乙烯水合制乙醇
乙烯与水化学反应方程式
乙烯与水化学反应方程式
乙烯与水之间发生的化学反应是一个加成反应，生成乙醇的过程。
乙烯（化学式C2H4）与水（化学式H2O）在存在催化剂的条件下发生水合反应，生成乙醇（化学式C2H5OH）。
该反应的化学方程式如下所示：
C2H4 + H2O → C2H5OH.
在这个反应中，乙烯的双键被水分子的氢和氧原子加成，形成了乙醇分子。
这个反应通常需要催化剂的存在，如酸或碱催化剂，以促进反应的进行。
从另一个角度来看，乙烯与水的化学反应也可以用结构式来表示。
乙烯的结构式是CH2=CH2，水的结构式是H-O-H。
当它们发生水合反应时，乙烯的双键被水分子的氢和氧原子加成，形成乙醇的结构式CH3-CH2-OH。
总的来说，乙烯与水的化学反应是一个重要的工业过程，用来生产乙醇等化学品。
这个反应不仅在化工生产中有重要应用，也是
化学领域的一个重要研究课题。
希望这个回答能够全面地解答你的问题。
化学合成乙醇生产工艺
化学合成乙醇生产工艺乙醇（C2H5OH）是一种常用的有机化合物，在实际应用中有广泛的用途，例如作为溶剂、燃料和酒精等。
下面介绍一种化学合成乙醇的生产工艺。
一、原料准备乙醇的生产通常使用乙烯（C2H4）和水（H2O）作为原料。
乙烯是由石油炼制过程中得到的，可以通过蒸馏和精炼等过程进行净化。
水则需要经过脱盐处理，以去除其中的杂质。
二、催化剂的使用合成乙醇的关键步骤是将乙烯与水反应生成乙醇。
为了加快反应速度和提高产率，通常使用酸性催化剂，如磷酸（H3PO4）或硫酸（H2SO4）。
这些催化剂可以促使乙烯与水发生加成反应，生成乙醇。
三、加热反应在反应开始之前，需要将乙烯和水加热至适当的温度。
这可以增加反应速率和产量。
通常，反应温度在150-300℃之间。
在此温度下，乙烯和水发生加成反应，生成乙醇。
四、反应体系为了提高乙醇的产率，可以在反应体系中添加一些辅助剂。
例如，可以加入甲醇（CH3OH）或亚砜（(CH3)2SO）。
这些辅助剂可以在反应中起到溶剂的作用，促进反应发生。
五、反应装置反应装置通常采用连续流程，以提高生产效率。
典型的反应器有管式反应器和固定床反应器。
在管式反应器中，乙烯和水通过管道连续流动，与催化剂接触并发生反应。
在固定床反应器中，则将乙烯和水喷洒到固定床上，通过床层与催化剂接触。
六、产品回收在反应结束后，乙醇和产物混合物需要进行分离和纯化。
分离过程通常包括蒸馏、萃取和结晶等步骤，以获取纯度高的乙醇。
这是一种化学合成乙醇的典型工艺流程。
在实际应用中，工艺条件和催化剂的选择可能有所不同。
此外，还可以通过其他方法生产乙醇，如生物发酵和燃料乙醇生产工艺。
乙烯水合法制乙醇工艺路径
乙烯水合法制乙醇工艺路径嘿，朋友们！今天咱来聊聊乙烯水合法制乙醇这档子事儿。
咱先说说这乙烯是啥玩意儿。
这乙烯啊，就像是个神奇的小精灵，它可是化工领域里的重要角色呢。
那它和乙醇又有啥关系呢？嘿嘿，这关系可大了去啦。
你看哈，乙烯水合法制乙醇，就好比一场奇妙的化学反应大冒险。
乙烯就像是个勇敢的探险家，一头扎进水里，经过一番奇妙的变化，就变成了乙醇。
这过程啊，就像是变魔术一样神奇。
想象一下，在一个大大的反应釜里，乙烯和水就像两个小伙伴，它们相遇后，就开始了一场奇妙的旅程。
它们手牵手，一起经历各种变化，最后就诞生了乙醇。
在这个工艺路径中，温度和压力那可都是关键因素。
就好像做菜一样，火候掌握不好，那菜的味道可就差远了。
温度太高或太低，压力不合适，都可能让这个反应不那么顺利进行。
还有催化剂呢，它就像是个神奇的魔法棒，能让反应加速进行，让乙醇更快地出现。
没有了它，这反应可能就得慢悠悠地进行啦。
这个过程也不是一帆风顺的哟。
有时候可能会出现一些小插曲，比如反应不完全啦，或者产生一些不想要的杂质啦。
但咱不怕呀，科学家们就像聪明的医生，总能找到解决问题的办法。
咱平常喝的酒里就有乙醇呢，但这可不是用乙烯水合法制出来的哦。
不过通过这个工艺，可以生产出大量的乙醇，用于各种工业用途。
说起来，我之前有一次去化工厂参观，就看到了这个乙烯水合法制乙醇的过程。
那场面，真是让我大开眼界。
那些巨大的设备，复杂的管道，还有工人们忙碌的身影，都让我感受到了化工的魅力。
我觉得啊，乙烯水合法制乙醇就像是一场精彩的演出，乙烯和水是主角，温度、压力、催化剂是配角，它们一起演绎出了一场神奇的化学反应大戏。
总之呢，乙烯水合法制乙醇工艺路径是个很有意思也很重要的过程。
它让我们的生活变得更加丰富多彩，为各种工业生产提供了重要的原料。
