第十章-蒸餾設(shè)備

第十章--蒸餾設(shè)備.第一頁(yè)，共48頁(yè)。原理：將液體混合物部分氣化，利用其中各組分揮發(fā)度的不同實(shí)現(xiàn)分離應(yīng)用：白酒、酒精、丙酮、丁醇、甘油類型：按蒸餾方法分：簡(jiǎn)單的、閃蒸、精餾、特殊的

較易分離的或?qū)Ψ蛛x要求不高的，采用簡(jiǎn)單蒸餾或閃蒸較難分離的采用精餾很難分離的或用普通精餾不能分離的采用特殊精餾按操作壓力分：常壓、加壓、減壓按操作方式分：分批的、連續(xù)的按進(jìn)料中組分的數(shù)目分：雙組分、多組分按按蒸餾塔的數(shù)目分：?jiǎn)嗡?、雙塔、三塔、多塔第二頁(yè)，共48頁(yè)。第一節(jié)酒精蒸餾流程一、單塔式酒精連續(xù)蒸餾流程流程：只有一個(gè)蒸餾塔下段為提餾段，把醪液中的酒精蒸餾出來(lái)上段為精餾段，把上升的酒精濃度提高用途：適用于對(duì)成品質(zhì)量、濃度要求不高的酒精生產(chǎn)第三頁(yè)，共48頁(yè)。二、雙塔式酒精連續(xù)精餾流程組成：由粗餾塔、精餾塔兩個(gè)塔組成粗餾塔只有提餾段，把酒精從成熟醪中分離出來(lái)成為稀酒精稀酒精再進(jìn)入精餾塔精制為成品類型：氣相過(guò)塔、液相過(guò)塔第四頁(yè)，共48頁(yè)。1．氣相過(guò)塔的兩塔蒸餾流程工作過(guò)程：發(fā)酵成熟醪經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入醪塔（粗餾塔）的頂部酒精含量為50%（體積分?jǐn)?shù)）左右的酒精-水蒸汽從醪塔頂部排出、引入精餾塔的中部酒糟從塔底部排出酒精蒸汽從精餾塔塔頂順次經(jīng)過(guò)多個(gè)冷凝器前幾個(gè)冷凝器中的冷凝液全部回流最后一個(gè)冷凝器中的冷凝液作為醛酯餾分（工業(yè)酒精）取出，沒(méi)有冷凝的一些低沸點(diǎn)雜質(zhì)，從排醛管排至大氣第五頁(yè)，共48頁(yè)。成品酒精在塔頂回流管以下4～6層塔板上液相取出廢水從精餾塔底部排出雜醇油從進(jìn)料層往上2～4層塔板液相取出（也可從進(jìn)料層往下2～4層塔板氣相取出）特點(diǎn)：粗餾塔頂上升的酒精蒸汽直接進(jìn)入精餾塔，可以節(jié)約加熱蒸汽和冷卻水兩塔直接聯(lián)通，互相影響第六頁(yè)，共48頁(yè)。第七頁(yè)，共48頁(yè)。2．液相過(guò)塔的兩塔蒸餾流程流程：在粗餾塔頂增加幾個(gè)冷凝器粗餾塔上升的酒精蒸汽經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝成液體再流進(jìn)精餾塔特點(diǎn)：較氣相過(guò)塔多一次排除頭級(jí)雜質(zhì)的機(jī)會(huì)，所得的成品酒精質(zhì)量較高蒸汽消耗量較多第八頁(yè)，共48頁(yè)。第九頁(yè)，共48頁(yè)。三、三塔式酒精連續(xù)餾流程組成：粗餾塔（醪塔）、排醛塔、精餾塔粗餾塔（醪塔）、精餾塔、脫甲醇塔類型：直接式半直接式間接式第十頁(yè)，共48頁(yè)。1．直接式流程：醪塔粗酒精蒸汽氣相進(jìn)入第二個(gè)蒸餾塔從第二個(gè)蒸餾塔氣相過(guò)塔進(jìn)入第三個(gè)蒸餾塔特點(diǎn)：蒸汽消耗量較少排除雜質(zhì)的機(jī)會(huì)不多，酒精的質(zhì)量不易保證操作不穩(wěn)定第十一頁(yè)，共48頁(yè)。