課程設(shè)計--紅薯為原料生產(chǎn)燃料乙醇蒸餾工段的設(shè)計

1、<p><b>　　化工設(shè)計說明書</b></p><p>　　題目：以紅薯為原料生產(chǎn)年產(chǎn)10萬噸</p><p>　　燃料乙醇的項目說明書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　評分表 ………………………………………………………………………………………………

2、 （1）</p><p>　　第1章 化工原理課程設(shè)計任務(wù)書 …………………………………………… （5）</p><p>　　1.1 設(shè)計題目 ………………………………………………………………………… （5）</p><p>　　1.2 設(shè)計基礎(chǔ)條件 ………………………………………………………………… （5）</p><p>

3、　　1.2.1 原料 ………………………………………………………………………… （5）</p><p>　　1.2.2 產(chǎn)品 …………………………………………………………………………… （5）</p><p>　　1.2.3 生產(chǎn)規(guī)模 …………………………………………………………………… （5）</p><p>　　1.3 工作內(nèi)容及要求

4、……………………………………………………………… （5）</p><p>　　1.3.1 工藝流程設(shè)計 ……………………………………………………………… （5）</p><p>　　1.3.2 設(shè)備選型及典型設(shè)備設(shè)計 ……………………………………………… （5）</p><p>　　1.3.3 車間設(shè)備布置設(shè)計 ……………………………………………

5、………… （5）</p><p>　　1.3.4 設(shè)計說明書及工程圖樣的編制 ……………………………………… （6）</p><p>　　第2章 緒論 ………………………………………………………………………………… （6） </p><p>　　2.1 項目概況 ………………………………………………………………………… （6）</p>

6、;<p>　　2.2 項目依據(jù) ………………………………………………………………………… （6）</p><p>　　2.3 項目背景 ………………………………………………………………………… （6）</p><p>　　2.4 國外有關(guān)研究項目 ………………………………………………………… （7）</p><p>　　2.4.1

7、 成功的巴西 ………………………………………………………………… （8)</p><p>　　2.4.2 玉米大國——美國 ……………………………………………………… （8）</p><p>　　2.4.3 我國的發(fā)展 ………………………………………………………………… （9）</p><p>　　第3章 項目簡介 …………………………………

8、…………………………………… （9）</p><p>　　3.1 乙醇燃料的概念 ……………………………………………………………… （9）</p><p>　　3.2 項目名稱 ………………………………………………………………………… （9）</p><p>　　3.3 項目簡介 ……………………………………………………………………… （10）

9、</p><p>　　3.3.1 解決能源緊張 …………………………………………………………… （10）</p><p>　　3.3.2 減少環(huán)境污染 ………………………………………………………………… （10）</p><p>　　3.3.3 能源戰(zhàn)略儲備 ………………………………………………………………… （10）</p><p&g

10、t;　　第4章 項目技術(shù)簡介 …………………………………………………………… （11）</p><p>　　4.1 生物乙醇的原料 ……………………………………………………………… （11）</p><p>　　4.1.1 生物乙醇生產(chǎn)的原料概況 …………………………………………… （11）</p><p>　　4.1.2 生物乙醇生產(chǎn)的選用原料

11、 ……………………………………………… （11）</p><p>　　4.1.3 原料的預(yù)處理 ……………………………………………………………… （11）</p><p>　　4.2 生產(chǎn)燃料乙醇的工藝流程 ……………………………………………… （11）</p><p>　　4.2.1工藝流程 ……………………………………………………………………… （1

12、1）</p><p>　　4.2.2工藝流程圖 …………………………………………………………………… （12）</p><p>　　4.3 發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾 ………………………………………………… （14）</p><p>　　4.3.1發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾的工藝流程選擇 ………………………… （14）</p><p>　　4.

13、3.2 發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾工藝流程的論證 ………………………… （14）</p><p>　　4.3.3發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾工藝優(yōu)化最新研究進展 ……………… （14）</p><p>　　4.4 乙醇脫水工藝流程 …………………………………………………………… （15）</p><p>　　4.4.1乙醇脫水工藝流程的選擇 ………………………………

14、………………… （15）</p><p>　　4.4.2 乙醇脫水工藝流程的論證 ……………………………………………… （16）</p><p>　　4.4.3 乙醇脫水工藝最新研究進展 …………………………………………… （17）</p><p>　　第5章 工藝技術(shù)及主設(shè)備設(shè)計 …………………………………………… （18）</p>&l

15、t;p>　　5.1 設(shè)計任務(wù) ………………………………………………………………………… （18）</p><p>　　5.2 設(shè)計工藝方案的計算 ……………………………………………………… （18）</p><p>　　5.2.1 粗餾塔的物料衡算與熱量衡算 ………………………………………… （18）</p><p>　　5.2.2 精餾塔的物料衡算

16、與熱量衡算 ………………………………………… （19）</p><p>　　5.3 無水燃料酒精生產(chǎn)設(shè)備的選型 ………………………………………… （24）</p><p>　　5.3.1 主要設(shè)備——粗餾塔與精餾塔的設(shè)計與選擇 …………………… （24）</p><p>　　5.3.2 粗餾塔部分設(shè)備參數(shù)的計算 …………………………………………… （27

17、）</p><p>　　5.3.3 精餾塔部分設(shè)備參數(shù)的計算 …………………………………………… （28） </p><p>　　5.3.4 塔板結(jié)構(gòu)尺寸的確定 …………………………………………………… （36） </p><p>　　5.3.5 乙醇蒸餾輔助設(shè)備 ……………………………………………………… （45） </p>

18、<p>　　5.3.6 輔助設(shè)備的參數(shù)計算 …………………………………………………… （45）</p><p>　　第6章 蒸餾廢醪后處理工藝 ……………………………………………… （47）</p><p>　　6.1燃料酒精發(fā)酵副產(chǎn)物主要包括酒糟液 …………………………… （47）</p><p>　　6.1.1淀粉質(zhì)原料酒精糟處理液回用技

19、術(shù)理論：“三個平衡和一個穩(wěn)定”理論</p><p>　　……………………………………………………………………………………… （47） </p><p>　　6.1.2 淀粉質(zhì)原料酒精糟處理液回用技術(shù)的應(yīng)用實踐 ………………… （48） </p><p>　　6.1.3 工藝流程 ……………………………………………………………………… （48）</

20、p><p>　　6.1.4 酒精酵母的綜合利用 ……………………………………………………… （48）第7章 設(shè)計結(jié)果概要 …………………………………………………………… （49）</p><p>　　第8章 設(shè)計評述及結(jié)論 ………………………………………………………… （52）</p><p>　　第9章 總結(jié)感想 …………………………………………………

21、…………………… （52）</p><p>　　附錄 ………………………………………………………………………………………………… （55）</p><p>　　參考文獻 ……………………………………………………………………………………… （55）</p><p>　　化工原理課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　1.1

