年产6万吨乙醇精馏工段的工艺设计及冷凝器的设计

1、年产年产6万吨乙醇精馏工段的工艺设计及冷凝器万吨乙醇精馏工段的工艺设计及冷凝器的设计的设计 指导老师：魏先红指导老师：魏先红 专业：化学工程与工艺专业：化学工程与工艺 答辩人：巢玉琳答辩人：巢玉琳 2016年年5月月15日日 研究背景研究背景 设计摘要设计摘要 主要部分主要部分 不足之处不足之处 致谢致谢 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，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。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

2、料、涂料、香料、合成橡胶、洗涤剂、农药等产品的中间体。 本设计针对年产6万吨乙醇精馏工段的工艺设计和冷凝器的设计而进行。设计内容主要包括乙醇生产路线的选择、精馏段的生产工艺、固定板管式冷凝器的设计、物料衡算、热量衡算等内容。乙醇生产路线的选择乙醇生产路线的选择1）水合法 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： 间接水合法也称硫酸酯法，反应分两步进行。取9598%的硫酸和5060%的乙烯按2：1（重量比）在塔式反应器吸收反应，6080、0.781.96MPa条件下生成硫酸酯。第二步是将硫酸酯在水解塔中，于80100、0.20.29MPa压力下水解而

3、得乙醇，同时生成副产物乙醚。直接水合法： 直接水合法即乙烯直接与水反应生成乙醇，反应一步完成，由乙烯和水在磷酸催化剂存在下高温加压水合制得。 OHCHCHOHHCHCH23,22催化剂加压2）发酵法 发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的。发酵法的原料可以是含淀粉的农产品，如谷类、薯类或野生植物果实等；也可用制糖厂的废糖蜜；或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经水洗、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。发酵液中乙醇的质量分数约为610，并含有其它一些有机杂质，经精馏可得95的工业乙醇。

4、工艺岗位操作工艺岗位操作 精馏段流程 图及说明：热交换器再沸器1冷凝器1谷物浆 27水 80%乙醇 10%有机物 10%精馏塔1精馏塔2液体77回流比R=3乙醇 60%水 40%蒸发器饱和蒸汽有机物和水再沸器2冷凝器2冷却器回流比R=3乙醇38釜液(水)99冷却水冷却水冷却水 乙乙醇醇精精制制车车间间流流程程图图冷凝水2atm饱和水蒸汽 原料经换热器3，由30加热到78，然后进入精馏塔；从精馏塔顶得到浓度为60%(wt%)的乙醇溶液；塔底液不含乙醇，釜液温度99，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，进一步分离为95%的工业乙醇和水。塔底加热介质均

5、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(塔为80，塔为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。典型设备结构图典型设备结构图 列管式冷凝器： 换热器热量衡算换热器热量衡算 冷却水进口温度t1=27oC冷却水出口温度t2=50oC乙醇进料温度T1=78.33oC乙醇出料温度T2=38oC凝器操作压力常压冷凝蒸汽质量含量含乙醇95951）乙醇有相变传热2）水的无相变传热 n,DQ784112ttCWQc ,pc12ttCQWp,ch热量衡算结果热量衡算结果热量传递Q（kJ/s）冷凝水流量（kg/s）冷凝器123017.70239.76冷凝器2139

6、98.64145.82设备计算设备计算1）热负荷Q Ms1=6104103/(33024)=0.7576104kg/h=2.10444kg/s r=r纯乙醇95%+r水5%=885.195%+2258.45%=925.265kJ/kg Q=Ms1r=2.10444kg/s925.265kJ/kg=1947.165kw2）平均温差的计算tm t1=T-t1=78.33-27=51.33 t2=T-t2=78.33-50=28.33 .ln.ttlntttm703850337827337850337827337821213）管数 4）管长 根据标准，选取9m的管子 根根2239 .2229 . 0

7、02. 014. 395.99361.624422iiimcsudqn25 . 469. 7pN根446sPnNNm.ndALs57822302501430615005）传热面积 选取K=450w/(. )，则：6）列管式换热器尺寸参数 20615070384501000272613tm.KQAm估估公称直径公称直径D/mmD/mm900900公称压力公称压力NP/MpaNP/Mpa1 1中心排管数中心排管数2626管程数管程数NpNp2.62.6管数管数/n/n446446管长管长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 设计的部分流程还不够完善，在换热器的设计上还有考虑不周的地方，有些工艺计算不会利用已知数据计算，还希望各位老师给与修改意见。 感谢魏先红老师对我的悉心指导，本毕业设计一直是在指导老师魏先红的悉心指导下进行的。魏老师从选题、构思等方面给了我很大帮助。在论文的制作中，耗费老