【正文】 水份 , 根據(jù) ② 、 ③ 、 ④ 得反應(yīng) ⑤ 生成的 水的量為：? =，即在 CO 逆變換中生成的 H2O 為，即 。乙醇混合液首先通過蒸發(fā)得到一定濃度的乙醇溶液，再通過精餾系統(tǒng)達(dá)到乙醇的共沸濃度，最后通過分子篩脫水得到無水乙醇。因此 ， 反應(yīng)溫度可穩(wěn)定控制在一定范圍內(nèi)。混合氣中的氧先與可燃?xì)怏w反應(yīng)產(chǎn)生熱 ，為甲烷轉(zhuǎn)化提供熱源。用過熱蒸汽加熱，蒸出的油汽進(jìn)入脫苯塔。 洗脫苯 本工段包括終冷、洗苯、脫苯三部分。 工藝流程簡介：來自冷鼓工段的粗煤氣經(jīng)預(yù)熱器用 的蒸汽加熱至 60～ 70℃，進(jìn)入硫銨飽和器上段的噴淋室，在此煤氣中 的氨被母液中的硫酸吸收，生成硫酸銨結(jié)晶。橫管冷卻器分上、下兩段，上段用循環(huán)水冷卻，將煤氣溫度冷卻到約 45℃左右，下段用制冷水冷卻，將煤氣溫度冷卻到 22℃以下，使煤氣中焦油和萘在此充分脫除。板上液面梯度小，液面橫向混合好、無流動及傳質(zhì)死區(qū)。 （ 2）浮閥塔 浮閥塔的塔板結(jié)構(gòu)與泡罩相似，致使浮閥代替了泡罩及其伸氣管。其中一個塔為粗餾塔，另一個為精餾塔，兩塔之間不直接連通，互相影響較小，操作方便。三塔精餾的流程較雙塔 精餾流程要復(fù)雜，所以在投資方面，同等規(guī)模三塔精的設(shè)備投資要比雙塔精餾高出 20%～ 30%。 塔與三塔精餾技術(shù)比較 （ 1）工藝流程。預(yù)精餾塔后的冷凝器采用一級冷凝，用以脫除二乙醚等低沸點(diǎn)的雜質(zhì)，控制冷凝器氣 體出口溫度在一定范圍內(nèi)。來自合成工段的粗乙醇，經(jīng)減壓進(jìn)入粗乙醇貯槽。因低沸點(diǎn)組分易于氣化，則所得氣相中低沸點(diǎn)組分含量高于液相中的含量，而液相中高沸點(diǎn)組分含量，較氣相中高。不同方法所制備的催化劑，其含氧化合物的產(chǎn)物分布也有很大的差別，其中，浸漬法催化劑具有最高的乙醇選擇性 (％ )和較高的乙酸乙酯選擇性 (％ )，沉積法制備的催化劑具有最高的乙醛選擇性 (％ )和乙酸乙酯選擇性 (％ )，而機(jī)械混合法催化劑具有高達(dá) ％的最高的乙酸選擇性。隨著 Mn 含量 (％、％、 ％、 ％和 ％ )的繼續(xù)增大，碳二 含氧化合物的選擇性緩慢增大，碳二含氧化合物的時空收率先增大，在 ％時達(dá)到最大，然后隨 Mn 含量的繼續(xù)增大而降低，故 Mn 的最佳添加值為 ％。 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 催化劑的選用 合成氣制乙醇異相催化劑大致分為兩類：①貴金屬催化劑；②非貴金屬催化劑。這種合成塔由于列管需用特種不銹鋼，因而是造價非常高的一種。代表塔型有 Lurgi 公司的合成塔和三菱公司套管超級合成塔，該塔是在列管內(nèi)再增加一小管，小管內(nèi)走進(jìn)塔的冷氣。 （ 2）冷管式合成塔 這種合成 塔源于氨合成塔，在催化劑內(nèi)設(shè)置足夠換熱面積的冷氣管，用進(jìn)塔冷管來移走反應(yīng)熱。內(nèi)件 是 由催化劑筐和換熱器兩部分組成。工藝流程圖如下 ： 合成氣壓縮工段 來自凈化的原料氣，進(jìn)入二合一機(jī)組。其主要化學(xué)反應(yīng)式為： 河南理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 H2 +O2 → 2H 2 O (215) CH4 + H2 O →CO+3 H2 (216) CH4 +CO2 →2CO+2H 2 (217) 上述反應(yīng)中，反應(yīng) (216)是控制步驟，控制指標(biāo)為：轉(zhuǎn)化后合成氣中乙烷體積分?jǐn)?shù)≤ ％，對于總硫體積分?jǐn)?shù)超標(biāo)的原料氣，可在催化部分氧化轉(zhuǎn)化后再串接氧化鋅脫硫槽，將原料氣從氧化鋅脫硫槽中通過，以確保合成氣總硫體積分?jǐn)?shù)達(dá)標(biāo)。 ②純氧非催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝 在純氧非催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝中，主要的轉(zhuǎn)化反應(yīng)分兩個階段，第一階段為 CH4 、 H2 、 CO 的燃燒放熱反應(yīng)；第二階段為甲烷轉(zhuǎn)化為 H2 和 CO 階段，是吸熱的二次反應(yīng)，為整個轉(zhuǎn)化工藝的控制步驟，反應(yīng)式為： CH4 + H2 O→ CO+3H2 （ 214） 合成乙醇時要求新鮮合成氣中 CH4 體積分?jǐn)?shù)要低于 ％。 轉(zhuǎn)化工序 焦?fàn)t煤氣中除含有一定量的 H2 、 CO、 CO2 外，還有近 30％的烴類 (CH4 和CmHn)，焦?fàn)t煤氣的組成如下表 22： 表 22 焦?fàn)t煤氣組成 組分 H2 CO CO2 CH4 CmHn N2 O2 體 積分?jǐn)?shù) /% 這些烴類必須轉(zhuǎn)化為有效成分方可利用。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(jī)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(jī)硫，需采用加氫轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫后才能脫除。因此，徹底脫除雜質(zhì)，深度凈化焦?fàn)t煤氣，是焦?fàn)t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(jì) 7 關(guān)鍵。 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(yùn)行成本。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。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。 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(jì) 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(jì)指標(biāo)見表 11： 表 11 幾種乙醇生產(chǎn)方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì) 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(fèi)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。 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%。乙醇的 pKa=，與水相近 。 通過設(shè)計(jì)可以鞏固、深化和擴(kuò)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)。 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(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 .........