22、 設(shè)計題目</b></p><p>　　燃料乙醇是指體積濃度達到99.5%以上的無水乙醇，以玉米、薯類、纖維素等為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾等工藝制成。燃料乙醇作為燃燒清潔的高辛烷值燃料，是最具前景的一種生物質(zhì)能源，其研究和應(yīng)用得到廣泛關(guān)注。</p><p>　　本任務(wù)是以紅薯為原料生產(chǎn)燃料乙醇蒸餾工段的設(shè)計。</p><p>　　1.2 設(shè)計基礎(chǔ)條件<

23、/p><p><b>　　1.2.1 原料</b></p><p>　　來自于紅薯為原料生產(chǎn)燃料乙醇發(fā)酵工段的發(fā)酵成熟醪。對原料發(fā)酵成熟醪的組成要求由各設(shè)計組根據(jù)本組采用的技術(shù)方案自行擬訂。</p><p><b>　　1.2.2 產(chǎn)品</b></p><p>　　產(chǎn)品的規(guī)格需滿足下游的脫水工段要求

24、。</p><p>　　1.2.3 生產(chǎn)規(guī)模</p><p>　　生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)10萬噸燃料乙醇。</p><p>　　1.3 工作內(nèi)容及要求 </p><p>　　1.3.1 工藝流程設(shè)計</p><p>　　（1）工藝方案選擇及論證；</p><p>　?。?）繪制物料流程圖和帶控制點

25、工藝流程圖；</p><p>　?。?）編制物料及熱量平衡計算書。</p><p>　　1.3.2 設(shè)備選型及典型設(shè)備設(shè)計</p><p>　　（1）典型非標(biāo)設(shè)備——精餾塔的工藝設(shè)計，編制計算說明書。</p><p>　?。?）典型標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備——換熱器的選型設(shè)計，編制計算說明書。</p><p>　　（3）其他重要設(shè)備

26、的設(shè)計及選型說明。</p><p>　?。?）編制設(shè)備一覽表。</p><p>　　1.3.3 車間設(shè)備布置設(shè)計</p><p>　　對主要生產(chǎn)車間進行合理的布置，并對布置方案進行必要的說明；</p><p>　?。?）繪制車間平面布置圖；</p><p>　?。?）繪制車間立面布置圖。</p><

27、;p>　　1.3.4 設(shè)計說明書及工程圖樣的編制</p><p>　?。?）對設(shè)計內(nèi)容匯總，按規(guī)定的格式編寫《設(shè)計說明書》；</p><p>　?。?）設(shè)計說明書要求用MS-Word編輯，保存為DOC格式；</p><p>　?。?）圖紙必須要有一張手工圖（A1），其他的圖紙用AutoCAD繪制。</p><p><b>　

28、　第2章 緒 論</b></p><p><b>　　2.1 項目概況</b></p><p>　　發(fā)展燃料乙醇作為清潔燃料是國家發(fā)展可再生能源的一條重要途徑。國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中提出“到2010年，增加非糧原料燃料乙醇年利用量200萬噸。到2020年，生物燃料乙醇年利用量達到1000萬噸”。在非糧能源作物中，相比于其他薯類和甜高粱等，紅薯具

29、有很多優(yōu)勢，因而現(xiàn)已生產(chǎn)燃料乙醇的幾家企業(yè)如河南天冠和新批試點的省份如重慶等省市均在大力發(fā)展原料紅薯。</p><p>　　本項目的目標(biāo)是為建一座以紅薯為原料生產(chǎn)清潔燃料乙醇的化工廠。要求從化學(xué)工程的角度分析利用紅薯為原料生產(chǎn)清潔燃料乙醇，聯(lián)產(chǎn)具有較高經(jīng)濟價值和符合可持續(xù)發(fā)展觀念的化工產(chǎn)品，降低現(xiàn)在不可再生資源的利用以及大力發(fā)展生物能源的開發(fā)和利用。</p><p><b>　　

30、2.2 調(diào)研依據(jù)</b></p><p>　　《化工建設(shè)項目可行性研究報告內(nèi)容和深度規(guī)定》 2005年10月</p><p><b>　　2.3 項目背景</b></p><p>　　乙醇俗稱酒精，主要以玉米，薯類等含淀粉質(zhì)植物為原料，經(jīng)糖化、發(fā)酵、蒸餾等工藝提制而成。燃料乙醇是將乙醇進一步脫水，再與汽油調(diào)合而成的改進型混合燃料，是

31、可再生能源的重要組成部分，在替代能源，改善環(huán)境，促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收等方面具有重要作用。近年來國際油價持續(xù)走高，世界各國都加緊了替代能源的開發(fā)和使用，燃料乙醇是人們首先研制成功并應(yīng)用到生活中的可再生能源之一，在國際形成了用燃料乙醇取代部分汽油的趨勢。在我國以生物燃料乙醇為代表的生物能源發(fā)展歷時5年，取得了階段性成果，具備了加快發(fā)展的條件，已成為關(guān)系國計民生的新興戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)。用燃料乙醇取代部分原油，減少原油消費，可以綜合

32、解決我國原油短缺、農(nóng)民增收及環(huán)境惡化等熱點問題，并且對我國的農(nóng)業(yè)、能源、環(huán)保等方面將起到積極的推動作用，具有較好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。近年來，由于石油、天然氣、煤炭等能源的過量開采，我國已面臨嚴(yán)重的能源危機，尋找新型可替代能源，成為中國未來能源戰(zhàn)略的關(guān)鍵0。人大常委會已審議通過了《可再生能源法》，燃料乙醇作為重要的再生能源之一成為了政府重點推廣的新型能源。在國際原油價格高、國內(nèi)對石油需求量日益大增的情況下</p><

33、;p>　　中國能源需求結(jié)構(gòu)的預(yù)測</p><p>　　因此根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于投資體制改革的決定》（國發(fā)[2004]20號），本項目屬由國務(wù)院投資主管部門核準(zhǔn)項目。目前國內(nèi)已投產(chǎn)或即將投產(chǎn)的幾家燃料乙醇項目是有的原料為陳化小麥、玉米等。按照國家發(fā)改委、財政部《關(guān)于加強生物燃料乙醇項目建設(shè)管理，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》（發(fā)改工業(yè)[2006]2842號）的要求“因地制宜，非糧為主。重點支持以薯類、甜高粱及纖維資源等

34、非糧原料產(chǎn)業(yè)發(fā)展”。</p><p>　　目前湖南近鄰省市除廣東外，重慶、湖北、江西、廣西等均已試點生產(chǎn)燃料乙醇，廣西中糧已投產(chǎn)。處于這種包圍之中，湖南必須與會必然發(fā)展燃料乙醇。事實上，湖南省發(fā)改委正在積極向國家發(fā)改委申請燃料乙醇的試點。湖南省作為全國中部交通樞紐，能源需求雖巨大，但也是能源資源極其緊缺的地方，盡管2005年的銷售計劃比去年同期增長了15%，但仍無法滿足用油增速達20%的要求，預(yù)計今后湖南省油品消

