《毕业论文年产10万吨煤制乙醇生产工艺设计23620》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文年产10万吨煤制乙醇生产工艺设计23620（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南理工大学2012届毕业设计摘 要乙醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，在国民经济中占有十分重要的地位。近年来，随着乙醇下属产品的开发，特别是乙醇燃料的推广应用，乙醇的需求大幅度上升。为了满足经济发展对乙醇的需求，开展了10万t/a的乙醇项目。本设计的主要内容是进行工艺论证，物料衡算和热量衡算等。本着符合国情、技术先进和易得、经济、资源综合利用、环保的原则，采用焦炉煤气为原料，低压下利用列管均温合成塔合成乙醇，双塔精馏工艺精制乙醇。此外，严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。关键词：乙醇；净化；合成；精馏IAbstract Ethanol is a kind
2、 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
3、by a large margin. In order to satisfy economic developments 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
4、 technology, accessible, comprehensive 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 recti
5、fying 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目录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 设计的目的和意义11.2 产品的性质及用途11.2.1 物理性质11.2.2 化学性质11.2
6、.3 产品的用途21.3 乙醇现状及建厂可行性分析21.3.1 国内乙醇发展现状及发展趋势21.3.2 建厂的可行性分析31.4 合成气制备乙醇的原理与工艺41.4.1 合成法制备乙醇的原理41.4.2 乙醇合成的工艺过程5第2章 工艺流程选择62.1 工艺流程简图62.2 原料气制备方案选择62.3 净化工艺方案选择62.4 转化工序82.5合成气压缩工段102.6 乙醇的合成112.6.1 乙醇合成工艺的选择112.6.2 乙醇合成塔的选择112.6.3 催化剂的选用132.7 粗乙醇的精馏142.7.1 精馏原理142.7.2 精馏工艺和精馏塔的选择15第3章 工艺流程183.1 原料气
7、净化工艺流程183.1.1 硫铵193.1.2 洗脱苯193.1.3 精脱硫203.1.4 转化203.2 乙醇合成流程223.3 乙醇精馏流程23第4章 工艺计算244.1 乙醇生产的物料平衡计算244.1.1 合成塔物料平衡计算244.1.2 粗乙醇精馏的物料平衡计算304.2 甲醇生产的能量平衡计算324.2.1 合成塔能量计算324.2.2 主精馏塔能量衡算33第5章 主要设备计算及选型365.1 甲醇合成塔的设计365.2 粗乙醇贮槽385.3 主精馏塔的设计395.3.1 精馏塔全塔物料衡算及塔板数的确定395.3.2 塔径的确定405.4 主精馏塔的选型405.4.1 壁厚405
8、.4.2 封头405.4.3 裙座415.4.4 接管设计41第6章 总结43致谢45参考文献46附录47第1章 绪论1.1 设计的目的和意义由于我国石油资源短缺，能源安全已经成为不可回避的现实问题，寻求替代能源已成为我国经济发展的关键。乙醇作为石油的补充已成为现实，发展乙醇工业对我国经济发展具有重要的战略意义。煤在世界化石能源储量中占有很大比重（我国情况更是如此），而且煤制乙醇的合成技术很成熟。随着石油和天然气价格的迅速上涨，煤制乙醇更加具有优势。本设计遵循“工艺先进、技术可靠、配置科学、安全环保”的原则；结合乙醇的性质特征设一座年产10万吨煤制乙醇的生产车间。作为替代燃料，近几年，汽车工业
9、在我国获得了飞速发展，随之带来能源供应问题。石油作为及其重要的能源储量是有限的，而乙醇燃料以其安全、廉价、燃烧充分，利用率高、环保的众多优点，替代汽油已经成为车用燃料的发展方向之一。我国政府已充分认识到发展车用替代燃料的重要性，并开展了这方面的工作。通过设计可以巩固、深化和扩大所学基本知识，培养分析解决问题的能力；还可以培养创新精神，树立良好的学术思想和工作作风。通过完成设计，可以知道乙醇的用途；基本掌握煤制乙醇的生产工艺；了解国内外乙醇工业的发展现状；以及乙醇工业的发展趋势。1.2 产品的性质及用途1.2.1 物理性质乙醇是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，所以常用乙醇