希望大家也能像我一样，对这个神奇的工艺有更多的了解和认识呀！。
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。
乙烯水合生产乙醇的工艺流程简图
乙烯水合生产乙醇的工艺流程简图英文回答：Ethylene hydration is a widely used industrial process for the production of ethanol. This process involves the reaction of ethylene gas with water to form ethanol. The overall reaction can be represented as follows:C2H4 + H2O → C2H5OH.To carry out this reaction, a suitable catalyst is required. Typically, a solid acid catalyst such as phosphoric acid or a zeolite catalyst is used. The catalyst helps to speed up the reaction and increase the yield of ethanol.The process begins with the preparation of the reactants. Ethylene gas is usually obtained from the cracking of hydrocarbon feedstocks such as natural gas or petroleum. Water is readily available and can be sourcedfrom various sources such as municipal water or industrial wastewater.The ethylene gas and water are then fed into a reactor vessel where they come into contact with the catalyst. The reactor vessel is typically operated at elevated temperatures and pressures to promote the reaction. The reaction is exothermic, meaning it releases heat. The heat generated during the reaction helps to maintain the desired temperature.As the ethylene gas and water react, ethanol is formed along with some byproducts. These byproducts may include diethyl ether, acetaldehyde, and ethylene glycol. To maximize the yield of ethanol, the reaction conditions and catalyst selection are optimized to minimize the formation of byproducts.Once the reaction is complete, the mixture of ethanol and byproducts is separated from unreacted ethylene gas and water. This can be done through a series of separation steps such as distillation or extraction. The separatedethanol is then further purified to remove any remaining impurities.The final product is pure ethanol, which can be used for various applications such as