年产300吨无水乙醇工艺设计
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0.7814 95.0% 93.71% 0.7814 95.0% (1 95.0%) 0.9957
0.7814 99.9% 99.87% 0.7814 99.9% (1 99.9%) 0.9957
WxW
图2.1 精馏塔物料衡算示意图
分子量
xf 20
不凝气 稀乙醇回流 冷凝器 乙醇蒸气，水蒸气，空气混合物
全凝器 回流 原料罐 20%乙醇溶液 高位槽 进料 精馏塔 预热加压 93.71%的 乙醇蒸气 冷凝器 塔釜≤0.1%的乙醇溶液 300℃左右热空气 吸收塔A 解吸塔B
99.87%无水乙醇 注：（1）30℃下体积分数24.18%，95.0%，99.9%乙醇溶液的质量分数分别为20.0%，93.75%，99.9%。 （2）图中均为体积分数。
国内外无水乙醇发展现状
☆ 我国对汽油醇的研究起步较晚，改革开放以来，我国 粮食大幅度增产，由早期的勉强满足自给变为市场相 对过剩 。20世纪90年代后期，我国对燃料乙醇进行试 生产。 ☆ 2000年政府决定将燃料乙醇的开发生产、使用列入第 十个五年规划。2001年，国家投资建立了4个大型燃料 乙醇生产企业。并于2004年推广使用燃料乙醇。 ☆ 2007年9月，发改委颁布了《可再生能源中长期发展 规划》，燃料乙醇作为再生能源成为了政府重点推广 的新型能源。 ☆ 另外，《国家可再生能源中长期发展规划》中提出： 到2020年，生物燃料乙醇年利用量要达到1ⅹ107吨。
产业革命
1973年的世界石油危机，严重冲击了全球的经济 发展。为了逐渐摆脱经济对石油的依赖，人们把眼光 投向了可再生资源的研究，在此冲击下，巴西、美国 率先推行“汽油醇计划”，自此燃料乙醇产业步入了 良性发展的轨道。
研究背景及意义
乙醇又称酒精，广泛用于各种行业。现今，无水 乙醇又被称为“清洁燃料 ”，对减少大气污染 及抑制温室效应意义重大。 燃料乙醇是一种生物转化的太阳能，燃烧后本质 上不会增加空气中二氧化碳的含量，不会增加温 室效应，是一种取之不尽、用之不竭的可再生资 源。 在汽油中加入一定比例的乙醇作燃料，能节约石 油、净化空气，转化多余的粮食，为人类社会的 可持续发展提供一条简单有效的途径。
R
图2-3 N-R图
N-R图
精馏塔工艺计算—确定理论板数
2.确定理论板数
5 11 10 8 3 1
12 13 14
15
由图得： Nt=18其中精 馏段15块，提 馏段3块
300t/a无水乙醇的工艺设计
学 院： 理工学院
专
业：
化学工程与工艺
夏子全
答 辩 人：
目录
1 2 3 4 研究背景及意义 文献综述 设计部分 结束语
5
参考文献
研究背景及意义
能源危机
20世纪以来，经济的快速发展导致人类对能源的 渴望急剧攀升，不可再生资源的消耗呈几何倍率增长 。天然化石燃料资源日趋枯竭，严重掣肘了经济的发 展。
无水乙醇生产工艺流程简图
图3-1 方块流程图
工艺计算的主要内容
工艺计算
物料衡算
热量衡算
工艺计算
工艺计算—物料衡算
图2.1为物料衡算示意图。 30℃时：
d水 0.9557 g / ml d乙醇 0.7814g / ml
FxF
DxD
f
D
无 =
0.7814 24.18% 20.0% 0.7814 24.18% 1 24.18% 0.9957
主要工艺条件
1.原料组成：含24.18%（体积）乙醇的30℃液 体 ， 其余为水。 2.产品要求：含量≥99.9%（体积）30℃乙醇。 3.塔底残液要求：含乙醇≤0.1%（质量）。 4.加热剂：经压力调节后0.2MPa和0.5MPa的饱合 水蒸汽。 5.冷却剂：32℃的循环冷却水。
无水乙醇生产的工艺流程图
精馏塔工艺计算
1.确定回流比
由图得：
Rmin=2.10 Nmin=10
图2-2 图解Nmin及Rmin
图解Nmin及Rmin
精馏塔工艺计算--确定适宜回流比
确定适宜回流比
