Очистное отделение ЛВЗ
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Технологическая часть
1.1 Выбор оптимального варианта
1.2 Описание технологической
1.3 Расчет продуктов
1.4 Расчет оборудования и подбор оборудования
1.5 Технохимический контроль и учет производства
2 Автоматизация объекта
3 Охрана труда и окружающей среды
4 Компоновка отделения и
Литература
ВВЕДЕНИЕ
Российский алкогольный рынок один из самых быстроразвивающихся и динамичных рынков мира. Отрасль отличается своей социальной значимостью и крайней зависимостью от государственного регулирования. В современных условиях рынок алкогольных напитков еще находится на этапе становления.
На протяжении последних четырех лет в России наблюдается как спад, так и подъем производства ликероводочных изделий.
Доля производства водки в общей структуре ликероводочного производства за период с 2009 года по октябрь 2013 год стабильно превышает долю ликероводочных изделий с содержанием спирта. Доля производства водки не опускается ниже 80%. В 2010 году происходит заметное увеличение доли производства водки, затем до октября 2013 года соотношение доли производства водки и ликероводочной продукции остается стабильно неизменным.
По мнению экспертов рынка, с 2014 года бутылка водки будет стоить минимум 150 рублей. По состоянию на начало года имеется проект приказа, зарегистрированный Росалкогольрегулированием. Ожидается, что повышение будет двухэтапным: до августа 2014 года водка будет стоить 199 рублей, а с 1 августа цена повысится до 220 руб.
Повышение цен связано с увеличением в 2014 году ставки акциза на алкогольную продукцию крепостью свыше 9% с 400 до 500 руб. за 1 л безводного спирта, а также с ростом тарифов на газ и электроэнергию в течение 2014 года.
Доля производства водки в общей структуре ликероводочного производства за период с 2009 года по октябрь 2013 год стабильно превышает долю ликероводочных изделий с содержанием спирта. Доля производства водки не опускается ниже 80%. В 2010 году происходит заметное увеличение доли производства водки, затем до октября 2013 года соотношение доли производства водки и ликероводочной продукции остается стабильно неизменным.
Объемы российского импорта водки и ликероводочных изделий в 2009 году продемонстрировали сокращение на 16%, что было связано с глобальным мировым кризисом, который привел к тому, что более дорогие импортные ЛВИ были менее доступны потребителям. Рост импорта существенными темпами продолжался вплоть до 2012 года, когда на российский рынок поступило 167 тыс. т водки и ЛВИ, что было на 42% больше, чем в предыдущем году.
Задачами ликероводочного производства являются научные разработки последних лет по энергосбережению, повышению качества и снижению себестоимости продукции, переработке вторичных сырьевых ресурсов и обеспечению экологической безопасности, а также перспективные направления модернизации и технического перевооружения спиртового и ликероводочного производства
«Анализ рынка водки и ликероводочных изделий в России в 2009-2013 гг., прогноз на 2014-2018 гг.» включает важнейшие данные, необходимые для понимания текущей конъюнктуры рынка и оценки перспектив его развития:
Экономическая ситуация в России
Производство и цены производителей
Продажи и цены водки и ликёроводочных изделий
Баланс спроса, предложения, складских запасов водки и ликёроводочных изделий
Численность потребителей и потребление водки и ликёроводочных изделий
Экспорт и импорт водки и ликёроводочных изделий
Рейтинги предприятий отрасли по финансовым показателям
]1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- Анализ схем и выбор оптимального варианта
В приготовленной сортировке всегда содержится небольшое количество тонкодисперсных частиц, приносимых с умягченной водой и образующихся из солей жесткости воды при смешивании со спиртом. В процессе обработки активным углем вследствие гидродинамического воздействия водно-спиртового раствора уголь постепенно разрушается, отделяя от поверхности мельчайшие частички («коллоидный» уголь). В связи с тем что взвешенные примеси, содержащиеся в исходной сортировке, забивают поры угля и снижают его активность, а обработанная углем сортировка (водка) должна быть совершенно прозрачна (в видимой области спектра оптически пуста), фильтрацию проводят дважды — до и после обработки сортировки активным углем.
