年产8万吨酒精工厂的初步设计
选用含氮量21%的硫酸铵作为氮源，每吨糖蜜添加1kg，则每生产1吨酒精硫酸铵消耗量为：4180×1÷1000=4.18（kg）
年产8万吨酒精，硫酸铵总消耗量为：80000×4.18=334400（kg）=334.4（t） 每日消耗量：334.4÷300=1.115（t） （3）、硫酸用量
每吨糖蜜用硫酸5kg，则每生产1吨酒精消耗硫酸的量为：4.18×5=20.9（kg） 年产8万吨酒精，硫酸总消耗量为：20.9×80000=1672200（kg）=1672.2（t） 每日用量：1672.2÷300=5.57（t）
表1-3 稀释部分各物料用量
物料 糖蜜稀释用水量 营养盐添加量 硫酸用量
消耗量（t） 8.0256×105 334.4 1672.2
2.2 热量衡算
2.2.1 发酵部分
以甘蔗糖蜜为碳源，酵母发酵每生成1kg酒精放出的热量约为1170KJ。则年产8万吨酒精工厂，发酵和培养酵母每小时放出的热量为：
Q=1170×11112.5=1.3×107（KJ/h）
发酵酵母冷却用水初温TW1=20℃，终温TW2=27℃，则每小时平均耗水量为： W酵母发酵=Q/[Ce(TW1-TW2)]=1.3×107/[4.18×(27-20)]=444292.5(kg/h) 酵母酒精捕集器用水：（待蒸馏发酵醪液量为F=156008kg/h）
5%F÷1.06=5%×156008÷1.06=7358.9(kg/h)
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则在发酵部分总用水量W发酵部分=7358.9+444292.5=451651.4（kg/h） 2.2.2 蒸馏部分
按采用差压蒸馏两塔流程计算[1.14]，进醪塔酒精浓度为7.14%，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7.14%，沸点92.4℃，上升蒸汽酒精浓度为50%（体积），即42.43%（质量）。塔顶温度75℃，塔底温度85℃。则塔顶上升蒸汽热焓量i1=2045KJ/kg。加热蒸汽取0.05MPa绝对压力，则其热焓量I1=2644KJ/kg。 总物料衡算：
F1 + D1 = V1 + WX + D1 即 F1 =V1 + WX 酒精衡算式：
F1xF1=V1y1+（WX+D1）xW1
式中：xF1—成熟发酵醪内酒精含量[%(W)],xF1=7.14%。
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y1—塔顶上升蒸汽中酒精浓度[%(W)],y1=42.43%。
XW1—塔底排出废糟内的酒精浓度[﹪（W）]，塔底允许逃酒在0.04﹪以下，取
xW1=0.04﹪。热量衡算式：
F1CF1tF1+D1I1=V1i1+(WXCW+D1Ce)tW1+Qn1
由于CF1=3.98KJ/（kg·h），CW=4.04KJ/（kg·k），Ce=4.18KJ/（kg·k），并取热损失Qn1=1﹪D1I1，tF1=55℃，tW1=85℃，F1=156008（kg/h）
联解以上三式（总物料横算式、酒精衡算式、热量衡算式）求得
V1=26103.5（kg/h），Wx=129904.5（kg/h），D1=28218（kg/h） 一般醪塔采用直接蒸汽加热，塔底醪排出量为：
G1=WX+D1=129904.5+28218=158122.5（kg/h）
表2-1 年产8万吨酒精工厂蒸馏部分醪塔物料热量汇总表 进入系统
项目 成熟醪 加热蒸汽 ——
物料（kg/h） F1 156008 D1 28218 ——
热量（kJ/h） F1CF1tF1 3.4×107 D1I1 7.46×107 ——
项目 蒸馏
残液 上升蒸汽 加热蒸汽 热损失
7
离开系统
物料（kg/h） WX 129904.5 V1 26103.5 D1 28218 —— 138278
热量（kj/h） WXCWtW1 4.46×107 V1i1 5.34×107 D1tW1Ce 1.00×107 Qn1
5
7.46×10 10.81×10
7
—— 累计
—— 184226
—— 10.86×10
累计
2）精馏塔[6、8]
塔顶温度105℃，塔底130℃，进汽温度130℃，出塔浓度为96﹪（v），即93.84﹪（w）。
出塔酒精量为：P=11112.5×99.18/93.84=11745.0 (kg/h)
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：
A=2﹪×11745.0=234.9(kg/h)
（3）P′= P–A =11745.0－234.9=11510.1(kg/h)
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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：
Pe= P′×2%=11510.1×2%=230.02（kg/h）
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m0=0.3﹪(P′+A)=0.3%×11745.0=35.235(kg/h),故H=(P′+Pe)×2﹪=（11510.1+230.02）×2﹪=11740.12×2﹪=234.8(kg/h)
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tH=80℃,仍回入精馏塔,这部分稀酒精量为: H′= (1+4)H–m0 = 5H–m0=5×234.8-35.235=1138.765(kg/h) （6）物料平衡[7、11]：
F2 + D2 + H′= P′+ Pe + H + D3 + W′x
则: W′x = F2 + H′-P′-Pe -H
=26103.5+1138.765－11510.1－230.02－234.8 =15267.345 (kg/h) （7）热量平衡：
F2CF2tF2+D2I2+H′CHtH+R(Pe+P′)tPCP
=(R+1)(Pe+P′)i2+P′tPCP+HiH+(D2+W′X)tW2CW+Qn2 式中 R—精馏塔回流比一般为3～4，取3
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I2—精馏塔加热蒸汽热焓量，0.6Mpa绝对压力，I2=2652(kJ/h) tH—为回流稀酒精进塔温度tH=80℃
CH—为杂醇油分离器稀酒精比热，稀酒精浓度为：
x′H=[xH(H－m0)]/H′=[75.2%×(234.8－35.235)]/1138.765=13.20%,
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。查得此时比热为CH =4.43KJ/（kg·k）。
tP—出塔酒精的饱和温度(78.3℃)
CP—出塔酒精的比热，此为2.80[kJ/（kg.K）] i2—塔顶上升蒸汽热焓量,i2=1163.2 (kJ/kg) iH—杂醇油酒精蒸汽热含量,此为iH=1496(kJ/kg) tw2—精馏塔塔底温度，取130℃
Cw取4.04KJ/（kg·k）
Qn2—精馏塔热损失,Qn2=2òI2
CF2—进塔酒精的比热，取CF2=4.16(kJ/kg) tF2—进料温度，取90℃ W′x上面算得15267.345kg/h 计算可得：D2=25449.5(kg/h) 塔底排出的废水：
G=D2+W，x= 25449.5+15267.345=40716.8（kg/h） 计算蒸馏部分的蒸馏效率：
ηp=xpP/（xF1F1）=（93.13%×11745.0）÷（7.14%×156008）=98.197%
表2-2 年产8万吨酒精工厂蒸馏部分精馏塔物料热量衡算汇总表 进入系统
项目 脱醛液 加热蒸汽 稀酒精 回流液
物料（kg/h） F2 26103.5 D2 25449.5 H 1138.765
'离开系统
热量（kJ/h） F2CF2tF2 9.77×106 D2I2
7
6.75×10 HCHtH 4.036×105
'项目 96﹪酒
精 次级酒精 杂醇油酒精蒸汽 蒸馏废水
物料（kg/h） P′ 11510.1 Pe 230.02 H 234.8 W′x+D2 40716.8
热量（kj/h） P′CPtP 2.52×106 — — HiH 3.51×105 (Wx+D2) tW 2Cw 2.14×107
—
— R(Pe+ P`)Cptp 7.72×106
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