2．半直接式流程：粗酒精從粗餾塔進(jìn)入第二個(gè)塔是氣相過(guò)塔從第二個(gè)塔進(jìn)入第三個(gè)塔是液相過(guò)塔特點(diǎn)：熱能消耗比直接式大一些操作穩(wěn)定，酒精質(zhì)量較好在國(guó)內(nèi)酒精工業(yè)得到廣泛應(yīng)用第十二頁(yè)，共48頁(yè)。第十三頁(yè)，共48頁(yè)。三塔蒸餾流程圖第十四頁(yè)，共48頁(yè)。3．間接式流程：粗酒精液相過(guò)塔進(jìn)入第二個(gè)蒸餾塔從第二個(gè)蒸餾塔液相過(guò)塔進(jìn)入第三個(gè)蒸餾塔特點(diǎn)：較半直接式多一次去除頭級(jí)雜質(zhì)的機(jī)會(huì)，可以產(chǎn)出高純度的酒精操作穩(wěn)定，控制和調(diào)節(jié)都很方便蒸汽消耗量較大和設(shè)備投資較多第十五頁(yè)，共48頁(yè)。第十六頁(yè)，共48頁(yè)。四、多塔式酒精連續(xù)餾流程組成：以三塔流程為基礎(chǔ)，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的特殊要求而增加一個(gè)或數(shù)個(gè)蒸餾塔為了加強(qiáng)雜醇油的分離，則在精餾塔后增加一個(gè)去除雜醇油的后餾塔為了排除甲醇，則單獨(dú)增設(shè)去除甲醇的脫甲醇塔第十七頁(yè)，共48頁(yè)。第二節(jié)酒精粗餾塔一、作用：從發(fā)酵成熟醪中將酒精成分提出二、要求處理能力大塔板效率高（氣液接觸面積大、均勻、時(shí)間長(zhǎng)、不漏液）塔板壓降小操作彈性大結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低耐腐蝕，不易堵塞第十八頁(yè)，共48頁(yè)。三、塔板的類型和結(jié)構(gòu)1.泡罩塔板結(jié)構(gòu)：升氣管、泡罩特點(diǎn)：不易堵塞、不漏液、操作彈性較大結(jié)構(gòu)復(fù)雜、阻力大氣液接觸不均勻、塔板效率低造價(jià)高應(yīng)用：含固形物、易起泡的料液第十九頁(yè)，共48頁(yè)。2.篩孔塔板結(jié)構(gòu)：塔板上開(kāi)孔作為上升蒸汽的通道特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低阻力小，氣液接觸較均勻易漏液，操作彈性小氣液接觸時(shí)間短氣體向上直吹易產(chǎn)生霧沫夾帶第二十頁(yè)，共48頁(yè)。3.S（SD）形塔板結(jié)構(gòu)：多個(gè)S形型材拼接組成特點(diǎn)：保持泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)塔板上氣流與液流并行，避免固體沉降板面液體落差小，氣液接觸較均勻塔板壓降較大第二十一頁(yè)，共48頁(yè)。4.浮閥塔板上升氣體量發(fā)生變化，浮閥升降改變氣相流通面積，氣流速度變化不大不漏液，操作彈性大氣液接觸時(shí)間長(zhǎng)，塔板效率較高浮閥易出故障5.斜孔塔板氣液接觸均勻，霧沫夾帶較少塔板效率較高，生產(chǎn)能力大第二十二頁(yè)，共48頁(yè)。四、設(shè)計(jì)計(jì)算1.塔頂上升酒精蒸氣濃度

