酒精生產(chǎn)過程中蒸煮流程

目錄第1章酒精生產(chǎn)過程中蒸煮流程簡介111酒精生產(chǎn)及蒸煮工藝112CAD流程圖3第2章控制系統(tǒng)方案設(shè)計421工藝過程分析422蒸餾流程分析5第3章控制系統(tǒng)儀表選型731檢測元件選型732執(zhí)行元件9第4章課程設(shè)計心得18參考文獻19附錄20第1章酒精生產(chǎn)過程中蒸煮流程簡介11酒精生產(chǎn)及蒸煮工藝用淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精的工廠，多數(shù)采用連續(xù)蒸煮工藝，只有少部分小型酒精廠和白酒廠，還采用間歇蒸煮工藝，下面分別加以介紹。（1）間歇蒸煮法間歇蒸煮法常用的蒸煮設(shè)備是立式錐形蒸煮鍋，其外形和結(jié)構(gòu)簡單。1間歇蒸煮工藝流程目前我國酒精廠間歇蒸煮的方法基本上有兩種，一種是加壓間歇蒸煮，一種是添加細菌淀粉酶液化后低壓或常壓間歇蒸煮、加壓間歇蒸煮是原料經(jīng)人工或運輸機械送到蒸煮車間，經(jīng)除雜后進入拌料罐，加溫水拌料，并維持一定時間，然后送入蒸煮鍋中，通入直接蒸汽將醪液加熱到預定蒸煮壓力，維持一定的蒸煮時間，蒸煮時間結(jié)束后，進行吹醪。操作工藝流程如下溫水蒸汽原料除雜粉碎拌料泵蒸煮成熟蒸煮醪送入糖化鍋（1）加水蒸煮整粒原粒時，水溫要求在8090，尤其是蒸煮含有淀粉酶的甘薯干，更不能用低溫水。蒸煮粉狀原料時，水溫不宜過高，一般要求在5055。原料加水比因原料不同和粉碎度不同而不同，一般為粉狀原料為134至140；薯干為130至140；谷物原料為128至130。（2）投料蒸煮整粒原料時，投完粒即加蓋進汽，或者在投料過程中同時通入少量蒸汽，起攪拌作用。蒸煮粉狀原料時，可先在拌料桶內(nèi)將粉料加水調(diào)成粉漿后在送入蒸煮罐；或向罐內(nèi)直接投料，邊投料，邊通入壓縮空氣攪拌，以防結(jié)塊，影響蒸煮質(zhì)量。投料時間因罐的容量大小和投料方法不同而有差異，通常在1520MIN。（3）升溫（生壓投料畢，即關(guān)閉加料蓋，通入蒸汽，同時打開排氣閥，驅(qū)除罐內(nèi)冷空氣，以防罐內(nèi)冷空氣存在而產(chǎn)生“冷壓”，影響壓力表所指示的數(shù)值，不能反反映罐內(nèi)的真實溫度，造成原料蒸煮不透。正確排出“冷壓”的方法是通入蒸汽加熱時，打開排氣閥，直到排出的氣體發(fā)白（水蒸氣），并保持23MIN，而后再關(guān)閉排氣閥，升溫時間一般4050MIN。（4）蒸煮（定壓）料液升到規(guī)定壓力后，保持此壓力維持一定的時間。使原料達到徹底糊化的操作，工廠常稱之為定壓。定壓后，通入鍋內(nèi)的蒸汽已經(jīng)很少，鍋內(nèi)熱力分布不均勻，易造成下部原料局部受熱而焦化，上部原料受熱不足而蒸煮不透。另外，料液翻動不好，原料與罐壁及其相互之間撞擊摩擦輕緩，則導致原料的植物組織和淀粉粒不易破裂。為了使原料受熱均勻和徹底糊化，采用循環(huán)汽的辦法來攪拌罐內(nèi)的料液。一般每隔1015MIN循環(huán)換汽一次，每次維持35MIN，直至蒸煮完畢為止。循環(huán)換氣后使罐內(nèi)達到原規(guī)定壓力。循環(huán)換汽和穩(wěn)壓操作，是保證蒸煮醪液質(zhì)量的兩個重要條件。（5）吹醪蒸煮完畢的醪液，利用蒸煮罐內(nèi)的壓力從蒸煮鍋排出，并送入糖化鍋內(nèi)。吹醪時間視蒸煮罐容量的大小而定，不得少于1015MIN。此法蒸汽耗量較多，但蒸煮醪液質(zhì)量較好，故廣泛應用于酒精生產(chǎn)中。2加淀粉酶低壓或常壓間歇蒸煮法此法是先加細菌淀粉酶液化后，在進行加壓蒸煮。方法是先粉碎原料，按照規(guī)定的加水比放到混合池拌勻，調(diào)整溫度至5060，加入細菌淀粉酶，攪拌均勻，細菌淀粉酶的用量為510G/G原料，加石灰水調(diào)整PH6971，送入蒸煮鍋，通入壓縮空氣進行攪拌，并通蒸汽升溫至8893，保持1H，取樣化驗（碘反應呈紅色），達到標準的液化程度，繼續(xù)升溫至115130，保持05H，經(jīng)滅酶后即可吹醪送至糖化鍋。這樣，蒸煮壓力可以降低，蒸煮時間也可以縮短。采用原料不同，淀粉酶的用量不同。例如薯類粉狀原料，淀粉酶用量可少些，谷類原料和野生植物原料，淀粉酶用量則要適當加大些。最好先將淀粉酶加水浸漬051H后，再用。（2）連續(xù)蒸煮法淀粉質(zhì)原料的連續(xù)蒸煮，是一項重大技術(shù)革新。根據(jù)蒸煮設(shè)備的類型，可分為罐式連續(xù)蒸煮、柱式連續(xù)蒸煮和管道式連續(xù)蒸煮3種方法。1罐（鍋）式連續(xù)蒸煮最初是將酒精工廠原有的間歇式蒸煮罐經(jīng)改裝后幾個罐串聯(lián)起來，并增加一個預煮鍋和一個汽液分離器而投入酒精生產(chǎn)的。