【正文】 存在一優(yōu)化的問題。 其中包括雜醇油 m0=﹪ (P′+A)=%=),故 H=(P′+Pe)2﹪ =（ +） 2 ﹪ =(kg/h) 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 : H′= (1+4)H–m0 = 5H–m0=5=(kg/h) 回流比的確定 乙醇的摩爾質(zhì)量 MA=46Kg/Kmol 水的摩爾質(zhì)量 MB=18Kg/Kmol 錯誤 !未找到引用源。k） Ce — 上升蒸汽比熱 [KJ/（ kg 圖 31 醪塔的物料和熱量 平衡圖 總物料衡算： F + D = W + V + D 即 F = W + V 酒精衡算式： 錯誤 !未找到引用源。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。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%。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。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。 在蒸餾塔的塔型選擇上， 規(guī)整填料塔有以下優(yōu)點 1)壓降非常小。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。 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。 三、設(shè)計盡量貼近實際，并且努力使其經(jīng)濟效益最大化，在各種設(shè)備選型中， 合理考慮性價比和地區(qū)特性，不盲目追求新設(shè)備，新生產(chǎn)線。 木薯是多年生植物，盛產(chǎn)于我國南方，主要是碳水化合物，其他成分，如蛋白質(zhì)、脂肪、果膠質(zhì)等含量都比較少，因此被譽為 “ 淀粉之王 ” 。從資源、技術(shù)和經(jīng)濟性分析，我國發(fā)展生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)時機基本成熟，需要加快發(fā)展步伐。 海 南 大 學(xué) 《生物工藝學(xué)課程設(shè)計》 說 明 書 題 目： 年產(chǎn) 2萬噸木薯燃料酒精生產(chǎn)工藝的初步設(shè)計 ──發(fā)酵成熟醪的粗餾與精餾工藝初步設(shè)計 學(xué) 院： 材料與化工學(xué)院 專 業(yè)： 生物工程 班 級 ： 20xx 級生物工程 2 班 學(xué) 號： 20xx0404B067 姓 名： 徐 仁 強 指導(dǎo)教師： 劉平懷老師 時 間 : 20xx 年 6月 目錄 摘要 ??????????????????????????????（ 3） 1 緒論 ????????????????????????????（ 4） 設(shè)計的目的和意義 ?????????????????????（ 4） 設(shè)計 指導(dǎo)思想和原則 ??????????????????????（ 5） 設(shè)計依據(jù) ?????????????????????????（ 5） 設(shè)計課題 ??????????????????????（ 5） 設(shè)計條件 ??????????????????????（ 5） 2 生產(chǎn)工藝流程選擇和論證 ????????????????????（ 6） 酒精生產(chǎn)工藝流程 ?????????????????????（ 6） 發(fā)酵成熟醪粗餾與精餾工藝流程 ???????????????（ 6） 發(fā)酵成熟醪粗餾與精餾工藝流程 的選擇 ??????????（ 6） 發(fā)酵成熟醪粗餾與精餾工藝流程的論證 ??????????（ 6） 發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾工藝優(yōu)化最新研究進展 ????? ??（ 7） 乙醇脫水工藝流程 ??????????????????????（ 7） 乙醇脫水工藝流程的選擇??????????????????（ 8） 乙醇脫水工藝流程的論證??????????????????（ 8） 乙醇脫水工藝最新研究進展?????????????????（ 8） 3 生產(chǎn)工藝操作參數(shù)設(shè)計 ?????????????????????（ 9） 設(shè)計任務(wù)??????????????????????????（ 9） 設(shè)計工藝方案的計算?????????????????????（ 10） 粗餾塔的物料衡算與熱量衡算????????????????（ 11） 精餾塔的物料衡算與熱量衡算???????????????（ 12） 4 無水燃料酒精生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計與選型 ???????????????（ 15） 主要生產(chǎn)設(shè)備 —— 粗餾與精餾塔的設(shè)計 與選擇 ?????????（ 15） 塔型，塔板選定的原則及選擇 ??????????????（ 16） 粗餾塔設(shè)備部分參數(shù)的確定 ???????????????（ 17） 精餾塔設(shè)備部分參數(shù)的確定 ??????????????（ 19） 乙醇蒸餾輔助設(shè)備 ?????????????????????（ 19） 蒸餾輔助設(shè)備 ?????????????????????（ 20） 輔助設(shè)備的參數(shù)計算???????????????????（ 35） 5 蒸餾廢醪后處理工藝 ??????????????????????（ 36） 6 設(shè)計結(jié)果評論 ????????????????????????（ 37） 7 總結(jié)感想 ??????????????????????????（ 38） 8 附圖 ????????????????????????????（ 38） 9 參考文獻 ??????????????????????????