【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 液體進(jìn)料，操作壓力是一個(gè)大氣壓 。對(duì)于二元混合物的分離，應(yīng)采用連續(xù)精餾流程。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)后送人精餾塔內(nèi)。塔頂上升蒸氣采用全凝器冷凝，冷凝液在泡點(diǎn)下一部分回流至塔內(nèi)，其余部分經(jīng)產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至儲(chǔ)罐。該物系屬易分離物系，最小回流比較小，故操作回流比取最小回流比的 倍。塔釜采用間接蒸汽加熱，塔底產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送至儲(chǔ)罐 。 遼寧石油化工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第一章 文獻(xiàn) 綜述 乙醇的性質(zhì) 物理性質(zhì) 乙醇俗稱酒精， 室溫下，乙醇是無(wú)色 易燃 ，且有 特殊香味的揮發(fā)性液體。 乙醇是一種很好的溶劑，既能溶解許多 無(wú)機(jī)物 ，又能溶解許多有機(jī)物，所以常用乙醇來(lái)溶解 植物色素 或其中的藥用 成分 ，也常用乙醇作為反應(yīng)的溶劑，使參加反應(yīng)的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物均能溶解，增大接觸面積，提高 反應(yīng)速率 。例如，在 油脂 的 皂化反應(yīng) 中，加入乙醇既能溶解 NaOH，又能溶解油脂，讓它們?cè)诰啵ㄍ蝗軇┑娜芤海┲谐浞纸佑|，加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)限度。 化學(xué)性質(zhì) 乙醇分子中含有極化的氧氫鍵，電離時(shí)生成烷氧基 負(fù)離子 和 質(zhì)子 。 乙醇具有還原性，可以被氧化 成為 乙醛 。 酒精中毒 的罪魁禍?zhǔn)淄ǔ１徽J(rèn)為是有一定 毒性 的乙醛，而并非喝下去的乙醇 。 乙醇可以與乙酸在 濃硫酸 的催化并加熱的情況下發(fā)生酯化作用，生成 乙酸乙酯 。 乙醇 燃燒 發(fā)出淡藍(lán)色火焰，生成二氧化碳和水（蒸氣），并放出大量的熱，不完全燃燒時(shí)還生成 一氧化碳 ，有黃色火焰，放出熱量 。 乙醇的用途 藥理作用 廣泛用于醫(yī)用消毒 [75%（體積分?jǐn)?shù)）的乙醇溶液常用于醫(yī)療消毒 ] 一般使用 95%的酒精用于器械消毒； 70~75%的酒精用于殺菌，例如 75%的酒精在 常溫 （ 25C）下一分內(nèi)可以殺死 大腸桿菌 、金黃色 葡萄 球菌、白色 念珠菌 、遼寧石油化工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 白色念球菌、 銅綠假單胞菌 等；更低濃度的酒精用于降低體溫，促 進(jìn)局部 血液 循環(huán)等。但是研究表明，乙醇不能殺死細(xì)菌芽孢，也不能殺死肝炎病毒（如：乙肝病毒）。故乙醇只能用于一般消毒，達(dá)不到滅菌標(biāo)準(zhǔn) 。 飲料 乙醇是酒主要成分（含量和酒的種類有關(guān)系）如 白酒 為 56 度的酒。注意：我們喝的酒內(nèi)的乙醇不是把乙醇加 進(jìn)去，而是發(fā)酵出來(lái)的乙醇，當(dāng)然根據(jù)使用的發(fā)酵酶不同還會(huì)有乙酸或糖等有關(guān)物質(zhì)。 白酒的度數(shù)表示酒中含乙醇的體積百分比（西方國(guó)家常用 proof 表示酒精含量），通常是以 20℃ 時(shí)的體積比表示的，如 50 度的酒，表示在 100 毫升的酒中，含有乙醇 50 毫升 (20℃ )。另外對(duì)于啤酒是表示啤酒生產(chǎn)原料麥芽汁的濃度，以 12 度的啤酒為例，是麥芽汁發(fā)酵前浸出物的濃度為 12%(重量比 )。麥芽汁中的浸出物是多種成分的混合物，以麥芽糖為主。啤酒中乙醇濃度一般低于 10%。 1． 基本有機(jī)化工原料 乙醇可用來(lái)制取乙醛、乙醚、乙酸乙 酯、 乙胺 等化工原料，也是制取、 染料 、涂料、 洗滌劑 等產(chǎn)品的原料 汽車燃料 乙醇可以調(diào)入 汽油 ，作為車用燃料，我國(guó)雅津 甜高粱乙醇 在汽油中占 10%。美國(guó)銷售 乙醇汽油 已有 20 年歷史。 乙醇汽油也被稱為（ E型汽油），我國(guó)使 用乙醇汽油是用 90%的普通汽油與10%的燃料乙醇調(diào)和而成。它可以改善油品的性能和質(zhì)量，降低一氧化碳、碳?xì)浠衔锏戎饕廴疚锱欧拧? 