24 22 20
N
18 16 14 12 10 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5
由图得：曲线 急剧下降向平 缓过度得适宜 回流比：R=4
乙醇的生产方法
发酵法
淀粉质原料发酵法 糖质原料发酵法
ห้องสมุดไป่ตู้
乙烯水合法
乙烯直接水合法 乙烯间接水合法
建设规模及设计方案
1.建设规模 300t/a无水乙醇工业装置，即1t/d无水乙醇。 2.设计方案 （1）先经过精馏制得95%(体积)的工业乙醇,在经过 分子筛脱水制得无水乙醇。 （2）年工作日按300天计，三班制连续运转，其产 品质量达到国家质量标准要求。
文献综述
无水乙醇的性质
无水乙醇（Ethanol）俗 称无水酒精，系醇类代 表。常温常压下，无水 乙醇一种是无色易燃， 且有特殊香味的挥发性 液体，并略带刺激性。 通常，人们把纯度高达 99.5%的乙醇溶液称为无 水乙醇。
无水乙醇的生产方法
目前工业上无水乙醇的 生产方法主要有“恒沸 精馏”，“萃取精馏” ，“分子筛吸附”和“ 膜分离”4种方法。本文 总结了节能型分子筛脱 水吸附制无水乙醇技术 的研究进展，并展望了 其工艺前景。
无水乙醇的用途
汽油醇 清洁燃料
航空航天
无水乙醇
化工医药
电子制造
国内外无水乙醇发展现状
☆ 巴西是世界上最大的乙醇生产国，年 产乙醇300亿升，无水乙醇占1/3。是推 广燃料乙醇最成功的国家。
☆ 美国是世界上第二大乙醇生产国，约 占世界产量的33%。目前，美国的乙醇年 产量超过60亿加仑（1800万吨）。
M 水 18
M乙醇 46
xD 93.71 93.71 46 85.36% 6.29 46 18
46 0.08911 20 80 46 18
M D 0.8536 46 (1 0.8536) 18 41.90 0.1 99.87 46 46 xw 0.03915% x无 99.67% 0.1 99.9 99.87 0.13 46 18 46 18 M W 0.0003915 46 (1 0.0003914) 18 18.01
0.7814 99.9% 99.87% 0.7814 99.9% (1 99.9%) 0.9957
WxW
图2.1 精馏塔物料衡算示意图
分子量
xf 20
不凝气 稀乙醇回流 冷凝器 乙醇蒸气，水蒸气，空气混合物
全凝器 回流 原料罐 20%乙醇溶液 高位槽 进料 精馏塔 预热加压 93.71%的 乙醇蒸气 冷凝器 塔釜≤0.1%的乙醇溶液 300℃左右热空气 吸收塔A 解吸塔B
99.87%无水乙醇 注：（1）30℃下体积分数24.18%，95.0%，99.9%乙醇溶液的质量分数分别为20.0%，93.75%，99.9%。 （2）图中均为体积分数。
国内外无水乙醇发展现状
☆ 我国对汽油醇的研究起步较晚，改革开放以来，我国 粮食大幅度增产，由早期的勉强满足自给变为市场相 对过剩 。20世纪90年代后期，我国对燃料乙醇进行试 生产。 ☆ 2000年政府决定将燃料乙醇的开发生产、使用列入第 十个五年规划。2001年，国家投资建立了4个大型燃料 乙醇生产企业。并于2004年推广使用燃料乙醇。 ☆ 2007年9月，发改委颁布了《可再生能源中长期发展 规划》，燃料乙醇作为再生能源成为了政府重点推广 的新型能源。 ☆ 另外，《国家可再生能源中长期发展规划》中提出： 到2020年，生物燃料乙醇年利用量要达到1ⅹ107吨。
产业革命
1973年的世界石油危机，严重冲击了全球的经济 发展。为了逐渐摆脱经济对石油的依赖，人们把眼光 投向了可再生资源的研究，在此冲击下，巴西、美国 率先推行“汽油醇计划”，自此燃料乙醇产业步入了 良性发展的轨道。
研究背景及意义
乙醇又称酒精，广泛用于各种行业。现今，无水 乙醇又被称为“清洁燃料 ”，对减少大气污染 及抑制温室效应意义重大。 燃料乙醇是一种生物转化的太阳能，燃烧后本质 上不会增加空气中二氧化碳的含量，不会增加温 室效应，是一种取之不尽、用之不竭的可再生资 源。 在汽油中加入一定比例的乙醇作燃料，能节约石 油、净化空气，转化多余的粮食，为人类社会的 可持续发展提供一条简单有效的途径。