fuel, solvents, or as a precursor for the production of other chemicals. The byproducts obtained from the process can also be utilized or further processed to generate additional value.In conclusion, the process of ethylene hydration for ethanol production involves the reaction of ethylene gas with water in the presence of a catalyst. The reaction is carried out in a reactor vessel under specific conditions to maximize the yield of ethanol. The resulting mixture is then separated and purified to obtain pure ethanol. This process is widely used in the industry due to its efficiency and versatility.中文回答：乙烯水合是一种广泛应用于工业生产乙醇的工艺过程。
乙烯制乙醇工艺流程设计与能耗分析
乙烯制乙醇工艺流程设计与能耗分析乙醇是一种广泛应用于化工、药品、食品等领域的重要有机化合物。
乙烯制乙醇是目前最常用的工业化生产方法之一。
本文将为您介绍乙烯制乙醇的工艺流程设计以及相关的能耗分析。
一、工艺流程设计乙烯制乙醇的工艺流程可分为乙烯水合法和直接氧化法两种。
下面将分别介绍这两种方法的工艺流程设计。
1. 乙烯水合法乙烯水合法是指通过乙烯与水反应生成乙醇的方法。
该方法主要通过以下几个步骤实现：（1）预处理：将乙烯进行净化，去除其中的杂质；（2）压缩：将乙烯压缩至一定范围内，以便后续反应的进行；（3）吸收：将压缩后的乙烯与水进行接触，促使乙烯分子与水中的氢离子结合，生成乙醇；（4）分离：将生成的乙醇与未反应的乙烯进行分离，得到纯度较高的乙醇产物。
2. 直接氧化法直接氧化法是指将乙烯与氧气直接反应生成乙醇的方法。
该方法主要通过以下几个步骤实现：（1）氧化剂制备：制备含氧的氧化剂，如丙二酸铊等；（2）反应器设备：将乙烯和氧化剂送入反应器中，控制适当的反应温度和压力；（3）反应：乙烯在氧化剂的作用下与氧气直接反应生成乙醇；（4）分离：将生成的乙醇与未反应的气体进行分离，得到纯度较高的乙醇产物。
二、能耗分析乙烯制乙醇的过程中，能耗是一个重要的指标，直接关系到生产成本及环境影响。
下面将对乙烯制乙醇过程中的能耗进行分析。
1. 乙烯水合法的能耗分析乙烯水合法中主要能耗包括乙烯的制备能耗、压缩能耗以及吸收与分离过程中的能耗。
其中，乙烯的制备能耗主要与原料的制备以及净化过程相关；压缩能耗与乙烯的压缩功耗相关；吸收与分离过程中的能耗主要与设备能效以及操作控制等因素有关。
2. 直接氧化法的能耗分析直接氧化法中主要能耗包括氧化剂的制备能耗、反应器设备的能耗以及反应与分离过程中的能耗。
其中，氧化剂的制备能耗主要与原料以及制备过程相关；反应器设备的能耗主要与设备的构造以及运行方式相关；反应与分离过程中的能耗受到设备能效以及操作控制等因素的影响。
乙烯水合生产乙醇的工业过程
乙烯水合生产乙醇的工业过程嘿，咱今儿来聊聊乙烯水合生产乙醇的这个神奇工业过程呀！你想啊，乙烯就像个调皮的小精灵，到处蹦跶，而水呢，就像是它的好朋友。
当它们俩碰到一块儿的时候，一场奇妙的变化就发生啦！这就好像两个小伙伴一起玩耍，突然就变出了新的好玩的东西。
在这个过程中，可不是随随便便就让它们凑一块儿就行的哦。
这得在特定的条件下，有合适的温度啦、压力啦，就像给它们创造了一个特别的舞台。
温度不能太高也不能太低，压力也要刚刚好，不然这俩小伙伴可玩不起来，或者玩得不好呢！然后呀，它们就在这个舞台上开始了它们的表演。
乙烯和水慢慢靠近，手牵手，一点点地发生反应。
这个反应就像是一场魔法，把它们变成了我们想要的乙醇。
乙醇可是个很重要的东西呢，能用来做很多很多的事情，比如可以变成美酒，让人们在欢聚的时候享受那美妙的滋味。
你说这神奇不神奇？就这么看似普通的乙烯和水，经过这么一折腾，就变成了有大用处的乙醇。
