【正文】 閥塔、篩板塔、穿流多孔板塔、舌形塔、浮動(dòng)舌形塔和浮動(dòng)噴射塔等多種。 （2）處理能力大，比同塔徑的泡罩塔可增加 10～15％。 （2） 操作彈性較小(約 2～3)。設(shè)計(jì)中采用泡點(diǎn)進(jìn)料，將原料液通過(guò)預(yù)熱器加熱至泡點(diǎn)后送入精餾塔內(nèi)。確定設(shè)計(jì)方案是指確定整個(gè)精餾裝置的流程、各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式和某些操作指標(biāo)。確定操作壓力時(shí)，必須根據(jù)所處理物料的性質(zhì)，兼顧技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行考慮。但在塔徑相同的情況下，適當(dāng)?shù)靥岣卟僮鲏毫梢蕴岣咚奶幚砟芰?。此外，在泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，精餾段與提餾段的塔徑相同，為設(shè)計(jì)和制造上提供了方便。直接蒸汽加熱的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用壓力較低的蒸汽加熱；在釜內(nèi)只須安裝鼓泡管，不須安置龐大的傳熱面。值得提及的是，采用直接蒸汽加熱時(shí)，加熱蒸汽的壓力要高于釜中的壓力，以便克服蒸汽噴出小孔的阻力及釜中液柱靜壓力。如果能用常溫水作冷卻劑，是最經(jīng)濟(jì)的。確定設(shè)計(jì)方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學(xué)技術(shù)上的最新成就，使生產(chǎn)達(dá)到技術(shù)上最先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上最合理的要求，符合優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗的原則。計(jì)算傳熱面積和選取操作指標(biāo)時(shí)，也應(yīng)考慮到生產(chǎn)上的可能波動(dòng)。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。以上三項(xiàng)原則在生產(chǎn)中都是同樣重要的。粉漿有關(guān)數(shù)值：粉漿比熱為 ，蒸煮的溫度為 416k，加熱蒸汽的壓力位 5個(gè)大氣壓（表壓） ，加熱蒸汽的熱焓為 ,加熱蒸汽的凝結(jié)水的熱焓為143，整個(gè)蒸煮時(shí)間為 2 小時(shí)，最后一個(gè)后熟器的壓力為 個(gè)大氣壓（表壓）,對(duì)應(yīng)的溫度為 384k，氣液分離器中糊化醪的比熱為 。冷卻器：真空冷卻器有圓柱形部分和錐形部分組成，圓柱形部分的高度為直徑的 倍，圓錐低角為 45176。幾何容積的計(jì)算按以下進(jìn)行： V=178。+4h178?，F(xiàn)以生產(chǎn) 95%（V）成品酒精 1000kg 作為計(jì)算的基準(zhǔn)。68%=3． 2． 1 α 淀粉酶的消耗量蒸煮醪所需輔料的計(jì)算。20220（u/g）=此外，酒母糖化制備時(shí)，糖化酶用量按 300u/g 原料計(jì)算，設(shè)酒母用量為 10%，則酶用量為： （kg）10%70%300（u/g）247。3． 蒸煮醪量計(jì)算根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，連續(xù)蒸煮首先將粉碎原料在配料調(diào)漿罐內(nèi)與溫水混合，加水比一般為1: 左右，則粉漿量為：(1﹢)＝在蒸煮過(guò)程中用直接蒸汽加熱，在后熟器和氣液分離器減壓蒸發(fā)冷卻，這樣隨著蒸煮過(guò)程的進(jìn)行，蒸煮醪量將隨時(shí)間發(fā)生變化，要確切知道數(shù)量變化必須與熱量衡算同時(shí)進(jìn)行，這里簡(jiǎn)化計(jì)算，用以下方法近似求解。經(jīng)加熱蒸汽噴射液化過(guò)后的醪液量為：1177407+（416343）/(+(416273))= kg ① 式中： 為加熱蒸汽的焓 kj/kg② 經(jīng)第二液化維持罐出來(lái)的蒸煮醪量為：設(shè)經(jīng)第二液化維持罐出來(lái)的蒸煮醪溫度由 416k 降低到 393k，此處設(shè)溫度降低是通過(guò)汽化解決，所以蒸煮醪汽化后的量為：（416393）/= 式中， 為 393k 時(shí)水蒸氣的汽化潛熱 kj/kg③ 經(jīng)噴射混合加熱器后的蒸煮醪的量為：設(shè)經(jīng)噴射混合加熱器后的蒸煮溫度由 393k 上升到 398k，所以噴射混合后蒸煮醪的量為：+（398393）/（(398273)）= 式中： 為加熱蒸汽的焓（kj/kg） ；398k 為滅酶溫度④ 經(jīng)最后一個(gè)后熟罐出來(lái)的醪液量為：經(jīng)最后一個(gè)后熟器后。