В качестве фильтрующего материала
обычно применяют кварцевый песок. Размер
пор, образуемых зернами песка, меньше
размера основной массы взвешенных частиц,
поэтому последние, накапливаясь на поверхности
слоя песка, образуют тонкопористую пленку.
Такой способ разделения суспензий называется
фильтрованием с образованием осадка.
По мере увеличения толщины пленки возрастает
и добавочное сопротивление течению жидкости;
при определенной его величине фильтрование
сильно замедляется или прекращается.
Пока пленка еще не сформировалась, через
фильтр проходят очень мелкие частички
осадка, и вначале фильтрат получается
мутным.
Кварцевый песок должен иметь
зерна округлой формы, которая способствует
уменьшению пор и быстрому образованию
фильтрующей пленки. В песке не допускается
присутствия глинистых, меловых, известковых
и других загрязнений. Поступающий на
завод песок, кроме сортировки по величине
зерен тщательно промывают водой и обрабатывают
2—3%-ным раствором соляной кислоты.
Сортировку подают в чан, расположенный
в самом верхнем этаже завода, служащий
для создания напора при фильтрации и
обработке активным углем.
Фильтрация водно-спиртовых смесей проводится периодическим и непрерывным способами.
При периодической фильтрации применяют песочный фильтр в виде цилиндрического корпуса 1, со сферическими днищем 2 и съемной крышкой 3, прикрепленной к фланцу корпуса болтами. Высота фильтра 1100 мм, диаметр 700 мм.
Рис.1- Однопоточный песочный фильтр
1-корпус, 2-штуцер подачи с
С помощью двух съемных луженых перфорированных дисков, покоящихся на прикрепленных к корпусу кольцах, фильтр разделен на три камеры: верхняя и нижняя камеры свободные, средняя заполнена кварцевым песком в два слоя общей высотой 700 мм. В нижнем слое зерна имеют размер от 1 до 3,5 мм, в верхнем — 3,5-5 мм. Перед заполнением песком на нижний диск кладут медный луженый или деревянный обруч, обтянутый фланелью или шинельным сукном. Такие же обручи размещают между слоями песка и над верхним диском. Зазоры между обручами и корпусом фильтра забивают ватным жгутом. Иногда на верхний обруч укладывают слой ваты, обернутой марлей.
Рассмотренный способ фильтрации имеет существенные недостатки.
- Производительность фильтров невелика, так как осадок быстро закупоривает поры матерчатой прокладки.
- Перезарядка фильтра, мойка песка и ткани осуществляются вручную, помещение очистного цеха загрязняется.
Лучшим является фильтрация на непрерывных песочных фильтрах, которые разделяются по конструкции на однопоточные и двухпоточные.
Песочные фильтры для фильтрации водки отличаются тем, что снабжены ротаметром и стеклянным фонарем на выходной трубе. Ротаметром контролируют скорость фильтрации, посредством фонаря — прозрачность водки.
Первые, мутные порции фильтрата возвращают в чан-смеситель. После получения чистого фильтрата фильтрацию ведут со скоростью 0,77 м/ч (30 дал/ч), регулируя ее плавным поворотом наполнительного крана.
Резкое изменение скорости фильтрации приводит к гидравлическим
ударам, взмучиванию осадка и необходимости новой «обдержки» фильтра. То же происходит при возобновлении фильтрации после перерыва, поэтому в
то время, когда цех розлива не работает, проводят замедленную фильтрацию
со скоростью 5-2 дал/ч. Восстановление скорости фильтрации до заданной
производится равномерным открытием наполнительного крана. Когда при
полном открытии наполнительного и спускного кранов скорость фильтрации
будет небольшой (обычно через 20- 30 сут), фильтр выключают для перезарядки. Для этого при закрытом кране на патрубке 5, открытых воздушном кране 7 и кране на штуцере 8 спускают водку на переработку в чан-смеситель, а песок в фильтре промывают умягченной водой для удаления из него остатков водки. При окончании промывки снимают крышку и фильтр загружают. При разгрузке фильтра крупный и мелкий песок собирают отдельно, выгнутую из фильтра ткань стирают, а песок промывают в корытообразной ванне.
