【正文】 板上），所以一般采用不銹鋼作成，致使浮閥造價相對較高，推廣受到一定限制。上升氣體通過齒縫進入液層時，被分散成許多細小的氣泡或流股，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)生嚴重的漏液現(xiàn)象，當氣液負荷有較大波動時，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。操作時，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。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。泡罩安裝在升氣管的頂部，分圓形和條形兩種，以前者使用較廣。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。具SD型塔板的醪塔在國內(nèi)可能已有數(shù)百家工廠使用。（5） 新型SD型醪塔的抗污性能好，自凈能力強，基本上克服了堵塔現(xiàn)象，完全適用于酒精的蒸餾。（4） S型塔因存在“死區(qū)”（無效區(qū)——據(jù)文獻介紹占塔截面的8%~20%）和“滯緩區(qū)”，有效截面利用率稍低，抗污性能較差。（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。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)熱器和塔器的嚴重堵塞將是不可避免的,同時還會嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的正常進行。（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。（3）操作穩(wěn)定，彈性要大，即允許氣體和（或）液體負荷在一定的范圍內(nèi)變化，塔仍能正常操作并保持較高的分離效率。（1）生產(chǎn)能力要大，即單位塔截面上單位時間內(nèi)的物料處理量要大。 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 —（kg操作費用和投資費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 =（kg當回流比繼續(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。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。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。出塔酒精量為： = 每小時醛酒量因為醛酒占出塔酒精的2﹪每小時的醛酒量為：A=2﹪=(kg/h)96%酒精量：P′= P–A = =(kg/h)在精餾塔中，塔頂酒精蒸汽經(jīng)粗餾塔底再沸器冷凝后，除回流外，還將少量酒精送到洗滌塔再次提凈。L39。h）]，Ce =（kgh）]，CW =（kgh）]，CF=（kg XW—塔底排出廢糟內(nèi)的酒精濃度[﹪（W）]，﹪以下，取XW=﹪。餾出液流量 V 熱損失 Q成熟醪液 F醪 塔加熱一次蒸汽 D蒸餾殘液 W + D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： 式中：XF—成熟發(fā)酵醪內(nèi)酒精含量[﹪（W）]，XF=﹪。設(shè)塔頂溫度75℃，塔底溫度85℃，塔頂上升蒸汽熱焓量i=2045kJ/kg。我國目前正在大力推行“燃料乙醇”計劃，在生物質(zhì)吸附法制備無水乙醇的熱力學、動力學、工業(yè)應(yīng)用等方面的研究已經(jīng)取得了一定的進展，但是對其吸附機理及利用薯類等非糧食類作物作為吸附劑還有待進一步的研究，而且在吸附實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)該進行工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的研究以及研發(fā)相應(yīng)的吸附工藝和設(shè)備，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的連續(xù)化。因此，生物質(zhì)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。吳勇[12]董科[13]對燃料乙醇專用吸附劑進行了熱力學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。馬曉建等[10]使用恒溫固定吸附床對乙醇蒸氣脫水的生物質(zhì)吸附劑的吸附性能進行研究，考查了床層溫度、進料濃度、表觀氣速和吸附劑粒徑對吸附性能的影響，結(jié)果表明，降低床層溫度、減小粒徑、增大停留時間都將有利于吸附操作。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(chǎn)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~，因此，目前國內(nèi)應(yīng)用此技術(shù)的企業(yè)仍然較少。料液溫度一般為60℃~120℃，膜后側(cè)壓力為500~2000Pa，冷凝溫度為20℃。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%。