探索生物质乙醇制乙烯过程节能研究

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1、大连理工大学硕士学位论文生物质乙醇制乙烯过程节能研究姓名：王静申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张述伟20080601大连理T大学硕士学位论文摘要中国乙烯的表观消费量已超过10Mt。但从石油资源考虑，仅通过改建扩大现有乙烯装置或兴建新石油裂解装置不现实。中国秸秆资源丰富，若通过生物化工技术将其转化为乙醇，乙醇再脱水生产乙烯，是一条解决中国乙烯产量缺口、可持续发展的良策。目前，应对乙醇脱水生产技术，对其进行扩大改造以及过程集成化，提高能源综合利用效率，降低生产成本，使生物乙烯的价格能够与当前石油制乙烯的

2、价格持平或更具有经济效益，因此对于生物质乙醇制乙烯过程的节能研究更具有实际意义。安徽丰原集团于2004年投资新建了一套17kt／a乙醇制乙烯装置，其工艺流程包括两个部分：乙醇精馏段和乙醇脱水反应段。由生物质制得的乙醇在精馏段除去二氧化碳、杂醇油等杂质，精馏后的乙醇经过预热汽化在气相状态下进入反应器进行脱水反应。由于现有的乙醇脱水制乙烯装置是建立在燃料乙醇后继生产线之上的，工艺路线比较陈旧，能耗过高。为了降低乙烯成本，提高生物乙烯的市场竞争力，本文结合生物质乙醇制乙烯流程自身的特点，在现有流程基础上进行了一系列

3、的节能改进。同时，乙醇脱水段将会采用一种反应温度低，空速大的分子筛催化剂，并对该工艺流程进行模拟研究，提出改进方案，并且比较两种催化剂的经济效益。本文应用ASPENPLUS软件对乙醇精馏段和乙醇脱水反应段的设计工况及改造后的工况进行了详细、严格的模拟运算，在模拟结果与设计工况数据吻合良好的基础上，利用ASPENPLUS强大的灵敏度分析、参数优化等功能，对现有流程存在的问题进行分析，找出节能的关键并提出节能改进方案，使改进后的流程在脱水段不需添加中压蒸汽作为载气，同时能耗较现有流程节省达21．7％；若脱水段采用

4、反应温度更低的分子筛催化剂，过程节能达28．5％。关键词：生物质乙醇；乙烯；精馏；脱水；过程模拟生物质乙醇制乙烯过程节能研究InvestigationonenergysavingintheprocessofethylenefrombiomassethanolAbstractTheapparentconsumptionofethyleneinChinaisoverlOMt．Butconsideringthepetroleumresources，itisunpracticaltorebuildandextendt

5、hecurrentethylenefacilitiesorconstructthenewpetroleumcrackingfacilities．Chinaisrichincropstrawresources．Itwillbeagoodplantosolveethyleneproductshortageandalsobesustainabledevelopment，ifwegetethylenethroughethanolwhichproducesbycropstrawfermentation．Atpresen

6、t，rebuildingextensionandprocessintegrationoftheethanoldehydrationtechnologyarebeneficialtoimprovecomprehensiveutilizationrateofenergyandreduceproductioncost．Thepriceofbio-ethylenewithpetro—ethylenewillbeequalorhavebeRereconomicefficiency．Thestudyonenergy-sa

7、vingprocessofethylenefrombiomassethanolwouldhavemorerealisticsignificance．AnHuiFengYHallGroupnewlybuilteda17，000ffaethanoldehydrationunitin2004．Theprocessflowcontainstwopans：ethanoldistillationprocessandethanoldehydrationprocess．Theethanolfrombiomassremoves

8、impurities，forexamplecarbondioxide，fuseloilect，inethanoldistillationprocess，andthengoesintothereactorsfordehydrationreactioningaseousstateafterpreheatingvaporization．Thecurrentethyleneproductionfrometh