35、耗量將更大。面對湖南省油品供應(yīng)的嚴(yán)峻形勢，投資建設(shè)燃料乙醇等石油替代品的生產(chǎn)裝置，同時采取節(jié)約石油資源的措施，勢在必行。</p><p>　　燃料乙醇項目的一個發(fā)展瓶頸是原料能否滿足生產(chǎn)。因此，為保證燃料乙醇的生產(chǎn)，必須發(fā)展足夠面積和產(chǎn)量的原料。原料作物紅薯的大規(guī)模生產(chǎn)將拉開帷幕。</p><p>　　而長沙作為湖南的省會城市相對于其他的市區(qū)來說有著更好的經(jīng)濟發(fā)展以及發(fā)達的交通作為后盾，因

36、此在長沙建立工廠是在省內(nèi)發(fā)展清潔能源至關(guān)重要的一點。</p><p>　　2.4 國內(nèi)外有關(guān)研究項目</p><p>　　開發(fā)燃料乙醇，國外主要是利用甘蔗（巴西）、玉米（美國）生產(chǎn)燃料乙醇，他們已取得了很大的成績。</p><p>　　2007-2008年各地區(qū)燃料乙醇產(chǎn)量統(tǒng)計表 （單位百萬加侖）</p><p>　　2.4.1 成功的巴西

37、</p><p>　　巴西是世界上唯一不供應(yīng)純汽油的國家，而且試驗成功完全以乙醇為燃料的汽車和飛機。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　2.4.2 玉米大國——美國</p><p>　　美國是全球糧食和植物油生產(chǎn)生物燃料的領(lǐng)頭羊，2007年生產(chǎn)玉米燃料乙醇1.98×107 t，生物柴

38、油1.5×106 t。并且在2007年底通過的《能源獨立和安全法2007》中明確了到2022年生物能源產(chǎn)品達到1.1×108 t，這對世界糧食和食用油的影響都是負面的。</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　2.4.3 我國的發(fā)展</p><p>　　我國不能照搬巴西和美國的做法，最初的國家新建的燃料

39、乙醇項目是以消化陳化糧（玉米）為原料，現(xiàn)在陳化糧已用完。我國是世界人口大國，人均耕地面積不多，糧食必須立足自給自足，如果大量的用糧食生產(chǎn)燃料乙醇，勢必產(chǎn)生糧食危機，這是絕對不允許的，而且國家已明令禁止新批糧食生產(chǎn)燃料乙醇項目。所以我國開發(fā)燃料乙醇，必須堅持“不與人爭糧”、“不與糧爭地”的方針。那么，生產(chǎn)燃料乙醇的原料主要靠甘蔗、甜菜、甜高粱、木薯、紅薯、馬鈴薯等非糧能源作物。在這些非糧能源作物中，紅薯堪稱能源作物之王。</p>

40、;<p>　　第3章 項目簡介 </p><p>　　3.1 燃料乙醇的概念 </p><p>　　燃料乙醇，一般是指體積濃度達到99.5%以上的無水乙醇。燃料乙醇是燃燒清潔的高辛烷值燃料，是可再生能源。乙醇俗稱酒精，它以紅薯、玉米、小麥等為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾而制成，將乙醇經(jīng)過不同形式的變性處理后成為變性燃料乙醇。變性燃料乙醇是以淀粉、糖質(zhì)為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾制得的乙醇，脫

41、水后再添加變性劑而得。加變性劑后水分應(yīng)小于0.8%，不可食用。</p><p><b>　　3.2 項目名稱</b></p><p>　　以紅薯為原料生產(chǎn)年產(chǎn)10萬噸的燃料乙醇項目。</p><p><b>　　3.3 項目簡介</b></p><p>　　乙醇是重要的基礎(chǔ)化工原料，在化工、醫(yī)藥、食

42、品和能源等工業(yè)中有著廣泛應(yīng)用。隨著全球石油資源日益緊缺，燃油供應(yīng)日趨偏緊，價格日見上漲。燃料乙醇，作為一種能減少燃油消耗并可替代其功能的新型產(chǎn)品，早在上世紀(jì)中期就得到許多發(fā)達國家的關(guān)注和重視，并積極開展了由可再生物質(zhì)來生產(chǎn)乙醇的研發(fā)工作，而且早在上世紀(jì)70年代該產(chǎn)品就已經(jīng)在某些國家的燃料市場上得到大量使用。目前，在巴西、美國和歐洲一些國家，燃料乙醇業(yè)已大量摻入汽油中使用，其不僅可以提高燃料的辛烷值、壓縮比和抗震性，降低汽油的消耗，而且還

43、可減輕大氣污染、保護環(huán)境。本項目是以紅薯為原料，來生產(chǎn)燃料乙醇，項目設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)燃料乙醇10萬噸。</p><p>　　3.3.1 解決能源緊張</p><p>　　根據(jù)聯(lián)合國能源組織的評估，地球的石油儲量再有50年左右將基本耗盡我國將比這一時間還短，只有大約30年。液體燃料短缺將是困擾人類發(fā)展的大問題。再此背景下，生物質(zhì)作為唯一可轉(zhuǎn)化為液體的可再生資源，正日益受到重視。地球上的生物

44、資源十分豐富，估計其年產(chǎn)量相當(dāng)于目前所需能源的10倍，但目前作為能源利用的還不多1%，故生物質(zhì)制的液體燃料的技術(shù)很有發(fā)展前途，其中又以生物質(zhì)制燃料乙醇最易工業(yè)化，是人類可以利用的大宗能源之一。與普通汽油相比，乙醇以其燃燒更完全、CO排放量較低、燃燒性能與汽油相似等優(yōu)良特性，被譽為21世紀(jì)的“綠色能源。</p><p>　　3.3.2 減少環(huán)境污染</p><p>　　使用乙醇汽油作為燃料，

45、可以明顯降低汽車廢氣的排放，有效改善大氣環(huán)境質(zhì)量。目前世界上汽車對乙醇汽油的使用方法一般有兩大類：(1)用汽油發(fā)動機的汽車，酒精加入量為5-22%；(2)專用發(fā)動機的汽車，酒精加入量為85-100%。這樣汽車就可以降低一氧化碳排放量約30-38%，揮發(fā)性有機化合物(VOC)約12%，氮氧化物排放量約略有上升(絕對量極少)，有害物質(zhì)排放平均降低1/3以上?？梢钥闯?，用酒精作增氧劑，可顯著降低汽車尾氣中的有害物，起到凈化空氣的功效。<

46、/p><p>　　3.3.3能源戰(zhàn)略儲備</p><p>　　縱觀全球目前的發(fā)展情況，我國是石油大國但石油儲備量卻相當(dāng)不足，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭我國的能源儲備將面臨嚴(yán)峻的考驗，因此發(fā)展可代替能源刻不容緩用以減少我國的石油消耗。</p><p>　　第4章 項目技術(shù)簡介</p><p>　　4.1 生物乙醇的原料</p><p>