它特別適于傳統(tǒng)精餾方法難于分離或不能分離的近沸點、恒沸點混合物以及同分異構(gòu)體的分離；對有機溶劑及混合溶劑中微量水的脫除及廢水中少量有機污染物的分離具有明顯的技術(shù)上和經(jīng)濟上的優(yōu)勢；還可以同生物及化學反應(yīng)耦合，將反應(yīng)生成物不斷脫除，使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率明顯提高。 分子篩脫水技術(shù)具有以下優(yōu)點：產(chǎn)品質(zhì)量高（分子篩本身純凈、脫水過程中不會帶入其他雜質(zhì)），脫水能力強，%（體積分數(shù)）；分子篩使用壽命長，正常操作條件更換周期可達57年；95%（體積分數(shù)）乙醇單程回收率可以達到85%；按分子篩的脫水原理以及設(shè)備結(jié)構(gòu)特點可以保證無故障操作，年連續(xù)工作時間可達到300天以上；設(shè)備緊湊，占地面積少，流程短，投資少；操作溫度低，能耗低，在不考慮與其他生產(chǎn)工藝過程集成而進行能量綜合利用的前提下，能耗小于560kJ/h乙醇；因分子篩脫水是一個物理過程，不會引起環(huán)境污染和造成“三廢”排放問題；計算機自動化控制，每班只需要1名操作人員。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。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。其余的無水乙醇蒸氣用于分子篩塔B中的分子篩的脫水再生。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(shù)不是太成熟，所以相比之下本次設(shè)計還是選擇浮閥塔[9][10]。規(guī)整填料精餾塔一般分為3～5段填料層，每段之間有液體收集器和再分布器，傳統(tǒng)篩板塔的板間距為110～160mm，而規(guī)整填料的等板高為250～300mm，因此填料塔的高度會增加。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。規(guī)整填料的金屬比表面積約是填料為篩板的30倍，液氧持留量僅為篩板的35%～40%。由于阻力小，%左右；6)塔徑可以減小。在正常情況下，規(guī)整填料的阻力只有相應(yīng)篩板塔阻力的1/5～1/6；2)熱、質(zhì)交換充分，分離效率高，使產(chǎn)品的提取率提高；3)操作彈性大，不產(chǎn)生液泛或漏液，所以負荷調(diào)節(jié)范圍大，適應(yīng)性強。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。 而將醪塔當作精塔的耗竭段( 或稱脫水段) 。蒸汽直接加熱效率高，但蒸汽質(zhì)量要純凈，以免影響酒精質(zhì)量。粗餾塔和精餾塔的加熱方式是用一次蒸汽直接加熱。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)的熱力學效率。他的缺點有難以分離更多的雜質(zhì)，酒精質(zhì)量差，塔設(shè)備廠房偏高，不經(jīng)濟，酒糟含水量大，處理困難，如將原液作為飼料，運輸不便。液相過塔（間接式）方案與直接式相比，多了一套醪塔冷凝系統(tǒng)，一次性投資相應(yīng)增加，蒸汽及冷卻水耗量比直接式要大，從能源角度講，不經(jīng)濟。一些比酒精更易揮發(fā)的雜質(zhì)，如甲醇，乙醛等，則從冷凝器直接排出。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。精餾塔也采用直接蒸氣加熱的方式，其產(chǎn)生的廢熱水可以循環(huán)以加熱發(fā)酵醪液。發(fā)酵成熟醪經(jīng)預(yù)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。2 生產(chǎn)工藝流程選擇和論證 燃料酒精生產(chǎn)流程（附圖1） 發(fā)酵成熟醪液粗餾與精餾工藝流程兩塔氣相過塔蒸餾是成熟發(fā)酵醪經(jīng)預(yù)熱器與精餾塔的酒精蒸汽進行熱交換（充分利用了熱能，節(jié)省了預(yù)熱發(fā)酵醪的加熱蒸汽和冷卻精餾塔的酒精蒸汽的冷卻水），進入粗餾塔頂部進行蒸餾，從塔底排除的酒糟可以用來喂養(yǎng)畜牲，粗酒精直接以氣相進入精餾塔，不經(jīng)過冷卻，節(jié)省了冷卻水。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。 設(shè)計指導(dǎo)思想和原則一、設(shè)計按照設(shè)計任務(wù)書進行，盡量符合任務(wù)書的要求，各種計劃進程在任務(wù)書的可控范圍內(nèi)。而且以木薯生產(chǎn)酒精，每畝土地可得到的酒精量是玉米、稻米的兩倍。一般可分為甜味木薯和苦味木薯，前者無毒但產(chǎn)量低，不適合作為大規(guī)模生產(chǎn)的原料；后者產(chǎn)量高，%～%而得名有毒木薯，不過作為酒精生產(chǎn)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(zhì)量。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”。發(fā)展燃料乙醇的重點在于推進“非糧”原料的應(yīng)用，以推進第二代生物燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。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