这就跟咱生活中很多事情一样，有时候看似不相关的东西，放在一起，在合适的条件下，就能创造出意想不到的价值。
而且啊，这个过程可不是一次就完事儿了的。
得不断地调整，不断地优化，就像我们要不断学习进步一样。
要让这个反应进行得更顺利，更高效，产出更多更好的乙醇。
想想看，如果没有这个乙烯水合生产乙醇的过程，我们的生活会少了多少乐趣和便利呀！没有美酒，那该多无趣呀！所以说呀，这个工业过程可真是太重要啦！这就是乙烯水合生产乙醇的神奇世界，充满了惊喜和奥秘。
我们得好好感谢那些科学家和工程师们，是他们让这一切成为可能。
他们就像魔法师一样，用他们的智慧和努力，创造出了这么美好的东西。
让我们一起为他们点赞吧！。
乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂的制法
乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂的制法把乙醇制造出来是比较简单的，但是制作出高品质的乙醇却不是那么容易，必须要用到特殊的反应催化剂，其中乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂就是其中一种方式，本文将结合实际经验，针对乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂的制备方法进行详细的介绍。
首先，介绍乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂的原料，它主要包括以下几种：甲醛、双氧水、氨水、乙烯、甲基丙烯酸、稀盐酸和硅油。
其中，甲醛是一种碱性有机物，可以作为催化剂的重要成分，而其余的几种原料则是用来提高催化剂的反应效率的主要成分。
紧接着，是制备乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂的主要步骤。
具体步骤如下：1.双氧水（H2O2）与甲醛以相同的比例（1:1）进行混合，加热（90）至反应物完全溶解。
2.混合物加入搅拌器中，搅拌至混合均匀以形成反应液。
3.搅拌均匀的反应液放入反应容器中，把乙烯和甲基丙烯酸加入，搅拌均匀后，加入氨水（NH3）和稀盐酸（盐酸）混合物，搅拌至混合均匀，然后加热反应。
4.反应液放入设备中，控制温度，控制反应催化剂的制备时间，一般为24小时。
5.反应完成后，将催化剂用硅油萃取出来，然后用饱和盐水洗涤，并用干燥剂（干燥土等）干燥，制得乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂。
在制备乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂时，应注意以下几点：1.滴定反应液之前，应先均匀混合，确保反应物完全溶解，混合均匀，反应才能够顺利进行。
2.热应在90℃左右，以免影响反应液的反应效率。
3.制反应催化剂制备时间，应控制在24小时以内，以避免催化剂的反应效果下降。
最后，做好实验室的清洁和消毒工作，以免耗费宝贵的时间和物质，影响实验的效果。
乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂也称为水相乙醇催化剂，是生产乙醇所必须的。
乙烯直接水合制乙醇催化剂有效果地提升反应效率，使用绿色反应，缩短了乙醇生产的时间，更加安全，更加环保。
本文从制备乙烯直接水合制乙醇反应催化剂的原料及制备步骤、注意事项、反应催化剂的特性等几方面全面介绍了乙烯直接水合制乙醇的反应催化剂的制备方法。
乙烯为原料制乙醚的原理
乙烯为原料制乙醚的原理
乙烯（C2H4）是一种无色气体，是一种常用的化工原料。
乙醚（C2H5OC2H5）是一种无色液体，也是一种常用的有机溶剂。
乙醚的制备可以通过以下步骤进行：
1. 水合乙烯制醇：乙烯通过水合反应转化为乙醇（C2H5OH），反应方程式为
C2H4 + H2O →C2H5OH。
2. 醇醚化反应：乙醇与酸催化剂（如硫酸）反应，脱水生成乙醚。
此反应也称为醇醚化反应。
反应示例：
C2H5OH + H2SO4 →C2H5OC2H5 + H2O
在此反应中，硫酸充当催化剂，使乙醇分子中的羟基（OH）与其他乙醇分子中的氢原子发生酸催化反应，生成水并脱去一分子乙醇中的羟基，同时形成乙醚分子。
这样，经过一系列的酸催化作用，乙醇分子逐渐脱水，生成乙醚。
乙烯的制备通常采用石化工艺，在炼油厂或石化厂通过热裂解石油的原料来制取。
