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表3-5 蒸馏工段醛塔物料和热量汇总表
进入系统
项 目
号
醪塔来蒸汽 精塔来次等蒸汽 加热蒸汽 回流液 累计
离开系统
项 目 脱醛液 醛酒 上升蒸汽 热损失 累计
物料(Kg/h) 符
数量
符号
热量(kJ/h)
数量3107
V1 P1 D2 ----
28710
278 3207 ---- 32195
V1i7 P1cP1tp D2I2 R1cAtA
5.64 0.028 0.86 1.23 7.758
物料(Kg/h) 符号 F2 A ---- ----
数量 31911 284 ---- ---- 32195
热量(kJ/h) 符号 F2cF2tF2 ---- (R1+1)i8t8
qn
数量3107
5.17 0.33 1.18 0.95 7.63
物料平衡式求Ws（废液）：
F2+H’=P+P1+Ws+H 则Ws= F2+H’-P-P1-H
=31911+1349-14200-278-284 =18498(Kg/h)
热量平衡：
F2cF2tF2+D3I9+H’cHtH+R2(P1+P)tPcP=(R2+1)(P1+P)i9+PtPcP+HiH+(D3+Ws)tW3+qn’ 式中 R2——精馏塔回流比，这里取3
I9——精馏塔加热蒸汽焓，0.05MPa表压 I9=2687(kJ/kg) cH——为杂醇油分离器稀酒精比热，稀酒精浓度为：
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第3章 酒精生产各工段物料和热量衡算 xH=xH(H-m0)/H=75.2%(284-71)/1349=11.87%
在酒精工业手册附录中查得其比热为4.3kj/（kg.k）
75.2%——为杂醇油酒精的重量百分浓度，与液相浓度55%（v）相平衡 tP——成品酒精的饱和温度78.3℃ i9——塔顶上升蒸汽热含量，i9=1166kJ/kg iH——杂醇油酒精蒸汽热含量，应为:1496kJ/kg tW3——精馏塔塔底温度，取104℃ qn’——精馏塔热损失，设qn’=2óI3
将以上数据代入热量衡算式中可以解得 D3=12491(kg/h)
塔底排出的废水量应为： G6=WS+D3
=18498+12491=30989(kg/h)
精馏塔物料和热量衡算结果汇总于表3-6.
表3-6 精馏塔物料和热量衡算汇总表
进入系统 项 目
物料 Kg/h
热量 3107 kJ/h
成熟醪 加热蒸汽 部分稀释酒精
回流液 合计
31911 12491 1349 ---- 45757
5.17 3.47 0.2 4.32 13.16
成品酒精 次品酒精 部分蒸汽 废水量 上升蒸汽 热损失 合计
14200 278 284 30989 45757
项 目
离开系统 物料Kg/h
热量 3107 kJ/h 1.44 0.1 0.04 4.89 6.62 0.07 13.16
’’
3.5 酒精厂生产过程中的供气衡算
3.5.1蒸煮糖化和蒸馏工段蒸汽消耗和废气排放量的计算
由前面的基础计算有：
蒸煮加热器： D1=D1’+D2’=5049+7347=12396(Kg/h)
醪塔： D2=35071 (Kg/h)
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精馏塔： D3=12491 (Kg/h) 共耗用蒸汽： D= D1+ D2+ D3
=59958(Kg/h)
产生的二次蒸汽：第二维持罐产生的蒸汽温度：88℃，连续生产需要的气量是稳定的，从上面可以看出来，每小时需要新鲜空气59958 Kg/h，此外，醪塔，精馏塔底的废醪量大，温度高，可以利用蒸汽喷射泵将废醪进行真空蒸发，可以利用二次蒸汽加热醪液和浓缩废醪。废醪温度由105℃降低到82 ℃，则可产生的二次蒸汽为：
D4=(WXcW+D2cg)(tW1-tW2)/I’
=
(15122634.04+3507134.18)(105-82)/2299
=7579(Kg/h)
式中：2299-饱和温度82 ℃下，水的汽化潜热。
这样回收的二次蒸汽量为：
∑D’=D1+ D2+D3+D4
=946+2689+9976+7579 =21190(Kg/h)
按其中回收80%计，则可节约蒸汽：
21190380%/59958=28.3%
3.5.2酒精厂平均蒸汽耗用量
年产10万吨酒精厂每小时平均蒸汽耗用量是有蒸煮和蒸馏，再加上2%作为其他需要和损失：
599583102%=61157(Kg/h)
现以锅炉效率为60%，没吨标准煤能产生供应使用的6吨新鲜蒸汽计。
采用低温蒸煮、直接式双塔流程和部分废气回用。这样煤耗为：
(61157-21190380%)/(631.531000)=4.9(t/h)
