172666kgh图2-2精馏塔的物料和热量衡算图在精馏塔中塔顶酒精蒸汽经粗馏塔底再沸器冷凝后除回流外还将少量酒精送到洗涤塔再次提净据经验值此少量酒精约为精馏塔馏出塔酒精的2左右则其量为PeP×2172666×2345kgh酒精被加热蒸汽汽化逐板增浓在塔板液相浓度55%v出汽相抽取部分冷凝去杂醇油分离器这部分冷凝液称杂醇油酒精数量为塔顶馏出塔酒精的2%左右其中包括杂醇油m003%P′A53kgh故HP′Pe×2%172666345×2%35kgh在杂醇油分离器内约加入4倍水稀释分油后的稀酒精用塔底的蒸馏废水经预热到tH80℃仍回入精馏塔这部分稀酒精量为H′14H–m05H–m05×35-531697kgh6物料平衡F2D2H′P′PeHD3Wx则WxF2H′-P′-Pe-H3914451697-172666-345-35228799kgh7热量平衡式中R精馏塔回流比一般为3~4取3I2精馏塔加热蒸汽热含量06Mpa绝对压力I22652kJhtH为回流稀酒精进塔温度tH80℃CH为杂醇油分离器稀酒精比热稀酒精浓度为查得起比热为CH443KJkg·k752%为杂醇油酒精的重量百分浓度与液相浓度55%v相平衡tP出塔酒精的饱和温度783℃CP出塔酒精的比热应为280[kJkgK]i2塔顶上升蒸汽热含量i211632kJkgiH杂醇油酒精蒸汽热含量应为iH1496kJkgtw2精馏塔塔底温度取130℃Cw取404KJkg·kQn2精馏塔热损失Qn32D2I2CF2进塔酒精的比热取CF3416kJkgtF2进料温度取90℃Wx上面算得228799kgh计算可得D22243kgh塔底排出的废水GD2Wx2243228799453099kgh计算蒸馏工段的蒸馏效率表2-4年产1万吨酒精工厂蒸馏工段精馏塔物料热量衡算汇总表进入系统离开系统项目物料kgh热量kJh项目物料kgh热量kjh脱醛液F2391445F2CF2tF259×10696%酒精P′172666P′CPtP169×106加热蒸汽D22243D2I259×106次级酒精Pe345稀酒com×105杂醇油酒精蒸汽H35HiH052×105回流液RPePCptp52×106蒸馏废水WxD2453099WxD2tW2Cw737×106上升蒸汽R1PePi282×106热损失Qn2012×106累计com×107累计com×107四其com算由前面计算所得数据可知蒸馏工段蒸汽消耗D=D1D2=50632243=7306kgh年耗蒸汽量为7306×24×25043836t酒精厂平均蒸汽用量酒精厂每小时平均蒸汽消耗量主要供给蒸馏工段因此其消耗量由蒸馏量和损失组成蒸汽总损失取蒸馏工段蒸汽消耗量的4则锅炉需要蒸发量为7306×100%4759824kgh使用热值为4000大卡的煤假设锅炉效率为80则每吨煤能供生产使用50t新鲜蒸汽则连续蒸馏煤消耗量为759824÷50000÷80%0189th本设计选用的锅炉为工业中压147588Mp中型2075t的煤粉锅炉型号为YG80382M7蒸发量为80th额定温度为450℃com算根据我国糖蜜酒精连续发酵工艺技术指标[9]设生产每吨酒精耗电40度可估算酒精厂的用电40×100004×105度年1600度日考虑到此值为估算值所以乘以一个富裕系数为120%1600×120%1920度日48×105度年六设备选型1发酵设备设计采用连续发酵方式根据物料衡算结果可知每小时进入发酵罐的醪液体积流量为236878kgh密度为1200kgm3[14]进入种子罐和1号发酵罐的醪液体积流量为W236878120019720m3com容积和个数的确定1种子罐个数的确定为保证种子罐有足够种子种子罐内醪液停留时间应在12h左右则种子罐有效容积为V20×12240m3取种子罐装料经验系数为80%则种子罐全容积为V全Vu24080300m3取300m3每个罐的容积为150m3则种子罐个数为3001502个2发酵罐体积根据发酵罐现在的设备情况从100m3到500m3现在酒精厂一般采用300m3按照有关情况和指导老师建议我采用300m3取H2Dh1h201DD为发酵罐内径mH为发酵罐高mh1h2分别为发酵罐底封头高和上封头高m发酵罐上均为标准椭圆形封