【正文】 率≤ 。 其原理 :利用乙醇沸點(diǎn)低于水及其他溶液沸點(diǎn)的原理 ,用稍高于酒精沸點(diǎn)的溫度 ,將需要回收的稀乙醇溶液進(jìn)行加熱揮發(fā) ,經(jīng)塔體精餾后 ,析出純乙醇?xì)怏w ,提高乙醇溶液的濃度 ,達(dá)到回收乙醇的目的 [29]。 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 1恒沸精餾塔； 2環(huán)己烷回收塔； 3乙醇回收塔； 4全凝器； 5分層器 精餾裝置介紹 瑞安凱迪藥化機(jī)械有限公司是專業(yè)生產(chǎn)中藥提取與濃縮設(shè)備、鋁塑泡罩包裝機(jī)、智能化高效包衣機(jī)等制藥機(jī)械的制造商。塔 3中塔頂產(chǎn)品為乙醇 — 水恒沸液，送回塔 1作為原料，塔底產(chǎn)品幾乎為純水。重相送入環(huán)己烷回收塔 2，以回收其中的環(huán)己烷。塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器 4中冷凝后，部分液相回流到塔 1，其余的進(jìn)入分層器 5，在器內(nèi)分為輕重兩層液體。只要環(huán)己烷的加入量適當(dāng)，原料液中的水可全部轉(zhuǎn)入到三元恒沸液中，從而使乙醇 — 水混合液得以分離。對(duì)夾帶劑的要求是：①夾帶劑應(yīng)能與被分離組分形成新的恒沸液，最好其恒沸點(diǎn)比純組分的沸點(diǎn)低，一般兩者沸點(diǎn)差不小于 10℃；②新恒沸液所含夾帶劑的量愈少愈好，以便減少夾帶劑用量及汽化、回收時(shí)所需的能量；③新恒沸液最好為非均相混合物，便于用分層法分離；④無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性，熱穩(wěn)定性好；⑤來(lái)源容易，價(jià)格低廉。在常壓下無(wú)法制取無(wú)水乙醇的情況下 ,采用向其加入夾帶劑進(jìn)行精餾，此時(shí)夾帶劑與酒精溶液中的乙醇、水形成新的三元恒沸物 ,這時(shí)三元恒沸物與純組分酒精或水之間的沸點(diǎn)差較大，從而較容易地通過(guò)精餾獲得純度高的乙醇。恒沸精餾可分離具有最低恒沸點(diǎn)的溶液、具有最高恒沸點(diǎn)的溶液以及揮發(fā)度相近的物系。恒沸精餾不同于普通精餾，它不可能把輕重兩種組份完全分開(kāi)，塔頂總是得到沸點(diǎn)較低的恒沸物，塔底得到相對(duì)于恒沸物沸點(diǎn)較高的組份 [26]。在乙醇水體系中，異辛烷也可對(duì)乙醇脫水作用有一定效果 [25]。挾帶劑能與原料液中一個(gè)或兩個(gè)組分形成新的最低恒沸物，由塔頂蒸出，使精餾分離稱為恒沸物－純組分的分離，且因具有較大的相對(duì)揮發(fā)度而使分離變得容易實(shí)現(xiàn) [24]。 （ 2）恒沸精餾 若在兩組分恒沸液中加入第三組分（稱為夾帶劑），該組分能與原料液中的一個(gè)或兩個(gè)組分形成新的恒沸液，從而使原料液能用普通精餾方法予以分離，這種精餾操作稱為恒沸精餾。適宜的萃取劑主要考慮因素為：溶劑的高選擇性和溶解性，經(jīng)濟(jì)性，熱穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性和毒性等 ［ 21］ 。萃取劑同某一組分由塔底排出，由塔頂則可得到純度甚高的另一組分 ，從而有效的分離原溶液的組分 ［ 20］ 。 萃取精餾的特點(diǎn)是在精餾分離的原溶液中添加高沸點(diǎn)（難揮發(fā)）的溶劑 —— 萃取劑。下面主要介紹間歇萃取精餾法和恒沸精餾法。需采用特殊的蒸餾方法對(duì)其分離，如萃取蒸餾，恒沸蒸餾，水蒸汽蒸餾和分子蒸餾等 ［ 6］ 。分離次數(shù)越多，所得氣相產(chǎn)品中輕組分的濃度就越高。乙醇多塔蒸餾的實(shí)質(zhì)是在幾個(gè)完整塔或不完整塔上分別重復(fù)單塔操作的重復(fù)蒸餾 ［ 4］ 。乙醇還具有還原性、氧化性、酯化反應(yīng)等性質(zhì)。乙醇具有還原性，可以被氧化成為乙醛。能與水、氯仿、乙醚、甲醇、丙酮和其他多數(shù)有機(jī)溶劑混溶，相對(duì)密度 ()。有酒的氣味和刺激的辛辣滋味，微甘。 需要從設(shè)計(jì)原理，影響因素多方面深層次考慮。酒氣冷凝系統(tǒng)采用循環(huán)水進(jìn)行冷卻，酒精冷卻器夏季用冷凍水或溫度較低的一次水進(jìn)行冷卻。 為了保證出料乙醇最后所需產(chǎn)品質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 99%，所以先至塔頂餾分含乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 95%，再用分子篩吸附法吸附多余的水分從而得到所需的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 99%產(chǎn)品。塔頂上升蒸氣采用全冷凝后，部分回流，其余作為塔頂產(chǎn)品經(jīng)塔頂冷卻器冷卻后送至產(chǎn)品貯槽。同時(shí)，完成對(duì)精餾塔、換熱器、塔釜、填料等關(guān)鍵設(shè)備裝置的選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 擬采用的研究手段 和設(shè)計(jì)思 路 （ 1）研究手段：首先，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解乙醇精餾的相關(guān)方法，選取出最合理的精餾純化方式。 （ 2）精餾塔、換熱器（冷凝器）、塔釜等關(guān)鍵設(shè)備裝置的選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文在總結(jié)節(jié)能型乙醇脫水技術(shù)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上 ,選擇共沸精餾法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，展望了高濃度乙醇（無(wú)水乙醇）制備工藝的前景。當(dāng)代社會(huì)，尋找一種將乙醇能夠高效回收的方法對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)綠色發(fā) 展有很大的益處，能夠節(jié)約資源和降低生產(chǎn)成本。 Equipment design 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II 目 錄 摘 要 ............................................................ IV ABSTRACT ....................................................... I 目錄 .............................................................. II 第一章 緒論 ...................................................... 1 引言 ......................................................... 1 本課題研究的問(wèn)題和擬采用的研究手段 ........................... 1 研究的問(wèn)題 ............................................. 1 擬采用 的研究手段和設(shè)計(jì)思路 ............................. 1 總結(jié) ................................................... 