精细化学品合成

精细化学品合成－－酒精蒸馏

精细化学品化学是系统阐述各类精细化学品的定义、分类、制备方法、构成关系等理论和方法的一门学科。涉及有有机合成、无机材料、物理化学、分析分离技术、生物学、材料学等诸多学科专业，学科的交叉及目标产品的商品化两大特征体现的尤其明显，精细化学品已成为衡量一个国家化学工业技术水平高低的重要指标。

一、设计题目

乙醇—水溶液连续精馏塔优化设计

二、任务要求

提取高浓度乙醇

三、主要设计内容

1.设计方案的选择及流程说明

2.工艺计算

3.主要设.备工艺尺寸设计

（1）塔径及提馏段塔板结构尺寸的确定

（2）塔板的流体力学校核

（3）塔板的负荷性能图

（4）总塔高

4.设计结果汇总

5.工艺流程图及精馏塔工艺条件图

四、工业流程

实际生产中，在精馏柱及精馏塔中精馏时，上述部分气化和部分冷凝是同时进行的。对理想液态混合物精馏时，最后得到的馏液(气相冷却而成)是沸点低的B物质，而残液是沸点高的A物质，精馏是多次简单蒸馏的组合。精馏塔底部是加热区，温度最高；塔顶温度最低。精馏结果，塔顶冷凝收集的是纯低沸点组分，纯高沸点组分则留在塔底。 1.2精馏塔对塔设备的要求

精馏设备所用的设备及其相互联系，总称为精馏装置，其核心为精馏塔。常用的

精馏塔有板式塔和填料塔两类，通称塔设备，和其他传质过程一样，精馏塔对塔设备的要求大致如下：

1生产能力大：即单位塔截面大的气液相流率，不会产生液泛等不正常流动。2效率高：气液两相在塔内保持充分的密切接触，具有较高的塔板效率或传质效率。

3流体阻力小：流体通过塔设备时阻力降小，可以节省动力费用，在减压操作是时，易于达到所要求的真空度。

4有一定的操作弹性：当气液相流率有一定波动时，两相均能维持正常的流动，而且不会使效率发生较大的变化。

5结构简单，造价低，安装检修方便。

6能满足某些工艺的特性：腐蚀性，热敏性，起泡性等。

常用板式塔类型有很多，如：筛板塔、泡罩塔、舌型塔、浮阀塔等。而浮阀塔具有很多优点，且加工方便，故有关浮阀塔板的研究开发远较其他形式的塔板广泛，是目前新型塔板研开发的主要方向。近年来与浮阀塔一直成为化工生中主要的传质设备，浮阀塔多用不锈钢板或合金。实际操作表明，浮阀在一定程度的漏夜状态下，使其操作板效率明显下降，其操作的负荷范围较泡罩塔窄，但设计良好的塔其操作弹性仍可达到满意的程度。浮阀塔塔板是在泡罩塔板和筛孔塔板的基础上发展起来的，它吸收了两者的优点。所以在此我们使用浮阀塔，浮阀塔的突出优点是结构简单，造价低，制造方便；塔板开孔率大，生产能力大等。

乙醇与水的分离是正常物系的分离，精馏的意义重大，在化工生产中应用非常广泛，对于提纯物质有非常重要的意义。

1．生产能力大，由于塔板上浮阀安排比较紧凑，其开孔面积大于泡罩塔板，生产能力比泡罩塔板大 20%～40%，与筛板塔接近。

2．操作弹性大，由于阀片可以自由升降以适应气量的变化，因此维持正常操作而允许的负荷波动范围比筛板塔，泡罩塔都大。

3．塔板效率高，由于上升气体从水平方向吹入液层，故气液接触时间较长，而雾沫夹带量小，塔板效率高。

4．气体压降及液面落差小，因气液流过浮阀塔板时阻力较小，使气体压降及液面落差比泡罩塔小。

5．塔的造价较低，浮阀塔的造价是同等生产能力的泡罩塔的 50%～80%，但是比筛板塔高 20%～30。

但是，浮阀塔的抗腐蚀性较高（防止浮阀锈死在塔板上），所以一般采用不锈钢作成，致使浮阀造价昂贵，推广受到一定限制。随着科学技术的不断发展，各种新型填料，高效率塔板的不断被研制出来，浮阀塔的推广并不是越来越广。

