Производство этилового спирта из картофеля (стр. 4 из 5)
6. Паросепаратор
7. Испаритель-осахариватель
8. Теплообменник 101М-01
III. Бродильно-дрожжевое отделение
9. Бродильный чан
Бродильный чан с выносным теплообменником F = 70 м2 10-1М-01
10. Дрожжанка
IV. Брагоректификационное отделение
11. Брагоректификационная установка производительностью дал/сут. условного спирта-сырца.
Технологическое оборудование и цеха спиртового завода
1. Приемное устройство для клубней картофеля с автотранспорта и ж. д. и весовая.
2. В производственном корпусе :
- подработочное отделение картофеля
- отделение разваривания и осахаривания
- бродильно-дрожжевое отделение
- брагоректификационное отделение
- спиртоприемное отделение
3. Спиртохранилище:
- спиртоотпускное отделение
- спиртохранилище
4. Цех ферментных препаратов:
- склад сырья
- отделение приготовления питательной среды
- ферментационное отделение
- отделение готовой культуры
5. Бардораздаточная
6. Хранение и подработка картофеля:
- буртовое поле
- рештак
- отделение мойки картофеля
- дробильное отделение
- отделение приготовления замеса
7. Лаборатория
8. Административно-бытовой корпус
9. Подсобно-вспомогательные производства
Установка для извлечения спирта (ректификации)
• Состав линии
- Бражная колонна
- Конденсаторы
- Эпюрационная колонна
- Ректификационная колонна
Холодильники
Материальный баланс процесса
Материальный баланс спиртового брожения имеет следующий вид:
СnН2 nОn + 0,005 NН3 - 0,04 X + 0,49 С2 Н5 ОН + 0,47 СО2 .
биомасса
Энергия субстрата в процессе брожения распределяется так:
90% переходит в этанол и по 5% - в биомассу и теплоту.
Выход этилового спирта из картофеля, как правило, составляет 166 л/га.
Выход спирта в декалитрах из 1 т усл. крахмала картофеля
По схемам производства:
- Периодической – 64,7
- Полунепрерывной – 65,0
- непрерывной – 65,7
- непрерывной с мех.-фермент. Обработкой – 66,1.
Следует отметить идею японского ученого Ямомото – создание замкнутой безотходной системы получения этанола из картофеля. Ямомото экспериментально доказал, что полученный из микромицетов рода Rhizopus комплексный ферментный препарат, обладающий амилазной и пектиназной активностью, при добавлении к дрожжам хорошо конвертирует крахмал растертой массы катофеля в этанол. Процесс реализуется при рН 4,2 и температуре 25 ?С. В этой технологии не требуется разваривать картофель и отдельно осахаривать массу.
После мойки картофель измельчают на терке и проводят одностадийную ферментацию (рис. 3). Этанол дистиллируют, а барду вместе с ботвой направляют на метановое брожение. Биогаз используют для дистилляции этанола, а ферментированную жидкую фракцию после метанового брожения со всеми минеральными компонентами урожая возвращают на поле в качестве удобрения. Согласно данной технологии с 1 га поля можно получить 270 л этанола за один цикл. Из ферментированного субстрата с содержанием этанола 6-10% об. последний выделяют в перегонных аппаратах, получая технический продукт (сырец) с содержанием этанола 85 % об. После ректификации получают продукт, содержащий 96,5% этанола. В среднем для получения 1 л этанола тратится 4 кг пара. В скором будущем предполагается снизить расход пара до 2,2 кг.
| № | Содержание информации | Условное обозначение | Единица измерения | Принятые значения |
| 1 | Содержание С2 Н4 в этиленовой фракции | g011 | доля по объему | 0,96 |
| 2 | Содержание С2Н5ОН в ректификате | g401 | доля по массе | 0,945 |
| 3 | Норма расхода пара | К | моль Н2О / моль С2Н4 | 0,7 |
| 4 | Конверсия этилена | c | доля единицы | 0,055 |
| 5 | Селективность | j1 | доля единицы | 0,955 |
| 6 | Степень превращения конвертированного этилена в - диэтиловый эфир- ацетальдегид | j2j3 | доля единицы | 0,0350,01 |
| 7 | Содержание инертов в циркуляционном газе | g51и | доля по объему | 0,16 |
| 8 | Количество свежей этиленэтановой фракции (базис расчета) | П | кг | 7900 |
| 9 | Доля отдуваемого газа, выходящего из сепаратора | g35и | доля по объему | 0,15 |
Характеристика и очистка сточных вод спиртового производства
Каждое спиртовое производство в зависимости от своей специализации характеризуется своими, присущими только данному производству, источниками образования сточных вод.
Поэтому, прежде чем описывать схемы очистки данной категории производств, приведу классификацию самих производств в зависимости от перерабатываемого и выпускаемого сырья.
