酒精生产过程中精馏塔的设计

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1、一．设计题目、任务和条件(一)设计题目酒精生产过程中精馏塔的设计（二）设计任务1.简述酒精精馏过程的生产方法及特点，2.论述精馏总体结构(塔型、主要结构)的选择和材料选择；3.精馏过程的计算（1）精馏过程的物料衡算（2）精馏过程的热量衡算（3）理论塔板层数的确定（4）最小回流比及操作回流比的确定（5）塔高的计算（6）塔径塔板设计（7）进出管径的计算（8）浮阀数目及排列（9）流体力学验算（10）设计图要求l1、用594×841图纸绘制装置图一张：一主视图，一俯视图，一剖面图，两个局部放大图。设备技术要求、主要参数、接管表、部件明细表、标题栏。l2、用420×594

2、图纸绘制设备流程图一张；3、用坐标纸绘制乙醇—水溶液的y-x图一张，并用图解法求理论塔板数（三）设计条件1、生产能力：40t/d二级酒精2、原料：乙醇含量29.8%（wt）的粗馏冷凝液，以乙醇——水二元系为主；3、采取直接蒸汽加热：4、采取泡点进料：q=15、馏出液中乙醇含量>95％(V)，并符合二级酒精标准：6、釜残液中乙醇含量不大于0．2％(W)7、四级酒精(含乙醇为95％(V)其它无要求)的产出率为二级酒精的2％；8、塔顶温度78℃，塔底温度100-104℃；9、塔板效率0.3-0.4或更低；10、精馏段塔板数计算值～22层，工厂32层，提馏段塔板数计算值

3、～10层，工厂16层；11、二级酒精从塔第三、四、五层提取；12、二、四级酒精的冷却温度为25℃，冷却水温度：进口20℃，出口35-40℃13、回流比大致范围3.5-4.5（通过最少回流比计算）14、其他参数(除给出外)可自选15.单板压降不大于0.7KPa21二．酒精生产的基本情况（一）工业酒精生产方法简介工业上生产酒精主要有两种方法：合成法和发酵法工业上用的最广的是发酵法：l微生物细胞在无氧条件下，进行无氧呼吸，将吸收的营养物质通过细胞内酶的作用，进行一系列的生物化学反应，把复杂的有机物分解为比较简单的生化中间产物，同时放出一定能量的过程－－发酵l简单地说，

4、就是在无氧条件下，微生物将复杂的有机物转变为简单的产物的过程，就叫做发酵l其工艺流程如下：原料、淀粉（红薯干或玉米）↓中碎↓细碎↓润湿调浆←加热↓蒸煮、加压到4atm↓蒸汽直接加热到糊精↓糖化酶→糖化成葡萄糖、水、渣↓发酵生产酒精酵母→其中乙醇7%～8%，最大处10%其他有机物有杂醇、醛、酸等渣主要是酒糟、水等↓直接蒸汽→粗馏→酒糟、水↓冷凝↓直接蒸汽→精馏→二级酒精、四级酒精、杂醇、油水21设备流程图（二）酒精精馏的生产方法及特点1.生产过程的特点概述：（1）以乙醇——水二元物系为主，在蒸馏釜残液中的主要成分加水，在低浓度下轻组分的相对挥发度较大，则可用直接蒸

5、汽加热，因而可以利用压强较低的加热蒸汽以节省操作费用，并省掉直接加热设备。（2）该设计主要是设计酒精生产的最后一个环节——精馏。其过程如下所述；21气相进塔的两塔流程液相进塔的两塔流程21回流装置21（三）计算过程1.精馏流程和塔型的选择乙醇和水混合料经预热器加热至泡点后，送至精馏塔，塔顶采用全凝器冷凝后，一部分作回流，其余为塔顶产品经冷却后送贮槽，塔釜采用直接蒸汽供热，塔底产品经冷却后送至贮槽，流程图如下图：根据生产任务，若按每天开动设备24小时计算，产品流量为1.67t/h，由于产品粘度较小，流量较大，为减少造价，降低生产过程中压降和塔板液面落差的影响，提高

6、生产效率，选用浮阀塔。塔设备的高度与直径之比，因情况不同，差别很大，塔外壳用钢板焊制，也可用铸铁铸造，每层塔板为一节，并用法兰连接。塔体材料和踏板材料均选用,因这种不锈钢具有高的强度极限，较低的屈服极限，极好的塑性和韧性，他的焊接性能和冷弯成形等工艺性也很好，是目前制造容器、塔的最广泛的一类不锈钢，又因为这种钢在乙醇介质中有很好的耐腐蚀性，所以选用。2，塔的物料衡算：2.1原料液及塔顶,塔底产品含乙醇(易挥发组分)摩尔分率乙醇的摩尔质量MA=46㎏/kmol水的摩尔质量MB=18㎏/kmolXF==0.14221XD==0.855XW==0.000784其中XF

7、—原料液的摩尔分率XD—塔顶产品的摩尔分率XW—底产品的摩尔分率酒精浓度的换算如表2所示表1酒精浓度换算如表类别物系体积分率(v)质量分率(w)摩尔分率(x)原料液F29.8XF=0.142馏出液D95%93.8XD=0.855釜液W.2XW=0.0007842.2原料及塔顶塔底摩尔质量MF=0.14246+(1-0.142)18=21.976kg/kmolMD=0.85546+(1-0.855)18=41.94kg/kmolMW=0.0007846+(1-0.0078)18=18.022kg/kmol其中:MF—原料液的平均摩尔质量,kg/kmolMD—

8、塔顶产品的平均摩尔质量,