年产10万吨煤制乙醇生产工艺设计(7)

河南理工大学2012届毕业设计

设新鲜气量为G新鲜气,驰放气为新鲜气的9%。

表4-3 驰放气组成

组分 Mol%

H2 79.31

CO 6.29

CO2 3.50

CH4 4.79

N2 3.19

Ar 2.30

C2H5OH 0.61

H2O 0.01

G新鲜气＝G消耗气+G驰放气=G消耗气+0.09 G新鲜气=43948.338+0.09 G新鲜气

所以：G新鲜气=48294.877 Nm3/h 新鲜气组成见表4-4：

表4-4 乙醇合成新鲜气组成

组分 Nm3 组成mol%

H2 34884.97 72.233

CO 12463.2 25.807

CO2 471.873 0.977

N2 139.663 0.289

总计 48294.87

100

测得：乙醇合成塔出塔气中含乙醇7.12%。根椐表4-2、表4-4，设出塔气量为G出

塔

，又知醇后气中含醇0.61%。 所以：（12173.474+0.61%×G醇后）/ G出塔=7.12%

G醇后=G新鲜-(G醇＋G副＋G扩)+GCH4

=48294.877 -43948.338+137.678=4484.217 Nm3/h

所以：G出塔＝171359.94Nm3/h

G循环气=G出塔 －G醇后 －G生成 + GCH4－G溶解

=171359.94-4484.217-12942.153+137.678-15.142=154055.166Nm3/h

乙醇生产循环气量及组成见表4-5：

表4-5 乙醇生产循环气量及组成

组分 流量：Nm3/h 组成V%

CO 9690.07 6.29

CO2 5407.336 3.50

H2 122181.15 79.31

N2 4914.36 3.19

CH4 7379.242 4.79

Ar 354

939.737

3.27 2.3

0.61

6 0.01

166 100

C2H5OH

H2O 15.40

合计 154055.

G入塔= G循环气+G新鲜气=154055.166+48294.877=202350.043 Nm3/h 由表4-4及表4-5得到的乙醇生产入塔气流量及组成单位表4-6：

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表4-6 乙醇生产入塔气流量及组成 单位：Nm3/h

组分

CO

CO2 5879.209 2.905

(V)%

8

H2 157066.127 77.621

N2 5054.02

7379.242

3.316 10.94

2.457

3.647

1.751

0.464

0.008

100

3

27

CH4

Ar 3543.

939.737

6

0.04

C2H5OH

H2O 15.40

合计 20235

流量：2215Nm3/h 组成

又由G出塔= G入－G消耗＋G生成

据表4-2、4-6、得出入塔成分表汇总表4-7：

表4-7 出入塔成分表汇总 组分 入塔 消耗 生成 出塔 组成V 73.315.815 3.245 9 9 2.944.387 2．068 3.874.101 7 0.002 0.051 100 5059963.467 5559.465 125623.018.39 5 92 27 1 .321 7516.3543.7026.2566433.259 86.787 855 171343.CO CO2 H2 N2 50522153.316 12189.8319.744 49 37 8 137.678 6086.514 15 6627.93..259 86.787 12942.153 5879.209 157064.026.127 3 31437.71.00 43948.338 242 27 7379.3543.939.737 06 15.4 04 202350.CH4 Ar OH C2H5H2O C4H9OH CH3C合计 HO 乙醇分离器出口气体和液体产品的流量、组成见表4-8：

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表4-8 乙醇分离器出口气体组成、流量：单位：Nm3/h

组分 损失 出气 V

6.052 % 出液 wt

kg wt

%

69.31

0.06

0.95

29.68

100

12500

10.767

170.475

5326

242

6086.514

3.259

86.787

91

47 18007.

3.371

76.327

3.069

6

6627.

12804.

2.016 9961.451

11.002 5548.463

0 125628.39

1.008 5052.007

2.016 7514.904 4..56

2.152

4.269

100

1.058 3542.