По виду перерабатываемого сырья спиртовые заводы делятся на:
1. • Перерабатывающие крахмалосодержащее сырье (картофель и зерновые культуры). Назовем условно эту категорию первой группой.
2. • Ко второй группе относятся заводы, перерабатывающие мелассу (отход свекольного производства).
На спиртовых заводах, перерабатывающих крахмалосодержащее сырье (первая группа), организуют производство ферментных препаратов, кормовых дрожжей и сжиженной пищевой углекислоты.
Источники образования сточных вод на различных видах производств и системы производственной канализации
На спиртовых заводах первой группы сточные воды образуются:
1. • при промывке и замочке зерна на солод;
2. • при гидротранспортировке зеленого солода;
3. • при увлажнении воздуха в увлажнительной камере солодовни;
4. • при мойке солодовенных сит;
5. • при мойке технологического оборудования;
6. • при промывке фильтров установок химической водоочистки.
При переработке картофеля дополнительно образуются транспортерно-моечные воды.
На крахмалопаточном заводе сточные воды образуются:
1. • при транспортировании и мойке клубней картофеля;
2. • в результате многократной промывки крахмала и мезги;
3. • при мойке технологического оборудования, сит;
4. • при смыве фильтр-прессной грязи;
5. • в процессе выпаривания и уваривания сиропа (конденсат вторичного пара):
6. • при охлаждении продуктов, полупродуктов и машин.
В настоящее время сточные воды, образующиеся в производственных процессах на перечисленных заводах, отводят по двум раздельным сетям канализации:
- По сети отработавших вод (от охлаждения производственных сред в аппаратах через поверхность теплообмена, подшипников, компрессоров и воздуходувных машин). При условии, что данная вода не подверглась в процессе теплообмена загрязнению посторонними примесями, ее используют повторно в системе оборотного водоснабжения после охлаждения и профилактической дезинфекции.
- По сети производственных загрязненных сточных вод отводят воды со значительной концентрацией растворимых, коллоидных и взвешенных органических веществ, которые быстро забраживают и загнивают. Сюда относятся воды от мойки технологического оборудования и трубопроводов, полов, замачивания зерна на солод, его мойки и дезинфекции, лютерная вода, продувочный сброс транспортерно-моечных вод после многократного использования.
Кроме того, на заводах, перерабатывающих картофель, дополнительно устраивают канализационную сеть транспортерно – моечных вод, куда направляются сточные воды от гидравлического транспортера и от мойки клубней картофеля. Основными видами загрязнений этих вод являются взвешенные вещества (песок, земля и т.п.), а также растворимые составляющие почвы и поверхностные органические вещества клубней, количество которых резко возрастает при транспортировании и мойке поврежденных, загнивших или подмороженных клубней картофеля.
Характеристика сточных вод и методы их очистки.
Сточные воды спиртовых и ликероводочных производств
Сточные воды спиртовых и ликероводочных производств характеризуются следующими показателями, сведенными в таблицы 1,2.
Табл. 1. Характеристика сточных вод спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалосодержащее сырье
| Вид производства | Т, ºC | Взвешенные вещества, Мг/л | ХПК, мг О2/л | БПКполн., мг О2/л | рН |
| При прямоточной системе водоснабжения | |||||
| Производство спирта из картофеля | 16 | 8800 | 1200 | 430-760 | 6,8 |
| Производство спирта и зерновых культур | 37 | 450 | 600-1100 | 300 | 6,6 |
| При оборотной системе водоснабжения | |||||
| Производство спирта из картофеля | 30 | 500 | 1300 | 700 | 6,5 |
| Производство спирта и зерновых культур | 36 | 430 | 600 | 500 | 5,8 |
Объем и концентрация производственных сточных вод при получении спирта представлены в табл. 22, составленной на основании «Рекомендаций по замкнутому циклу очистки и использования в обороте производственно-загрязненных сточных вод по бессточной схеме водоиспользования для спиртовых заводов, перерабатывающих крахмалосодержащее сырье».
Таблица 2
| Показатели | Размерность | Производство спирта из картофеля |
| Количество воды | м3/1000 дал | 146 |
| Взвешенные вещества | мг/л | 500 |
| Окисляемость | мг/л | 1900 |
| БПК5 | мг/л | 600 |
| БПКполн. | мг/л | 900 |
| рН | - | 7,0 |
| Температура | °С | 35 |
Как видно из приведенных выше данных, сточные воды спиртовых заводов характеризуются высоким содержанием взвешенных веществ и большим содержанием органических загрязнений.
На спиртовых заводах, перерабатывающих картофель, очистка воды осуществляется по двум самостоятельным линиям. Это линия по очистке транспортерно-моечных вод (сооружения механической очистки) и линия очистки производственных и бытовых сточных вод (сооружения биологической очистки).