生物工程毕业论文--年产10万吨的木薯酒精发酵工厂设计

1、生物工程毕业论文-年产10万吨的木薯酒精发酵工厂设计 摘 要 酒精在人们日常生活以及科学研究等诸多领域都有很广泛的应用世界行业以及我国酒精行业都快速开展趋势Alcohol has very extensive application in a great deal of fields such as peoples daily life and scientific research The trades and alcohol trades of our country have fast development trends on earth in the world The output

2、 is increased progressively year by year The ability for producing alcohol of the fermented law will become the sign of a national economic strength The fermented law is mainly to utilize microorganism to have no oxygen to ferment it suck candy material likesugarcane sweet potato carbohydrate in the

3、 material such as the maize are turned into ethanol turn into alcohol This law raw material sources are abundant the environmental protection of the production process is worth popularizing in a more cost-effective manner Originally design the fermented workshop produced to alcohol to calculate with

4、 the selecting type of the apparatus strive to make the theory combine with practiceKeyword Alcohol Fermented law Fermented workshop一 酒精的主要性质无色透明具有特殊香味的液体易挥发密度比水小能跟水以任意比互溶一般不能做萃取剂是一种重要的溶剂能溶解多种有机物和无机物 外观与性状 无色液体有酒香 熔点 -1141 沸点 783 相对密度 水 1 079 相对蒸气密度 空气 1 159 饱和蒸气压 kPa 533 19 燃烧热 kJmol 13655 临界温度 243

5、1 临界压力 MPa 638 辛醇水分配系数的对数值 032 闪点 12 引燃温度 363 爆炸上限 VV 190 爆炸下限 VV 33 溶解性 与水混溶可混溶于醚氯仿甘油等多数有机溶剂酒精的主要用途酒精的用途按需求量多少可分为三方面用量最大的燃料酒精调制酒精饮料用的食用酒精化工医药用酒精1酒精是一种新能源其优势在于发酵酒精属于可再生能源乙醇不仅是一种优良燃料它作为一种优良燃油品质改善剂被广泛使用其优良特性主要有乙醇是燃油的增氧剂是汽油燃烧完全大大节能和环保的乙醇具有很好的抗爆性能乙醇是优于太阳能的一种生物转化能源是可再生资源2合理利用酒精可提高白酒质量充分利用酒精以提高白酒质量主要表现在降低

6、邪咂味适量调制优质酒精借以冲淡杂质使酒味纯粹香味突出2降低浑浊度勾兑酒精酒体纯洁既卫生又平安而且透明度高加水不浑浊3酒精再医药方面的用途很广可作为大专院校及科研院所等的实验室以餐饮业的燃料可作为细胞生物学实验和研究使用的优良的固定剂和脱水剂可作为优良的防冻降温介质可作为燃料乙醛乙酸乙醚4酒精工业的副产品 大型酒精企业除主要生产酒精外还有如下副产物优质颗粒饲料DDGS全价干酒精糟优质食用级CO2 CO2是发酵酒精相伴生产的数量最大的副产品高纯度食用级CO2除用做碳酸饮料外还有气体保护焊接药物萃取温室生产等方面有较广的用途玉米油玉米胚芽油是优质保健食品玉米小麦等为原料的大型究竟生产企业还可以生产玉

7、米淀粉葡萄糖浆果糖浆玉米蛋白等杂醇油是某些食用香料的主要原料三世界酒精生产状况目前全世界酒精年产量约3394万吨其中美国和巴西的酒精产量占全球总产量的66美国巴西中国俄罗斯是世界酒精生产大国2001年中国酒精总产量已跃居第三位四我国酒精行业根本状况我国的酒精工业始于1900年黑龙江哈尔滨市建国前全国的总产量已居世界第三位我国酒精总产量还不到一万吨新中国成立后历经50年的开展初步形成了企业生产工厂设计科学研究人才培训综合利用检验检测产品销售等一个完整的酒精工业体系中国的酒精产量已增长到300万吨跃居世界第三其中年产5万吨以上企业10家3万吨的企业20家万吨以上的70家2000年我国政府燃料酒精规