2 乙醇的概述 ................................................... 2 乙醇的介紹 ............................................. 2 乙醇的物理和化學(xué)性質(zhì) ................................... 3 精餾原理和方法的概述 ........................................ 3 精餾原理 ............................................... 3 影響乙醇精餾效率的因素 ....................................... 7 塔釜狀態(tài)對(duì)乙醇精餾的影響 ............................... 7 回流比對(duì)乙醇精餾的影響 ................................. 7 進(jìn)料對(duì)乙醇精餾的影響 ................................... 7 萃取劑對(duì)萃取精餾的影響 ................................. 8 本課 題的研究意義 ............................................. 8 第二章 工藝計(jì)算 .................................................. 9 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 ............................................... 9 塔型選擇及精餾流程 ........................................... 9 塔型的選擇 ............................................. 9 精餾流程及分子篩吸附過(guò)程 .............................. 10 塔的物料衡算 ................................................ 12 目錄 III 料液及塔頂、塔底產(chǎn)品的摩爾分?jǐn)?shù) ........................ 12 平 均摩爾質(zhì)量 .......................................... 13 物料衡算 .............................................. 13 塔板數(shù)的確定 ............................................... 14 乙醇 — 水物系的氣液平衡數(shù)據(jù) .......................... 14 最小回流 minR 和操作回流比 R 的確定 .................... 14 操作線方程 ........................................ 16 圖解法求理論塔板層數(shù) ................................ 17 確定全塔效率 TE 和實(shí)際塔板數(shù) PN ...................... 18 塔的工藝條件及物性數(shù)據(jù)計(jì)算 .................................. 21 操作壓力 .............................................. 21 平均摩爾質(zhì)量 ...................................... 21 平均密度 ............................................ 22 表面張力的計(jì)算 ........................................ 24 氣液相流量換算 .............................................. 25 第三章 精餾塔主體尺寸的計(jì)算 ................................... 26 塔徑的計(jì)算 .................................................. 26 塔徑計(jì)算公式 .......................................... 26 求空塔氣速 u........................................... 26 溢 流裝置 .................................................... 28 溢流堰長(zhǎng) Wl ............................................ 29 出口堰高度 Wh ......................................... 30 堰高 .................................................. 30 弓形降液管高度 Wd 及降液管面積 Af....................... 30 塔板布置 .................................................... 31 塔板的分塊 ............................................ 31 邊緣區(qū)寬度確定 ........................................ 31 開(kāi)孔區(qū)面積計(jì)算 ........................................ 31 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 氣體通過(guò)篩孔氣速 ............................................ 31 塔的高度 .................................................... 32 塔板力學(xué)性能校驗(yàn) ............................................ 32 塔板阻力 hp............................................ 32 驗(yàn)算液體在降液管中停留時(shí)間 ............................ 34 降液管泡沫層高度 ...................................... 35 霧沫夾帶量校核 ........................................ 36 漏液點(diǎn) ................................................ 38 第四章 操作負(fù)荷性能圖 .......................................... 40 漏液線 ...................................................... 40 過(guò)量霧沫夾帶線 .............................................. 41 液相負(fù)荷下限線 .............................................. 42 液相負(fù)荷上限線 .............................................. 42 液泛線 ...................................................... 43 第五章 換熱器選型與計(jì)算 .................................