乙醇则可以通过糖类的发酵或石化工艺中的水合乙烯制醇反应来制备。
乙醚的制备则是通过将乙醇与酸催化剂进行醇醚化反应来实现的。
需要注意的是，在实际的乙醚生产过程中，还可能采用其他的方法，但醇醚化反
应是其中常用且重要的一种方法。
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。
乙烯水合制乙醇工艺流程
乙烯水合制乙醇工艺流程嘿，朋友们！今天咱来聊聊乙烯水合制乙醇工艺流程这个有意思的事儿。
咱就说乙烯啊，那可是个厉害的角色，就像一个活力四射的小伙子，蹦蹦跳跳地等待着华丽变身呢！而水呢，就像是它的好伙伴，要和它一起创造奇迹。
首先呢，乙烯和水被送进了一个特别的地方，就好像进入了一个魔法屋。
在这个魔法屋里，它们要经历一系列奇妙的变化。
温度和压力都得恰到好处，就像做菜时火候要掌握好一样。
如果温度太高或太低，那可就不行啦，就像炒菜火大了会糊，火小了又不熟。
然后呢，在这个神奇的环境里，乙烯和水开始相互作用啦。
它们就像两个好朋友手牵手一起跳舞，慢慢地产生了反应。
这反应可神奇了，就像变魔术一样，乙烯一点一点地变成了乙醇。
你想想看，这多有意思啊！原本普普通通的乙烯和水，经过这么一折腾，居然就变成了乙醇，这不是魔法是什么呀！在这个过程中，可不能有丝毫的马虎。
就好比盖房子，每一块砖都得放对地方，不然房子可就不结实啦。
每一个环节都得精心调控，稍有不慎，可能就达不到我们想要的效果了。
而且啊，这个工艺流程就像是一场精密的舞蹈表演。
每一个步骤都要准确无误，舞者们要配合得天衣无缝，才能呈现出一场精彩绝伦的演出。
咱再打个比方，这就像做一件精美的工艺品，从选材到制作，每一个细节都要考虑到。
只有这样，最后才能做出让人惊叹的作品。
这个乙烯水合制乙醇工艺流程，不就是大自然和人类智慧的完美结合吗？它让我们看到了物质变化的神奇，也让我们感受到了科技的力量。
咱中国人向来聪明勤劳，这工艺流程不就是我们不断探索和创新的成果吗？我们能把这么复杂的过程搞清楚，还能让它为我们所用，这多了不起啊！所以说啊，乙烯水合制乙醇工艺流程可真是个宝贝，它给我们的生活带来了那么多的便利和可能。
咱可得好好珍惜，好好利用，让它发挥出更大的作用呀！这就是我对乙烯水合制乙醇工艺流程的理解，你们觉得呢？是不是也觉得很神奇很有趣呀！。
乙二醇生产工艺
乙二醇生产工艺乙二醇是一种重要的有机化工原料，广泛应用于化工、塑料、涂料、纺织、制药等众多领域。
在工业上，乙二醇的主要生产工艺包括石油制乙二醇法、煤制乙二醇法、生物制乙二醇法等。
石油制乙二醇法是目前乙二醇生产的主要工艺。
其主要原料为乙烯和水。
乙烯在高温下与过量的水反应生成乙二醇。
这个过程主要分为气相水合和液相水合两个阶段。
首先是气相水合，将乙烯和过量的水加入高压反应器中，经过高温高压条件下的催化作用，乙烯与水发生水合反应，生成乙醇。
这个反应过程需要使用一种催化剂，通常选择氧化物催化剂。
随着反应的进行，乙烯逐渐消耗，乙醇逐渐生成。
然后是液相水合，将上一步得到的乙醇经蒸馏或者其他分离技术使乙烯得到回收，然后将纯乙醇与水加入反应器中，继续进行水合反应。
这个过程是一个瞬时平衡反应，乙醇与水之间相互转化的速率相等。
通过不断地补充原料和同时收集反应产物，可达到较高的反应转化率。
煤制乙二醇法是一种以煤作为原料生产乙二醇的工艺。
这个过程主要分为煤气化和合成气转化两个阶段。
首先是煤气化，将煤块在高温条件下进行气化，生成含有氢、一氧化碳等气体的合成气。
这个过程需要使用一种气化剂，通常选择氧气或者稀薄空气。
然后是合成气转化，将合成气加入催化剂床中，经过一系列催化反应，合成气中的一氧化碳、二氧化碳和水逐渐转化成为乙醇。
这个过程需要使用合适的催化剂，如铑催化剂或铑铜催化剂。
同时，还需要对反应条件，如温度、压力等进行精确控制，以提高反应的选择性和产率。
生物制乙二醇法是一种利用植物中的葡萄糖或者纤维素来生产乙二醇的工艺。
这个过程主要分为糖化和发酵两个阶段。
首先是糖化，将植物中的葡萄糖或者纤维素进行糖解，生成含有葡萄糖的糖液。
这个过程需要使用一种糖化酶，通过糖化酶的作用，将葡萄糖或者纤维素分解成葡萄糖。
然后是发酵，将上一步得到的葡萄糖液经过培养和发酵过程，使用适宜的微生物（如酵母菌）进行代谢反应，将葡萄糖转化成乙醇。
这个过程需要对培养条件，如温度、pH值、氧气供应等进行精确控制，以提高反应的选择性和产率。
合成题乙烯制备正丁醇
