毕业设计2010-6-27-new

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2.2.5 精馏塔热量衡算

根据2.1.4节中的计算结果和查得的参数，得到精馏塔计算的已知数据如表2.15所示。

表2.15 精馏塔各物料参数

物质 分子量 质量分数 水 乙酸 糠醛 总计

18 60 96 －

0.3 0.2 0.5 1

Cp 质量流量 摩尔流量 平均温度

摩尔比

kg/s mol/s K kJ/kg.℃ 0.25 0.17 0.42 0.84

14.00 2.81 4.38 21.18

0.66 0.13 0.21 1

4.22 2.36 1.834 －

373.15 373.15 373.15 －

r kJ/kg 2258.4 24.46 452 －

精馏塔中的物料的热量来源于塔釜的再沸器。再沸器的热量用于组分的汽化和升温，其中升温过程的热量可用下面方法计算得到。

?Q??qinniimiCpi?t (2.14)

式中 qmi－表示各组分的流量，kg/s；

℃)； Cpi－表示各组分的定压热容，J/(kg·

?t－表示升温前后的温度差，K。

全塔的平均温度为100℃，而塔釜温度为104℃，故升温过程中

Q水?qmCp?t?4220?0.25208?4?4255.161J/s

Q乙酸?qmCp?t?2360?0.16806?4?1586.4486J/sQ糠醛?qmCp?t?1834?0.420139?4?3082.1397J/s?Q3ii?4255.161?1586.4486?3082.1397?8923.749J/s

汽化潜热计算方法如下：

?Q??qinniimiir (2.15)

式中 qmi－表示各组分的流量，kg/s；

ri－表示各组分的汽化潜热，J/kg。

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因而计算得

Q水?qmr?2.2584?106?0.25208?569304.247J/s Q4乙酸?qmr?2.446?10?0.16806?4110.650J/s

Q糠醛?qmr?4.52?105?0.42014?189902.828J/s

?iQi?569304.247?4110.650?189902.828?763317.725J/s3因而，总共所需的热量为：

Q?Q潜热?Q升温 所以

Q?Q潜热?Q升温?763317.725?8923.749?772241.5J/s

Q的热量由再沸器提供，因而，其即为再沸器的载荷。

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(2.16)

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2.3 设备计算与选型

2.3.1 旋转筛板热解器 ①旋转筛板热解器简述

本工艺采用中国科学院过程工程研究所开发的新型热解反应器－旋转筛板热解反应器。其核心在于反应区时由多层旋转筛板和静态搅拌桨组成。静态搅拌桨的作用在于混合热砂、物料，并迫使未热解的物料流向下级筛板继续热解。通过调节筛板层数和筛板间距，可调整固体停留时间；筛板的转动降低了生物质颗粒的动态休止角，使得未热解的生物质易于流入下级筛板继续分解。

来自流化床的热砂与加入的生物质在旋转筛板上密切接触，并在动态搅拌桨作用下迅速混合、分解，产生的蒸汽由蒸汽出口采出。未完全热解的生物质由筛孔进入下级筛板继续分解。

与其他快速热解工艺相比，旋转筛板快速热解工艺具有以下优点： (1)由于能够延长固体颗粒在反应区内的停留时间，因此增加了生物质的热解转化率；

(2)未采用载气，提高了热解蒸汽冷凝收集效率；

(3)气体停留时间短，气固分离效率高，有利于提高液体产率和品质[24]。 ②设计依据

表2.16 旋转筛板热解反应器物料参数

参数 进料流量，kg/s

停留时间，s 堆密度，kg/m3

生物质 1.68 30 200

砂 10.76 30 1400

热解蒸汽 4053.5 2 －

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表2.17 热解蒸汽的组成及流量

组成名称 CO2 CO CH4 H2 CnHm(n=2) CnHm(n=3) CnHm(n=4) H2O 糠醛 乙酸 总计

表2.18 反应器进、出口的物料平衡

进口

物料名称 秸秆 砂 ∑

分率，wt% 13.51 86.49 100

流量，kg/h 6050 38730.68

44780.68

物料名称 焦炭 砂 CO2 CO CH4 H2 C2 C3 C4 H2O 糠醛 乙酸 ∑

出口 分率，wt%

4.46 86.49 1.49 0.68 0.041 0.014 0.041 0.027 0.014 2.03 3.38 1.35 100

流量，kg/h 1996.50 38730.68 665.50 302.50 18.15 6.05 18.15 12.10 6.05 907.50 1512.50 605.00 44780.68

分子量 44 28 16 2 29 43 56 18 96 60 －

分率，wt% 16.42 7.46 0.45 0.15 0.45 0.30 0.15 22.39 37.31 14.9 100

流量，kg/h 665.5 302.5 18.15 6.05 18.15 12.1 6.05 907.5 1512.5 605 4053.5

③塔高及塔径的确定

生物质与热砂在旋转筛板热解反应器内停留时间为30s，热解蒸汽停留时间为2s，以此为计算基准。分别求出生物质、热砂、热解蒸汽在该生产量下所占

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