日产医用酒精60吨粗馏塔设计.docx

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日产医用酒精60吨粗馏塔设计

本科生毕业论文（设计）

题目：

日产60吨医用酒精的粗馏塔设计

学生姓名：

熊佳

学号：

2

专业班级：

食品科学与工程09102班

指导教师：

杨志军

日产医用酒精60吨粗馏塔设计

摘要

对日产60吨的医用酒精蒸馏车间的工艺设计。

选用红薯干、玉米经糖化再由酵母发酵，发酵形成的发酵缪经预热器出来的酒精蒸汽热交换进入粗馏塔，再经精馏塔精制，通过气相过塔的两塔蒸馏制得95%医用酒精。

并进行物料衡算，热量衡算，冷凝器设备选型计算。

利用AutoCAD软件绘制了带控制点工艺流程图，车间设备布置图，车间布置图，及主要设备图。

关键词:

医用酒精；粗馏；工艺设计

Abstract

Processdesignfortherectificationworkshopofmedicalalcoholwithannualoutputof6000tons.SelectSweetpotato，thenwecouldgettheproductbythewayofsaccharificationandfermentation，TheFermentationLiquid,formsduringfermentation,gothroughthepreheater,thenexchangetheheatwiththealcoholsteamcamefromtherectificationcolumn.Thenwecouldget95%medicalalcoholaftergoingthroughtheCrudedistillationtower,refiningintherectificationcolumn.Thendothematerialbalanceandtheheat,computethecondenserequipmentselection.UseAutoCADsoftwaretodrawthetechnologicalflowchartwithcontrolpoints,equipmentlayoutofdistillation,workshoplayout,workshoplayout,andmainequipmentdrawing.TheF-1Valvetowerkindcrudedistillationtowerbeused.Platenumberto16,towerDrive1.51m,boardspacing0.4m.TheF-1Valvetowerkinddistillationtowerbeused.Platenumberto32,towerDrive1.9m,boardspacing0.45m.Thedirectsteamheatingisusedthebottomofthetower,theconcentrationpercent0fthealcoholdischargedfromthetowertopis95%（massfraction）,directlysentintotherefluxcondenserforfurtherpurification.

Keyword:

MedicalAlcohol；Distillation;TheTechnicalDesign

1绪论

1.1医用酒精的简介

酒精是一种无色透明、易挥发、易燃烧，不导电的液体。

有酒的气味和刺激的辛辣滋味，微甘。

学名是乙醇，分子式C2H6O，热值3×10^7J/kg，比热容2.4×10^3J/（kg·℃）密度0.8×10^3kg/cm^3。

酒精既是食品、化工、医药、染料、国防等工业十分重要的基础原料，又是可再生的清洁能源。

我国发酵法酒精的年产量（商品酒精）在200万吨左右；另有酿酒厂自产自用的酒精约100万吨。

液态法白酒的发展，大大地促进了我国酒精工业的发展，这是我国酒精工业发展的一大特色。

现在，我国是世界上发酵法酒精产量占第三位的酒精生产大国，也是食用酒精产量最大的国家。

其生产方法，有以植物系物质为原料的发酵法和以石油系物质为原料的化学合成法。

现世界上的酒精生产仍以发酵法为主，我国的发酵法酒精产量占95%以上。

根据GB394-81，酒精按杂质的含量分为优级、一至四级四个级别，医用酒精属于一级酒精，甲醇含量≤0.12%。

医用酒精的成份主要是乙醇。

日常生活中，常见一些人用医用酒精来擦洗伤口，以达到灭菌消毒的目的。

医用酒精是用淀粉类植物经糖化再发酵经蒸馏制成，相当于制酒的过程，但蒸馏温度比酒低，蒸馏次数比酒多，酒精度高，制成品出量高，含酒精以外的醚、醛成分比酒多，不能饮用，但可接触人体医用。