近几十年来，人们对浮阀塔的研究越来越深入，生产经验越来越丰富，积累的设计数据比较完整，因此设计浮阀塔比较合适

五、基本步骤

1.首先，乙醇和水的原料混合物进入原料罐，在里面停留一定的时间之后，通过泵进入原料预热器，在原料预热器中加热到泡点温度，然后，原料从进料口进入到精馏塔中。因为被加热到泡点，混合物中既有气相混合物，又有液相混合物，这时候原料混合物就分开了，气相混合物在精馏塔中上升，而液相混合物在精馏塔中下降。气相混合物上升到塔顶上方的冷凝器中，这些气相混合物被降温到泡点，其中的液态部分进入到塔顶产品冷却器中，停留一定的时间然后进入乙醇的储罐，而其中的气态部分重新回到精馏塔中，这个过程就叫做回流。液相混合物就从塔底一部分进入到塔底产品冷却器中，一部分进入再沸器，在再沸器中被加热到泡点温度重新回到精馏塔。塔里的混合物不断重复前面所说的过程，而进料口不断有新鲜原料的加入。最终，完成乙醇和水的分离。

2.乙醇—水混合液经原料预热器加热，进料状况为汽液混合物q=1 送入精馏塔，塔顶上升蒸汽采用全凝器冷凝，一部分入塔回流，其余经塔顶产品冷却器冷却后，送至储罐,塔釜采用直接蒸汽加热,塔底产品冷却后,送入贮罐

六、注意事项

酒精生产中由于发酵醪中含有许多杂质，而且都具有不同的挥发系数，这些杂质对成品酒精质量影响很大。因此，要把这些发酵过程中产生的必然产物排除，其主要方法还是需要通过蒸馏过程，蒸馏过程拟排除的杂质越彻底，对酒精蒸馏的操作就要求越高。蒸馏过程中提高酒精质量应注意以下几方面：

(1) 必须严格控制进醪、供汽、冷却水量，以便能蒸馏出质量稳定的酒精成品。

(2)三塔蒸馏时，适当加大排醛塔的供汽量，使排醛更彻底，并需适量抽出1～2％

的酯醛酒(有的小厂如果采用间断蒸馏，放出的酯醛酒量可减少到0.3～

0.4％)，同时使脱醛浓度适当的降低。

(3)加大精馏塔的回流量，以便更多的排除杂质，使酒精质量得以提高。

(4)除在精塔的中部尽量提出杂醇油外，尚须在提出杂醇油处的几块塔板上提出

少量的杂醇油，以尽量降低酒精中酯类的含量。

(5)在精馏塔的上部(一般从顶层起计，约在第九块板处)，设置一外接管口，流

加适当的氢氧化钠，以降低酒精中酸酯的含量，同时对提高酒糟的氧化性试验指标，也有很大帮助。

(6) )除改变以上操作可以提高酒精质量外，尚可以增加多塔精馏流程(粗馏塔→

排醛塔→精馏塔→最终精馏塔......)，使产品再次或多次得到精馏；排杂、提纯的机会，借以提高酒精质量。

七、实验反思

1.本次设计的是乙醇-水精馏塔，由于该物系非理想物系，所以不能用逐板法求取理论板数

2.回流比与经济校核密切相关，回流比太大，使能耗增加；太小，则塔板数增多，塔的制造费用增加。

3.从设计总体看，各设计过程和结果是相互关联，相互影响的。对某一设计值若取的不好，就很有可能影响到后边乃至全设计的结果。

2012级经济管理学院会计学3班

学号：2012030641 李桐