第十章蒸餾設(shè)備 主要內(nèi)容 第一節(jié)酒精蒸餾流程第二節(jié)酒精粗餾塔學(xué)習(xí)要求 了解發(fā)酵酒精蒸餾的特性掌握酒精蒸餾流程和粗餾塔的結(jié)構(gòu)和計(jì)算 原理 將液體混合物部分氣化 利用其中各組分揮發(fā)度的不同實(shí)現(xiàn)分離 應(yīng)用 白酒 酒精 丙酮 丁醇 甘油 類型 按蒸餾方法分 簡單的 閃蒸 精餾 特殊的較易分離的或?qū)Ψ蛛x要求不高的 采用簡單蒸餾或閃蒸較難分離的采用精餾很難分離的或用普通精餾不能分離的采用特殊精餾 按操作壓力分 常壓 加壓 減壓 按操作方式分 分批的 連續(xù)的 按進(jìn)料中組分的數(shù)目分 雙組分 多組分 按按蒸餾塔的數(shù)目分 單塔 雙塔 三塔 多塔 第一節(jié)酒精蒸餾流程 一 單塔式酒精連續(xù)蒸餾流程流程 只有一個(gè)蒸餾塔下段為提餾段 把醪液中的酒精蒸餾出來上段為精餾段 把上升的酒精濃度提高用途 適用于對(duì)成品質(zhì)量 濃度要求不高的酒精生產(chǎn) 二 雙塔式酒精連續(xù)精餾流程 組成 由粗餾塔 精餾塔兩個(gè)塔組成粗餾塔只有提餾段 把酒精從成熟醪中分離出來成為稀酒精稀酒精再進(jìn)入精餾塔精制為成品類型 氣相過塔 液相過塔 1 氣相過塔的兩塔蒸餾流程 工作過程 發(fā)酵成熟醪經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入醪塔 粗餾塔 的頂部酒精含量為50 體積分?jǐn)?shù) 左右的酒精 水蒸汽從醪塔頂部排出 引入精餾塔的中部酒糟從塔底部排出酒精蒸汽從精餾塔塔頂順次經(jīng)過多個(gè)冷凝器前幾個(gè)冷凝器中的冷凝液全部回流最后一個(gè)冷凝器中的冷凝液作為醛酯餾分 工業(yè)酒精 取出 沒有冷凝的一些低沸點(diǎn)雜質(zhì) 從排醛管排至大氣 成品酒精在塔頂回流管以下4 6層塔板上液相取出 廢水從精餾塔底部排出雜醇油從進(jìn)料層往上2 4層塔板液相取出 也可從進(jìn)料層往下2 4層塔板氣相取出 特點(diǎn) 粗餾塔頂上升的酒精蒸汽直接進(jìn)入精餾塔 可以節(jié)約加熱蒸汽和冷卻水兩塔直接聯(lián)通 互相影響 2 液相過塔的兩塔蒸餾流程 流程 在粗餾塔頂增加幾個(gè)冷凝器粗餾塔上升的酒精蒸汽經(jīng)過冷凝器冷凝成液體再流進(jìn)精餾塔特點(diǎn) 較氣相過塔多一次排除頭級(jí)雜質(zhì)的機(jī)會(huì) 所得的成品酒精質(zhì)量較高蒸汽消耗量較多 三 三塔式酒精連續(xù)餾流程 組成 粗餾塔 醪塔 排醛塔 精餾塔粗餾塔 醪塔 精餾塔 脫甲醇塔類型 直接式半直接式間接式 1 直接式 流程 醪塔粗酒精蒸汽氣相進(jìn)入第二個(gè)蒸餾塔從第二個(gè)蒸餾塔氣相過塔進(jìn)入第三個(gè)蒸餾塔特點(diǎn) 蒸汽消耗量較少排除雜質(zhì)的機(jī)會(huì)不多 酒精的質(zhì)量不易保證操作不穩(wěn)定 2 半直接式 流程 粗酒精從粗餾塔進(jìn)入第二個(gè)塔是氣相過塔從第二個(gè)塔進(jìn)入第三個(gè)塔是液相過塔特點(diǎn) 熱能消耗比直接式大一些操作穩(wěn)定 酒精質(zhì)量較好在國內(nèi)酒精工業(yè)得到廣泛應(yīng)用 三塔蒸餾流程圖 3 間接式 流程 粗酒精液相過塔進(jìn)入第二個(gè)蒸餾塔從第二個(gè)蒸餾塔液相過塔進(jìn)入第三個(gè)蒸餾塔特點(diǎn) 較半直接式多一次去除頭級(jí)雜質(zhì)的機(jī)會(huì) 可以產(chǎn)出高純度的酒精操作穩(wěn)定 控制和調(diào)節(jié)都很方便蒸汽消耗量較大和設(shè)備投資較多 四 多塔式酒精連續(xù)餾流程 組成 以三塔流程為基礎(chǔ) 根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的特殊要求而增加一個(gè)或數(shù)個(gè)蒸餾塔為了加強(qiáng)雜醇油的分離 則在精餾塔后增加一個(gè)去除雜醇油的后餾塔為了排除甲醇 則單獨(dú)增設(shè)去除甲醇的脫甲醇塔 