头下部为锥形封头为了计算简便假设其上下封头近似相同则D533mH1066mh1h20533m发酵罐的表面积圆柱形部分面积F1πDH314×533×1066178m2由于椭圆形封头表面积没有精确的公式所以可取近似等于锥形封头的表面积F2F3发酵罐的总表面积FF1F2F31782323224m23计算发酵罐数量上面已经写到我设计的发酵罐规格为300m3的规格设总发酵时间为48小时设发酵罐数为N个则发酵罐的有效容积[3]V有效WTN---公式1V全容积×ΨV有效--------公式2式中W每小时进料量T发酵时间N发酵罐数根据经验值一样取发酵罐填充系数为Ψ80则可以得到300×8020×48-12N计算得到N3个则我们需要发酵罐Ncom罐个数的计算糖蜜储罐采用800m3规格15天的糖蜜量为V1672×152508t查得85Bx的糖蜜密度为1450kgm3则V=2508×10001450=17296m3设其装料系数为80%则贮罐的全容积为V糖蜜=1729608=2162m3216280027个com积和冷却装置主要结构尺寸一总的发酵热QQ1-Q2Q3Q1GSq式中G每罐发酵醪量kgS糖度降低百分值%q每公斤糖发酵放热J查得4186JQ1主发酵期每小时糖度降低1度所放出的热量Q2代谢气体带走的蒸发热量一般在56之间我们估算时采用5Q3不论发酵罐处于室内还是室外均要向周围空间散发热量Q3具体计算看后面Q123399453×12×4186×1%392×105KJhQ25%Q15%×3923×105196×104KJh发酵罐表面积的热散失计算先求辐射对流联合给热系数假定发酵罐外壁不包扎保温层壁温最高可达35℃生产厂所在地区夏季平均温度为27℃则可得630×104kJh需冷却管带走的单个发酵罐冷却热负荷为QQ1-Q2-Q3392×105-194×104-630×1043096×105kJh总发酵热为Q发酵3096×105×3097×106kJh二冷却水耗量的计算三传热总系数K值的确定选取蛇管为水煤气输送钢管其规格为Ф114×4则管的横截面积为0785×0114-0004×22000882m2设罐内同心装蛇管并同时进入冷却水则水在管内流速为VS0785d20979410-3m3s设蛇管圈的直径为066m并由水温差得A645R为蛇管圈半径R033m值按生产经验数据取2700[KJm2·h·℃]故传热总系数为式中116750为管壁水污垢层热阻[m2·h·℃kJ]188钢管的导热系数[kJm2·h·℃]0004管子壁厚m四冷却面积和主要尺寸五发酵罐壁厚1发酵罐壁厚S式中P设计压力取最高工作压力的105倍现取05MPaD发酵罐内径D533cmA3钢的许用应力127MPa焊缝系数其范围在015~1之间取07C壁厚附加量cmCC1C2C3式中C1钢板负偏差视钢板厚度查表确定范围为013~13取C108mmC2为腐蚀裕量单面腐蚀取1mm双面腐蚀取2mm现取C22mmC3加工减薄量对冷加工C30热加工封头C3S0×10%现取C30C082028mm查询可知选用30mm厚A3钢板制作2封头壁厚计算式中P05MPaD533cm127MPa07C0080201038cm选用30mm厚A3钢板制作六进出口管径[1012]1稀糖液进口管径稀糖液体积流量为99m3h其流速为042m3s则进料管截面积为管径取无缝钢管φ580×10580mm>288mm可适用2稀糖液出口管径因为出口物料量要比进口物料量大些按说出口管径应该比稀糖液进口管径大些所以取φ600×10无缝钢管就可以满足了则取无缝钢管φ600×103排气口管径取φ630×12无缝钢管62其它设备的计算com备[6817]蒸馏设备采用差压蒸馏两塔系机组可以充分利用过剩的温差也就是减少了有效热能的损失参照上海酒精总厂差压蒸馏两塔系机组方案设计蒸馏机组如下1醪塔仿法国方形浮阀塔板塔径3000mm22板板间距500mm塔高14800mm裙座直径3000mm高5000mm2精馏塔仿法国方形浮阀塔板塔径2600mm65板板间距350mm塔高26500mm裙座直径2600mm高5000mmcom的选型换热器标准换热管尺寸Ф25×2mm的不锈钢为正三角形排列管间距t32㎜同时管壳式换热器的制造简单方