值得注意的是，在药店买到的酒精有75%和95%两种浓度，这两种浓度的酒精用途是不一样：

95%的酒精常用于擦拭紫外线灯。

这种酒精在医院常用，而在家庭中则只会将其用于相机镜头的清洁。

75%的酒精用于消毒。

这是因为，过高浓度的酒精会在细菌表面形成一层保护膜，阻止其进入细菌体内，难以将细菌彻底杀死。

若酒精浓度过低，虽可进入细菌，但不能将其体内的蛋白质凝固，同样也不能将细菌彻底杀死。

1.2酒精蒸馏原理

蒸馏的基本原理是将液体混合物部分气化,利用其中各组份挥发度不同（相对挥发度，α）的特性，实现分离目的的单元操作。

蒸馏按照其操作方法可分为：

简单蒸馏、闪蒸、精馏和特殊精馏等。

本节利用液体混合物中各组分挥发度的差别，使液体混合物部分汽化并随之使蒸气部分冷凝，从而实现其所含组分的分离。

是一种属于传质分离的单元操作。

广泛应用于炼油、化工、轻工等领域。

　　其原理以分离双组分混合液为例。

将料液加热使它部分汽化，易挥发组分在蒸气中得到增浓，难挥发组分在剩余液中也得到增浓，这在一定程度上实现了两组分的分离。

两组分的挥发能力相差越大，则上述的增浓程度也越大。

在工业精馏设备中，使部分汽化的液相与部分冷凝的气相直接接触，以进行汽液相际传质，医学教|育网搜集整理结果是气相中的难挥发组分部分转入液相，液相中的易挥发组分部分转入气相，也即同时实现了液相的部分汽化和汽相的部分冷凝。

液体的分子由于分子运动有从表面溢出的倾向。

这种倾向随着温度的升高而增大。

如果把液体置于密闭的真空体系中，液体分子继续不断地溢出而在液面上部形成蒸气，最后使得分子由液体逸出的速度与分子由蒸气中回到液体的速度相等，蒸气保持一定的压力。

此时液面上的蒸气达到饱和，称为饱和蒸气，它对液面所施的压力称为饱和蒸气压。

实验证明，液体的饱和蒸气压只与温度有关，即液体在一定温度下具有一定的蒸气压。

这是指液体与它的蒸气平衡时的压力，与体系中液体和蒸气的绝对量无关。

将液体加热至沸腾，使液体变为蒸气，然后使蒸气冷却再凝结为液体，这两个过程的联合操作称为蒸馏。

很明显，蒸馏可将易挥发和不易挥发的物质分离开来，也可将沸点不同的液体混合物分离开来。

但液体混合物各组分的沸点必须相差很大（至少30℃以上）才能得到较好的分离效果。

在常压下进行蒸馏时，由于大气压往往不是恰好为0.1MPa，因而严格说来，应对观察到的沸点加上校正值，但由于偏差一般都很小，即使大气压相差2.7KPa，这项校正值也不过±1℃左右，因此可以忽略不计。

　　纯粹的液体有机化合物在一定的压力下具有一定的沸点，但是具有固定沸点的液体不一定都是纯粹的化合物，因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混和物，它们也有一定的沸点。

不纯物质的沸点则要取决于杂质的物理性质以及它和纯物质间的相互作用。

假如杂质是不挥发的，则溶液的沸点比纯物质的沸点略有提高（但在蒸馏时，实际上测量的并不是不纯溶液的沸点，而是逸出蒸气与其冷凝平衡时的温度，即是馏出液的沸点而不是瓶中蒸馏液的沸点）。

