直接水合法制备乙醇资料
乙醇 用途与合成方法
采 用此法。 ⑵用生石灰脱水。于 100mL95%乙醇中加入新鲜的块状生石灰 20g，
回流 3~5h，然后进行蒸馏。 若要 99%以上的乙醇，可采用下列方法： ⑴在
100mL99%乙醇中，加入 7g 金属钠，待反应完毕，再加入 27.5g 邻苯二甲酸二乙
酯或 25g 草酸二乙酯， 回流 2~3h，然后进行蒸馏。 金属钠虽能与乙醇中的水作
含量分析 按常规相对密度测定法测量 d2525≤0.8096(相当于 15.56/15.56℃时 0.8161)。
毒性
ADI 以 GMP 为限(FAO/WHO，2001)。 GRAS(FDA，§184.1293，2000)。 TD50 4g/kg(大鼠，经口)。
使用限量
FEMA(mg/kg)：软饮料。1700，冷饮 2000，糖果 2200，焙烤食品 1800，布丁类 230，胶姆糖 1400，槭树糖浆 610，含醇饮料(酒)250～450 000，调味料 1000，乳 制品 30。 FDA，§184.1293(2000)：焙烤食品的防腐剂 2.0%；比萨饼胚 2.0%。
食品添加 剂最大允 许使用量 最大允许 残留量标 准
添加剂 允许使用该种添
中文名 加剂的食品中文 添加剂功 最大允许使用
称
名称
能
量（g/kg）
乙醇 食品
食品工业 用加工助 / 剂
最大允许残留量（g/kg）
一般应在制成最后成品之前出 去，有规定食品中残留量的除 外
化学性质 用途 用途
无色透明、易燃易挥发液体。有酒的气味和刺激性辛辣味。 溶于水、甲醇、乙醚和 氯仿。能溶解许多有机化合物和若干无机化合物。
爆炸物危险 与空气混合形成爆炸性混合物 特性
可燃性危 险特性 遇明火、高温、氧化剂易燃; 燃烧产生刺激烟雾; 长期大量饮酒易患酒精中毒症
乙醇提取工艺和方法
一、生物发酵法酿造酒精1。
1生物发酵法的地位由于化学合成法酒精有含有较多杂质等缺陷，其应用受到限制，因此我国酒精生产以发酵法为主，尤其是随着石油储量的锐减，发酵法酒精工业将日趋重要。
我国酒精年产量为300万吨，仅次于巴西、美国，列为世界第3位.其中发酵法酒精占绝对优势，80％左右的酒精用淀粉质原料生产、约有10％的酒精用废糖蜜生产、以亚硫酸盐纸浆废液等纤维原料生产的酒精约占2％左右,合成酒精占酒精总产量的3.5％左右。
1.2生产原料淀粉质原料是生产酒精的主要原料。
用于发酵法生产酒精的原料主要有：薯类（甘薯、马铃薯、木薯、山药等）；粮谷类（高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍等）;糖质原料(甘蔗、甜菜、糖蜜等）；野生植物(橡子仁，土茯苓、蕨根、石蒜等）；农产品加工副产品（米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等)；纤维质原料（秸秆、甘蔗渣等）；亚硫酸造纸废液等。
我国大多数工厂是采用红薯和玉米为原料生产酒精。
玉米化学成分：红薯化学成分：1。
3辅助物料辅助物料包括：酵母培养和糖化剂制备所需营养盐，调PH所用酸类、洗涤剂、消毒剂、脱水剂等。
酒母，就是将酵母菌扩大培养，获得足够数量酵母菌的酵母培养液，以供酒精发酵之用。
酒精生产用水，按水的用处不同，大体分为以下三种：(1）酿造用水:或称工艺用水，凡制曲时拌料，微生物培养，制曲原料的浸泡、糊化、稀释、设备及工具的清洗等因其与原料、半成品、成品的直接接触，故统称为工艺用水。
通常要求具有弱酸性，PH为4.0-5。
0。
（2）冷却用水：蒸煮醪和糖化醪的冷却，发酵温度的控制，需大量的冷却用水。
因其不与物料直接接触，故只需温度较低；硬度适中。
为节约用水，冷却水应尽可能予以回收利用.（3）锅炉用水：通常要求无固型悬浮物，总硬度和碱度应尽可能低，PH在25°时高于7,含油量及溶解物等越少越好。
1。
4淀粉性质1。
4。
1淀粉颗粒的形状淀粉颗粒呈白色，不溶于冷水和有机溶剂，颗粒内部呈复杂的结晶组织。
直接水合法制备乙醇
化工设计：５×１０４t/a合成乙醇工艺设计班级：化学一班组长：分工：流程设计及厂址选择：马瑞雪2013437033陈斯2013437031物料衡算及能量衡算：李梦莹2013437025孙岩2013437029陈丹丹2013437039韩爱英2013437041贾玉婷2013437043PID图，PFD图设计：邱雨涵2013437035陈冠友2013437023刘冠豪2013437045张琳2013437037５×１０４t/a合成乙醇工艺设计1.工艺方案的选择乙醇是重要的有机溶剂，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。
在化学工业中主要用于制造乙醚，乙醛，醋酸，乙二醇醚、乙胺等。
本实验采取乙烯气相直接水合法来合成乙醇。
乙烯气相直接水合法制取乙醇的工艺流程叙述如下。
实验分为合成、精制和脱水三部分。
反应器的操作条件:反应温度325℃,反应压力6.9MPa,催化剂是磷酸-硅藻土催化剂。
转化率4%～5%,选择性95%～97%。
因反应液中含有磷酸,所以在工艺流程中设臵一个洗涤塔(又称中和塔)用碱水溶液或含碱稀乙醇溶液中和。
这一工序一定要放在换热器后,因高温易使磷酸因高温易使磷酸盐在换热器表面结垢,甚至会堵塞管道。
含乙醇10%～15%的粗乙醇水溶液,分别由洗涤塔和分离塔底进入乙醇精制部分。
