【正文】 ] R=～ ，所以取最適宜的回流比： R== 物料平衡 : 13 F2 + D2 + H′= P′+ Pe + H + D3 + W’x 則 : W’x = F2 + H′P′Pe H =+ = (kg/h) 熱量平衡 : 錯誤 !未指定書簽。 （ 4）對氣體的阻力要小，這對于減壓蒸餾尤為重要。泡罩有 、 、 三種尺寸，可根據(jù)塔徑的大小選擇。 17 操作時氣流自下而上吹起浮閥，從浮閥周邊水平地吹入塔盤上的液層；液體由上層塔盤經降液管流入下層塔盤，再橫流過塔盤與氣相接觸傳質后，經溢流堰入降液管，流入下一層塔盤。 的 情 況 下 可 以 查 得 比 熱 /pfc kJ kg C??186。封頭高度 。 65t mm? 畫出閥孔的排布圖，其中 7 5 , 39。 預熱器的工藝計算 原料液溫度 t=75 ℃ ，加熱至 tF=90 ℃ Q預 =CF F （ tFt） = （ 9075） = 10 kJ/h 平均溫差 Δ tm=錯誤 !未找到引用源。 5 蒸餾廢醪后處理工藝 燃料酒精發(fā)酵副產物主要包括酒糟液。 Q=C乙 (Pe+ P`) （ t1t2） = （ 7825） = kJ/h 平均溫差 Δ tm=錯誤 !未找到引用源。 輔助設備的參數(shù)計算 再沸器的工藝計算 查表 [6]可知乙醇 水溶液的比熱 Ce= kJ/（ kgt計 為： 39。 s lgLFm? = lgA? +(1－ )lgB? 解得： LFm? =塔板實際板數(shù)為 20 板，塔間距為 400mm，塔徑 。浮閥一般按正三角形排列亦可按等腰三角形排列，浮閥 型塔板的開孔率為 5%~15%。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。H 105 雜醇油酒精蒸汽 H 進入系統(tǒng) 離開系統(tǒng) 物料符號 質量（ kg/h） 熱量（ kJ/h） 物料符號 質量（ kg/h） 熱量（ kJ/h） 成熟醪液 F 106 蒸汽殘液 W 107 加熱蒸汽 D 107 上升蒸汽 V 107 加熱蒸汽 D 106 熱損失 Q —— 106 累計 輸入 累計 輸出 15 回流液 —— —— 106 蒸餾廢水 Wx+D2 28 106 上升蒸汽 107 熱損失 Qn2 105 累計 輸入 64 107 累計 輸出 064 107 4 無水燃料酒精生產設備的選型 主要設備 —— 粗餾塔與精餾塔的設計與選擇 塔型、塔板選擇原則及選型 工業(yè)生產上對于塔設備具有一定的要求，概括起來有下列幾個方面。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。h） ]， CF=（ kg 生物質吸附法 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。 8 乙醇脫水工藝流程 乙醇脫水工藝流程的選擇 工藝流程如圖所示：原料為 95%（體積分數(shù) ）的乙醇蒸氣，通過再沸器加熱，在適當壓力下分子篩塔 A 的頂部，然后沿塔向下運動，邊進入，邊脫水，脫水后 60%~85%無水乙醇蒸氣在底部排出。 發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾工藝優(yōu)化最新研究進展 燃料乙醇的精餾脫水工段能耗占整個燃料乙醇生產過程的 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．國內外專家學者做了大量的調查、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)乙醇生產的一級精餾系統(tǒng)和燃料乙醇生產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]． 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 ) 而成為復合塔 。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。所以 第二代生產燃料乙醇的基礎原料是非糧材料，包括薯類物質、稻草和其他植物纖維材料等。 