原料經(jīng)斗式提升機1運送到貯料斗2，再經(jīng)錘式粉碎機3粉碎后，進入粉料貯斗4中，由此經(jīng)螺旋輸送器5，邊加水邊進料與攪拌桶6中，在攪拌狀態(tài)下，通入二次蒸汽，加熱至預定的預煮溫度，并維持一段時間（預煮時間），為了確保連續(xù)蒸煮，生產(chǎn)常設(shè)兩個預煮攪拌桶。之后泵入蒸煮鍋組中進行蒸煮，通常預煮醪從鍋底進入鍋內(nèi)，與對面鍋底噴入的加熱蒸汽混合，并加熱到蒸煮溫度。蒸煮醪從蒸煮鍋8中流出，依次進入各蒸煮鍋中。從最后一蒸煮鍋中出來的蒸煮醪以切線方向進入汽液分離器9中，產(chǎn)生的二次蒸汽從氣液分離器頂部導出，用于預煮醪升溫之用，蒸煮成熟醪從底部引出送入糖化車間。（3）蒸煮新工藝因傳統(tǒng)的酒精生產(chǎn)均需要經(jīng)過130150的高溫蒸煮，能耗藥占整個酒精生產(chǎn)總能耗的30。因此，10多年來，有不少研究者首先從節(jié)約蒸煮工序的能耗著手進行了試驗，其中比較成功并以被工業(yè)生產(chǎn)采用的石低溫蒸煮法和無蒸煮法的酒精發(fā)酵技術(shù)。1低溫蒸煮法采用高于淀粉糊化溫度，但不高于100，另加淀粉酶作為液化劑是低溫蒸煮工藝的特點。根據(jù)醪液加溫的高低，該工藝主要分為下列兩種形式（1）9095糊化液工藝。這種方法是德國和美國合作開發(fā)的簡稱LBW工藝，整粒玉米先用離心方法分離的熱酒糟清夜在9095下浸漬，使玉米吸水軟化，并完成玉米糊化作用，再用均質(zhì)機加耐高溫淀粉酶進行二次濕磨?？晒?jié)約蒸汽85以上。采用此工藝處理甘薯原料較少。（28085糊化液工藝。對薯類原料而言。該工藝的流程如下甘薯干粉碎拌碎加淀粉酶加溫至8085糊化液化冷卻至62加酸調(diào)節(jié)PH46糖化（30MIN冷卻至2728。上述蒸煮新工藝，在節(jié)能方面尤其獨特的優(yōu)勢，但至今為止，國內(nèi)外真正在工藝生產(chǎn)上采用的還不多，原因是發(fā)酵時間長，糖化酶用量大，污染危險性較大等。但從發(fā)展趨勢看，蒸煮新工藝還是很有前途的。12CAD流程圖圖11酒精生產(chǎn)過程中蒸煮工藝流程圖第2章控制系統(tǒng)方案設(shè)計本設(shè)計流程是利用在精餾塔中將乙醇從塔釜混合物中分離出來。精餾是將液體混合物部分氣化，利用其中各組分相對揮發(fā)度的不同，通過液相和氣相間的質(zhì)量傳遞來實現(xiàn)對混合物的分離。本裝置中將由于乙醇的沸點較低，易揮發(fā)，故采用加熱精餾，經(jīng)氣化的乙醇蒸汽經(jīng)冷凝，可得到較高純度的乙醇。原料經(jīng)進料管由精餾塔進料板處流入塔內(nèi)，開始精餾操作；當釜中的料液建立起適當液位時，再沸器進行加熱，使之部分氣化返回塔內(nèi)。氣相沿塔上升直至塔頂，由塔頂冷凝器將其進行全部或部分冷凝。將塔頂蒸汽凝液部分作為塔頂產(chǎn)品取出，稱為餾出物。另一部分凝液作為回流返回塔頂。回流液從塔頂沿塔流下，在下降過程中與來自塔頂?shù)纳仙羝啻文嫦蚪佑|和分離。當流至塔底時，被再沸器加熱部分氣化，其氣相返回塔內(nèi)作為氣相回流，而其液相則作為塔底產(chǎn)品采出。21工藝過程分析精餾塔的操作是從物料平衡，熱量平衡，相平衡及精餾塔的性能等幾個方面考慮的，通過控制系統(tǒng)建立并調(diào)節(jié)塔的操作條件，使精餾塔滿足分離要求。精餾塔操作控制的典型參數(shù)中，有六個流量參數(shù)進料量，塔頂和塔釜產(chǎn)品流量，冷凝量，蒸發(fā)量和回流量。此外，還有壓力，塔釜液位，回流罐液位，塔頂產(chǎn)品組成和塔釜產(chǎn)品組成等參數(shù)。壓力和液位控制是為了建立穩(wěn)定操作條件。液位恒定阻止了液位積累，壓力恒定阻止了氣體積累。對于一個連續(xù)系統(tǒng)，若不組織積累就不可能取得穩(wěn)定操作，也就不可能穩(wěn)定。壓力是精餾塔操作的主要控制參數(shù)，壓力除影響氣體積累外，還影響冷凝，蒸發(fā)，溫度，組成，相對揮發(fā)度等塔內(nèi)發(fā)生的幾乎所有過程。產(chǎn)品組成控制可以直接使用產(chǎn)品組成測定值，也可以采用代表產(chǎn)品組成的物性，如密度，蒸汽壓，最常用的是采用靈敏點溫度。1壓力控制精餾塔對壓力的平衡要求很嚴格。一旦壓力大幅度波動，塔釜液位，回流液位緊跟著波動，進而影響物料平衡，熱量平衡，相平衡三大平衡，從而使整個操作系統(tǒng)處于不平穩(wěn)狀態(tài)，影響到產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。例如從提高產(chǎn)品質(zhì)量來說，壓力越高，沸點越接近，氣液兩相越難分離，顯然降低壓力可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。