В однопоточных песочных фильтрах сортировка подается сверху, а отводится снизу (рис. 1).
Двухпоточный песочный фильтр (рис. 2) дополнительно снабжен трубчатым дренажным устройством, трубы которого обвернуты мелкой сеткой с отверстием 0,2-,03 мм. Нижний слой песка с зернами 2-3 мм имеет высоту 50 мм, средний с размером зерен 1,5-2 мм — ту же высоту и верхний с зернами размером 0,5-1 мм — высоту 400-600 мм. Дренажное устройство находится посредине этого слоя песка. Сортировка поступает в фильтр снизу и сверху и выводится через дренажную систему. Поток сортировки, идущий снизу, фильтруется сначала через крупные, затем через средние и, наконец через мелкие зерна песка. Верхний поток сортировки фильтруется только через мелкие зерна.
Регенерация песка в однопоточных и двухпоточных фильтрах ведется обратным током воды: сортировки при предварительной фильтрации, водки — при окончательной фильтрации в течение 10-12 мин.
Значительным преимуществом одно - и двухпоточных модернизированных фильтров является простота их обслуживания за счет устранения выгрузки песка при перезарядке.
Рис.2 Двухоточный песочный фильтр
1-корпус, 2-распределительные устройства, 3-перегородка, 4-выводной патрубок, 5-окно, 6-дренажное устройство, 7-верхний слой, 8-средний слой, 9-нижний слой песка.
Изложенный способ фильтрации водно-спиртовой смеси на песочных фильтра имеет следующие недостатки:
1. образующийся на матерчатой прокладке осадок снижает фильтрационную способность песка;
2. операции промывки песка и
зарядки фильтра весьма
Динамический способ. Этот способ применяется на большинстве ликерно-водочных заводов и заключается в том, что сортировку пропускают через одну или две последовательно соединенные колонки, загруженные активным углем.
Рис. 3 Угольная колонка
Установка состоит из двухпоточного песочного фильтра для предварительной фильтрации сортировки, угольной колонки, однопоточного песочного фильтра для окончательной фильтрации, холодильника для конденсации водно-спиртовых паров при регенерации угля, контрольного фонаря, сборника для отгона, продуктовой, паровой и воздушной коммуникаций с арматурой.
Колонка (рис. 3) представляет собой цилиндрический корпус 1 с приваренным сферическим днищем 2, имеющим штуцер 3 для подачи сортировки. Колонка закрыта сферической крышкой 4, которая крепится к корпусу при помощи болтов. Между фланцами крышки и корпуса помещают паронитовую прокладку.
В центре крышки расположено три штуцера, первый из которых (5) предназначен для установки предохранительного клапана, второй (6) — для выхода сортировки (водки) и третий (7) — для подачи пара. На крышке же находится герметически закрываемый лючок 8.
В нижней части колонки имеется решетка 9 (с отверстиями диаметром 8 мм), покоящаяся на колосниках 10, приваренных к кольцу 11. Выше решетки устроен плотно закрывающийся люк 12 для выгрузки активного угля. Бобышка 13 служит для установки термометра. Колонка опирается на несущую конструкцию приваренным к корпусу кольцевым угольником 14. Колонка изготовляется из листовой нержавеющей стали толщиной 3 мм и имеет в цилиндрической части высоту 4200 мм и диаметр 700 мм. На ликерно-водочных заводах сохранились еще старые колонки, изготовленные из листовой меди, луженые внутри. Они имеют те же размеры и в конструктивном отношении мало отличаются от описанной. Колонки рассчитаны на избыточное рабочее давление 0,07 МПа. В одну колонку объемом 1,6 м3 помещается от 250 до 300 кг активного угля.
Перед загрузкой решетку накрывают марлей и при снятой крышке засыпают уголь на высоту 4 м; через 10—15 дней работы, когда уголь несколько осядет, колонку догружают углем.
В угольных колонках применяется активированный уголь.