生物 物燃料乙醇作為可再生資源的重要組成部分在能源替代，改善環(huán)境，促進農業(yè)產業(yè)化，實現(xiàn)經濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。一般可分為甜味木薯和苦味木薯，前者 無毒但產量低，不適合作為大規(guī)模生產的原料；后者產量高，但因含有劇毒物質氫氰酸 %～ %而得名有毒木薯，不過作為酒精生產原料，蒸煮時大部分氫氰酸蒸發(fā)出去，并不影響發(fā)酵及成品質量。一些比酒精更易揮發(fā)的雜質，如甲醇，乙醛等，則從冷凝器直接排 出。在正常情況下，規(guī)整填料的阻力只有相應篩板塔阻力的 1/5～ 1/6； 2)熱、質交換充分，分離效 率高，使產品的提取率提高； 3)操作彈性大，不產生液泛或漏液，所以負荷調節(jié)范圍大，適應性強。通常已再生的分子篩塔脫除氣相原料（ 95%乙醇蒸氣）中的水僅需要 3~10min。 因此，生物質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。k） tF — 成熟發(fā)酵醪進塔溫度 [℃ ] ， tF =55℃ tW — 塔底釜殘液溫度 [℃ ]， tW=85℃ F — 成 熟發(fā)酵醪液進塔流量 [kg/h]， F=（ kg/h）取熱損失 Q=1﹪ DI 聯(lián)立方程式解得： V=（ kg/h）， W=（ kg/h）， D=（ kg/h） 一般醪塔采用直接蒸汽加熱，塔底醪排出量為： G=W+D=+=（ kg/h） 醪 塔 成熟醪液 F 加熱一次蒸汽 D 餾出液流量 V 熱損 失 Q 蒸餾殘液 W + D 11 粗餾塔熱量衡算： Q1=FCFtF= 55= 106 KJ/h Q2=DI= 2644= 107 KJ/h Q3= WCWtW= 85= 107 KJ/h Q4 =Vi= 2045= 107 KJ/h Q5 =DtWCe= 85 = 106 KJ/h Q6 =Q= 106 KJ/h 精餾塔的物料衡算與熱量衡算 圖 31 精餾塔 的物料和熱量 平衡圖 本工段設計從醪塔進入精餾塔的酒精質量分數(shù)為 30%，出精餾塔產品 酒精質量分數(shù)為 95﹪ （由于考慮到操作上的失誤等造成的損失，計算時按酒精質量分數(shù) 96%） 粗酒精液相進入精餾塔 ,設塔頂溫度 105℃ ，塔底 130℃ ，進汽溫度 取 130℃ ， 出塔濃度為96﹪（ v） ，即 ﹪（ w） 。 PPe22F2F22 Ct)P39。 （ 5）結構簡單，易于加工制造，維修方便， 耐腐蝕， 操作清洗方便 等。泡罩的下部周邊開有很多齒縫，齒縫一般為三角形、矩形或梯形。浮閥塔盤上氣液接觸狀況如下圖所示。所以， 3 620 00 0 10 75 ( 84 .5 3 64 .75 ) 56 10 /30 0 22fQ k J h?? ? ? ? ?? 釜殘液放出的熱量 12()w w pw w wQ W c t t?? 若將釜殘液溫度降至 2 55wtC? 186。塔頂空間高度 。 6 5t m m t m m?? 通道板上可排閥孔 41 個 ，弓形板可排閥 孔 24 個，所以總 閥孔數(shù)目為41 24 2 89N ? ? ? ?個 校核 氣體通過閥孔時的實際速度：0 204 9 .0 4 /SVu m sdN??? 實際動能因數(shù)： 0 9 .0 4 0 .4 9 2 6 .3 4F ? ? ? 開孔率： 2 20 (0 . 0 3 9 ) 8 91 0 0 % 1 0 0 % 1 3 . 5 %4 4 0 . 7 8 5 4TdNA? ? ??? ? ? ? ??閥 孔 面 積塔 截 面 積 開孔率在 10%~14 之間，滿足要求。 傳熱系數(shù) k取 1080 kJ/（ m2 淀粉質原料酒精糟處理液回用技術理論：“三個平衡和一個 穩(wěn)定”理論 淀粉質原料酒精糟處理液回用是將酒精糟液固液分離，濾渣作飼料，濾液經處理后回用與酒精生產同時需對酒精生產工藝參數(shù)和操作方法作出調整以適應濾液的回用，確保“三個不影響”的酒精生產方法。 冷卻器的工藝計算 成品乙醇經冷卻器從 78 ℃ 冷卻至 25 ℃ ，冷卻水進口溫度 15 ℃ ，出口溫度 20 ℃ 。這種換熱器具有結構比較簡單、造價低廉的優(yōu)點；但其缺點是因管束不能抽出而使殼程清洗困難， 由于此次設計殼 程的流體 是 較清潔且不易結垢的物料 故 本次設計選用 固定管板式換熱器 作為熱交換器。