但降低操作壓力是以增加冷卻介質(zhì)的用量或降低冷卻介質(zhì)溫度為前提的，因此降低操作壓力是有限的。由此可見，壓力控制對精餾塔的操控有主導作用。一般情況下，冷卻介質(zhì)，加熱介質(zhì)的溫度，壓力，流量都會影響到壓力的平穩(wěn)，因此可以根據(jù)控制要求選擇其中之一作為操縱變量來控制精餾塔的操作壓力。2液位控制（1）塔釜液位控制塔釜液位既不能空也不能滿，塔釜液位滿，容易淹住返塔口，造成熱虹吸效果差，影響重沸器換熱效果。塔釜液位空，易造成重沸器內(nèi)液位液化氣蒸干，蒸干后，再有液化氣下到重沸器，馬上急劇氣化，沖塔造成整個塔的操作全部混亂。塔釜液化氣主要受塔釜產(chǎn)品產(chǎn)出量，塔壓力，塔釜溫度等影響，可根據(jù)造成塔釜液位變化的原因進行調(diào)節(jié)。一般塔釜液位用塔釜產(chǎn)品產(chǎn)出量進行控制。（2）回流罐液位控制回流罐液位既不能滿也不能空。回流罐空，造成回流泵抽空停泵，則全塔停工。回流罐滿，造成塔內(nèi)氣相介質(zhì)無法冷卻使得塔內(nèi)壓力急劇上升，易造成安全閥起跳或全塔操作混亂。影響回流罐液位的因素有塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出量，壓力，釜溫，頂溫，回流量等。一般回流罐液位用釜溫或塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出量控制。3流量控制精餾塔操作控制中有六個流量參數(shù)進料量，塔頂和塔釜產(chǎn)品流量，冷凝量，蒸發(fā)量和回流量。而流量的波動又會影響壓力的平穩(wěn)，所以精餾塔的流量控制是必不可少的。但是，并不是說所有的流量都要控制，不同的控制方案選擇的控制流量參數(shù)也不同，精餾塔的控制一般包括物料平衡控制方案和熱量平衡控制方案，可以根據(jù)所選擇的控制方案來選擇需要控制的流量參數(shù)。4溫度控制溫度控制是最常用的產(chǎn)品組成控制手段。溫度控制的前提是控制溫度能正確反應其組成的變化。若溫度控制不能與組成很好關(guān)聯(lián)，或?qū)M成變化反應不靈敏，則溫度控制將失去作用，因此，一般采用提餾段靈敏板溫度作為主要參數(shù)，以實現(xiàn)對塔的間接分離質(zhì)量控制。22蒸餾流程分析蒸餾流程的確定應根據(jù)成品質(zhì)量的要求與發(fā)酵成熟醪的組成。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下要盡可能地節(jié)省設(shè)備投資與生產(chǎn)費用，并要求管道布置簡單，工作操作方便。1單塔式蒸餾用一個塔從發(fā)酵成熟醪中分離獲得酒精成品，稱為單塔蒸餾。它適用于對成品質(zhì)量與濃度要求不高的工廠。2兩塔蒸餾若利用單塔蒸餾制造濃度很高的酒精，則塔需要很多層塔板，于是塔身很高，相應的廠房建筑也要很高。另外這樣的單塔蒸餾酒糟很稀，用作飼料諸多不便。為了降低塔身高度和提高成品濃度，把單塔分做兩個塔，分別安裝，這就是兩塔流程。粗餾塔的作用是將乙醇從成熟醪中分離出來，并排除酒糟。精餾塔的作用是濃縮乙醇和排除大部分雜質(zhì)。兩塔流程又有氣相進塔和液相進塔兩種型式，氣相進塔系粗餾塔發(fā)生的酒汽直接進入精餾塔，這種方式生產(chǎn)費用較低，為淀粉質(zhì)原料廠所采用。液相進塔則系粗餾塔發(fā)生的酒汽先冷凝戍液體，然后進入精餾塔，這種方式由于多一次排醛機會，成品質(zhì)量較好，適用于糖蜜酒精廠。（1）氣相進塔的兩塔流程成熟醪用泵自醪池進入預熱器，與精餾塔來的酒精蒸汽進行熱交換，成熟醪被加熱至40左右，由醪塔頂部進入醪塔，而醪塔底部用直接蒸汽加熱，使塔底溫度為L05108，塔頂溫度為9295，塔頂約50容量的酒精蒸汽直接進入精餾塔，被蒸盡酒精的成熟醪稱酒糟，由塔底部排糟器自動排出。精餾塔底同樣亦用直接蒸汽加熱，使塔底溫度為105107，塔中部溫度為92左右，醪塔來的粗酒精經(jīng)提濃精餾后，酒精蒸汽由塔頂進入醪液預熱器，未冷凝下的酒汽再進入第一、第二冷凝器，冷凝液全部回流入塔，部分還未冷凝的氣體則進入第三冷凝器，該冷凝液里含的雜質(zhì)較多，不再回流入塔，作為工業(yè)酒精出售。沒有冷凝的為CO2氣體和低沸點雜質(zhì)，由排醛管排至大氣中。成品酒精在塔頂回流管以下，即塔板上液相取出，經(jīng)成品冷卻器，檢酒器，其質(zhì)量達到藥用要求后送入酒庫。蒸盡乙醇的廢水稱余餾水，經(jīng)排出管排至塔外。雜醇油的分離，自塔內(nèi)取出的粗雜醇油經(jīng)冷卻器再加水稀釋經(jīng)乳化器，含酒精10容量以下時，粗雜醇油便分層，油浮在上面，送至儲存罐中，下層的淡酒流至醪池中。