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1、年产3万吨酒精工艺设计Annual Output of 30k Tons of Process Design of Alcohol目 录摘要IAbstractII引 言1第一章 概 述21.1乙醇的性质及质量标准21.1.1物理性质21.1.2化学性质21.1.3生化性21.1.4质量标准31.2乙醇生产的意义及发展31.2.1乙醇生产的意义31.2.2乙醇生产发展41.3乙醇的应用领域5第二章 乙醇生产方法介绍62.1合成法62.2发酵法72.2.1淀粉质原料的发酵工艺72.2.2糖蜜原料的发酵工艺9第三章 工艺流程介绍及精馏塔设备选型113.1 总生产工艺流程介绍113.1.1 原料的处理
2、113.1.2原料输送113.1.3糖化和发酵123.1.4浓缩123.1.5 精馏123.2 精馏概述133.3 塔设备选型13第四章 塔设备及附件设计144.1物料衡算154.1.1理论糖蜜消耗量154.1.2实际糖蜜消耗量154.1.3精馏塔全塔物料衡算154.2塔板数的确定164.2.1理论板数N的求取164.2.2实际塔板数的确定184.3精馏塔操作工艺条件及相关物性数据的计算204.4塔板主要工艺结构尺寸的计算274.4.1塔径274.4.2塔板工艺结构尺寸的设计与计算284.5塔板的流动性能校核314.5.1 气相通过浮阀塔板的压降314.5.2淹塔校核324.5.3物沫夹带校核
3、334.5.4漏液校核344.6 塔板的负荷性能图354.7附件设计394.7.1接管394.7.2 筒体与封头404.7.3 除沫器404.7.4 裙座404.7.5吊柱414.7.6 人孔414.8塔体高度的设计41第五章 塔附属设备设计425.1确定冷凝器和再沸器的热负荷，425.2冷凝器的选择425.3再沸器的选择43结 论44致 谢45参考文献46附 录47年产3万吨酒精工艺设计摘要：酒精又叫乙醇，是一种用途最为广泛重要的工业产品之一。因其热值高、燃烧充分、燃烧产物无污染被称为新时代的绿色能源。其种类众多，燃料酒精是其中一种，主要用于车用汽油。 酒精生产方法有很多，主要有合成法和发酵
4、法。本设计选用的是单糖连续发酵生产酒精生产工艺方法，对生产过程做了简单地介绍，主要对酒精精馏工艺过程中精馏塔进行了详细工艺的计算，物料衡算及其辅助设备的计算。精馏过程中主要设备是精馏塔，本设计的精馏塔选用的是浮阀塔，通过设计计算得到酒精精馏塔的塔体高度为23.44m，塔径为2m，经过精馏后酒精的含量达到95%，达到了设计预期目标。关键词： 酒精 ；工艺设计 ；精馏工艺 ；浮阀塔 IAnnual output of 30k tons of process design of alcoholAbstract: Alcohol ,which is named ethanol，is one of th
5、e most widely used kind of important industrial products. It is called a new green energy in modern era because of its high calorific value, combustion, no combustion products pollution .Fuel ethanol is one of a lot of species，which mainly used for motor gasoline. The methods of producing alcohol ar
6、e vary，mainly include synthesis method and fermentation method . The design is simply introduce a single continuous fermentation of sugar alcohol production process, mainly for calculating distillation columns in detail，the process of calculating the mass balance and its auxiliary equipment in detai
7、l of alcohol distillation process .The main equipment in the distillation process is distillation columns.The float valve tower is selected distillation column in this design .we have drawn the conclusion that the height of tower height is 23.14m and the diameter of tower is 2m by design and calcula