3.6 酒精生产过程中的供水衡算
3.6.1工艺技术指标及基础数据
(1)排醛塔和精馏塔塔顶温度均为78.5—79摄氏度，塔顶蒸汽的酒度为95%--96%，第二分凝器温度为40℃。 （2）醛酒产量占成品产量的2%。 （3）杂醇油分油提取温度取25℃。
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第3章 酒精生产各工段物料和热量衡算 （4）取出杂醇油馏分的酒精浓度为42%--60%（体积分数）。平均值50%。
3.6.2酒精生产供水衡算
根据年产10万吨酒精厂供水衡算过程中涉及水的数量汇总如表3-7所示： 1. 投料用水 要求53℃的水W‘=108300（kg/h）
2. 真空冷却水喷射泵耗水 要求20℃的水W2’=350783(kg/h) 3. 配曲乳用水为31707kg/h，水温要求不严格。
4. 糖化醪喷淋冷却用水 要求17℃的水W1’=221109kg/h。 5. 酒母糖化醪稀释用水mw’=3734kg/h，温度无严格要求。
6. 酒母糖化醪杀菌后冷却用水 要求20℃的W2’=44061kg/h。冷却水平均终温为35℃。
7. 酒母发酵冷却用水 要求17℃的水W3’=496000kg/h。 8. 发酵罐酒精捕集耗水 8488kg/h，要求17℃。 9. 发酵罐洗涤水 1698kg/h，可以用精馏塔废水。
表3-7 蒸煮和蒸馏工段蒸汽消耗和废气排放量汇总表
蒸汽耗用量
项目 蒸煮加热器
醪塔 精馏塔
消耗量kg/h 12396 35071 12491 废气排出
项目 蒸煮 液化 气液分离 真空冷却 回收
10. 醛塔分凝器冷却水 现假定所用冷却水的初温t1=25℃,且冷却水以逆流串联的方式通过各分离器，离开时终温t2=70℃,则醛塔分凝器冷却水耗量可以通过以下计算求解：
根据前面物料衡算结果，醛酒量A=284Kg/h.根据设计经验，醛塔回流比R=195，且查酒精工业手册附可以得到表95%酒精蒸汽的焓I=1166kJ/kg,则冷却水耗量为：
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温度℃ 158.1 110.8 110.8
排出量kg/h
946 2689 9976 7579 16952
温度℃ 84 84 104.3 62
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W4‘=ARI/Cw（t2-t1）
=2843255.631166/[4.183(70-25)] =449976Kg/h
11. 醛酒冷却水 把醛酒从t2=78.3℃冷却到t3=20℃,冷却水使用t=17℃的深井水，终温t4=35℃,逆流操作，则每小时耗水量为： W5‘=AC(t2- t3)/[Cw(t4-t)]
=28432.893(78.3-20)/[4.183(35-17)] =636(Kg/h)
12. 精馏塔冷凝器用水：
从精馏塔顶出来的酒气先经醪液预热器与冷去成熟醪进行热交换，酒气冷凝成饱和液体。 根据热量衡算有：
R2（P+Pε）i3=F1CF(tf2-tf1)+W3(th3’-th3)
式中 R2——精馏塔回流比，R2一般为3~4，现取R2=3.0
Pε——回流入醛塔的次等酒量，可取合格成品酒精P的2%,故Pε=278（Kg/h） i3——塔顶上什酒气的焓，为1166kJ/kg F1——蒸馏发酵醪流量，为2122.13Kg/h CF——蒸馏发酵醪比热容，取3.96kj/(kg.k) tf2, tf1——蒸馏发酵醪加热前后温度，为27℃和70℃ th3’，th3——冷却水进出口温度，取25℃和70℃。
由上式可得精馏塔分凝器冷却水用量为：
W6‘={[33(14200+278)+14200]31166-212233.963(70-27)}/[(70-25)34.18]
=194374(Kg/h)
13. 精馏塔成品冷却用水 应用深井水将成品冷却到20℃，耗水量： W7’=Pcp(T1-T2)/[cg(t2-t1)]
=1420032.893(78.3-20)/[4.183(35-17)] =31798(kg/h)
应用17℃的冷水： W5’+W7’=636+31798=32434(kg/h) 需要25℃左右冷却水，最终升温到70℃的热量水： W4’+W6’=449976+194374=239350(kg/h)
14. 锅炉用水 以锅炉蒸发量平均为61157kg/h计，则必须提供相应水量进行之。
15. 其他各种泵类和锅炉辅机冷却用水以及实验室等部门的用水，估计为冷水供应量的1%。
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