雜醇油由儲存罐利用位差經(jīng)過鹽析罐，以提高濃度。（2）液相進塔的兩塔流程氣相進塔的優(yōu)點是節(jié)省加熱蒸汽、冷卻水。但成熟醪含雜質(zhì)較多時成品質(zhì)量難保證。由于兩塔直接相通，相互影響較大，要求操作技術(shù)也較高。由于糖蜜發(fā)酵醪含雜質(zhì)較多，所以一般都不采用氣相進塔方式。液相進塔的工藝過程是成熟醪經(jīng)預熱器之后進入組餾塔，在塔內(nèi)被加熱，酒精蒸發(fā)，在冷凝器冷凝成液體后，或直接流入精溜塔或回流到粗餾塔再由粗餾塔頂層塔板液相取料至精餾塔。液相進塔時，進料塔板上汽液兩相平衡，濃度較氣相進料時高，因此液相進塔時的進料位置要比氣相進料時高23層，否則塔底容易跑酒。3三塔蒸餾兩塔流程無論是汽相過塔還是液相過塔，只能得到醫(yī)藥酒精。要獲得精餾酒精采用上述僅有濃縮設(shè)備的工藝流程是很難達到目的。三塔流程就是針對這缺點而改進的。三塔流程包括三個塔，一是粗韶塔，二是排醛塔又稱分餾塔，它安裝在粗餾塔與精餾塔之間，它的作用是排除醛脂類頭級雜質(zhì)。三是精餾塔，它除有濃縮酒精提高濃度作用外，還繼續(xù)排除雜質(zhì)，使能獲得精餾酒精。三塔流程由于粗餾塔蒸餾出的粗酒精進入排醛塔，以及排醛塔的脫醛酒進入精餾塔的形式不同又可分為三類（1）直接式粗酒精由粗餾塔進入排醛塔以及脫醛酒進入精餾塔都是氣體狀態(tài)。（2）半直接式粗酒精由粗餾塔進入排醛塔是氣體，而脫醛酒進入精餾塔是液體狀態(tài)。（3）間接式粗酒精進入排醛塔以及脫醛酒進入精餾塔都是液體。第3章控制系統(tǒng)儀表選型31檢測元件選型精餾塔也用蒸汽直接加熱,將粗酒精進一步蒸濃、排除雜質(zhì),得到進一步純化。脫盡酒精的廢水,由精餾塔底部排出。而純化后的酒精從精餾塔頂出來,依次進入預熱器、13冷凝器。其冷凝液全部回流到精餾塔,然后進入4冷凝器之后,冷凝液一般作為工業(yè)酒精取出。低沸點雜質(zhì)則由排醛管排掉。食用酒精是在精餾塔頂?shù)幕亓鞴芤韵碌母浇鼌^(qū)域液相取出,經(jīng)冷卻、計量后送入酒精成品貯罐。2酒精生產(chǎn)中自控儀表設(shè)備的使用現(xiàn)狀以及特點目前,國內(nèi)中小型酒精生產(chǎn)企業(yè)的自動化儀表設(shè)備與裝置處于基地式儀表設(shè)備、DDZ,電動單元組合儀表、各種組裝式儀表、數(shù)字式智能儀表和DCS分散控制、計算機控制系統(tǒng)并存的階段。酒精生產(chǎn)過程的自動控制在應用簡單的PID單回路調(diào)節(jié)、比值調(diào)節(jié)、串級調(diào)節(jié)等傳統(tǒng)控制調(diào)節(jié)手段的基礎(chǔ)上,其他先進的控制調(diào)節(jié)如前饋調(diào)節(jié)、極值優(yōu)化控制手段也隨著DCS分散控制儀表、計算機控制系統(tǒng)的出現(xiàn)開始成功地應用。并取得了可喜的成績。與酒精生產(chǎn)過程相適應的自動化儀表與裝置具有以下幾個特點和要求。在傳統(tǒng)的淀粉質(zhì)為原料的酒精生產(chǎn)工藝流程中,各生產(chǎn)工序相對獨立,工藝指標參數(shù)的控制要求相對來講不是很高。因此,采用獨立的大型中央控制室和復雜的自動檢測和控制裝置的廠家仍然很少,在粉碎、蒸煮、糖化、酒母、發(fā)酵、二氧化碳、蒸餾等生產(chǎn)工序就地設(shè)置控制室或就地儀表控制盤、柜。主要控制對象是蒸煮、糖化機組,發(fā)酵罐群,蒸餾設(shè)備機組等重要的酒精生產(chǎn)設(shè)備。控制變量以溫度、壓力、液位和流量為主,控制系統(tǒng)以單回路調(diào)節(jié)、比值調(diào)節(jié)和串級調(diào)節(jié)為主,并輔以手動操作。酒精易燃、易爆。醪料粘性大,流動性也差,在高溫下很容易結(jié)疤,結(jié)塊,容易造成液位、壓力等儀表檢測管道的堵塞。同時,酒精生產(chǎn)過程也存在腐蝕性。這些特點都要求選用的自控儀表能適應酒精生產(chǎn)過程中的特殊流體介質(zhì)的特有的性質(zhì)既然生產(chǎn)環(huán)境。酒精生產(chǎn)連續(xù)性很強,各生產(chǎn)工序雖然相對獨立,但也相互影響。由于酒精生產(chǎn)周期較長,受原料供應和銷售季節(jié)的影響較大,因此,酒精生產(chǎn)裝置一般每年進行一次生產(chǎn)設(shè)備大檢修之外,均需滿負荷進行生產(chǎn)。這些特點,要求自控儀表有較高的可靠性。中小型酒精生產(chǎn)企業(yè)的儀表技術(shù)力量相對來說比較薄弱。其經(jīng)濟效益普遍不太理想。