7025.805

212

3.178

0.446

17.311 16459

CO

CO2

H2

N2

CH4

Ar

H C

2H5O

C4H9OH

CH3 CHO

H2O

合计

粗甲醇贮罐气流量及组成分表4-9：

表4-9 贮罐气组成、流量

组成 流量：Nm3/h 组成：(V)%

CO 2.016 12.129

CO2 11.002 60.774

H2 0 0

CH4 2.016 12.129

Ar 1.058 6.365

C2H5OH 0.466 2.539

N2 1.008 6.064

合计 17.311 100

由表4-2到表4-9得表4-10（见下页）：

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表4-10 乙醇生产物料平衡汇总表

新鲜气

组分

流量 Nm3 12463.24

CO

6

CO2 H2 N2 Ar CH4 C2H5O

H C4H9OH CH3C

HO H2O 合计

48294.8

100

15.406 154055.16

0.01 100

15.406 202350.04

0.008 100

6643.321 171343.85

3.877 100

86.787

0.051

3.259

0.002

939.737

0.61

939.737

0.464

7026.251

4.101

471.873 34884.97

72.233

7 139.663

0.289

4914.36 3543.27 7379.242

3.19 2.30 4.79

5054.023 3543.27 7379.242

2.457 1.751 3.647

5053.015 3543.27 7516.92

2.949 2.068 4.387

122181.15

79.3

157066.127 77.621

125628.39

73.319

0.977

5407.336

3.50

5879.209

2.905

5559.465

3.245

25.807

9690.07

6.29

22153.316

10.948

9963.467

5.815

组成 (v)%

循环气 流量 Nm3

组成 (v)%

入塔气 流量 Nm3

组成 (v)%

出塔气 流量 Nm3

组成 (v)%

4.1.2 粗乙醇精馏的物料平衡计算

1.预塔的物料平衡 (1).进料

A.粗乙醇：17944.741 kg/h 。根据以上计算列表4-11：

表4-11

组分 流量：kg/h 组成：(wt)%

乙醇 12500 69.31

乙醛 170.475 0.95

异丁醇 10.767 0.06

水 5326 29.68

合计 17944.741 100

B.碱液：据资料，碱液浓度为8%时，每吨粗乙醇消耗0.1 kg的NaOH。 则消耗纯NaOH：0.1?17944.741?1.794kg/h 换成8%为：1.794/8% =22.425 kg/h

C.软水：据资料记载。软水加入量为粗乙醇的20%计，则需补加软水：

17944.741?20%－22.425?(1－8%)=3568.317 kg/h

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据以上计算列表4-12：

表4-12 预塔进料及组成

物料量：kg/h 粗乙醇 碱液 软水 合计

C2H5OH 12500 12500

H2O 5326 20.631 3568.317 8914.948

NaOH

1.794 1.794

CH3CHO 170.475

170.475

C4H9OH 10.767 10.767

合计 17944.741 22.425 3568.317 21535.483

(2)出料

A.塔底。乙醇：12500kg/h B.塔底水。粗乙醇含水：5326kg/h 碱液带水：20.631 kg/h 补加软水：3568.317 kg/h 合计：8914.948kg/h C.塔底异丁醇及高沸物：10.767kg/h D.塔顶乙醛及低沸物：170.475kg/h 由以上计算列表4-13：

表4-13 预塔出料流量及组成

物料量kg/h

塔顶 塔底 合计

C2H5OH

12500 12500

H2O 8914.948 8914.948

NaOH 1.794 1.794

CH3CHO 170.475

170.475

C4H9OH

10.767 10.767

合计 170.475 21427.689 21535.483

2 主塔的物料平衡计算 (1)进料

预后粗甲醇：21427.689kg/h (2)出料

主塔塔釜液含乙醇0.5%。塔顶形成乙醇水的共沸物，乙醇含量94.5%（经分子筛脱水后达到99.5%）：塔顶出料：94.5%G顶=12500×99.5%×99.5%kg/h

则塔顶出料G顶=13095.569kg/h 塔釜 G醇=12500×0.5%=62.5kg/h

G水=8914.948-(13095.569-12500×99.5%) =8256.879kg/h

塔釜组成

塔釜 塔釜kg/h

乙醇 62.5

水 8256.879

NaOH 1.794

高沸物 10.767

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