8、划的实施标志着中国酒精产业还要上一个台阶2003年吉林一期年产量30万吨大型燃料酒精企业的投产说明中国酒精生产能力已接近世界先进水平但有专家指出目前中国玉米燃料酒精生产企业需进一步提高的工艺环节包括干法脱胚制油中温双酶法糖化浓醪连续发酵多塔差温蒸馏废热多效真空蒸发CIP清洗系统等2001年中国酿造酒工业协会酒精分会开始创办专业刊物?酒精?说明中国酒精产业又开始了一个科研与生产相结合的新阶段五酒精工业开展趋势随着酒精工业的不断开展酒精工业已逐步从传统工艺的模式中解放出来广阔工程技术人员都在努力研究和开发新工业新设备选育新的高产稳定的菌种由于世界范围内耕地面积都在不断减少以淀粉质原料生产酒精的比例

9、也在减以糖蜜为原料生产酒精的比例却有明显提高具有关报道全世界酒精生产所用原料的各种比例为45石油裂解废气乙烯占0淀粉质原料占16亚硫酸盐纸浆液占7野生植物约占12这些数据说明将来的酒精生产原料可能以含有可发酵性工业废气物为主为了进一步提高酒精生产工艺各国的工程技术人员都在研究新型的酒精发酵方法如现在工业生产上应用的固定化细胞酒精发酵法耐高温活性干酵母法等新的发酵工艺再设备方面也有不少生产反响器出现如单罐连续搅拌反响器酒母回用连续搅拌反响器塔式反响器细胞固定化反响器等再新原料利用方面都有很大改良以上所提到的酒精生产工艺和设备再某些方面还存在缺乏之处但根本上反映了酒精工业今后的开展方向六酒精工业生

10、产方法目前酒精工业的生产方法归结起来主要有两种类型一种是利用酒精酒母发酵生产酒精另一种是利用石油原料采用化学合成方法生产酒精我国农副产品资源丰富所以主要采用微生物发酵法微生物发酵法在采用不同发酵原料时生产酒精的工艺有所不同主要分为淀粉质原料酒精生产工艺糖蜜原料酒精生产工艺工厂废液及纤维素原料酒精生产工艺等常用淀粉质原料有薯类谷物类和某些含淀粉较多野生植物七酒精国家标准酒精质量标准是检验酒精蒸馏和管理水平的核心一个国家的酒精质量标准是这个国家酒精产业能力和水平的标志酒精质量国家标准是整个酒精企业生产活动的最主要的法规酒精质量是酒精企业的生命线不断提高酒精质量是企业永恒主题发酵法生产酒精的能力将成

11、为一个国家经济实力的标志因为作为可再生能源的酒精在经历一个多世纪的开展中始终与能源密切相关特别是巴西从1975年就开始的甘蔗糖蜜为原料生产酒精的成功实践提醒各国政府10以上能源添加储藏在自己的国土上现在可以说石油利用干乙醇发酵的谷物等原料都源于太阳能的储藏发酵法生产乙醇比石油更有优势的地方是发酵法效率高原料年年种年年收不用像开采石油那样投资巨大根据当今农业酒精生产能力改造汽油发动机和柴油发动机的能力相信不久的将来一个良性循环的能源资源将更多的出现在世人面前物料衡算一100000吨淀粉原料酒精厂全厂物料衡算1 全厂物料衡酸的内容1原料消耗的计算 主要原料为甘薯干其他原料有淀粉酶糖化酶硫酸氨硫酸等

12、2中间产品 蒸煮醪糖化醪酒母醪发酵醪等3成品副产品以及废气废水废渣即酒精杂醇油二氧化碳和废糟等2 工艺流程示意图生产工艺采用双酶糖化间歇发酵如图木薯料 空气 种子粉碎车间 -淀粉酶空压机 斜面培养 糊化车间 糖化酶过滤器 三角瓶培养 酒母罐 发酵车间 蒸馏车间废糟 酒精 杂醇油3 工艺技术指标及根底数据 1生产规模 100000吨年酒精 2生产方法 双酶糖化间歇发酵 3生产天数 每年300天 4食用酒精日产量 33333吨 5食用酒精年产量 100000吨 6副产品年产量 次级酒精占酒精总产量的2 7杂醇油量 为成品酒精量的05 8产品质量 普通三级酒精乙醇含量95 体积分数 9甘薯干原料含淀