因此,在滿足酒精生產(chǎn)過程中的工藝計量檢測參數(shù)的控制指標的前提下,應盡可能采用價格低廉、可靠性高、具有防腐蝕和防爆性能、自動控制系統(tǒng)構(gòu)成簡單、容易投運、安裝檢修和維護方便的自動化儀表與裝置。以便與企業(yè)的經(jīng)濟能力和技術(shù)力量相適應。酒精生產(chǎn)自控設(shè)計方案的制定目前,我國酒精裝置規(guī)模從年產(chǎn)幾千噸幾萬噸甚至十幾萬噸的都有。很顯然,不同規(guī)模的酒精裝置的自控儀表裝備水平不應該也沒有必要是樣的。大型酒精裝置要求自動化裝備水平高,檢測與控制項目齊全,而中小型酒精裝置則更注重經(jīng)濟實用。如果過多地增加計量檢測與控制項目,不僅達不到節(jié)能降耗的目的,反而增加投資,加重了儀表檢修及維護工作量。綜合考慮以酒精裝置總投資的1015用于自動化儀表與裝置較為適宜。但不管投資多少,酒精生產(chǎn)自控設(shè)計必須使自控系統(tǒng)滿足以下技術(shù)指標和要求。根據(jù)酒精生產(chǎn)工藝參數(shù)的控制要求,自動化儀表與裝置的檢測與控制精度應滿足以下幾個指標溫度參數(shù)1壓力參數(shù)1相對誤差流量參數(shù)1相對誤差。能對酒精生產(chǎn)過程的溫度、壓力、液位及流量等工藝參數(shù)進行自動檢測,并對其中的重要工藝參數(shù)進行自動控制和記錄。當被調(diào)節(jié)參數(shù)以及重要的工藝檢測參數(shù)超過工藝控制指標允許變化范圍時,應能及時發(fā)出聲光報警信號,以提醒崗位操作人員及時采取措施處理故障。當自動控制系統(tǒng)的儀表發(fā)生故障時,應能方便地以人工手動控制代替。自控系統(tǒng)應安全可靠、經(jīng)濟實用、容易投運、便于操作、檢修及維護。根據(jù)以上幾個技術(shù)指標既然要求,國內(nèi)中小型酒精裝置自控設(shè)計應以經(jīng)濟實用為主。為此,建議采用國產(chǎn)自動化儀表與裝置的方案。自動檢測和控制儀表以DDZ型電動單元組合儀表和數(shù)字顯示記錄儀表為主構(gòu)成酒精生產(chǎn)過程自動檢測與控制系統(tǒng)。酒精工藝檢測與控制參數(shù)的選擇工藝檢測與控制參數(shù)的選擇不僅要充分考慮酒精生產(chǎn)工藝流程本身的特點,以滿足酒精裝置安全生產(chǎn)、工藝指標參數(shù)檢測與控制、原料以及能源消耗考核的需要,而且要結(jié)合本企業(yè)生產(chǎn)實際情況,對不同的工藝檢測與控制參數(shù),區(qū)別對待,靈活增加或減少,使檢測與控制參數(shù)的設(shè)置既經(jīng)濟又合理。根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗表明,酒精生產(chǎn)過程應設(shè)置以下主要工藝檢測與控制參數(shù)。粉碎工段將淀粉質(zhì)原料如薯干、玉米等粉碎成粉料,加一定量水后進行預煮。其工藝檢測參數(shù)主要有淀粉原料計量,水計量,各抖料罐預煮溫度和液位控制壓縮空氣壓力報警及聯(lián)鎖控制料水比值控制。蒸煮工段將淀粉充分液化和糊化,其主要工藝檢測參數(shù)有蒸汽壓力、套管加熱器溫度、1蒸煮鍋溫度檢測及串級控制、各蒸煮鍋壓力和溫度。糖化工段將醪料中的淀粉水解成葡萄糖等可發(fā)酵性糖,其主要工藝檢測點有各糖化罐和中間貯罐的溫度及液位,冷卻排管溫度檢測與控制。酒母工段制備酒母糖化醪,主要工藝檢測點有各酒母罐溫度及液位。發(fā)酵工段制備發(fā)酵成熟醪,主要工藝檢測參數(shù)有各發(fā)酵罐的溫度及液位。二氧化碳工段回收二氧化碳,主要工藝檢測參數(shù)有二氧化碳氣柜壓力、貯罐壓力、充裝壓力檢測及報警。蒸餾工段將發(fā)酵成熟醪中的酒精分離、提濃、排去雜質(zhì),制得酒精產(chǎn)品。其主要工藝參數(shù)檢測與控制點有醪塔的上、下部的溫度及壓力精餾塔的脫水段和提餾段的上、下部的溫度及壓力預熱器和各冷凝器的溫度進醪料的溫度和流量蒸汽壓力和流量成品酒精計量水壓和流量醪塔頂溫度PID調(diào)節(jié)或串級調(diào)節(jié)冷3溫度PID調(diào)節(jié)精餾塔中靈敏塔板溫度PID調(diào)節(jié)汽包壓力PID調(diào)節(jié)。5酒精生產(chǎn)自控儀表的選型就地溫度儀表選用雙金屬溫度計。由于酒精生產(chǎn)過程中,溫度測量范圍一般不會超過200,因此,選擇鉑熱電阻溫度計作為檢測元件比較合適。考慮到酒精生產(chǎn)過程的醪料粘性較大,高溫下容易結(jié)疤,檢測元件的連接方式最好采用法蘭式連接方式。這樣,檢修時拆裝溫度計就比較方便。溫度儀表采用數(shù)字式溫度顯示儀表和小型數(shù)字顯示記錄儀表。溫度需要自動控制的,可選用輸出為010MA或420MA的DDZ型溫度變送器或小型體化的溫度變送器。