年产10万吨煤制乙醇生产工艺设计

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AbstractEthanolisakindofextremelyimportantorganicrawchemicals,andakindoffuel,too.Itisveryimportantinnationaleconomy.Inrecentyears,withthedevelopmentoftheproductsthataremadefrommethanol,especiallythepopularizationandapplicationofthefuelofethanol,thedemandfortheethanolrisesbyalargemargin.Inordertosatisfyeconomicdevelopment'sdemandsformethanol,the100000t/aethanolprojectiscarriedout.Themaincontentofthedesignprocessiscraftprove,materialbalance,heatbalanceetc.Theprincipleofthedesignisinlinewiththenationalconditions,advancedintechnology,accessible,comprehensiveutilizationofresources,aswellaseconomicandenvironmental.Thisdesignmainlyadoptsthefollowingprocess:cokeovengasasrawmaterials,tubeaveragetemperatureethanolsynthesisreactoratlowpressure,therectificationcraftoftwotowersforrectifyingethanol.Inaddition,controllingofwasteemissionsstrictly,thefulluseofwasteheat,reducingenergyconsumption,staffsafetyandhealtharewellconsidered.Keywords:Ethanol;Purification;Synthesis;Distillation目录摘要...........................................................IAbstract........................................................I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..........................................11.2.3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.............................................405.4.2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