47、;　　4.1.1 生物乙醇生產(chǎn)的原料概況</p><p>　　生產(chǎn)燃料乙醇的原料是能將那些糖類或經(jīng)過處理能夠分級成單糖或寡聚糖。目前，使用的主要原料是，糖類生物質(zhì)，淀粉類生物質(zhì)，甜高粱莖稈汁液，廢糖蜜、甘蔗和甜菜，纖維類生物質(zhì)?，F(xiàn)在國內(nèi)外常用的原料有玉米、小麥、甜高粱、甘蔗、木薯等，使用紅薯的并不多見。其實紅薯是單位面積產(chǎn)能量最高的生物質(zhì)原料，以湖南永州市為例，其培育的良種紅薯超然“996”一般畝產(chǎn)7500公斤，

48、最高畝產(chǎn)15000公斤，淀粉含量28.77%，按測算每公頃可產(chǎn)95度燃料乙醇8噸以上，玉米每公頃僅產(chǎn)3.5噸，甜高粱、甘蔗、木薯每公頃產(chǎn)5噸。由此可見，選擇單位面積產(chǎn)量高、淀粉含量高的良種紅薯作為乙醇的生產(chǎn)原料是發(fā)展燃料乙醇的首選方案。</p><p>　　4.1.2 生物乙醇生產(chǎn)的選用原料</p><p>　　紅薯為淀粉質(zhì)原料，因紅薯中的淀粉含量較高，大約為26%，而一份淀粉可轉(zhuǎn)化為1.

49、08份葡萄糖（經(jīng)驗系數(shù)），一份葡萄糖可產(chǎn)95%以上的乙醇0.46份（經(jīng)驗系數(shù)）。</p><p>　　4.1.3原料的預(yù)處理</p><p>　　將紅薯與水按2:1的比例，在126 ℃、pH 2.5條件下預(yù)處理5 min，液化，糖化時加入果膠酶40 U/g醪液, 纖維素酶0.5 U/g醪液. 糖化2 h后, 醪液DE值最高可達99.3，粘度4.5×10^4 mPa.s，而采用傳統(tǒng)

50、糖化工藝，糖化2 h后，醪液DE值僅為85.8，粘度大于1.0×10^5 mPa.s。此預(yù)處理方法也可用于快速糖化不加水的醪液. 經(jīng)預(yù)處理，糖化2 h，醪液DE值可達97.6，而對照僅為76.6。</p><p>　　4.2 生產(chǎn)燃料乙醇的工藝流程</p><p>　　4.2.1 工藝流程</p><p><b>　　總工藝流程</b>

51、;</p><p>　　鮮紅薯 紅薯干</p><p>　　↓ ↓</p><p>　　鮮紅薯原料處理 紅薯干原料處理</p><p>　　↓ ↓</p><p>　　淀粉漿

52、 淀粉漿</p><p>　　↓ ↓</p><p><b>　　液化酶、糖化 </b></p><p>　　酶、硫酸 →→ 蒸煮液化、糖化工段 </p><p><b>　　↓</b></p><p>

53、　　糖化醪 水 CO2氣體回收</p><p>　　↓ ↓ ↑ </p><p>　　酵母→→ 發(fā)酵工段 ——CO2氣體—— 洗滌塔 </p><p>　　↓ ↓</p>

54、<p>　　發(fā)酵成熟醪液 ←—————————淡酒</p><p><b>　　↓</b></p><p>　　雜醇油← 蒸餾工段 → 酒槽</p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　精制乙醇蒸汽</b></p><

55、p><b>　　↓</b></p><p><b>　　分子篩脫水工段</b></p><p><b>　　↓</b></p><p>　　液體燃料乙醇（中間產(chǎn)品）</p><p><b>　　↓</b></p><p>&l

56、t;b>　　燃料乙醇貯罐</b></p><p>　　┌ → ↓</p><p>　　汽油 調(diào)配</p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　燃料乙醇成品</b></p><p>　　4.2.2 工藝流

57、程圖</p><p>　　1. 粗餾階段工藝流程圖</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　精餾階段工藝流程圖</b></p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　4.3 發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾</p

58、><p>　　4.3.1發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾的工藝流程選擇</p><p>　　兩塔氣相過塔蒸餾是成熟發(fā)酵醪經(jīng)預(yù)熱器與精餾塔的酒精蒸汽進行熱交換（充分利用了熱能，節(jié)省了預(yù)熱發(fā)酵醪的加熱蒸汽和冷卻精餾塔的酒精蒸汽的冷卻水），進入粗餾塔頂部進行蒸餾，從塔底排除的酒糟可以用來喂養(yǎng)畜牲，粗酒精直接以氣相進入精餾塔，不經(jīng)過冷卻，節(jié)省了冷卻水。精餾過程中，酒精蒸汽回流一部分依靠冷凝器與冷卻水進行交換，一

59、部分利用預(yù)熱器與成熟發(fā)酵醪進行熱交換。</p><p>　　發(fā)酵成熟醪經(jīng)預(yù)熱器（熱交換器）與精餾塔的酒精蒸氣進行交換，加熱至55度左右后直接進入粗餾塔的頂部。醪塔底用直接蒸氣加熱，酒精含量為30%（體積分數(shù)）左右的酒精—水蒸氣從醪塔頂部引進精餾塔的中部，酒精糟由醪底排出。精餾塔也采用直接蒸氣加熱的方式，其產(chǎn)生的廢熱水可以循環(huán)以加熱發(fā)酵醪液。酒精蒸氣從塔頂順次經(jīng)過成熟醪的預(yù)熱器和冷凝器，預(yù)熱器和冷凝器的冷凝液全部回

60、入精餾塔作為回流。如此不斷地進行著部分冷凝，部分蒸發(fā)的過程，從而使酒精濃度得到提高。注入精餾塔頂?shù)幕亓饕菏怯删斦舭l(fā)排出的氣體，經(jīng)過各冷凝器逐級冷卻回流到精塔頂?shù)摹Ｒ恍┍染凭讚]發(fā)的雜質(zhì)，如甲醇，乙醛等，則從冷凝器直接排出。</p><p>　　4.3.2 發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾工藝流程的論證</p><p>　　液相過塔流程是成熟醪經(jīng)預(yù)熱器之后進入粗餾塔，在塔內(nèi)被加熱，酒精蒸發(fā)，在冷

61、凝器冷凝成液體后，或直接流入精餾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。液相過塔（間接式）方案與直接式相比，多了一套醪塔冷凝系統(tǒng)，一次性投資相應(yīng)增加，蒸汽及冷卻水耗量比直接式要大，從能源角度講，不經(jīng)濟。單塔系酒精蒸餾組，即用一個塔從發(fā)酵成熟醪中分離獲得酒精成品，它適用于對成品質(zhì)量與濃度要求不高的工廠。他的缺點有難以分離更多的雜質(zhì)，酒精質(zhì)量差，塔設(shè)備廠房偏高，不經(jīng)濟，酒糟含水量大，處理困難，如將原液作為飼料，運輸不便。而三塔及

