第十章 蒸馏设备.

② 碳氢化合物：甲烷R50 、乙烷R170 、丙烷R290 、
③ 氟利昂：饱和碳氢化合物的卤代物

通式：CmHnFxClyBrz 代号：R(m-1)(n+1)(x)B(z) 合而成
④ 共沸混合物：由两种或两种以上互溶的制冷剂混

代号： R5××（序号）
4.常用的制冷剂
①氨(NH3)：有良好的热力学性质
酒精含量为50%（体积分数）左右的酒精-水蒸汽 从醪塔顶部排出、引入精馏塔的中部


酒糟从塔底部排出
酒精蒸汽从精馏塔塔顶顺次经过多个冷凝器
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前几个冷凝器中的冷凝液全部回流
最后一个冷凝器中的冷凝液作为醛酯馏分（工业 酒精）取出，没有冷凝的一些低沸点杂质，从排 醛管排至大气

成品酒精在塔顶回流管以下4～6层塔板上液相 取出
3.常用载冷剂 ①空气
②水
③水溶液：NaCl、CaCl2、MgCl2或糖的水溶液

NaCl水溶液共晶点温度－21.2℃
CaCl2水溶液共晶点温度－55℃
乙醇凝固温度－117℃ 丙二醇凝固温度－60℃ 二氯甲烷凝固温度－97℃
④有机溶液：乙醇、乙二醇、丙二醇、二氯甲烷

四、制冷系统设备
第十章
蒸馏设备
主要内容：第一节 酒精蒸馏流程
第二节 酒精粗馏塔
学习要求：了解发酵酒精蒸馏的特性
掌握酒精蒸馏流程和粗馏塔
的结构和计算
原理：将液体混合物部分气化，利用其中各组分
挥发度的不同实现分离
应用：白酒、酒精、丙酮、丁醇、甘油 类型：

按蒸馏方法分：简单的、闪蒸、精馏、特殊的
较易分离的或对分离要求不高的，采用简单蒸馏或闪蒸 较难分离的采用精馏 很难分离的或用普通精馏不能分离的采用特殊精馏


废水从精馏塔底部排出
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）


特点：
粗馏塔顶上升的酒精蒸汽直接进入精馏塔，可 以节约加热蒸汽和冷却水 两塔直接联通，互相影响

3
4 来自 醪池 成熟醪
5
6
工业酒精
10
成品 8 2 9 1 7 水 11 杂醇油
淡酒
淡酒
图12-12 两塔气相过塔蒸馏流程图 1-粗馏塔 2-精馏塔 3-预热器 4、5、8-分凝器 6、9-冷凝冷却器 7-冷却器 10-冷却器 11-杂醇油分离器
间接制冷：制
冷剂蒸发吸取某 种物质热量使其 降温，再用这个 低温物质去冷却 需要被冷物体或 空间
1.载冷剂：在间接制冷系统中从被冷却空间或物
体中取出热量，在蒸发器中放出热量给制冷剂，不 断循环地传递热量实现制冷的工作介质
2.要求
① 无毒、安全可靠，化学性质稳定，腐蚀性小 ② 比热大（单位质量的热容量大） ③ 凝固温度低（低于制冷剂的蒸发温度） ④ 粘度小、密度小 ⑤ 导热系数大 ⑥ 价格较低，容易获得
三、方法
天然制冷
冰、雪、深井水
制冷方法 人工制冷
物质相变化 气体膨胀 特种材料
半导体的温差效应
融 化
汽 化
升 华
蒸汽压缩式 蒸汽吸收式 蒸汽喷射式
第二节 蒸汽压缩式制冷设备
一、压缩式制冷循环


低压液体蒸发汽化吸收被冷 却物体或空间的热量 汽体被压缩超过冷凝压力 将热量传递给周围介质（水、 空气）后又冷凝为液体 液体制冷剂经过膨胀阀后压 力降低 蒸发、压缩、冷凝、膨胀形 成一个反复循环过程，将被 冷却物体或空间的热量传递 给周围介质（水、空气）
卧式、立式、套管式、喷淋式

气冷式、水冷式
氨立式壳管冷凝器
3.膨胀阀（节流减压）

作用：降低制冷剂的压
力和控制制冷剂的流量

高压液体制冷剂通过膨
胀阀时，由冷凝压力骤
降为蒸发压力，部分液
体制冷剂汽化吸热，其
本身温度降低
4.蒸发器（冷风机） 作用：低温低压的液体制冷剂蒸发吸收被冷却物
质的热量
立管式蒸发器
式中：F —进入的物料量，Kg D —加热蒸汽量，Kg
V —塔顶上升的酒精蒸气量，Kg
W —塔底排出的废液量，Kg xF—进料中酒精的含量， % xW—废液中酒精的含量，0.01%
3.热量衡算（加热蒸汽量） QF+QD=QV+QW+Q损
4.塔板层数

