表原料气交叉项的计算组分由计算结果可知代入式有运用直接迭代法，查化工热力学可知方程的直接迭代方程为以迭代的结果如表表迭代结果有总所以，由公式得氧化反应器床层截面积及高度的计算氧化反应器采用两套并联计算公式如下所示由化工设计手册可查床层高度为故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。反应管内径根据化工原理上附表选择反应管根数由公式可得根经圆整可得，反应管根数为根。床层压力降的计算由基本有机化学工程下册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传热面积的核算床层对壁面的给热系数对于氧化反应器，催化剂床层是被冷却的。此时催化剂床层与反应器内壁的给热系数，可用下式见环氧乙烷与乙二醇生产进行计算式中床内气体的给热系数，反应管内径催化剂颗粒直径通过床层的气体的导热系数，气体的粘度气体的线速度通过床层的气体的密度，。气体的线速度可由公式总得由公式得。总传热系数的计算以管外表面为基准，不锈钢反应管导热系数取。其计算公式如下参见化工原理上式由公式可得传热面积的核算对数平均温差公式为化工原理上换热介质采用逆流，则由床反应器，列管总共有根，催化剂的床层高度为米。压强降和总传热系数核算结果表明，选型合理。参考文献陈光荣乙烯氧化合成环氧乙烷的甲烷致稳工艺石油化工崔克清化工工艺及安全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，冯新宣爱国化工热力学化学工业出版社，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，陈敏恒化工原理上化学工业出版社，陈国恒化工机械基础化学工业出版社，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化工工艺设计手册有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由公式，可得所以，由公式可得反应器内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催化剂用量导热油温度进口出口氧化反应器台数氧化反应器内径列管根数根列管尺寸氧化反应器高度换热面积第七章反应釜体及夹套的设计计算筒体和封头的几何参数的确定筒体和封头的型式选择圆筒体，椭圆形封头。筒体和封头的直径反应物料为气固相类型，应满足反应釜内径的估算值应圆整到公称直径系列，故可取。封头取相同内径，化工机械基础附表查其直边高度，。确定筒体高度选取椭圆封头，其公称直径为，曲面高度为，直边高度为，容积为，取。满足筒体厚度的计算设备材料根据设备的工作条件，可选择作为釜体及夹套材料，由附表查得所选材料许用应力为设备的壁厚计算反应器筒体壁厚计算内压设计计算根据工作条件，可选取为设计内压。根据式筒体的设计厚度式中圆筒设计厚度圆筒内径内压设计压力焊接接头系数，考虑到夹套的焊接取腐蚀裕量，取材料许用应力。考虑到钢板负偏差，初选所以，内压计算筒体壁厚考虑到钢板的规格取满足水压试压实验筒体封头壁厚计算按内压计算封,代入得封取封因为反应器的筒体筒釜，考虑到封头与筒体的焊接方便，取封头与筒体厚封头满足水压试压实验。表反应釜的相关参数项目釜体公称直径公称压力高度筒体壁厚封头壁厚电动机的选择选用电动机的型号为夹套式反应釜附属装置的确定支座的选定支座人孔选用长圆型回转盖快开人孔人孔接管及其法兰选择冷却油进口管号钢法兰冷却油出口管无缝钢管法兰混和气进料管气体流速则管径根据管子规格圆整选用号钢法兰混和气出料管气体流速则管径根据管子规格圆整选用号钢法兰温度计接管无缝钢管法兰不凝气体排出管无缝钢管法兰压料管无缝钢管法兰压料管套管号钢法兰第七章结论本论文采用乙烯直接氧化法对年产吨环氧乙烷的装置进行初步的工艺设计，主要对环氧乙烷的氧化反应器进行了工艺和设备的参数进行计算为环氧乙烷转置的工艺设计提供参考。氧化反应器是环氧乙烷生产中的最重要设备，在操作温度为操作压力为的工艺条件下，经过物料衡算和热量衡算决定采用直径为的列管式固氧气为原料使用甲烷致稳。