【正文】 設(shè)計 2 說其不具酸性）乙醇分子中含有極化的氧氫鍵，電離時生成烷氧基 負離子 和 質(zhì)子 。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，讓它們在均相（同一溶劑的溶液）中充分接觸，加快反應(yīng)速率，提高反應(yīng)限度。我國政府已充分認識到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。隨著石油和天然氣價格的迅速上漲，煤制乙醇更加具有優(yōu)勢。 Synthesis。 此外 ， 嚴格控制三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，保證人員安全與衛(wèi)生。近年來，隨著乙醇下屬產(chǎn)品的開發(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)濟發(fā)展對乙醇的需求，開展了 10 萬 t/a 的乙醇項目。 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 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。 Distillation 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 I 目錄 摘 要 ........................................................... I Abstract ........................................................ I 第 1 章 緒論 ..................................................... 1 設(shè)計的目的和意義 ........................................ 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 國內(nèi)乙醇發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ........................ 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 乙醇合成的工藝過程 ................................ 5 第 2 章 工藝流程選擇 ............................................. 6 工藝流程簡圖 ............................................ 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 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 工藝計算 ................................................ 24 乙醇生產(chǎn)的物料平衡計算 ................................. 24 合成塔物料平衡計算 ............................... 24 粗乙醇精餾的物料平衡計算 ......................... 30 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計算 ................................. 32 合成塔能量計算 ................................... 32 主精餾塔能量衡算 ................................. 33 第 5 章 主要設(shè)備計算及選型 ...................................... 36 甲醇合成塔的設(shè)計 ....................................... 36 粗乙醇貯槽 ............................................. 38 主精餾塔的設(shè)計 ......................................... 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 ......................................... 41 第 6 章 總結(jié) .................................................... 43 致謝 ........................................................... 45 參考文獻 ....................................................... 46 附錄 ........................................................... 47 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒論 設(shè)計的目的和意義 由于我國石油資源短缺，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實問題，尋求替代能源已成為我國經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵。本設(shè)計遵循 “ 工藝先進、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 萬噸煤制乙醇的生 產(chǎn)車間。 通過設(shè)計可以鞏固、深化和擴大所學(xué)基本知識，培養(yǎng)分析解決問題的能力；還可以培養(yǎng)創(chuàng)新精神，樹立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。 乙醇的物理性質(zhì)主要與其低碳直鏈醇的性質(zhì)有關(guān)。乙醇的 pKa=，與水相近 。醇金屬遇水則迅速 水解 生成醇和 堿 。 汽車燃料 ，乙醇可以調(diào)入 汽油 ，作為車用 燃料 ，我國雅津 甜高粱乙醇 在汽油中占 10%。 車用乙醇汽油是指在不含 乙基叔丁基醚 （ MTBE）、含氧 添加劑 的專用汽油 組分油中，按體積比加入一定比例（我國目前暫定為 10%）的變性燃料乙醇， 由車用乙醇汽油定點調(diào)配中心按國標 GB18351— 2022 的質(zhì)量要求，通過特定工藝混配而成的新一代清潔環(huán)保型車用燃料 ，乙醇還廣泛用作不同濃度的消毒劑、 飲料等。 我國燃料乙醇主要生產(chǎn)廠家及其產(chǎn)能 生產(chǎn)企業(yè) 2022 產(chǎn)能（萬噸） 主要原料 吉林燃料乙醇有限公司 40 玉米 黑龍江華潤酒精有限公司 10 玉米 安徽豐原生化股份有限公司 44 玉米 河南天冠燃料乙醇有限公司 30 小麥 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 3 廣西中糧生物質(zhì)能源公司 20 木薯 迄今為止 ， 乙醇的生產(chǎn)方法有糧食發(fā)酵法，木材水解法，乙烯間接水合法，乙烯直接水合法， 乙醛加氫法，一氧化碳 (二氧化碳 )和氫氣的碳基合成法等 ， 這幾種制備方法的技術(shù)經(jīng)濟指標見表 11： 表 11 幾種乙醇生產(chǎn)方法的技術(shù)經(jīng)濟 比較 原料 糧食 石油氣 電石 合成氣 生產(chǎn)方法 發(fā)酵法 乙烯水合法 乙醛加氫法 合成法 勞動生產(chǎn)率 100 5400 700 5000 產(chǎn)品成本 100 20 50 10 動力消耗 100 450 1200 400 基建費用 100 40 70 40 從表 11 中的數(shù)據(jù)可以看出 ， 乙烯水合法和合成氣合成法除動力消耗較高外 ， 勞動生產(chǎn)率是發(fā)酵法的 50 倍以上 ， 產(chǎn)品成本和基建投資只有發(fā)酵法的 1/2 至 1/5。 據(jù)統(tǒng)計 ， 每噸乙醇大約需要 45 谷物 125 馬鈴薯和更多的甘蔗 。由于我國富煤貧油， 而適合我國國情的技術(shù)就是利用煤化工技術(shù)，將煤轉(zhuǎn)化為合成氣，直接或者間接的合成乙醇。比如，江蘇索普（集團）有限公司有關(guān)負責(zé)人表示，煤制乙醇的用途將用來合成醋酸乙酯。用煤制乙醇生產(chǎn)下游化工產(chǎn)品，不僅能降低生產(chǎn)成本，而且能大大減少對糧食乙醇的依賴。這樣一方面能源就近利用，另一方面可解決當?shù)氐木蜆I(yè)問題，又可緩解中西部地區(qū)對乙醇的需求問題，并且要加大乙醇下游產(chǎn)品的研發(fā)，同時 河南煤化集團 建設(shè)有乙二醇項目， 二乙醚項目， 可以 根據(jù)市場需求，來分配合成氣生產(chǎn)乙醇和乙二醇的量，這樣對于廠子經(jīng)濟效益就有了很好的保障，因此， 河南煤化集團 的投建可以說是非常 合理的。 目前乙醇合成條件一般為：壓力 3l0MPa ， 溫度 250 300℃， H2 / COx 比 35， 空速 600012022h1 ， 這與合成甲醇工藝較為相似 ， 從目前合成醇類的研究發(fā)展和應(yīng)用情況看，低壓和 10MPa 的中壓法更更加具有市場價值 ， 可以有效降低投資和運行成本。 目前 ， 原料氣的成 分比較復(fù)雜 ， 除了含有多種類型的硫和氨 ， 還含有焦油、酚類、苯、蔡甚至氯類雜質(zhì)。因此，徹底脫除雜質(zhì)，深度凈化焦爐煤氣，是焦爐煤氣資源化利用的原料氣凈化 凈化 壓縮 合成 精餾 乙醇 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計 7 關(guān)鍵。 干法脫除有機硫有 4 種方 法，即吸收法、熱解法、水解法、加氫轉(zhuǎn)化法，目前國內(nèi)外主要采用水解法和加氫轉(zhuǎn)化法脫除有機硫。脫硫的技術(shù)瓶頸是如何深度脫除形態(tài)復(fù)雜、難以用常規(guī)方法分解脫除的有機硫，尤其是化學(xué)穩(wěn)定性高、難以分解的噻吩、硫醚、硫醇類有機硫，需采用加氫轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化為無機硫后才能脫除。工藝流程為：鐵鉬加氫轉(zhuǎn)化 鐵錳粗脫硫 鎳