車 用乙醇汽油是指在不含 甲基叔丁基醚 （ MTBE）、含氧 添加劑 的專用汽油 組分 油中，按體積比加入一定比例（我國(guó)目前暫定為 10%）的變性燃料乙醇，由車用乙醇汽油定點(diǎn)調(diào)配中心按國(guó)標(biāo) GB18351— 2020 的質(zhì)量要求，通過(guò)特定工藝混配而成的新一代清潔環(huán)保型車用燃料。 車用乙醇汽油按研究法 辛烷值 分為 90號(hào)、 93 號(hào)、 95號(hào)三個(gè)牌號(hào)。 遼寧石油化工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 標(biāo)志方法是在 汽油標(biāo)號(hào) 前加注字母 E，做為車用乙醇汽油的統(tǒng)一標(biāo)示，三種牌號(hào)的汽油標(biāo)志分別為 “E90 乙醇汽油 90號(hào) ” 、 “E90 乙醇汽油 93號(hào) ” 、 “E90乙醇汽油 95號(hào) ” 。車用乙醇汽油適用于裝配 點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī) 的各類車輛、無(wú)論是化油器 或電噴供油方式的大、中、小型車輛。 它不影響汽車的 行駛性能，還減少有害氣體的排放量。乙醇汽油作為一種新型清潔燃料，是目前世界上可再生能源的發(fā)展重點(diǎn)，符合我國(guó)能源替代戰(zhàn)略和可再生能源發(fā)展方向，技術(shù)上成熟安全可靠，在我國(guó)完全適用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 乙醇的發(fā)展 早在 20世紀(jì) 20 年代， 巴西 就開(kāi)始了乙醇汽油的使用。由于 巴西石油 資源缺乏，但盛產(chǎn) 甘蔗 ，于是形成了用甘蔗生產(chǎn) 蔗糖 、醇的成套技術(shù)。目前，巴 西是世界上乙醇汽油中乙醇含量最早達(dá)到 20%的國(guó)家。 美國(guó) 是世界上另一個(gè) 燃料乙醇 的消費(fèi)大國(guó)。 20 世紀(jì) 30 年代在 內(nèi)布拉 斯加州地區(qū)乙醇汽油就首次面市。 1978 年含 10%乙醇汽油（ E10 汽油）在內(nèi)布拉斯加州大規(guī)模使用，此后， 美國(guó)聯(lián)邦政府 對(duì) E10 汽油實(shí)行減免稅，燃料乙醇產(chǎn)量從 1979年的 3萬(wàn)噸迅速增加到 1990 年的 269萬(wàn)噸。 2020 年美國(guó)燃料乙醇產(chǎn)量達(dá)到 500萬(wàn)噸。隨著 MTBE 在美國(guó)使用量的減少和最終的禁用，燃料乙醇將成為 MTBE 最佳含氧化合物 的替代產(chǎn)品。預(yù)計(jì)，到 2020 年全美國(guó)燃料乙醇需求將達(dá)到 1000 萬(wàn)噸。 我國(guó)在抗戰(zhàn)時(shí)，就使用酒精作汽車燃料，在 解放戰(zhàn)爭(zhēng) 的時(shí)候， 解放軍 為了軍用，建立了 南陽(yáng)酒精廠 ，現(xiàn)在這個(gè)廠還是現(xiàn)在生產(chǎn)乙醇汽油用酒精的主要工廠。解放之初，還有用酒精開(kāi)汽車的，而且還不是現(xiàn)在的科學(xué)的乙醇汽油。 國(guó)內(nèi)乙醇汽油產(chǎn)量占世界第三位，今年 國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì) 上呈全國(guó)兩會(huì)的報(bào)告統(tǒng)計(jì)，全國(guó)目前已有每年混配一千萬(wàn)噸乙醇汽油的能力，乙醇汽 油的消費(fèi)量已占全國(guó)汽油消費(fèi)量的 20%，在全世界上繼巴西、美國(guó)之后成為生產(chǎn)乙醇汽油的第三大國(guó)。如全國(guó)都使用含 10%的乙醇汽油，則每年可節(jié)省 450 萬(wàn)噸汽油。乙醇汽油是「十五計(jì)劃」的重點(diǎn)工作之一。 國(guó)內(nèi)從 2020 年起陸續(xù)宣稱黑龍江、 吉林 、遼寧、河南、安徽等省及 河北 、山東、 江蘇 、湖北等 27個(gè)城市全面停用普通 無(wú)鉛汽油 ，改用添加 10%酒精的乙醇汽油。 遼寧石油化工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 目前中國(guó)大多數(shù)推廣省市中乙醇汽油占汽油的銷售使用量比例都較高，且還在進(jìn)一步提高，可是因?yàn)樵?、成本和技術(shù)問(wèn)題，中國(guó)在乙醇汽油的推廣中也遇到一些阻礙，后因政策支 持，技術(shù)進(jìn)步等原因，使得乙醇汽油的推廣得以順利進(jìn)行。 總體看來(lái)，乙醇汽油的使用及推廣是中國(guó)大勢(shì)所趨， 2020 至 2020 年期間，車用乙醇汽油 將在國(guó)內(nèi)更多地區(qū)推廣。 