13、粉769水分129 10-淀粉酶用量为8ug原料糖化酶用量为150ug原料酒母糖化醪用糖化酶量300ug原料 11硫酸氨用量 7kgt酒精 12硫酸用量调PH用 5kgt酒精4 原料消耗的计算1 糖化 C6H10O5n nH2OnC6H12O6 162 18 180发酵 C6H12O62C2H5OH 2CO2 180 92 88 2 生产1000kg无水酒精的理论淀粉消耗量 有上式可求的理论上生产1000kg无水酒精所耗的淀粉量为1000×163÷92 17609kg 3生产1000kg三级酒精的理论淀粉消耗量 普通三级酒精的乙醇含量在95体积分数以上相当于9241质量分数

14、故生产1000kg普通三级酒精理论上须淀粉量为17609×9241 16272kg 4 生产1000kg普通三级酒精实际淀粉消耗量 实际上整个生产过程经历原料处理发酵及蒸馏等工序要经过复杂的物理化学和生物化学反响产品得率必然低于理论率据实际经验各阶段淀粉损失率如表所示表一 生产过程各阶段淀粉损失生 产 过 程损 失 原 因淀 粉 损 失备 注原料处理粉尘损失040蒸煮淀粉损失及糖分损失050发酵发酵残糖150发酵巴斯德效应400发酵酒汽自然蒸发与被CO2带走130有酒精扑集器为030蒸馏废糟带走等185总计损失955 假定发酵系统设有酒精扑集器那么淀粉损失率为855故生产1000kg

15、普通三级酒精须淀粉量为 16272 17793kg 100-855这个原料消耗水平相当于淀粉出酒率为1000÷17793 562着到达了我国先阶段甘薯干原料生产酒精的先进出酒率水平5 生产1000kg普通三级酒精甘薯干原料消耗量 据根底数据给出甘薯干原料含淀粉767故1吨酒精耗甘薯干量为 17793÷767 23198kg 假设应用液体曲糖化工艺并设每生产1000kg酒精需要的糖化剂所含淀粉量为G1那么淀粉原料需用量为 17793-G1÷767 6 -淀粉酶消耗量 应用酶活力为2000ug的 淀粉酶使淀粉液化促进糊化可减少蒸汽消耗量 -淀粉酶用量按8ug原料计算

16、用酶量为 23198×1000×8 928kg 2000 7 糖化酶耗用量 假设所用糖化酶的活力为20000ug使用量为150ug原料那么糖化酶消耗量为23198×100×0150 174kg 20000此外酒母糖化酶用量按300ug原料计且酒母用量为10那么用酶量为 23198×10×70×300 244kg 20000式中70为酒母的糖化液占70其于为稀释水和糖化剂 8 硫酸氨耗用量 硫酸氨用于酒母培养基的补充氮源其用量为酒母量的01设酒母醪量为G0那么硫酸氨耗量为 01G05蒸煮醪量的计算 根据生产实践淀粉原料连续蒸煮

17、的粉料加水比为133粉浆量为 23198×133 997514蒸煮过程使用直接蒸汽加热在后熟器和汽液别离器减压蒸发冷却降温在蒸煮过程中蒸煮醪量将发生变化故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行因而十分复杂为简化计算可按下述方法近似计算假定用罐式连续蒸煮工艺混合后粉浆温度55应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88然后进入连续液化器液化再经115高温灭酶后再真空冷却器中闪几蒸发冷却至63后入糖化罐其工艺流程图如下图调浆桶液化维持罐维持罐灭菌维持罐汽液别离器真空 冷却器喷射加热器图一 粉浆连续蒸煮液化工业流程干物质含量B0 871的薯干比热容为 C0 4181-07B0 163kJ kgK 粉