③ 以最終需要蒸餾的醪液中含酒精約為： （1000%）/()100%=%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 由上計(jì)算可知發(fā)酵結(jié)束后成熟醪含酒精約 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 。%=②殘留液量為： WX= = ③成熟醪的比熱容為：C1=( B1)=④成熟醪帶入塔的熱量為： Q1= F1 C1 t1=70=106KJ： B2= F1 B1/ WX =%/=%⑥ 餾殘留液的比熱容為： C2=( B2)= KJ/⑦ 底殘留液帶走的熱量為:Q4= WX C2t4=105=106KJ⑧上升蒸汽帶走的熱量為：查表得 50%（體積分?jǐn)?shù)）酒精蒸汽焓為 i=1965kj/kg，故上升蒸汽帶走的熱量為： Q3=V1i=1965=106KJ塔底采用 （表壓）蒸汽加熱，焓為 ；蒸餾過(guò)程熱損失 Qn 可取為傳遞總熱量的 1%，根據(jù)熱平衡計(jì)算，可得消耗的蒸汽量為： D1=(Q3 + Q4 + Qn Q1)/（ICwt4） =（1+）(10 6+106)/( 105) =采用直接蒸汽加熱，則塔底排除醪量為：WX + D1=+= 根據(jù)要求實(shí)際原料耗算一覽表 因計(jì)算方便，上面計(jì)算的是生產(chǎn) 1000kg 要求酒精相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)際生產(chǎn) 100000t 酒精則進(jìn)行放大，因取的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如比熱容）都一樣，所以對(duì)結(jié)果沒(méi)有影響，下表則是 1000kg 酒精和放大后 100000t 酒精相關(guān)數(shù)據(jù)一覽表： 計(jì)算結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)和放大數(shù)據(jù)一覽表1000kg 酒精相應(yīng)用量產(chǎn)量100000t 酒精相應(yīng)用量產(chǎn)量生產(chǎn) 95%（V）成品酒精所需淀粉總量 162720t生產(chǎn)成品酒精需要淀粉量（計(jì)淀粉損失后） 177930t需要玉米原料量 261660tα淀粉酶的消耗量 1045t糖化酶的消耗量 1662t酒母糖化酶的消耗量 275t硫酸銨的消耗量 120t粉漿量 1177470t經(jīng)加熱蒸汽噴射液化過(guò)后的醪液量 1282049t經(jīng)第二液化維持罐出來(lái)的蒸煮醪量 1234847t經(jīng)噴射混合加熱器后的蒸煮醪的量 1248680t經(jīng)最后一個(gè)后熟罐出來(lái)的醪液量 1248660t經(jīng)真空冷卻器后最終蒸煮醪量 1163060t計(jì)酒精捕集器回收酒精洗水和洗罐用水需蒸煮的成熟發(fā)酵醪量 1160440t入蒸餾塔的混合成熟醪的乙醇濃度%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）相應(yīng)的過(guò)程釋放的 CO2 總量 902kg 90200t接種量按 10%計(jì)算酒母量 116310t雜醇油產(chǎn)量 5kg 500t醪塔上升蒸汽量 193320t殘留液量 967120t成熟醪的比熱容 成熟醪帶入塔的熱量 106KJ 322106KJ蒸煮殘液固形物濃度 % %蒸餾殘留液的比熱容 KJ/ KJ/塔底殘留液帶走的熱量 106KJ 412106KJ上升蒸汽帶走的熱量 106KJ 380106KJ消耗的蒸汽量 210960t直接蒸汽加熱塔底排除醪量 1178080t精餾塔塔頂平均溫度 ℃，塔底平均溫度 97℃，進(jìn)汽溫度 85℃，出塔濃度為 95﹪（v） ，即﹪（w） 。IDtC??HtC = 2W2X2HP2 Cwt)D(i39。k） ，﹪—為雜醇油酒精的重量百分濃度，與液相濃度 55﹪（v）相平衡。 105雜醇油酒精蒸汽HHiH105回流液 —— R(Pe+ P`)106 蒸餾廢 水 Wx+ (Wx+D2) tW 107上升蒸汽——(R+1)(Pe+ P`) i2107熱損失 —— 106累計(jì) 107 累計(jì) 107 供水衡算利用酒母發(fā)酵的冷卻廢水進(jìn)行冷卻，這樣可以節(jié)省冷凝水用量。3H39。HWPtC??成 品C P 為成品酒精比熱容為 （kgK ）則成品酒精冷卻水用量為：W 成品 =104kg/h在雜醇油分離器內(nèi)加入 4 倍的水稀釋，則稀釋用水量為：W 雜醇油分離 =4 H=4=玉米稀釋用水量（以每生產(chǎn) 1000kg 酒精計(jì)算）稀釋成 25﹪稀糖液用水量為：W1= = (kg)則生產(chǎn) 10 萬(wàn)噸酒精每小時(shí)需要稀釋用水量：= (kg/h)生產(chǎn) 10 萬(wàn)噸酒精一年需要的稀釋用水量：100000=10 8（t/a）現(xiàn)生產(chǎn) 100000t/a，要每小時(shí)投入玉米量 ，則酒精量為：1000247。