10、来溶解植物色素或其中的药用成分，也常用乙醇作为反应的溶剂，使参加反应的有机物和无机物均能溶解，增大接触面积，提高反应速率。例如，在油脂的皂化反应中，加入乙醇既能溶解NaOH，又能溶解油脂，让它们在均相（同一溶剂的溶液）中充分接触，加快反应速率，提高反应限度。 乙醇的物理性质主要与其低碳直链醇的性质有关。分子中的羟基可以形成氢键，因此乙醇黏度很大，也不及相近相对分子质量的有机化合物极性大。室温下，乙醇是无色易燃，且有特殊香味的挥发性液体。1.2.2 化学性质乙醇具有酸性（不能称之为酸，不能使酸碱指示剂变色，也不与碱反应，也可说其不具酸性）乙醇分子中含有极化的氧氢键，电离时生成烷氧基负离子和质子。
11、乙醇的pKa=15.9，与水相近。乙醇的酸性很弱，但是电离平衡的存在足以使它与重水之间的同位素交换迅速进行。因为乙醇可以电离出极少量的氢离子，所以其只能与少量金属（主要是碱金属）反应生成对应的醇金属以及氢气。醇可以和高活跃性金属反应，生成醇盐和氢气。醇金属遇水则迅速水解生成醇和碱。（1）乙醇可以与金属钠反应，产生氢气，但不如水与金属钠反应剧烈。（2）活泼金属（钾、钙、钠、镁、铝）可以将乙醇羟基里的氢取代出来。1.2.3 产品的用途乙醇的用途很广，主要有：基本有机化工原料，乙醇可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料，也是制取、染料、涂料、洗涤剂等产品的原料。 汽车燃料，乙醇可以调入汽油，
12、作为车用燃料，我国雅津甜高粱乙醇在汽油中占10%。美国销售乙醇汽油已有20年历史。 乙醇汽油也被称为（E型汽油），我国使用乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。它可以改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。 车用乙醇汽油是指在不含乙基叔丁基醚（MTBE）、含氧添加剂的专用汽油组分油中，按体积比加入一定比例（我国目前暂定为10%）的变性燃料乙醇，由车用乙醇汽油定点调配中心按国标GB183512001的质量要求，通过特定工艺混配而成的新一代清洁环保型车用燃料，乙醇还广泛用作不同浓度的消毒剂、饮料等。1.3 乙醇现状及建厂可行性分析1.3.1 国内乙醇发展现
13、状及发展趋势目前燃料乙醇的生产大多还集中在国家规定的5家定点生产企业。其中吉林燃料乙醇公司30万吨后扩建到40万吨，河南天冠燃料乙醇公司30万吨，安徽丰原生化公司32万吨后扩建到44万吨，黑龙江华润酒精公司10万吨。另外，2007年底广西中粮生物质能源公司木薯乙醇项目投产，年产能为20万吨/年。我国燃料乙醇主要生产厂家及其产能生产企业2009 产能（万吨） 主要原料吉林燃料乙醇有限公司 40 玉米黑龙江华润酒精有限公司 10 玉米安徽丰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 小麦广西中粮生物质能源公司 20 木薯迄今为止，乙醇的生产方法有粮食发酵法，木材水解法，乙烯间接水
14、合法，乙烯直接水合法， 乙醛加氢法，一氧化碳(二氧化碳)和氢气的碳基合成法等，这几种制备方法的技术经济指标见表1-1：表1-1 几种乙醇生产方法的技术经济比较原料粮食石油气电石合成气生产方法发酵法乙烯水合法乙醛加氢法合成法劳动生产率10054007005000产品成本100205010动力消耗1004501200400基建费用100407040 从表1-1 中的数据可以看出，乙烯水合法和合成气合成法除动力消耗较高外，劳动生产率是发酵法的50倍以上，产品成本和基建投资只有发酵法的1/2 至1/5。乙醛加氢法，由于首先要由乙烯氧化制取乙醛，增加了生产工序和设备，因此生产成本较高。乙烯水合法则由于需
15、要大量消耗乙烯这一重要化工原料也在一定程度上受到了限制。发酵法尽管是乙醇的主要生产方法,占全球乙醇总产量的90 % 以上，但是需要以粮食和经济作物为原料，如巴西以甘蔗为原料，美国和欧盟以玉米和小麦为原料。据统计，每吨乙醇大约需要45谷物125马铃薯和更多的甘蔗。虽然可以使用纤维素类原料生产乙醇,但同时需要高成本的水解酶或酸，废液产量十分惊人，而且仍有10% -40% 的木质素难以被降解，显然发酵法生产乙醇会越来越受到原料供应地限制，在这种情况下，采用合成气生产乙醇无疑具有良好的发展前景。未来，中国政府还将继续发展乙醇行业，中国燃料乙醇的潜在市场规模将急剧扩大，国内乙醇汽油消费量占总汽油消费量的比例将上升至50%以上，这意味着中国乙醇产能和产量将会有一个质的飞跃。本着“不与粮争地、不与民争粮”的原则，改走非粮为主的方案，是未来中国的必然选择。由于我国富煤
