第3章 酒精生产各工段物料和热量衡算 表3-3 酒母发酵工段物料衡算汇总表
进入系统
项 目
物料(Kg/h)
符号
量
冷却糖化醪 酒母糖化醪 酒母补充糖化剂 酒母醪稀释水 酒母醪灭菌蒸汽 酒母灭菌冷却水 发酵酒母冷却用水 酒精补集器用水 发酵洗罐用水
累计
离开系统
项 目 待蒸馏发酵醪 二氧化碳 酒母冷却废水 发酵冷却废水
累计
物料(Kg/h) 符号
F f344/46
W3 W3’
数量 179936 13027 44061 496000 733024
数
93%G1 7%G1 m2’ mW’ Dg W3 W3’ 5%F/1.06 1%F/1.06
165594 12464 361 3734 625 44061 496000 8488 1698 733025
3.4 蒸馏工段物料和热量衡算
3.4.1三塔气相过塔工艺流程
两塔气相过塔工艺流程如图3-3所示。
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精 醪 塔 馏 塔 分 子 筛 脱 水 塔
图3-3两塔气相过塔工艺流程图
3.4.2醪塔
醪塔流程如图3-4所示。
进塔成熟醪的乙醇浓度:7.63%（W），温度：70℃;成熟醪的沸点：92.8℃，比热：4.26kJ/(kg.K).则每100kg进料加热到沸腾需要的热量Q：
Q=10034.213(92.8-70）=9861(kJ)
由算图和气液平衡关系，知道醪塔上升蒸汽的酒精极限浓度：52.8%（W），相当于60.71%（V）；取上升蒸汽的浓度55%（V），相当于47.18%（W）。
总物料衡算式：
F1+D1=Wx+D1+V1 简化为： F1+ =Wx+V1
酒精衡算式：
F1xF1=V1y1+(Wx+D1)xw1
xF1-成熟发酵醪内酒精含量[%(W)] y1 -塔顶上升蒸汽的酒精浓度[%(W)]
式中
xw1- 塔底废糟中的酒精浓度[%(W)]
热量衡算式：
Q1+ Q2 = Q3 +Q4 +Qn
F1c1t1 +D1I1 =V1i1 +(CeD1+WxCw)tw1+Qn
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第3章 酒精生产各工段物料和热量衡算
V1
F1 Q3=V1i1
Q1=F1c1t1 醪 塔 Qn D1
Q2=D1I1 Wx+ D1 Q4=Q41+D1t4
图3-4 醪塔示意图
根据前面基础计算得到：
F1 =179936（Kg/h） xF1=7.57% y1 =47.18%
塔底允许逃酒在0.04%以下，现取xw1=0.04%，CF1=3.96[kJ/(kg.K)], Cw =4.00[kJ/(kg.K)],热损失为Qn=1% D1I1，加热蒸汽用0.05mPa(表压)，其热含量：I1=2699kJ/kg, t1=70℃, tw1=105℃.塔顶上升蒸汽的热含量为：i=1965kJ/kg.将前面的数据带入上面的方程式中，并联解出：
V1 =28710(Kg/h) D1 =35071 (Kg/h) Wx =151226(Kg/h)
醪塔采用的是直接蒸汽加热，塔底排除废醪量：
G5= Wx + D1 =186297(Kg/h)
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表3-4 蒸馏工段醪塔物料和热量汇总表
进入系统
项 目 成熟蒸煮醪 加热蒸汽 累计
符号
F1 D1
物料(Kg/h)
数量 179936 35071 215007
离开系统
项 目 残留液 上升蒸汽 加热蒸汽 热损失 累计
物料(Kg/h) 符号 Wx V1 D1 qn
数量 151226 28710 35071 ---- 215007
热量(kJ/h) 符号 Wxcxtx V1 I1 D1I1 ----
数量3108
2.29 0.56 0.53 0.0095 3.39
符号
F1c1t1 D1 I1
热量(kJ/h)
数量3108
2.44 0.95 3.39
3.4.3排醛塔
醪塔上升的蒸汽经过分离器进入排醛塔中下部，在醛塔中低沸点物质和酒精蒸汽上升过程中逐板被浓缩，在醛塔塔顶上升的蒸汽中低沸点物质和酒精浓度是很高的，由于醛塔塔顶分凝器的部分冷凝作用，使低沸点物质进一步浓缩，为了使低沸点物质得到排除，在冷凝器内要排出部分醛酒，若取醛酒占成品酒精的2%，则平均每小时醛酒量：
A=2%3P=2%314200=284(kg/h)
为了减少不合格的酒精数量，将精塔最后冷凝器中的酒精取出小量作次等酒，回入排醛塔。一般次等酒的数量为精馏塔成品酒精的2%左右，则进入醛塔的次等酒数量为：
P1=14200398%32%=278(kg/h) 一般脱醛液的浓度为50%（v）相当于42.43%（w），同时一般醛酒浓度与次等酒浓度均按95%（v）计，相当于92.42%（w），则脱醛液数量为：
F2=(V1y1+P1xF-AxA)/xF2
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=(28710347.18%+278392.41%-284392,41) /42.43%
第3章 酒精生产各工段物料和热量衡算 =21911(kg/h)
则塔底补充加热蒸汽量为： D2=A+F2-V1-P1
=284+31911-28710-278 =3207(kg/h) 现列醛塔的热量衡算式：
V1i7+D2I2+R1AcAtA+P1cP1tP1=(R1+1)Ai8+F2cF2tF2+qn
式中 I2——醛塔加热蒸汽含量，设为0.4MPa（表压）蒸汽，则I2=2684（kJ/kg） cA,cP1—分别为醛酒和次等酒的比热，可以取95%的酒精比热，cA = cp1=2.88[kj/(kg.k)]
tA,tP1——醛酒回流液和次等酒进醛塔的温度，可以取 tA = tpc =78.3℃ i8——为95%酒精蒸汽的热焓， i8=1166（kJ/kg）
cF2——脱醛液的比热，按50%（v）酒精查得 cF2=4.01[kj/(kg.k)] tF2——脱醛液离开温度，即50%（v）的沸点93.6℃ 取醛塔热损失与醪塔相同，由上面公式可以醛塔操作的回流比： R1=(V1i7+D2I2+P1cptP-Ai8-F2cF2tF2-qn)/(Ai8-AcAtA) 带入数据解得 R1=255.7
醛塔的物料衡算和热量衡算汇总于表3-5.
3.4.4精馏塔
在精馏过程中杂醇油的量约为塔顶馏出酒精的0.5%，则杂醇油量m0为：
m0=0.5%P=0.5% 314200=71(kg/h)
杂醇油酒精约为塔顶取馏出酒精的2%左右，在杂醇油分离器内约加入4倍左右的稀释水，分油后的稀酒精用塔底的蒸馏废水经预热到80℃，仍回入精馏塔，这部分稀释酒精的数量为：
部分蒸汽H=2%P=2%314200=284(kg/h)
部分稀释酒精H’=(1+4)H-m0=53284-71=1349(kg/h)
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