第十章--蒸馏设备=.

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,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,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,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,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,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,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,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,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,三塔蒸馏流程图,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,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 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,处理能力大,塔板效率高（,气液接触面积大、均匀、时间长、不漏液,）,塔板压降小,操作弹性大,结构简单、造价低,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,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,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：,Q100C,F,(t,沸,-t,进,）（kcal）,式中：C,F,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：,Fx,F,=Vy+Wx,W,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,x,F,进料中酒精的含量，%,x,W,废液中酒精的含量，0.01%,3.热量衡算,（加热蒸汽量）,Q,F,+Q,D,=Q,V,+Q,W,+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）,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）,6.塔板设计,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）,7.降液管、溢流堰,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,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 制冷方法,一、制冷,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）,制冷方法,天然制冷,人工制冷,冰、雪、深井水,物质相变化,气体膨胀,融 化,汽 化,特种材料,升 华,蒸汽压缩式,蒸汽吸收式,蒸汽喷射式,半导体的温差效应,三、方法,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）,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,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,物理化学方面,粘度、密度要小,化学性能稳定,无腐蚀性,对水、油的溶解性,生理学方面,，,对人体无毒、无害,经济方面,，,价格低廉，容易取得,环保方面,，,符合标准,3.制冷剂的分类,无机化合物：,空气、,H,2,O,、,CO,2,、,SO,2,、,NH,3,代号：,R7,（分子量）,碳氢化合物：,甲烷,R50,、乙烷,R170,、丙烷,R290,、丁烷,R600,、乙烯,R1150,、丙稀,R1270,氟利昂：,饱和碳氢化合物的卤代物,通式：,C,m,H,n,F,x,Cl,y,Br,z,代号：,R(m-1)(n+1)(x)B(z),共沸混合物：,由两种或两种以上互溶的制冷剂混合而成,代号：,R5,（序号）,4.常用的制冷剂,氨,(NH,3,),：,有良好的热力学性质,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,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(,CF,2,CL,2,),沸点为,29.8,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(,C,2,H,2,F,4,、,CH,2,F,CF,3,),、,R600a,（,异丁烷,）,三、载冷剂,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,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,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,无毒、安全可靠，化学性质稳定，腐蚀性小,比热大（单位质量的热容量大）,凝固温度低（低于制冷剂的蒸发温度）,粘度小、密度小,导热系数大,价格较低，容易获得,3.常用载冷剂,空气,水,水溶液,：,NaCl,、,CaCl,2,、,MgCl,2,或糖的水溶液,NaCl,水溶液共晶点温度,21.2,CaCl,2,水溶液共晶点温度,55,有机溶液,：,乙醇、乙二醇、丙二醇、二氯甲烷,乙醇凝固温度,117,丙二醇凝固温度,60,二氯甲烷凝固温度,97,四、制冷系统设备,活塞式压缩机工作原理图,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,类型：,活塞式、滑片式、螺杆式,1.压缩机,作用：,压缩制冷剂饱和蒸汽到冷凝压力,2.冷凝器,氨立式壳管冷凝器,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：,卧式、立式、套管式、喷淋式,气冷式、水冷式,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,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,油氨分离器,6.贮氨罐,作用：,贮存和供应制冷系统的液氨，另外还有液封作用,7.气液分离器,作用：,将气体从液体中分出不进入蒸发器，以提高制冷效率；维持压缩机的干冲程,立式气液分离器,卧式气液分离器,9.中间冷却器,作用：,冷却低压级压缩机所排出的过热蒸汽，使过热蒸汽冷却到中压下的饱和气体状态,中间冷却器,8.空气分离器,作用：,去除制冷系统中的空气和不凝性气体,10.凉水塔,作用：,冷却由氨冷凝器排出的循环冷却水,类型：,喷水池,自然通风冷却塔,机械通风冷却塔,点波式填料冷却塔,