a合成乙醇工藝設計班級： 組長：流程設計及廠址選擇：流程設計及廠址選擇：馬瑞雪2023437033陳斯2023437031物料衡算及能量衡算：李夢瑩2023437025孫巖2023437029陳丹丹2023437039韓愛英2023437041賈玉婷2023437043PID圖，PFD圖設計：邱雨涵2023437035陳冠友2023437023劉冠豪2023437045張琳2023437037t/a合成乙醇工藝設計工藝方案的選擇乙醇是重要的有機溶劑，又是醫(yī)藥、染料、涂料、香料、合成橡膠、洗滌劑乙二醇醚、乙胺等。本試驗實行乙烯氣相直接水合法來合成乙醇。脫水三局部。:325℃,6.9MPa,催化劑是磷酸-硅藻土4%～5%,95%～97%。因反響液中含有磷酸,所以在工(又稱中和塔)工序確定要放在換熱器后,因高溫易使磷酸因高溫易使磷酸鹽在換熱器外表結垢,甚至會堵塞管道。含乙醇10%～15%的粗乙醇水溶液,分別由洗滌塔和分別塔底進入乙醇精制局部。精制局部的工序有:a.萃取分別出乙醚和乙醛,萃取劑為水(可增大乙醚和乙醛與乙醇的相對揮發(fā)度),兩塔串聯,(萃取率達90%以上),經冷卻冷凝分出油相(有機相)和水相,有機相中主要為乙醚,返回反響器,水相經蒸餾,塔頂得乙醛-乙醚共沸物,另行處理,塔釜為含乙醚的水,返回反響系統(tǒng);b.乙醇的提濃和精制。由萃取塔來的乙醇水溶液含少量乙醛,在精餾時加氫氧化鈉溶液,可除去乙醛(堿能催化乙醛發(fā)生縮合反響,生成高沸點縮醛)。精餾塔,返回萃取局部。由塔上部引出乙醇流股,即為成品乙醇(95%),20～40ppm。流程方塊圖水合反應器水合反應器未反響乙烯分別乙醚乙醇分別乙醇精餾廠址選擇200畝。量大，四周有成功大唐華泰等較大型發(fā)電廠，水源充分，離黃河較近。４．工藝設計計算４．1.物料恒算設計條件依據選定的工藝流程，確定設計參數和條件。-硅藻土催化劑，乙烯和水為反響物，直接水和法，年開8000h。相關數據如下：水烯比：0.7單耗C2H4/95%C2H5OH 0.578產物中：乙醇C2H5OH94.5%CH3CHO2%乙醚C2H5OC2H5 2%物料流程簡圖1。11直接水和法制乙醇的物料流程圖主反響：C2H4＋H2O＝C2H5OH 〔1〕

2C2H5OH＝C2H5OC2H5 〔2〕C2H5OH=CH3CHO+H2 〔3〕產品產量及其組成50000/8000=6250(Kg)其中： C2H5OH 6250×94.5%=5906.25kg=128.4kmolCH3CHO 6250×2%=125kg=2.84kmolC2H5OC2H5 6250×2.5%=156.25kg=2.11kmolH2 6250×2%=125kg=2.84kmol總摩爾數=128.4+2.842.11+2.84=136.19kmol(3)乙烯投入量：6250×0.578=3612.5〔kg〕數據校核依據反響式消耗乙烯量：128.4+2.842.11=133.35kmol=3386.5kg與投入量根本符合，與設計要求根本全都。各主要單元設備的物料衡算表〔每小時計〕1~61水合反響器物料衡算表進料進料出料物料名稱kgkmol物料名稱kgkmol乙烯1011503612.5乙烯91029.123251.04水42669.92370.55水40269.62237.2———乙醇5906.4128.4乙醚156.142.11乙醛124.962.84氫氣5.682.84合計5983.05143819.9 137491.95624.432分別器物料衡算表進料出料物料名稱kg物質的量，kmol物料名稱kg物質的量，kmol乙烯1011503612.5乙烯91029.12325.104水42669.92370.55水40269.62237.2乙醇5906.4128.4乙醇5906.4128.4乙醚156.142.11乙醚156.142.11乙醛124.962.84乙醛124.962.84氫氣5.682.84氫氣5.682.84合計150013.086119.25——137491.92698.494331物料衡算表kmolkmol乙烯91029.12325.104乙烯————水40269.62237.2水40269.62237.2乙醇5906.4128.4乙醇5906.4128.4乙醚156.142.11乙醚1.56140.0211乙醛124.962.84乙醛12