（毕业论文）万吨环氧乙烷工艺设计 ㊣ 精品文档 值得下载

化剂研制专利，包括含锂钠钾铷铯钡中至少种阳离子助剂，含硫化物氟化物阴离子助剂和选自ⅢⅥ族至少种元素组成的减少环氧乙烷完全氧化反应的银催化剂。

而性能最优异的是种含银载体用硝酸钾和高锰酸钾溶液多次浸渍制备的催化剂，这种银催化剂中含钾质量分数，锰质量分数，催化剂经天运行试验后，环氧乙烷选择性可高达。

环氧乙烷的市场需求状况我国最早以传统的乙醇为原料经氯醇法生产。

世纪年代我国开始引进以生产聚酯原料乙二醇为目的产物的环氧乙烷乙二醇联产装臵，我国生产与应用已走上快速发展道路，至今已经引进十余套生产装臵。

年我国生产能力约为。

随着我国聚酯与表面活性剂等领域的迅猛发展，远不能满足市场需求，因此有多家企业计划建设规模化生产装臵，可以预计未来几年我国的生产能力将呈现迅速增加的势头。

其中北京燕山石化于年将已有的的生产能力扩大到左右南京扬巴体化工程套核心装臵中含有套的装臵，于年建成投产中海壳牌石化有限公司已在南海建设套生产装臵，年建成投产上海石化已新建套生产装臵，年建成投产另外天津联化独山子石化等企业均计划在未来几年内建设规模化的生产装臵。

到年我国的生产能力将激增至，在未来两年内国内生产能力将翻番，可见我国工业市场需求与发展前景之好。

第章工艺概述环氧乙烷的性质的物理性质环氧乙烷简称，英文名称，又被称为氧化乙烯，也称恶烷，分子式，分子量，沸点，熔点，蒸汽压。

相对密度水，相对密度空气。

在常温下为无色气体，低温时为无色易流动液体，在空气中的爆炸限体积分数为，它易与水醇氨胺酚卤化氢酸及硫醇进行开环反应有乙醚的气味，其蒸气对眼和鼻粘膜有刺激性，有毒。

环氧乙烷易自聚，尤其当有铁酸碱醛等杂质或高温下更是如此，自聚时放出大量热，甚至发生爆炸，因此存放环氧乙烷的贮槽必须清洁，并保持在以下。

的化学性质由于环氧乙烷具有含氧三元环结构，性质非常活泼，极易发生开环反应，在定条件下，可与水醇氢卤酸氨及氨的化合物等发生加成反应，其中与水发生水合反应生成乙二醇，是制备乙二醇的主要方法。

