年产10000吨燃料乙醇工厂设计

课程设计任务书题目名称玉米燃料乙醇工厂设计题目性质□真实题目■虚拟题目学生学号学生姓名专业名称指导教师技术职称学生层次本科所在单位二0二0年六月制定-1--1、项目简介1、项目名称：玉米燃料乙醇工厂的建立2、项目地址：xx经济开发区3、项目总投资：6000万人民币4、项目内容：玉米燃料乙醇工厂5、规模：年产10000吨玉米燃料乙醇工厂6、项目的依据和原则：（1）认真执行国家及有关部门制定的标准规范。。（2）以科学的求实精神对项目的技术方案进行多方论证和比较，选出技术先进、经济合理、安全可靠的设计方案，为投资决策提供依据。2、产品规模1、本项目拟建内容项目建设生产车间，包括玉米处理车间、发酵车间、蒸馏车间、成品区等；生产设备及其相应的工艺装备；配套建设相应的公用工程及服务性设施；建设相应的环保设施，建成后年产燃料乙醇10000吨。2、拟建规模建成年产10000吨燃料乙醇。3、建设地点拟建于山东东营港经济开发区。东营港建成于1997年，现有泊位14个，是中国国务院批准的国家一类开放口岸，是经山东省政府批准设立的省级经济开发区，规划区域内，分为仓储、化工、加工制造、高科技、行政办公、生活商贸六大功能区。东营港交通便利，经济发展迅速，具有广阔的土地资源，尤其是东营港经济开发区232平方公里控制范围内，全部是未开垦的空旷盐碱荒滩，特别适合玉米种植，所以原料供应充足，足以撑起生物质原料生产乙醇的“绿色行业”，是投资的最佳选择地。4、占地面积10000平方米3、厂址选择3.1厂址选择的目的与依据1、目的：进行年产10000吨玉米燃料乙醇生产。2、选址依据：（1）有燃料乙醇生产许可证，能按照国家规定组织生产。（2）有基本的生产及技术力量保证。（3）严格执行国家规定的环保相关法规，符合环保要求，“三废”治理与项目建设“三同时”。（4）严格执行国家有关“劳动安全卫生”规定，确保安全生产。3.2厂址条件本项目初步定的厂址是山东东营港经济开发区。东营港交通便利，经济发展迅速，具有广阔的土地资源，尤其是东营港经济开发区232平方公里控制范围内，全部是未开垦的空旷盐碱荒滩，特别适合玉米种植，所以原料供应充足，足以撑起生物质原料生产乙醇的“绿色行业”，是投资的最佳选择地。与中国其它港口和开发区相比，东营港、东营港经济开发区投资环境优良，具备五个方面的比较优势：一是具有良好的区位优势。东营港地处环渤海湾港口布局的适中位置，距天津港90海里，距大连港122海里，是东北经济区与华北、中原经济区交通通道的中心控制点。东营港平均潮差仅0.76米，等深线密集，水深－10米处离岸6公里，水深－20米处离岸15公里，是渤海湾泥质海岸线距深海最近的位置，是建设万吨级深水二是具有良好的交通优势。东营港经济开发区水上交通十分方便，出渤海湾与国内外各港口相通。陆路交通非常发达，与首都北京、省会济南和天津、青岛等重要港口城市都有高等级公路连接。铁路正在建设，拟建的通港铁路支线将与德烟铁路同步开工。空中交通非常便利，东营飞机场已开通北京、上海航线，并将陆续开通至海口、深圳、沈阳、哈尔滨等地的航线，还将开通至仁川等地的国际航线。三是具有广阔的经济腹地优势。东营港经济开发区直接经济腹地为山东东营、淄博、滨州、德州和潍坊等地市，间接经济腹地包括济南、泰安和聊城，并可辐射冀南、晋中等地区。经过多年发展，该区域已经形成了石油化工、盐化工、纺织业、机械电子产业、轮胎产业、造纸工业、食品工业等优势产业，尤其是石化产业得到迅猛发展，12家炼化企业2005年原油加工能力达2065万吨，2010年原油加工量将突破3800万吨，具有发展大型石化企业得天独厚的条件。四是具有充足的土地空间优势。东营港后备陆域广阔，可以充分发挥临海优势，向内陆腹地辐射，逐步形成以港口为核心的临港产业和替代产业。