【正文】 （ 2） 提餾段 單板壓降所相當(dāng)?shù)囊褐叨?p2h = ， 液體通過(guò)液體降液管的壓頭損失 22s2d2w 0 2L 0 . 1 1h 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 0 0 1 5 2 7 mL h 4 . 5 5 0 . 2 4 2? ? ?? （ 353） 板上液層高度 Hl= d2H 0. 06 3 0. 00 15 27 0. 08 0. 15 83 m? ? ? ?則 ： =?取 T w 2( H h ) 0 . 5 ( 0 . 4 5 0 . 0 2 4 ) 0 . 2 3 7 m? ? ? ? ? ?則 ： 可見(jiàn) d 2 T wH (H h? ? ? 2）所以符合防止淹塔的要求。 d4? ? ?? ?? （ 341） OF 39。 9 .5 8 1 .2 6 1 0 .7 5? ? ? （ 336） 閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在 9～ 13 范圍內(nèi) 。 邊緣區(qū)寬度 WC：一般為 50～ 75mm， TD ﹥ 2m時(shí)， WC 可達(dá) 100mm。w L o wh h h 0 . 0 8 0 . 0 5 6 0 . 0 2 4 m? ? ? ? ? ③ 弓形降液管的寬度和橫截面 WTL ?由 查 弓形降液管幾何關(guān)系 圖得： Tf ? , dTW ? 2fA 0 .0 7 2 1 1 6 .6 1 1 .2 m? ? ?則 ： , dW 0. 12 4 4. 6 0. 57 m? ? ? 驗(yàn)算降液管內(nèi)停留時(shí)間： 精餾段： fTs1AH 2 . 7 7 0 . 4 5 2 2 . 2 6 sL 0 . 0 5 6?? ? ? ? （ 326） 提餾段： 39。 180。V V q 1 F 8 0 1 0 . 6 k m o l / h? ? ? ? L2M 1 9 .1 7k g / k m o l?已 知 ： ， V2M 2 5 .1 4 k g / k m o l? L2 9 3 8 .8 8 k g / k m o l?? ， V2 1. 01 kg / km ol?? 則有質(zhì)量流量： 39。sw ?? ， 39。 2 / 32 1 5 . 9 3 6 0 . 3 0Q 0 . 4 4 1 6 0 . 1 9 1 8 . 6 8 0 . 7 39 2 . 7 2 7 3 . 1 5 2???? ? ? ? ? ? ???? ?? 39。3ww 39。BAyx 0 . 2 6 4 3 0 . 9 5 8 2 8 . 2 4y x 0 . 7 3 5 7 0 . 0 4 1 8?? ? ? ?? （ 38） （ 4） 實(shí)際塔板數(shù) 精餾段 已知： ?? ，iL 1 i Lx x = 3 4 .7 8 m P a s? ? ? ? ? ? ?水 L 水 所以： 0 . 2 4 5TE 0 . 4 9 ( 3 . 4 3 0 . 3 4 7 8 ) 0 . 4 7?? ? ? ? （ 39） 11 TP TN 14N 2 9 .7E 0 .4 7? ? ?精 （ 310） 故 ： PN 30?精 塊 提餾段 已知： 39。 ? ， Ay39。 98﹪ 247。 5 第二章 工藝流程選擇與 原材料 的計(jì)算 乙醇精餾工藝流程的概述 本設(shè)計(jì)主要采用玉米秸稈 連續(xù)發(fā)酵，發(fā)酵后 成熟的醪液進(jìn)入醪塔，在醪塔中的酒精蒸汽（主 要考慮為水和乙醇的混合物）經(jīng)過(guò)冷卻后進(jìn)入 原料罐，在里面停留一定的時(shí)間之后，通過(guò)泵進(jìn)入原料預(yù)熱器，在原料預(yù)熱器中加熱到泡點(diǎn)溫度，然后，原料從進(jìn)料口進(jìn)入到精餾塔中。 二、操作彈性大，由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，因此維持正常操作而允許的負(fù)荷波動(dòng)范圍比篩板塔，泡罩塔都大。 六、能滿足某些工藝的特性：腐蝕性，熱敏性，起泡性等。精餾塔底部是加熱區(qū)，溫度最高；塔頂溫度最低。我國(guó)于 1958 年從前蘇聯(lián)引入年產(chǎn) 20kt 的間法生產(chǎn)技術(shù)， 1962 年我國(guó)開展了直接水合法的研究共工作，到 70 年代建立起年產(chǎn) 3kt 和 5kt 的生產(chǎn)裝置。