18、浆干物质浓度为 B1 87143100 203蒸煮醪比热容为 C1 B1×C010-B1×CW 203×16310-203×418 366kJ kgK 式中 Cw水的比热容kJ kgK 为简化计算假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不便 1经喷射液化加热后蒸煮醪量为 997514 997514×366×88-55 104811kg 27489-88×418式中 27489喷射液化器加热蒸汽05Mpa的焓kJK2经二液化维持罐出来的蒸煮醪量为104811 104811×366×88-84 104140 kg

19、 22883式中 22883第二液化维持罐的温度为84度下饱和蒸汽的汽化潜热 kJK 3 经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为104140 104140×366115-84 109349 kg 27489-115×418式中 115灭酶温度摄氏度2748905Mpa饱和蒸汽的焓kJK 4经汽液别离器后的蒸煮醪量 109349 - 109349×366115-1043 107442 kg 2245式中 22451043摄氏度下饱和蒸汽的汽化潜热 kg 5经真空冷却后最终蒸煮醪量为 107442 - 107442×3661043-63 100208 kg 2351

20、式中 2351真空冷却温度为63摄氏度下的饱和蒸汽的汽化潜热 kJK 6 糖化醪与发酵醪量的计算 社发酵结束后成熟醪量含酒精10体积分数相当于801质量分数并设蒸煮效率为98而且发酵罐酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水分别为成熟醪量的5和1那么生产1000kg95体积分数酒精成品有关的计算如下1 F1 1000×9241 × 10051 ÷100 124477 kg 98×801 2 12477÷106 11771 kg 3 1000×9241 756质量分数98×124774 CO2总量为1000×9241 

21、15; 44 902 kg 98 66 5 接种量按10计那么酒母醪量为11771902 ×10 11521 kg 10010÷1006 酒母醪的70是糖化醪其余为糖化剂和稀释水那么糖化醪量为11771902 11521× 70 12327 kg 10010÷1007成品与发酵醪量的计算 1醛酒产量 在醛塔取酒一般占成品酒的123在保证主产品质量合格的前提下醛酒量取得越少越好设醛酒量占成品酒精的2那么生产1000kg成品酒精可得次品酒精两为100×2 20 kg 2普通三级酒精酒精产量 每产生1000kg酒精其普通三级酒精产量为 1000-20

22、 980 kg 3杂醇油产量 杂醇油通常为酒精产量的0307取平均值05那么淀粉原料生产1000kg酒精副产杂醇油量为1000×05 5 kg 4废醪量的计算 废醪量是进入蒸馏塔的成熟发酵醪减去局部水和酒精成方及其挥发成分后的残留液此外由于醪塔是使用直接蒸汽加热所以还需加上入塔的加热蒸汽冷凝水醪塔的物料和热量蘅算如下图醪塔 V1 Q3 V1t F1 Q1 1FC1t D1 Q4 Q4 D1t4 Q1 1FC1t Wx D1图二的物料和热量衡算设进塔的醪液F1的温度t1 70度排除废醪的温度t4 105度成熟醪固形物浓度为B1 75塔顶上升酒器的乙醇浓度50体积分数即4718质量分数那

23、么 醪塔上升蒸汽量为 V1 12477× 756 1999kg 4718 残留液量为Wx 12477-1999 10478 kg 成熟醪比热容为c1 4018× 1019-095B1 4018× 1019-09575 396kJ kgK 成熟醪带入的热量为Q1 F1×c1×t1 12477×396×70 3460000 kg 蒸馏残液固形物浓度为 B2 F1×B1 12477×75 893 Wx 10478此计算是间接加热故没有蒸汽冷凝水的工艺 蒸馏残液的比热容为C240181-0378B2 403Kj

24、kgK 塔底残留液带出热量为 Q4 Wx×c2×t4 10478×403×105 4430000 kJ 查附表得50体积分数酒精蒸汽焓为I 1965kJkg故有 上升蒸汽带出热量为Q3 V1×I 199×1965 3930000 kJ 塔底采用005Mpa表压蒸汽加热焓为26898kJkg又蒸馏过程热损失Qn可取为传热总热量的1根据热量衡算可得消耗的蒸汽量为 D1 Q3Q4Qn-Q1 I-cwt4 3930000×4430000-3460000 26898-418000 ×99 2199 kg 假设采用直接蒸汽加热

