【34页】年产l.5万吨环氧乙烷的固定床反应器设计课程设计.doc源文档全文在线看

与双键进行加成反应环氧乙烷和以下些含双键的化合物可进行加成反应生成环状化合物，例如等。

与格利雅试剂反应环氧乙烷与格利雅试剂反应可生成比原来烷基多两个碳原子的醇，这是实验室制备加长碳链醇的种办法，羟基在链的端部。

环氧乙烷在乙二醇生产中生成部分二甘醇，三甘醇就是环氧乙烷进生成乙二醇，这是工业上生产乙二醇的方法。

该反应为放热反应，热效应为。

反应过程不采用催化剂。

生成的乙二醇可以与环氧乙烷继续作用生成二甘醇三甘醇及多甘醇。

与醇类反应环氧乙烷与醇反应生成醚，其反应的最终产品是至少含个羟基的醚。

与醇类反应环氧乙烷与醇反应生成醚，其反应的最终产品是至少含个羟基的醚。

生成的乙二醇可以与环氧乙烷继续作用生成二甘醇三甘醇及多甘醇反应过程不采用催化剂。

部分内容简介等进行加成反应，生产含的化合物其中为卤素，为烷基或芳基。

与水反应环氧乙烷与水反应生成乙二醇，这是工业上生产乙二醇的方法。

该反应为放热反应，热效应为。

反应过程不采用催化剂。

生成的乙二醇可以与环氧乙烷继续作用生成二甘醇三甘醇及多甘醇。

与醇类反应环氧乙烷与醇反应生成醚，其反应的最终产品是至少含个羟基的醚。

环氧乙烷在乙二醇生产中生成部分二甘醇，三甘醇就是环氧乙烷进步与乙二醇反应的产物。

如果进步反应可以生成分子量更大的化合物。

与苯酚反应环氧乙烷与苯酚反应生成苯氧基乙醇。

其酯类是香料的定香剂杀菌剂和驱虫剂。

二〇年月八日星期六④与氨反应环氧乙烷可以与氨反应生成乙醇胺二乙醇胺和三乙醇胺，这是工业上制造乙醇胺的方法。

该反应般是在高压较低温度和液相下进行的，三种产品的比例可通过氨与环氧乙烷的摩尔比例来调节，氨过量有利于乙醇胺的生成。

与酸反应环氧乙烷可与有机酸无机酸反应生成相应的酯。

环氧乙烷与硝酸反应最为重要，生成的乙二醇二硝酸酯是能在低温下引爆的炸药。

氧化还原反应在钠汞齐及催化剂存在下环氧乙烷加氢还原生成乙醇，此反应没有工业意义。

环氧乙烷在铂黑等催化剂存下可以有控制地氧化成羟基乙酸，最终则被氧化成二氧化碳及水。

异构化反应环氧乙烷在三氧化二铝磷酸磷酸盐等催化剂存在下可异构化为乙醛。

在定的条件下银催化剂也有此功能，这是乙烯氧化制环氧乙烷过程的副反应之，要极力避免，因为醛的存在增加了环氧乙烷提存净化的难度。

与双键进行加成反应环氧乙烷和以下些含双键的化合物可进行加成反应生成环状化合物，例如等。

与格利雅试剂反应环氧乙烷与格利雅试剂反应可生成比原来烷基多两个碳原子的醇，这是实验室制备加长碳链醇的种办法，羟基在链的端部。

齐聚反应环氧乙烷进行齐聚反应可生成冠醚，催化剂为含氟的路易斯酸。

反应在室温常压下进行。

与二甲醚反应在作用下环氧乙烷与二甲醚反应生成聚乙二醇二甲醚。

该反应在工业上用来生产低分子量的均聚物，其产品广泛用作溶剂。

第三章设计方案的确定环氧乙烷的生产方法的确定目前，我国工业生产环氧乙烷的方法有氯醇法和乙烯氧化法两种，乙烯氧化法又分为乙烯空气氧化法及乙烯氧气氧化法。

氯醇法氯醇法环氧乙烷生产分两步进行氯气与水反应生成次氯酸，再与乙烯反应生成氯乙醇氯乙醇用石灰乳皂化生成环氧乙烷。

直接氧化法直接氧化法，分为空气法和氧气法两种。

这两种氧化方法均采用列管式固定床反应器。

反应器是关键性设备，与反应效果密切相关，其反应过程基本相同，都包括反应吸收汽提和蒸馏精制等工序。

空气氧化法此方法用空气为氧化剂，因此必须有空气净化装置，以防止空气中有害杂质带入反应器而影响催化剂的活性。

空气法的特点是有两台或多台反应器串联，即主反应器和副反应器，为使主反应器催化剂的活性保持在较高水平，通常以低转化率进行操作，保持在范围内。

氧气氧化法氧气法不需要空气净化系统，而需要空气分离装置或有其它氧源。

由于用纯氧作氧化剂，连续引入系统的惰性气体大为减少，未反应的乙烯基本上可完全循环使用。