壓力測量一般情況下可選用普通壓力表對醪料輸送泵等震動比較大的場合,可選用耐震壓力表對蒸煮鍋等設(shè)備的壓力測量,由于蒸煮醪粘性較大,高溫下易結(jié)疤會引起堵塞,可選用膜片式或隔膜式壓力表和差動遠傳壓力表顯示儀表則選用數(shù)字顯示壓力儀表。儀表和小型數(shù)字顯示記錄儀壓力需自動控制的,可選用DDZ型壓力變送器或小型壓力變送器。醪料罐等液位檢測可采用DDZ型法蘭式液位變送器,顯示儀表采用數(shù)字顯示儀表即可,一般不需要記錄儀。水計量一般采用水表即可。組成料水比值自動控制的水流量測量,則應選用輸出為010MA或420MA的渦輪流量計。蒸汽計量中小型企業(yè)選用分流旋翼式蒸汽流量計即可,當然,也可采用差壓式流量、渦街流量計等流量儀表。酒精成品計量選用渦輪流量計較好,建議不用轉(zhuǎn)子流量計。粉料計量用沖板流量計較好。但是,一般情況下,小型企業(yè)儀表檢修人員少,技術(shù)力量薄弱,可以不使用沖板流量計,改用衡器對原料進行計量。醪料流量的測量選用電磁流量計非常合適,它可以垂直安裝在進醪的醪料管上。酒精生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng),以單回路的簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)為主,調(diào)節(jié)儀表選用DDZ型電動單元調(diào)節(jié)儀表就能滿足需要。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥具有防爆、結(jié)構(gòu)簡單、容易維護等特點,廣泛地應用于酒精生產(chǎn)過程。一般情況下,選用直通單座閥或雙座調(diào)節(jié)閥,有時也可根據(jù)實際情況選用角形閥。其附件則采用電氣閥門定位器,可改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。值得注意的是,儀表選用時,應該注意儀表之間的傳輸信號是否致。建議采用420MA的信號制?？傊?酒精自控儀表的設(shè)計與選型,既要經(jīng)濟,又要合理既要滿足酒精生產(chǎn)需要,又要考慮本企業(yè)儀表檢修維護人員的技術(shù)力量與之相適應。盡量做到儀表品種規(guī)格少、互換性和通用性強,以方便使用、安裝、檢修及維護。為了做好引進技術(shù)工作,用戶除了要做好有關(guān)技術(shù)理論的準備以外,還要通過技術(shù)交流、合同談判將先進控制或優(yōu)化控制系統(tǒng)的以下幾個問題澄清。系統(tǒng)的硬件配置、軟件功能及組成、與DCS連接和通訊的要求；系統(tǒng)硬件的可靠性、軟件的成熟性、使用的經(jīng)驗和業(yè)績、投運效果、效益指標最好有用戶的投運報告；系統(tǒng)對化藝、工藝系統(tǒng)、儀表專業(yè)等的工程設(shè)計的技術(shù)要求；系統(tǒng)對安裝、調(diào)試、投運、維護等方面的技術(shù)要求；系統(tǒng)投運后的考核方法及考核指標。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,先進控制與優(yōu)化控制技術(shù)的實用性、優(yōu)越性、可靠性將越來越高,其投運操作、維護管理將會越來越容易、方便,成本價格也將會越來越便宜,從而也就會逐步得到推廣使用,這是合成氨過程控制技術(shù)發(fā)展的趨勢。當前,應該利用引進合成氨專利技術(shù)這個機會,積極慎重地引進先進控制或優(yōu)化控制技術(shù),并用好它,這也是為促進技術(shù)發(fā)展作努力。32執(zhí)行元件321調(diào)節(jié)閥選型調(diào)節(jié)閥又稱控制閥，是執(zhí)行器的主要類型，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變流體流量。調(diào)節(jié)閥一般由執(zhí)行機構(gòu)和閥門組成。如果按其所配執(zhí)行機構(gòu)使用的動力，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動、電動、液動三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動調(diào)節(jié)閥，以電為動力源的電動調(diào)節(jié)閥，以液體介質(zhì)如油等壓力為動力的電液動調(diào)節(jié)閥，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現(xiàn)場總線型調(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥的產(chǎn)品類型很多，結(jié)構(gòu)也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來說閥是通用的，既可以與氣動執(zhí)行機構(gòu)匹配，也可以與電動執(zhí)行機構(gòu)或其它執(zhí)行機構(gòu)匹配。