【文章內(nèi)容簡介】 流外，還將少量酒精送到洗滌塔再次提凈。據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，此少量酒精約為精餾塔餾出塔酒精的2%左右，則其量為：Pe=P，2%=2%=（kg/h）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。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 = = 與之相平衡的液相濃度為最小回流比： =以獲得精餾總成本最低的回流比為最優(yōu)回流比。總成本為投資費(fèi)用和操作費(fèi)用之和。而回流比變化對精餾同時(shí)存在正、負(fù)兩方面的影響，如回流比為Rmin，其塔為無窮高，投資費(fèi)用直線上升為無窮大。 當(dāng)R適當(dāng)提高時(shí)，投資費(fèi)用很快下降為有限大小，總成本下降。當(dāng)回流比繼續(xù)增大時(shí)，則能耗隨之增大，則操作費(fèi)用迅速增大，R增到一定程度，設(shè)備費(fèi)用開始升高，如塔徑增大等，將使總成本開始上升。為此，回流比存在一優(yōu)化的問題。操作費(fèi)用和投資費(fèi)用之和最小的回流比為最適宜的回流比這一回流比R通常選最小回流比倍數(shù)經(jīng)驗(yàn)范圍：多數(shù)建議為[3] R=～，所以取最適宜的回流比：R==物料平衡:F2 + D2 + H′= P′+ Pe + H + D3 + W’x則: W’x = F2 + H′P′Pe H =+ = (kg/h)熱量平衡:Error! No bookmark name given. =式中 R—精餾塔回流比，由上討論知R=3 I2—精餾塔加熱蒸汽熱含量，I2=2652(kJ/h) tH—回流稀酒精進(jìn)塔溫度tH=80℃ CH—為雜醇油分離器稀酒精比熱，稀酒精濃度為： ，查得起比熱為CH =（kgk），﹪—為雜醇油酒精的重量百分濃度，與液相濃度55﹪（v）相平衡。 tP—出塔酒精的飽和溫度(℃) CP—出塔酒精的比熱，[kJ/（）] i2—塔頂上升蒸汽熱含量,i2= (kJ/kg) iH—雜醇油酒精蒸汽熱含量,應(yīng)為iH=1496(kJ/kg) tw2—精餾塔塔底溫度，取100℃Cw —（kgk） Qn2—精餾塔熱損失,Qn3=2%D2I2 CF2—進(jìn)塔酒精的比熱，取CF3=(kJ/kg) tF2—進(jìn)料溫度，取90℃ W’計(jì)算可得：D2=(kg/h)塔底排出的廢水： G=D2+W，x = +=（kg/h）計(jì)算蒸餾工段的蒸餾效率： 計(jì)算精餾塔熱量衡算：Q7= F2CF2tF2=90=106 kJ/hQ8= D2I2=2652=107 kJ/hQ9=CHtH=80=105 kJ/hQ10= R(Pe+ P`)Cptp=3=106 kJ/hQ11= P′CPtP==105 kJ/hQ12= HiH=1496= kJ/hQ13=(Wx+D2) tW 2Cw=100=106 kJ/hQ14=(R+1)(Pe+ P`) i2=4=107 kJ/hQ15= Qn2=105 kJ/h計(jì)算結(jié)果匯總表如下：表11 年產(chǎn)2萬噸酒精廠蒸餾工段醪塔物料熱量匯總表進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)物料符號(hào)質(zhì)量（kg/h）熱量（kJ/h）物料符號(hào)質(zhì)量（kg/h）熱量（kJ/h）成熟醪液F106蒸汽殘液W107加熱蒸汽D107上升蒸汽V107加熱蒸汽D106熱損失Q——106累計(jì)輸入累計(jì)輸出表12 年產(chǎn)2萬噸酒精工廠蒸餾工段精餾塔物料熱量衡算匯總表進(jìn)入系統(tǒng)離開系統(tǒng)物料符號(hào)質(zhì)量（kg/h）熱量（kJ/h）物料符號(hào)質(zhì)量（kg/h）熱量（kJ/h）脫醛液F210696%酒精P′105加熱蒸汽D2107次級酒精Pe——稀酒精105雜醇油酒精蒸汽H 回流液————106蒸餾廢水Wx+D2106上升蒸汽107熱損失Qn2105累計(jì)輸入107累計(jì)輸出1074 無水燃料酒精生產(chǎn)設(shè)備的選型 主要設(shè)備——粗餾塔與精餾塔的設(shè)計(jì)與選擇 塔型、塔板選擇原則及選型工業(yè)生產(chǎn)上對于塔設(shè)備具有一定的要求，概括起來有下列幾個(gè)方面。（1）生產(chǎn)能力要大，即單位塔截面上單位時(shí)間內(nèi)的物料處理量要大。（2）分離效率要高，即達(dá)到規(guī)定分離要求的塔高要低。（3）操作穩(wěn)定，彈性要大，即允許氣體和（或）液體負(fù)荷在一定的范圍內(nèi)變化，塔仍能正常操作并保持較高的分離效率。（4）對氣體的阻力要小，這對于減壓蒸餾尤為重要。（5）結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造，維修方便，耐腐蝕，操作清洗方便等。（6）設(shè)備的制造和安裝費(fèi)用要低（7）設(shè)計(jì)方法成熟，符合生產(chǎn)企業(yè)提出的專業(yè)要求以及本國、本地區(qū)、本單位的具體情況,如水、電、汽等應(yīng)該特別指出,當(dāng)用于醪液蒸餾時(shí),塔板應(yīng)具有較好的抗污性能和自凈能力。但不論采用何種塔型,物料均應(yīng)加以沉砂除雜處理,切忌將嚴(yán)重沉淀、酸敗、膠粘(生料發(fā)酵更有可能產(chǎn)生此種現(xiàn)象)以及雜質(zhì)垃圾很多的物料加入醪塔中,否則管路、泵、預(yù)熱器和塔器的嚴(yán)重堵塞將是不可避免的,同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的正常進(jìn)行。醪塔選型分析：（1） 普通泡罩板式醪塔抗污性能較差，但改進(jìn)設(shè)計(jì)有可能得到改善。