62、多塔系是為了獲得高純度酒精或食用級酒精，而我們制備的燃料酒精乙醇濃度為92.1%,不需要花高投資和大量能耗來生產(chǎn)。兩塔差壓蒸餾雖然說是可以充分利用固定冷熱源之間的過剩溫差，從而降低了有效能量的損失，使得總能量逐漸降低，充分利用了各級品位的能量，提高了蒸餾系統(tǒng)的熱力學(xué)效率。但是從實際情況考慮，年產(chǎn)2萬噸燃料乙醇的小規(guī)模生產(chǎn)，采用該套設(shè)備，一次性投資太大，管道太復(fù)雜，維修清潔等都不經(jīng)濟。粗餾塔和精餾塔的加熱方式是用一次蒸汽直接加熱。即把從鍋

63、爐來的一次蒸汽通入餾塔塔釜，通入管道要設(shè)計好多股</p><p>　　4.3.3發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾工藝優(yōu)化最新研究進展</p><p>　　燃料乙醇的精餾脫水工段能耗占整個燃料乙醇生產(chǎn)過程的50%～80%。隨著燃料乙醇計劃的實施，如何高效節(jié)能地制備燃料乙醇成為一個迫切需要解決的問題．國內(nèi)外專家學(xué)者做了大量的調(diào)查、分析，找出了系統(tǒng)用能中存在的問題，指出了節(jié)能的方向和途徑．將工業(yè)乙醇生產(chǎn)的

64、一級精餾系統(tǒng)和燃料乙醇生產(chǎn)的加鹽萃取精餾系統(tǒng)合并作為一個整體考慮其用能問題．采用有效能分析法找出系統(tǒng)能耗高的問題所在，為進一步制定節(jié)能措施提供依據(jù)[7]．</p><p>　　許天開等將該塔的進料段以上的“精餾段”(或稱濃縮段) 移植于去掉頂蓋的醪塔頂之上, 通過耦合段( 過渡段) 而成為復(fù)合塔; 而將醪塔當(dāng)作精塔的耗竭段( 或稱脫水段) 。如此結(jié)構(gòu)可有機地互補, 相輔相成, 達到高效節(jié)能[8]。</p&g

65、t;<p>　　在蒸餾塔的塔型選擇上，規(guī)整填料塔有以下優(yōu)點</p><p>　　1)壓降非常小。氣相在填料中的液相膜表面進行對流傳熱、傳質(zhì)，不存在塔板上清液層及篩孔的阻力。在正常情況下，規(guī)整填料的阻力只有相應(yīng)篩板塔阻力的1/5～1/6；</p><p>　　2)熱、質(zhì)交換充分，分離效率高，使產(chǎn)品的提取率提高；</p><p>　　3)操作彈性大，不產(chǎn)生

66、液泛或漏液，所以負荷調(diào)節(jié)范圍大，適應(yīng)性強。負荷調(diào)節(jié)范圍可以在30%～110%，篩板塔的調(diào)節(jié)范圍在70%～100%；</p><p>　　4)液體滯留量少，啟動和負荷調(diào)節(jié)速度快； </p><p>　　5)可節(jié)約能源。由于阻力小，空氣進塔壓力可降低0.07 MPa左右，因而使空氣壓縮能耗減少6.5%左右；</p><p><b>　　6)塔徑可以減小。&

67、lt;/b></p><p>　　此外，應(yīng)用規(guī)整填料后，由于當(dāng)量理論塔板的壓差減小，提取率提高10%～15%</p><p>　　規(guī)整填料塔規(guī)整填料由厚約0.22 mm的金屬波紋板組成，一塊塊排列起來的金屬波紋板，低溫液體在每一片填料表面上都形成一層液膜，與上升的蒸氣相接觸，進行傳熱傳質(zhì)。規(guī)整填料的金屬比表面積約是填料為篩板的30倍，液氧持留量僅為篩板的35%～40%。而且，因為精餾

68、塔截面積比篩板塔小1/3，填料垂直排列，不存在水平方向濃度梯度的問題，只要液體分布均勻，精餾效率較高，壓力降較小，氣體穿過填料液膜的壓差比穿過篩板液層的壓差要小得多，約只有50 Pa。上塔底部壓力的下降，必然可導(dǎo)致下塔壓力降低，進而主空壓機的出口壓力相應(yīng)降低，使整套空分的能耗降低。同時，規(guī)整填料液體的滯留量小，因此，對負荷變化的應(yīng)變能力較強。規(guī)整填料精餾塔一般分為3～5段填料層，每段之間有液體收集器和再分布器，傳統(tǒng)篩板塔的板間距為110

69、～160mm，而規(guī)整填料的等板高為250～300 mm，因此填料塔的高度會增加。一般都選擇鋁作為規(guī)整填料的材料，這樣可減輕重量和減少費用，但必須控制好填料金屬表面殘留潤滑油量小于50 mg/m2。</p><p>　　當(dāng)然，規(guī)整填料的成本要比浮閥塔高，價格較貴，塔身也較高且技術(shù)不是太成熟，所以相比之下本次設(shè)計還是選擇浮閥塔[9][10]。</p><p>　　4.4 乙醇脫水工藝流程<

70、;/p><p>　　4.4.1乙醇脫水工藝流程的選擇</p><p><b>　　脫水工藝流程圖</b></p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　原料為95%（體積分數(shù)）的乙醇蒸氣，通過再沸器加熱，在適當(dāng)壓力下分子篩塔A的頂部，然后沿塔向下運動，邊進入，邊脫水，脫水后60%~85%

71、無水乙醇蒸氣在底部排出。其余的無水乙醇蒸氣用于分子篩塔B中的分子篩的脫水再生。分子篩塔B處于負壓狀態(tài)，以利脫水。兩個分子篩塔如此周期性切換，通過調(diào)整壓力、溫度、流速完成吸水和再生。當(dāng)分子篩塔由吸水轉(zhuǎn)為再生時，頂部進口的壓力緩慢下降；兩個分子篩塔切換后，作為具有脫水功能的分子篩塔“壓力上升”到分子篩吸水時的壓力，另外一個分子篩塔在負壓條件下壓力降低至分子篩自身的脫水壓力，這樣分子篩自身不斷地重復(fù)吸水和再生的循環(huán)。通常已再生的分子篩塔脫除氣

72、相原料（95%乙醇蒸氣）中的水僅需要3~10min。</p><p>　　4.4.2 乙醇脫水工藝流程的論證</p><p>　　乙醇分子篩脫水技術(shù)在燃料乙醇工業(yè)上已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用，至今已成為燃料乙醇生產(chǎn)的首選脫水技術(shù)。</p><p>　　分子篩脫水技術(shù)具有以下優(yōu)點：產(chǎn)品質(zhì)量高（分子篩本身純凈、脫水過程中不會帶入其他雜質(zhì)），脫水能力強，乙醇脫水后其濃度最高可達到99