精制部分的工序有:a.萃取分离出乙醚和乙醛,萃取剂为水(可增大乙醚和乙醛与乙醇的相对挥发度),两塔串联,第二萃取塔塔顶出乙醚、乙醛和水(萃取率达90%以上),经冷却冷凝分出油相(有机相)和水相,有机相中主要为乙醚,返回反应器,水相经蒸馏,塔顶得乙醛-乙醚共沸物,另行处理,塔釜为含乙醚的水,返回反应系统;b.乙醇的提浓和精制。
由萃取塔来的乙醇水溶液含少量乙醛,在精馏时加氢氧化钠溶液,可除去乙醛(碱能催化乙醛发生缩合反应,生成高沸点缩醛)。
精馏塔顶部出料乙醇中仍含有少量轻组分,返回萃取部分。
乙烯直接水合法制乙醇（年产25万吨）
课程设计任务书设计题目：乙烯直接水合法制乙醇（年产25万吨）学院：专业：班级：学生：指导教师：系主任: （签名）一、设计要求：1、根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，选定合理的流程方案和设备类型，并进行简要论述。
（字数不小于8000字）2、设计说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。
3、图纸要求：工艺流程图1张（图幅2号）；设备平面或立面布置图1张（图幅3号））。
二、进度安排：教学内容学时地点备注查资料、说明书提纲、流程论证、工艺流程图第一周设计室设备布置图、说明书整理、答辩。
第二周设计室三、指定参考文献与资料《过程装备成套技术设计指南》（兼用本课程设计指导书）、《过程装备成套技术》、《化工单元过程及设备课程设计》等。
摘要工业上生产乙醇的方法有粮食发酵法、木材水解法、亚硫酸盐法、乙醛加氢法、一氧化碳和氢气羰基合成法、乙烯间接水合法、乙烯直接水合法等。
由于受到原料来源和成本高的限制，粮食发酵法、木材水解法、亚硫酸盐法等不可能有较大的发展，故这种方法已不适应大规模制备乙醇的要求。
由于石油工业，石油化学工业、天然气开发和加工工业的发展，开辟了乙烯气的巨大来源，使得乙烯水合法的原料得到充分保证。
通过对比，此次设计选择以乙烯的直接水合法制取乙醇。
关键字：乙烯；乙醇；水合法目录一、前言 (1)二、工艺流程论证 (2)2.1 乙醇用途 (2)2.2 乙醇的工业制法 (2)2.2.1木材水解发酵法 (3)2.2.2亚硫酸盐废碱液制取乙醇法 (3)2.2.3 发酵法 (4)2.2.4 乙烯水合法 (5)2.2.4.1 间接水合法 (5)2.2.4.2 直接水合法 (7)2..3 生产方法的确定 (8)三、乙烯直接水合的催化剂的选择 (9)3.1 催化剂的分类 (9)3.2 乙烯直接水合的催化剂的选择 (10)四、乙烯直接水合工艺 (12)4.1 乙烯气的提供 (12)4.2 混合原料气的制备及热交换 (12)4.3 乙烯水合 (13)4.4 直接水合法工艺条件的选择 (15)4.4.1 反应温度 (15)4.4.2 反应压力 (15)4.4.3 n(水)／n(乙烯)比 (16)五、典型机械设备选型与论证 (17)5.1 机器选型的基本原则 (17)5.2 换热器的选择 (18)5.3 压缩机的选择 (19)六、总结 (20)七、参考文献 (21)八、致谢 (22)四川理工学院课程设计一、前言乙醇俗称酒精,系醇类代表,是一种无色透明易挥发和易燃的液体。
高考化学24个专项练习附答案及解析 专题09 平衡移动简答题专练
专题09 平衡移动简答题专练1．乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。
回答下列问题：（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H)。
再水解生成乙醇。
乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是：。
（2）下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1)①图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为：，理由是：②气相直接水合法党采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃，压强6．9MPa，n(H2O)︰n(C2H4)=0．6︰1。
乙烯的转化率为5℅。
若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有：、。
2．三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。
回答下列问题：（1）对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是___________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有____________、___________。
3．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NO x，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。
回答下列问题：（1）在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。
反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
由实验结果可知，脱硫反应速率______脱硝反应速率（填“大于”或“小于”）。
