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2．物料衡算
2.1生产规模
年生产能力：100000t／y
年连续工作日:280d／y
连续每小时产量：
根据设计任务，医用酒精的年生产能力100000t／y
全年365d，除去机械维修、节假日等，实际连续工作日280d 每昼夜24h连续生产，则每小时生产能力：
P
100000
14900kg/h
28024
蒸馏过程采用气相过塔两塔蒸馏流程，塔底采用直接蒸汽加热，压力为0.12MPa，温度
为104℃。设蒸汽总损耗0.25%，其中精馏和粗馏各占一半，在粗馏和精馏损耗中，设备的蒸汽渗漏损耗和废酒糟带走的酒精各占一半，两外提取杂醇油带走的酒精又占成品酒精总量0.48%
2.2各塔物料衡算
图2粗馏塔物料进出
Fig.2Figure out crude distillation column materials
对整个粗馏塔进行全塔总物料衡算；
F 0S L
W0
F x 00L
x l
W
x w
式中F
0——发酵缪蒸汽量，kg/h；x
——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；x——上升蒸汽的摩尔分率
l
W
0——废液量，kg/h；x
w0
——废液中的摩尔分率
粗馏塔热量衡算：
F I 0F SI
s
LI
L
W
I W
式中：I——成熟缪的热焓，kJ/kg；
F
I——加热蒸汽的热焓，kJ/kg；
s
I——废液的热焓，kJ/kg；
W
I——上升酒精蒸汽的热焓，kJ/kg；
L
图2精馏塔物料进出Fig.2Figure out distillation column materials
F 80 4.175 334 kJ/kg
℃
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 ' V
'
其中
V Q (R 1)P
故：
F V P W P ' V
'
Fx
f
Px
p
W x
w
P 'x ' V 'x
p
p
式中 F —— 粗酒精蒸汽量，kg/h ； V 0—— 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：
FI
f
V I 0 s
QI
q
V I v
PI p W I w P 'I ' V 'I
p v
q '
式中
I —— 粗酒精蒸汽的热焓，kJ/kg ；
f
I —— 加热蒸汽的热焓，kJ/kg ；
s
I —— 回流液的热焓，kJ/kg ；
q
I
v —— 上升酒精蒸汽的热焓，kJ/kg ；
I —— 成品酒精的热焓，kJ/kg ；
p
I ' —— 杂醇酒精的热焓，kJ/kg ；
p
I —— 废液的热焓，kJ/kg ； w
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：x 0
温度：80℃
12%( 体积分数） 9.1%（质量分数） 3.77（摩尔分数），
比热： C
p,c
=4.17 4 kJ /kg. ，热焓： I
成品酒精：P=14900kg/h ，酒精含量： x =95%( 气相中酒精质量分数)=88.13%（气相中
p
其
酒精分子摩尔分数），温度：78.3℃=351.45K ，比热：3.35kJ/kg.
热焓:I
p
78.3 3.35 k J/kg
进料层气相酒精浓度： y 0=x f =49.18%(质量分数)=27.5%（摩尔分数）与之相平衡的液相 浓度 x 0=5.3% （摩尔分数），
则最小回流比： R min
x
p
y
0 y 0
x
88.13 27.5
27.5 5.3
2.7
取最适宜的回流比:R
1.3R min 1.3
2.7
3.5
则上升酒精蒸汽量：V
(R 1)P
(1 3.5) 14900
67050 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 67050 kg/h
I
q
I
p
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： x '
p
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
0.0048Px
p
杂醇酒精蒸汽量： P '
0.0048
x
p x
' p
P 0.0048
95
14900 210 kg/h
33
杂醇酒精的温度 354.15K ，比热为 4.10 kJ/kg.K,热焓 I '
P
精馏酒精蒸汽渗漏损耗和废液带走酒精损耗为
81 4.10 332 kJ/kg
V 'x
p
W x
w
0.00125 47571
0.081 2.40 kg/h
2
V '
2.40
2.40 x 0.95
p
2.53 kg/h
热损失按每 100kg 成品酒精 24166 kJ 计算，则： 24166 14900 100
3600000 kJ/h
将已知数据代入 Fx
f
Px
p
W x
w
P 'x ' V 'x
p
p
则得：
27.5F (1 0.0048) 14900 88.13 2 2.4
解得： F
47980 kg/h
热焓： I f 1975 kJ/kg