若杂质是挥发性的，则蒸馏时液体的沸点会逐渐升高或者由于两种或多种物质组成了共沸点混合物，在蒸馏过程中温度可保持不变，停留在某一范围内。

因此，沸点的恒定，并不意味着它是纯粹的化合物。

　　蒸馏沸点差别较大的混合液体时，沸点较低者先蒸出，沸点较高的随后蒸出，不挥发的留在蒸馏器内，这样，可达到分离和提纯的目的。

故蒸馏是分离和提纯液态化合物常用的方法之一，是重要的基本操作，必须熟练掌握。

但在蒸馏沸点比较接近的混合物时，各种物质的蒸气将同时蒸出，只不过低沸点的多一些，故难于达到分离和提纯的目的，只好借助于分馏。

纯液态化合物在蒸馏过程中沸程范围很小（0.5～1℃）。

所以，蒸馏可以利用来测定沸点。

用蒸馏法测定沸点的方法为常量法，此法样品用量较大，要10mL以上，若样品不多时，应采用微量法。

1.3工艺设计

1.3.1酒精生产工艺流程图

1.3.2.工艺流程设计的重要性

（1）生产工艺流程设计是工艺设计的基础，所涉及面很广，是淀粉酶工厂设计的核心和重要部分。

在设计中必须做到技术先进、经济合理、成熟可靠；在保证产品质量条件下，力求工艺流程简化，生产管理方便；把各个生产过程按一定顺序、要求组合起来，编制成工艺流程图等来完成工艺流程设计。

因为工艺流程设计的质量直接决定车间的生产产品质量、生产能力、操作条件、安全生产、三废治理、经济效益等一系列根本性问题。

（2）工艺流程设计图是物料衡算、设备选型的基础。

从其它角度来说，工艺流程设计是定性分析工作阶段，物料衡算是定量计算阶段。

一般来说，先定性后定量，所以，工艺流程设计是物料衡算的前提和基础。

1.3.3.工艺流程设计的原则

产品质量符合要求；技术和设备先进、成熟、可靠；环保达到要求；安全生产；机械化和自动化程度高。

1.3.4．工艺设计流程设计

（一）三塔式酒精连续蒸馏流程

来自发酵车间的发酵成熟醪酒精含量10%（质量分数）经预热器3与精馏塔的酒精蒸气进行热交换，加热至80℃后进入粗馏塔的顶部。

酒精糟（不含乙醇）由粗馏塔底部排出。

酒精含量为49.18%（质量分数）左右的酒精—水蒸气从粗馏塔顶部引进精馏塔。

酒精蒸气从塔顶依次经过成熟醪预热器3和冷凝4、5、6。

预热器3和冷凝器4、5中的冷凝液全部回入精馏塔作为回流，回流液温度均为95%酒精-水混合液的泡点78℃。

粗馏塔和精馏塔均用直接蒸汽加热。

冷凝器6中的冷凝液作为醛酯馏分（工业酒精占成品酒精2%）取出，废气排放至大气。

成品酒精在塔顶回流管以下4～6层塔板上液相取出，经冷却器后进入医用酒精库。

废水从精馏塔2的底部排出。

杂醇油从进料层往上2～4层塔板液相取出（也可从进料层往下2～4层塔板气相取出）。

经冷却、乳化和分离得粗杂醇油，去杂醇库。

所有冷凝器入水口温度均为27℃

2酒精粗馏塔

2.1.塔板的类型及结构

酒精蒸馏最常用的塔板有传统的泡盖、筛板、以及新型塔板——浮阀和斜孔等几类。

选择塔板时应考虑：

（1）处理能力大；

（2）效率高；（3）压降低；（4）操作弹性大；（5）费用少；（6）能满足工艺特定要求，如抗腐蚀和不容易堵塞等。

粗馏塔蒸馏的料液为成熟謬，謬液含有纤维状固形物、粘度大、起泡性强、腐蚀性高，而且謬液加热后，塔板容易生垢，筛孔有堵塞的危险。

泡盖塔虽结构复杂、成本高、压降大，但因其效率尚高，操作稳定，并具有一定弹性，故生产上至今多乐于采用。

成熟謬腐蚀性较强，普通钢板易受腐蚀，过去都用铸铁制造，但铸铁也不耐腐蚀，采用不锈钢可以防止腐蚀，但投资较大。

2.2粗馏塔的计算

2.2.1进料层塔板上液体的酒精浓度和沸腾温度的确定

进料层塔板上液体的酒精浓度受进料温度的影响。

由于进料温度低于进料层塔板上液体的沸腾