原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是___________。
乙醇精馏设计
目录设计说明书一、设计项目背景 (2)二、生产工艺流程 (4)三、生产规模 (5)四、物料衡算结果 (5)五、能量衡算结果 (5)六、设备选型 (6)计算说明书一、物料衡算 (7)1、每小时生产能力的计算 (7)2、生产工艺流程示意图 (7)3、各塔物料衡算 (7)二、能量衡算 (9)三、设备选型(冷凝器2的选型计算) (10)1、水的定性温度 (10)2、按热面积设定 (11)3．传热系数 (11)设计说明书设计项目：乙醇精馏车间产品名称：工业乙醇产品规格：纯度95%一、设计项目背景：1.乙醇的理化性质乙醇又称酒精，分子式为CH3CH2OH，相对分子质量46.07。
为无色透明、易燃易挥发的液体，有酒的气味和刺激性辛辣味，溶于水、甲醇、乙醚和氯仿，能溶解许多有机化合物和若干无机化合物，具有吸湿性，能与水形成共沸混合物，蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限4.3%-19.0%（体积）。
无水乙醇相对密度0.7893（20/4℃），熔点-117.3℃，沸点78.32℃，折射率1.3614，闪点（闭杯）14℃。
工业乙醇（含乙醇95%）折射率1.3651，表面张力（20℃）22.8mN/m，粘度（20℃）1.41mPa·s，蒸气压（20℃）5.732kPa，比热容（23℃）2.58J/(g·℃），闪点12.8℃，相对密度0.816，沸点78.15℃，凝固点-114℃，自燃点793℃。
2.乙醇的用途乙醇有相当广泛的用途，是重要的有机溶剂，广泛用于用于溶结树脂，制造涂料。
医疗上常用75%（体积分数）的酒精做消毒剂，它可以渗入细菌体内，在一定浓度下能使蛋白质凝固变性而杀灭细菌。
因不能杀灭芽孢和病毒，故不能直接用于手术器械的消毒，50%稀醇可用于预防褥瘊，25%～30%稀醇可擦浴，用于高热病人，使体温下降。
除用作燃料，制造饮料和香精外，乙醇也是一种重要的有机化工原料，如用于制造乙醛、乙二烯、乙胺、乙酸乙酯、乙酸、氯乙烷等等，并衍生出染料、涂料、香料、合成橡胶、洗涤剂、农药等产品的许多中间体，其制品多达300种以上，但目前乙醇作为化工产品中间体的用途正在逐步下降，许多产品例如乙醛、乙酸、乙基乙醇已不再采用乙醇作原料而用其他原料代替。
工业酒精的制备实验报告
⼯业酒精的制备实验报告⼯业酒精的制备实验报告学院：⽣物与化学⼯程学院班级：化⼯141姓名：学号：实验⽇期：2017年6⽉20⽇⼀、实验⽬的1.熟悉精馏塔的结构和精馏流程，掌握精馏塔操作⽅法；2.了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况；3.掌握精馏过程的基本操作及调节⽅法；4.掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验⽅法；5.掌握精馏塔全塔效率的测定⽅法；6.掌握求取理论板数的⽅法。
⼆、应⽤背景⼄醇（ C2H5OH ），俗名酒精，是基本的⼯业原料之⼀，与酸碱并重，它作为再⽣能源尤为受⼈们的重视。
⼄醇有相当⼴泛的⽤途，除⽤作燃料、制造饮料和⾹精外，也是⼀种重要的有机化⼯原料，如⽤⼄醇制造⼄酸、⼄醚等；⼄醇⼜是⼀种有机溶剂，⽤于溶解树脂，制造涂料。
⼄醇精馏是⽣产⼄醇中极为关键的环节，是重要的化⼯单元。
其⼯艺路线是否合理、技术装备性能之优劣、⽣产管理者及操作技术素质之⾼低，均影响⼄醇的产量及品质。
⼯业上⽤发酵法和⼄烯⽔化法⽣产⼄醇，但不管⽤何种⽅法⽣产⼄醇，精馏都是其必不可少的单元操作。
三、合成⽅法酒精的⼯业⽣产⽅法可分为发酵法和化学合成法两⼤类；（1）发酵法是利⽤淀粉质原料或糖质原料，在微⽣物的作⽤下⽣成酒精，根据原料的不同，⼜可分为：A.淀粉质原料发酵⽣产酒精这是我国当前⽣产酒精的主要⽅法，它是利⽤薯类、⾕物及野⽣植物等含淀粉的原料，在微⽣物的作⽤下将淀粉⽔解为葡萄糖，再进⼀步发酵⽣成酒精。
整个⽣产过程包括原料蒸煮、糖化剂制备、糖化、酒母制备、发酵及蒸馏等⼯序。
B.糖蜜原料发酵⽣产酒精直接利⽤糖蜜中的糖分，经过稀释并添加部分营养盐，借酒母的作⽤发酵⽣成酒精。
C.亚硫酸盐纸浆废液发酵⽣产酒精造纸原料经亚硫酸盐液蒸煮后，废液中含有六碳糖，这部分糖在酵母作⽤下可以发酵⽣成酒精，主要是⼯业酒精。
（2）化学合成法⽣产酒精是利⽤炼焦炭、裂解⽯油的废⽓为原料，经化学合成反应⽽制成酒精。
⽣产⽅法⼜可分为间接⽔合法和直接⽔合法两种，⽬前⼯业上普遍采⽤后者。
酒精生产知识问答
2．淀粉用酵母菌 拉斯 2、拉斯 12、1300、1308、K。
3．糖 化 菌 种 As3.4309、As3870 As7580、 Pr3、Co5。
一般说来，蛋白质的平均含氮量在 16％左右，所以用凯氏法测定原料所含蛋白质时，将所得 氮含量乘以 6.25(100／16＝6.25)，就可得到蛋白质的含量。
蛋白质中主要元素的百分含量：
元素CLeabharlann HONS
P
含量％ 50
7
23
16
0-3
0-3
其它元素铁、锌、铜等含量非常少。
氨基酸是蛋白质受到酸、碱、加热作用或在蛋白酶的水解下的产物。氨基酸也是一种含氮的 有机物质，是生产用菌种、酵母和曲霉菌营养物和细胞组成物之一。它的分子中含有酸性的
总之，酒精生产中，单糖、双糖、多糖是发酵法生产酒精的必具物质，没有这些物质，就不 可能发酵出酒精。原料中含量越丰富，单位酒精的粮耗就越少，成本就越低.
