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【求助】关于乙醇蒸馏的能耗问题
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有没有哪个虫子有这方面的资料？可否分享一下？ [ Last edited by mooncakexzj on 2009-5-18 at 07:56 ] |
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2楼2009-06-13 15:59:24
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mooncakexzj(金币+1,VIP+0):鼓励一下！ 6-18 11:18
mooncakexzj(金币+1,VIP+0):鼓励一下！ 6-18 11:18
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中国塔器塔板资深研究员许开天前辈是酒精塔行业的权威人士，在他所研究的酒精塔蒸馏工艺中，他的专利塔板以其高效分离效果,较宽分离能力在行业中得到了广泛应用。本人有幸于2005年初春与他合作对甲醇回收装置设计并制作安装，在该装置良好的运行质态下，本人对甲醇回收塔以及许老前辈所设计的酒精塔提出些许疑义，那就是在高效分离的基础上我们是否还可以在综合能耗上做点文章，以高效分离效果,较宽分离能力，较低综合能耗为己任，设计出全效分离装置！以下，我详细的阐述个人观点，以供行业人士考虑！ 就许开天前辈为江苏宜兴某一化工企业上马的甲醇蒸馏塔为例，来逐步讨论工艺可以改进的方向。该塔是一甲醇回收塔，是处理酯化后甲醇和水的混合物的，直径1000，塔身尽高20米，冷凝器3台串联使用 140平方米，再沸器 60平方米。利用导热油加热，两台一寸回流泵和两台一寸进料泵，一25平方米的废热换热器。处理能力在1.5-2吨每个小时的醇水混合物。就该装置而言，在甲醇处理中也属于较为可靠的装置了，其产物是甲醇含量可以控制在99.4%以上。那么我们开始讨论：该装置唯一的废热利用设备就是废热换热器了，其作用是将甲醇回收塔塔底被分离出来的废液（水）和进塔的醇水混合物进行换热，最终达到废液低温排放而进塔液体温度上升来节约能耗。一般的酯化反应，以甲醇为例，产生的水基本只占醇水混合物的20-25%，那么这一比例的醇水混合物经分离，水从塔底均匀流出，其温度为100℃，而出塔液单位数是1 的话，那进塔液体为5，温度可以提高将近20℃，在夏季那样的温度还可以，但是一到冬天，进料温度换热后只有了不到30℃，30℃的液体进入塔的中部冷却了塔中气体，使得能耗上升，负荷减小。而冬季又是生产冷凝量最大的时期，生产可能由于设计处理能力余量不足而吃紧，所以这样的工艺状况仍不如人意！ 工艺中已经是考虑了热量回收，已经考虑了能耗的互换，但那是不完备的。我们都知道一个物理常识，那就是显热和潜热的关系，将1℃的水加热到100℃时需要热量单位是100的话，而100℃水变成100℃的蒸汽将需要热量单位是87，换而言之，在该工艺中只考虑了显热，也就是废液的热量回收而未考虑潜热的回收利用（甲醇汽态液化热量的利用），这将是多么巨大的热量的损失啊！ 在生产中，整个甲醇塔气相所带走的热量将近是整个塔耗热的95%，也就是几乎所以的热量都将被气相带入到冷却水中，白白地损耗掉了！如果可以回收利用，仍旧反还于该装置，那原始的在沸器能耗将大大地压缩降低，可以节省的热能是很可观的。我们都知道的是甲醇的汽化潜热是水的1/4左右，也就是64℃的甲醇汽体冷却到64℃的液体将放出热量单位是25左右，也就是可以将同重量的水提高25度（能量守恒概念），而甲醇塔塔顶的气体重量数不低于进料数（因为回流的补充），用它来加热进塔前的原料液，完全可以将原料液加热到64℃，而后再到冷凝器去冷凝，这部分的热量就被利用一些了，既节约了大量能源有降低冷却水的热负荷，一举两得。由于进料比例中甲醇和水是4：1的关系，那共沸点也将是70-80℃之间，所以该进料液仍然不会沸腾，温度也不会高过甲醇的沸点温度。所以，如果就此进塔，不论是夏季还是冬季，进塔温度是恒定的，是绝对可以保证的。在根据温度的梯级关系，塔底的废水仍可以利用在加热进塔前的64℃的液体上，使得该混合甲醇水溶液部分沸腾状进入甲醇塔，那样促使废水热量不至于过大的流失，进入塔的温度也可以达到75℃左右，这样的温度的进入，节省热量是显而易见的。粗略估计节省1/4的燃煤是没有问题的！ 这样的工艺布置，也就是将原料液体流经甲醇气相出口第一换热器后到废液换热器，而后流入塔中部进料口。热量的充分利用后，或许有人会问及原料泵的功率是否就要加大？那也未必，如果使用一寸泵，4立方米流量，30米扬程，2.5千瓦电机的泵就已经够了（如果该装置放大，选型也需要变更）！ 但在这里必须提及的是许开天前辈在设计工艺时候的另一个缺憾，那就是他把水冷却装置放得太高了，以至于循环水的高扬程还必须配大扬量的泵，电功率负荷实在太大了。其实完全可以把冷凝器放在12M平台上，而不是18M平台上，那样，原料泵的扬程就不需要太大的了 ，而循环水也可以选择扬程小8-10M的泵了！按部就班，那回流泵就放在6M的平台完全可以了，由于回流流量的小，有一千瓦的电机已经足够了！ 所以，我就许开天前辈对甲醇蒸馏塔的设计中仍有可塑性的东西概括出来，希望对乙醇生产工艺有所帮助。整个项目只需要增加一台换热器就可以使得能耗大步下降；如调整工艺，更可以使得电耗有所降低！希望个类似工业的塔类设计以及使用单位予以考虑和借鉴！ |
3楼2009-06-18 11:02:41
4楼2009-06-19 17:46:33