（2） 浮閥板塔不適宜用于蒸餾具有固形懸浮物的污穢物系，不能作醪塔使用，因其極其易堵。（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。（4） S型塔因存在“死區(qū)”（無效區(qū)——據(jù)文獻(xiàn)介紹占塔截面的8%~20%）和“滯緩區(qū)”，有效截面利用率稍低，抗污性能較差。同時(shí)物料長期積累其間，有可能會(huì)影響成品質(zhì)量。（5） 新型SD型醪塔的抗污性能好，自凈能力強(qiáng)，基本上克服了堵塔現(xiàn)象，完全適用于酒精的蒸餾。它不僅適用于中、小型酒精廠，而且因其塔板剛性強(qiáng)，物料呈單流向運(yùn)動(dòng)，水里坡度小，對大型塔更為適宜，更能顯示使其結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。具SD型塔板的醪塔在國內(nèi)可能已有數(shù)百家工廠使用。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。木薯的成熟發(fā)酵醪液里果膠含量較多，粘度大篩板的篩孔易堵塞，不宜處理易結(jié)焦、粘度大的物料。浮閥塔板處理易結(jié)焦、高粘度的物料時(shí)，閥片易與塔板粘結(jié)；在操作過程中有時(shí)會(huì)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(jì)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。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。泡罩有f80、f100、f150mm三種尺寸，可根據(jù)塔徑的大小選擇。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。泡罩在塔板上為正三角形排列。操作時(shí)，液體橫向流過塔板，靠溢流堰保持板上有一定厚度的液層，齒縫浸沒于液層之中而形成液封。升氣管的頂部應(yīng)高于泡罩齒縫的上沿，以防止液體從中漏下。上升氣體通過齒縫進(jìn)入液層時(shí)，被分散成許多細(xì)小的氣泡或流股，在板上形成鼓泡層，為氣液兩相的傳熱和傳質(zhì)提供大量的界面. 在泡罩塔板上由于有升氣管，即使在很低的氣速下操作，也不至于產(chǎn)生嚴(yán)重的漏液現(xiàn)象，當(dāng)氣液負(fù)荷有較大波動(dòng)時(shí)，仍能保持穩(wěn)定操作，塔板效率不變，即操作彈性較大；塔板不易堵塞，適用于處理各種物料。 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(dòng)的閥片。但是，浮閥塔的抗腐蝕性較高（防止浮閥銹死在塔板上），所以一般采用不銹鋼作成，致使浮閥造價(jià)相對較高，推廣受到一定限制。但基于其優(yōu)點(diǎn)考慮，認(rèn)為浮閥塔是很優(yōu)的選擇，所以此次的燃料酒精工藝選用浮閥塔。浮閥塔盤是在塔盤板上開許多圓孔，每一個(gè)孔上裝一個(gè)帶三條腿可上下浮動(dòng)的閥。浮閥有圓形的和長方形的。浮閥型塔板的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡單，操作彈性大，板效率高。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%。浮閥是保證氣液接觸的元件，浮閥的形式主要有F1型、V4型、A型和十字架型等，最常用的是F1型，如下圖示。 F1型浮閥有輕重兩種，、重25g，閥輕慣性小，振動(dòng)頻率高，關(guān)閥時(shí)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?。ㄈ鐪p壓蒸餾）的場合。重閥厚2mm、重33g，關(guān)閉迅速，需較高氣速才能吹開，故可以減少漏液、增加效率，但壓降稍大些，一般采用重閥。操作時(shí)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(jīng)降液管流入下層塔盤，再橫流過塔盤與氣相接觸傳質(zhì)后，經(jīng)溢流堰入降液管，流入下一層塔盤。浮閥塔盤上氣液接觸狀況如下圖所示。綜上所述，盤式浮閥塔盤具有如下特點(diǎn)。（1）處理量較大，比泡罩塔提高20～40%，這是因?yàn)闅饬魉絿姵?，減少了霧沫夾帶，以及浮閥塔盤可以具有較大的開孔率的緣故。（2）操作彈性比泡罩塔要大。（3）分離效率較高，比泡罩塔高15%左右。因?yàn)樗P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。（4）壓降較低，因?yàn)闅怏w通道比泡罩塔簡單得多，因此可用于減壓蒸餾。（5）塔盤的結(jié)構(gòu)較簡單，易于制造。（6）浮閥塔不宜用于易結(jié)垢、結(jié)焦的介質(zhì)系統(tǒng)，因垢和焦會(huì)妨礙浮閥起落的靈活性。 圖1 F1型浮閥1— 浮閥；2—門件；3—閥孔；4—起始定距片 圖2 浮閥塔盤氣液接觸狀況5—閥腿；6—最小開度；7—最大開度 粗餾塔部分設(shè)備參數(shù)的計(jì)算﹪，出醪塔酒精質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30﹪,%。確定塔板層數(shù)：查表知，=%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）=%（摩爾分?jǐn)?shù)）潛熱：r=2097kJ/kg =%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）=%（摩爾分?jǐn)?shù)）進(jìn)料液狀態(tài)參數(shù)：線斜率：操