年产45万吨乙醇精馏工段工艺设计毕业论文Word格式文档下载.doc
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第二章工艺流程选择与原材料的计算 5
2.1乙醇精馏工艺流程的概述 5
2.2乙醇原料的计算 5
2.2.1理论玉米秸秆葡萄糖消耗量 5
2.2.2实际玉米秸秆耗量 6
第三章精馏设备的设计内容 7
3.1塔板的工艺设计 7
3.1.1精馏塔全塔物料衡算 7
3.1.2理论塔板数的确定 8
3.1.3精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算 11
3.1.4塔板主要工艺结构尺寸的计算 17
3.2塔板的流动性能校核 21
3.2.1气相通过浮阀塔板的压降 21
3.2.2淹塔校核 23
3.2.3物沫夹带校核 23
3.2.4漏液校核 24
3.3塔板的负荷性能 24
3.4塔附件设计 29
3.4.1塔顶蒸气出料管 29
3.4.2筒体与封头 29
3.4.3裙座 29
3.4.4吊柱 29
3.4.5人孔 30
3.5塔总体高度的设计 30
3.5.1塔的顶部空间高度 30
3.5.2塔的底部空间高度 30
3.5.3塔体高度 30
3.6全凝器的设计 30
3.7再沸器的设计 31
3.8接管的计算与选择 31
第四章自动控制系统 34
第五章厂区布置 35
5.1概述 35
5.2布置原则及方法 35
5.2.1.满足生产和运输的要求 35
5.2.2满足安全和卫生要求 35
5.2.3.满足有关的标准和规范 36
5.2.4满足施工和安装的作业要求 36
5.2.5满足工厂发展的要求 36
5.2.6满足竖向布置的要求 36
结论 37
致谢 38
参考文献 39
附录 40
摘要：
乙醇已广泛地应用到国民经济的许多部门，它是许多化工产品不可或缺的基础原料和溶剂，亦是前景广阔的可再生替代能源，因此工业生产乙醇有着广阔的市场前景，而乙醇的精馏是工业化生产中的重要组成部分。
本次设计的浮阀塔（单塔）是化工生产中主要的气液传质设备。
此设计针对二元物系的精馏问题进行分析、选取、计算、核算、绘图等，是较完整的精馏设计过程，主要包括：
乙醇原料的计算，塔体的工艺计算，辅助设备计算，乙醇精馏的自动化控制，厂区的布局。
根据设计要求及一些基本的数据计算得到精馏塔的塔径4.6m,塔高34m,进料板在第30层。
本文可为乙醇精馏的实际生产操作提供理论依据。
关键词：
乙醇；
水；
二元精馏；
浮阀精馏塔
24
TheProcessDesignofEthanolRefiningSectionof450kt/a
Abstract:
Ethanolhadbeenwidelyappliedtomanysectorsofthenationaleconomy,itwastheindispensablebasisformanychemicalproducts,rawmaterialsandsolvents,whichalsopromisingalternativeenergy,industrialproductionofethanolhadabroadmarketprospects,anddistillationofalcoholwasanimportantcomponentofindustrialproduction.Thisdesignoffloatvalvetower（asingletower）wasagas-liquidmasstransfer.Thisdesignforadistillationofabinarysystemtoundertakeanalysis,selectdrawing,computing,accounting,andsoon,wasacompletedistillationofthedesignprocess,including:
ethanolcalculationsoftherawmaterial,processcalculation,calculationofauxiliaryequipment,automaticcontrolofalcoholdistillation,theplantlayout.Accordingtothedesignrequirementsandsomebasicdatacalculatedbydistillationdiameter4.6m,high34m,feedonthe30thfloor.Thispaperprovidedatheoreticalbasisfortheactualproductionofethanoldistillationoperation.