100kg進(jìn)料加熱至沸點(diǎn)所需熱量：

Q＝100CF(t沸-t進(jìn)）（kcal）式中：CF—進(jìn)料液比熱，kcal/kg.℃t沸—進(jìn)料層板上液體沸點(diǎn)溫度，℃t進(jìn)—進(jìn)料液體溫度，℃據(jù)Q和進(jìn)料液中酒精濃度x進(jìn)→查圖得進(jìn)料層板上液體中酒精濃度x液→查表得與之相平衡的酒精濃度即為塔頂上升酒精蒸氣濃度y頂→除以1.1加以校正第二十三頁(yè)，共48頁(yè)。2.物料衡算（塔頂上升蒸氣量、塔底排出廢液量）總物料衡算：F+D=V+W酒精衡算：FxF=V?y+WxW

式中：F—進(jìn)入的物料量，KgD—加熱蒸汽量，KgV—塔頂上升的酒精蒸氣量，KgW—塔底排出的廢液量，KgxF—進(jìn)料中酒精的含量，%xW—廢液中酒精的含量，0.01%3.熱量衡算（加熱蒸汽量）

QF+QD=QV+QW+Q損第二十四頁(yè)，共48頁(yè)。4.塔板層數(shù)理論板數(shù)：計(jì)算法、圖解法實(shí)際板數(shù)：塔板數(shù)=理論塔板數(shù)/板效率

（實(shí)際設(shè)計(jì)中，塔板數(shù)比計(jì)算所得多幾塊）5.塔徑、塔高塔徑：與進(jìn)料數(shù)量有關(guān)（確定蒸汽上升速度）塔高：與分離程度有關(guān)（選擇板間距）6.塔板設(shè)計(jì)升氣管：升氣管的數(shù)量、直徑、高度泡罩尺寸和安裝位置（設(shè)計(jì)原則：氣流速度穩(wěn)定）7.降液管、溢流堰第二十五頁(yè)，共48頁(yè)。第二十六頁(yè)，共48頁(yè)。第二十七頁(yè)，共48頁(yè)。第十一章制冷設(shè)備主要內(nèi)容：第一節(jié)制冷方法第二節(jié)蒸汽壓縮式制冷設(shè)備學(xué)習(xí)要求：了解制冷方法掌握蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)組成設(shè)備對(duì)制冷劑、載冷劑的要求和常用制冷劑、載冷劑的性質(zhì)、種類第二十八頁(yè)，共48頁(yè)。第一節(jié)制冷方法一、制冷將被冷卻空間或物體中的熱量取出，使其溫度降低，且低于周圍環(huán)境(水或空氣)的溫度二、應(yīng)用低溫生產(chǎn)（麥芽汁冷卻和發(fā)酵、冷卻結(jié)晶、冷凍干燥）菌種、產(chǎn)品的貯藏生產(chǎn)環(huán)境的降溫（生產(chǎn)車間的空氣調(diào)節(jié)）第二十九頁(yè)，共48頁(yè)。三、方法制冷方法天然制冷人工制冷冰、雪、深井水物質(zhì)相變化氣體膨脹融化汽化特種材料升華蒸汽壓縮式蒸汽吸收式蒸汽噴射式半導(dǎo)體的溫差效應(yīng)第三十頁(yè)，共48頁(yè)。第二節(jié)蒸汽壓縮式制冷設(shè)備一、壓縮式制冷循環(huán)低壓液體蒸發(fā)汽化吸收被冷卻物體或空間的熱量汽體被壓縮超過(guò)冷凝壓力將熱量傳遞給周圍介質(zhì)（水、空氣）后又冷凝為液體液體制冷劑經(jīng)過(guò)膨脹閥后壓力降低蒸發(fā)、壓縮、冷凝、膨脹形成一個(gè)反復(fù)循環(huán)過(guò)程，將被冷卻物體或空間的熱量傳遞給周圍介質(zhì)（水、空氣）第三十一頁(yè)，共48頁(yè)。二、制冷劑1.制冷劑：在制冷系統(tǒng)中從被冷卻空間或物體中取出熱量，在冷凝器中放出熱量給周圍介質(zhì)，不斷循環(huán)地傳遞熱量實(shí)現(xiàn)制冷的工作介質(zhì)2.要求熱力學(xué)方面常壓下的蒸發(fā)（沸騰）溫度要低常溫下的冷凝壓力要低單位體積的（制冷劑）蒸汽產(chǎn)冷量要大臨界溫度要高，凝固溫度要低第三十二頁(yè)，共48頁(yè)。導(dǎo)熱系數(shù)、放熱系數(shù)要高物理化學(xué)方面粘度、密度要小化學(xué)性能穩(wěn)定無(wú)腐蝕性對(duì)水、油的溶解性生理學(xué)方面，對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)害經(jīng)濟(jì)方面，價(jià)格低廉，容易取得環(huán)保方面，符合標(biāo)準(zhǔn)第三十三頁(yè)，共48頁(yè)。3.制冷劑的分類無(wú)機(jī)化合物：空氣、H2O、CO2、SO2、NH3代號(hào)：R7××（分子量）碳?xì)浠衔铮杭淄镽50