39。50000247。當(dāng)溫度為 ℃時(shí)，lg 176。B..04. ??BAP?當(dāng)溫度為 100℃時(shí)，lg 176。 . ??BAP? 平均揮發(fā)度 0..921????2． 最小回流比及操作回流比計(jì)算因在泡點(diǎn)進(jìn)料， ，故 將 代入相平衡方程 Px .()().Py?????????????因在 R=3 出，回流最適合，故取 R=3.3． 逐板法求塔板數(shù)因 ， ， ， ， ，?.?Wx1???則相平衡方程 )(???)(a精餾段操作線方程 ????b塔釜?dú)庀嗷亓鞅?? FDWFDWxqxR??? )()( (3)????提餾段操作線方程 ????? )(c操作線交點(diǎn)橫坐標(biāo) ()()(31)???理論板數(shù)計(jì)算：先交替使用相平衡方程 與精餾段操作線方程 ，計(jì)算如下：)(a)(b1 ?? ? ? ??相 平 ? ?33068048yx? ?.?? ? ?59yx? ?? ???所以，第 6 板為加料板。 2..4/?? 操作溫度計(jì)算利下表中數(shù)據(jù)由拉格朗日插值可求得 、 、 。 [.618()]??????312./Lkgm??氣相密度 ：1V?= = kg/(14)??3在提餾段，液相密度 ：[()]??? ?39/Lkgm??氣相密度 ：2V= = kg/(3907)??3 液體平均表面張力計(jì)算不同溫度下乙醇和水的表面張力見(jiàn)表 53。39。Dx39。()[.549.].?????=39。39。o代入求得： =， =39。???乙精餾段黏度： 11+x?乙 水（ ） ????=()提餾段黏度： 221x?????乙 水 （ ） ?.+.() 精餾塔的塔體工藝尺寸設(shè)計(jì) 塔徑的計(jì)算 斯密斯關(guān)聯(lián)圖精餾段的氣、液相體積流率為： 3v(1)+=??????（ ） ??A同理，提餾段的氣、液相體積流率為 ??? ，式中 C 由式 計(jì)算，圖的橫坐標(biāo)為：maxLvu??.20()MC?1 .()()????同理，提餾段的為 取板間距 ，板上液層高度 ，?.05Lhm??由史密斯關(guān)聯(lián)圖查取得，同理，提餾段的板間距取 ，板上液層高度 。036hwLlu?39。查塔板分塊數(shù)表得，塔板分為 6 塊。 液沫夾帶液沫夾帶量：()avmTfueHh????2...15fLh?故()0/??? ?液 氣 液 氣同理，提餾段的為 8/./vek??液 氣 液 氣故在本設(shè)計(jì)中液沫夾帶量 在允許范圍內(nèi)。 塔板負(fù)荷性能圖 漏液線由 0,min0 14.(.)/LVuCh????? ,i0,(0hwwEl?得 23,min .{.[)]}/hs LVl?????..90..[0()].}??????????同理，提餾段的為 23, SVL????在操作范圍內(nèi)，任取幾個(gè) 值，依上式計(jì)算出 值，計(jì)算結(jié)果列于表 91。 液相負(fù)荷下限線對(duì)于平直堰，取堰上液層高度 作為最小液體負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)。表 93 、 值sV3/()sLm 由上式數(shù)據(jù)即可作出液泛線 5。508? 釜液排出管釜底 ?釜底溫度為 ℃，液相組成 ：%767WWxx????平均摩爾質(zhì)量 (.)??????乙乙 ?水水 30/24./.??????????取 ????取此管的規(guī)格為 。3A 封頭 封頭分為橢圓形封頭、碟形封頭等幾種，本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭，由公稱直徑DN=2200mm ，查得曲面高度 ，直邊高度 ，內(nèi)表面積 150hm?04hm?，容積 ?；A(chǔ)環(huán)內(nèi)徑： 3bi(2022).0192Dm?????基礎(chǔ)環(huán)外徑： o 5圓整： ， ；基礎(chǔ)環(huán)厚度，考慮到腐蝕余量取 25mm；考慮到bimbo再沸器，裙座高度取 3m，地角螺栓直徑取 。在設(shè)置人孔處，板間距 _D_Dd__________Z240。人孔應(yīng)采用 HG21514 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的壓力范圍為 ，公稱直徑為 400 600mm。冷凝器是通過(guò)冷熱交換將蒸汽冷卻冷凝成液體狀態(tài)的設(shè)備，選用列管式換熱器。而且四個(gè)冷凝器串聯(lián)。塔頂冷凝器以每小時(shí) = 的飽和蒸汽冷卻到 40℃。 乙醇的冷卻部分，按無(wú)相變傳熱計(jì)算。以前總覺(jué)得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)。在此向陳海峰老師表示深深的感謝。在此表示我深深