1、從使用功能上選閥需注意的問題1調(diào)節(jié)功能2泄漏量與切斷壓差3防堵4耐蝕5耐壓與耐溫6重量與外觀2、綜合經(jīng)濟效果確定閥型1高可靠性。2使用壽命長。3維護方便，備品備件有來源。4產(chǎn)品價格適宜，性能價格較好。3、調(diào)節(jié)閥型式的優(yōu)選次序根據(jù)上述觀點，特提供調(diào)節(jié)閥的優(yōu)選次序全功能超輕型調(diào)節(jié)閥蝶閥套筒閥單座閥雙座閥偏心旋轉(zhuǎn)閥球閥角形閥三通閥隔膜閥。在這些調(diào)節(jié)閥中，我們認為應該盡量不選用隔膜閥，其理由是隔膜是一個極不可靠的零件，使其隔膜閥也成為了可靠性差的產(chǎn)品。322調(diào)節(jié)閥口徑計算從調(diào)節(jié)閥的KV計算到閥的口徑確定，一般需經(jīng)以下步驟計算流量的確定。現(xiàn)有的生產(chǎn)能力、設(shè)備負荷及介質(zhì)的狀況，決定計算流量的QMAX和QMIN。閥前后壓差的確定。根據(jù)已選擇的閥流量特性及系統(tǒng)特點選定S阻力系數(shù)，再確定計算壓差。計算KV。根據(jù)所調(diào)節(jié)的介質(zhì)選擇合適的計算公式和圖表，求得KVMAX和KVMIN選用KV。根據(jù)KVMAX,在所選擇的產(chǎn)品標準系列中選取KVMAX且與其最接近的一級C調(diào)節(jié)閥開度驗算。一般要求最大計算流量時的開度90，最小計算流量時的開度10。調(diào)節(jié)閥實際可調(diào)比的驗算。一般要求實際可調(diào)比10。閥座直徑和公稱直徑的確定。驗證合適后，根據(jù)C確定。調(diào)節(jié)閥口徑計算的主要內(nèi)容有流量系數(shù)KV值計算及口徑選定等。符號KV是國際制單位的流量系數(shù)。它定義為溫度5至40的水，在105PA壓降下，流過調(diào)節(jié)閥的每小時立方米數(shù)。下表為調(diào)節(jié)閥計算的原始數(shù)據(jù)。表31調(diào)節(jié)閥口徑計算數(shù)據(jù)序號項目符號單位數(shù)值12345678910已知條件被測介質(zhì)名稱最大流量QMAX被測介質(zhì)溫度閥前壓力閥后壓力節(jié)流件形式取壓方式工作狀態(tài)下密度工作狀態(tài)下粘度管道內(nèi)徑QTP1P211D20M3/HKPAKPAKG/M3CPMM溶解淀粉糊5070175165孔板角接5101300計算過程1計算VK9121PQ2選定口徑KV值圓整、放大查調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品目錄，選直線型雙座閥（VN）表32調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品目錄（局部）公稱通徑DNMM6580100125150200250300閥座直徑DNMM6580100125150200250300直線7612519530548476010001600額定流量系數(shù)KV等百分691101762754406909001300額定行程MM4060100允許壓差MPA公稱壓力執(zhí)行器型號ZHA/B34ZHA/B34ZHA/B56可調(diào)比R30根據(jù)產(chǎn)品目錄圓整KV，取KV125（DN80MM）,其放大系數(shù)為109125M此時閥最大開度，703LG1RLL此時，開度已超過90，所以值應再向上取一擋，即取195（DN100MM），VKVK放大系數(shù)為72195M開度驗算，即開度84，滿足要求8403LG1RLL3結(jié)論選定直線型雙座閥，取為DN100MM選定口徑，可調(diào)比R30，因為非阻塞流工況，故不作噪音預估及管件形狀修正，即滿足要求。323標準節(jié)流裝置設(shè)計概述GB/T262493全稱為流量測量節(jié)流裝置用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體測量。1993年2月3日由國家技術(shù)監(jiān)督局批準GB/T262493代替GB262481，1993年8月1日實施。