【正文】 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 乙醇是 一 種極重要的有機(jī)化工原料，也是一種燃料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。近年來(lái)，隨著乙醇下屬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，特別是乙醇燃料的推廣應(yīng)用，乙醇的需求大幅度上升。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)乙醇的需求，開(kāi)展了 10 萬(wàn) t/a 的乙醇項(xiàng)目。 本 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行工藝論證，物料衡算和熱量衡算等。本著符合國(guó)情、技術(shù)先進(jìn)和易得、經(jīng)濟(jì)、 資源綜合利用、 環(huán)保的原則，采用 焦?fàn)t煤氣 為原料 ， 低壓下利用列管均溫合成塔合成乙醇 ，雙 塔精餾工藝精制乙醇 。 此外 ， 嚴(yán)格控制三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，保證人員安全與衛(wèi)生。 關(guān)鍵詞 ：乙醇 ； 凈化 ； 合成 ； 精餾 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) I Abstract Ethanol is a kind of extremely important anic raw chemicals, and a kind of fuel, too. It is very important in national economy. In recent years, with the development of the products that are made from methanol, especially the popularization and application of the fuel of ethanol, the demand for the ethanol rises by a large margin. In order to satisfy economic development39。s demands for methanol, the 100000t/a ethanol project is carried out. The main content of the design process is craft prove, material balance, heat balance etc. The principle of the design is in line with the national conditions, advanced in technology, accessible, prehensive utilization of resources, as well as economic and environmental. This design mainly adopts the following process: coke oven gas as raw materials, tube average temperature ethanol synthesis reactor at low pressure, the rectification craft of two towers for rectifying ethanol. In addition, controlling of waste emissions strictly, the full use of waste heat, reducing energy consumption, staff safety and health are well considered. Keywords: Ethanol。 Purification。 Synthesis。 Distillation 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) I 目錄 摘 要 ........................................................... I Abstract ........................................................ I 第 1 章 緒論 ..................................................... 1 設(shè)計(jì)的目的和意義 ........................................ 1 產(chǎn)品的性質(zhì)及用途 ........................................ 1 物理性質(zhì) .......................................... 1 化學(xué)性質(zhì) .......................................... 1 產(chǎn)品的用途 ........................................ 2 乙醇現(xiàn)狀及建廠可行性分析 ................................ 2 國(guó)內(nèi)乙醇發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ........................ 2 建廠的可行性分析 .................................. 3 合成氣制備乙醇的原理與工藝 .............................. 4 合成法制備乙醇的原理 .............................. 4 乙醇合成的工藝過(guò)程 ................................ 5 第 2 章 工藝流程選擇 ............................................. 6 工藝流程簡(jiǎn)圖 ............................................ 6 原料氣制備方案選擇 ...................................... 6 凈化工藝方案選擇 ........................................ 6 轉(zhuǎn)化工序 ................................................ 8 ......................................... 10 乙醇的合 成 ............................................. 11 乙醇合成工藝的選擇 ............................... 11 乙醇合成塔的選擇 ................................. 11 催化劑的選用 ..................................... 13 粗乙醇的精餾 ........................................... 14 精餾原理 ......................................... 14 精餾工藝和精餾塔的選擇 ........................... 15 第 3 章 工藝流程 ............................................... 18 原料氣凈化工藝流程 ..................................... 18 硫銨 ............................................. 19 洗脫苯 ........................................... 