乙烯水合法生產(chǎn)乙醇

1、陳立軍 周繼亮 彭紹洪 華南理工大學(xué)化工學(xué)院指導(dǎo)老師：錢 宇 陸恩錫摘摘 要要項(xiàng)目名稱：乙烯水合法生產(chǎn)乙醇過程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱：乙烯水合法生產(chǎn)乙醇過程設(shè)計(jì)產(chǎn)品名稱：乙醇產(chǎn)品名稱：乙醇產(chǎn)品規(guī)格：純度產(chǎn)品規(guī)格：純度95%95%生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力：100000100000噸噸/ /年年副產(chǎn)品：乙醚副產(chǎn)品：乙醚產(chǎn)品用途：乙醇是重要的有機(jī)溶劑產(chǎn)品用途：乙醇是重要的有機(jī)溶劑, ,又是醫(yī)藥、染料、涂料、香又是醫(yī)藥、染料、涂料、香料、合成橡膠、洗滌劑等有機(jī)產(chǎn)品的基本原料或中間體。在化學(xué)料、合成橡膠、洗滌劑等有機(jī)產(chǎn)品的基本原料或中間體。在化學(xué)工業(yè)中主要用于制造乙醛、乙醚、醋酸、乙二醇醚、乙胺等工業(yè)中主要用于制造乙醛

2、、乙醚、醋酸、乙二醇醚、乙胺等乙烯制乙醇的生產(chǎn)方法間接水合法（硫酸法）間接水合法（硫酸法）CH2=CH2+H2SO4 C2H5OSO3H+C2H5OS2OC2H5 C2H5OH直接水合法直接水合法 H3PO4 CH2=CH2+H2O C2H5OH直接水合法 工藝 工藝特點(diǎn)Shell工藝 壓力6.50MPa,300，催化劑為浸有磷酸的硅 澡土，廢氣送裝置外回收VEBA 催化劑改為活性更好的磷酸膨潤土 ，有專門 有專門乙烯回收裝置 美國工業(yè)化學(xué) 采用了較好的催化劑，在6.67MPa,260下反公司 通過定期向催化床噴磷酸保持活性，放空氣壓 縮 回收，尾氣作燃料。 工藝流程圖 創(chuàng)創(chuàng) 新新 與不同與不

3、同 流程、原料、產(chǎn)品 乙醇 大于95; ; 顏色 1010（7%-7%-COCO標(biāo)度）標(biāo)度）; ; 水 5; ; 乙醛55mg/kg;mg/kg; 酸類 1010mg/L;mg/L; 甲醇 800800mg/L;mg/L; 酯 3030mg/L;mg/L; 不揮發(fā)物 2020mg/L;mg/L; 工藝流程方塊圖工藝流程方塊圖 原料質(zhì)量要求：原料質(zhì)量要求：產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格乙烯：乙烯： 大于大于99.999.9, ,惰性氣體惰性氣體0.1%(0.1%(vol),Ovol),O2 25ppm,5ppm,C2H210ppm,H25ppmC2H210ppm,H25ppm水水： 脫鹽純水 O250ug/L

4、水 合 反應(yīng) 器未 反 應(yīng)乙烯分 離乙 醚 乙醇分離乙醇精餾乙 烯，水 水合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)水合反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 乙醇產(chǎn)量：乙醇產(chǎn)量： 100000 100000 噸噸/ /年；年； 乙烯的空速約為乙烯的空速約為11001100h h-1-1 乙烯的容積流率約為乙烯的容積流率約為 169000 169000NmNm3 3/h./h. 催化劑容積催化劑容積V V約為約為160160m m3 3 ，設(shè)計(jì)催化劑容積為設(shè)計(jì)催化劑容積為180 180 m m3 3。 反應(yīng)方程式反應(yīng)方程式 反應(yīng)條件反應(yīng)條件 反應(yīng)器型式反應(yīng)器型式 主反應(yīng)：主反應(yīng)：C2H4+H2OC2H5OH副反應(yīng)：副反應(yīng)：C2H5OH+C2H5O

