日產(chǎn)醫(yī)用酒精60噸粗餾塔設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目： 日產(chǎn)60噸醫(yī)用酒精的粗餾塔設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 熊 佳 學(xué) 號(hào)： 1 專業(yè)班級(jí)： 食品科學(xué)與工程09102班 指導(dǎo)教師： 楊 志 軍 目錄專心-專注-專業(yè)日產(chǎn)醫(yī)用酒精60噸粗餾塔設(shè)計(jì)摘 要 對(duì)日產(chǎn)60噸的醫(yī)用酒精蒸餾車間的工藝設(shè)計(jì)。選用紅薯干、玉米經(jīng)糖化再由酵母發(fā)酵，發(fā)酵形成的發(fā)酵繆經(jīng)預(yù)熱器出來(lái)的酒精蒸汽熱交換進(jìn)入粗餾塔，再經(jīng)精餾塔精制，通過(guò)氣相過(guò)塔的兩塔蒸餾制得95%醫(yī)用酒精。并進(jìn)行物料衡算，熱量衡算，冷凝器設(shè)備選型計(jì)算。利用AutoCAD軟件繪制了帶控制點(diǎn)工藝流程圖，車間設(shè)備布置圖，車間布置圖，及主要設(shè)備圖。關(guān)鍵詞:醫(yī)用酒精；粗餾；工藝設(shè)

2、計(jì)AbstractProcess design for the rectification workshop of medical alcohol with annual output of 6000 tons. Select Sweet potato，then we could get the product by the way of saccharification and fermentation ，The Fermentation Liquid, forms during fermentation, go through the preheater, then exchange th

3、e heat with the alcohol steam came from the rectification column. Then we could get 95% medical alcohol after going through the Crude distillation tower, refining in the rectification column. Then do the material balance and the heat, compute the condenser equipment selection. Use AutoCAD software t

4、o draw the technological flow chart with control points, equipment layout of distillation , workshop layout, workshop layout, and main equipment drawing. The F-1 Valve tower kind crude distillation tower be used. Plate number to 16, tower Drive1.51m , board spacing 0.4m. The F-1 Valve tower kind dis

5、tillation tower be used. Plate number to 32, tower Drive 1.9 m , board spacing 0.45 m. The direct steam heating is used the bottom of the tower ,the concentration percent 0f the alcohol discharged from the tower top is 95%(mass fraction),directly sent into the reflux condenser for further purificati

6、on.Keyword: Medical Alcohol ；Distillation ;The Technical Design1 緒論1.1 醫(yī)用酒精的簡(jiǎn)介 酒精是一種無(wú)色透明、易揮發(fā)、易燃燒，不導(dǎo)電的液體。有酒的氣味和刺激的辛辣滋味，微甘。學(xué)名是乙醇， 分子式C2H6O，熱值3×107 J/kg，比熱容2.4×103 J/（kg·）密度0.8×103 kg/cm3。酒精既是食品、化工、醫(yī)藥、染料、國(guó)防等工業(yè)十分重要的基礎(chǔ)原料，又是可再生的清潔能源。我國(guó)發(fā)酵法酒精的年產(chǎn)量（商品酒精）在200萬(wàn)噸左右；另有釀酒廠自產(chǎn)自用的酒精約100萬(wàn)噸。液態(tài)法白酒的發(fā)展

7、，大大地促進(jìn)了我國(guó)酒精工業(yè)的發(fā)展，這是我國(guó)酒精工業(yè)發(fā)展的一大特色?，F(xiàn)在，我國(guó)是世界上發(fā)酵法酒精產(chǎn)量占第三位的酒精生產(chǎn)大國(guó)，也是食用酒精產(chǎn)量最大的國(guó)家。其生產(chǎn)方法，有以植物系物質(zhì)為原料的發(fā)酵法和以石油系物質(zhì)為原料的化學(xué)合成法?，F(xiàn)世界上的酒精生產(chǎn)仍以發(fā)酵法為主，我國(guó)的發(fā)酵法酒精產(chǎn)量占95%以上。根據(jù)GB394-81，酒精按雜質(zhì)的含量分為優(yōu)級(jí)、一至四級(jí)四個(gè)級(jí)別，醫(yī)用酒精屬于一級(jí)酒精，甲醇含量0.12%。 醫(yī)用酒精的成份主要是乙醇。日常生活中，常見(jiàn)一些人用醫(yī)用酒精來(lái)擦洗傷口，以達(dá)到滅菌消毒的目的。醫(yī)用酒精是用淀粉類植物經(jīng)糖化再發(fā)酵經(jīng)蒸餾制成，相當(dāng)于制酒的過(guò)程，但蒸餾溫度比酒低，蒸餾次數(shù)比酒多，酒精度高

