300t/a300t/a无水乙醇的工艺设计无水乙醇的工艺设计学学 院：院： 理工学院理工学院专专 业：业： 化学工程与工艺化学工程与工艺答答 辩辩 人：人： 夏子全夏子全1.目录目录1 1 研究背景及意义研究背景及意义2 2 文献综述文献综述3 3 设计部分设计部分4 4 结束语结束语 5 5 参考文献参考文献2.研究背景及意义研究背景及意义n能源危机 20世纪以来，经济的快速发展导致人类对能源的渴望急剧攀升，不可再生资源的消耗呈几何倍率增长。天然化石燃料资源日趋枯竭，严重掣肘了经济的发展。n产业革命 1973年的世界石油危机，严重冲击了全球的经济发展。为了逐渐摆脱经济对石油的依赖，人们把眼光投向了可再生资源的研究，在此冲击下，巴西、美国率先推行“汽油醇计划”，自此燃料乙醇产业步入了良性发展的轨道。3.研究背景及意义研究背景及意义n乙醇又称酒精，广泛用于各种行业。现今，无水乙醇又被称为“清洁燃料 ”，对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。n燃料乙醇是一种生物转化的太阳能，燃烧后本质上不会增加空气中二氧化碳的含量，不会增加温室效应，是一种取之不尽、用之不竭的可再生资源。n在汽油中加入一定比例的乙醇作燃料，能节约石油、净化空气，转化多余的粮食，为人类社会的可持续发展提供一条简单有效的途径。4.文献综述文献综述n 无水乙醇的性质无水乙醇的性质n无水乙醇（Ethanol）俗称无水酒精，系醇类代表。常温常压下，无水乙醇一种是无色易燃，且有特殊香味的挥发性液体，并略带刺激性。通常，人们把纯度高达99.5%的乙醇溶液称为无水乙醇。n无水乙醇的生产方法无水乙醇的生产方法n目前工业上无水乙醇的生产方法主要有“恒沸精馏”，“萃取精馏”，“分子筛吸附”和“膜分离”4种方法。本文总结了节能型分子筛脱水吸附制无水乙醇技术的研究进展，并展望了其工艺前景。5. 无水乙醇的用途无水乙醇的用途 清洁燃料无水乙醇化工医药电子制造航空航天汽油醇6. 国内外无水乙醇发展现状国内外无水乙醇发展现状 巴西是世界上最大的乙醇生产国，年巴西是世界上最大的乙醇生产国，年产乙醇产乙醇300300亿升，无水乙醇占亿升，无水乙醇占1/31/3。是推。是推广燃料乙醇最成功的国家。广燃料乙醇最成功的国家。 美国是世界上第二大乙醇生产国，约美国是世界上第二大乙醇生产国，约占世界产量的占世界产量的33%33%。目前，美国的乙醇年。目前，美国的乙醇年产量超过产量超过6060亿加仑（亿加仑（18001800万吨）。万吨）。 7. 国内外无水乙醇发展现状国内外无水乙醇发展现状 我国对汽油醇的研究起步较晚，改革开放以来，我国我国对汽油醇的研究起步较晚，改革开放以来，我国粮食大幅度增产，由早期的勉强满足自给变为市场相粮食大幅度增产，由早期的勉强满足自给变为市场相对过剩对过剩 。2020世纪世纪9090年代后期，我国对燃料乙醇进行试年代后期，我国对燃料乙醇进行试生产。生产。 20002000年政府决定将燃料乙醇的开发生产、使用列入第年政府决定将燃料乙醇的开发生产、使用列入第十个五年规划。十个五年规划。20012001年，国家投资建立了年，国家投资建立了4 4个大型燃料个大型燃料乙醇生产企业。并于乙醇生产企业。并于20042004年推广使用燃料乙醇。年推广使用燃料乙醇。 20072007年年9 9月，发改委颁布了月，发改委颁布了可再生能源中长期发展规可再生能源中长期发展规划划，燃料乙醇作为再生能源成为了政府重点推广的，燃料乙醇作为再生能源成为了政府重点推广的新型能源。新型能源。 另外，另外，国家可再生能源中长期发展规划国家可再生能源中长期发展规划中提出：中提出：到到20202020年，生物燃料乙醇年利用量要达到年，生物燃料乙醇年利用量要达到1107吨。吨。 8. 乙醇的生产方法乙醇的生产方法发酵法发酵法 淀粉质原料发酵法淀粉质原料发酵法糖质原料发酵法糖质原料发酵法乙烯水合法乙烯水合法乙烯直接水合法乙烯直接水合法乙烯间接水合法乙烯间接水合法9. 建设规模及设计方案建设规模及设计方案 1.1.建设规模建设规模 300t/a无水乙醇工业装置，即无水乙醇工业装置，即1t/d无水乙醇。