乙烯水合法生产乙醇

1、陈立军 周继亮 彭绍洪 华南理工大学化工学院指导老师：钱 宇 陆恩锡摘摘 要要项目名称：乙烯水合法生产乙醇过程设计项目名称：乙烯水合法生产乙醇过程设计产品名称：乙醇产品名称：乙醇产品规格：纯度产品规格：纯度95%95%生产能力：生产能力：100000100000吨吨/ /年年副产品：乙醚副产品：乙醚产品用途：乙醇是重要的有机溶剂产品用途：乙醇是重要的有机溶剂, ,又是医药、染料、涂料、香又是医药、染料、涂料、香料、合成橡胶、洗涤剂等有机产品的基本原料或中间体。在化学料、合成橡胶、洗涤剂等有机产品的基本原料或中间体。在化学工业中主要用于制造乙醛、乙醚、醋酸、乙二醇醚、乙胺等工业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产方法 间接水合法（硫酸法）间接水合法（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 工艺 工艺特点Shell工艺 压力6.50MPa,300，催化剂为浸有磷酸的硅 澡土，废气送装置外回收VEBA 催化剂改为活性更好的磷酸膨润土 ，有专门 有专门乙烯回收装置 美国工业化学 采用了较好的催化剂，在6.67MPa,260下反公司 通过定期向催化床喷磷酸保持活性，放空气压 缩 回收，尾气作燃料。 工艺流程图 创创 新新 与不同

3、与不同 流程、原料、产品 乙醇 大于95; ; 颜色 1010（7%-7%-COCO标度）标度）; ; 水 5; ; 乙醛55mg/kg;mg/kg; 酸类 1010mg/L;mg/L; 甲醇 800800mg/L;mg/L; 酯 3030mg/L;mg/L; 不挥发物 2020mg/L;mg/L; 工艺流程方块图工艺流程方块图 原料质量要求：原料质量要求：产品规格产品规格乙烯：乙烯： 大于大于99.999.9, ,惰性气体惰性气体0.1%(0.1%(volvol),O),O2 25ppm,5ppm,C2H210ppm,H25ppmC2H210ppm,H25ppm水水： 脱盐纯水 O250ug

4、/L水 合 反应 器未 反 应乙烯分 离乙 醚 乙醇分离乙醇精馏乙烯，水 水合反应器的设计水合反应器的设计 乙醇产量：乙醇产量： 100000 100000 吨吨/ /年；年； 乙烯的空速约为乙烯的空速约为11001100h h-1-1 乙烯的容积流率约为乙烯的容积流率约为 169000 169000NmNm3 3/h./h. 催化剂容积催化剂容积V V约为约为160160m m3 3 ，设计催化剂容积为设计催化剂容积为180 180 m m3 3。 反应方程式反应方程式 反应条件反应条件 反应器型式反应器型式 主反应：主反应：C2H4+H2OC2H5OH副反应：副反应：C2H5OH+C2H5

5、OHC2H5OC2H5+H2O2C2H5OH(C2H5)2O+H2O 恒温固定床反应器，有利于催化剂进行气相反应。由于为放热反应固定床反应器，有利于催化剂进行气相反应。由于为放热反应, ,但热但热效应小效应小, ,转化率低转化率低, ,恒温绝热时恒温绝热时, ,反应热仅使反应产物温度升高反应热仅使反应产物温度升高10-2010-20 水烯比水烯比:0.7:0.7反应器：温度反应器：温度 260 260， 压力压力 6.67 6.67MPaMPa，转化率转化率 4-5% 4-5% ; ;水合器参数设计内径为4.0m，外径4.2m，高度为13.5m。设计压力：8.5MPa设计温度：350水合器顶部

6、设气体再分布器合磷酸喷淋装置。采用碳钢做筒体，再以铜做衬里防止磷酸对筒体的腐蚀。催化剂：采用磷酸-鹏润土做催化剂。反应器进料加热系统计算用Superpro进行模拟 计算结果 管式换热器换热面积为: 98.03m2 加热器功率须198.27kW/h 原料气原料气电加热器产物产物反应产物反应产物预处理反应产物预处理 乙醚塔计算乙醚塔计算Aspenplus 模拟结果 回流比R= 0.51 塔板数N= 20 进料塔板位置13 冷凝器热负荷Q 冷凝器= 18,848.8 cal/s 再沸器热负荷Q 再沸器= 266,621 cal/s 取塔板效率E=0.5 ，则实际塔板数为40 塔高22m 塔径为1.2

7、06m 乙烯和其他气体乙醛乙醚乙醇水其 他 物质含 量 ，%wt1.630.070.61978.10.6正常沸点小于020.1634.4878.32100.0大于110粗醇浓缩塔粗醇浓缩塔 计算计算Aspenplus 模拟结果 回流比R= 2.4 塔板数N= 27 进料塔板位置12 冷凝器热负荷Q 冷凝器= 926450 cal/s 再沸器热负荷Q 再沸器= 953941 cal/s 取塔板效率E=0.5，则有实际的塔板数为52 塔的高度(板间距 取0.6m)为：33.2m 塔径为1.02m萃取精馏塔萃取精馏塔 计算在处理羰基化合物后,进入萃取精馏塔，萃取剂为水。Aspenplus 的模拟结果如下: 回流比R= 3.0 塔板数N= 28 进料塔板位置13 冷凝器热负荷Q 冷凝器= 1,072,110 cal/s 再沸器热负荷Q 再沸器= 1,362,820 cal/s 取塔板效率E=0.5，则实际的塔板数为56 塔的高度为：35.6m 塔径可由下式计算：0.98 m乙醇精馏塔乙醇精馏塔 将多级萃取精馏脱杂质的乙醇液再进行精馏，得到95%乙醇 模拟结果 回流比R= 4.4 塔板数N= 26 进料塔