8、，制成品出量高，含酒精以外的醚、醛成分比酒多，不能飲用，但可接觸人體醫(yī)用。值得注意的是，在藥店買到的酒精有75%和95%兩種濃度，這兩種濃度的酒精用途是不一樣： 95%的酒精常用于擦拭紫外線燈。這種酒精在醫(yī)院常用，而在家庭中則只會(huì)將其用于相機(jī)鏡頭的清潔。75%的酒精用于消毒。這是因?yàn)?，過(guò)高濃度的酒精會(huì)在細(xì)菌表面形成一層保護(hù)膜，阻止其進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，難以將細(xì)菌徹底殺死。若酒精濃度過(guò)低，雖可進(jìn)入細(xì)菌，但不能將其體內(nèi)的蛋白質(zhì)凝固，同樣也不能將細(xì)菌徹底殺死。1.2 酒精蒸餾原理 蒸餾的基本原理是將液體混合物部分氣化,利用其中各組份揮發(fā)度不同（相對(duì)揮發(fā)度，）的特性，實(shí)現(xiàn)分離目的的單元操作。蒸餾按照其操作方

9、法可分為：簡(jiǎn)單蒸餾、閃蒸、精餾和特殊精餾等。 本節(jié)利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的差別，使液體混合物部分汽化并隨之使蒸氣部分冷凝，從而實(shí)現(xiàn)其所含組分的分離。是一種屬于傳質(zhì)分離的單元操作。廣泛應(yīng)用于煉油、化工、輕工等領(lǐng)域。其原理以分離雙組分混合液為例。將料液加熱使它部分汽化，易揮發(fā)組分在蒸氣中得到增濃，難揮發(fā)組分在剩余液中也得到增濃，這在一定程度上實(shí)現(xiàn)了兩組分的分離。兩組分的揮發(fā)能力相差越大，則上述的增濃程度也越大。在工業(yè)精餾設(shè)備中，使部分汽化的液相與部分冷凝的氣相直接接觸，以進(jìn)行汽液相際傳質(zhì)，醫(yī)學(xué)教|育網(wǎng)搜集整理結(jié)果是氣相中的難揮發(fā)組分部分轉(zhuǎn)入液相，液相中的易揮發(fā)組分部分轉(zhuǎn)入氣相，也即同時(shí)實(shí)現(xiàn)了

10、液相的部分汽化和汽相的部分冷凝。液體的分子由于分子運(yùn)動(dòng)有從表面溢出的傾向。這種傾向隨著溫度的升高而增大。如果把液體置于密閉的真空體系中，液體分子繼續(xù)不斷地溢出而在液面上部形成蒸氣，最后使得分子由液體逸出的速度與分子由蒸氣中回到液體的速度相等，蒸氣保持一定的壓力。此時(shí)液面上的蒸氣達(dá)到飽和，稱為飽和蒸氣，它對(duì)液面所施的壓力稱為飽和蒸氣壓。實(shí)驗(yàn)證明，液體的飽和蒸氣壓只與溫度有關(guān)，即液體在一定溫度下具有一定的蒸氣壓。這是指液體與它的蒸氣平衡時(shí)的壓力，與體系中液體和蒸氣的絕對(duì)量無(wú)關(guān)。將液體加熱至沸騰，使液體變?yōu)檎魵?，然后使蒸氣冷卻再凝結(jié)為液體，這兩個(gè)過(guò)程的聯(lián)合操作稱為蒸餾。很明顯，蒸餾可將易揮發(fā)和不易揮

11、發(fā)的物質(zhì)分離開(kāi)來(lái)，也可將沸點(diǎn)不同的液體混合物分離開(kāi)來(lái)。但液體混合物各組分的沸點(diǎn)必須相差很大（至少30以上）才能得到較好的分離效果。在常壓下進(jìn)行蒸餾時(shí)，由于大氣壓往往不是恰好為0.1MPa，因而嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，應(yīng)對(duì)觀察到的沸點(diǎn)加上校正值，但由于偏差一般都很小，即使大氣壓相差2.7KPa，這項(xiàng)校正值也不過(guò)±1左右，因此可以忽略不計(jì)。純粹的液體有機(jī)化合物在一定的壓力下具有一定的沸點(diǎn)，但是具有固定沸點(diǎn)的液體不一定都是純粹的化合物，因?yàn)槟承┯袡C(jī)化合物常和其它組分形成二元或三元共沸混和物，它們也有一定的沸點(diǎn)。不純物質(zhì)的沸點(diǎn)則要取決于雜質(zhì)的物理性質(zhì)以及它和純物質(zhì)間的相互作用。假如雜質(zhì)是不揮發(fā)的，則溶液的