东营港经济开发区232平方公里控制范围内，全部是未开垦的空旷盐碱荒滩。在中国沿海地区已经没有后续土地可利用的情况下，东营港丰富的土地资源，将为港口和开发区长足发展提供坚实保障。4、生产工艺的设计4.1生产方案本项目拟年生产10000燃料乙醇，同时生产副产品有工业CO2气体、酵母蛋白、饲料、有机肥原料等。4.2工艺流程以玉米为原料，经粉碎，榨汁，酸化，发酵，蒸馏，分子筛脱水得高纯度的燃料乙醇，工艺流程如下：玉米粉（酸化粉碎玉米粉（酸化粉碎除杂玉米加水加水酸化培养酒糟有机肥料酸化培养粗馏发酵醪分离酵母发酵杀菌粗馏发酵醪分离酵母发酵杀菌酵母蛋白酵母CO2工业CO2精馏分子筛脱水燃料乙醇精馏分子筛脱水燃料乙醇图1工艺流程图-1--5、物料计算5.1原料消耗计算1、总反应式榨汁阶段：玉米玉米粉（90%）加水可发酵糖（20%）发酵阶段：C6H12O6 2C2H5O+2CO2180 2×462×442、生产1000kg无水酒精理论葡萄糖消耗量：1000×（180/92）=1956.5kg生产1000kg燃料乙醇理论葡萄糖消耗量：1956.5×99.19%=1940.7kg92.19%——国标燃料乙醇乙醇质量分数3、生产1000kg燃料乙醇实际玉米消耗量：1940.7/（45%×94%）=10322.8kg20%——玉米加水后的含糖量94%——玉米发酵利用率4、生产1000kg燃料乙醇实际玉米消耗量：10322.8/70%=14746.9kg5、酒母消耗量：10322.8×0.1%=10.3228kg6、硫酸消耗量：10322.8×0.2%=20.65kg7、硫酸铵消耗量：10322.8×0.2%=20.65kg8、硫酸镁消耗量：10322.8×0.1%=10.3228kg9、磷酸氢钾消耗量：10322.8×0.125%=12.90kg5.2成品与发酵醪量的计算设发酵结束后成熟发酵醪含酒精12%（V/V）,相当于9.05%（W/W），并设蒸馏效率为98%，发酵罐酒精捕集器洗水为发酵醪的2.5%，有关计算如下：（1）需蒸馏的成熟发酵醪量为：1000×99.21%/（98%×9.05%）=11465.8kg（2）不计酒精捕集器洗水，成熟发酵醪的量为：10322.8/1.025%=10071kg（3）入蒸馏塔的成熟发酵醪的酒精浓度为：1000×99.19/（98%×10322.8）=8.83%（4）相应放出CO2的量：【（1000×99.19%）/98%】×（44/46）=968.3kg（5）酒母醪量：【（10071+968.3）×1.01】×1.5%=176.25kg（6）醛酒产量：设醛酒量占成品酒精的20%，则生产1000kg成品酒精可得次级酒精为：1000×2%=20kg（7）杂醇油量为：1000×0.3%=3kg（8）废醪量计算：1）醪塔上升蒸汽量：10071×7.56/47.18%=1821.1kg47.18%塔顶上升酒气的乙醇质量浓度2）残留液量：10071-1821.1=8211.7kg3)成熟醪带入塔的热量：10071×3.98×70=2.8×106KJ3.98--成熟醪比热容【KJ/(kg.K)】，70℃4）蒸馏残留液固形物浓度：10071×7.5%/9628=7.85%5）塔底残留液带出热量：10071×4.05×105=3.79×104.05--蒸馏残留液比热容【KJ/(kg.K)】，105℃6）上升蒸汽带出热量：1821.1×1965=3.6×10196550%酒精蒸汽焓,KJ/kg塔底采用0.05MPa（表压）蒸汽加热，焓为2689.8KJ/kg；又蒸馏过程热损失取总传递热的0.9%故得消耗的蒸汽量为【3.61×106+4.09×106-3.2×106】【(2689.8-4.18×105)×99.1%】=2017kg99.1%实际