73、.995%（體積分數(shù)）；分子篩使用壽命長，正常操作條件更換周期可達5-7年；95%（體積分數(shù)）乙醇單程回收率可以達到85%；按分子篩的脫水原理以及設(shè)備結(jié)構(gòu)特點可以保證無故障操作，年連續(xù)工作時間可達到300天以上；設(shè)備緊湊，占地面積少，流程短，投資少；操作溫度低，能耗低，在不考慮與其他生產(chǎn)工藝過程集成而進行能量綜合利用的前提下，能耗小于560 kJ/h乙醇；因分子篩脫水是一個物理過程，不會引起環(huán)境污染和造成“三廢”排放問題；計算機自動化控

74、制，每班只需要1名操作人員。</p><p>　　4.4.3 乙醇脫水工藝最新研究進展</p><p>　　1.滲透蒸發(fā)或稱滲透汽化（Pervaporation，簡稱PV）</p><p>　　該技術(shù)的優(yōu)點是能夠以低的能耗實現(xiàn)蒸餾、萃取、吸附等傳統(tǒng)的方法難于完成的分離任務(wù)。它特別適于傳統(tǒng)精餾方法難于分離或不能分離的近沸點、恒沸點混合物以及同分異構(gòu)體的分離；對有機溶劑

75、及混合溶劑中微量水的脫除及廢水中少量有機污染物的分離具有明顯的技術(shù)上和經(jīng)濟上的優(yōu)勢；還可以同生物及化學(xué)反應(yīng)耦合，將反應(yīng)生成物不斷脫除，使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率明顯提高。所以，滲透蒸發(fā)技術(shù)在石油化工、醫(yī)藥、食品、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景及市場，國際學(xué)術(shù)界的專家們稱之為二十一世紀(jì)最有前途的高技術(shù)之一。滲透蒸發(fā)法制備無水乙醇時，原料的含水量原則上沒有限制，通常為5%~20%。為使過程保持高的滲透通量，通常采用較高的料液溫度和較低的膜后側(cè)壓力。料

76、液溫度一般為60 ℃~120 ℃，膜后側(cè)壓力為500~2000 Pa，冷凝溫度為-20 ℃。Lurgi公司以及膜專家Sander和Soukup在其先后的研究中得到的工業(yè)數(shù)據(jù)顯示，從94%的乙醇/水溶液制備99.9%的無水乙醇時，與傳統(tǒng)的恒沸精餾法比較，滲透汽化的操作費用要節(jié)省60%。但一套滲透氣化裝置投資較高，有數(shù)據(jù)表示，就一個年產(chǎn)5萬~6萬噸燃料乙醇的工廠來說，僅一套滲透氣化裝置的</p><p><b&

77、gt;　　2.生物質(zhì)吸附法</b></p><p>　　常華等[9]發(fā)現(xiàn)乙醇和水的混合氣相在稻谷粉和玉米粉上吸附時，乙醇吸附量遠小于工業(yè)上允許的乙醇損失量(0.5％)，研究表明，在操作中存在一個最佳氣速，使吸附性能最佳。馬曉建等[10]使用恒溫固定吸附床對乙醇蒸氣脫水的生物質(zhì)吸附劑的吸附性能進行研究，考查了床層溫度、進料濃度、表觀氣速和吸附劑粒徑對吸附性能的影響，結(jié)果表明，降低床層溫度、減小粒徑、增大

78、停留時間都將有利于吸附操作。張琳葉等[11]研究發(fā)現(xiàn)紅薯吸附劑具有良好的吸附性能，可用于吸附法制無水乙醇。吳勇[12]董科[13]對燃料乙醇專用吸附劑進行了熱力學(xué)和含水乙醇氣相吸附脫水研究，利用小麥粉和玉米粉為主要原料經(jīng)粉碎造粒制備的燃料乙醇專用吸附劑，用反氣相色譜法來研究不同粒度和溫度對吸附性能的影響，其結(jié)果表明，在70C一150 ℃范圍內(nèi)，溫度越低越有利于吸附，在80—140目粒度內(nèi)，粒度越小吸附的效果越好。同時，Vareli等[1

79、4]發(fā)現(xiàn)吸附后的生物質(zhì)解吸再生也較容易，最終不能再使用的吸附劑，還可以作為飼料或釀酒的原料，對環(huán)境不會造成污染。</p><p>　　因此，生物質(zhì)吸附法是最有前景的分離方法，它具有原料來源廣泛、能耗低、無污染的特點。一方面，生物質(zhì)既是發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇的原料，又是吸附劑；另一方面，用作吸附劑再生失效后可直接作發(fā)酵原料，能夠節(jié)省大量的能耗，從傳統(tǒng)的6 MJ／kg～9 MJ／kg，降低為4 MJ／kg，是一種符合可持續(xù)發(fā)

80、展戰(zhàn)略的“清潔工藝”。我國目前正在大力推行“燃料乙醇”計劃，在生物質(zhì)吸附法制備無水乙醇的熱力學(xué)、動力學(xué)、工業(yè)應(yīng)用等方面的研究已經(jīng)取得了一定的進展，但是對其吸附機理及利用薯類等非糧食類作物作為吸附劑還有待進一步的研究，而且在吸附實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)該進行工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的研究以及研發(fā)相應(yīng)的吸附工藝和設(shè)備，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化。</p><p>　　第5章 工藝技術(shù)及主設(shè)備設(shè)計</p><p>

81、;<b>　　5.1 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　?。?）原料液（成熟發(fā)酵醪年產(chǎn)：12477 Kg/t）乙醇含量7.14%（質(zhì)量分數(shù)）</p><p>　　發(fā)酵醪液組成: 含水約85%（質(zhì)量分數(shù)）、干物質(zhì)約7.3%（質(zhì)量分數(shù)）甲</p><p>　　醇約2%（體積）、雜醇油約0.3%-0.6%（體積）</p><p&

82、gt;　?。?）精餾塔中產(chǎn)品乙醇含量不低于94%</p><p>　?。?）塔底殘液中乙醇含量不高于0.3%</p><p>　?。?）生產(chǎn)能力為年產(chǎn)10萬噸99.5%的無水乙醇產(chǎn)品</p><p>　　5.2 設(shè)計工藝方案的計算</p><p>　　5.2.1 粗餾塔的物料衡算與熱量衡算</p><p>　　本工段設(shè)

83、計進入醪塔酒精質(zhì)量分數(shù)為7.14%，出醪塔酒精質(zhì)量分數(shù)為30%.</p><p>　　醪液預(yù)熱至55 ℃，進入醪塔蒸餾，已知酒精沸點92.4 ℃，取上升蒸汽濃度為30%（v），即25.46%（w）。設(shè)塔頂溫度75 ℃，塔底溫度85 ℃，塔頂上升蒸汽熱焓量i=2045 kJ/kg。加熱蒸汽取0.05 MPa絕對壓力，查表知熱焓量I=2644 KJ/kg。</p><p>　　醪塔的物料和熱量