5、HC2H5OC2H5+H2O2C2H5OH(C2H5)2O+H2O 恒溫固定床反應(yīng)器，有利于催化劑進(jìn)行氣相反應(yīng)。由于為放熱反應(yīng)固定床反應(yīng)器，有利于催化劑進(jìn)行氣相反應(yīng)。由于為放熱反應(yīng), ,但熱但熱效應(yīng)小效應(yīng)小, ,轉(zhuǎn)化率低轉(zhuǎn)化率低, ,恒溫絕熱時恒溫絕熱時, ,反應(yīng)熱僅使反應(yīng)產(chǎn)物溫度升高反應(yīng)熱僅使反應(yīng)產(chǎn)物溫度升高10-2010-20 水烯比水烯比:0.7:0.7反應(yīng)器：溫度反應(yīng)器：溫度 260 260， 壓力壓力 6.67 6.67MPaMPa，轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率 4-5% ; 4-5% ;水合器參數(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)徑為4.0m，外徑4.2m，高度為13.5m。設(shè)計(jì)壓力：8.5MPa設(shè)計(jì)溫度：350水合器頂部設(shè)

6、氣體再分布器合磷酸噴淋裝置。采用碳鋼做筒體，再以銅做襯里防止磷酸對筒體的腐蝕。催化劑：采用磷酸-鵬潤土做催化劑。反應(yīng)器進(jìn)料加熱系統(tǒng)計(jì)算用Superpro進(jìn)行模擬 計(jì)算結(jié)果 管式換熱器換熱面積為: 98.03m2 加熱器功率須198.27kW/h 原料氣原料氣電加熱器產(chǎn)物產(chǎn)物反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)產(chǎn)物預(yù)處理反應(yīng)產(chǎn)物預(yù)處理 分離目的 把不凝氣和水、乙醇等產(chǎn)物分開 高壓分離器分離條件 溫度:50, 壓力:6.5-7.0MPa 醇洗塔 Kremser方程 回收率：99%，計(jì)算塔板數(shù)是11， 取總板效率為ET=0.4，真實(shí)塔板數(shù)是27. 塔高：14.5m 空塔氣速為2880m/h 塔徑為2.2m 乙醚塔計(jì)算乙醚塔

7、計(jì)算Aspenplus 模擬結(jié)果 回流比R= 0.51 塔板數(shù)N= 20 進(jìn)料塔板位置13 冷凝器熱負(fù)荷Q 冷凝器= 18,848.8 cal/s 再沸器熱負(fù)荷Q 再沸器= 266,621 cal/s 取塔板效率E=0.5 ，則實(shí)際塔板數(shù)為40 塔高22m 塔徑為1.206m 乙烯和其他氣體乙醛乙醚乙醇水其 他 物質(zhì)含 量 ，%wt1.630.070.61978.10.6正常沸點(diǎn)小于020.1634.4878.32100.0大于110粗醇濃縮塔粗醇濃縮塔 計(jì)算計(jì)算Aspenplus 模擬結(jié)果 回流比R= 2.4 塔板數(shù)N= 27 進(jìn)料塔板位置12 冷凝器熱負(fù)荷Q 冷凝器= 926450 cal

8、/s 再沸器熱負(fù)荷Q 再沸器= 953941 cal/s 取塔板效率E=0.5，則有實(shí)際的塔板數(shù)為52 塔的高度(板間距 取0.6m)為：33.2m 塔徑為1.02m萃取精餾塔萃取精餾塔 計(jì)算在處理羰基化合物后,進(jìn)入萃取精餾塔，萃取劑為水。Aspenplus 的模擬結(jié)果如下: 回流比R= 3.0 塔板數(shù)N= 28 進(jìn)料塔板位置13 冷凝器熱負(fù)荷Q 冷凝器= 1,072,110 cal/s 再沸器熱負(fù)荷Q 再沸器= 1,362,820 cal/s 取塔板效率E=0.5，則實(shí)際的塔板數(shù)為56 塔的高度為：35.6m 塔徑可由下式計(jì)算：0.98 m乙醇精餾塔乙醇精餾塔 將多級萃取精餾脫雜質(zhì)的乙醇液再進(jìn)行精餾，得到95%乙醇 模擬結(jié)果 回流比R= 4.4 塔板數(shù)N=