蒸馏热量利用率若采用直接蒸汽加热，则塔底排出废醪液为：2017+9628=11645kg5.3乙醇工厂总物料衡算表1总物料衡算一览表名称每吨产品产（耗）量kg日产（耗）量t年产（耗）量t成品酒精100033.3310000玉米15340533191880玉米粉1022123484240发酵酵母11.4710.383114.71浓硫酸22.9430.765229.43硫酸镁1.14710.038311.471磷酸一氢钾14.3930.472143.93硫酸铵22.9430.765229.43酒母醪182.256.0751822.5蒸馏发酵醪11465.8382.19114658杂醇油30.130.00二氧化碳677.8122.596778.1酒糟11645388.171164506.设备选型6.1酒精生产主要设备的选择1、粉碎机由物料衡算可知，每小时需玉米22.76吨，选生产能力30吨/时粉碎机1台，功率35kw2、硫酸贮罐每天硫酸用量为0.765t，硫酸浓度为98%、密度1831kg/m3每天用硫酸体积是0.765/（0.98×1.831）=0.426m设填充系数80%，则总体积0.426/80%=0.53故选1个1m3、硫酸泵硫酸流量（22943×10000）/（300×24）=31.86k/h，体积流量为0.017m3/h，选耐腐蚀泵25F—16,流量50m3/h，扬程16m4、酸化高位箱玉米粉和硫酸流量为（382.39+0.765）/24=16t/h，设2h装满箱，则24小时装12个，停留时间为1h，酸化高位箱的个数N=nt/24=12×1/24=0.5个取1个，V=（16000×2）/（1050×0.8）=38m故需1个40m5、发酵罐根据前边物料横算知，玉米粉量为15933.2㎏/h，活性干酵母的量15.93㎏/h,可计算出发酵罐的进料量为:M=15933.2+15.93=15948.83kg/h按每8h装满一罐,则一天24h可装满3罐，设发酵周期为48h,发酵醪的密度为1050kg/h。（1）发酵罐的个数为[6]:N=nt/24+1n—24h装满的罐数t—发酵周期故N=nt/24+1=3×48/24+1=7个（2）发酵罐的体积及结构尺寸:V=（15948.83×8）/（1050×0.90）=135.02m3,取发酵罐采用圆柱形器身,底和顶为锥形盖,选取结构尺寸的比例关系如下:H=1.3Dh1=h2=0.12DV=0.785D2（H+h1/3+h2/3）可计算出D=5.17m则H=1.3D=6.721mh1=h2=0.1D=0.620由发酵罐的基本结构尺寸可确定全罐表面积A,罐体圆柱部分表面积A1和罐底,罐顶表面积A2,A3分别为:A1=3.14DH=3.14×5.17×6.72=109.11mA2=A3=3.14R（R2+h2）1/2=3.14×2.95×（2.952+0.6202）1/2=21.58m全罐表面积为:A=A1+A2+A3=152.27m2冷却面积和冷却装置主要结构尺寸按下式计算:A=Q/KTM①总的发酵热Q=Q1-（Q2+Q3）Q1=msqQ2=5%Q1Q3=AKC（TW-TB）Q1=15948.83×8×0.008×582=5.94×105kgQ2=6%Q1=5%×5.94×105=0.36×105kg/h设发酵罐壁温最高可达35℃,平均温度可达Kc=K时+K罐=1.7（Tw–Tb）1/4+c【（Tw/100）4-（Tb/100）4】/（Tw-Tb）=33.5【kJ/（m2.h.