便相对投资费用较低为了便于管理和操作整个发酵车间只需一只总酒精捕集器这样从整个工段而言塔负荷也比较稳定由于CO2中含酒精量变化不大故没有必要进行板数的设计com选用立式错板糖蜜连续稀释器生产1t酒精需4180kg85°糖蜜密度为1450kgm31天需4180×40167200kg生产1万吨酒精一天内释至25°糖蜜用量得14212×10000250568480kg密度1200kgm3V1568480120047373m3又稀释器的近似体积等于式中D为稀释器的内径m初选糖蜜按经验选取流速为u035m3sl035×24×360030240m则取015m糖蜜输送管流速为010ms取060m表4-1年产1万吨酒精工厂设计主要设备一览表序号设备名称台数规格与型号来源1种子罐2150m3订购2发酵罐3300m3订购3醪塔1浮阀型φ3m订制4精馏塔1导向筛板塔订制5换热器2板式蛇管换热器各一订购6酒精捕集器2泡罩板式订制7稀释器1065m订制8糖蜜贮罐3800m3订购9锅炉1YG80382M7订购七公用工程和辅助单位一供水衡算利用酒母发酵的冷却废水进行冷却这样可以节省冷凝水用量1精馏塔分凝器冷却用水精馏塔分凝器热量衡算有R21P′Pei2W精馏CW-tH3W精馏分凝精馏塔回流比R为3塔顶上升蒸汽热焓i211632KJkg冷却水进出口温度tH3取tH320℃85℃Cw取404kjkg则精馏塔冷凝器冷却用水为W精馏分凝3120459kgh2成品酒精冷却和杂醇油分离器稀释用水成品酒精冷却使用20℃的河水根据热量衡算耗水量为CP为成品酒精比热容为290KJkg·K为成品酒精冷却前后的温度分别为783℃30℃为冷却水进出口温度分别为20℃40℃Cw404KJkg·K则成品酒精冷却水用量为W成品299323kgh在杂醇油分离器内加入4倍的水稀释则稀释用水量为W杂醇油分离4H4×35140kgh3总用水量蒸馏车间总用水量为W蒸馏工段W精馏分凝W成品W杂醇油分离3433782kgh表3-1各工段用水量及总用水量工段稀释工段发酵工段蒸馏工段用水量kgh1com3782总计kgh11993382二辅助单位辅助单位射食堂停车场门房生活超市卫生室职工宿舍办公楼等八组织架构和劳动定员81经营管理模式实行总经理负责制各部门单独核算自负盈亏部门经理实行聘用制签订目标责任制合同从事技术性较强的有员工和骨干实行合同制专家实行聘用制从事简单操作的员工根据生产需要招收临时合同培训持证上岗实行按件计酬制82组织架构83劳动定员按新建企业设计定员劳动定员本项目定员160人其中生产人员105人技术人员12人管理人员8人生产季实行三班倒每班32人劳动定员表部门管理人员生产部质量安全管理配送中心营销中心项目建设部行政财务部原料收购部人数81XXXXXXXXXX九经济效益分析81项目概算11总设备费用概算①有设备费用表可知各车间设备总费用为923万元外加电气设备电动变电配电通风设备估计为200万元生产工具及家具购置100万元则所有设备购置费用为9232001001223万元②设备运输费为购置费的510左右在此取6则该项目费用为1223×6738万元③购买运输工具费用为300万元所需运输费用为10万元综上所述总设备费用为1223733830010160638万元2设备安装工程概算设备安装主要包括主生产辅助生产公用生产工程项目工艺设备的安装电动变配电通讯等设备的安装计量器微机控制系统等电动设备的安装费以及其他车间构建的材料费和各种管件的安装费在此以购置费的20概算则该项目费用为1223×202446万元3土建工程费用①本厂址选在兰州龚家湾征地费用18万元亩全厂占地面积是375亩故全厂征地费用为375×18675万元②房屋建筑费用4000万元③绿化地建设费用60元平方米则全厂绿化费用为1940×601164万元故全厂建筑部分费用总额为67540001164469664万元4不可预见费150万元5三废治理费100万元2全厂建设总投资为1606382446469664150100com估算1产品成本估算以吨酒精计项目单位单价元数量金额元糖蜜吨30041812
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