Древесный уголь — микропористый высокоуглеродистый продукт, образующийся при пиролизе древесины без доступа воздуха.
Углевыжигательные печи позволяют производить высококачественный древесный уголь. Печи сертифицированы в соответствии со стандартами Российской Федерации, соответствуют требованиям нормативных документов и являются экологически безопасными для окружающей среды.
Продолжительность работы угольной колонки без регенерации может колебаться в широких пределах и составляет от 15 до 100 тыс. дал. Обычно регенерацию проводят 3—4 раза в год. Расход угля на 1000 дал сортировки 1,6 кг.
В процессе обработки водно-спиртовых растворов активный уголь постепенно утрачивает свои очистительные свойства. Восстановление активной способности угля называется регенерацией. Регенерацию проводят непосредственно в колонке, воздействуя на уголь насыщенным водяным паром температурой 110—115 °С при давлении 0,07 МПа. Регенерация угля паром повышает его активность незначительно, поэтому максимальная скорость фильтрования через регенерированный уголь для высококачественной водки составляет 20 дал/ч, а для ординарной — 40 дал/ч.
Примеси, поглощаемые активным углем в процессе обработки сортировки, снижают его адсорбционные и каталитические свойства. Продолжительность работы угольной колонки зависит от ряда факторов: тщательности фильтрации сортировки через песок, качества угля, спирта и воды, высоты слоя угля и других. В заводской практике обычно считают, что через колонку можно пропустить от 15 до 100 тыс. дал сортировки. Адсорбционную и каталитическую способности отработавшего угля периодически необходимо восстанавливать. С этой целью отработавший уголь подвергают термической регенерации — обработке в колонке водяным паром при температуре 110... 130 °С. Примеси, содержащиеся в спирте, являются летучими веществами, и поэтому путем нагревания угля сложно освободить его от всех поглощенных примесей спирта.
Полученный при регенерации угля дистиллят, содержащий спирт, направляют на ректификацию или для приготовления спирта-денатурата. Содержание спирта в дистилляте постепенно уменьшается; при содержании спирта, равном нулю, дистиллят направляют в канализацию. Обработку угля паром ведут до тех пор, пока получаемый дистиллят не приобретет нейтральную реакцию и потеряет неприятный запах. Затем через уголь продувают воздух с целью насыщения кислородом. Продувку воздуха прекращают, когда температура угля в колонке снизится до 50...55°С. На этом процесс регенерации угля считают законченным. Обработка паром и продувка воздухом восстанавливают адсорбционные и каталитические свойства угля. Потери угля при таком способе регенерации незначительны.
После обработки активным углем полученную водку фильтруют, что позволяет удалить мельчайшие частички угля и получить продукт безукоризненно прозрачный, с кристальным блеском. Фильтрацию водки проводят в песочных фильтрах. Вместо обработки активным углем или дополнительно к этому сортировку очищают модифицированным крахмалом.
Исходя из выше изложенного курсовой работы, предусматривается использование фильтров непрерывного действия перед угольной колонкой двухпоточного фильтра и после угольной колонки однопоточного фильтра.
Описание принятой аппаратурно-технологической схемы
Из напорного чана водно-спиртовая смесь поступает на двухпоточный песочный фильтр снизу. И сверху и из середины фильтра поступает снизу вверх на угольную колонку.
1.3 Расчет продуктов
Расчет продуктов в ликероводочном производстве производится на 1000 дал с последующим пересчетом на готовую и суточную производственную мощность завода. Предусматриваемый ассортимент водок указывается в таблице 1.
Таблица 1 – Ассортимент водок
Вид изделия |
Количество | |
% к объему |
Готовая производственная мощность, дал | |
Пшеничная |
45 |
900000 |
Русская |
55 |
1100000 |
Итого |
100 |
2000000 |
- Расчет расхода спирта
Для определения количества спирта, расходуемого на приготовление водок, необходимо учесть безвозвратные потери спирта при приготовлении сортировки, обработки ее активным углем, фильтрации и розливе. Эти потери исчисляются в процентах от количества спирта, поступившего в производство. Кроме того, учитывается спирт, возвращаемый цехом в виде отходов, которые направляются для ректификации на спиртовом заводе.