℃）】Q3=AKC（TW-TB）=152.27×33.5×（35-32）=0.15×105kJ/hQ=Q1-（Q2+Q3）=5.94×105-（0.36×105+0.15×105）=5.43×105kJ/h②冷却水耗量的计算：W=Q/Cw（T2-T1）=5.43×105/【4.18×（24℃-20℃Cw—水的比热容,4.18T1,T2—冷却水进出口温度分别为20℃,6、酒母罐发酵接活化好的酵母量约1.5%，所以V=150×1.5%=1.5选2个2.0m37、进料泵玉米粉进料流量Q=15932.9㎏/h，体积流量为15.17m3/h，选泵型号为IS－50－200,其转速为1450r/min，流量为8、锅炉选用水管式锅炉，这种锅炉热效率高，省燃料。需用蒸汽流量7.67t/h故选1个10t/h的锅炉可满足生产用。9、醪塔（1）由物料衡算之知：醪塔上升的蒸汽量为1.8372×10000/（300×24）=2.55t而塔顶蒸汽的浓度为44.85%（质量分数），其蒸气密度是0.91kg/m3则上升的蒸汽量：2.55×1000/（0.91×3600）=0.78m（2）醪塔上的气速：按经验式umax=1.2【（0.699+0.991）/2】1/2=1.31m/sumax=0.75umax=0.75×1.31=0.98m（3）塔径的计算D=【（4×0.78）/（3.14×0.98）2】1/2=1.014m取1.1m（4）H=10.8m10、其他设备选型方法同上。6.2玉米燃料乙醇设备一览表表5原料处理车间设备选型序号产品名称规格和技术参数重要材料单位单位1输送机Q=25t/h台32粉碎机Q=30t/h台13原料泵Q=30m不锈钢个34硫酸计量罐V=1m不锈钢个15酸化液泵Q=25m3不锈钢个16酸化罐V=100m不锈钢个17缓冲罐V=150m不锈钢个28硫酸贮罐V=6m碳钢个1表6发酵车间设备选型序号产品名称规格和技术参数重要材料单位数量1空气储罐V=1m碳钢个12空气压缩机Q=0.9m3碳钢台13空气过滤器Φ500mm碳钢个14空气净化器Φ600mm碳钢个15泡沫捕集器V=6m碳钢个16酒母罐V=2m碳钢个27进料泵Q=30m3不锈钢个18发酵罐V=150m碳钢个79醪液泵Q=30m不锈钢个110酵母分离器Q=30m3不锈钢个1表7蒸馏脱水车间设备选型序号产品名称规格和技术参数重要材料单位数量1醪液预热器卧式多程碳钢个12粗馏塔F1型浮阀不锈钢个13精馏塔F1型浮阀不锈钢个14分子筛塔填料塔不锈钢个25再沸器热虹吸式不锈钢个26冷凝器列管立式不锈钢个47成品冷却器板式不锈钢个18杂醇油冷却器板式不锈钢个19杂醇油分离器V=0.2m不锈钢个110杂醇油暂储罐V=3m不锈钢个111蒸汽喷射装置不锈钢套412汽包Φ500×2000碳钢个113水包Φ350×2000碳钢个114成品计量罐V=8m不锈钢个215精塔回流泵Q=15m3不锈钢台116酒糟泵Q=25m3不锈钢个117成品入库泵Q=10m3不锈钢台218成品出库泵Q=20m3不锈钢台219成品贮罐V=300m碳钢个420锅炉10T/h个1以上整套设备价格约1610万元。以下化验设备从其它公司购买。表8化验设备选型序号名称数量价格1光电分析天平1102电烘箱183气相色谱仪124微量水分测定仪10.55普通天平20.26各种滴管等常规仪器若干0.037显微镜10.88干燥器11.89其他常用化验设备等若干1.2总计24.72万元7、工厂平面布置7.1生产车间工艺设计生产车间工艺布置应根据以下原则：（1）设备布置要尽量按工艺流程的顺序安排，但有些特殊设备可按相同类型设备适当集中。（2）在进行生产车间设备布置时，要考虑导进行多品种生产的可能，以便灵活调动设备，并留有相当的余地，以便更换设备。同时，还应注意设备相互间的间距和设备与建筑物的安全维修距离，既要保证操作方便，又要保证维修装拆和清洁卫生的方便。（3）生产车间与其它车间的各工序要相互配合，保证各物料运输通畅，避免重复往返。要尽可能利用生产车间的空间运输；合理安排生产车间各种废料的排出，人员进出要和物料进出分开。