12、沸點(diǎn)比純物質(zhì)的沸點(diǎn)略有提高（但在蒸餾時(shí)，實(shí)際上測(cè)量的并不是不純?nèi)芤旱姆悬c(diǎn)，而是逸出蒸氣與其冷凝平衡時(shí)的溫度，即是餾出液的沸點(diǎn)而不是瓶中蒸餾液的沸點(diǎn)）。若雜質(zhì)是揮發(fā)性的，則蒸餾時(shí)液體的沸點(diǎn)會(huì)逐漸升高或者由于兩種或多種物質(zhì)組成了共沸點(diǎn)混合物，在蒸餾過(guò)程中溫度可保持不變，停留在某一范圍內(nèi)。因此，沸點(diǎn)的恒定，并不意味著它是純粹的化合物。蒸餾沸點(diǎn)差別較大的混合液體時(shí)，沸點(diǎn)較低者先蒸出，沸點(diǎn)較高的隨后蒸出，不揮發(fā)的留在蒸餾器內(nèi)，這樣，可達(dá)到分離和提純的目的。故蒸餾是分離和提純液態(tài)化合物常用的方法之一，是重要的基本操作，必須熟練掌握。但在蒸餾沸點(diǎn)比較接近的混合物時(shí)，各種物質(zhì)的蒸氣將同時(shí)蒸出，只不過(guò)低沸點(diǎn)的多

13、一些，故難于達(dá)到分離和提純的目的，只好借助于分餾。純液態(tài)化合物在蒸餾過(guò)程中沸程范圍很?。?.51）。所以，蒸餾可以利用來(lái)測(cè)定沸點(diǎn)。用蒸餾法測(cè)定沸點(diǎn)的方法為常量法，此法樣品用量較大，要10 mL以上，若樣品不多時(shí)，應(yīng)采用微量法。1.3 工藝設(shè)計(jì)1.3.1 酒精生產(chǎn)工藝流程圖淀粉（紅薯干、玉米）沖碎細(xì)碎潤(rùn)濕加壓蒸餾糖化成葡萄糖發(fā)酵生成酒精（7%-8%）醪液粗餾（提餾段）酒槽、水、乙醇精餾二級(jí)酒精四級(jí)酒精雜油醇廢水低沸點(diǎn)酮醛熱水糖化酶酵母菌1.3.2.工藝流程設(shè)計(jì)的重要性(1)生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，所涉及面很廣，是淀粉酶工廠設(shè)計(jì)的核心和重要部分。在設(shè)計(jì)中必須做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、成熟可

14、靠；在保證產(chǎn)品質(zhì)量條件下，力求工藝流程簡(jiǎn)化，生產(chǎn)管理方便；把各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程按一定順序、要求組合起來(lái)，編制成工藝流程圖等來(lái)完成工藝流程設(shè)計(jì)。因?yàn)楣に嚵鞒淘O(shè)計(jì)的質(zhì)量直接決定車間的生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、操作條件、安全生產(chǎn)、三廢治理、經(jīng)濟(jì)效益等一系列根本性問(wèn)題。(2)工藝流程設(shè)計(jì)圖是物料衡算、設(shè)備選型的基礎(chǔ)。從其它角度來(lái)說(shuō)，工藝流程設(shè)計(jì)是定性分析工作階段，物料衡算是定量計(jì)算階段。一般來(lái)說(shuō)，先定性后定量，所以，工藝流程設(shè)計(jì)是物料衡算的前提和基礎(chǔ)。1.3.3.工藝流程設(shè)計(jì)的原則產(chǎn)品質(zhì)量符合要求；技術(shù)和設(shè)備先進(jìn)、成熟、可靠；環(huán)保達(dá)到要求；安全生產(chǎn)；機(jī)械化和自動(dòng)化程度高。1.3.4工藝設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)（一）三塔式