8、tion, Finally by the distillation of dimethyl ether content reached 95% , achieved the desired goal.Key words: ethanol ; produce design; distillation produce; float valve continuous II引 言 酒精又叫乙醇，因其热值高、燃烧充分、燃烧产物无污染被称为新时代的绿色能源。它是应用最为广泛的工业产品之一，其种类众多，被用于生产和生活的方方面面1。 随着社会的发展，社会对燃料能源（石油、天然气、煤矿等）的需求越来越大，而燃
9、料能源储量越来越少，价格越来越低，人们迫切需要找到一种新的可再生能源代替现有的燃料能源。其中，燃料酒精成为可替代的一种绿色清洁能源。原因有以下几点2： （1）来源广，可再生。可以以谷物淀粉为原料生产燃料酒精，以植物秸秆等纤维素为 原料生产燃料酒精，以甘蔗作为原料生产燃料酒精，以蜜生产燃料酒精等等。 （2）无污染。石油、天然气、煤矿等燃料能源的使用产生了很多环境问题。例如：酸雨等环境污染。而燃料酒精产生的是二氧化碳和水，对环境无污染。 （3）热值高、燃烧充分，单位燃烧的释放的热量和单位天然气燃烧释放的热量相当。 （4）燃料酒精又称变性燃料乙醇，是清洁汽油的主要代替物，已在一些国家和地区得到大量使
10、用。 （5）生产方法多种多样，技术路线较为成熟，能大规模进行工业生产。 酒精生产方法有许多种，主要可以分为两大类：合成法和发酵法。本设计采用发酵法中单浓度糖蜜酒精连续发酵法。由于发酵过程的复杂性及查询资料的有限性 ，本设计简单的介绍下发酵过程，主要对精制工艺部分进行了详细的工艺设计计算、物料衡算及塔设备和附属设备选型计算。通过设计计算得出了精馏塔的塔径2m，塔体高度23.44m，产物纯度达到了95%，达到了设计预期目标。 第一章 概 述1.1乙醇的性质及质量标准1.1.1物理性质乙醇是无色透明的液体，比水轻，具有特殊的芳香气和刺激味，吸湿性很强，可与水以任何比例混合并产生热量。乙醇易挥发易燃烧
11、，燃烧时产生大量的热量，燃烧产物是水和二氧化碳。乙醇蒸汽与空气能形成爆炸性混合气体，爆炸极限为3.5%-18%（体积分数）。乙醇的物理指标：熔点()：-114.1 沸点()：78.3 相对密度(水=1)：0.79 相对蒸气密度(空气=1)： 1.59 饱和蒸气压(kPa)：5.33(19) 燃烧热(kJ/mol)：1365.5 蒸发热(kJ/L)：918.76 临界温度()：243.1临界压力(MPa)：6.38 辛醇/水分配系数的对数值：0.32闪点()：12 引燃温度()：363溶解性： 与水混溶，可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。1.1.2化学性质(1）乙醇氧化反应 2C2H5OH
12、+ O22CH3CHO + 2H2O C2H5OH + O2CH3COOH + H2O CHOH + O2 2CO2+3H2O(2）碱金属，碱土金属与乙醇的反应2Na + 2C2H5OH2C5H5ONa + H2 Mg + 2C2H5OHC(C2H5O)2 Mg + H2(3）酸与乙醇的反应CH3COOH + C2H5OHCH3COOC2H5 + H2O(4）乙醇的脱水反应CH3CH2OH CH2=CH2 + H2O2CH3CH2OH C2H5OC2H5 + H2O1.1.3生化性乙醇能使细胞蛋白质凝固，尤以75%（体积分数）的乙醇作用最为强烈，浓度过高，细胞表面的蛋白质迅速凝固形成一层薄膜，
13、阻止乙醇向内部渗透，作用效果反而降低，浓度过低则不能使蛋白质凝固。因此常选用75%（体积分数）的乙醇作消毒剂。乙醇易被人体肠胃吸收，吸收后迅速解放出热量。少量乙醇对大脑有兴奋作用，数量较大则有麻醉作用，大量乙醇对肝脏和神经系统有害作用。1.1.4质量标准乙醇作为一种原料性的产品，其产品质量必须达到一定的标准。通常，乙醇按含杂质多少分为：无水乙醇、试剂乙醇、食用乙醇，医药乙醇，工业乙醇。其食用乙醇国家标准如表1.1所示。表1.1 乙醇的质量指标表项 目特 级优 级普 通 级色度/号101010乙醇/（体积分数）96.095.595.0硫酸试验/号51060氧化时间/min403020醛/mg/L1330甲醇/mg/L250150正丙醇/mg/L235100异丁醇异戊醇/mg/L1230酸（以乙酸计）/mg/L71020酯（以乙酸乙酯计）/mg/L101825不挥发物/mg/L102025重金属（以Pb计）/mg/L111氰化物（以HCN计）/mg/L5551.2乙醇生产的意义及发展1.2.1乙醇生产的意义1乙醇是可再生能源,若采用小麦、玉米、稻谷壳、薯类、甘蔗、糖蜜等生物质发酵生产乙醇,其燃烧所排放的二氧化碳和作为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳, 在数量上基本持平,这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。发展乙醇不仅可以促进农业
