【正文】 粗乙醇精餾的物料平衡計(jì)算 7 主塔的物料平衡計(jì)算 8 主精餾塔能量衡算 9 帶入熱量計(jì)算 9 帶出熱量計(jì)算 10 冷卻水用量計(jì)算 10第四章 精餾塔的設(shè)計(jì) 11 主精餾塔的設(shè)計(jì) 11 精餾塔全塔物料衡算及塔板數(shù)的確定 11 求最小回流比及操作回流比 12 氣液相負(fù)荷 12 求操作線方程 12 圖解法求理論板 13 塔板、氣液平衡相圖 13 板效率及實(shí)際塔板數(shù) 14 操作條件 14 操作壓力 14 混合液氣相密度 15 混合液液相密度 16 表面張力 16 氣液相流量換算 19第五章 塔徑及塔的校核 21 塔徑的計(jì)算 21 溢流裝置 23 堰長(zhǎng) 23 出口堰高 23 弓形降液管的寬度和橫截面積 23 降液管底隙高度 24 塔板布置 24 浮閥數(shù)目與排列 24 氣相通過(guò)浮閥塔板的壓降 26 淹塔 27 塔板負(fù)荷性能圖 28 霧沫夾帶線 28 液泛線 29 液相負(fù)荷上限線 30 漏液線 30 液相負(fù)荷下限線 31第六章 塔附件設(shè)計(jì) 34 接管設(shè)計(jì) 34 壁厚 35 封頭 35 裙座 35 塔高的計(jì)算 35 塔的頂部空間高度 35 塔的底部空間高度 36 塔立體高度 36第七章 總結(jié) 37致 謝 38參考文獻(xiàn) 39第一章 緒 論 設(shè)計(jì)的目的和意義由于我國(guó)石油資源短缺，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，尋求替代能源已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。煤在世界化石能源儲(chǔ)量中占有很大比重（我國(guó)情況更是如此），而且煤制乙醇的合成技術(shù)很成熟。本設(shè)計(jì)遵循“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、配置科學(xué)、安全環(huán)保”的原則；結(jié)合乙醇的性質(zhì)特征設(shè)一座年產(chǎn)20萬(wàn)噸煤制乙醇的生產(chǎn)車(chē)間。石油作為及其重要的能源儲(chǔ)量是有限的，而乙醇燃料以其安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車(chē)用燃料的發(fā)展方向之一。通過(guò)設(shè)計(jì)可以鞏固、深化和擴(kuò)大所學(xué)基本知識(shí)，培養(yǎng)分析解決問(wèn)題的能力；還可以培養(yǎng)創(chuàng)新精神，樹(shù)立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。 產(chǎn)品的性質(zhì)及用途 物理性質(zhì)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。乙醇的物理性質(zhì)主要與其低碳直鏈醇的性質(zhì)有關(guān)。室溫下，乙醇是無(wú)色易燃，且有特殊香味的揮發(fā)性液體。乙醇的pKa=，與水相近。因?yàn)橐掖伎梢噪婋x出極少量的氫離子，所以其只能與少量金屬（主要是堿金屬）反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的醇金屬以及氫氣。醇金屬遇水則迅速水解生成醇和堿。（2）活潑金屬（鉀、鈣、鈉、鎂、鋁）可以將乙醇羥基里的氫取代出來(lái)。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（25℃）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、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。故乙醇只能用于一般消毒，達(dá)不到滅菌標(biāo)準(zhǔn)！因其是良好的有機(jī)溶劑，所以中醫(yī)用它來(lái)送服中藥，以溶解中藥中大部分有機(jī)成分并對(duì)中藥有防腐作用。乙醇汽油也被稱(chēng)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。 第二章 工藝流程的選擇和確定 粗乙醇的精餾在乙醇合成時(shí)，因合成條件如壓力、溫度、合成氣組成及催化劑性能等因素的影響，在產(chǎn)生乙醇反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列的副反應(yīng)。由于乙醇作為有機(jī)化工的基礎(chǔ)原料，用它加工的產(chǎn)品種類(lèi)很多，因此對(duì)乙醇的純度均有一定的要求。 精餾原理精餾是將沸點(diǎn)不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中，同時(shí)多次部分氣化和多次部分冷凝，使其分離成純態(tài)組分的過(guò)程。