人流通道、物流通道、包装材料通道要流畅，尽量避免交叉、往复、污染。（4）必须考虑生产卫生和劳动保护。（5）应注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。（6）可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。（7）要对生产辅助用房或空间留有充分的面积。车间平面布置图见附图三。7.2生产车间非工艺设计1、门生产车间的门，应设置防蝇、防虫的装置，如水幕、风幕、暗道或飞虫控制器。2、排汽对产生水蒸气的设备需进行机械通风，可在设备附近或设备上部的屋顶开孔，用轴流风机在屋顶上直接进行排汽。3、采光车间高度6.5m，侧窗的采光面积足以达到一定的采光系数，所以不需在屋顶上开天窗。4、地坪生产车间设有明沟排水，将生产车间的废水和腐蚀性介质排除。车间地坪采用石板地坪，其优点是能耐腐蚀，不起灰。7.3车间设计对卫生的要求1、车间地址选择的卫生本生产车间应设在市郊无污染区，避免与发电厂、化肥厂、水泥厂等相邻。2、车间内部总平面布局的卫生所有会产生污染的车间，都要与重要的生产车间相隔离，这样才不会发生内部污染的情况，符合卫生要求。3、车间内部建筑的卫生（1）厂区厕所应有冲水、洗手设备和防蝇、防虫设施。其墙裙应砌白色瓷砖，2米以上，顶角、墙角应是弧形，窗台是坡形，地面要易于清洗消毒，并保持清洁。（2）垃圾及下脚料应在远离发酵区集中堆放，必须当天清理出厂。（3）与物料相接触的机器、输送带、工作台面等均应采用不锈钢材料，制作车间内应有对设备及工具进行消毒的设施。4、车间防鼠设施（1）车间门窗结构要紧密，缝隙不能大于1cm，所有出入口包括排水沟出入口，下水道出入口都应安装上洞口小于1cm的金属网防鼠。（2）地基的深度应深入地下0.5～0.8m，地面上60cm之下部分均用坚固砖、石等鼠类不能进入的材料砌成。（3）墙身光滑，墙角有一定的弧形，可防止老鼠上屋顶的活动。5、玉米仓库的卫生（1）仓库应照明充足，通风良好，要注意防潮。库内设有温湿检测设备、降温吸湿设备以便随时监测温度和湿度。（2）定期清洁、消毒，保持库房整洁和卫生。6、生产人员个人卫生（1）在特定时间，生产车间的工作人员，穿戴白色工作服和鞋帽，操作前要洗手，不得穿工作服进厕所。（3）个人行为举止和工作方法适当，严禁在车间吸烟和吃零食，随地吐痰和乱扔废弃物，在无保护半成品前咳嗽、打喷嚏等。（4）注意个人卫生，勤洗澡、勤换衣、勤剪指甲、勤理发。（5）生产车间不得带入或存放个人生活用品，如食品、烟酒、药品和化妆品等。（6）加工产品时，为避免对产品造成污染，工人严禁携带手表、首饰等进入车间。7、原辅材料的卫生原辅材料要符合有关标准规定，经检验合格后才投入生产，原辅料仓库清洁卫生。8、发酵反应罐的设计（1）发酵罐材料选型发酵反应器材料可以选用碳钢、不锈钢、合金钢等。相对其他工业来说，发酵液对钢材的腐蚀不大，但必须能耐受一定的压力和温度，通常要求耐受130－150℃的温度和0.3MPa的压力。综合各因素，我们选择不锈钢16MnR钢。1、罐体壁厚：取决于罐径及罐压的大小。取D=3m,p=0.3MPa,双面焊缝=0.8，=137MPa,C=3mm则D——罐体直径（mm）

p——耐受压强(设计压力)

φ——焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取1.0

[σ]——罐体金属材料在设计温度下的许用应力(不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa)