第二節(jié)酒精粗餾塔 一 作用 從發(fā)酵成熟醪中將酒精成分提出二 要求處理能力大塔板效率高 氣液接觸面積大 均勻 時(shí)間長 不漏液 塔板壓降小操作彈性大結(jié)構(gòu)簡單 造價(jià)低耐腐蝕 不易堵塞 三 塔板的類型和結(jié)構(gòu) 1 泡罩塔板結(jié)構(gòu) 升氣管 泡罩特點(diǎn) 不易堵塞 不漏液 操作彈性較大結(jié)構(gòu)復(fù)雜 阻力大氣液接觸不均勻 塔板效率低造價(jià)高應(yīng)用 含固形物 易起泡的料液 2 篩孔塔板 結(jié)構(gòu) 塔板上開孔作為上升蒸汽的通道特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡單 造價(jià)低阻力小 氣液接觸較均勻易漏液 操作彈性小氣液接觸時(shí)間短氣體向上直吹易產(chǎn)生霧沫夾帶 3 S SD 形塔板 結(jié)構(gòu) 多個(gè)S形型材拼接組成特點(diǎn) 保持泡罩塔板的優(yōu)點(diǎn)塔板上氣流與液流并行 避免固體沉降板面液體落差小 氣液接觸較均勻塔板壓降較大 4 浮閥塔板 上升氣體量發(fā)生變化 浮閥升降改變氣相流通面積 氣流速度變化不大不漏液 操作彈性大氣液接觸時(shí)間長 塔板效率較高浮閥易出故障5 斜孔塔板氣液接觸均勻 霧沫夾帶較少塔板效率較高 生產(chǎn)能力大 四 設(shè)計(jì)計(jì)算 1 塔頂上升酒精蒸氣濃度100kg進(jìn)料加熱至沸點(diǎn)所需熱量 Q 100CF t沸 t進(jìn) kcal 式中 CF 進(jìn)料液比熱 kcal kg t沸 進(jìn)料層板上液體沸點(diǎn)溫度 t進(jìn) 進(jìn)料液體溫度 據(jù)Q和進(jìn)料液中酒精濃度x進(jìn) 查圖得進(jìn)料層板上液體中酒精濃度x液 查表得與之相平衡的酒精濃度即為塔頂上升酒精蒸氣濃度y頂 除以1 1加以校正 2 物料衡算 塔頂上升蒸氣量 塔底排出廢液量 總物料衡算 F D V W酒精衡算 FxF V y WxW式中 F 進(jìn)入的物料量 KgD 加熱蒸汽量 KgV 塔頂上升的酒精蒸氣量 KgW 塔底排出的廢液量 KgxF 進(jìn)料中酒精的含量 xW 廢液中酒精的含量 0 01 3 熱量衡算 加熱蒸汽量 QF QD QV QW Q損 4 塔板層數(shù) 理論板數(shù) 計(jì)算法 圖解法實(shí)際板數(shù) 塔板數(shù) 理論塔板數(shù) 板效率 實(shí)際設(shè)計(jì)中 塔板數(shù)比計(jì)算所得多幾塊 5 塔徑 塔高塔徑 與進(jìn)料數(shù)量有關(guān) 確定蒸汽上升速度 塔高 與分離程度有關(guān) 選擇板間距 6 塔板設(shè)計(jì)升氣管 升氣管的數(shù)量 直徑 高度泡罩尺寸和安裝位置 設(shè)計(jì)原則 氣流速度穩(wěn)定 7 降液管 溢流堰 第十一章制冷設(shè)備 主要內(nèi)容 第一節(jié)制冷方法第二節(jié)蒸汽壓縮式制冷設(shè)備學(xué)習(xí)要求 了解制冷方法掌握蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)組成設(shè)備對(duì)制冷劑 載冷劑的要求和常用制冷劑 載冷劑的性質(zhì) 種類 第一節(jié)制冷方法 一 制冷 將被冷卻空間或物體中的熱量取出 使其溫度降低 且低于周圍環(huán)境 水或空氣 的溫度二 應(yīng)用低溫生產(chǎn) 麥芽汁冷卻和發(fā)酵 冷卻結(jié)晶 冷凍干燥 菌種 產(chǎn)品的貯藏生產(chǎn)環(huán)境的降溫 生產(chǎn)車間的空氣調(diào)節(jié) 三 方法 第二節(jié)蒸汽壓縮式制冷設(shè)備 一 壓縮式制冷循環(huán)低壓液體蒸發(fā)汽化吸收被冷卻物體或空間的熱量汽體被壓縮超過冷凝壓力將熱量傳遞給周圍介質(zhì) 水 空氣 后又冷凝為液體液體制冷劑經(jīng)過膨脹閥后壓力降低蒸發(fā) 壓縮 冷凝 膨脹形成一個(gè)反復(fù)循環(huán)過程 