1.6 什么是蛋白质、氨基酸？
蛋白质是酵母、曲霉菌和一切微生物、生物合成菌体、生物细胞的重要组成物之一，是构成 生物体细胞的一类最重要的有机化合物。它主要由碳、氢、氧、氮及少量的硫、铁、磷等元 素组成，是由多种氨基酸结合的生物大分子。它的分子量非常巨大，从几万到几十万不等， 有些蛋白质的分子量甚至能达到几百万至几千万。组成蛋白质的氨基酸，据目前所知，约有 20 多种，这些氨基酸，按照不同的比例和不同的排列顺序连结在一起，构成了种类繁多的蛋 白质，不同的蛋白质具有不同的理化性质、生化功能。原料中所含的蛋白质是生产用菌种氮 源的供给之一。
酵，而淀粉质原料发酵所用酵母的抗渗透压、耐酸等能力就不如糖蜜所用酵母强；但它具有 较为完整的适宜淀粉水解产物的酶系统，对淀粉原料的利用率高。所以，在发酵的过程中， 对不同原料要采用不同性能的菌种，主要是选择具有不同酶系的酵母进行发酵，因此，才有 可能提高各种原料的出酒率，发挥不同酵母菌种的作用，现阶段生产常用酵母分类如下：
直接水合法制备乙醇资料
化工设计：5x104t/a合成乙醇工艺设计2013437033201343703100皿皿皿2013437025201343702900201343703920134370412013437043 PID叩PFD叮皿20134370352013437023201343704520134370375x104t/a 合成乙醇工艺设计1■工艺方案的选择乙醇是重要的有机溶剂,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。
在化学工业中主要用于制造乙醚,乙醛，醋酸,乙二醇醚、乙胺等。
本实验采取乙烯气相直接水合法来合成乙醇。
乙烯气相直接水合法制取乙醇的工艺流程叙述如下。
实验分为合成、精制和脱水三咅盼。
反应器的操作条件:反应温度325°C ,反应压力6.9MPa,催化剂是磷酸-硅藻土催化剂。
转化率4%~5%,选择性95%-97%。
因反应液中含有磷酸，所以在工艺流程中设臵一个洗涤塔（又称中和塔）用碱水溶液或含碱稀乙醇溶液中和。
这一工序一定要放在换热器后,因高温易使磷酸因高温易使磷酸盐在换热器表面结垢,甚至会堵塞管道。
含乙醇10%~15%的粗乙醇水溶液，分别由洗涤塔和分离塔底进入乙醇精制部分。
精制部分的工序有a 萃取分离出乙醚和乙醛，萃取剂为水（可增大乙醚和乙醛与乙醇的相对挥发度），两塔串联，第二萃取塔塔顶出乙醚、乙醛和水（萃取率达90%以上）,经冷却冷凝分出油相（有机相）和水相，有机相中主要为乙醚，返回反应器，水相经蒸馏，塔顶得乙醛-乙醚共沸物，另行处理，塔釜为含乙醚的水，返回反应系统；b ■乙醇的提浓和精制。
由萃取塔来的乙醇水溶液含少量乙醛,在精馏时加氢氧化钠溶液，可除去乙醛（碱能催化乙醛发生缩合反应住成高沸点缩醛）。
精馏塔顶部出料乙醇中仍含有少量轻组分，返回萃取部分。
由塔上部引出乙醇流股，即为成品乙醇（95%）,乙醛含量小于20~40ppm 。
2■流程方块图3■厂址选择厂址选择在山东省东营垦利双河镇集贤村，占地200亩。
燃料乙醇知识简介
减少矿物燃料的应用以及对 大气的污染
使用含醇汽油可减少汽油消耗量， 增加燃料的含氧量，使燃烧更充分， 降低燃烧中的CO等污染物的排放
生产工艺
发酵法生产乙醇
发酵法采用各种含糖（双糖）、淀粉（多糖）、纤维 素（大分子多糖）的农产品，农林业副产物及野生植物 为原料,经过水解（即糖化）、发酵使双糖、多糖转化为 单糖并进一步转化为乙醇。淀粉质在微生物作用下,水解 为葡萄糖,再进一步发酵生成乙醇。发酵法制酒精生产过 程包括原料预处理、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、废醪处 理等。
C6H12O6→2CH3CH2OH+2CO2
成熟的发酵醪内,乙醇质量浓度一般为8-10％。除含乙 醇和大量水外，还有固体物质和许多杂质,需通过蒸馏把 发酵醪液中的乙醇蒸出,得到高浓度乙醇,同时副产杂醇 油及大量酒糟。
乙烯水合法
工业上有两种方法：
一种是以硫酸为吸收剂的间接水合法；
另一种是乙烯催化直接水合法。
目前巴西的乙醇产品中普通乙醇占2/3，无水乙醇占1/3。也是世界上最 大的燃料乙醇生产和消费国，也是唯一不使用纯汽油作为汽车燃料的国 家。
美国规划到2012年，燃料乙醇产量达到2250万吨；到2030年燃料乙醇产 量达1.8亿吨，替代30%的汽油需求。
欧盟每年约生产176万吨酒精。1994年欧盟通过决 议，给予生物燃料的中试工厂以免税。并在2010年 使燃料酒精的比例达到12%。因此一些后续的国家如 荷兰、瑞典和西班牙也出台了生物能源计划。
二是作为燃料电池的燃料。
在低温燃料电池诸如手机、笔记本电脑以及新一代燃料电 池汽车等可移动电源领域具有非常广阔的应用前景，这是 乙醇的中期市场（10-20年内）。乙醇目前已被确定为安 全、方便、较为实用理想的燃料电池燃料。乙醇将拥有新 型电池燃料30—40%的市场。市场容量至少是近期市场的5 倍以上（主要是纤维原料乙醇）；
食品添加剂 乙醇(食品安全国家标准)
食品安全国家标准食品添加剂乙醇1 范围本标准适用于以发酵法或乙烯直接催化水合法制得的食品添加剂乙醇。