C——腐蚀裕度，当δ－C<10mm时，C＝2、封头壁厚计算：常大于罐体壁厚已知：取双面焊φ=0.8、D=3000mm、P=0.3MPa、K=2.3、、t=1求得：根据《发酵工厂工艺设计概论》，中国轻工业出版社，2006年。附录的表17查询可知：选用15mm厚A3D——罐体直径（mm）

p——耐受压强(取0.3MPa)K——开孔系数，取2.3

φ——焊缝系数，双面焊取0.8，无缝焊取1.0

[σ]——设计温度下的许用应力（不锈钢焊接压力容器许用应力为150℃，137MPa）

C——腐蚀裕度，当δ－C<10mm时，C＝3、挡板通常挡板宽度b取(0.1～0.12)D，装设4~6块即可满足全挡板条件。根据下式计算挡板数n：取b=0.1D,得出挡板数n=5块式中b——挡板宽度，mm；D——罐内径，mm；n——挡板数，mm。4、搅拌器采用涡轮式搅拌器，选择搅拌器种类和搅拌器层数，根据d确定h和b的值尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环量大，搅拌功率消耗也大；叶径:d=(0.3～0.4)D盘径:di=0.75d叶高:h=0.3d叶长:b=0.25d根据D=3m,得叶径d=0.35D=1.05m所以：盘径:di=0.75d=0.7875m叶高:h=0.3d=0.315m叶长:b=0.25d=0.2625m5、人孔和视镜人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。本次设计只设置了1个人孔，标准号为：HG21515－1995人孔（R·A－2707）450，开在顶封头上，位置：角度。视镜用于观察发酵罐内部的情况。本次设计只设置了2个视镜，开在顶封头上，位置：角度。（2）主要部件尺寸的设计1、发酵罐壁厚S式中P——设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现取0.5MPaD——发酵罐内径，D=546——A3钢的许用应力，=127MPa——焊缝系数，其范围在0.15～1之间，取0.7C——壁厚附加量（cm）C=C1+C2+C3式中C1——钢板负偏差，视钢板厚度查表确定，范围为0.13～1.3，取C1=0.C2——为腐蚀裕量，单面腐蚀取1mm，双面腐蚀取2mm，现取C2=2mmC3——加工减薄量，对冷加工C3=0，热加工封头C3=S0×10﹪，现取C3=0C=0.8+2+0=2.8（mm）根据《发酵工厂工艺设计概论》，中国轻工业出版社，2006年。附录的表17查询可知：选用20mm厚A32、封头壁厚计算式中P=0.5MPa，D=467cm，=127MPa，=0.7C=0.08+0.2+0.1=0.38（cm）选用20mm厚A33、进出口管径稀糖液进口管径：稀糖液体积流量计算：根据物料衡算结果可知，每小时进入醪塔体积流量为47373，醪液密度为1200kg/m3，则V=47373/1200=39.5（m3/h）稀糖液体积流量为39.5m3/h，设其流速为=0.785d2，管径取无缝钢管φ200×6mm可用。稀糖液出口管径：因为出口物料量要比进口物料量大些，按说出口管径应该比稀糖液进口管径大些，所以取φ210×7无缝钢管就可以满足了。排气口管径：取φ250×8无缝钢管4、支座选择由于发酵罐很大，总重量较大，选用裙式支座，并用钢筋混凝土制做。9.粗馏塔设计9.1板距的选择板距随空塔蒸气速度、料液起泡性和塔板类型而变化。空塔蒸气速度大，板距也要大，才能防止雾沫挟带。成熟醪起泡性强，故粗馏塔（泡盖塔）的板距一般取为400毫米左右。9.2塔径估计（1）空塔蒸气速度空塔蒸气速度与板距和泡沸深度有关。塔板距离小，蒸气速度可以小；反之，则蒸气速度宜于大。但蒸气速度不宜过大，过大则雾沫挟带多，影响塔板效率。泡沸深度大，蒸气速度宜于小，否则也会产生雾沫挟带，影响塔板效率。