若同一橫排的閥孔中心距 75t mm? ，那么相鄰兩排間的閥孔中心距 39。 s B? = 確定塔板層數(shù)： 查表知， fx =%（質量分數(shù)） =%（摩爾分數(shù)）潛熱： r=2097kJ/kg wx =%（質量分數(shù)） =%（摩爾分數(shù)） 進料液狀態(tài)參數(shù) ? ： )5590()( 1 ??????? r TTcr?18 LDlg K1])LD(Kxxo[1lg`??n? 線斜率 ： 操作線斜率： 溢流量： L= ? F= =（ kg/h） 作圖，先做平衡線 yx，在從（ %， %）引斜率為 的操作線，與 ? 線交于 b點，后從 b 點出發(fā)在平衡線與操作線之間引階梯至 x=x0=%為止，所得階梯數(shù)為 ox =%至 wx =%一段，用公式計算，酒精揮發(fā)系數(shù) K=13 = 取 6 理論板數(shù)： 4+6=10(板 ) 實際板數(shù)： （板） 以上板效率取 50% 塔板間距的選擇，根據(jù)經驗，本塔也取板間距為 400mm 塔徑的計算： 取泡沸深度 Z=，則蒸氣速度為： (m/s) 塔徑： （ m） 綜上所述，本設計用的是泡罩型粗餾塔。浮閥 型塔板的優(yōu)點是結構比較簡單，操作彈性大，板效率高。具 SD 型塔板的醪塔在國內可能已有數(shù)百家工廠使用。H CHtH= 80= 105 kJ/h Q10= R(Pe+ P`)Cptp=3 = 106 kJ/h Q11= P′CPtP= = 105 kJ/h Q12= HiH= 1496= kJ/h Q13=(Wx+D2) tW 2Cw= 100 = 106 kJ/h 14 Q14=(R+1)(Pe+ P`) i2=4 = 107 kJ/h Q15= Qn2= 105 kJ/h 計算結果匯總表如下： 表 11 年產 2 萬噸酒精廠蒸餾工段醪塔物料熱量匯總表 表 12 年產 2 萬噸酒精工廠蒸餾工段精餾塔物料熱量衡算匯總表 進入系統(tǒng) 離開系統(tǒng) 物料符號 質量（ kg/h） 熱量（ kJ/h） 物料符號 質量（ kg/h） 熱量（ kJ/h） 脫醛液 F2 106 96%酒精 P′ 105 加熱蒸汽 D2 107 次級酒精 Pe —— 稀酒精 39。總成本為投資費用和操作費用之和。 熱量衡算式： QtDCWCViDItFC WWFF ????? )( e 式中： CF—— 成熟發(fā)酵醪液比熱 [KJ/（ kg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 5 萬 ~6 萬噸燃料乙醇的工廠來說， 僅 一套滲透氣化裝置的投資回收期 就需要 1~ 年 ，因此，目前國內應用此技術的企業(yè)仍然較少。 當然，規(guī)整填料的成本要比 浮閥 塔高， 價格較貴， 塔身也較高 且技術不是太成熟，所以相比之下本次設計還是選擇浮閥塔 [9][10]。蒸汽直接加熱效率高，但蒸汽質量要純凈，以免影響酒精質量。 發(fā)酵成熟醪經預熱器（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。 為避免燃料乙醇與人“爭糧”問題的進一步發(fā)展，我國科技工作者努力尋求各種非糧材料以替代玉米、小麥等。 本課程設計題為年產 2 萬噸木薯燃料酒精生產工藝的初步設計 ── 發(fā)酵成熟醪的粗餾與精餾工藝初步設計。同時，利用木薯作為生產燃料酒精的原材料還有極大地成本優(yōu)勢，相關數(shù)據(jù)顯示 1 噸木薯酒精原料成本為 2600 元 /噸左右， 1 噸蔗糖酒精原料成本為 3500 元 /噸左右，而 1 噸玉米酒精需成本達到了 4000 多元 /噸。 發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾工藝流程的論證 液相過塔流程是 成熟醪經預熱器之后進入 粗 餾塔，在塔內被加熱，酒精蒸發(fā)，在冷凝器冷凝成液體后，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。負荷調節(jié)范圍可以在 30%～ 110%，篩板塔的調節(jié)范圍在 70%～