从吸收塔顶出来的气体必须经过脱碳以除去二氧化碳，然后循环返回反应器，不然二氧化碳浓度超过，将严重影响催化剂的活性。

环氧乙烷的生产方法比较环氧乙烷的生产方法各具特点。

氯醇法生产工艺的严重缺点大致有消耗氯气，排放大量污水，造成严重污染乙烯次氯酸化生产氯乙醇时，同时副产二氧化碳等副产物，在氯乙醇皂化时生产的环氧乙烷可异构化为乙醛，造成环氧乙烷损失，乙烯单耗高氯醇法生产的环氧乙烷，醛的含量很高，约为，最低亦有。

氯醇法生产环氧乙烷，由于装置小产量少质量差消耗高，因而成本也高，与大装置氧化法生产的高质量产品相比失去了市场竞争能力。

采用氯醇法生产环氧乙烷的小型石油化工厂正在受到严重的挑战。

二〇年月八日星期六故根据环保及成本的限制要求本实验采用直接空气氧化法。

催化剂的选择氧化法生产环氧乙烷的关键是催化剂的选择。

虽然大多数金属和金属氧化物催化剂都能使乙烯发生环氧化反应，但是生成环氧乙烷的选择性很差，氧化结果主要生成二氧化碳和水。

只有银催化剂例外，在银催化剂上乙烯能选择性地氧化成环氧乙烷，该催化剂在选择性强度热稳定性和寿命等方面都有定的特色。

近年来国内外对活性组分银的开发研究取得了长足的进步。

也有不少学者试图开发另类金属取代银，但至今仍认为活性组分银是乙烯氧化生成环氧乙烷的最佳催化剂。

环氧乙烷生产工艺条件的确定环氧乙烷的生产受反应温度反应压力空间速度与空管线速度原料配比和循环比抑制剂等工艺条件的制约。

反应温度温度直接影响化学反应速度，在工业生产中，应根据反应过程的具体情况，采取相应措施，使反应温度控制在适宜范围之内，以期获得较高的收率。

乙烯直接氧化生产环氧乙烷和其它多数反应样，反应速度随温度升高而加快。

乙烯直接氧化过程的主副反应都是强放热反应，且副反应深度氧化放热量是主反应的十几倍，因此，对反应过程的温度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二〇年月八日星期六合计由计算结果可知出由公式可得④反应器的撤热量可得反应器的撤热量第五章反应器的设计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两台反应器并联进行反应。

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油撤走，导出液进口温度，导出液出口温度原料气进口温度为，氧化气出口温度为。

催化剂的用量催化剂总体积是决定反应器主要尺寸的基本依据，其计算公式如下所示总式中总原料气流量空速，。

原料的体积流量立方型状态方程用于气体混合物的其中二〇年月八日星期六方程中参数和常采用混合规则交叉项其中先求和由表知各物质的和代入式和计算结果如表表原料气的计算组分表原料气交叉项的计算由计算结果可知代入式有运用直接迭代法，查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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。

反应管内径反应管根数二〇年月八日星期六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传热面积的核算床层对壁面的给热系数的计算对于氧化反应器，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。

其计算公式如下二〇年月八日星期六参见式由公式可得传热面积的核算对数平均温差公式为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。

二〇年月八日星期六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，导热油进口温度，导热油出口温度，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，第六章结