发布时间 : 星期六 文章年度产6000吨医用酒精精馏车间工艺设计更新完毕开始阅读044ee0fcd0f34693daef5ef7ba0d4a7302766ca7
2.2 各塔物料衡算
图2 粗馏塔物料进出
Fig.2 Figure out crude distillation column materials
对整个粗馏塔进行全塔总物料衡算；
F0?S?L?W0 F0x0?Lxl?Wxw
式中 F0——发酵缪蒸汽量，kg/h；x0——发酵缪中酒精摩尔分率 S—— 加热蒸汽量，kg/h；
L—— 上升蒸汽量，kg/h；xl——上升蒸汽的摩尔分率 W0—— 废液量，kg/h； xw0—— 废液中的摩尔分率 粗馏塔热量衡算：
F0IF?SIs?LIL?WIW
式中： IF—— 成熟缪的热焓，kJ/kg；
Is—— 加热蒸汽的热焓，kJ/kg；
IW—— 废液的热焓，kJ/kg；
IL —— 上升酒精蒸汽的热焓，kJ/kg；
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图2 精馏塔物料进出
Fig.2 Figure out distillation column materials
现在以每小时成品酒精的产量为基准，对整个精馏塔进行总物料衡算如下：
''F?V?Q?V?P?W?P?V0
其中 V?Q?(R?1)P
''F?V?P?W?P?V0故：
Fxf?Pxp?Wxw?P'x'p?V'xp
式中 F —— 粗酒精蒸汽量，kg/h；
V0 —— 加热蒸汽量，kg/h；
V —— 塔顶上升的酒精蒸汽量，kg/h； V’ —— 酒精蒸汽渗漏损失量，kg/h； Q —— 回流入塔的冷凝酒精量，kg/h； P ’—— 杂醇酒精蒸汽量，kg/h； P —— 成品酒精量，kg/h； W —— 废液量，kg/h； R —— 回流比。 精馏塔热量衡算：
'FIf?V0Is?QIq?VIv?PIp?WIw?P'Ip?V'Iv?q'
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式中 If —— 粗酒精蒸汽的热焓，kJ/kg； Is —— 加热蒸汽的热焓，kJ/kg； Iq —— 回流液的热焓，kJ/kg；
Iv —— 上升酒精蒸汽的热焓，kJ/kg；
Ip —— 成品酒精的热焓，kJ/kg；
' Ip —— 杂醇酒精的热焓，kJ/kg；
Iw —— 废液的热焓，kJ/kg； q' —— 热损失，kJ/h.
加热蒸汽：压力为0.3MPa（绝对），其热焓：Is=2723(kJ/kg)
成熟缪：酒精含量：x0?10%(质量），温度：80℃ ?4.16%（摩尔分数）比热：Cp,c=4.174 kJ /kg. ℃，热焓：IF?80?4.175?334 kJ/kg
成品酒精：P=1000 kg/h，酒精含量：xp=95%(气相中酒精质量分数)=88.13%（气相中酒精分子摩尔分数），温度：78.3℃=351.45K，比热：3.35kJ/kg. ℃
热焓:Ip?78.3?3.35 kJ/kg
进料层气相酒精浓度： y0=xf=49.18%(质量分数)=27.5%（摩尔分数）与之相平衡的液相浓度x0=5.3%（摩尔分数），
则最小回流比：Rmin?xp?y0y0?x0?88.13?27.5?2.7
27.5?5.3取最适宜的回流比: R?1.3Rmin?1.3?2.7?3.5 则上升酒精蒸汽量：V?(R?1)P?(1?3.5)?1000?4500 kg/h 酒精浓度与成品酒精相同，温度为351.45K，其热焓为Iv=1187kJ/kg 回流冷凝酒精量: Q?V?4500 kg/h Iq?Ip?262 kJ/kg
废液：一般精馏塔塔底压力为0.12MPa（绝对），相对应温度为377.15K，比热容为4.178 kJ/kg.K，其热焓Iw=435 kJ/kg
杂醇酒精：含量60%（质量分数，下同），其中杂醇油含量为45%，含酒精量55%，则杂醇酒精中酒精含量：xp?0.6?0.55?100%?33%, 杂醇酒精中带走的酒精占成品酒精的0.48%，则：
'P'x'p?0.0048Pxp
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杂醇酒精蒸汽量：P'?0.0048xpx'pP?0.0048?95?1000?13.82 kg/h 33'杂醇酒精的温度354.15K，比热为4.10 kJ/kg.K,其热焓IP?81?4.10?332 kJ/kg
精馏酒精蒸汽渗漏损耗和废液带走酒精损耗为
V'xp?Wxw?0.00125?47571?0.081?2.40 kg/h 2V'?2.402.40??2.53 kg/h xp0.951000?241660 kJ/h 100热损失按每100kg成品酒精24166 kJ计算，则：24166?将已知数据代入Fxf?Pxp?Wxw?Pxp?Vxp 则得：
'''?27.5F?(1?0.0048)1000?88.13?2?2.4
解得：F?3220.28 kg/h 热焓：If?1975 kJ/kg
根据工艺设计，粗馏塔的上升蒸汽量等于精馏塔的粗酒精蒸汽量， 即: L?F?3220.28 kg/h
IL?If?1975 kJ/kg
根据精馏塔和粗馏塔的损耗各占一半，可知粗馏塔的损耗W0xw0?4.80 kg/h 将已知数据代入F0x0?Lxl?Wxw
4.16F0?3220.28?27.5?4.80
解得：F0?21289kg/h
将已知数据代入F0?S?L?W0和F0IF?SIs?LIL?WIW 则
.28?W0?21289?S?3220 ?21289?334?2723S?3220.28?1975?435W0?解方程组得: ??S?3107.26 kg/h
W?21175.98?0粗塔废液酒精的含量：
xwo?4.80?100%?0.023%?质量分数??0.009%?摩尔分数?
21175.98''''将已知数据代入FIf?V0Is?QIq?VIv?PIp?WIw?PIp?VIv?q和
F?V0?P?W?P'?V'
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