【正文】 醇下游產(chǎn)品的研發(fā)，同時(shí)河南煤化集團(tuán)建設(shè)有乙二醇項(xiàng)目，二乙醚項(xiàng)目，可以根據(jù)市場(chǎng)需求，來(lái)分配合成氣生產(chǎn)乙醇和乙二醇的量，這樣對(duì)于廠子經(jīng)濟(jì)效益就有了很好的保障，因此，河南煤化集團(tuán)的投建可以說(shuō)是非常合理的。黑龍江、吉林、遼寧、河南和安徽5省及湖北、河北、山東、江蘇部分地區(qū)已基本實(shí)現(xiàn)車用乙醇汽油代替普通無(wú)鉛汽油。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(duì)糧食乙醇的依賴。 據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，中國(guó)當(dāng)前每年消耗工業(yè)級(jí)乙醇約300萬(wàn)噸。比如，江蘇索普（集團(tuán)）有限公司有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，煤制乙醇的用途將用來(lái)合成醋酸乙酯。煤制乙醇將來(lái)可以用來(lái)替代糧食發(fā)酵法乙醇，用作生產(chǎn)下游化工產(chǎn)品。由于我國(guó)富煤貧油，而適合我國(guó)國(guó)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。未來(lái)，中國(guó)政府還將繼續(xù)發(fā)展乙醇行業(yè)，中國(guó)燃料乙醇的潛在市場(chǎng)規(guī)模將急劇擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)乙醇汽油消費(fèi)量占總汽油消費(fèi)量的比例將上升至50%以上，這意味著中國(guó)乙醇產(chǎn)能和產(chǎn)量將會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每噸乙醇大約需要45谷物125馬鈴薯和更多的甘蔗。乙烯水合法則由于需要大量消耗乙烯這一重要化工原料也在一定程度上受到了限制。　　我國(guó)燃料乙醇主要生產(chǎn)廠家及其產(chǎn)能　　生產(chǎn)企業(yè)2009 產(chǎn)能（萬(wàn)噸） 主要原料　　吉林燃料乙醇有限公司 40 玉米　　黑龍江華潤(rùn)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　　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(dòng)生產(chǎn)率10054007005000產(chǎn)品成本100205010動(dòng)力消耗1004501200400基建費(fèi)用100407040 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(dòng)力消耗較高外，勞動(dòng)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。其中吉林燃料乙醇公司30萬(wàn)噸后擴(kuò)建到40萬(wàn)噸，河南天冠燃料乙醇公司30萬(wàn)噸，安徽豐原生化公司32萬(wàn)噸后擴(kuò)建到44萬(wàn)噸，黑龍江華潤(rùn)酒精公司10萬(wàn)噸。 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(guó)目前暫定為10%）的變性燃料乙醇，由車用乙醇汽油定點(diǎn)調(diào)配中心按國(guó)標(biāo)GB18351—2001的質(zhì)量要求，通過(guò)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。 乙醇汽油也被稱為（E型汽油），我國(guó)使用乙醇汽油是用90%的普通汽油與10%的燃料乙醇調(diào)和而成。 汽車燃料，乙醇可以調(diào)入汽油，作為車用燃料，我國(guó)雅津甜高粱乙醇在汽油中占10%?！　。?）活潑金屬（鉀、鈣、鈉、鎂、鋁）可以將乙醇羥基里的氫取代出來(lái)。醇金屬遇水則迅速水解生成醇和堿。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。乙醇的pKa=，與水相近。室溫下，乙醇是無(wú)色易燃，且有特殊香味的揮發(fā)性液體。 乙醇的物理性質(zhì)主要與其低碳直鏈醇的性質(zhì)有關(guān)。 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。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)。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。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)?！钡脑瓌t；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。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。 Distillation目錄摘 要 IAbstract II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 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)問題，尋求替代能源已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。 Purification。關(guān)鍵詞：乙醇；凈化；合成；精餾51Abstract Ethanol is a kind of extremely important organic 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。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。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)乙醇的需求，開展了10萬(wàn)t/a的乙醇項(xiàng)目。河南理工大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)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。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。