該標準第一次等效采用ISO5167（1991）與國際接軌，標志著我國現(xiàn)行的標準節(jié)流裝置，在推廣采用國際標準上的研究成果、提高測量精度方面，以取得了突破性的進展。GB/T262493主要特點有1以流出系數(shù)C代替流量系數(shù)；C值的計算中的降階計算由原流量系數(shù)計算中的最高階20降至流出系數(shù)C計算中的最高階8次冪。2提出5種命題以適應自控工程設(shè)計中各方面的需要。3提出迭代計算方法，給出計算機計算程序框圖。4差壓上限不再計算，而要由用戶自行選定，要求設(shè)計者有更多的經(jīng)驗。5管道粗糙度不再參加計算，而是在計算結(jié)果出來后驗證。在GB/T262493中規(guī)定的標準節(jié)流裝置有以下幾種標準孔板角接取壓；法蘭取壓；徑距取壓（DD/2）。標準噴嘴ISA1932噴嘴；長頸噴嘴。文丘里管文丘里噴嘴；經(jīng)典文丘里管324原始數(shù)據(jù)根據(jù)GB/T262493對節(jié)流裝置進行設(shè)計，并針對給定原始數(shù)據(jù)進行計算。設(shè)置節(jié)流元件為孔板，取壓方式為角接取壓，孔板材料選擇青銅D00000175MM/。原始數(shù)據(jù)如下表表33標準節(jié)流裝置設(shè)計計算原始數(shù)據(jù)序號項目符號單位數(shù)值123456789已知條件被測介質(zhì)名稱工作溫度最大流量QMAX正常流量最小流量QMIN工況密度工作壓力工況粘度管道直徑TQMAXQQMINPDM3/HM3/HM3/HKG/M3MPACPMM溶解淀粉糊704962338716546655221100使用迭代計算方法進行計算，其實質(zhì)是利用具有快速收斂的弦截法，實現(xiàn)近似計算。3211時當NNNXX計算出X、，直到|N|值小于某個規(guī)定值（即）時，說明計算102AEN達到規(guī)定的精確度，完成計算。325標準節(jié)流裝置計算按照如下所示的示意圖，對相關(guān)參數(shù)及進行計算，并得到相應結(jié)果。D20,P,QMP,T,E,DDD201DT20RED令AZREDC06061GM4設(shè)XNAZ/C當N1,2時1X12/1X12025DA2XNCC06061XMXM1E1XM1XM2/M1M2計算XN、，直到|N|即102AENDD21NXD200TD圖31節(jié)流裝置計算流程圖根據(jù)已知原始參數(shù)，確定參數(shù)QM,P,P,T,D20最終確定D和D201、輔助計算計算質(zhì)量流量H32501KG/4965QVM由于流量標尺為1；125；16；2；25；32；4；5；63；8；10NN為正負整數(shù)或零取40000KG/H，即為111KG/S根據(jù)公式計算差壓PDCQM2411其中C06,1,05,DD20，QM代111KG/S計算得P63530PA因國產(chǎn)差壓變送器的系列值為10，16，25，40，6010N，取P1000000PA1MPA根據(jù)公式求工況下管道直徑04125001381022TDD求解雷諾數(shù)6792834414DQRMED求解A20154635020146798PDED2、計算初值令C060611得到256830605487CAX21所以497601833025681X1250250求C1610294）/6079281（7083830497611495/097525750251821DRE因此可得0704682568306102945481CXA121精確度判斷170324621AE3、進行迭代計算，計算第二個假定值X2960541376107458CAX12256049722X250252由于21，則7306295）/6079281（5425604972109741/13059C75870258221DRE有406124513796038CXA2因此2392AE4、設(shè)定第三個假定值X3，利用快速收斂弦截法公式（N3時使用）580241070468476051253923407605137961223X498270580241X2502033由于317206953）/6079281（4849827014901/1059C7525750625383213DRE580241304CXA23此時精度已經(jīng)達到要求。0523AE5、此題用計算機編程求解時工作溫度下的管道直徑D010004014雷諾數(shù)66079728EDR不變量0154874412A把精確度判斷定為51010計算結(jié)果列于下表。表34節(jié)流元件計算表N123X025556833330255451379602554525158049760418830497497255604974982842C060629944610606