化工过程数学与计算机模拟

《化工过程数学与计算机模拟》乙烷—乙烯—乙醇化工学院98博黄启明指导教师钱宇教授陆恩锡教授目录1.过程设计分析1.1乙烯生产过程的分析1.2乙醇生产过程的分析2.乙烯生产过程设计2.1反应系统设计2.2分离系统设计2.3经济潜力估计3.乙醇生产过程设计3.1反应系统设计3.2分离系统设计3.3经济潜力估计乙烯生产过程分析（1）304050607080700725750775800825850温度(C)乙烯收率(%)0.5s1.0s1.5s0.5s1.0s1.5s乙烯收率与反应温度及停留时间的关系乙烯生产过程分析（2）压缩和制冷系统主要任务是将裂解气加压以及通过压缩烃蒸汽制取分离所需的冷剂，为深冷分离创造条件。气体净化系统通过物理和化学的方法，除去那些含量不大但对后续操作和产品纯度有影响的的杂质。精馏分离系统它由一系列的精馏塔组成，是分离的主体。乙醇生产过程分析290C、7.09Mpa下不同水/烯比（mol）时的乙烯平衡转化率水/烯比（mol）00.30.40.50.60.70.8平衡转化率06.037.538.839.7710.9711.86水/烯比（mol）0.91.01.52.05.010100平衡转化率12.6513.3615.9818.6121.5523.1524.75乙烯的极限平衡转化率通过计算为24.93%。实际选用时要考虑到水的凝结将会破坏磷酸催化剂，并导致获得的粗醇凝液中乙醇含量降低，分离提浓负荷增加。通常选择水/烯比为0.6~0.7。乙烯生产过程设计----反应系统反应条件：反应温度827℃,反应器压力=3.4atm，气相，无催化剂乙烷裂解C2H6CH4H2CH4C2H4C2H6乙烷裂解工段循环结构图乙烯生产过程设计----分离系统（1）乙烷裂解工段各组分去向组分常压沸点,℃去向H2-252.80燃料CH4-161.49燃料C2H4-103.71中间产品C2H6-88.63循环乙烯生产过程设计----分离系统（2）反应器系统蒸气蒸气蒸气液体液体液体分离系统气体分离系统分凝器液体循环副产物产物分离系统总体结构图乙烯生产过程设计----经济潜力0.30.40.50.60.70.8-5.0x1050.05.0x1051.0x1061.5x1062.0x106经济潜力($/a)乙烷转化率x经济潜力与乙烷转化率的关系乙醇生产过程设计----反应系统反应条件：反应温度=290℃,反应压力=70atm，磷酸催化剂。乙烯直接水合C2H4CH4C2H6C2H4CH4C2H6（C2H5）2OC2H5OHH2O乙烯水合工段循环结构图乙醇生产过程设计----分离系统（1）乙烯水合工段各组分去向组分常压沸点,℃去向CH4-161.49循环和放空C2H4-103.71循环和放空C2H6-88.63循环和放空(C2H5)2O34.60副产品C2H5OH78.32主产品H2O100.00废弃乙醇生产过程设计----分离系统（2）反应器系统蒸气液体液体液体分离系统气体分离系统分凝器放空副产物分离系统总体结构图主产物乙醇生产过程设计----分离系统（3）1甲烷2乙烯3乙烷4乙醚5乙醇6水粗乙醇分离流程乙醇生产过程设计----经济潜力808284868890929496981003.203.303.403.503.603.703.80经济潜力EP3(M$/a)循环气乙烯浓度经济潜力与循环气乙烯浓度的关系结论与问题结论：乙烷裂解工段，乙烷转化率的选择很重要，0.6为合适的选择，此时经济潜力EP=1.68*106$/a；放空气中乙烯浓度在乙烯水合工段是关键因素，当乙烯浓度为93%时，经济潜力最大，为3.715*106$/a。问题：乙醇生产全流程工艺；换热网络；全流程经济潜力。