Keywords:
Alcohol;
water;
binarydistillationcolumn;
floatvalvetower
III
引言
由于我国石油资源短缺，能源安全已经成为不可回避的现实问题，寻求替代能源已经成为我国经济发展的关键。
乙醇作为石油资源的补充已经成为现实，发展乙醇工业对于我国经济的发展具有非常重要的战略意义。
目前，在汽油中添加5%~20%无水乙醇而成的汽油乙醇应运而生，能够缓解石油资源短缺所带来的压力。
另外，乙醇还可以作为抗爆剂添加到汽油中代替四乙基铅。
此外，乙醇也已广泛地应用到国民经济的许多部门，它是许多化工产品不可或缺的基础原料和溶剂，利用乙醇可以合成橡胶、聚氯乙烯、聚苯乙烯、乙二醇、冰醋酸、苯胺、乙醚、酯类、环氧乙烷等；
它也是生产油漆和化妆品不可缺少的原料。
在医药工业和医疗事业中，乙醇用来配制提取医药制剂和作为消毒剂；
染料工业，国防工业等其他工业部门也大量使用乙醇；
在食品工业中，乙醇是配制各类白酒、果酒、葡萄酒、药酒和生产食用醋酸及食用香精的主要原料。
为此，研究开发经济适用的乙醇精馏生产技术具有重要意义。
第一章绪论
1.1国内乙醇工业的发展现状
长期以来，乙醇多以蒸馏法生产，但是乙醇-水体系有共沸现象，普通的精馏对于得到高纯度的乙醇来说产量不够高。
但是又由于常用的多为其水溶液，因此，研究和改进乙醇-水体系的精馏设备亦为关键所在。
目前，我国的乙醇工业是上世纪50年代发展起来的。
我国于1958年从前苏联引入年产20kt的间法生产技术，1962年我国开展了直接水合法的研究共工作，到70年代建立起年产3kt和5kt的生产装置。
合成乙醇工业是在80年代开始投入大规模的生产，如吉化公司是乙烯合成乙醇年产能力已达120kt。
1949年我国乙醇年产量只有10kt，而到1987年，总产量超过1000kt，近几年的发展更是迅速，2010年，我国燃料乙醇的年产量已达到2000kt，预计到2020年达到10000kt。
我国常用的板式塔型仍为泡罩塔、浮阀塔、筛板塔和舌形塔等，加强了对筛板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮动喷射塔等新塔形。
对多降液管塔盘、导向筛板、网孔塔盘等也都做出了较多的研究，并推广应用于生产。
其他如大孔径筛板、双孔径筛板、穿流式可调开孔筛板、浮阀-筛板复合塔盘等多种塔型的试验工作也在进行，有些已取得了一定的成果并用于生产。
1.2精馏塔的相关概述
1.2.1精馏原理及其在化工生产上的应用
实际生产中，在精馏塔中精馏时，部分气化和部分冷凝是同时进行的。
对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液（气相冷却而成）是沸点低的物质，而残液是沸点高的物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。
精馏塔底部是加热区，温度最高；
塔顶温度最低。
精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。
1.2.2精馏塔对塔设备的要求
精馏设备所用的设备及其附属装置，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。
常用的精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：
一、生产能力大：
即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。
二、效率高：
气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。
三、流体阻力小：
流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。
四、有一定的操作弹性：
当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。
五、结构简单，造价低，安装检修方便。
六、能满足某些工艺的特性：
腐蚀性，热敏性，起泡性等。
1.2.3常用板式塔类型及本设计的选型
常用板式塔类型有很多，如：
筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。
而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。
近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。
实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。
浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。
所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；
塔板开孔率大，生产能力大等。
1.2.4本设计所选塔的特性
浮阀塔的优点是：
一、生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大20%～40%，与筛板塔接近。
二、操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。
三、塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。
四、气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。
五、塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的50%～80%，但是比筛板塔高20%～30。
但是其缺点是处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与塔板粘结；
在操作过程中有时会发生阀片脱落或卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。
所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。
随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。
近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适。
第二章工艺流程选择与原材料的计算
2.1乙醇精馏工艺流程的概述
本设计主要采用玉米秸秆连续发酵，发酵后成熟的醪液进入醪塔，在醪塔中的酒精蒸汽（主要考虑为水和乙醇的混合物）经过冷却后进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。
因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。
气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔
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