苏联斯塔勃尼科夫提出如下经验公式：W=0.305h÷(60＋0.05h)－0.012Z式中w——空塔蒸气速度（米／秒）h——板距（毫米）Z——泡沸深度（毫米）苏联锲尔茨巴莫又提出如下经验公式：w=Aγ-m式中w——空塔速度（米／秒）γ——酒精蒸气重度（公斤／米3）系数A和指数m的实验值（泡沸深度为30毫米）如下表所列。表3-4板距（毫米）500400300200150135A1.141.101.020.820.620.54M0.4650.4700.4900.5450.4900.425现取板距为400毫米，泡沸深度为50毫米。代入尼科夫经验公式，得w=0.305×400÷(60＋0.05×400)－0.012×50=0.93(米／秒）若用茨巴莫的经验公式，从上表查得，当板距为400毫米时，A=1.1，m=0.47。已知酒精蒸气浓度为48％（重），其重度γ=0.934－0.47=1.13（米／秒）现取泡沸深度50毫米，而实验条件为泡沸深度为30毫米，则空塔速度应比计算值小约15％，所以w=1.13×(1－0.15）=0.96(米／秒）取空塔速度为0.96米／秒。（2）上升蒸气容积粗馏塔上升蒸气量的粗略计算，可根据热平衡来计算，若忽略相邻两板间的温度差异、塔板上物料的混合热以及塔的热损失，则得下列简单的热量衡算式：Vn＋1γn＋1=Vnγn=Dγ式中Vn，Vn＋1——n层、n＋1层上升酒精蒸气量（千摩／秒）γn，γn＋1——n层、n＋1层上升酒精蒸气潜热（千焦／千摩)D——加热蒸汽量（千摩／秒）γ——水蒸气潜热（千焦／千摩）现D=5593公斤／时，γ=2165千焦／公斤；塔顶酒精蒸气浓度为48％（重），其潜热γ=2094千焦／公斤，密度为0.934公斤／米3，分子量为25.4。代入热量衡算式，得：5593÷3600÷18×2165×18=V÷25.4×2094×25.4V=1.6公斤／秒=1.6÷0.934=1.71（米³／秒）塔径塔径（米）取塔径为1.7米。9.3泡盖塔板结构计算根据经验，每块塔板升气管的总面积均为塔板面积的12~14％。过多，则泡盖相邻距离太小，上升气流严重重叠；太少，则气液接触不匀。现取升气管总面积为塔板面积的14％，每层塔板上升气管10个，则：

每个升气管面积=0.785×1.7²×0.14÷10=0.032（米²）每个升气管直径=0.2（米）此外，根据上升酒精蒸气在升气管和泡盖里各个通道的截面积都相等的要求来计算。即：S1=S2=S3=S4=S5式中S1——升气管截面积（米²）S2——升气管顶边至泡盖顶蒸气通道截面积（米²）S3——泡盖与升气管间环系截面积（米²）S4——泡盖下沿至塔板间蒸气通道截面积（米²）S5——泡盖齿缝的面积（米²）9.4降液管常见的降液管有弓形和圆形。圆形降液管截面积小﹑周边短﹑没有足够的分离空间，使泡沫层中气体及时与液体分离而被带进降液管。因此降液管中往往充满泡沫，影响降液效果，使塔生产能力和弹性受到限制，塔截面的有效利用率也降低；弓形降液管的截面积大，周边长，液流比较流畅，解除了对塔生产的限制。所以除液流负荷小的塔采用圆形管外，一般都采用弓形降液管。塔板上液流流程有单流和双流两种。单流是从塔板一旁流向另一旁；双流是从塔板两旁流向中央或从中央流向两旁。但直径在两米以上和塔板上流量在110米³／时以上，多采用双流，一般流量在110米³／时以下，不论塔径大小都采用单流。出口溢流堰是用来保持塔板上液层一定高度和鼓泡区域的一定面积，故需考虑堰的高度和长度。堰长是根据溢流量及流程而确定，对于单流塔板，堰长通常取塔径的60~80％。堰高按保持塔板上液层有一定高度来考虑。hw=hL－h0w式中hw——堰高（毫米）hL——塔板上液层高度（毫米）h0w——堰上液层高度（毫米），与液体流量和堰长等有关。