乙醇精馏塔设计毕业论文

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目录

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第一章绪论 (1)

1.1 设计的目的和意义 (1)

1.2 产品的性质及用途 (1)

1.2.1 物理性质 (1)

1.2.2 化学性质 (2)

1.2.3 乙醇的用途 (2)

第二章工艺流程的选择和确定 (3)

2.1 粗乙醇的精馏 (3)

2.1.1 精馏原理 (3)

2.1.2 精馏工艺和精馏塔的选择 (3)

2.2 乙醇精馏流程 (5)

第三章物料和能量衡算 (7)

3.1 物料衡算 (7)

3.1.1 粗乙醇精馏的物料平衡计算 (7)

3.1.2 主塔的物料平衡计算 (8)

3.2 主精馏塔能量衡算 (9)

3.2.1 带入热量计算 (9)

3.2.2 带出热量计算 (10)

3.2.3 冷却水用量计算 (10)

第四章精馏塔的设计 (11)

4.1 主精馏塔的设计 (11)

4.1.1 精馏塔全塔物料衡算及塔板数的确定 (11)

4.1.2 求最小回流比及操作回流比 (12)

4.1.3 气液相负荷 (12)

4.2 求操作线方程 (12)

4.3 图解法求理论板 (13)

4.3.1 塔板、气液平衡相图 (13)

4.3.2 板效率及实际塔板数 (14)

4.4 操作条件 (14)

4.4.1 操作压力 (14)

4.4.2 混合液气相密度 (15)

4.4.3 混合液液相密度 (16)

4.4.4 表面力 (16)

4.5 气液相流量换算 (19)

第五章塔径及塔的校核 (21)

5.1 塔径的计算 (21)

5.2 溢流装置 (23)

5.2.1 堰长 (23)

5.2.2 出口堰高 (23)

5.2.3 弓形降液管的宽度和横截面积 (23)

5.2.4 降液管底隙高度 (24)

5.3 塔板布置 (24)

5.4 浮阀数目与排列 (24)

5.5 气相通过浮阀塔板的压降 (26)

5.6 淹塔 (27)

5.7 塔板负荷性能图 (28)

5.7.1 雾沫夹带线 (28)

5.7.2 液泛线 (29)

5.7.3 液相负荷上限线 (30)

5.7.4 漏液线 (30)

5.7.5 液相负荷下限线 (31)

第六章塔附件设计 (34)

6.1 接管设计 (34)

6.2 壁厚 (35)

6.3 封头 (35)

6.4 裙座 (35)

6.5 塔高的计算 (35)

6.5.1 塔的顶部空间高度 (35)

6.5.2 塔的底部空间高度 (36)

6.5.3 塔立体高度 (36)

第七章总结 (37)

致谢 (38)

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第一章绪论

1.1 设计的目的和意义

由于我国石油资源短缺，能源安全已经成为不可回避的现实问题，寻求替代能源已成为我国经济发展的关键。乙醇作为石油的补充已成为现实，发展乙醇工业对我国经济发展具有重要的战略意义。煤在世界化石能源储量中占有很大比重（我国情况更是如此），而且煤制乙醇的合成技术很成熟。随着石油和天然气价格的迅速上涨，煤制乙醇更加具有优势。本设计遵循“工艺先进、技术可靠、配置科学、安全环保”的原则；结合乙醇的性质特征设一座年产20万吨煤制乙醇的生产车间。

作为替代燃料，近几年，汽车工业在我国获得了飞速发展，随之带来能源供应问题。石油作为及其重要的能源储量是有限的，而乙醇燃料以其安全、廉价、燃烧充分，利用率高、环保的众多优点，替代汽油已经成为车用燃料的发展方向之一。我国政府已充分认识到发展车用替代燃料的重要性，并开展了这方面的工作。

通过设计可以巩固、深化和扩大所学基本知识，培养分析解决问题的能力；还可以培养创新精神，树立良好的学术思想和工作作风。通过完成设计，可以知道乙醇的用途；基本掌握煤制乙醇的生产工艺；了解国外乙醇工业的发展现状；以及乙醇工业的发展趋势。

1.2 产品的性质及用途

1.2.1 物理性质

乙醇是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，所以常用乙醇来溶解植物色素或其中的药用成分，也常用乙醇作为反应的溶剂，使参加反应的有机物和无机物均能溶解，增大接触面积，提高反应速率。例如，在油脂的皂化反应中，加入乙醇既能溶解NaOH，又能溶解油脂，让它们在均相（同一溶剂的溶液）中充分接触，加快反应速率，提高反应限度。

乙醇的物理性质主要与其低碳直链醇的性质有关。分子中的羟基可以形成氢键，因此乙醇黏度很大，也不及相近相对分子质量的有机化合物极性大。室温下，乙醇是无色易燃，且有特殊香味的挥发性液体。

1.2.2 化学性质

乙醇具有酸性（不能称之为酸，不能使酸碱指示剂变色，也不与碱反应，也可说其不具酸性）乙醇分子中含有极化的氧氢键，电离时生成烷氧基负离子和质子。乙醇的pKa=15.9，与水相近。乙醇的酸性很弱，但是电离平衡的存在足以使它与重水之间的同位素交换迅速进行。因为乙醇可以电离出极少量的氢离子，所以其只能与少量金属（主要是碱金属）反应生成对应的醇金属以及氢气。醇可以和高活跃性金属反应，生成醇盐和氢气。醇金属遇水则迅速水解生成醇和碱。

（1）乙醇可以与金属钠反应，产生氢气，但不如水与金属钠反应剧烈。

（2）活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）可以将乙醇羟基里的氢取代出来。

1.2.3 乙醇的用途

乙醇可作为溶剂、各种化合物的结晶、洗涤剂、萃取剂；可用于有机合成；食用酒精可以勾兑白酒；可用作粘合剂、硝基喷漆、清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等。一般使用 95%的酒精用于器械消毒；70~75%的酒精用于杀菌，例如 75%的酒精在常温（25℃）下一分可以杀死大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、白色念球菌、铜绿假单胞菌等；更低浓度的酒精用于降低体温，促进局部血液循环等。但是研究表明，乙醇不能杀死细菌芽孢，也不能杀死肝炎病毒（如：乙肝病毒）。故乙醇只能用于一般消毒，达不到灭菌标准！因其是良好的有机溶剂，所以中医用它来送服中药，以溶解中药中大部分有机成分并对中药有防腐作用。乙醇也可调入汽油，作为车用燃料。乙醇汽油也被称为（E型汽油），我国使用乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。它可以改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。