2 分子式、结构式和相对分子质量2.1 分子式C2H6O2.2 结构式2.3 相对分子质量46.07 (按2007年国际相对原子质量)3 技术要求3.1 感官要求：应符合表1 的规定。
3.2 理化指标：应符合表2的规定。
附录 A检验方法A.1 警示试验方法规定的一些试验过程可能导致危险情况。
操作者应采取适当的安全和防护措施。
A.2 一般规定除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和GB/T 6682中规定的三级水。
试验方法中所用标准滴定溶液、杂质测定用标准溶液、制剂及制品，在没有注明其他要求时，均按GB/T 601、GB/T 602和GB/T 603之规定制备；所用溶液除另有说明外，均为水溶液。
A.3 鉴别试验A.3.1 溶解性易溶于水。
移取50 mL样品，置于100 mL比色管中，用水稀释至100 mL，混匀，在约10 ℃水浴中静置30 min，应没有薄雾或浑浊出现。
A.3.2 折光率按GB/T 614的规定进行测定。
折光率n（20, D）应为: 1.364。
A.3.3 沸点按照GB/T 7534中规定的方法进行测定。
沸点应为78 ℃。
A.3.4 红外光谱样品的红外光谱图应与乙醇红外标准谱图基本一致。
乙醇红外标准谱图见附录B图B.1。
A.4 乙醇含量的测定d 乙醇含量的测定以乙醇的相对密度值判定，按GB/T 5009.2中的规定进行测定。
相对密度应为：2525 d≤0.8161。
相当于乙醇含量不小于94.9%（V/V）。
≤0.8096或56.155615.A.5 酸度的测定A.5.1 试剂A.5.1.1 氢氧化钠标准滴定溶液：c（NaOH）= 0.02 mol/L。
A.5.1.2 酚酞指示液：10 g/L。
A.5.2 分析步骤向装有25 mL水的带玻璃塞的烧瓶中加10 mL样品，加0.5 mL滴酚酞指示液，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定至粉红色刚出现，并保持30s不变，然后加25 mL（约20 g）样品，混合。
乙烯水合法生产乙醇
颜色 ≤10（7%---CO标度）; 乙醛≤5mg/kg;
甲醇 ≤800mg/L; 不挥发物 ≤20mg/L;
2021/4/28
水合反应器的设计
反应方程式
主反应：C2H4 + H2O→C2H5OH
副反应：C2H5 OH+ C2H5OH→C2H5OC2H5+H2O
2C2H5OH→(C2H5)2O+H2O
2021/4/28
乙烯制乙醇的生产方法
• 间接水合法（硫酸法）
CH2=CH2+H2SO4 C2H5OH
C2H5OSO3H+C2H5OS2OC2H5
• 直接水合法
CH2=CH2+H2O
H3PO4
C2H5OH
2021/4/28
工艺 Shell工艺
VEBA
直接水合法
工艺特点
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
• 用Superpro进行模拟 • 计算结果
管式换热器换热面积为: 原料气 98.03m2
加热器功率须198.27kW/ 产 物
电加 热器
2021/4/28
反应产物预处理
• 分离目的
把不凝气和水、乙醇等产物分开
• 高压分离器分离条件
温度:50℃, 压力:6.5-7.0MPa
《化工系统工程》课程设计
乙烯水合法生产乙醇
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
2021/4/28
摘要
项目名称：乙烯水合法生产乙醇过程设计 产品名称：乙醇 产品规格：纯度95% 生产能力：100000吨/年 副产品：乙醚 产品用途：乙醇是重要的有机溶剂,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 工业中主要用于制造乙醛、乙醚、醋酸、乙二醇醚、乙胺等
乙醇的直接水合法
乙醇的直接水合法乙醇是一种常见的有机化合物，被广泛应用于生物、医药、精细化工等领域。
随着工业化发展，对乙醇的使用需求不断增加，乙醇的制造成本也持续提高。
因此，能够通过有效的乙醇制造工艺来降低制造成本，提高乙醇的经济效果，正在成为各行各业的热点研究课题。
在过去，乙醇的制造大多依据加氢法，但在这种方法中存在许多问题，如需要大量反应溶剂、较长时间反应和存在毒性废气等，造成了制造费用和环境污染的问题。
如今，直接水合法成为乙醇催化制备方法中最常用的一种。
直接水合法是一种以水为中间体的催化合成反应过程，它利用特定的催化剂将碳氢物质（如乙烯、乙炔）分解为乙醇和水。
这种方法的优点是反应时间短、设备投资低、运行成本低、环境友好，也可以有效降低制造成本，因此受到广泛的关注和使用。
在乙醇制造中，直接水合法的反应机理是乙烯或乙炔在催化剂作用下，与水反应生成乙醇、氧化物和碳氢化物，其反应方程式为:C2H4 + H2O = C2H5OH +CO2。
由于这种方法可以实现乙醇溶剂中的直接水合，这有利于降低制造成本，也有利于环境保护。
另外，直接水合法在反应温度、催化剂选择、反应条件等方面也有关键作用。
反应温度一般在120~150℃之间，催化剂的选择是一项重要的工作，可以选择一种活性高、稳定性好的催化剂，保证反应的效果。