、乙烷R170

、丙烷R290

、丁烷R600

、乙烯R1150

、丙稀R1270

氟利昂：飽和碳?xì)浠衔锏柠u代物通式：CmHnFxClyBrz

代號(hào)：R(m-1)(n+1)(x)B(z)共沸混合物：由兩種或兩種以上互溶的制冷劑混合而成代號(hào)：R5××（序號(hào)）第三十四頁(yè)，共48頁(yè)。4.常用的制冷劑氨(NH3)：有良好的熱力學(xué)性質(zhì)在0.1MPa下的蒸發(fā)溫度為－33.4℃

常溫下冷凝壓力約0.7～1.3MPa單位容積產(chǎn)冷量比較大(汽化熱1312.4kJ/kg)不溶于油，吸水性強(qiáng),不會(huì)有冰塞現(xiàn)象易于購(gòu)得，價(jià)格低廉有刺激性氣味，有毒性第三十五頁(yè)，共48頁(yè)。氟利昂：對(duì)人體危害性較小的制冷劑無(wú)色、無(wú)臭、不燃燒、無(wú)爆炸性在0.1MPa下R－12(CF2CL2)沸點(diǎn)為－29.8℃常溫下冷凝壓力約0.8-

1.2MPa滲透能力很強(qiáng)，滲漏不易發(fā)現(xiàn)單位容積產(chǎn)冷量較小(汽化熱161.6kJ/kg)有些不符合環(huán)保要求R－134a(C2H2F4、CH2F－CF3

)、R600a（異丁烷）第三十六頁(yè)，共48頁(yè)。三、載冷劑間接制冷：制冷劑蒸發(fā)吸取某種物質(zhì)熱量使其降溫，再用這個(gè)低溫物質(zhì)去冷卻需要被冷物體或空間直接制冷：用制冷劑直接吸取被冷物體或空間的熱量，使其達(dá)到所要求低溫第三十七頁(yè)，共48頁(yè)。1.載冷劑：在間接制冷系統(tǒng)中從被冷卻空間或物體中取出熱量，在蒸發(fā)器中放出熱量給制冷劑，不斷循環(huán)地傳遞熱量實(shí)現(xiàn)制冷的工作介質(zhì)2.要求無(wú)毒、安全可靠，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，腐蝕性小比熱大（單位質(zhì)量的熱容量大）凝固溫度低（低于制冷劑的蒸發(fā)溫度）粘度小、密度小導(dǎo)熱系數(shù)大價(jià)格較低，容易獲得第三十八頁(yè)，共48頁(yè)。3.常用載冷劑空氣水水溶液：NaCl、CaCl2、MgCl2或糖的水溶液NaCl水溶液共晶點(diǎn)溫度－21.2℃CaCl2水溶液共晶點(diǎn)溫度－55℃有機(jī)溶液：乙醇、乙二醇、丙二醇、二氯甲烷乙醇凝固溫度－117℃丙二醇凝固溫度－60℃二氯甲烷凝固溫度－97℃第三十九頁(yè)，共48頁(yè)。四、制冷系統(tǒng)設(shè)備第四十頁(yè)，共48頁(yè)?；钊綁嚎s機(jī)工作原理圖1-上蓋2-排氣閥門3-樣蓋4-水套5-吸氣閥門6-活塞環(huán)7-活塞8-連桿類型：活塞式、滑片式、螺桿式1.壓縮機(jī)作用：壓縮制冷劑飽和蒸汽到冷凝壓力第四十一頁(yè)，共48頁(yè)。2.冷凝器氨立式殼管冷凝器作用：使高溫高壓過(guò)熱制冷劑氣體冷卻、冷凝成高壓液體，將熱量傳遞給周圍介質(zhì)（水、空氣）類型：臥式、立式、套管式、噴淋式氣冷式、水冷式第四十二頁(yè)，共48頁(yè)。3.膨脹閥（節(jié)流減壓）作用：降低制冷劑的壓力和控制制冷劑的流量高壓液體制冷劑通過(guò)膨脹閥時(shí)，由冷凝壓力驟降為蒸發(fā)壓力，部分液體制冷劑汽化吸熱，其本身溫度降低第四十三頁(yè)，共48頁(yè)。4.蒸發(fā)器（冷風(fēng)機(jī)）作用：低溫低壓的液體制冷劑蒸發(fā)吸收被冷卻物質(zhì)的熱量立管式蒸發(fā)器立管中制冷劑循環(huán)路線第四十四頁(yè)，共48頁(yè)。5.油氨分離