Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 8
1 Применение этанола в промышленности 8
2 Промышленные способы получения этанола 11
3 Физико-химические основы процесса 17
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 26
1 Характеристика сырья и готовой продукции 26
2 Описание технологической схемы 29
3 Описание основного аппарата 31
4 Безопасность и экологичность проекта 33
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 38
1 Материальный баланс прямой гидратации этилена 38
2 Тепловой баланс 46
3 Определение средней разности температур теплоносителей 52
4 Загрузка катализатора 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
По объемам производства этанол занимает лидирующую позицию среди органических веществ. Синтез этилового спирта в мире составляет около 3 млн. т /год. Серьезная потребность в этиловом спирте объясняется большим количеством областей его промышленного применения. Примерно половина произведенного этанола используется при синтезе уксусного альдегида. В свою очередь, этанол обретает применение как растворитель, в парфюмерии и медицине, является компонентом авиационного и автомобильного топлива. Кроме того, этанол применяется при изготовлении антифризов и тормозной жидкости на базе этиленгликоля.
Этиловый спирт является органическим соединением с характерным специфическим запахом и вкусом. Впервые этанол был синтезирован в результате проведения спиртового брожения, в качестве исходного сырья для которого применялись разные продукты: злаковые культуры, овощи, фрукты, ягоды. Позже, после освоения процессов дистилляции стало возможным получение более концентрированного раствора спирта. Применение этанола под названием «винный спирт» в медицинских целях известно начиная с Х11 века.
На современном этапе существует четыре группы промышленного производства этанола, используя которые, производится четыре сорта спирта:
1. Прямая гидратация этилена применяется для производства синтетического этанола;
2. При гидролизе древесины конечным продуктом является гидролизный этанол;
3. Осахаривание крахмала дает в качестве продукт пищевой или ферментативный этанол;
4. Переработка сульфитных щелоков позволяет получить сульфитный этанол.
К биохимическим методам производства этанола относятся последние три способа, в основе которых лежит явление брожения углеводсодержащего природного сырья с образованием глюкозы в качестве промежуточного продукта.
«Наибольшего выхода спирта, до 90%, удается добиться при использовании метода гидратации этилена. Выход этанола при получении из крахмалсодержащего сырья (картофеля) составляет всего порядка 10 %, из зерна - около 30 %, при использовании древесины в качестве сырья - до 20 %, при получении из сульфитных щелоков - только 10 %. Однако, при получении этанола с использованием биохимических процессов помимо этанола выделяют также такие важные продукты, как дрожжи, фурфурол, лигнин, гипс»¹.
Целью выпускной квалификационной работы является оптимизации процесса прямой гидратации этилена с получением синтетического этанола.
В связи с поставленной целью требовалось решить следующие задачи:
1. Изучить активность различных катализаторов использующихся при проведении прямой гидратации этилена.
2. Произвести расчет материального и теплового баланса установки получения этанола прямой гидратацией этилена.
3. Представить принципиальную технологическую схему в присутствии предлагаемого катализатора.
В данной работе представлена оптимизированная технологическая схема прямой гидратации этилена с получением этанола в присутствии гетерополикислотного катализатора.
Представлены сравнительные характеристики применяемых и предлагаемых катализаторов прямой гидратации.
Приведен полный расчет материального и теплового баланса процесса гидратации этилена.
Выполнен технологический расчет гидрататора.
Приведены характеристики исходного сырья, готовой продукции, а также вспомогательных материалов.
Представлена характеристика производства по взрыво- и пожароопасности.