15、酒精連續(xù)蒸餾流程來(lái)自發(fā)酵車間的發(fā)酵成熟醪酒精含量10%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）經(jīng)預(yù)熱器3與精餾塔的酒精蒸氣進(jìn)行熱交換，加熱至80后進(jìn)入粗餾塔的頂部。酒精糟（不含乙醇）由粗餾塔底部排出。酒精含量為49.18%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右的酒精水蒸氣從粗餾塔頂部引進(jìn)精餾塔。酒精蒸氣從塔頂依次經(jīng)過(guò)成熟醪預(yù)熱器3和冷凝4、5、6。預(yù)熱器3和冷凝器4、5中的冷凝液全部回入精餾塔作為回流，回流液溫度均為95%酒精-水混合液的泡點(diǎn)78。粗餾塔和精餾塔均用直接蒸汽加熱。冷凝器6中的冷凝液作為醛酯餾分 (工業(yè)酒精占成品酒精2%)取出，廢氣排放至大氣。 成品酒精在塔頂回流管以下46層塔板上液相取出，經(jīng)冷卻器后進(jìn)入醫(yī)用酒精庫(kù)。廢水從精餾塔

16、2的底部排出。雜醇油從進(jìn)料層往上24層塔板液相取出(也可從進(jìn)料層往下24層塔板氣相取出)。經(jīng)冷卻、乳化和分離得粗雜醇油，去雜醇庫(kù)。所有冷凝器入水口溫度均為27 2 酒精粗餾塔2.1.塔板的類型及結(jié)構(gòu) 酒精蒸餾最常用的塔板有傳統(tǒng)的泡蓋、篩板、以及新型塔板浮閥和斜孔等幾類。選擇塔板時(shí)應(yīng)考慮：（1）處理能力大；（2）效率高；（3）壓降低；（4)操作彈性大；（5）費(fèi)用少；（6）能滿足工藝特定要求，如抗腐蝕和不容易堵塞等。 粗餾塔蒸餾的料液為成熟謬，謬液含有纖維狀固形物、粘度大、起泡性強(qiáng)、腐蝕性高，而且謬液加熱后，塔板容易生垢，篩孔有堵塞的危險(xiǎn)。泡蓋塔雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、壓降大，但因其效率尚高，操作穩(wěn)定

17、，并具有一定彈性，故生產(chǎn)上至今多樂(lè)于采用。 成熟謬腐蝕性較強(qiáng)，普通鋼板易受腐蝕，過(guò)去都用鑄鐵制造，但鑄鐵也不耐腐蝕，采用不銹鋼可以防止腐蝕，但投資較大。2.2粗餾塔的計(jì)算2.2.1進(jìn)料層塔板上液體的酒精濃度和沸騰溫度的確定 進(jìn)料層塔板上液體的酒精濃度受進(jìn)料溫度的影響。由于進(jìn)料溫度低于進(jìn)料層塔板上液體的沸騰溫度，需要加熱至沸騰，所需熱量靠下一層上升的酒精蒸汽冷凝放出的熱量。因此，所需上升蒸汽量比加熱沸液料量要多。根據(jù)每100公斤謬液加熱至沸騰所需熱量q=100c(t沸-t進(jìn)料)千焦。2.2.2熱量和物料衡算 物料衡算為質(zhì)量守恒定律的一種表現(xiàn)形式。凡引入塔中的物料重量必等于支出物料重量。它反映生產(chǎn)

18、過(guò)程是否完善，操作是否正常，在設(shè)計(jì)時(shí)，它可以幫助正確選擇流程和設(shè)備大小。粗餾塔的物料衡算；F+D=V+W+D式中F進(jìn)料重量（公斤/時(shí)）V上升蒸汽重量（公斤/時(shí)）W酒糟廢液重量（公斤/時(shí)）D加熱蒸汽重量（公斤/時(shí)）粗餾塔的酒精衡算： Fxf=Vy+(W+D)xw式中xf成熟謬中酒精含量%（重） y-酒精蒸汽中酒精含量%（重）xw-酒精中酒精含量%（重）熱量衡算為能量守恒定律的一種表現(xiàn)形式。凡引入塔中的熱量必等于輸出熱量。Q入=Q出+Q損式中Q入引入的熱量（千焦/時(shí)） Q出輸出的熱量（千焦/時(shí)） Q損損失的熱量（千焦/時(shí)）物料衡算和熱量衡算的基準(zhǔn)是以每日或每小時(shí)處理的成熟醪為基準(zhǔn)，或以每100公斤