无水乙醇。2.2.设计方案设计方案（1）先经过精馏制得先经过精馏制得95%(体积体积)的工业乙醇的工业乙醇,在经过在经过分子筛脱水制得无水乙醇。分子筛脱水制得无水乙醇。（2）年工作日按年工作日按300天计，三班制连续运转，其产天计，三班制连续运转，其产品质量达到国家质量标准要求。品质量达到国家质量标准要求。 10. 主要工艺条件主要工艺条件 1.原料组成：含原料组成：含24.18%（体积）乙醇的（体积）乙醇的30液体液体 ， 其余为水。其余为水。 2.产品要求：含量产品要求：含量99.9%（体积）（体积）30乙醇。乙醇。 3.塔底残液要求：含乙醇塔底残液要求：含乙醇0.1%（质量）。（质量）。 4.加热剂：经压力调节后加热剂：经压力调节后0.2MPa和和0.5MPa的饱合的饱合 水蒸汽水蒸汽。 5.冷却剂：冷却剂：32的循环冷却水。的循环冷却水。 11. 无水乙醇生产的工艺流程图无水乙醇生产的工艺流程图 无水乙醇生产工艺流程简图12.工艺计算的主要内容工艺计算工艺计算热量衡算物料衡算13.工艺计算物料衡算n图2.1为物料衡算示意图。 30时：分子量14. 精馏塔工艺计算精馏塔工艺计算1.确定回流比确定回流比 图解图解Nmin及及Rmin由图得：由图得：Rmin=2.10Nmin=1015.精馏塔工艺计算-确定适宜回流比由图得：曲线由图得：曲线急剧下降向平急剧下降向平缓过度得适宜缓过度得适宜回流比：回流比：R=4 N-R图图 确定适宜回流比确定适宜回流比确定适宜回流比确定适宜回流比16.精馏塔工艺计算确定理论板数2.确定理论板数确定理论板数图解理论板数图解理论板数Nt 由图得：由图得：Nt=18其中精其中精馏段馏段15块，提块，提馏段馏段3块块17. 精馏塔热量衡算精馏塔热量衡算 加入热量移出热量3.625kJ/h3.625kJ/h原料热量原料预热器再沸器冷凝器产品热量热损失釜液热量0.243kJ/h0.490kJ/h2.892kJ/h1.977kJ/h0.587kJ/h0.289kJ/h0.772kJ/h热量衡算汇总表热量衡算预热器塔顶冷凝器塔底再沸器18.工艺设计的内容工艺设计的内容 工程设计图工程设计图 主要设备图主要设备图工艺流程图工艺流程图设备布置图设备布置图管道布置图管道布置图19. 主要设备图主要设备图1.精馏塔精馏塔2.分子筛塔分子筛塔 20.分子筛塔21. 车间管道布置车间管道布置n 车间布置车间布置n1.满足工艺流程的要求，尽可能使物料线路短 捷、顺畅。n2.合理确定消防通道宽度，在满足卫生、消防等的要求下，尽量紧凑布置，减少占地。n3.合理组织人流和物资，减少交叉运输，保证安全。n 管道布置管道布置n1.对于乙醇这种易燃物品，管道布置应注意防火防暴，管路不应敷设在生活间和走廊处，应配置防火防爆安全装置。n2.管路尽量架空敷设，平行成列走直线；并列管线上的阀门应尽量错开排列；从主管上引出支管时，气体管从上方引出，液体管从下方引出。n3.管路布置应有利于生产安全。 22.管道布置图23.结束语结束语1.1.本设计采用精馏与分子筛工艺结合的方本设计采用精馏与分子筛工艺结合的方法，工艺路线比较成熟。法，工艺路线比较成熟。2.2.与其他无水乙醇生产方法相比，本设计与其他无水乙醇生产方法相比，本设计具有能耗低，效率高，无污染的优点。具有能耗低，效率高，无污染的优点。3.3.由于设计者水平有限，缺乏实际经验，由于设计者水平有限，缺乏实际经验，设计过程中数据均以参考资料为基础，设计过程中数据均以参考资料为基础，可能导致一些设备的设计结果与工厂实可能导致一些设备的设计结果与工厂实际情况有差距。际情况有差距。24. 主要参考文献主要参考文献1 姚玉英姚玉英.化工原理上册化工原理上册.天津科技出版社天津科技出版社2 陈敏恒陈敏恒.化工原理上册化工原理上册.化学工业出版社化学工业出版社3 陈敏恒陈敏恒.化工原理下册化工原理下册.化学工业出版社化学工业出版社4 化学化工大辞典化学化工大辞典.化学工业出版社化学工业出版社 5 克昌克昌.酒精与蒸馏酒工艺学酒精与蒸馏酒工艺学.中国轻工业出版社中国轻工业出版社.25.26.