因低沸點(diǎn)組分易于氣化，則所得氣相中低沸點(diǎn)組分含量高于液相中的含量，而液相中高沸點(diǎn)組分含量，較氣相中高。如此反復(fù)，低沸點(diǎn)組分不斷提高，到最后制得接近純態(tài)的低沸點(diǎn)組分。雙塔精餾工藝技術(shù)由于具有投資少、建設(shè)周期短、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，其在聯(lián)醇裝置中得到了迅速推廣。近年來(lái)在大、中型企業(yè)中得到了推廣和應(yīng)用。來(lái)自合成工段的粗乙醇，經(jīng)減壓進(jìn)入粗乙醇貯槽。乙醇的精餾分2個(gè)階段：先在預(yù)塔中脫除輕餾分后進(jìn)入主精餾塔，進(jìn)一步把高沸點(diǎn)的重餾分雜質(zhì)脫除，就可得到純度較高的精乙醇產(chǎn)品。 近年來(lái)，許多企業(yè)原有乙醇雙塔精餾裝置已不能滿(mǎn)足企業(yè)的需要。對(duì)企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。預(yù)精餾塔后的冷凝器采用一級(jí)冷凝，用以脫除二甲醚等低沸點(diǎn)的雜質(zhì)，控制冷凝器氣體出口溫度在一定范圍內(nèi)。脫除低沸點(diǎn)組分后，采用加壓精餾的方法，提高乙醇?xì)怏w分壓與沸點(diǎn)，減少乙醇的氣相揮發(fā)，從而提高了乙醇的收率。如作為特殊需要，則再經(jīng)過(guò)常壓精餾塔的進(jìn)一步提純。粗乙醇預(yù)熱器的熱量由精乙醇提供，也不需要外供熱量。（1）工藝流程。這樣，在同等的生產(chǎn)條件下，降低了主精餾塔的負(fù)荷，并目常壓塔利用加壓塔塔頂?shù)恼羝淠裏嶙鳛榧訜嵩?，所以三塔精餾既節(jié)約蒸汽，又節(jié)省冷卻水。在消耗方面，由于常壓塔加壓塔的蒸汽冷凝熱作為加熱源，所以三塔精餾的蒸汽消耗相比雙塔精餾要低。三塔精餾制取的精乙醇純度較高，含有的有機(jī)雜質(zhì)相對(duì)較少。三塔精餾的流程較雙塔精餾流程要復(fù)雜，所以在投資方面，同等規(guī)模三塔精餾的設(shè)備投資要比雙塔精餾高出20%～30%。由于雙塔精餾具有流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以在操作上較三塔精餾要方便簡(jiǎn)單。%，雙塔精餾大可滿(mǎn)足精餾純度的要求。乙醇精餾綜合考慮各項(xiàng)因素，所以設(shè)計(jì)可采用雙塔精餾工藝。其中一個(gè)塔為粗餾塔，另一個(gè)為精餾塔，兩塔之間不直接連通，互相影響較小，操作方便。精餾塔是粗乙醇精餾工序的關(guān)鍵設(shè)備，它直接制約著生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、消耗、生產(chǎn)能力及對(duì)環(huán)境的影響。目前常用的精餾塔主要有四種塔型：泡罩塔，浮閥塔，填料塔和新型垂直篩板塔。該類(lèi)型塔塔板效率高，操作彈性大，塔阻力小，但單位面積的生產(chǎn)能力低，設(shè)備體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資較大。（2）浮閥塔 浮閥塔的塔板結(jié)構(gòu)與泡罩相似，致使浮閥代替了泡罩及其伸氣管。但浮閥易損壞，維修費(fèi)用高。塔總高一般為浮閥塔的一半。（4）新型垂直篩板塔 新型垂直篩板塔的傳質(zhì)單元，是由塔板開(kāi)有升氣孔及罩于其上的帽罩組成。板上液面梯度小，液面橫向混合好、無(wú)流動(dòng)及傳質(zhì)死區(qū)。 乙醇精餾流程精餾系統(tǒng)采用雙塔蒸餾流程，其中一個(gè)塔為粗餾塔，另一個(gè)為精餾塔，兩塔之間不直接連通，互相影響較小，操作方便。來(lái)自合成工段的粗乙醇，經(jīng)減壓進(jìn)入粗乙醇貯槽。從塔頂出來(lái)的氣體先經(jīng)過(guò)一級(jí)冷凝器冷卻，冷凝液體進(jìn)入預(yù)精餾塔回流槽，通過(guò)預(yù)塔回流泵回流到預(yù)精餾塔頂部，未冷凝氣體進(jìn)入二級(jí)冷凝器，其中不凝氣體通過(guò)預(yù)塔水封放空。在預(yù)塔中脫除輕餾分后進(jìn)入主精餾塔，進(jìn)一步把高沸點(diǎn)的重餾分雜質(zhì)脫除，從塔頂或側(cè)線采出。塔底的廢水經(jīng)常壓塔廢水冷卻器冷卻，并經(jīng)過(guò)常壓塔廢水泵送到廢水處理工段，工藝流程如圖21：圖21 精餾段工藝流程圖Figure 21 Flow chart of rectifying section第三章 物料和能量衡算 物料衡算 粗乙醇精餾的物料平衡計(jì)算(1) 進(jìn)料： kg/h 。則消耗純NaOH：換成8%為：：據(jù)資料記載。 乙醇： 25000kg/h 。塔頂乙醇含量94%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）：塔頂出料： G94 %=25000%%則塔頂出料G= 塔釜 G=25000%=125kg/h G=(%) =表34 塔釜組成Table 34 tower reactor ponents塔釜乙醇水NaOH高沸物塔釜kg