合成题乙烯制备正丁醇合成题：乙烯制备正丁醇一、乙烯制备正丁醇的工艺流程1. 乙烯水合反应：乙烯与水在催化剂的作用下发生水合反应，生成乙醇。
2. 乙醇脱水反应：乙醇在催化剂的作用下进行脱水反应，生成乙烯。
3. 乙烯氢甲酰化反应：乙烯与甲醛在催化剂的作用下发生氢甲酰化反应，生成丁醇。
4. 正丁醇分离和提纯：采用蒸馏等方法将正丁醇从反应混合物中分离出来，并进行提纯。
二、乙烯水合反应乙烯与水在催化剂的作用下发生水合反应，生成乙醇。
该反应为放热反应，需要在一定的温度和压力条件下进行。
常用的催化剂包括硫酸、磷酸等酸性催化剂。
三、正丁醇的分离和提纯正丁醇从反应混合物中分离出来，并进行提纯。
常用的分离方法包括蒸馏、萃取等。
蒸馏法是通过加热混合物，使其中轻组分蒸发并冷凝收集，以达到分离的目的。
萃取法是利用不同物质在两种不同溶剂中的溶解度不同，将它们分离出来。
四、催化剂的选择和制备催化剂对乙烯制备正丁醇的反应具有重要影响。
选择合适的催化剂可以提高反应速率和产物纯度。
制备催化剂的过程包括配料、混合、成型、干燥和活化等步骤。
五、反应温度和压力的控制反应温度和压力对乙烯制备正丁醇的反应具有重要影响。
温度过高可能导致副反应增加，温度过低则可能导致反应速率降低。
压力过高可能导致设备损坏，压力过低则可能导致反应不完全。
因此，需要控制适当的反应温度和压力。
六、水量的影响及控制水量对乙烯制备正丁醇的反应具有重要影响。
水过多会导致产物浓度降低，水过少则可能导致反应不完全。
因此，需要控制适当的水量。
七、正丁醇的纯度检验和产品质量控制在生产过程中，需要对正丁醇的纯度进行检验，以确保产品质量符合要求。
常用的检验方法包括色谱分析、质谱分析等。
同时，还需要对生产过程中的各项参数进行控制，以确保产品质量稳定可靠。
八、废物处理和环保措施在乙烯制备正丁醇的过程中，会产生一些废气、废水和固体废弃物。
这些废弃物如果处理不当，会对环境造成污染。
因此，需要采取适当的废物处理和环保措施。
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
乙烯水合制乙醇
三、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:ＣＨ２＝ＣＨ２＋Ｈ２ＳＯ４àßＣＨ３ＣＨ２ＳＯ４ＨＣＨ３ＣＨ２ＳＯ４Ｈ＋ＣＨ２＝ＣＨ２àß（ＣＨ３ＣＨ２）２ＳＯ４反应的工艺条件为:硫酸浓度94%～98%,反应温度60～90℃,压力1.7～3.5MPa。
第二步是烷基硫酸酯水解生成乙醇:ＣＨ３ＣＨ２ＳＯ４Ｈ＋Ｈ２ＯèçＣＨ３ＣＨ２ＯＨ＋Ｈ２ＳＯ４（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SO３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%。
(2)直接水合法有气相法和液相法两种,但已工业化的仅气相法一种。
反应的工艺条件为:反应温度250℃左右,压力7.0MPa,H２Ｏ／Ｃ２Ｈ４(摩尔比)为0.6∶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(1)化学反应主反应为:ＣＨ２＝ＣＨ２+H２Ｏ→ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ△Ｈ＝－４０ kJ/mol副反应主要有生成二乙醚和乙醛的反应：ＣＨ２＝ＣＨ２＋ＨＣ３ＣＨ２ＯＨ→Ｃ２Ｈ５ＯＣ２Ｈ５ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ====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 94.5%(w) 乙醛2%(w)二乙醚 2.5%(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。
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三、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:ＣＨ２＝ＣＨ２＋Ｈ２ＳＯ４→←ＣＨ３ＣＨ２ＳＯ４ＨＣＨ３ＣＨ２ＳＯ４Ｈ＋ＣＨ２＝ＣＨ２→←（ＣＨ３ＣＨ２）２ＳＯ４反应的工艺条件为:硫酸浓度94%～98%,反应温度60～90℃,压力1.7～3.5MPa。