84、平衡圖</p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　總物料衡算： </b></p><p>　　F + D = W + V + D 即 F = W + V </p><p><b>　　酒精衡算式：</b>&l

85、t;/p><p>　　式中：XF—成熟發(fā)酵醪內(nèi)酒精含量[%(W)]，XF=7.14%。</p><p>　　XD—塔頂上升蒸汽中酒精濃度[%(W)]，XD =25.46%。</p><p>　　XW—塔底排出廢糟內(nèi)的酒精濃度[%(W)]，塔底允許逃酒在0.03%以下，取XW=0.03%。</p><p><b>　　熱量衡算式：<

86、/b></p><p>　　式中：CF——成熟發(fā)酵醪液比熱[KJ/(kg·h)]，CF=3.98 KJ/(kg·h)</p><p>　　CW—塔底釜殘液比熱[KJ/(kg·h)]，CW =4.04 KJ/(kg·k)</p><p>　　Ce -—上升蒸汽比熱[KJ/(kg·h)]，Ce =4.18 KJ/(

87、kg·k)</p><p>　　tF — 成熟發(fā)酵醪進塔溫度[℃] ，tF =55 ℃</p><p>　　tW—塔底釜殘液溫度[℃]， tW=85 ℃</p><p>　　F—成熟發(fā)酵醪液進塔流量[kg/h]，F(xiàn)=34658.336 (kg/h)取熱損失Q=1﹪DI</p><p><b>　　聯(lián)立方程式解得：</

88、b></p><p>　　V=48396.2925（kg/h），W=124895.3875（kg/h），D=45960.6978（kg/h）</p><p>　　一般醪塔采用直接蒸汽加熱，塔底醪排出量為：</p><p>　　G=W+D=124895.3875+45960.6978=170856.084（kg/h）</p><p>&l

89、t;b>　　粗餾塔熱量衡算：</b></p><p>　　Q1=FCFtF=173291.68×3.98×55=3.79335×107 KJ/h</p><p>　　Q2=DI=45960.6978×2644=1.2512×108 KJ/h</p><p>　　Q3= WCWtW=124895.38

90、75×4.04×85=4.2889×107 KJ/h</p><p>　　Q4 =Vi=48396.2925×2045=9.8970×107 KJ/h</p><p>　　Q5 =DtWCe=45960.6978×85×4.18=1.63789×107 KJ/h</p><p>　　Q6

91、 =Q=0.12152×107 KJ/h</p><p>　　5.2.2 精餾塔的物料衡算與熱量衡算</p><p>　　精餾塔的物料和熱量平衡圖</p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　本工段設(shè)計從醪塔進入精餾塔的酒精質(zhì)量分數(shù)為30%，出精餾塔產(chǎn)品酒精質(zhì)量分數(shù)為95%（由于考慮到操作上的

92、失誤等造成的損失，計算時按酒精質(zhì)量分數(shù)96%）</p><p>　　粗酒精液相進入精餾塔,設(shè)塔頂溫度105 ℃，塔底130 ℃，進汽溫度取130 ℃，出塔濃度為96%（v），即93.84%（w）。</p><p><b>　　出塔酒精量為：</b></p><p>　　= 13033.32 Kg/h</p><p>　　

93、每小時醛酒量因為醛酒占出塔酒精的2%</p><p>　　每小時的醛酒量為：A=2%×2606.664=260.665 kg/h</p><p>　　96%酒精量：P′= P–A =13033.32- 260.665=12772.65 kg/h</p><p>　　在精餾塔中，塔頂酒精蒸汽經(jīng)粗餾塔底再沸器冷凝后，除回流外，還將少量酒精送到洗滌塔再次提凈。據(jù)

94、經(jīng)驗值，此少量酒精約為精餾塔餾出塔酒精的2%左右，則其量為：</p><p>　　Pe=P，×2%=12772.65×2%=255.45 kg/h</p><p>　　酒精被加熱蒸汽汽化逐板增濃,在塔板液相濃度55%(v)出汽相抽取部分冷凝去雜醇油分離器,這部分冷凝液稱雜醇油酒精,數(shù)量為塔頂餾出塔酒精的2%左右。</p><p>　　其中包括雜醇

95、油m0=0.3﹪(P′+A)=0.3%×13033.32=39.1 kg/h,</p><p>　　故H=(P′+Pe)×2﹪=（12772.65+255.453）×2﹪=260.665 kg/h</p><p>　　在雜醇油分離器內(nèi)約加入4倍水稀釋,分油后的稀酒精用塔底的蒸餾廢水經(jīng)預(yù)熱到tH=80 ℃,仍回入精餾塔,這部分稀酒精量為: </p>

96、<p>　　H′= (1+4)H–m0 = 5H–m0=5×260.655-7.82=252.846 kg/h</p><p>　　回流比的確定 </p><p>　　乙醇的摩爾質(zhì)量MA=46 Kg/Kmol 水的摩爾質(zhì)量MB=18 Kg/Kmol</p><p><b>　　. 0.265</b></p&g

97、t;<p><b>　　= 0.9038</b></p><p><b>　　= 0.0012</b></p><p>　　與之相平衡的液相濃度為</p><p><b>　　最小回流比：</b></p><p><b>　　=2.4</b>

98、</p><p>　　以獲得精餾總成本最低的回流比為最優(yōu)回流比?？偝杀緸橥顿Y費用和操作費用之和。而回流比變化對精餾同時存在正、負兩方面的影響，如回流比為Rmin，其塔為無窮高，投資費用直線上升為無窮大。 </p><p>　　當(dāng)R適當(dāng)提高時，投資費用很快下降為有限大小，總成本下降。當(dāng)回流比繼續(xù)增大時，則能耗隨之增大，則操作費用迅速增大，R增到一定程度，設(shè)備費用開始升高，如塔徑增大等，將使總

99、成本開始上升。為此，回流比存在一優(yōu)化的問題。操作費用和投資費用之和最小的回流比為最適宜的回流比。</p><p>　　這一回流比R通常選最小回流比倍數(shù)經(jīng)驗范圍：多數(shù)建議為[2、3] R=1.1～1.2Rmin，所以取最適宜的回流比：R=1.2Rmin=3.0</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　物料平

100、衡:</b></p><p>　　F2 + D2 + H′= P′+ Pe + H + D3 + W’x</p><p>　　則: W’x = F2 + H′-P′-Pe -H</p><p>　　=48396.2925+1264.23-12772.65-255.453-260.666</p><p>　　= 36371.4045

101、 kg/h</p><p><b>　　熱量平衡:</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中 R—精餾塔回流比，由上討論知R=3</p><p>　　I2—精餾塔加熱蒸汽熱含量，0.6 Mpa絕對壓力，I2=2652 kJ/h</p><p>

