年產(chǎn)6萬(wàn)噸乙醇精餾工段工藝設(shè)計(jì)及冷凝器設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)年產(chǎn)6萬(wàn)噸乙醇精餾工段的工藝設(shè)計(jì)及冷凝器萬(wàn)噸乙醇精餾工段的工藝設(shè)計(jì)及冷凝器的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師：魏先紅指導(dǎo)老師：魏先紅 專業(yè)：化學(xué)工程與工藝專業(yè)：化學(xué)工程與工藝 答辯人：巢玉琳答辯人：巢玉琳 2016年年5月月15日日 研究背景研究背景 設(shè)計(jì)摘要設(shè)計(jì)摘要 主要部分主要部分 不足之處不足之處 致謝致謝 乙醇有相當(dāng)廣泛的用途，是重要的有機(jī)溶劑，廣泛用于用于溶結(jié)樹(shù)脂，制造涂料。醫(yī)療上常用75%（體積分?jǐn)?shù)）的酒精做消毒劑，50%稀醇可用于預(yù)防褥瘊，25%30%稀醇可擦浴，用于高熱病人，使體溫下降。乙醇也是一種重要的有機(jī)化工原料，如用于制造乙醛、乙二烯、乙胺、乙酸乙酯、乙酸、氯乙烷等等，并衍生出染

2、料、涂料、香料、合成橡膠、洗滌劑、農(nóng)藥等產(chǎn)品的中間體。 本設(shè)計(jì)針對(duì)年產(chǎn)6萬(wàn)噸乙醇精餾工段的工藝設(shè)計(jì)和冷凝器的設(shè)計(jì)而進(jìn)行。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括乙醇生產(chǎn)路線的選擇、精餾段的生產(chǎn)工藝、固定板管式冷凝器的設(shè)計(jì)、物料衡算、熱量衡算等內(nèi)容。乙醇生產(chǎn)路線的選擇乙醇生產(chǎn)路線的選擇1）水合法 乙烯和水為原料，通過(guò)加成反應(yīng)制取。水合法分為間接水合法和直接水合法兩種。 間接水合法： 間接水合法也稱硫酸酯法，反應(yīng)分兩步進(jìn)行。取9598%的硫酸和5060%的乙烯按2：1（重量比）在塔式反應(yīng)器吸收反應(yīng)，6080、0.781.96MPa條件下生成硫酸酯。第二步是將硫酸酯在水解塔中，于80100、0.20.29MPa壓力下水解而

3、得乙醇，同時(shí)生成副產(chǎn)物乙醚。直接水合法： 直接水合法即乙烯直接與水反應(yīng)生成乙醇，反應(yīng)一步完成，由乙烯和水在磷酸催化劑存在下高溫加壓水合制得。 OHCHCHOHHCHCH23,22催化劑加壓2）發(fā)酵法 發(fā)酵法制乙醇是在釀酒的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。發(fā)酵法的原料可以是含淀粉的農(nóng)產(chǎn)品，如谷類、薯類或野生植物果實(shí)等；也可用制糖廠的廢糖蜜；或者用含纖維素的木屑、植物莖稈等。這些物質(zhì)經(jīng)水洗、粉碎后，進(jìn)行加壓蒸煮，使淀粉糊化，再加入適量的水，冷卻至60左右加入淀粉酶，使淀粉依次水解為麥芽糖和葡萄糖。然后加入酶母菌進(jìn)行發(fā)酵制得乙醇。發(fā)酵液中乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為610，并含有其它一些有機(jī)雜質(zhì)，經(jīng)精餾可得95的工業(yè)乙醇。

4、工藝崗位操作工藝崗位操作 精餾段流程 圖及說(shuō)明：熱交換器再沸器1冷凝器1谷物漿 27水 80%乙醇 10%有機(jī)物 10%精餾塔1精餾塔2液體77回流比R=3乙醇 60%水 40%蒸發(fā)器飽和蒸汽有機(jī)物和水再沸器2冷凝器2冷卻器回流比R=3乙醇38釜液(水)99冷卻水冷卻水冷卻水 乙乙醇醇精精制制車車間間流流程程圖圖冷凝水2atm飽和水蒸汽 原料經(jīng)換熱器3，由30加熱到78，然后進(jìn)入精餾塔；從精餾塔頂?shù)玫綕舛葹?0%(wt%)的乙醇溶液；塔底液不含乙醇，釜液溫度99，換熱器3用來(lái)加熱進(jìn)料；濃度為60%的乙醇溶液在加熱氣化 (泡點(diǎn)80) 后進(jìn)入精餾塔，進(jìn)一步分離為95%的工業(yè)乙醇和水。塔底加熱介質(zhì)均

5、為飽和水蒸汽。兩個(gè)塔均以3：1的回流比操作，回流液溫均為泡點(diǎn)(塔為80，塔為78)。塔頂冷凝器和熱交換器2的冷卻水進(jìn)口溫度為27，出口水溫為50。典型設(shè)備結(jié)構(gòu)圖典型設(shè)備結(jié)構(gòu)圖 列管式冷凝器： 換熱器熱量衡算換熱器熱量衡算 冷卻水進(jìn)口溫度t1=27oC冷卻水出口溫度t2=50oC乙醇進(jìn)料溫度T1=78.33oC乙醇出料溫度T2=38oC凝器操作壓力常壓冷凝蒸汽質(zhì)量含量含乙醇95951）乙醇有相變傳熱2）水的無(wú)相變傳熱 n,DQ784112ttCWQc ,pc12ttCQWp,ch熱量衡算結(jié)果熱量衡算結(jié)果熱量傳遞Q（kJ/s）冷凝水流量（kg/s）冷凝器123017.70239.76冷凝器2139

6、98.64145.82設(shè)備計(jì)算設(shè)備計(jì)算1）熱負(fù)荷Q Ms1=6104103/(33024)=0.7576104kg/h=2.10444kg/s r=r純乙醇95%+r水5%=885.195%+2258.45%=925.265kJ/kg Q=Ms1r=2.10444kg/s925.265kJ/kg=1947.165kw2）平均溫差的計(jì)算tm t1=T-t1=78.33-27=51.33 t2=T-t2=78.33-50=28.33 .ln.ttlntttm703850337827337850337827337821213）管數(shù) 4）管長(zhǎng) 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，選取9m的管子 根根2239 .2229 . 0

7、02. 014. 395.99361.624422iiimcsudqn25 . 469. 7pN根446sPnNNm.ndALs57822302501430615005）傳熱面積 選取K=450w/(. )，則：6）列管式換熱器尺寸參數(shù) 20615070384501000272613tm.KQAm估估公稱直徑公稱直徑D/mmD/mm900900公稱壓力公稱壓力NP/MpaNP/Mpa1 1中心排管數(shù)中心排管數(shù)2626管程數(shù)管程數(shù)NpNp2.62.6管數(shù)管數(shù)/n/n446446管長(zhǎng)管長(zhǎng)L/mL/m9 9列管尺寸列管尺寸/mm/mm25252.52.5管心距管心距t/ mmt/ mm3232 設(shè)計(jì)的部分流程還不夠完善，在換熱器的設(shè)計(jì)上還有考慮不周的地方，有些工藝計(jì)算不會(huì)利用已知數(shù)據(jù)計(jì)算，還希望各位老師給與修改意見(jiàn)。 感謝魏先紅老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)一直是在指導(dǎo)老師魏先紅的悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的。魏老師從選題、構(gòu)思等方面給了我很大幫助。在論文的制作中，耗費(fèi)老