19、成熟醪為基準(zhǔn)。 表2-1 物料衡算 收入支出項(xiàng)目數(shù)量項(xiàng)目數(shù)量成熟醪加熱蒸氣合計(jì)FDF+D酒精蒸氣酒精蒸氣滲漏酒糟合計(jì)FGW+DF+G+W+D F+D=V+G+W+D F=V+G+W表2-2 熱量衡算收入支出項(xiàng)目數(shù)量計(jì)算項(xiàng)目數(shù)量計(jì)算成熟醪加熱蒸氣Q1Q2Q1=FC醪t醪Q2=Di酒精蒸氣酒精蒸氣滲漏酒糟Q3Q4Q5Q3=Vi酒Q4=Gi酒Q5=（WD)c糟t糟 Q1+Q2=Q3+Q4+Q5表中C醪進(jìn)料成熟醪比熱（千焦/公斤*攝氏度），可用下列經(jīng)驗(yàn)公式算得：C醪=4.186*（1.019-0.00958B）(千焦/公斤*氏度)式中 B成熟醪中干物質(zhì)%（重） C糟酒糟比熱，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： C

20、糟=4.186*（1-0.378B）（千焦/公斤*攝氏度）式中 B酒糟中干物質(zhì)（重） t 醪進(jìn)料成熟醪溫度（） t 糟酒糟溫度（） i 加熱蒸氣熱焓（千焦/公斤） i 酒酒精蒸氣熱焓（千焦/公斤）3. 粗餾塔設(shè)計(jì) 酒精廠日產(chǎn)醫(yī)用酒精60噸，設(shè)成熟醪酒精含量為10%（容），成熟醪溫度為30，預(yù)熱至70進(jìn)塔，醪中含固形物7.3(重），酒糟中含固形物6.5（重），粗餾塔每小時(shí)處理量為28864公斤，蒸餾損失為0.125（估計(jì)滲漏和酒糟帶走各占一半）1. 每100公斤醪液加熱至沸騰所需熱量： q=100c(t沸t進(jìn)料）c=1.1090.00958B現(xiàn)B=7.3，則 c=1.0190.00958

21、5;7.3=0.95(千卡公斤） =0.95×4.186=3.97（千焦100公斤醪）成熟醪熱至70進(jìn)塔，t進(jìn)料=70，醪中酒精溶度為10(容），即8.1（重），其沸點(diǎn)t沸=92.6。于是 q=100×3.97×(92.670)=8972（千焦100公斤醪）或 =100×0.95×(92.670)=2147 (千卡100公斤醪）根據(jù)酒精廠的經(jīng)驗(yàn)，塔頂蒸汽酒精濃度為4650（重）。由于粗餾塔頂層酒精蒸汽濃度受進(jìn)料的酒精濃度進(jìn)料的溫度蒸氣速度等操作條件影響而發(fā)生變化，頗不一致，現(xiàn)綜合各項(xiàng)操作因素，取粗餾塔頂酒精蒸氣濃度為48（重）。物料和熱量衡算3

22、.1 粗餾塔物料衡算表3-1 收 入 支 出項(xiàng) 目數(shù)量（公斤時(shí)） 項(xiàng) 目 計(jì) 算數(shù)量(公斤時(shí)）成 熟 謬加 熱 蒸 氣 合 計(jì)28864 D 28864D 酒 精 蒸 氣 酒精蒸氣滲漏 酒 糟 合 計(jì)28864×0.081×（10.00125）÷0.48（28864×0.081÷0.484865）÷2 2886448653D 4865 3 23996D 28864D 3.2粗餾塔熱量衡算 表3-2 收 入項(xiàng)目計(jì)算熱量（千焦時(shí)）成熟醪加熱蒸氣合計(jì)Q1=Fct=28864×3.97×70Q2=Di=2717D2717D

23、+2717D注：加熱蒸汽壓強(qiáng)為3大氣壓（絕對(duì)），熱焓i=2717千焦公斤 表3-3 支 出項(xiàng)目計(jì)算熱量（千焦時(shí)）酒精蒸氣酒精蒸氣滲漏酒糟熱損失合計(jì)Q3=Vi=4865×1953Q4=Gi=3×1953Q5=（WD）ct=（23996+D）×4.08×108.7Q6=F×500100=28864×20931005859+443D443D注：（1）48（重）酒精蒸氣熱焓i=1953千焦公斤 （2）塔底壓力為1.37×105帕（絕對(duì)），沸點(diǎn)為108.7，酒糟比熱c=10.378B=10.00378×6.5=0.975(千