理论板数：计算法、图解法 实际板数：塔板数=理论塔板数/板效率 （实际设计中，塔板数比计算所得多几块）
式中：CF—进料液比热，kcal/kg.℃ t沸—进料层板上液体沸点温度，℃ t进—进料液体温度，℃
据Q和进料液中酒精浓度x进→查图 得进料层板上液体中酒精浓度x液→查表 得与之相平衡的酒精浓度即为塔顶上升酒精蒸气浓度 y 顶
→ 除以1.1加以校正
2.物料衡算（塔顶上升蒸气量、塔底排出废液量） 总物料衡算： F+D=V+W 酒精衡算： FxF=V•y+WxW
5.塔径、塔高

塔径：与进料数量有关（确定蒸汽上升速度） 塔高：与分离程度有关（选择板间距）
升气管：升气管的数量、直径、高度 泡罩尺寸和安装位置（设计原则：气流速度稳定）
6.塔板设计

7.降液管、溢流堰
成熟醪
移动箱
醛 酒 桶 去 发 酵 杂醇油 蒸汽 废槽 废液 贮缸 成品 贮缸
蒸汽
图12-13 液相进塔的两塔流程
杂酯油
图12-14 半直接式三塔流程 1-预热器 2-精馏塔 3-脱醛塔 5、7、8-分凝器 6-冷凝器
3．间接式



流程：
粗酒精液相过塔进入第二个蒸馏塔
从第二个蒸馏塔液相过塔进入第三个蒸馏塔


特点：
较半直接式多一次去除头级杂质的机会，可以 产出高纯度的酒精 操作稳定，控制和调节都很方便 蒸汽消耗量较大和设备投资较多
不漏液）
③ 塔板压降小 ④ 操作弹性大 ⑤ 结构简单、造价低
⑥ 耐腐蚀，不易堵塞
三、塔板的类型和结构
1.泡罩塔板



结构：升气管、泡罩
特点：
不易堵塞、不漏液、操作弹性较大
结构复杂、阻力大
气液接触不均匀、塔板效率低
造价高

应用：含固形物、易起泡的料液
2.筛孔塔板


学习要求：了解制冷方法
掌握蒸汽压缩式制冷系统组成设备
对制冷剂、载冷剂的要求和常用
制冷剂、载冷剂的性质、种类
第一节
一、制冷

制冷方法
将被冷却空间或物体中的热量取出，使其温度降
低，且低于周围环境(水或空气)的温度
二、应用

低温生产（麦芽汁冷却和发酵、冷却结晶、冷冻
干燥）

菌种、产品的贮藏
生产环境的降温（生产车间的空气调节）



按操作压力分：常压、加压、减压 按操作方式分：分批的、连续的 按进料中组分的数目分：双组分、多组分 按按蒸馏塔的数目分：单塔、双塔、三塔、多塔
第一节


酒精蒸馏流程
一、单塔式酒精连续蒸馏流程
流程：
只有一个蒸馏塔
下段为提馏段，把醪液中的酒精蒸馏出来 上段为精馏段，把上升的酒精浓度提高


常温下冷凝压力约0.8- 1.2MPa
渗透能力很强，渗漏不易发现
单位容积产冷量较小(汽化热161.6kJ/kg)
有些不符合环保要求
R－134a(C2H2F4、CH2F－CF3 )、 R600a（异丁烷）
三、载冷剂

直接制冷： 用制冷剂直接吸取被冷物体或空间
的热量，使其达到所要求低温
立管中制冷剂循环路线
5.油氨分离器
作用：除去压缩后氨气
中携带的油雾
类型：洗涤式、填料式、
离心式
6.贮氨罐
作用：贮存和供应制冷
三、三塔式酒精连续馏流程



组成：
粗馏塔（醪塔）、排醛塔、精馏塔
粗馏塔（醪塔）、精馏塔、脱甲醇塔


类型：
直接式


半直接式
间接式
1．直接式


流程：
醪塔粗酒精蒸汽气相进入第二个蒸馏塔 从第二个蒸馏塔气相过塔进入第三个蒸馏塔


特点：
蒸汽消耗量较少


排除杂质的机会不多，酒精的质量不易保证
粘度、密度要小
②物理化学方面

化学性能稳定
无腐蚀性 对水、油的溶解性
③生理学方面，对人体无毒、无害 ④经济方面，价格低廉，容易取得
⑤环保方面，符合标准
3. 制冷剂的分类
① 无机化合物：空气、H2O、CO2、SO2 、NH3

代号：R7××（分子量） 丁烷R600 、乙烯R1150 、丙稀R1270

3 3 2 10
头 级 杂 质
11 5
6
9
8
酒精 12 杂醇酒 7 脱醛酒 蒸汽 蒸 馏 酒 精 14 杂醇油 废水
4 不合格 蒸汽
15 15 蒸汽 1 酒精
13 15
图12-15 间接式三塔流程 1-醪塔 2-冷凝器 3-附加冷凝器 3-分离器蒸汽冷凝 4-醛塔 5-醛塔分凝器 6-醛塔冷凝器 7-精塔 8-精塔分凝器 9-精塔冷凝器 10-捕集器 11-分离器 12-杂醇油冷却器 13-精塔冷却器 14-杂醇油冷却器 15-检酒器
结构：塔板上开孔作为上升蒸汽的通道 特点：
结构简单，造价低 阻力小，气液接触较均匀 易漏液，操作弹性小 气液接触时间短 气体向上直吹易产生雾沫夹带
3.S（SD）形塔板