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。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。 Synthesis。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。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)。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)問題。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，并開展了這方面的工作。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)。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。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。 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。醇可以和高活躍性金屬反應(yīng)，生成醇鹽和氫氣。（1）乙醇可以與金屬鈉反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣，但不如水與金屬鈉反應(yīng)劇烈。 產(chǎn)品的用途乙醇的用途很廣，主要有：基本有機(jī)化工原料，乙醇可用來(lái)制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取、染料、涂料、洗滌劑等產(chǎn)品的原料。美國(guó)銷售乙醇汽油已有20年歷史。它可以改善油品的性能和質(zhì)量，降低一氧化碳、碳?xì)浠衔锏戎饕廴疚锱欧拧?乙醇現(xiàn)狀及建廠可行性分析 國(guó)內(nèi)乙醇發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)　目前燃料乙醇的生產(chǎn)大多還集中在國(guó)家規(guī)定的5家定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)。另外，2007年底廣西中糧生物質(zhì)能源公司木薯乙醇項(xiàng)目投產(chǎn)，年產(chǎn)能為20萬(wàn)噸/年。乙醛加氫法，由于首先要由乙烯氧化制取乙醛，增加了生產(chǎn)工序和設(shè)備，因此生產(chǎn)成本較高。發(fā)酵法盡管是乙醇的主要生產(chǎn)方法,占全球乙醇總產(chǎn)量的90 % 以上，但是需要以糧食和經(jīng)濟(jì)作物為原料，如巴西以甘蔗為原料，美國(guó)和歐盟以玉米和小麥為原料。雖然可以使用纖維素類原料生產(chǎn)乙醇,但同時(shí)需要高成本的水解酶或酸，廢液產(chǎn)量十分驚人，而且仍有10% 40% 的木質(zhì)素難以被降解，顯然發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇會(huì)越來(lái)越受到原料供應(yīng)地限制，在這種情況下，采用合成氣生產(chǎn)乙醇無(wú)疑具有良好的發(fā)展前景。本著“不與糧爭(zhēng)地、不與民爭(zhēng)糧”的原則，改走非糧為主的方案，是未來(lái)中國(guó)的必然選擇。 建廠的可行性分析乙醇不僅是一種很好的溶劑，而且還可以作為制取多種化工產(chǎn)品的原料。據(jù)了解，有些企業(yè)打算對(duì)此進(jìn)行實(shí)踐。塞拉尼斯公司也宣布，先期將優(yōu)先煤制乙醇產(chǎn)品的工業(yè)級(jí)應(yīng)用。單單我國(guó)醋酸乙酯產(chǎn)能就已達(dá)到200萬(wàn)噸左右，消耗的乙醇就為120萬(wàn)噸。石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院高級(jí)工程師鄭寶山表示，如果煤制乙醇能夠成功生產(chǎn)出來(lái)，醋酸企業(yè)還可以將乙醇脫水生產(chǎn)乙烯，開發(fā)在國(guó)內(nèi)有很大市場(chǎng)潛力的乙烯—乙烯醇樹脂?；谏鲜鲈颍诤幽鲜〗棺魇械貐^(qū)建立年產(chǎn)10萬(wàn)噸的乙醇合成化工廠是十分重要的。 合成氣制備乙醇的原理與工藝 合成法制備乙醇的原理以合成氣為原料制備乙醇的優(yōu)點(diǎn)主要有：①原料來(lái)源廣泛：原料可以是固體(煤、焦、生物質(zhì))氣體(天然氣、乙炔尾氣、焦?fàn)t煤氣)和液體(輕油、重油、焦油)等，不同原料生產(chǎn)乙醇的區(qū)別主要體現(xiàn)在合成氣的制造上，固體原料經(jīng)過(guò)氣化，氣體原料經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化，液體原料經(jīng)過(guò)蒸汽轉(zhuǎn)化，部分氧化等技術(shù)制得；②合成工藝簡(jiǎn)單，合成乙醇的原料氣，合成裝置，合成工藝條件( 溫度、壓力、氫碳比、空速等) 等與乙醇合成極為類似，除了反應(yīng)催化劑不同外，其余工藝基本類似，所以可以參考乙醇生產(chǎn)組織乙醇的生產(chǎn)；③可以利用CO合成乙醇，將乙醇生產(chǎn)與CO消耗形成閉合循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)CO減排，減緩地球溫室效應(yīng)；④生產(chǎn)乙醇的經(jīng)濟(jì)效益較好，據(jù)初步分析計(jì)算，生1t乙醇的原料氣可以生產(chǎn)718kg乙醇，但是乙醇的市場(chǎng)價(jià)格通常是乙醇的兩倍以上。由于合成反應(yīng)是摩爾數(shù)減小的反應(yīng)，加壓對(duì)合成過(guò)程有促進(jìn)作用，合成乙醇的反應(yīng)在盡可能低的溫度，較高的壓力和較高的H/ CO比條件下進(jìn)行，但是過(guò)高的H/ CO比會(huì)帶來(lái)氫氣浪費(fèi)，過(guò)高的壓力不僅不能明顯提高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)還會(huì)增大設(shè)備的磨損。 乙醇合成的工藝過(guò)程乙醇的合成工藝，大致可以分為原料氣的制備和凈化、壓縮、合成和蒸餾四個(gè)工序。 凈化工藝方案選擇在乙醇合成過(guò)程中，對(duì)原料氣的凈化要求十分嚴(yán)格，原料氣經(jīng)過(guò)凈化處理后才可作為合成乙醇的原料氣。下表21給出了某典型焦?fàn)t煤氣的雜質(zhì)組成。因此，能否徹底脫除