.4960.284氫氣5.682.84氫氣————合計137491.92698.494——46190.0572365.9051進料出料物料名稱kg物質的量，物料名稱kg物質的量，進料出料物料名稱kg物質的量，物料名稱kg物質的量，進料出料物料名稱kg物質的量，物料名稱kg物質的量，kmolkmol乙烯————乙烯————水40269.62237.2水4026.96233.72乙醇5906.4128.4乙醇5906.4128.4乙醚1.56140.0211乙醚1.56140.0211乙醛12.4960.284乙醛12.4960.0284氫氣————氫氣————合計46190.0572365.9051——9947.417362.4251進料出料物料名稱kg進料出料物料名稱kg物質的量，物料名稱kg物質的量，kmolkmol乙烯————乙烯————水4026.96233.72水5798.88322.16乙醇5906.4128.4乙醇271687.55906.25乙醚1.56140.0211乙醚————乙醛12.4960.0284乙醛————氫氣————氫氣————合計9947.417362.4251——277486.386228.41進料出料物料名稱kg進料出料物料名稱kg物質的量，物料名稱kg物質的量，kmolkmol水5798.88322.16水————乙醇271687.55906.25乙醇271687.55906.25合計277486.386228.41——271687.55906.25４．2.能量恒算〔均按每小時計〕換熱器25℃，蒸發(fā)溫100℃。物料名稱物質的量Cp，m物料名稱物質的量Cp，mT,KkmolkJ/(kmol?K)乙烯3386.543.564.40×107水2370.5575.2912985.32×107合計——————9.72×1070.1MPa水的汽化熱為2257.2kJ/kg水的相變熱為2257.2×2370.55×18=9.63×107kJ8原料氣帶出的熱量乙烯kmol3386.5kJ/(kmol?K)71.5514.5×107水2370.5536.325985.15×107合計——————19.65×107物料名稱物質的量Cp，mT,K則需要補充熱量9.63×107+19.65×107－9.72物料名稱物質的量Cp，mT,K固定管板式列管換熱器傳熱系數3050~6100kJ/(m2hK〕傳熱面積40~164M2/m3水合反響器氣體進入反響器帶入熱量19.65×107kJ反響量反響熱kJ/kmol表反響量反響熱kJ/kmolkmolC2H4＋H2O＝C2H5OH132.62-4×104-5.30×106C2H5OH=CH3CHO+H22.84-1.66×105-4.71×1052C2H5OH＝C2H5OC2H54.221.55×1056.37×105合計————-5.14×1065.14×106kJ冷卻器設轉化氣為抱負氣體 100%冷卻 冷卻至70℃物料名稱物質物料名稱物質的量 相變熱kmolkJ/mol乙醇132.62-41.5×1035.50×106乙醚4.22-25.104×1031.06×106水2237.2-125.4×1032.81×107合計————3.36×10711轉化氣帶出的熱量70℃kmolkJ/(kmol?K)乙烯3251.0443.724.88×107乙醛2.8454.855.34×104乙醚2.11112.972938.18×104氫氣2.8428.852.81×104合計——————5.04×107物料名稱物質的量物料名稱物質的量Cp，mT,K氫氣帶走的熱量2.84×28.85×303=2.48×104kJ325.104×43.72×303=4.31×106kJ乙醚的相變熱2.11×25.104×103=5.30×104kJ吸取塔〔1、2，精餾塔〕轉化氣帶入的能量5.04×107-2.48×104+5.30×104=5.06×107kJ物料名稱物質的量Cp物料名稱物質的量Cp，mT,K乙醇kmol128.4kJ/(kmol?K)111.464.34×106乙醛0.028454.8547200乙醚0.0211112.97303722.3水223.7275.2915.10×106合計——————9.44×1062段吸取能量5.06×107-9.44×106=4.16×107kJ尾氣125℃乙醛Cp，m=5