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时间:2018-01-23
《年产10万吨酒精蒸馏车间设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2.物料衡算2.1生产规模年生产能力:100000t/y年连续工作日:280d/y连续每小时产量:根据设计任务,医用酒精的年生产能力100000t/y全年365d,除去机械维修、节假日等,实际连续工作日280d每昼夜24h连续生产,则每小时生产能力:kg/h蒸馏过程采用气相过塔两塔蒸馏流程,塔底采用直接蒸汽加热,压力为0.12MPa,温度为104℃。设蒸汽总损耗0.25%,其中精馏和粗馏各占一半,在粗馏和精馏损耗中,设备的蒸汽渗漏损耗和废酒糟带走的酒精各占一半,两外提取杂醇油带走的酒精又占成品酒精总量0.48%2.2各塔物料衡算图2粗馏塔物
2、料进出Fig.2Figureoutcrudedistillationcolumnmaterials对整个粗馏塔进行全塔总物料衡算;式中F0——发酵缪蒸汽量,kg/h;——发酵缪中酒精摩尔分率S——加热蒸汽量,kg/h;L——上升蒸汽量,kg/h;——上升蒸汽的摩尔分率W0——废液量,kg/h;——废液中的摩尔分率粗馏塔热量衡算:式中:——成熟缪的热焓,kJ/kg;——加热蒸汽的热焓,kJ/kg;——废液的热焓,kJ/kg;——上升酒精蒸汽的热焓,kJ/kg;图2精馏塔物料进出Fig.2Figureoutdistillationcolumnm
3、aterials现在以每小时成品酒精的产量为基准,对整个精馏塔进行总物料衡算如下:其中故:式中F——粗酒精蒸汽量,kg/h;V0——加热蒸汽量,kg/h;V——塔顶上升的酒精蒸汽量,kg/h;V’——酒精蒸汽渗漏损失量,kg/h;Q——回流入塔的冷凝酒精量,kg/h;P’——杂醇酒精蒸汽量,kg/h;P——成品酒精量,kg/h;W——废液量,kg/h;R——回流比。精馏塔热量衡算:式中——粗酒精蒸汽的热焓,kJ/kg;——加热蒸汽的热焓,kJ/kg;——回流液的热焓,kJ/kg;——上升酒精蒸汽的热焓,kJ/kg;——成品酒精的热焓,kJ/
4、kg;——杂醇酒精的热焓,kJ/kg;——废液的热焓,kJ/kg;——热损失,kJ/h.加热蒸汽:压力为0.3MPa(绝对),其热焓:Is=2723(kJ/kg)成熟缪:酒精含量:,温度:80℃比热:=4.174kJ/kg.℃,热焓:kJ/kg成品酒精:P=14900kg/h,酒精含量:=95%(气相中酒精质量分数)=88.13%(气相中酒精分子摩尔分数),温度:78.3℃=351.45K,比热:3.35kJ/kg.℃热焓:kJ/kg进料层气相酒精浓度:y0=xf=49.18%(质量分数)=27.5%(摩尔分数)与之相平衡的液相浓度x0=5
5、.3%(摩尔分数),则最小回流比:取最适宜的回流比:则上升酒精蒸汽量:kg/h酒精浓度与成品酒精相同,温度为351.45K,其热焓为Iv=1187kJ/kg回流冷凝酒精量:kg/hkJ/kg废液:一般精馏塔塔底压力为0.12MPa(绝对),相对应温度为377.15K,比热容为4.178kJ/kg.K,其热焓Iw=435kJ/kg杂醇酒精:含量60%(质量分数,下同),其中杂醇油含量为45%,含酒精量55%,则杂醇酒精中酒精含量:,杂醇酒精中带走的酒精占成品酒精的0.48%,则:杂醇酒精蒸汽量:kg/h杂醇酒精的温度354.15K,比热为4.
6、10kJ/kg.K,其热焓kJ/kg精馏酒精蒸汽渗漏损耗和废液带走酒精损耗为kg/hkg/h热损失按每100kg成品酒精24166kJ计算,则:kJ/h将已知数据代入则得:解得:kg/h热焓:kJ/kg根据工艺设计,粗馏塔的上升蒸汽量等于精馏塔的粗酒精蒸汽量,即:kg/hkJ/kg根据精馏塔和粗馏塔的损耗各占一半,可知粗馏塔的损耗kg/h将已知数据代入解得:kg/h将已知数据代入和则解方程组得:kg/h粗塔废液酒精的含量:1.37×10-5将已知数据代入和则解方程组得:kg/h废液中酒精含量:3.热量衡算3.1精馏塔冷却器7的热量衡算冷却器
7、的95%乙醇入口的温度t为78.3℃,出口温度t030℃;冷却器的水入口温度为27℃,出口温度为50℃;95%乙醇的无相变传热kJ/h水的无相变传热水的流量为kg/h4.设备设计计算4.1精馏塔冷却器7设计计算4.1.1冷却面积计算95%乙醇给冷却器的最大传热量为kJ/h,采用竖式列管冷却器,经查表,总传热系数K=2.09×103kJ/(m2·h·℃),95%乙醇进口温度为78.3℃,出口温度为30℃,冷却水的进口温度为t1=27℃,出口温度为t2=50℃,平均温差Δtm为:78.3℃→30℃27℃→50℃51.3℃20℃℃℃代入数据得:℃
8、冷却面积:m24.2精馏塔设计计算4.2.1精馏塔塔板数计算乙醇-水的气-液平衡y-x如下图4:图中曲线表示在一定外压下乙醇蒸汽的组成y和与之相平衡的液相组成x之间的关系(均为摩
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