102、;　　tH—回流稀酒精進塔溫度tH=80 ℃</p><p>　　CH—為雜醇油分離器稀酒精比熱，稀酒精濃度為：</p><p>　　x'H=xH(H-mo)/H'=75.2%×(260.666-29.1)/1264.4845=13.18%，</p><p>　　查得起比熱為CH =4.43 KJ/(kg·k)，75.2%—為雜醇

103、油酒精的重量百分濃度，與液相濃度55%（v）相平衡。</p><p>　　tP—出塔酒精的飽和溫度(78.3 ℃)</p><p>　　CP—出塔酒精的比熱，應(yīng)為2.80 kJ/(kg.K)</p><p>　　i2—塔頂上升蒸汽熱含量,i2=1163.2 kJ/kg</p><p>　　iH—雜醇油酒精蒸汽熱含量,應(yīng)為iH=1496 kJ/

104、kg</p><p>　　tw2—精餾塔塔底溫度，取100 ℃</p><p>　　Cw —取4.04 KJ/(kg·k)</p><p>　　Qn2—精餾塔熱損失,Qn3=2%D2I2</p><p>　　CF2—進塔酒精的比熱，取CF3=4.16 kJ/kg</p><p>　　tF2—進料溫度，取90

105、℃</p><p>　　W’x上面算得36371.4045 kg/h</p><p>　　計算可得：D2=28562.4845 kg/h</p><p><b>　　塔底排出的廢水：</b></p><p>　　G=D2+W'x = 28562.4845+36371.4045=74026.655 kg/h<

106、/p><p>　　計算蒸餾工段的蒸餾效率：</p><p>　　計算精餾塔熱量衡算：</p><p>　　Q7= F2CF2tF2=48396.2925×4.16×90=1.812×107 kJ/h</p><p>　　Q8= D2I2=28562.4845×2652=7.575×107 kJ/h

107、</p><p>　　Q9=CHtH=1264.23×4.43×80=4.480×105 kJ/h</p><p>　　Q10= R(Pe+ P`)Cptp=3×13028.102×2.80×78.3=1.015×107 kJ/h</p><p>　　Q11= P′CPtP=12772.65

108、15;2.80×78.3=2.8×106 kJ/h</p><p>　　Q12= HiH=260.666×1496=389708 kJ/h</p><p>　　Q13=(Wx+D2) tW 2Cw=59221.325×100×4.04=2.3925×107 kJ/h</p><p>　　Q14=(R+1)(

109、Pe+ P`) i2=4×13028.102×1163.2=7.5748×107 kJ/h</p><p>　　Q15= Qn2=1.212×106 kJ/h</p><p>　　計算結(jié)果匯總表如下：</p><p>　　表1-1 年產(chǎn)10萬噸酒精廠蒸餾工段醪塔物料熱量匯總表</p><p>　　表

110、1-2 年產(chǎn)10萬噸酒精工廠蒸餾工段精餾塔物料熱量衡算匯總表</p><p>　　5.3 無水燃料酒精生產(chǎn)設(shè)備的選型</p><p>　　5.3.1 主要設(shè)備——粗餾塔與精餾塔的設(shè)計與選擇</p><p>　　一，塔型、塔板選擇原則及選型</p><p>　　工業(yè)生產(chǎn)上對于塔設(shè)備具有一定的要求，概括起來有下列幾個方面:</p>

111、<p>　　(1）生產(chǎn)能力要大，即單位塔截面上單位時間內(nèi)的物料處理量要大。</p><p>　　(2）分離效率要高，即達到規(guī)定分離要求的塔高要低。</p><p>　　(3）操作穩(wěn)定，彈性要大，即允許氣體和（或）液體負荷在一定的范圍內(nèi)變化，塔仍能正常操作并保持較高的分離效率。</p><p>　　(4）對氣體的阻力要小，這對于減壓蒸餾尤為重要。</

112、p><p>　　(5）結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造，維修方便，耐腐蝕，操作清洗方便等。</p><p>　　(6）設(shè)備的制造和安裝費用要低</p><p>　　(7）設(shè)計方法成熟，符合生產(chǎn)企業(yè)提出的專業(yè)要求以及本國、本地區(qū)、本單位的具體情況,如水、電、汽等。</p><p>　　應(yīng)該特別指出,當(dāng)用于醪液蒸餾時,塔板應(yīng)具有較好的抗污性能和自凈能力。但不論

113、采用何種塔型,物料均應(yīng)加以沉砂除雜處理,切忌將嚴(yán)重沉淀、酸敗、膠粘(生料發(fā)酵更有可能產(chǎn)生此種現(xiàn)象)以及雜質(zhì)垃圾很多的物料加入醪塔中,否則管路、泵、預(yù)熱器和塔器的嚴(yán)重堵塞將是不可避免的,同時還會嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的正常進行。</p><p>　　1. 醪塔選型分析：</p><p>　　普通泡罩板式醪塔抗污性能較差，但改進設(shè)計有可能得到改善。</p><p>　

114、　浮閥板塔不適宜用于蒸餾具有固形懸浮物的污穢物系，不能作醪塔使用，因其極其易堵。</p><p>　　斜孔板、篩板塔（包括導(dǎo)向篩板塔）抗污性能差，加工粗糙，更易鉤掛纖維類雜物而致堵塔。</p><p>　　S型塔因存在“死區(qū)”（無效區(qū)——據(jù)文獻介紹占塔截面的8%~20%）和“滯緩區(qū)”，有效截面利用率稍低，抗污性能較差。同時物料長期積累其間，有可能會影響成品質(zhì)量。</p>&l

115、t;p>　　新型SD型醪塔的抗污性能好，自凈能力強，基本上克服了堵塔現(xiàn)象，完全適用于酒精的蒸餾。它不僅適用于中、小型酒精廠，而且因其塔板剛性強，物料呈單流向運動，水里坡度小，對大型塔更為適宜，更能顯示使其結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。具SD型塔板的醪塔在國內(nèi)可能已有數(shù)百家工廠使用。據(jù)反映比普通泡罩塔要好、相比之下其抗污性能有一定的改善。</p><p>　　紅薯的成熟發(fā)酵醪液里果膠含量較多，粘度大篩板的篩孔易堵塞，不宜處理

116、易結(jié)焦、粘度大的物料。浮閥塔板處理易結(jié)焦、高粘度的物料時，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過程中有時會發(fā)生閥片脫落或卡死等現(xiàn)象，使塔板效率和操作彈性下降，SD型塔板仍存在一些技術(shù)問題，現(xiàn)只限于在一些年產(chǎn)幾千噸的小型酒精廠應(yīng)用，不符合本次生產(chǎn)任務(wù)的要求，故本次設(shè)計采用泡罩塔板.</p><p>　　泡罩塔板其結(jié)構(gòu)如下圖所示，它主要由升氣管及泡罩構(gòu)成。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。泡罩有80、10