{新}乙醇精馏设计.doc

目 录 设计说明书 一、设计项目背景 2 二、生产工艺流程 4 三、生产规模 5 四、物料衡算结果 5 五、能量衡算结果 5 六、设备选型 6 计算说明书 一、物料衡算 7 1、每小时生产能力的计算 7 2、生产工艺流程示意图 7 3、各塔物料衡算 7 二、能量衡算 9 三、设备选型(冷凝器2的选型计算) 10 1、水的定性温度 10 2、按热面积设定 11 3．传热系数 11 设计说明书 设计项目：乙醇精馏车间 产品名称：工业乙醇 产品规格：纯度95% 设计项目背景： 1.乙醇的理化性质 乙醇又称酒精，分子式为CH3CH2OH，相对分子质量46.07。为无色透明、易燃易挥发的液体有酒的气味和刺激性辛辣味溶于水、甲醇、乙醚和氯仿能溶解许多有机化合物和若干无机化合物具有吸湿性能与水形成共沸混合物蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限4.3%-19.0%（体积）。无水乙醇相对密度0.7893（20/4），熔点-117.3，沸点78.32，折射率1.3614，闪点（闭杯）14。工业乙醇（含乙醇95%）折射率1.3651，表面张力（20）22.8mN/m，粘度（20）1.41mPa·s，蒸气压（20）5.732kPa，比热容（23）2.58J/(g·），闪点12.8，相对密度0.816，沸点78.15，凝固点-114，自燃点793。乙醇有相当广泛的用途，是重要的有机溶剂，广泛用于用于溶结树脂，制造涂料。医疗上常用75%（体积分数）的酒精做消毒剂渗入细菌体内，在一定浓度下能使蛋白质凝固变性而杀灭细菌。因不能杀灭芽孢和病毒，故不能直接用于手术器械的消毒50%稀醇可用于预防褥瘊，25%～30%稀醇可擦浴，用于高热病人，使体温下降除用作燃料，制造饮料和香精外，乙醇也是一种重要的有机化工原料，如用于制造乙醛、乙二烯、乙胺、乙酸乙酯、乙酸、氯乙烷等等，并衍生出染料、涂料、香料、合成橡胶、洗涤剂、农药等产品的许多中间体，其制品多达300种以上，但目前乙醇作为化工产品中间体的用途正在逐步下降，许多产品例如乙醛、乙酸、乙基乙醇已不再采用乙醇作原料而用其他原料代替。经过专门精制的乙醇也可用于制造饮料。与甲醇类似，乙醇可作能源使用有的国家已开始单独用乙醇作汽车燃料或掺到汽油（10%以上）中使用以节约汽油 水合法以乙烯和水为原料，通过加成反应制取。水合法分为间接水合法和直接水合法两种。间接水合法也称硫酸酯法，反应分两步进行。先把95-98%的硫酸和50-60%的乙烯按2：1（重量比）在塔式反应器吸收反应，60-80、0.78-1.96MPa条件下生成硫酸酯。第二步是将硫酸酯在水解塔中，于80-100、0.2-0.29MPa压力下水解而得乙醇，同时生成副产物乙醚。直接水合法即烯直接与水反应生成乙醇一步由乙烯和水在磷酸催化剂存在下高温加压水合制得。 本法流程简单、腐蚀性小，不需特殊钢材，副产乙醚量少，但要求乙烯纯度高，耗电量大。无论用发酵法或乙烯水合法，制得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物，即浓度为95%的工业乙醇。为获得无水乙醇，可用下列方法进一步脱水（1）用生石灰处理工业乙醇，使水转变成氢氧化钙，然后蒸出乙醇，再用金属钠干燥这是最老的方法。（2）共沸精馏脱水是目前工业上常用的方法。（3）用离子交换剂或分子筛脱水，然后再精馏。水洗、粉碎后，进行加压蒸煮，使淀粉糊化，再加入适量的水，冷却至60左右加入淀粉酶，使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖。然后加入酶母菌进行发酵制得乙醇。6％～10％，并含有其它一些有机杂质，经精馏可得95％的工业乙醇。 二、生产工艺流程： （1）流程说明： 原料经换热器3由27℃加热到77℃，然后进入精馏塔Ⅰ；从精馏塔Ⅰ顶得到浓度为60%(wt%)的乙醇溶液；塔底液不含乙醇，釜液温度99℃，经换热器3用来加热进料；浓度为60%的乙醇溶液在加热气化 (泡点80℃) 后进入精馏塔Ⅱ，进一步分离为95%的工业乙醇和水。塔底加热介质均为饱和水蒸汽。两个塔均以3：1的回流比操作，回流液温均为泡点(塔Ⅰ为80℃，塔Ⅱ为78℃)。塔顶冷凝器和热交换器2的冷却水进口温度为27℃，出口水温为50℃。 （2）流程图： 三、生产规模： 年生产能力：5000吨/年。 年连续生产工作日：328天/年。 连续生产每小时产量：635.16千克/小时 四、物料衡算结果 进口组成 出口组成 物料名称 组成 (％) 流量 （千克/小时） 馏出液 鉴残液 物料名称 组成 (％) 流量 （千克/小时） 物料名称 流量 （千克/小时） 精馏塔1 总谷物浆 100 6034.02 总液量 100 1005.67 有机物 水 5028.35 乙醇 有机物 水 10 10 80 603.40