第二步是烷基硫酸酯水解生成乙醇:ＣＨ３ＣＨ２ＳＯ４Ｈ＋Ｈ２Ｏ ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ＋Ｈ２ＳＯ４（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SO３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%。
(2)直接水合法有气相法和液相法两种,但已工业化的仅气相法一种。
反应的工艺条件为:反应温度250℃左右,压力7.0MPa,H２Ｏ／Ｃ２Ｈ４(摩尔比)为0.6∶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(1)化学反应主反应为:ＣＨ２＝ＣＨ２+H２Ｏ→ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ△Ｈ＝－４０ kJ/mol副反应主要有生成二乙醚和乙醛的反应：ＣＨ２＝ＣＨ２＋ＨＣ３ＣＨ２ＯＨ→Ｃ２Ｈ５ＯＣ２Ｈ５ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ====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 94.5%(w) 乙醛2%(w)二乙醚 2.5%(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。
乙烯水合的平衡常数可由下式求得:图5-4-03 乙烯气相水合反应的平衡转化率与温度和压力的关系（Ｈ２Ｏ／Ｃ２Ｈ４＝１∶１）lgKp= 2100 / T -6.195平衡转化率与温度和压力的关系示于图5-4-03。
由图5-4-03可见,即使压力升至14.7MPa,在300℃时乙烯的平衡转化率也只有22%左右,而此时已发生猛烈的乙烯聚合反应。
目前工业上应用的催化剂(如磷酸/硅藻土)只能在250～300℃时才能发挥正常活性,为防止乙烯聚合,工业上采用的压力在7.0MPa左右,相应的平衡转化率在10%～20%,考虑到动力学因素,实际的转化率是很低的。
(2)反应机理乙烯在磷酸/硅藻土催化剂上进行气相水合的反应机理可用下列图式表达。
这种在酸膜中进行的烯烃水合反应机理,经历5个步骤:a.乙烯分子和水分子从混合气体的气相中,扩散到被固相载体表面吸附的磷酸液膜上,且逐渐向液膜内部溶解;b.乙烯分子与酸性水所含的水合氢离子(Ｈ3Ｏ＋)中的质子形成π-络合物;c.π-络合物经过电子转移,转换成为正碳离子;d.正碳离子再与水作用,水分子以一对未共用电子对与正碳离子相结合,形成正氧离子;e.正氧离子再脱落下一个质子转变为乙醇,质子与水分子结合又重新形成水合氢离子。
在这些步骤中,第3步(即由π络合物异构成正碳离子)的速度最慢,是控制步骤。
但酸膜内的扩散阻力,对反应速度也有影响。
由上述机理可知,反应物和产物在酸膜中的扩散速度(它与空速有关),催化剂表面的酸浓度(它与H３Ｏ＋有关),反应物的浓度(或分压)以及反应温度都会对反应速度产生明显影响。
动力学试验表明,反应速度对乙烯分压是一级关系,而水蒸气的分压则有正面和负面影响,正面影响与乙烯相同,负面影响是它使催化剂表面酸浓度(即酸强度)减小,因而减缓反应速度,合适的水蒸气分压要由实验确定。
(3)催化剂用作烯烃水合的催化剂有以下3类:①无机酸及其盐类无机酸主要是磷酸、硫酸、盐酸和硼酸等;盐类有Fe,Ti,U,B,Cu,Cd等磷酸盐,Ni,Fe,Al等的硫酸盐,以及CdCl２,ZnCl２,CuCl２,FeCl３等。
其中在工业上得到最广泛使用的是以多孔物质(如硅藻土、硅胶、硅酸铝、膨润土和活性炭等,最常用的是硅藻土)为载体的磷酸。
②酸性氧化物有氧化铝、氧化钍、氧化钛、氧化钨、氧化铬,以及用氧化锌活化了的氧化铝。
其中活性较好的是氧化钨,若用氢气或异丙醇将氧化钨在550～600℃进行还原,得到钨的“蓝色氧化物”,它具有比氧化钨更高的催化活性。
③杂多酸类有硅钨酸、硼钨酸、硅硼钨酸、磷钨酸、磷钼钨酸、硅磷酸等,其中有代表性的是硅钨酸(SiO２·１２ＷＯ３·ＸＨ２Ｏ)及其盐类。
此外,强酸性离子交换树脂也可作为烯烃水合催化剂,并在工业上已成功地用于丙烯水合生产异丙醇。
目前,乙烯水合制乙醇几乎全部采用磷酸-硅藻土催化剂,它是将以酸处理过的硅藻土,用55%～65%磷酸溶液浸渍,再经干燥和高温焙烧制得。
催化剂外表上是干燥的,但在载体孔隙的表面(俗称内表面)却覆盖着一层磷酸液膜,催化水合反应就在这层液膜中进行。