当用甲醇乙醇丁醇等低级醇与环氧乙烷作用时，分别生成乙二醇甲醚乙二醇乙醚乙二醇丁醚。

它们兼具醇和醚的性质，是优良的溶剂，用途很广泛，可溶解纤维酯如硝酸纤维酯工业上称为溶纤剂。

与氢卤酸作用，环氧乙烷与氢卤酸在室温或更低的温度下反应，生成卤醇，可用于定量分析环氧乙烷及环氧乙烷型化合物。

与氨反应可生成乙醇胺二乙醇胺和三乙醇胺。

环氧乙烷本身还可开环聚合生成聚乙二醇。

生产方法的评述及选择环氧乙烷的工业生产方法有氯醇法和乙烯直接氧化法。

氯醇法氯醇法是早期的工业生产方法，分两步完成，首先由氯气和水反应生成次氯酸，次氯酸与乙烯反应生成氯乙醇，然后氯乙醇与氢氧化钙皂化生成环氧乙烷。

年联碳公司建成首套氯醇法工业装臵。

尽管氯醇法乙烯利用率高，但生产过程中消耗大量氯气，腐蚀设备，污染环境，产品纯度低，现已基本被淘汰。

直接氧化法直接氧化法又可分为空气氧化法和氧气氧化法。

年法国催化剂公司的发现乙烯在银催化剂作用下可以直接氧化成环氧乙烷，经过进步的研究与开发形成乙烯空气直接氧化法制环氧乙烷技术，年美国公司首次采用此法建厂生产。

年壳牌公司建成首套乙烯氧气氧化法工业装臵，生产成本低，产品纯度可达。

氧气氧化法与空气氧化法相比，工艺流程稍短，设备较少，建厂投资少氧化反应中催化剂的选择性高，反应温度比空气法低，对催化剂寿命的延长和维持生产的平稳操作较为有利。

通常氧气氧化法的生产成本比空气氧化法低左右。

由于氧气氧化法比空气氧化法有明显的优越性，因此目前世界上的环氧乙烷生产装臵普遍采用氧气氧化法本设计数据均参考乙烯直接氧化法。

综上所述，本设计采用乙烯直接氧化法。

环氧乙烷的生产原理氧化反应原理乙烯氧化过程，按氧化程度可分为选择氧化部分氧化和深度氧化完全氧化两种情况，乙烯分子中碳碳双键具有突出的反应二氧化碳吸收系统物料衡算结果表输入物料输出物料二氧化碳吸收系统料吸收二氧化碳量循环物料温度压力序号组分摩尔流量摩尔分率摩尔流量摩尔分率摩尔流量摩尔分率小计合计第章热量衡算反应器的热量衡算乙烯以银催化剂氧化制环氧乙烷，主要反应为反应热为基准温度下的反应热。

反应器内进料温度为，反应温度为出料温度转化率为，选择性为，空速为。

要求年产高纯度环氧乙烷万吨，采用氧气直接氧化法，进行反应器的热量衡算。

设原料气带入的热量为，氧化气带出的热量为，反应热为，反应器的散热量为。

当忽略热损失时，有各组分的比热查得理想气体的比热计算式上式中的各项系数值如表所示。

表各组分的定压比热系数值组分原料气温度为，氧化气温度为在此条件下各组分的值如表，所示表原料气各组分的值组分原料气表氧化气各组分的值组分氧化气可查得真实气体与理想气体的比热之间关系的计算式而和与的关系可查出。

原料气的温度为，压力为氧化气的温度为，压力为。

查表计算，各项计算结果如表所示表原料气中各组分定压比热的压力校正参数组分注比热的单位为表氧化气中各组分定压比热的压力校正参数组分热量衡算原料气带入的热量原料气的入口温度为，以为基准温度，则基入计算结果列于表中表原料气带入的热量组分合计由计算结果可知入由公式可得反应热在操作条件下，主副反应的热效应分别为主反应副反应则主反应的放的热量为副反应的放热量为总反应热为氧化气带出的热量氧化气出口温度为，以为基准温度，则基出计算结果列于表中表氧化气带出的热量组分合计由计算结果可知出由公式可得④反应器的散热量可得反应器的散热量第章设备计算反应器设备计算在物料衡算和热量衡算的基础上，可以对反应部分主要设备的工艺参数进行优化计算。

这部分主要是反应器的工艺参数优化。

设计生产能力万吨年生产过程安全系数年操作时间小时本设计采用台反应器进行反应。

已知每小时输入的原料气量总为以银为催化剂，颗粒为球形空隙率反应温度为，操作压力为，空速为反应器列管规格为反应热用水带走，导出水进口温度，导出水温度原料气进口温度为，氧化气出口温度为。

计算催化剂床层体积总进入反应器的气体总流量为给定空速为确定氧化反应器的基本尺寸对于列管式固定床反应器，首先应根据传热要求选定选择的不锈钢管作为反应器的反应管规格，再求出反应管根数。

反应管内径反应管根数由公式可得根经圆整可得，反应管根数为根。

床层压力降的计算可查得如下计算公式式中∆床层压力降催化剂床层高度，质量流速气体密度重力加速度固定床空隙率催化剂颗粒当量直径气体粘度，或本次设计所选用的催化剂为的球型，计算其直径为由式得传热面积的核算对数平均温差公式为导入温度导出温度原料入口温度反应出口温度温度换热介质采用逆流，则由得又需则有需又实则有实可知实需，即实际传热面积大于按传热计算所需的传热面积，所以设计符合要求。