从外界贮罐来的乙烯在过滤器中进行过滤，经换热器预热，然后按着定的路线进入混合器，与从环氧乙烷吸收塔顶部通过分离器分离出的循环气进行混合，乙烯混合器中的循环气进入压缩机的吸入口并在氧气混合器之前，由压缩机进行压缩。从外界来的氧气进料通过过滤器之后在流量控制下进入氧气混合器。为了能在进料之后和开车期间可靠地对氧气混合器进行吹扫，个高压氮气压缩机及氮气吹扫罐连接在紧靠氧气混合站上游的氧气进料线上。为控制循环气中的二氧化碳浓度，股循环气的分支物流被送往二氧化碳脱除工段。从氧气混合器出来的含有乙烯和氧气的循环气，在换热器的管程进行加热后进入反应器。在反应器的壳程用石蜡油来移走反应热，以控制反应温度。含有环氧乙烷的氧化气进入附带的循环气锅炉给水预热器，而后反应器出口全体流经循环器换热器的壳程，与反应器入口气体换热，被进步冷却下来，之后循环气体进入循环气冷却器进行最后的冷却。本反应使用种气相状态的抑制剂来控制反应活性，循环气在氧气进料混合器和循环气热交换器之间分叉转向压入装有液体二氯乙烷的贮罐，使这股循环气中的二氯乙烷浓度达到饱和，然后在乙烯进料混合器和循环气压缩机之间再次进入反应循环气中。反应进料不是绝对纯净，有必要依次从分离器下游定期排放惰性组分。环氧乙烷的回收系统从冷却器出来的氧化气进入到环氧乙烷吸收塔底部，使用从环氧乙烷气提塔底部过来的乙二醇水溶液以及从泵过来的工艺水进行吸收，保证吸收液的浓度恒定在，被吸收下来的环氧乙烷按定的路线进到氧化物水闪蒸罐进步闪蒸出惰性气体，然后经换热器进入环氧乙烷气提塔使环氧乙烷和水进行分离。环氧乙烷蒸汽从塔顶出来经冷却器进行冷凝后收集在回流罐中，回流罐中的环氧乙烷用泵打出部分返回到环氧乙烷气提塔顶部作回流用，另部分送往排气塔中脱除二氧化碳，塔底用再沸器进行加热，塔底中不含二氧化碳的环氧乙烷经冷却器冷却后用泵送到环氧乙烷贮罐。环氧乙烷气提塔顶部冷凝器中的不凝气送到惰性气体洗涤塔中，同闪蒸罐中闪蒸出的惰性气体起被洗涤后送往尾气压缩机吸入罐中，再进入尾气压缩机中压缩，经二氧化碳脱除系统进入环氧乙烷反应循环系统。在环氧乙烷吸收塔中未被吸收下来的环氧乙烷以及其它惰性气体经分离器进步分离之后送往乙烯混合器中循环使用。二氧化碳脱除系统来自尾气压缩机的股气流和尾气压缩机出口的气流混合为股，进入二氧化碳吸收塔的底部，与从塔顶向下流动的吸收剂在填料上充分接触完成吸收后，进入二氧化碳水洗塔，通过填料层和除雾器，除掉气流中夹带的微量的钾和矾的化合物微粒，以防止这些物质带入反应器造成催化剂中毒。这股气流冷却后返回到循环气流中，与其它物流混合。从二氧化碳吸收塔顶部流下的二氧化碳吸收剂，在与循环气接触完成二氧化碳的吸收之后，在二氧化碳吸收塔底部靠压差进入闪蒸罐中，这时的吸收剂被称为富吸收剂，富吸收剂在闪蒸罐中进行减压闪蒸，闪蒸出来的气体进入尾气压缩机，再吸入罐中，经尾气压缩机压缩后进入循环系统。闪蒸后的吸收剂流向二氧化碳再生塔的顶部，经再沸器加热后，被吸收的二氧化碳就释放出来，排入大气中。再生后的吸收剂被称为贫吸收剂，贫吸收剂集聚于再生塔的底部，被分为三股，股经再沸器加热循环，股经泵在过滤器中过滤存货使用，余下的进入贫吸收剂闪蒸罐中再次进行闪蒸后由贫吸收剂泵打回吸收塔中进行下个循环。水洗塔有两个循环回路来移走气体物流中的微量钾和矾的化合物，用二氧化碳水洗塔下部循环泵把塔底的液体抽出来经个冷却器送到下部填料段的顶部。用二氧化碳水洗塔上部的循环泵从上部填料段的底部抽出液体，循环到上部填料段的底部，抽出液体再循环到上部填料段的顶部。两个循环泵系统共用台公用的备用泵。高压工艺水通过流量控制器补充到上部的循环回路中，以便控制水洗塔中钾的浓度。用二氧化碳吸收剂罐和二氧化碳吸收剂池作为二氧化碳脱除系统运行的必要装置。不论是吸收剂罐还是吸收剂池都使用通入压力蒸汽的蛇管进行加热，以防止环境温度下结冰上冻，用贫吸收剂过滤器循环泵和二氧化碳吸收剂池泵在系统和贮存器之间进行吸收剂的输送。氧化反应器再生塔接触塔环氧乙烷洗涤塔环氧乙烷解析塔再吸收塔乙二醇进料解析塔环氧乙烷浸渍塔乙烯氧气循环压