（ 39）4 摘要 70 年代開始，能源危機成為了各個國家急需解決的問題。 隨著國際燃油價 格的不斷攀升，能源的短缺及燃料酒精的推廣使用，燃料酒精行業(yè)獲得了大好的發(fā)展時機。 我國木薯資源總量巨大，而現(xiàn)在其利用率極低，相當(dāng)數(shù)量的都爛在地窖里。 二、工廠充分考慮現(xiàn)今的一些技術(shù)，設(shè)備，以及設(shè)計先進理念，以 “ 工藝先進、技術(shù)可靠、系統(tǒng)科學(xué)、經(jīng)濟合理、安全環(huán)保 ” 為原則，各種設(shè)計方案綜合比較，取長補短，制定一個高產(chǎn)節(jié)能的設(shè)計方案，高效生產(chǎn)合格燃料乙醇。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入精餾塔作為回流。而三塔及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 %,不需要花高投資和大量能耗來生產(chǎn)。如此結(jié)構(gòu)可有機地互補 , 相輔相成 , 達到高效節(jié)能 [8]。而且，因為精餾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 50Pa。分子篩塔 B 處于負壓狀態(tài)，以利脫水。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。張琳葉等 [11]研究發(fā)現(xiàn)木薯吸附劑具有良好的吸附性能，可用于吸附法制無水乙醇。加熱蒸汽取 絕對壓力， 查表知 熱焓量 I=2644KJ/kg。h） ]， CW =（ kg V 冷凝器 泡點 回流 V V 12 ooDxyyxR???0m in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 。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，將使總成本開始上升。 00() 7 5 . 2 ( 5 2 . 1 9 . 7 7 5 ) 1 3 . 1 8 %39。 （ 2）分離效率要高，即達到規(guī)定分離要求的塔高要低。 （ 3） 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。 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 . 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。 精餾塔選型分析： 浮閥型塔板是在泡罩塔和篩板塔的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新型塔板，它取消了泡罩塔上的升氣管與泡罩，改在板上開孔，孔的上方安置可以上下浮動的閥片。 F1 型浮閥有輕重兩種，輕閥厚 、重 25g，閥輕慣性小，振動頻率高，關(guān)閥時滯后嚴(yán)重，在低氣速下有嚴(yán)重漏液，宜用在處理量大并要求壓降小（如減壓蒸餾）的場 合。因為塔盤上沒有復(fù)雜的障礙物，所以液面落差小，塔盤上的氣流比較均勻。 精餾塔部分設(shè)備參數(shù)的計算 ????? 2 0 9 1 2 2 3 ??DW?)( 12 mFVLV ?? ???9 2 6 3 0 ????? ZHTv ??? v V?19 雖然進料方式有多種，但是飽和液體進料時進料溫度不受季節(jié)、氣溫變化和前段工序波動的影響，塔的操作比較容易控制；此外，飽和液體進料時精餾段和提餾段的塔徑相同，無論是設(shè)計計算還是實際加工制造這樣的精餾塔都比較容易，為此，本次設(shè)計中采取飽和液體進料 熱能利用 以釜殘液 對預(yù)熱原 料液， 則將原 料加熱 至泡點 所需的熱 量 fQ 可記為：21()f f pf f fQ W c t t?? 其中 8 4 .5 3 4 5 6 4 .7 62fmtC??? 186。O conenell )對全塔效率進行估算： 由相平衡方程式1 ( 1)xy x??? ??可得 ( 1)( 1)yxxy? ?? ? 根據(jù)乙醇 ~水體系的相平衡數(shù)據(jù)可以查得： 1 ?? 1 ? (塔頂?shù)谝粔K板 ) ? ? (加料板 ) ? ? (塔釜 ) 因此可以求 得： 1 1 .0 1 , 5 .6 1 6 , 1 8 .7 2fw? ? ?? ? ? 全塔的相對平均揮發(fā)度： 33 1 1 . 0 1 5 . 6 1 6 1 8 . 7 2 4 . 7 3m f w? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 全塔的平均溫度： f Wm t t ttC?? ??? ? ? 186。 s 塔徑的計算 精餾段的氣、液相體積流量為： Vs=VMVm/3600ρvm= （ 3600 ） =25 Ls=LMLm/3600ρLm= （ 3600 ） =有 s Ls VLV ?? ? 取板間距 HT=，板上液層高度 hL=，則 查圖得 C20= C=C20(σL/20)= umax=CLVV???? =取安全系數(shù)為 ，則空塔氣速為 u== =D= 4Vs/ u? = 按標(biāo)準(zhǔn)塔徑取整為： D= 塔截面積為： AT=πD2/4= ㎡ 實際空塔氣速為： 24 0 .6 2 7 /ST Vu m sD??? 塔高的計算 精餾 段有效高度為： Z 精 =（ N 精 － 1） HT=（ 37－ 1） = Z 提 =（ N 提 － 1） HT=(7－ 1) = 由于精餾塔較高，為方便檢修，因此，在塔身上開 5 個人孔，每個孔孔徑為 。有以上的計算結(jié)果可以知道： 330 . 0 0 0 6 7 5 / , 0 . 0 0 2 2 5 /s J s TL m s L m s?? 若取精餾段取 0 15h mm? ，提餾段取為 25mm ，那么液體通過降液管底隙時的流速為 精餾段： 39。 0 .4 8 7 7 5 .58 6 0 .0 7 5t m m???計 28 取 39。連接 OP 作出操作線，由圖可知，該塔的霧沫夾帶及液相負荷下限，即由漏液所控制。 h 冷凝器的工藝計算 冷卻水進口溫度 20 ℃ ，出口溫度 30 ℃ 。 h18