另外，乙醇制造过程中关于温度、压力、反应时间等参数也有一定的要求，必须做到合理控制，以达到最佳的反应效果。
乙醇的直接水合法在乙醇制备过程中具有重要的作用，它不仅能够降低制造成本，而且更有利于环境保护。
现代环境保护意识日益增强，环保工艺的重要性也日益显著，直接水合法的实用已成为生产中的重要引擎。
然而，乙醇制备中的直接水合法也存在一些问题，如催化剂选择、反应条件等问题，正在研究中。
总之，乙醇的直接水合法是提高乙醇制备效率和降低制造成本的有效方法，它在乙醇制备过程中具有极其重要的意义，因此值得我们深入研究。
乙烯水合制乙醇
乙醇早期由含淀粉类物质(大米、玉米、高粱、薯类)发酵得到。
生产1 t酒精,约需消耗3〜4 t粮食。
自1930年在美国最先实现由乙烯间接水合法(又称硫酸水合法)制乙醇的工业生产以来，又开发成功乙烯直接水合法制乙醇工艺。
现在，世界上主要采用直接水合法生产乙醇。
1.生产方法评述(1)硫酸水合法生产工艺分二步进行，第一步是乙烯与硫酸反应生成烷基硫酸酯:SO4 CH3CH2SCH2 = CH2+H2O4HCH3CH2SO4H+CH 2 = CH2 (C H3CH2) 2SO4反应的工艺条件为:硫酸浓度94%〜98%,反应温度60〜90°C ,压力〜。
第二步是烷基硫酸酯水解生成乙醇：CH3CH2SO4H + H2O CH3CH2OH + H 2SO4(CH3CH2) 2SO4+2H2O2CH3CH2OH + H2SO4水解用通直接蒸气加热实现, 同时蒸出醇, 但硫酸浓度几乎被稀释至原来的一半, 即50%左右因此, 处理生成的大量稀硫酸就成为该工艺的一大难题,把硫酸浓缩至70%-75%是比较容易的,再提浓时有SO烟雾产生,而且提纯的浓度愈高,SO3烟雾愈多。
为此需要采用特殊的蒸发器进行真空蒸发, 费用大、污染严重。
到目前为止还没有找到既经济又不产生污染的好方法。
此外, 硫酸水合法由于副反应多故原料消耗高, 生产成本比直接水合法高20%。
工业化的仅气相法一种反应的工艺条件为:反应温度250C左右,压力,H2O/C2H4(摩尔比)为：1,以磷酸硅藻土为催化剂。
在此工艺条件下, 乙烯的单程转化率在5%左右, 选择性94%- 95%,该工艺的优点是不存在治理大量废酸问题, 环境污染也比硫酸水合法小得多。
缺点是转化率低, 绝大多数乙烯需循环使用。
2.气相直接水合法工艺原理(2) 直接水合法有气相法和液相法两种, 但已(1)化学反应主反应为:CH2 = CH 2 +H k O^CH 3CH2OH△ H = —40 kJ/mol副反应主要有生成二乙醚和乙醛的反应：CH2 = CH 2 + HC 3 CH 2OH^C 2 H 5OC2H5CH3CH2OH ====CH3CHO + H2此外,还有乙烯齐聚生成C8以下异构烷的反应，乙烯脱氢缩合生成焦的反应等，实验研究表明，转化的乙烯消耗于生成各种产物的分配比例大致为:乙醇％(w) 乙醛2%(w)二乙醚%(w) 聚合物和其他醚类1%(w)乙烯气相直接水合是可逆的、摩尔数减少的放热反应降低反应温度和提高反应压力, 对反应是有利的。
乙醇制作方法
乙醇制作方法
乙醇是一种常见的有机化合物，广泛应用于医药、农业、食品等领域。
下面就乙醇的制作方法进行探讨。
首先，乙醇的制备方法可以分为天然法和化学法两种。
天然法是指利用大豆、小麦等植物通过发酵法制造酒精，然后通过蒸
馏法提取到乙醇。
化学法则是利用化学反应将碳原子数为2、氢原子数为6的有机物乙烯与水经过催化反应，生成乙醇。
对于天然法，发酵和蒸馏技术对制酒和纯化乙醇极为关键。
发酵就是
利用糖类物质，如葡萄糖、果糖等，经过微生物发酵作用转化为乙醇
和二氧化碳的化学反应过程。
发酵条件比较苛刻，需要借助于适宜的
微生物、温度、pH值、营养物质等因素，才能达到理想的发酵效果。
而蒸馏则是通过放热使乙醇水溶液中的乙醇比水更快挥发，利用乙醇
蒸汽来冷凝重新得到纯度较高的液态乙醇。
对于化学法，反应过程则是在适量的乙烯和水的存在下，经过酸催化
剂协同作用，使反应物分子发生加成反应合成乙醇的过程。
催化剂常
见的有浓硫酸、离子交换树脂等。
化学法制备的乙醇有稳定的质量和
化学成分，但存在有害物质的问题。
总体来说，乙醇的制备工艺各有优劣。
目前，工业中乙烯水合成法应用广泛，因为借助已有自动化生产线，其制醇量大且较实现规模化生产。
对于传统的酒类乙醇制备法来讲，在我国的地区性酒精产业中还是比较应用广泛，其生产原料也相对有很大的可持续性。
乙醇作为高度纯化的有机物质，在医药、食品、能源和环保等方面都有着广泛的应用，其制备方法也随着时代和技术的不断发展而不断进步。
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化工设计：５×１０４t/a合成乙醇工艺设计班级：化学一班组长：分工：流程设计及厂址选择：马瑞雪2013437033陈斯2013437031物料衡算及能量衡算：李梦莹2013437025孙岩2013437029陈丹丹2013437039韩爱英2013437041贾玉婷2013437043PID图，PFD图设计：邱雨涵2013437035陈冠友2013437023刘冠豪2013437045张琳2013437037５×１０４t/a 合成乙醇工艺设计1.工艺方案的选择乙醇是重要的有机溶剂，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。