R
图2-3 N-R图
N-R图
精馏塔工艺计算—确定理论板数
2.确定理论板数
5 11 10 8 3 1
12 13 14
15
由图得： Nt=18其中精 馏段15块，提 馏段3块
300t/a无水乙醇的工艺设计
学 院： 理工学院
专
业：
化学工程与工艺
夏子全
答 辩 人：
目录
1 2 3 4 研究背景及意义 文献综述 设计部分 结束语
5
参考文献
研究背景及意义
能源危机
20世纪以来，经济的快速发展导致人类对能源的 渴望急剧攀升，不可再生资源的消耗呈几何倍率增长 。天然化石燃料资源日趋枯竭，严重掣肘了经济的发 展。
无水乙醇生产工艺流程简图
图3-1 方块流程图
工艺计算的主要内容
工艺计算
物料衡算
热量衡算
工艺计算
工艺计算—物料衡算
图2.1为物料衡算示意图。 30℃时：
d水 0.9557 g / ml d乙醇 0.7814g / ml
FxF
DxD
f
D
无 =
0.7814 24.18% 20.0% 0.7814 24.18% 1 24.18% 0.9957
主要工艺条件
1.原料组成：含24.18%（体积）乙醇的30℃液 体 ， 其余为水。 2.产品要求：含量≥99.9%（体积）30℃乙醇。 3.塔底残液要求：含乙醇≤0.1%（质量）。 4.加热剂：经压力调节后0.2MPa和0.5MPa的饱合 水蒸汽。 5.冷却剂：32℃的循环冷却水。
无水乙醇生产的工艺流程图
精馏塔工艺计算
1.确定回流比
由图得：
Rmin=2.10 Nmin=10
图2-2 图解Nmin及Rmin
图解Nmin及Rmin
精馏塔工艺计算--确定适宜回流比
确定适宜回流比
24 22 20
N
18 16 14 12 10 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5
由图得：曲线 急剧下降向平 缓过度得适宜 回流比：R=4
乙醇的生产方法
发酵法
淀粉质原料发酵法 糖质原料发酵法
ห้องสมุดไป่ตู้
乙烯水合法
乙烯直接水合法 乙烯间接水合法
建设规模及设计方案
1.建设规模 300t/a无水乙醇工业装置，即1t/d无水乙醇。 2.设计方案 （1）先经过精馏制得95%(体积)的工业乙醇,在经过 分子筛脱水制得无水乙醇。 （2）年工作日按300天计，三班制连续运转，其产 品质量达到国家质量标准要求。
文献综述
无水乙醇的性质
无水乙醇（Ethanol）俗 称无水酒精，系醇类代 表。常温常压下，无水 乙醇一种是无色易燃， 且有特殊香味的挥发性 液体，并略带刺激性。 通常，人们把纯度高达 99.5%的乙醇溶液称为无 水乙醇。
无水乙醇的生产方法
目前工业上无水乙醇的 生产方法主要有“恒沸 精馏”，“萃取精馏” ，“分子筛吸附”和“ 膜分离”4种方法。本文 总结了节能型分子筛脱 水吸附制无水乙醇技术 的研究进展，并展望了 其工艺前景。
无水乙醇的用途
汽油醇 清洁燃料
航空航天
无水乙醇
化工医药
电子制造
国内外无水乙醇发展现状
☆ 巴西是世界上最大的乙醇生产国，年 产乙醇300亿升，无水乙醇占1/3。是推 广燃料乙醇最成功的国家。
☆ 美国是世界上第二大乙醇生产国，约 占世界产量的33%。目前，美国的乙醇年 产量超过60亿加仑（1800万吨）。
M 水 18
M乙醇 46
xD 93.71 93.71 46 85.36% 6.29 46 18
46 0.08911 20 80 46 18
M D 0.8536 46 (1 0.8536) 18 41.90 0.1 99.87 46 46 xw 0.03915% x无 99.67% 0.1 99.9 99.87 0.13 46 18 46 18 M W 0.0003915 46 (1 0.0003914) 18 18.01