反应器塔径的确定查得塔经的计算公式式中壳体内径管中心距横过管中心线的管数管束中心线最外层管的中心至壳体内壁的距离般取，取管子按正三角形排列如下图图反应器列管排列示意图则横过管中心线的管数为由公式，可得所以，由公式可得本反应器取最小壁厚为，故外径为。

故取反应器外径为。

氧化反应器的参数名称数据原料进料量，产品产量，吨年原料进口温度，氧化气出口温度，水进口温度，水出口温度，氧化反应器台数，台氧化反应器直径，列管根数，根列管尺寸氧化反应器高度，换热面积，参考文献吴鹤峰化学工程手册第篇化工基础数据北京化学工业出版社，陈光荣乙烯氧化合成环氧乙烷的甲烷致稳工艺北京石油化工吴指南基本有机化工工艺学修订版北京化学工业出版社，。

米镇涛化学工艺学第二版北京化学工业出版社舒均杰基本有机化工工艺学第版北京化学工业出版社，陈敏恒，丛德滋，方图南，齐鸣斋化工原理上下北京化学工业出版社，蒋维钧，余立新化工原理化工分离过程北京清华大学出版社，王国胜化工原理课程设计大连大连理工出版社，陈敏恒化工原理上北京化学工业出版社，丁浩，王育琪，王维聪化学工业设计修订版上海上海科学技术出版社，中国石化集团上海工程有限公司化工工艺设计手册第四版化学工业出版社，陈声宗化工设计第二版北京化学工业出版社，周敬思，梁光兴，王启斌环氧乙烷及乙二醇生产北京化学工业出版社，匡国柱，史启才化工单元过程及设计手册北京化学工业出版社，崔克清化工工艺及安全北京化学工业出版社马沛生石油化工基础数据手册续编北京化学工业出版社，马沛生化工热力学通用型北京化学工业出版社，冯新，宣爱国化工热力学北京化学工业出版社，朱有庭曲文海于浦义化工设备设计手册北京化学工业出版社，董大勤化工设备机械基础北京化学工业出版社，致谢通过毕业设计，不仅使我把大学期间所学得知识融会贯通在起，而且把以前看似不相关的课程紧密的联系起来，我真正体会到了学以致用理论与实践相结合的意义。

本次设计的顺利完成离不开蔡俊青老师的悉心指导，他学识渊博态度平易近人，精辟的学术观点和宽广的学术视野使我受益匪浅，认真仔细的帮助我解决设计过程中遇到的各种问题的同时还用精益求精，丝不苟地治学态度影响着我，使我的专业知识得到了定的提高，在此，向蔡老师表示诚挚的感谢和崇高的敬意。

除此之外，我还要感谢同组同学的关心与帮助，是大家的同心协力和对待设计丝不苟的精神使我能够顺利的完成本次设计。

由于本人知识占有量有限，所以难免有不足之处，望各位老师给予批评指正。

年产万吨环氧乙烷工艺设计摘要本文是对年产万吨环氧乙烷合成工段的工艺设计。

本设计依据环氧乙烷生产工段的工艺过程，在生产理论的基础上，制定合理可行的设计方案。

本文主要阐述了环氧乙烷在国民经济中的地位和作用工业生产方法生产原理工艺流程。

对主要设备如混合器反应器环氧乙烷吸收塔二氧化碳吸收系统，等进行物料衡算，对环氧乙烷反应器设备进行热量衡算，并对环氧乙烷反应器进行详细的设备计算和校核，确定操作参数设备类型和材质，使用绘制相应的工艺流程图，最后得出设备参数。

关键词环氧乙烷工艺流程反应器物料衡算目录第章引言环氧乙烷在国民经济中的地位和作用环氧乙烷在国民经济中的地位和作用生产技术技术发展动向环氧乙烷的市场需求状况第章工艺概述环氧乙烷的性质的物理性质的化学性质生产方法的评述及选择氯醇法直接氧化法环氧乙烷的生产原理氧化反应原理二氧化碳脱除原理设计方案简介生产方法的评述及选择第章物料衡算物性数据设计依据循环系统的物料衡算计算依据混合器反应器环氧乙烷吸收塔的吸收系统第章热量衡算反应器的热量衡算第章设备计算反应器设备计算确定氧化反应器的基本尺寸床层压力降的计算传热面