Таблица 2 – Потери спирта в процентах при приготовлении
периодическим способом
Вид изделия |
Общая сумма потерь, % |
Пшеничная |
0,93 |
Русская |
0,93 |
При внедрении непрерывного способа приготовлении сортировки потери спирта по сравнению с периодическим способом приготовления сортировки уменьшаются на 0,03%.
Таблица 3 – Потери спирта в процентах при приготовлении сортировки непрерывным способом
Вид изделия |
Общая сумма потерь, % |
Пшеничная |
0,9 |
Русская |
0,9 |
Согласно ГОСТа Р 51335-99 для приготовления водки «Пшеничная» принимается спирт ректификат «Экстра» ГОСТ Р 51652-2000 крепостью не менее 96,3% об.
Согласно ГОСТа Р 51335-99 для приготовления 40% об водки «Русская» принимается спирт ректификат «Высшей очистки» ГОСТ Р 51652-2000 крепостью не менее 96,2% об.
Расход безводного этилового спирта для приготовления 1000 дал 40% об. Водки «Пшеничная» и «Русская» с учетом его потерь в производстве составит:
где P1 – общие потери, %;
Vб/с – объем безводного спирта, дал.
Расход спирта ректификата «Экстра» для водки «Пшеничная» составит:
Расход спирта ректификата «Высшей очистки» для водки «Русская» составит:
- Расход исправленной воды
Потери спирта сопровождаются такими же потерями воды, так как спирт всегда испаряется в виде водно-спиртовой смеси, увлекая с собой пары воды. При расчете расхода воды нужно учесть степень сжатия смеси.
Для получения 40% об водно-спиртовой смеси при использовании спирта ректификата крепостью 96,3% об., нужно к 100 дал спирта добавить 147,89 дал воды. Следовательно, для приготовления 1000 дал сортировки для водки «Пшеничная», на которую расходуется 419,14 дал спирта, умягченной воды потребуется:
где 147,87 – объем воды, который необходимо прибавить к 100 дал спирта при крепости исходного спирта 96,3% об, дал.
Для приготовления 1000 дал сортировки водки «Русская», на которую расходуется 419,57 дал спирта, умягченной воды потребуется:
где 147,89 – объем воды, который необходимо прибавить к 100 дал спирта при крепости исходного спирта 96,2% об, дал.
1.3.3 Расчет количества водно-спиртовой смеси
Количество водно-спиртовой смеси равно:
где Р1 - общие потери спирта в %, Р1=0,9%
Р2 – общая сумма продуктов (исправимый брак), % от объема продукции, Р2=1,3%
Р3 – количество неисправимого брака в % от объема выпускаемой продукции, Р3 – 0,1%
Объем возвратных продуктов составит:
Объем со неисправимого брака составит
1.3.4 Расход ингредиентов
Согласно рецептуре для приготовления 1000 дал водки «Русская» расходуется 3 литра 0,1% раствора перманганата калия.
Вычисленные данные о количестве продуктов на 1000 дал каждого сорта изделий помещаются в таблицу 4.
Для нахождения годового количества продуктов, вычисленные данные умножаются на величину годового выпуска продукции по каждому сорту водки, выраженную в тысячах дал, и заносятся в таблицу 4 в графы 3 и 6.
Для нахождения суточного количества продуктов, данные таблицы делятся на число дней работы сортировочного отделения в году и заносят в таблицу в графы 4 и 7.
Сортировочное и очистное отделение работают 287 дней в году.