在化学工业中主要用于制造乙醚，乙醛，醋酸，乙二醇醚、乙胺等。
本实验采取乙烯气相直接水合法来合成乙醇。
乙烯气相直接水合法制取乙醇的工艺流程叙述如下。
实验分为合成、精制和脱水三部分。
反应器的操作条件:反应温度325℃,反应压力6.9MPa,催化剂是磷酸-硅藻土催化剂。
转化率4%～5%,选择性95%～97%。
因反应液中含有磷酸,所以在工艺流程中设臵一个洗涤塔(又称中和塔)用碱水溶液或含碱稀乙醇溶液中和。
这一工序一定要放在换热器后,因高温易使磷酸因高温易使磷酸盐在换热器表面结垢,甚至会堵塞管道。
含乙醇10%～15%的粗乙醇水溶液,分别由洗涤塔和分离塔底进入乙醇精制部分。
精制部分的工序有:a.萃取分离出乙醚和乙醛,萃取剂为水(可增大乙醚和乙醛与乙醇的相对挥发 度),两塔串联,第二萃取塔塔顶出乙醚、乙醛和水(萃取率达90%以上),经冷却冷凝分出油相(有机相)和水相,有机相中主要为乙醚,返回反应器,水相经蒸馏,塔顶得乙醛-乙醚共沸物,另行处理,塔釜为含乙醚的水,返回反应系统;b.乙醇的提浓和精制。
由萃取塔来的乙醇水溶液含少量乙醛,在精馏时加氢氧化钠溶液,可除去乙醛(碱能催化乙醛发生缩合反应,生成高沸点缩醛)。
精馏塔顶部出料乙醇中仍含有少量轻组分,返回萃取部分。
由塔上部引出乙醇流股,即为成品乙醇(95%),乙醛含量小于20～40 ppm 。
2.流程方块图3.厂址选择厂址选择在山东省东营垦利双河镇集贤村，占地200亩。
产品生产需要较多的电，产品面向全国，重点是中东部各省，需要良好的交通设施，以方便产品和原料的买入。
所以，东营垦利网，交通网四面发达，且拥乙烯、水进料水合反应器未反应乙烯分离乙醚乙醇分离乙醇精馏有大型电力企业，适合建厂。
原料需要乙烯，东营和渤海有石油，中石油、中石化在这都有炼油厂供乙烯，同时中石化中石油也是买家，用乙醇造汽油醇。
用电量大，附近有胜利大唐华泰等较大型发电厂，水源充足，离黄河较近。
４．工艺设计计算４．1 . 物料恒算1.设计条件按照选定的工艺流程，确定设计参数和条件。
已知：催化剂磷酸-硅藻土催化剂，乙烯和水为反应物，直接水和法，年开工8000h。
相关数据如下：水烯比：0.7单耗C2H4/95%C2H5OH 0.578产物中：乙醇C2H5OH 94.5%乙醛CH3CHO 2%乙醚C2H5OC2H5 2%2.物料流程简图直接水和法制乙醇的物料流程图如图1。
图1 直接水和法制乙醇的物料流程图3.乙烯、乙醇物料恒算（均按每小时计）（1）乙烯水合法制乙醇的化学反应方程式：主反应：C2H4 ＋H2O＝C2H5OH （1）副反应：2 C2H5OH＝C2H5OC2H5 （2）C2H5OH =CH3CHO+H2 （3）（2）产品产量及其组成50000/8000=6250 (Kg)其中：C2H5OH 6250×94.5%=5906.25 kg=128.4 kmolCH3CHO 6250×2%=125 kg = 2.84 kmolC2H5OC2H5 6250×2.5%=156.25 kg = 2.11 kmolH2 6250×2%=125 kg = 2.84 kmol总摩尔数=128.4+2.84 + 2.11+2.84 =136.19 kmol(3)乙烯投入量：6250×0.578=3612.5 （kg）(4)数据校核根据反应式消耗乙烯量：128.4+2.84 + 2.11=133.35 kmol=3386.5kg 与投入量基本符合，与设计要求基本一致。
(5)各主要单元设备的物料衡算表（每小时计）见表1~6进料出料物料名称质量，kg 物质的量，kmol 物料名称质量，kg 物质的量，kmol乙烯101150 3612.5 乙烯91029.12 3251.04 水42669.9 2370.55 水40269.6 2237.2 ———乙醇5906.4 128.4 __ __ __ 乙醚156.14 2.11 __ __ __ 乙醛124.96 2.84 __ __ __ 氢气 5.68 2.84 合计5983.05 143819.9 __ 137491.9 5624.43表2 分离器物料衡算表进料出料物料名称质量，kg 物质的量，kmol 物料名称质量，kg 物质的量，kmol乙烯101150 3612.5 乙烯91029.12 325.104 水42669.9 2370.55 水40269.6 2237.2 乙醇5906.4 128.4 乙醇5906.4 128.4 乙醚156.14 2.11 乙醚156.14 2.11 乙醛124.96 2.84 乙醛124.96 2.84 氢气 5.68 2.84 氢气 5.68 2.84 合计150013.08 6119.25 ——137491.9 2698.494进料出料物料名称质量，kg 物质的量，kmol 物料名称质量，kg 物质的量，kmol乙烯91029.12 325.104 乙烯————水40269.6 2237.2 水40269.6 2237.2 乙醇5906.4 128.4 乙醇5906.4 128.4 乙醚156.14 2.11 乙醚 1.5614 0.0211 