24、卡公斤·） （3）熱損失按每100公斤醪液損失熱量2093千焦計(jì)算于是 2717D=443D 2274D= D=5593（公斤時(shí)）蒸氣消耗量每小時(shí)為5593公斤。3.3板距的選擇 板距隨空塔蒸氣速度、料液起泡性和塔板類型而變化?？账魵馑俣却螅寰嘁惨?，才能防止霧沫挾帶。成熟醪起泡性強(qiáng)，故粗餾塔（泡蓋塔）的板距一般取為400毫米左右。3.4塔徑估計(jì)3.4.1空塔蒸氣速度 空塔蒸氣速度與板距和泡沸深度有關(guān)。塔板距離小，蒸氣速度可以??；反之，則蒸氣速度宜于大。但蒸氣速度不宜過(guò)大，過(guò)大則霧沫挾帶多，影響塔板效率。泡沸深度大，蒸氣速度宜于小，否則也會(huì)產(chǎn)生霧沫挾帶，影響塔板效率。蘇聯(lián)斯塔勃尼

25、科夫提出如下經(jīng)驗(yàn)公式： W=0.305h÷(600.05h)0.012Z式中 w空塔蒸氣速度（米秒） h板距（毫米） Z泡沸深度（毫米）蘇聯(lián)鍥爾茨巴莫又提出如下經(jīng)驗(yàn)公式： w=A-m式中 w空塔速度（米秒） 酒精蒸氣重度（公斤米3）系數(shù)A和指數(shù)m的實(shí)驗(yàn)值（泡沸深度為30毫米）如下表所列。表3-4板距（毫米）500400300200150135A1.141.101.020.820.620.54m0.4650.4700.4900.5450.4900.425現(xiàn)取板距為400毫米，泡沸深度為50毫米。代入尼科夫經(jīng)驗(yàn)公式，得 w=0.305×400÷(600.05×

26、;400)0.012×50=0.93(米秒）若用茨巴莫的經(jīng)驗(yàn)公式，從上表查得，當(dāng)板距為400毫米時(shí)，A=1.1，m=0.47。已知酒精蒸氣濃度為48（重），其重度=0.9340.47=1.13（米秒）現(xiàn)取泡沸深度50毫米，而實(shí)驗(yàn)條件為泡沸深度為30毫米，則空塔速度應(yīng)比計(jì)算值小約15，所以w=1.13×(10.15）=0.96(米秒）取空塔速度為0.96米秒。3.4.2上升蒸氣容積 粗餾塔上升蒸氣量的粗略計(jì)算，可根據(jù)熱平衡來(lái)計(jì)算，若忽略相鄰兩板間的溫度差異、塔板上物料的混合熱以及塔的熱損失，則得下列簡(jiǎn)單的熱量衡算式： V n1n1=V nn=D式中 V n，V n1n層、n1

27、層上升酒精蒸氣量（千摩秒） n， n1n層、n1層上升酒精蒸氣潛熱（千焦千摩) D加熱蒸汽量（千摩秒） 水蒸氣潛熱（千焦千摩）現(xiàn)D=5593公斤時(shí)，=2165千焦公斤；塔頂酒精蒸氣濃度為48（重），其潛熱=2094千焦公斤，密度為0.934公斤米3 ，分子量為25.4 。代入熱量衡算式，得： 5593÷3600÷18×2165×18=V÷25.4×2094×25.4 V=1.6公斤秒=1.6÷0.934=1.71（米³秒）（2） 塔徑 塔徑（米）取塔徑為1.7米。3.5泡蓋塔板結(jié)構(gòu)計(jì)算3.5.1升氣管面積

28、 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每塊塔板升氣管的總面積均為塔板面積的1214。過(guò)多，則泡蓋相鄰距離太小，上升氣流嚴(yán)重重疊；太少，則氣液接觸不勻。現(xiàn)取升氣管總面積為塔板面積的14，每層塔板上升氣管10個(gè)，則： 每個(gè)升氣管面積=0.785×1.7²×0.14÷10=0.032（米²） 每個(gè)升氣管直徑=0.2（米）3.5.2泡蓋尺寸 根據(jù)上升酒精蒸氣在升氣管和泡蓋里各個(gè)通道的截面積都相等的要求來(lái)計(jì)算。即：S1=S2=S3=S4=S5式中 S1升氣管截面積（米²） S2升氣管頂邊至泡蓋頂蒸氣通道截面積（米²） S3泡蓋與升氣管間環(huán)系截面積（米²