Таблица 4 – Сводная таблица продуктов
Продукты |
«Русская» |
«Пшеничная» | ||||
На 1000 дал |
На год |
На сутки |
На 1000 дал |
На год |
На сутки | |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Безводный спирт |
403,63 |
443993 |
1547,01 |
403,62 |
363258 |
1288,1 |
Спирт «высшей очистки» |
419,57 |
461527 |
1608,1 |
- |
- |
- |
Спирт «Экстра» |
- |
- |
- |
418,27 |
376443 |
1334,9 |
Умягченная вода |
619,24 |
681164 |
2373,4 |
619,78 |
557802 |
1978,02 |
Сортировка |
1023 |
1125300 |
3920,9 |
1023 |
920700 |
3264,8 |
Возвратные продукты |
13 |
14300 |
49,8 |
13 |
11700 |
41,4 |
Неисправимый брак |
1 |
1100 |
3,8 |
1 |
900 |
9,1 |
Перманганат калия 0,1% |
0,3 |
156,6 |
0,5 |
- |
- |
- |
1.4 Расчет оборудования
1.4.1 Колонка угольная
Количество угольных колонок определяется по формуле:
где g1 — оптимальная скорость фильтрации, дал/ч;
t1 - время фильтрации с оптимальной скоростью, 16ч.;
g2 – скорость замедленной фильтрации, 10 дал/ч;
t2 — время фильтрации с замедленной скоростью, 8ч.;
Vсут. - суточный объем приготовленной сортировки, дал;
1 — запасная угольная колонка.
Для водки «Пшеничная» угольных колонок нужно:
шт.
Для водки «Русская» угольных колонок нужно:
n=.
К установке принимается 11 колонок.
Таблица 5 — Техническая характеристика колонки угольной
Наименование |
Диаметр, мм |
Высота, мм |
Колонка угольная |
800 |
4300 |
- Форфильтр
Количество форфильтров определяется по формуле с учетом одного запасного фильтра :
+1,
где n - количество рабочих угольных колонок ;
g1- оптимальная скорость фильтрации сортировки через угольную колонку, 30 дал/ч.;
g3- пропускная способность фильтра выбранной конструкции, 180 дал/ч
Количество форфильтров для водки « Пшеничная»
Количество форфильтров для водки «Русская»
К установке принимается 4 форфильтра. Техническая характеристика форфильтров указана в таблице 6.
Таблица 6- Техническая характеристика форфильтров
Диаметр, мм |
Высота ,мм |
800 |
1100 |
- Фильтр окончательной очистки
Количество песочников определения по форме:
,
где n - число рабочих угольных колонок;
G2- оптимальная скорость фильтрации сортировки, 30 дал/ч;
G4- пропускная способность фильтрата принятой конструкции, 90 дал/ ч;
1 -запасной фильтр окончательной очистки.
Число песочников Z, необходимых для фильтрации водки «Пшеничная» будет равна:
Z= +1=3 шт.
Число песочников Z2 необходимых для фильтрации водки «Русская», будет равна
Z=
К установке принимается 6 песочников. Техническая характеристика фильтров окончательной отчистки указана в таблице 7.
Таблица 7- Техническая характеристика фильтров окончательной отчистки
Диаметр мм |
Высота мм |
800 |
1100 |
- Чан доводной
Объем доводных чанов определяется по формуле
v=, дал
где n-количество рабочих угольных колонок, шт.;
g2- скорость замедленной фильтрации водки;
-коэффицент заполнения;
Для сортировки на водку «Пшеничная» объем доводных чанов равен;
V==5400 дал
К установке принимается 2 доводных чанов: 5 чанов по1000 дал и 1 на 600 дал.
Для сортировки на водки «Русская» объем доводных чанов равен
v= дал
К установке принимается 8доводных чанов: 4 чанов по1000 дал и 1на 600 дал. Техническая характеристика доводных чанов указана в таблице 8.
Таблица 8 - Техническая характеристика доводных чанов
Емкость дал |
Диаметр мм |
Высота мм |
1000 |
2400 |
2400 |
600 |
2000 |
2000 |
- Чан напорный
Объем напорного чана определяется по формуле:
дал,
где, n — количество рабочих угольных колонок, шт.;
g – скорость замедленной фильтрации 10 дал/ ч.;
68 - время запаса сортировки, ч.;
коэффицент заполнения, 0,8.
Для водки «Пшеничная»
Для водки «Русская»
Для водки «Пшеничная» необходимо установить 2 напорных чана объемом по 600 дал и 4чана по 1000 дал.
Для водки «Русская» необходимо установить 4 напорных чана объемом по1000 дал.