25、那么塔底排出废醪为Wx D1 104782199 12677 kg 8100000吨年淀粉原料酒精厂总物料衡算 前面对淀粉原料生产1000kg酒精95进行了物料平衡计算以下对100000吨年甘薯干原料酒精厂进行计算1 日产普通三级酒精为100000÷300 33333t 日产次级酒精为33333×2÷98 680t 日产酒精总量为33333680 34013t 实际年产量为 普通三级酒精量为33333×300 100000ta 次级酒精量为680×300 2040ta 酒精总产量为 1000002040 102040ta2 日消耗量 23198

26、×34013 11835620kg年消耗量 11835620×300 3550686kg淀粉酶糖化酶用量以及蒸煮粉浆量糖化醪酒母醪蒸煮发酵醪等每日量和每年量均可算出衡算结果见表15000吨年淀粉原料酒精厂物料衡算表 数量物料生产1000kg95酒精物料量kg每小时数量 kg 每天数量 t 每年数量 t 普通酒精98013917334100000次级酒精2029257022106甘薯干23198329627911237329-淀粉酶92819304641392糖化酶233733808112433硫酸氨115166004120硫酸5010402575蒸煮粉浆9975142078

27、15498761496271成熟蒸煮醪10020820876750104150312糖化醪12327256812561635184905酒母醪1152124002576172815蒸煮发酵醪12477259937562385187155杂醇油510402575二氧化碳90218791745113530废渣1267726410463385190155 二 普通三级酒精发酵车间的物料衡算 1酒精发酵工艺流程示意图 酒精发酵采用淀粉原料双酶法糖化间歇发酵其工艺流程示意图如图一 2工艺技术指标及根底数据1 酒精发酵工艺技术指标 指 标 名 称单 位指 标 数 生产规模ta100000生产方法 间歇发酵

28、 年生产天数da300产品日产量td334产品质量 纯度95 倒罐率1发酵周期h70发酵初糖kgm3150淀粉转化率98 糖酸转化率50酒精提取率98 2主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为767含水143种子培养基gL 水解糖25甘薯干粉1620NH4SO405尿素05H2SO410124酵培养基gL 水解糖150甘薯干粉1620尿素03-淀粉酶10接种量3酒精发酵车间的物料衡算 首先计算1000kg纯度为95的酒精耗用的原材料及其他料量1 V1 1000÷150×50×98×95 143m3式中 150发酵培养基初糖浓度kgm3 50糖酸转化率

29、98淀粉转化率 98酒精提取率2 以纯糖算 G1 V1×150 2148kg 3 二级中液量 V2 10×1432 1432 m3 4 二级种子培养液所需水解糖量 G2 25V2 25×1432 358kg式中 25二级种液含糖量kgm3 5 生产1000kg普通三级酒精所需水解糖总量为 G G1G2 2148358 21838kg 6耗用淀粉原料量理论上1000kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg故理论上耗用淀粉原料量为 G淀粉 21838÷767×98 261739kg式中 767淀粉原料含纯淀粉量 98淀粉糖化转化率7尿素耗用量 二级种液

30、耗尿素量为 03V2 03×1432 043kg 发酵培养基耗尿素为 05V1 6264kg 故共耗尿素量为 716045 759kg 8二级种液耗用NH42SO4量 05×1432 0716kg 9种子液耗 淀粉酶量为 01×1432 1718kg 10种子液H2SO4耗用量 12×1432 1718kg100000吨年酒精厂发酵车间的物料衡算表物料名称每生产1吨酒精95的物料量100000吨年酒精生产的物料量每日物料量发酵液m31431430000476667二级种液m314314300047667发酵水解糖kg2148214800000716000