29、;） S4泡蓋下沿至塔板間蒸氣通道截面積（米²） S5泡蓋齒縫的面積（米²）3.6降液管 常見(jiàn)的降液管有弓形和圓形。圓形降液管截面積小周邊短沒(méi)有足夠的分離空間，使泡沫層中氣體及時(shí)與液體分離而被帶進(jìn)降液管。因此降液管中往往充滿泡沫，影響降液效果，使塔生產(chǎn)能力和彈性受到限制，塔截面的有效利用率也降低；弓形降液管的截面積大，周邊長(zhǎng)，液流比較流暢，解除了對(duì)塔生產(chǎn)的限制。所以除液流負(fù)荷小的塔采用圓形管外，一般都采用弓形降液管。 塔板上液流流程有單流和雙流兩種。單流是從塔板一旁流向另一旁；雙流是從塔板兩旁流向中央或從中央流向兩旁。但直徑在兩米以上和塔板上流量在110米³時(shí)以上

30、，多采用雙流，一般流量在110米³時(shí)以下，不論塔徑大小都采用單流。出口溢流堰是用來(lái)保持塔板上液層一定高度和鼓泡區(qū)域的一定面積，故需考慮堰的高度和長(zhǎng)度。堰長(zhǎng)是根據(jù)溢流量及流程而確定，對(duì)于單流塔板，堰長(zhǎng)通常取塔徑的6080。堰高按保持塔板上液層有一定高度來(lái)考慮。 h w =h Lh0w式中 h w堰高（毫米） h L塔板上液層高度（毫米） h 0w堰上液層高度（毫米），與液體流量和堰長(zhǎng)等有關(guān)。 h 0w =2.84E(L÷l w ) E液體收縮系數(shù)，一般取E=1 L溢流量（米³時(shí)） l w堰長(zhǎng)（米） 一般設(shè)計(jì)h0w應(yīng)不小于6毫米，以免溢流在堰上分布不均，但也不宜過(guò)大。

31、對(duì)于常壓塔，常取h L 為4085毫米。堰高規(guī)定為： 0.085h0w h w0.04h0w（米） 一般取h0w為3050毫米。弓形降液管上端管口與塔板平，下端距塔板的距離，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取為40毫米。若為圓形管，則管口距離塔板等于降液管直徑的14。 3.7粗餾塔塔板數(shù)計(jì)算 xWyq0xDxF 圖6 粗餾塔塔板數(shù)圖解法 Fig.6 Crude distillation plate number graphical solution粗餾塔同精餾塔一樣采用直接蒸汽加熱，故根據(jù)物料衡算結(jié)果，其操作方程為：其在y軸上的截距為0.061%飽和蒸汽進(jìn)料，q=0，q線方程為粗餾塔求解塔板數(shù)稍有不同，按圖6所示求

32、解塔板數(shù)，理論塔板數(shù)為8個(gè)則實(shí)際塔板數(shù)（個(gè)）4車間設(shè)備工藝布置設(shè)計(jì)4.1生產(chǎn)車間工藝布置設(shè)計(jì)4.1.1 車間工藝布置的原則間設(shè)備布置是酒精精餾車間工藝設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，所以設(shè)備布置時(shí)要考慮以下原則：（1）依據(jù)生產(chǎn)工藝流程和設(shè)備選型，盡可能保證工藝流程順暢，保證水平方向和垂直方向的連續(xù)性，縮短工藝管路。（2）滿足設(shè)備安裝、檢修、傳動(dòng)設(shè)備所需要車安全防護(hù)距離等對(duì)設(shè)備布置的要求。（3）滿足建筑、結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)備布置的要求，對(duì)于大型、較重設(shè)備和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大震動(dòng)的設(shè)備，盡可能布置在車間底層。設(shè)備布置時(shí)應(yīng)考慮柱網(wǎng)、主要高度等以免與大設(shè)備發(fā)生碰撞。（4）保證工人操作設(shè)備所需要的安全距離，如設(shè)備之間凈距離和設(shè)備