乙醇汽油的環(huán)保性令人稱道，在 9 個(gè)城市調(diào)查報(bào)告中，使用乙醇汽油期間，城市空氣中的二氧化氮、一氧化碳季均值與使用普通汽油比較，二氧化氮下降了8%與一氧化碳下降 5%。 遼寧石油化工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第 二 章 工藝計(jì)算 塔板的工藝設(shè)計(jì) 精餾塔全塔物料衡算 F：原料液流量 (kmol/s) xF：原料組成（摩爾分?jǐn)?shù)，下同） D： 塔頂產(chǎn)品 流量 (kmol/s) xD：塔頂組成 W： 塔底殘 液流量 (kmol/s) xW：塔底組成 原料乙醇組成： 20 46 8 .9 1 %2 0 8 04 6 1 8Fx ??? 塔頂組成： 95 46 %95 546 18Dx ??? 塔底組成： 0 .2 46 0 .0 7 8 %0 .2 9 9 .84 6 1 8Wx ??? 進(jìn)料平均分子量： M? = + =進(jìn)料量： 712 10 48 0172 00 22 .9F ???? kmol/h= kmol/s 物料衡算式為：F D WF D WFx Dx Wx???? （ 21） 聯(lián)立代入求解： D= kmol/s W= kmol/ 表 21 常壓下乙醇 水氣液平衡組成（摩爾）與溫度關(guān)系 溫度 /℃ 液相 氣相 溫度 /℃ 液相 氣相 溫度 /℃ 液相 氣相 100 0 0 遼寧石油化工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 溫度 ① tF： 8 9 .08 9 .0 8 6 .77 .2 1 9 .6 6 8 .9 1 7 .2 1Ft ?? ???， tF=℃ ② tD： 7 8 .1 57 8 .1 5 7 8 .4 18 9 .4 3 7 4 .7 2 8 9 .1 4 8 9 .4 3Dt ?? ???， tD=℃ ③ tW： 1001 0 0 9 5 .50 1 .9 0 0 .0 7 8 0Wt ?? ???， tW=℃ ④ 精餾段平均溫度：1 8 3 . 4 1 7 8 . 1 7 8 2 . 7 922FDttt? ? ?? ? ?℃ ⑤ 提餾段平均溫度：2 12FWttt? ???℃ 密度 已知：混合液密度 1 ABL A Baa? ? ??? （ 22） 混合氣密度 001 VTMT????? （ a為質(zhì)量分率， M? 為平均分子量） 精餾段： 1 ? ? ℃ 液相組成 x1：18 4 .1 8 2 .7 8 2 .7 9 8 2 .71 6 .6 1 2 3 .3 7 2 3 .3 7x???， x1=% 氣相組成 y1：18 4 .1 8 2 .7 8 2 .7 9 8 2 .75 0 .8 9 5 4 .4 5 5 4 .4 5y???， y1=% 所以 1 4 6 . 0 7 0 . 2 2 9 4 1 8 ( 1 0 . 2 2 9 4 ) 2 4 . 4 2LM ? ? ? ? ? ? ? kg/kmol 1 4 6 0 . 5 4 2 2 1 8 ( 1 0 . 5 4 2 2 ) 3 3 . 1 8VM ? ? ? ? ? ? ? kg/kmol 提餾段： 2 ? ? ℃ 液相組成 x2：29 5 .5 8 9 .0 9 3 .6 1 8 9 .01 .9 0 7 .2 1 7 .2 1x??? ， x2=% 氣相組成 y2：29 5 .5 8 9 .0 9 3 .6 1 8 9 .01 7 .0 0 3 8 .9 1 3 8 .9 1y???， y2=% 所以 2 4 6 0 . 0 3 4 4 1 8 ( 1 0 . 0 3 4 4 ) 1 8 . 9 6LM ? ? ? ? ? ? ? kg/kmol 2 4 6 0 .2 3 3 7 1 8 ( 1 0 .2 3 3 7 ) 2 4 .5 4VM ? ? ? ? ? ? ? kg/kmol 遼寧石油化工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 表 22 不同溫度下乙醇和水的密度 溫度 /℃ ρ 乙 ρ水 溫度 /℃ ρ 乙 ρ水 80 735 95 720 85 730 100 716 90 724 求得在 1t? 與 2t? 下乙醇和水的密度 1 ? ? ℃， 8 5 8 0 8 2 .7 9 8 09 6 8 .6 9 7 1 .8 7 3 5????乙， ? ?乙 kg/m179。 8 5 8 0 8 2 .7 9 8 09 6 8 .6 9 7 1 .8 9 7 1 .8???? 水， ? ?水 kg/m179。 同理： 2 ? ? ℃， 39。 ? ?乙 kg/m179。， 39。 ? ?水 kg/m179。 在精餾段 液相密度： 1 ? ? kg/m179。 氣相密度：1 ( )V? ????? kg/m179。 在精餾段 21 0 . 0 3 4 4 4 6 / [ 0 . 0 3 4 4 4 6 1 8 ( 1 0 . 0 3 4 4 ) ] 1 0 . 0 8 3 4 57 2 1 . 1 1 9 6 2 . 8 1L?? ? ?