研究表明,酸膜中磷酸的浓度维持在75%～85%(w)对反应有利,这就要控制好制备和操作两个环节。
制备中在浸渍的磷酸浓度一定的前提下要控制浸渍时间;在操作中要控制水蒸气分压和反应温度,水蒸气会稀释磷酸浓度,反应温度则会造成磷酸的挥发,反应温度高,磷酸挥发多,被反应气带的磷酸增加。
即使在正常的反应条件下,磷酸也会被反应气带走,故在操作中要连续或间歇地补加磷酸。
3.气相直接水合法工艺条件的选择(1)反应温度前已叙及,气相水合反应是一个放热和体积缩小(摩尔数减少)的反应,低温对化学平衡有利,但受催化剂需要的反应温度的限制。
对磷酸/硅藻土催化剂而言,反应温度为250～300℃。
此时反应受热力学控制,转化率低。
反应温度过高,不仅转化率更低,还会促进副反应,使齐聚物和焦化物等副产物增多。
(2)反应压力提高反应压力对热力学平衡和加快反应速度都有利。
乙烯转化率和乙醇空时收率(克/升催化剂·时)均随压力增大而增加。
但系统总压不宜太高,当系统中水蒸气的逸度大于所需的磷酸水溶液的逸度,气相中的水蒸气就会溶于磷酸中,使催化剂表面的磷酸被稀释。
例如,当反应温度为280℃,乙烯与水的用量比为0.6时,为保持酸膜中磷酸浓度不低于75%,系统总压应保持在7.0MPa左右。
(3)n(水)/n(烯)比水/烯比(摩尔比)对乙烯转化率和副产物生成量都有影响。
图5-4-04示出乙烯转化为乙醇的量与水/烯比的关系;图5-4-05示出乙烯转化为乙醚和乙醛的量与水/烯比的关系。
由图5-4-04可以看到,随着水/烯比的提高,乙烯转化为乙5-4-04 水/乙烯摩尔比对乙烯水合过程的影响反应温度298℃, 乙烯空速1975～2048 h-1图5-4-05 水/乙烯摩尔比对生成副产物的影响7.0MPa,反应温度295～300℃,乙烯空速2000 h-1醇的量是增加的,而且系统压力愈高,增加愈多。
由图5-4-05可以看到,随着水烯比的提高,乙烯转化为乙醚和乙醛的量是减少的。
但水/烯比不宜过高,因会稀释酸膜中磷酸浓度,降低催化剂活性。
更严重时,会现水的凝聚相;水/烯比过高,消耗的蒸气量增多,冷却水用量增大,为蒸浓乙醇溶液消耗的热量增加,这些都会使工厂能耗增加,生产成本提高。
现在,工业上当总压为7.0MPa,反应温度为280～290℃时,水/烯比一般采用0.6～0.7。
(4)循环气中乙烯浓度实验研究表明,循环气中乙烯浓度与乙醇空时收率之间呈线性关系,循环气中乙烯浓度愈高,乙醇空时收率愈大,但乙烯进料中有1%～2%的惰性气体(主要是甲烷和乙烷),它们不参与反应,为保持反应器的生产能力,需将反应循环气少量放空。
循环气中乙烯浓度愈高,放空损失也愈大,使生产成本增加。
因此,循环气中乙烯浓度宜保持在85%～90%。
(5)乙烯空速在一定范围内,提高乙烯空速对反应有利(可减少乙烯进入催化剂酸膜的扩散阻力),但不宜太高,太高会因在酸膜表面停留时间过短,来不及进入酸膜参与反应就离开催化剂,导致反应速度下降。
工业上空速选择在2000 h-1为宜。
4.乙烯气相直接水合法工艺流程乙烯气相直接水合法工艺流程示于图5-4-06。
分为合成、精制和脱水3部分。
反应器的操作条件:反应温度325℃,反应压力6.9MPa,催化剂是以硅藻土为载体的Ｈ３ＰＯ４。
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置一个洗涤塔(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。
图5-4-06 美国联合碳化物公司乙烯水合制乙醇工艺流程图图5-4-07 水合器(a.钢的;b.双金属的)1.混合器;2.盖;3.铜套筒;4.钢套筒;5.催化剂;6.填料;7.双金属制外壳精制部分的工序有: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。
在有些工厂,除醛放在浓缩后进行,采用加氢方法,可得到纯度更高的产品,但流程复杂,设备增多,还需氢气。
w(乙醇)=95%乙醇已可作商品出售,供应量约占乙醇总量的60%以上。
但有些工厂需要无水乙醇,为此可将w(乙醇)=95%乙醇进入乙醇脱水系统,用带水剂(如苯、甲苯等)将乙醇中少量水以三元共沸物形式带走,塔底即获无水乙醇。
三元共沸物(苯-乙醇-水组成为:苯64%(w),乙醇31%(w),水5%(w))蒸气经冷却冷凝,分出油相和水相,油相(即带水剂苯或甲苯)返回共沸塔、水相回乙醇蒸(提)浓部分。