33、與墻之間的距離等，要滿足操作要求。（5）留有必要的運(yùn)輸通道、消防通道以及出入口。（6）應(yīng)注意車間的通風(fēng)、采光、降溫、采暖等設(shè)施的安排5 設(shè)備一覽表通過(guò)設(shè)備的工藝計(jì)算，可以列出所用的設(shè)備，如表3表5-1 日產(chǎn)60噸后醫(yī)用酒精精餾車間設(shè)備一覽表Table 3 The distillation plant of medical alcohol equipment list位號(hào)設(shè)備名稱臺(tái)數(shù) 型號(hào)材質(zhì)B-501往復(fù)泵1WFB2-120A3鋼H-502管式預(yù)熱器1YD-GS-10SUS304不銹鋼T-503粗餾塔1F-1浮閥塔SUS304不銹鋼B-504汽包V=50 m3A3鋼T-505精餾塔1F-1浮閥

34、塔SUS304不銹鋼H-506換熱器1LQF4WA3鋼R-507熱水箱1V=50m3SUS304不銹鋼B-508離心泵2GNF×4A3鋼R-510分離器1XGLJ55-90A3鋼H-511板式換熱器1S=3.0mSUS304不銹鋼H-512列管換熱器2LQF4WSUS304不銹鋼R-513雜醇油分離器2XGLJ55-90A3鋼R-514a-b計(jì)量柜3V=50 m3A3鋼R-516貯罐1V=50m3SUS304不銹鋼R-517回收水箱1V=50m3A3鋼R-518熱水箱1V=50m3SUS304不銹鋼H-519預(yù)熱器1YD-GS-10SUS304不銹鋼H-520冷凝器3GBNL3-8A

35、3鋼R-523高位水箱1V=100m3SUS304不銹鋼B-524水包1V=50m3SUS304不銹鋼附表：表5-2 乙醇水溶液氣液相平衡數(shù)據(jù)（摩爾分?jǐn)?shù)） Table 4 Ethanolwater vapor-liquid equilibrium data (mole fraction) x y x yxy 0. 0.00053 0.0035 0.0412 0.4427 0.62990. 0.00153 0.0039 0.0451 0.4849 0.64700. 0.00204 0.0079 0.0876 0.5 400 0.66920. 0.00255 0.0119 0.1275 0.58

36、11 0.68760. 0.00307 0.0161 0.1634 0.6252 0.71100. 0.00358 0.0286 0.2396 0.6772 0.73610.0.00410 0.0416 0.2992 0.7063 0.75820.0.00461 0.0551 0.3451 0.7415 0.78000.00040 0.0051 0.0686 0.3806 0.7599 0.79260.00055 0.0077 0.0892 0.4209 0.7788 0.80420.0008 0.0103 0.1100 0.4541 0.7982 0.81830.00120.01570.13

37、770.48460.81820.83250.00160.0198 0.1677 0.5127 0.8387 0.84910.00190.0248 0.2425 0.5522 0.8597 0.86400.00230.0290 0.2980 0.05754 0.8815 0.88250.00270.0333 0.3416 0.5910 0.8941 0.89410.00310.03725 0.40000.6144 表5-3 主要使用符號(hào)說(shuō)明 Table 5 Symbolic description of the main符號(hào) 意義 計(jì)量單位 c 負(fù)荷系數(shù)C 比熱容 kJ/kg. d 塔徑 mF0

38、 成熟繆進(jìn)料量 kg/hF 粗酒精蒸汽量 kg/hhL 板上液層深度 mHT 板間距 mI 熱焓 kJ/kgK 傳熱系數(shù) kJ/m2·h· L 粗餾塔上升蒸汽量 kg/hLh 液相體積流量 m3/sN 塔板數(shù) 個(gè)P 成品酒精量 kg/hP 滲漏蒸汽量 kg/hQ 回流入塔的冷凝酒精量 kg/hQC 熱負(fù)載 kJ/hq 熱損失量 kJ/kgrf 汽化潛熱 kJ/kmolR 最適回流比Rmin 最小回流比S 粗餾塔加熱蒸汽量 kg/hv 空塔速度 m/sV 精餾塔上升蒸汽量 kg/hV0 加熱蒸汽量 kg/hVh 上升酒精蒸汽體積流量 m3/sV 酒精蒸汽滲漏損失量 kg/hW0 粗餾塔廢液量 kg/hW 精餾塔廢液量 kg/hx 液相中乙醇組分的摩爾分?jǐn)?shù)y 氣相中乙醇組分的摩爾分?jǐn)?shù)Z0 粗餾塔