將被冷卻物體或空間的熱量傳遞給周圍介質(zhì) 水 空氣 二 制冷劑 1 制冷劑 在制冷系統(tǒng)中從被冷卻空間或物體中取出熱量 在冷凝器中放出熱量給周圍介質(zhì) 不斷循環(huán)地傳遞熱量實(shí)現(xiàn)制冷的工作介質(zhì)2 要求熱力學(xué)方面常壓下的蒸發(fā) 沸騰 溫度要低常溫下的冷凝壓力要低單位體積的 制冷劑 蒸汽產(chǎn)冷量要大臨界溫度要高 凝固溫度要低 導(dǎo)熱系數(shù) 放熱系數(shù)要高 物理化學(xué)方面粘度 密度要小化學(xué)性能穩(wěn)定無腐蝕性對(duì)水 油的溶解性生理學(xué)方面 對(duì)人體無毒 無害經(jīng)濟(jì)方面 價(jià)格低廉 容易取得環(huán)保方面 符合標(biāo)準(zhǔn) 3 制冷劑的分類 無機(jī)化合物 空氣 H2O CO2 SO2 NH3代號(hào) R7 分子量 碳?xì)浠衔?甲烷R50 乙烷R170 丙烷R290 丁烷R600 乙烯R1150 丙稀R1270氟利昂 飽和碳?xì)浠衔锏柠u代物通式 CmHnFxClyBrz代號(hào) R m 1 n 1 x B z 共沸混合物 由兩種或兩種以上互溶的制冷劑混合而成代號(hào) R5 序號(hào) 4 常用的制冷劑 氨 NH3 有良好的熱力學(xué)性質(zhì)在0 1MPa下的蒸發(fā)溫度為 33 4 常溫下冷凝壓力約0 7 1 3MPa單位容積產(chǎn)冷量比較大 汽化熱1312 4kJ kg 不溶于油 吸水性強(qiáng) 不會(huì)有冰塞現(xiàn)象易于購得 價(jià)格低廉有刺激性氣味 有毒性 氟利昂 對(duì)人體危害性較小的制冷劑 無色 無臭 不燃燒 無爆炸性在0 1MPa下R 12 CF2CL2 沸點(diǎn)為 29 8 常溫下冷凝壓力約0 8 1 2MPa滲透能力很強(qiáng) 滲漏不易發(fā)現(xiàn)單位容積產(chǎn)冷量較小 汽化熱161 6kJ kg 有些不符合環(huán)保要求R 134a C2H2F4 CH2F CF3 R600a 異丁烷 三 載冷劑 間接制冷 制冷劑蒸發(fā)吸取某種物質(zhì)熱量使其降溫 再用這個(gè)低溫物質(zhì)去冷卻需要被冷物體或空間 直接制冷 用制冷劑直接吸取被冷物體或空間的熱量 使其達(dá)到所要求低溫 1 載冷劑 在間接制冷系統(tǒng)中從被冷卻空間或物體中取出熱量 在蒸發(fā)器中放出熱量給制冷劑 不斷循環(huán)地傳遞熱量實(shí)現(xiàn)制冷的工作介質(zhì) 2 要求 無毒 安全可靠 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 腐蝕性小 比熱大 單位質(zhì)量的熱容量大 凝固溫度低 低于制冷劑的蒸發(fā)溫度 粘度小 密度小 導(dǎo)熱系數(shù)大 價(jià)格較低 容易獲得 3 常用載冷劑 空氣水水溶液 NaCl CaCl2 MgCl2或糖的水溶液NaCl水溶液共晶點(diǎn)溫度 21 2 CaCl2水溶液共晶點(diǎn)溫度 55 有機(jī)溶液 乙醇 乙二醇 丙二醇 二氯甲烷乙醇凝固溫度 117 丙二醇凝固溫度 60 二氯甲烷凝固溫度 97 四 制冷系統(tǒng)設(shè)備 1 壓縮機(jī)作用 壓縮制冷劑飽和蒸汽到冷凝壓力 2 冷凝器 氨立式殼管冷凝器 作用 使高溫高壓過熱制冷劑氣體冷卻 冷凝成高壓液體 將熱量傳遞給周圍介質(zhì) 水 空氣 類型 臥式 立式 套管式 噴淋式氣冷式 水冷式 3 膨脹閥 節(jié)流減壓 作用 降低制冷劑的壓力和控制制冷劑的流量高壓液體制冷劑通過膨脹閥時(shí) 由冷凝壓力驟降為蒸發(fā)壓力 部分液體制冷劑汽化吸熱 其本身溫度降低 4 蒸發(fā)器 冷風(fēng)機(jī) 作用 低溫低壓的液體制冷劑蒸發(fā)吸收被冷卻物質(zhì)的熱量 立管式蒸發(fā)器 立管中制冷劑循環(huán)路線 5 油氨分離器作用 除去壓縮后氨氣中攜帶的油霧類型 洗滌式 填料式 離心式 油氨分離器 6 貯氨罐作用 貯存和供應(yīng)制冷系統(tǒng)的液氨