目前，在汽油中添加 5%~20%無(wú)水乙醇而成的汽油乙醇應(yīng)運(yùn)而生，能夠緩解石油資源短缺所帶來(lái)的壓力。此設(shè)計(jì)針對(duì)二元物系的精餾 問(wèn)題進(jìn)行分析、選取、計(jì)算、核算、繪圖等，是較完整的精餾設(shè)計(jì)過(guò)程， 主要包括： 乙醇原料的計(jì)算，塔體的 工藝計(jì)算，輔助設(shè)備計(jì)算 ，乙醇 精餾的自動(dòng)化控制，廠區(qū)的布局。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及一些基本的數(shù)據(jù)計(jì)算得到精餾塔的塔徑 ,塔高 34m,進(jìn)料板在第 30 層。另外，乙醇還可以作為抗爆劑添加到汽油中代替四乙基鉛。合成乙醇工業(yè)是在 80 年代開始投入大規(guī)模的生產(chǎn)，如吉化公司是乙烯合成乙醇年產(chǎn)能力已達(dá) 120kt。精餾結(jié)果，塔頂冷凝收集的是純低沸點(diǎn)組分，純高沸點(diǎn)組分則留在塔底。 常用板式塔類型及本設(shè)計(jì)的選型 常用板式塔類型有很多，如：篩板塔、泡罩塔、舌型塔、浮閥塔等。 三、塔板效率高，由于上升氣體從水平方向吹入液層，故氣液接觸時(shí)間較長(zhǎng)，而霧沫夾帶量小，塔板效率高。因?yàn)楸患訜岬脚蔹c(diǎn)，混合物中既有氣相混合物，又有液相混合物，這時(shí)候原料混合物就分開了，氣相混合物在精餾塔中上升，而液相混合物在精餾塔中下降。90﹪﹦ 10? （ kg） 生產(chǎn) 45 萬(wàn)噸（ ? 810 kg） 96%的乙醇葡萄糖原料消耗量： 秸稈原料含可發(fā)酵性糖 45%，故 45 萬(wàn)噸 94%的乙醇葡萄糖消耗為： 10? 247。 ? 得 Bx39。 ?? ， L2 83 m P a s? ? ? 所以： 39。wm 18V 1 8 . 6 8 c m / m o l0 . 9 6 3 6 7? ? ?? （ 321） oo 39。 39。so ?? , 1m = m??? （ 5） 液體 的粘度 1t ? ℃， 查 表 得 ： s? ? ?水 ， ???醇 2t ? ℃ ， 查 表 得 ：39。2 L 2L M L 1 9 . 1 7 1 9 2 5 5 . 0 4 3 6 9 1 1 9 . 1 2 k g / h? ? ? ? 39。max泛 點(diǎn) 氣 速 u s2T224V 4 5 5 . 3 9D 4 . 5 2 mu 3 . 1 4 1 . 8 9 8?? ? ??? 圓整： 2D ? 橫截面積： 2 2 2T1T DA 0 . 7 8 5 4 . 6 1 6 . 6 1 m2? ? ? ? ?（ ） 空塔氣速： 39。39。 安定區(qū)寬度 WS:對(duì)于浮閥塔，因閥孔直徑較大， WS 相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大一些，一般對(duì)分塊塔板取 80～ 110mm，對(duì)整塊式塔板取 60～ 70mm。 塔板開孔率 ou 1 .5 7 1 0 0 % 1 6 .4 %u 39。 8 .8 6 1 .0 1 8 .9 0? ? ? （ 342） 閥孔動(dòng)能因數(shù)變化不大，仍在 9～ 13 范圍內(nèi) 塔板開孔率 ： 39。 物沫夾帶 校核 泛 點(diǎn) 率 ： V s 1 LLVFVs 6 L Z100%KC A a? ?? ? ???F (354) （ 1） 精餾段 24 板上液體流經(jīng)長(zhǎng)度： L T dZ D Z W 7 2 0 .8 6 5 5 .2 7 m? ? ? ? ? ? 根據(jù) 31 = 1 .2 6 / = 0 .4 5VTkg m H m? 及查 得系統(tǒng)因 數(shù) ? ，泛點(diǎn)負(fù)荷系數(shù)圖 FC ? 泛 點(diǎn) 率 . 87 6 56 7842 .46 6 100 % 60. 91% 03 31. 42? ? ? ?? ???? （ 355） 對(duì)于大塔，為了避免過(guò)量物沫夾帶，應(yīng)控制泛點(diǎn)率不超過(guò) 80%，由以上計(jì)算可知，物沫夾帶能夠滿足 V 0. 