结构：多个S形型材拼接组成 特点：
保持泡罩塔板的优点 塔板上气流与液流并行，避免固体沉降 板面液体落差小，气液接触较均匀 塔板压降较大
3
4 来自 醪池 成熟醪
5
6
工业酒精
10
成品 8 2 9 1 7 水 11 杂醇油
淡酒
淡酒
图12-12 两塔气相过塔蒸馏流程图 1-粗馏塔 2-精馏塔 3-预热器 4、5、8-分凝器 6、9-冷凝冷却器 7-冷却器 10-冷却器 11-杂醇油分离器
第十一章 制冷设备
主要内容：第一节 制冷方法 第二节 蒸汽压缩式制冷设备
四、多塔式酒精连续馏流程


组成：
以三塔流程为基础，根据产品质量的特殊要求而 增加一个或数个蒸馏塔 为了加强杂醇油的分离，则在精馏塔后增加一个 去除杂醇油的后馏塔


为了排除甲醇，则单独增设去除甲醇的脱甲醇塔
第二节
① 处理能力大
酒精粗馏塔
一、作用：从发酵成熟醪中将酒精成分提出 二、要求
② 塔板效率高（气液接触面积大、均匀、时间长、

用途：适用于对成品质量、浓度要求不高的
酒精生产
二、双塔式酒精连续精馏流程


组成：
由粗馏塔、精馏塔两个塔组成 粗馏塔只有提馏段，把酒精从成熟醪中分离出 来成为稀酒精

稀酒精再进入精馏塔精制为成品

类型：气相过塔、液相过塔
1．气相过塔的两塔蒸馏流程 工作过程：

发酵成熟醪经预热后进入醪塔（粗馏塔）的顶部

在0.1MPa下的蒸发温度为－33.4℃ 常温下冷凝压力约0.7～1.3MPa 单位容积产冷量比较大(汽化热1312.4kJ/kg) 不溶于油，吸水性强, 不会有冰塞现象


易于购得，价格低廉
有刺激性气味，有毒性
② 氟利昂：对人体危害性较小的制冷剂

无色、无臭、不燃烧、无爆炸性 在0.1MPa下R－12(CF2CL2)沸点为－29.8℃
4.浮阀塔板

上升气体量发生变化，浮阀升降改变气相流通 面积，气流速度变化不大 不漏液，操作弹性大

气液接触时间长，塔板效率较高
浮阀易出故障
5.斜孔塔板

气液接触均匀，雾沫夹带较少 塔板效率较高，生产能力大
四、设计计算
1.塔顶上升酒精蒸气浓度
100kg进料加热至沸点所需热量：
Q＝100CF(t沸-t进） （kcal）
操作不稳定
2．半直接式



流程：
粗酒精从粗馏塔进入第二个塔是气相过塔
从第二个塔进入第三个塔是液相过塔


特点：
热能消耗比直接式大一些
操作稳定，酒精质量较好
在国内酒精工业得到广泛应用
7 1 5 成 熟 醪 6 醛酯酒 3 蒸汽 蒸汽 2 酒精 蒸汽 废水 成品 4 来 自 醪 池
8
9
工业 酒精
2．液相过塔的两塔蒸馏流程 流程：


在粗馏塔顶增加几个冷凝器
粗馏塔上升的酒精蒸汽经过冷凝器冷凝成液体 再流进精馏塔


特点：
较气相过塔多一次排除头级杂质的机会，所得 的成品酒精质量较高 蒸汽消耗量较多

成熟醪
移动箱
醛 酒 桶 去 发 酵 杂醇油 蒸汽 废槽 废液 贮缸 成品 贮缸
蒸汽
图12-13 液相进塔的两塔流程
二、制冷剂
1.制冷剂：在制冷系统中从被冷却空间或物体中
取出热量，在冷凝器中放出热量给周围介质，不 断循环地传递热量实现制冷的工作介质
2.要求
①热力学方面

常压下的蒸发（沸腾）温度要低 常温下的冷凝压力要低
单位体积的（制冷剂）蒸汽产冷量要大
临界温度要高，凝固温度要低

导热系数、放热系数要高
1. 压缩机
作用：压缩制冷剂饱和蒸汽到冷凝压力
类型：
活塞式、 滑片式、
螺杆式
1-上盖 2-排气阀门 3-样盖 4-水套 5-吸气阀门 6-活塞环 7-活塞 8-连杆 活塞式压缩机工作原理图
2.冷凝器
作用：使高温高压过热制
冷剂气体冷却、冷凝成高
压液体，将热量传递给周
围介质（水、空气）


类型：