31、二级种液培养用糖kg38538500001283333水解糖总量kg2183821838000072793333淀粉kg26173926173900087246333尿素kg7597590002530硫酸氨kg07167160023867-淀粉酶kg143214320047733硫酸kg171817180057267 三 100000吨酒精发酵车间水衡算采用间歇发酵过程从糖化锅内分出糖化醪到酒母培养罐需要参加水进行稀释1 酒母糖化醪稀释用水补充60温水与用作酒母的糖化醪应满足发酵接种量10的需要因此补充水量为m1 93G110-7G1 483299310-748329 11116 kgh 式中

32、 93淀粉原料参加发酵锅的量 7淀粉原料参加种子液中的量 10接种量 48329淀粉质原料耗用量kgh2 酒母糖化醪杀菌后冷却水用量为m2 m糖化醪366× 80-27 418× 25-17 256812×5366×53 418×18 66210 kgh 式中 2568125糖化醪用量kgh366蒸煮醪比热容kJ kgK 418水的比热容kJ kgK 80杀菌温度27冷却后温度17冷却水进口温度25冷却水出口温度3 酒母培育冷却水用量m3 Q3418×25-17 85900 418×8 256878 kgh 式中 Q3酒母培

33、育反响热 kJh 418水的比热容kJ kgK 25冷却水出口温度 17冷却水进口温度4 发酵过程冷却用水m4 Q2418× 27-20 752000 418×7 257006 kgh 式中 Q2发酵生物反响热kJ kgK 418水的比热容kJ kgK 27冷却水出口温度20冷却水进口温度5 酒精捕集器用水m5 5F÷ 115 5×208767÷106 98475 kgh 式中 F成熟醪量 kgh 5酒精捕集器回收酒精洗水占熟醪量的比例6 洗罐用水量m6 1F÷ 115 001×208767÷106 19695 k

34、gh 式中 1洗罐用水占熟醪量的比例二设备计算与选型一1 生产能力数量和容积确实定1发酵罐容积确实定2 现每天生产95纯度的酒精334吨酒精发酵周期为70小时包括发酵罐清洗灭菌进出物料等辅助操作时间那么每天需糖液体积为V糖每天产纯度为95的普通三级334吨每吨酒精需糖液为 123271080 114m3 V糖 114×334×95 361722m3 发酵罐的填充系数为08509现取 09那么每天需要发酵罐的总容积为V0发酵周期为70小时 V0 V糖 36172209 40191m33 计算发酵罐容积时有几个名称需明确装液高度系数指圆筒局部高度系数封底那么与冷却罐辅助设备体积

35、相抵消 公称容积是指罐的圆柱局部和底封头容积之和并圆整为整数上封头因无法装液一般不计入容积 罐的全容积是指罐的圆柱局部和两封头容积之和现取单罐公称容积为1100m3厌氧发酵罐那么需发酵罐的个数为n1 n1 V0t V总×24 40191×70 1100×09×24 12个 取公称容积1100m3发酵罐11个 实际产量验算 1100×0912 × 300 10718797吨年114 7024 富裕量为 10718797-100000 719能满足产量要求 1000002 主要尺寸的计算 现按公称容积1100m3的发酵罐计算H 15D h

36、上 012D h下 009D V全 314D2 Hh上3h下3 41100 314D2 15D 012D3 009D3 40 D 96m H 144m h上 1152m h下 0864mV全 0785× 11876m3 4 总外表几计算 罐体圆柱局部外表积A1 DH 314×96×144 43407 m3 罐顶外表积 A上 R R2h上2 12 314×962× 48208642 735m2 罐底外表积 A下 R R2h下2 12 314 ×962× 48211522 744m2 罐体总外表积 A总 A1 A上 A下 434

37、07735744 58197 m23 冷却面积和冷却装置主要结构尺寸1 冷却面积的计算 A Q K×Tm式中 Q发酵反响热 kgh K总传热系数 kg mh Tm冷却水的温差其中 Q Qa-QbQc式中 Qa生物反响热kJQb蒸发损失热kJQc罐壁向环境散热kJ其中 Qa msq 1155000×4186×1 4835000 kJh 式中 m每罐糖液质量 kg s糖度降低百分值q每千克麦芽糖放出热量4186kJ Qb 5 Qa 005×4835000 241750 kJh Qc 10 Qa 01×4835000 483500 kJh 所以 Q