h0w=2.84E(L÷lw)E——液体收缩系数，一般取E=1L——溢流量（米³／时）lw——堰长（米）一般设计h0w应不小于6毫米，以免溢流在堰上分布不均，但也不宜过大。对于常压塔，常取hL为40~85毫米。堰高规定为：0.085－h0w≧hw≧0.04－h0w（米）一般取h0w为30~50毫米。弓形降液管上端管口与塔板平，下端距塔板的距离，可根据经验取为40毫米。若为圆形管，则管口距离塔板等于降液管直径的1／4。9.5粗馏塔塔板数计算xxWyq0xDxF图6粗馏塔塔板数图解法Fig.6Crudedistillationplatenumbergraphicalsolution粗馏塔同精馏塔一样采用直接蒸汽加热，故根据物料衡算结果，其操作方程为：其在y轴上的截距为0.061%饱和蒸汽进料，q=0，q线方程为 粗馏塔求解塔板数稍有不同，按图6所示求解塔板数，理论塔板数为8个则实际塔板数（个）10.精馏塔设计（1）塔径D，初选板间距=0.40m,取板上液层高度=0.06m,故-=0.40-0.06=0.34m查图4-5，Smith关联图得=0.066，校正C，则：取安全系数为0.70，则：按标准塔，圆整后D=1.8塔截面：空塔气速：（2）溢流装置采用单溢流，弓形降液管，凹形受液盘及平行溢流堰，不设进口堰，各项计算如下：溢流堰长取溢流堰长2.出口堰高由查图4-9，液流收缩系数计算图得E=1.07则：3.降液管的宽带wd与降液管的面积由，查的弓形降液管的宽度与面积图可知，，故计算液体在降液管停留时间以及检验降液管面积，即=1.734*0.4/0.0016217=427.70s(>5S符合要求)4.降液管管底底隙高度ho取液体通过降隙管底隙的流速为0.08m(3)塔板布置（1）取边缘区宽度WC=0.07m安定区宽度WS=0.1m(2)计算开孔面积其中故：=0.865(4)开孔数n与开孔率f取筛孔的孔径d0为5mm,三角形排列，一般碳钢的板厚d为3mm，取t/d0=3.55，故孔中心距t=3=15mm塔板的孔筛数n，即：=1.155*0.856/=4396塔板上开孔区的开孔率，即气孔通过筛孔的气速为（5）塔有效高度Z精馏段：Z精=（35-1）*0.4=13.6m提馏段：Z提=(11-1)*0.4=4.0mZ=Z精+Z提=13.6+4.0m=17.6m其中：X,开孔区宽度的1/2，mR,鼓泡区的半径,m,筛板厚度,mm,筛孔直径,mmt,筛孔的中心距,mmn,筛孔数目,个开孔率，无因次气体通过筛孔的速度，经济技术与概算产品利润估算表10一吨酒精成本名称用量（千克）单价（元/千克）成本（元）玉米16388.10.121966.57硫酸22.9431.534.42硫酸铵22.9430.71.60磷酸氢钾14.13934.665.04硫酸镁1.14710.40.46酵母11.4718206.46水5424.820.00210.8496电162.92kwh0.0005284.71煤炭716.70.5358.35维修15运输50税500工人工资106.92固定费用158其它费用20总计3578.38目前市场无水酒精价格在5000元左右，每吨产品的利润为5000-35780.38=1421.62元。年产1万吨酒精，利润约为1462.62万元。副产品年收入估算表11副产品收入名称产量（吨）单价（元/吨）产值（万元）CO2500020001000酒糟4200500210酵母蛋米渣800002001600总计3710总收入估算年产10000吨无水乙醇项目：酒精年收入5000万元，产品年利润1462.62万元；生产副产品投入800万元，形成效益为2910万元，年综合效益为4372.62万元。投资和回收率估算1、资金流向：(1)固定资金：固定资产投资3600万元，构成如下：土地购置费165万元