乙醛124.96 2.84 乙醛12.496 0.284 氢气 5.68 2.84 氢气————合计137491.9 2698.494 ——46190.057 2365.9051表4 萃取器2物料衡算表进料出料物料名称质量，kg 物质的量，kmol 物料名称质量，kg 物质的量，kmol乙烯————乙烯————水40269.6 2237.2 水4026.96 233.72 乙醇5906.4 128.4 乙醇5906.4 128.4 乙醚 1.5614 0.0211 乙醚 1.5614 0.0211 乙醛12.496 0.284 乙醛12.496 0.0284 氢气————氢气————合计46190.057 2365.9051 ——9947.417 362.4251表5 精馏塔物料衡算表进料出料物料名称质量，kg 物质的量，kmol 物料名称质量，kg 物质的量，kmol乙烯————乙烯————水4026.96 233.72 水5798.88 322.16 乙醇5906.4 128.4 乙醇271687.5 5906.25 乙醚 1.5614 0.0211 乙醚————乙醛12.496 0.0284 乙醛————氢气————氢气————合计9947.417 362.4251 ——277486.38 6228.41表6 脱水器物料衡算表进料出料物料名称质量，kg 物质的量，kmol 物料名称质量，kg 物质的量，kmol水5798.88 322.16 水————乙醇271687.5 5906.25 乙醇271687.5 5906.25 合计277486.38 6228.41 ——271687.5 5906.25４．2.能量恒算（均按每小时计）1.换热器在换热器中没有化学变化，只有显热。
设进去换热器是温度为25℃，蒸发温度为100℃。
表7 原料乙烯和水带入的热量物料名称物质的量kmolCp，mkJ/(kmol˴K)T,K 热量/kJ乙烯3386.5 43.562984.40×107水2370.55 75.291 5.32×107合计——————9.72×1070.1MPa 水的汽化热为2257.2kJ/kg水的相变热为2257.2×2370.55×18=9.63×107kJ表8 原料气带出的热量物料名称物质的量kmolCp，mkJ/(kmol˴K)T,K 热量/kJ乙烯3386.5 71.5559814.5×107水2370.55 36.32 5.15×107合计——————19.65×107则需要补充热量9.63×107+19.65×107－9.72×107=19.56×107固定管板式列管换热器传热系数3050~6100kJ/(m2·h·K）传热面积40~164 M2/m32.水合反应器（1）气体进入反应器带入热量19.65×107kJ（2）表9 反应热（反应温度为325℃）反应物质的量kmol反应热kJ/kmol热量/kJC2H4 ＋H2O＝C2H5OH 132.62 -4×104-5.30×106 C2H5OH =CH3CHO+H2 2.84 -1.66×105-4.71×1052 C2H5OH＝C2H5OC2H5 4.22 1.55×105 6.37×105合计————-5.14×106即反应放出总热量为5.14×106 kJ3.冷却器设转化气为理想气体100%冷却冷却至70℃表10 冷却器的热量变化物料名称物质的量kmol 相变热kJ/mol热量/kJ乙醇132.62 -41.5×103 5.50×106乙醚 4.22 -25.104×103 1.06×106水2237.2 -125.4×103 2.81×107合计———— 3.36×107表11 转化气带出的热量70℃物料名称物质的量kmolCp，mkJ/(kmol˴K)T,K 热量/kJ乙烯3251.04 43.72293 4.88×107乙醛 2.84 54.85 5.34×104乙醚 2.11 112.97 8.18×104氢气 2.84 28.85 2.81×104合计—————— 5.04×107 4.冷却器氢气带走的热量2.84×28.85×303=2.48×104kJ325.104×43.72×303=4.31×106kJ乙醚的相变热2.11×25.104×103=5.30×104kJ5.吸收塔（萃取1、2，精馏塔）转化气带入的能量5.04×107-2.48×104+5.30×104=5.06×107kJ表12物料名称物质的量kmolCp，mkJ/(kmol˴K)T,K 热量/kJ乙醇128.4 111.46303 4.34×106乙醛0.0284 54.85 47200 乙醚0.0211 112.97 722.3 水223.72 75.291 5.10×106合计——————9.44×106吸收2段吸收能量5.06×107-9.44×106=4.16×107kJ6.尾气125 ℃乙醛Cp，m=54.64kJ/(kmol·k)尾气带出的热量0.0284×54.64×298=462.43kJ成品出料温度30℃Cp，m=111.46kJ/(kmol·k)成品带出热量5906.25÷40×111.46×303=4.34×106kJ５．三废处理发电 低浓度废水高浓度废水外运排放6.工艺设计图纸ＰＩＤ图，ＰＦＤ图如图３，４所示。