19 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) II 精脫硫 ........................................... 20 轉(zhuǎn)化 ............................................. 20 乙醇合成流程 ........................................... 22 乙醇精餾流程 ........................................... 23 第 4 章 工藝計(jì)算 ................................................ 24 乙醇生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算 ................................. 24 合成塔物料平衡計(jì)算 ............................... 24 粗乙醇精餾的物料平衡計(jì)算 ......................... 30 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計(jì)算 ................................. 32 合成塔能量計(jì)算 ................................... 32 主精餾塔能量衡算 ................................. 33 第 5 章 主要設(shè)備計(jì)算及選型 ...................................... 36 甲醇合成塔的設(shè)計(jì) ....................................... 36 粗乙醇貯槽 ............................................. 38 主精餾塔的設(shè)計(jì) ......................................... 39 精餾 塔全塔物料衡算及塔板數(shù)的確定 ................. 39 塔徑的確定 ....................................... 40 主精餾塔的選型 ......................................... 40 壁厚 ............................................. 40 封頭 ............................................. 40 裙座 ............................................. 41 接管設(shè)計(jì) ......................................... 41 第 6 章 總結(jié) .................................................... 43 致謝 ........................................................... 45 參考文獻(xiàn) ....................................................... 46 附錄 ........................................................... 47 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒論 設(shè)計(jì)的目的和意義 由于我國(guó)石油資源短缺，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，尋求替代能源已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。乙醇作為石油的補(bǔ)充已成為現(xiàn)實(shí)，發(fā)展乙醇工業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。煤在世界化石能源儲(chǔ)量中占有很大比重（我國(guó)情況更是如此），而且煤制乙醇的合成技術(shù)很成熟。隨著石油和天然氣價(jià)格的迅速上漲，煤制乙醇更加具有優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)遵循 “ 工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、配置科學(xué)、安全環(huán)保 ” 的原則；結(jié)合乙醇的性質(zhì)特征設(shè)一座年產(chǎn) 10 萬(wàn)噸煤制乙醇的生 產(chǎn)車間。 作為替代燃料 ， 近幾年，汽車工業(yè)在我國(guó)獲得了飛速發(fā)展，隨之帶來(lái)能源供應(yīng)問(wèn)題。石油作為及其重要的能源儲(chǔ)量是有限的，而乙醇燃料以其安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車用燃料的發(fā)展方向之一。我國(guó)政府已充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開(kāi)展了這方面的工作。 通過(guò)設(shè)計(jì)可以鞏固、深化和擴(kuò)大所學(xué)基本知識(shí)，培養(yǎng)分析解決問(wèn)題的能力；還可以培養(yǎng)創(chuàng)新精神，樹(shù)立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。通過(guò)完成設(shè)計(jì)，可以知道乙醇的用途；基本掌握煤制乙醇的生產(chǎn)工藝；了解國(guó)內(nèi)外乙醇工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀；以及乙醇工業(yè) 的發(fā)展趨勢(shì)。 產(chǎn)品的性質(zhì)及用途 物理性質(zhì) 乙醇是一種很好的溶劑，既能溶解許多 無(wú)機(jī)物 ，又能溶解許多有機(jī)物，所以常用乙醇來(lái)溶解 植物色素 或其中的藥用 成分 ，也常用乙醇作為反應(yīng)的溶劑，使參加反應(yīng)的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物均能溶解，增大接觸面積，提高 反應(yīng)速率 。例如，在 油脂 的 皂化反應(yīng) 中，加入乙醇既能溶解 NaOH，又能溶解油脂，讓它們?cè)诰啵ㄍ蝗軇┑娜芤海┲谐浞纸佑|，加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)限度。 乙醇的物理性質(zhì)主要與其低碳直鏈醇的性質(zhì)有關(guān)。分子中的羥基可以形成 氫鍵 ，因此乙醇黏度很大，也不及相近 相對(duì)分子質(zhì)量 的 有機(jī)化合物 極性大。室溫下，乙醇是無(wú)色 易燃 ，且有特殊香味的揮發(fā)性液體。 化學(xué)性質(zhì) 乙醇具有 酸性（不能稱之為酸，不能使 酸堿指示劑 變色，也不與堿反應(yīng)，也可河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 說(shuō)其不具酸性）乙醇分子中含有極化的氧氫鍵，電離時(shí)生成烷氧基 負(fù)離子 和 質(zhì)子 。乙醇的 pKa=，與水相近 。 乙醇的 酸性 很弱，但是電離平衡的存在足以使它與 重水 之間的 同位素 交換迅速進(jìn)行。因?yàn)橐掖伎梢噪婋x出極少量的氫離子，所以其只能與少量 金屬 （主要是 堿金屬 ）反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的醇金屬以及 氫氣 。 醇可以和高活躍性金屬反應(yīng)，生成 醇鹽 和氫氣