1( kg / kg )?? 液 氣的要求。 液體通過(guò)液體降液管的壓頭損失 22sd1w o 1L 0 . 0 5 6h = 0 . 1 5 3 ( ) = 0 . 1 5 3 ( ) 0 . 0 0 1 5 3 mL h 4 . 5 5 0 . 1 2 3 ?? （ 350） 板上液層高度 Lh ? d1H m? ? ? ? （ 351） 取 =? ，已選定 T w 1H = , h m? T w 1( H h ) = 0. 5 + =? ? ?（ 0. 45 0. 04 4 ） （ 352） 可 d1 T w 1H (H h? ? ? ）見(jiàn)所以符合防止淹塔 的要求。 8 .8 6 m / s0 .7 8 5 0 .0 3 9 5 2 3 7N 39。 9 .5 8 m / s0 .7 8 5 5 2 3 7 0 .0 3 9Nd4? ? ?? ?? （ 335） 2 2 2 1 2a 3 . 1 4 1 . 3 3 5A 2 1 . 3 3 5 2 . 2 4 1 . 3 3 5 2 . 2 4 s i n 1 4 . 4 2 m1 8 0 2 . 2 4???? ? ? ? ? ? ?????所 以 21 OF 39。 （ 2） 塔板 布置 本設(shè)計(jì)塔徑 TD ? ，采用分塊式塔板，以便通過(guò)人孔裝拆塔板。 39。 180。L L q F 6 5 4 3 .4 1 2 7 1 1 .6 4 1 9 2 5 5 .0 4 k m o l / h? ? ? ? ? ? ?39。sw2 ???? 代入求得 39。 woB lg ( ) lg 0 .3 9 0 .4 1?? ? ? ?? 2 / 339。 1t ? ℃ 8 5 8 0 8 1 . 8 2 8 09 6 8 . 6 9 7 1 . 8 7 3 5???? ? ?乙, / m??乙 8 5 8 0 8 1 . 8 2 8 09 6 8 . 6 9 7 1 . 8 9 7 1 . 8???? ? ?水, / m??水 同理： 2t ? ℃ ， , / m??乙 , g / m??水 在精餾段：液相密度： ? ?L10 . 2 7 7 4 6 / 0 . 2 7 7 4 6 1 8 1 0 . 2 7 71 1 0 . 4 8 9 27 3 3 . 8 4 9 7 0 . 6 4? ? ? ? ??? ?????? , 3L1 / m?? 汽相密度： 3V1 Pm v . m 10 9. 85 33 .9 0 = 1. 26 kg / mRT m 8. 31 4 +??? ? ? ?（ 27 3. 15 81 .8 2 ） 在提餾段：液相密度： 13 ? ?L20 . 0 4 1 8 4 6 / 0 . 0 4 1 8 4 6 1 8 1 0 . 0 4 1 81 1 0 . 1 0 0 37 6 2 . 8 7 9 6 3 . 6 7? ? ? ? ??? ?????? 3L2 / m?? 汽相密度： 3V2 P m v . m = kg / mR T m +??? ? ??（ ） （ 4） 混合液體表 面張力 二元有機(jī)物 水溶液表面張力可用下列公式計(jì)算 公式： 4/1004/14/1 ????? SWSWm ?? (314) 注： 00VxVxVxWWWWW ??? ， 00000 VxVx VxWW ??? S 0 0S W S W S S 0SxVx V , V? ? ? ?， q 2 / 3w 2 / 300WW0VqB l g , Q 0 .4 4 1 VTq?? ???? ????? ? ? ? ??? ????? ?? ???? 2SWS W S 0S0A B Q , A l g , 1???? ? ? ? ? ? ?????? 式中，下角標(biāo) w、 o、 s 分別代表水，有機(jī)物及表面 部分； Wx 、 0x 指主體部分的分子數(shù)； WV 、 0V 指主體部分的分子體積； W? 、 0? 為純水、有機(jī)物的表面張力；對(duì)乙醇 q=2 1 ?精 餾 段 ： ℃ 表 由不同溫度下乙醇和水的表面張力 溫度 /℃ 乙 醇 表 面 張 力 /（ 1310 ?? ?mN ） 水 表 面 張 力 /（ 1310 ?? ?mN ） 70 18 80 90 14 100 3wwwm 18V 1 8 . 5 4 c m / m o l0 . 9 7 0 6 4? ? ?? （ 315） 3ooom 46V 6 2 . 6 8 c m / m o l0 . 7 3 3 8 4