38、Qa-QbQc 4835000-241750483500 4109750 kJh 2 W Q CwT2- T1 4109750 41827-20 140456 kgh 式中 Q发酵生物反响热 kJh Cw水的比热容kJ kg T2冷却水出口温度T1冷却水进口温度3 Tm 30-20-30-27 2330-2030-27 5834 传热总系数K值确定 选取蛇管为水煤气输送管规格为5360mm那么管的横截面积为0 785×0052 00022m2 设管内同心装两列蛇管并同时进冷却水那么水管内流速为 v W 3600×10×00022×1000 177ms 设

39、蛇管圈直径为4m由水温表查得水温20时常数A 645 K1 4186A v08 1177DR D07 4186×645×177×100008 1177×005320 05307 87585kJ m2h 式中 v为质量流速 K2按经验取2700 kJ m2h 所以总传热系数为 1K 1 1 00035 1 K1 K2 188 16750 1 21786 kJ m2h 式中 188钢管的导热系数kJ m2h 116750管壁水污垢层的热阻 m2h kJ00035管子壁厚m4 冷却面积和主要尺寸 A Q K×Tm 4109750 21786×

40、;583 3236 m2 两列蛇管长度 L A Dcp 3236 314×00565 18237m式中 Dcp蛇管平均直径00560 m 每圈蛇管长度 l Dp 2hp212 314×6 2021212 1884 m式中 Dp蛇管圈直径6 mhp蛇管圈之间距离015 m 两列蛇管总圈数 Np Ll 182371884 968 圈 取97圈两列蛇管总高度 H Np-1hp 97-1×015 144 m5 设备材料的选择发酵设备的材质选择优选考虑的是满足工艺要求其次是经济性本设备采用A3钢制作以降低设备费用6 发酵罐壁厚的计算1 SS PD C cm 2- 04

41、15;960 018 2×127×08-04 207cm 取S 21cm式中 P设计压力 取P 04MPaD发酵罐内径 D 96 m A3钢许允应力 127 MPa焊缝系数 051之间取 08C壁厚附加值 cm C C1C2C3 其中 C1钢板负偏差 01313取C1 08mm C2腐蚀余量 单面腐蚀取C2 1 mm C3加工减薄量 冷加工取0所以 C 081 18 018cm 2 封头厚度 S PD C cm 2- 04×960 028 2×127×08-04 217 cm 取S 22 cm式中 P设计压力 取P 04MPaD发酵罐内径 D

42、96 m A3钢许允应力 127 MPa焊缝系数 051之间取 08 C壁厚附加值 cm C 0811 28 mm 028 cm7 接管设计1 h设计 不保温接管长h 150 mm2 接管实装醪 1100×09 990m3设5小时排空那么物料体积流量为Q 990 5×3600 0055 m3s发酵醪流速取v 1ms那么排料管截面积为 F物 QV 00551 0055 m2管径 d F物078512 00550078512 0837 m取无缝钢管 133×4进料管同排料管 取无缝钢管 133×48 支座选择对于75 m3上的发酵罐由于设备总重要较大应选用裙

43、式支座本设计选用裙式支座锥形发酵罐个数 12全容积 m3 1100 装料系数 09直径m 96圆筒高m 144上封头高m 0864下封头高m 1152材料 A3筒厚cm 21封头厚cm 22接管直径cm 12接管长度cm 15支座m 裙式支座冷却方式 蛇管冷却蛇管直径mm 53蛇管间距m 015蛇管圈数 97蛇管总高度m 144蛇管圈直径m 6二1 种子罐容积和数量确实定 V种 V液×10 1100×09×10 99 m3式中 V液为发酵罐中发酵液的量10接种量取公称容积为100 m3的通用式发酵2 种子罐个数确实定 种子罐与发酵罐对应上料发酵罐平平均每天上3罐需种子罐3个种子培养时间1220小时取