年产6万吨环氧乙烷工艺设计毕业论文经典Word下载.doc
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2.1环氧乙烷的性质 4
2.1.1环氧乙烷的物理性质 4
2.1.2环氧乙烷的化学性质 4
2.2环氧乙烷的生产方法的评述及选择 4
2.2.1氯乙醇法 4
2.2.2氧气氧化法 4
2.3环氧乙烷的生产原理 5
2.3.1氧化反应原理 5
2.3.2二氧化碳脱除原理 6
2.4工艺流程 6
第3章物料衡算 8
3.1物性数据 8
3.2设计依据 8
3.3循环系统的物料衡算 8
3.3.1计算依据 8
3.3.2混合器（M-102） 9
3.3.3反应器（R-101） 13
3.3.4环氧乙烷吸收塔（T-201） 16
3.3.5排放系统 20
3.3.6二氧化碳的吸收系统 22
3.4环氧乙烷解析塔（T-203） 23
3.5环氧乙烷解析塔顶冷凝器（E-204） 25
3.6环氧乙烷解析塔塔顶冷凝器（E-205） 29
3.7脱轻组分塔（T-301） 30
第4章热量衡算 33
4.1设计依据 33
4.2反应器（R-101） 33
4.3产品第一冷却器（E-101） 34
4.4应器进料-产品换热器（E-102） 36
第5章设备计算 39
5.1理论塔板计算 39
5.2实际塔板数的确定 40
5.3塔径的计算 41
5.3.1精馏段 41
5.3.2提馏段 42
5.4塔高的计算 43
5.5塔板结构尺寸及溢流装置的确定 43
5.5.1堰长 43
5.5.2溢流堰高 44
5.5.3弓形降液管的宽度和面积 44
5.5.4降液管底隙高度 45
5.6塔板的布置 45
5.6.1塔板分布 45
5.6.2浮阀的数目与排列 46
5.6.3鼓泡区面积 46
5.6.4阀孔分布 47
5.6.5孔速及动能因数 47
5.6.6开孔面积和开孔率 47
第6章安全、环保及能量利用 49
6.1工艺设备一览表 49
6.2原料消耗表 49
6.3能量消耗表 49
6.4安全措施 50
6.5三废处理 50
结论 51
致谢 52
参考文献 53
摘要：
本设计是对年产6万吨环氧乙烷工艺设计。
采用乙烯在纯氧中直接氧化的方法制环氧乙烷，在实际生产理论的基础上，制定合理可行的设计方案。
本设计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。
并对对主要设备如：
混合器、反应器、环氧乙烷吸收塔、二氧化碳吸收系统，环氧乙烷解析塔，冷凝器，脱轻组分塔等进行物料衡算，对环氧乙烷反应器，产品第一换热器，进料-产品换热器，三个设备进行热量衡算。
EO精馏塔是环氧乙烷生产的重要设备，精馏塔采用F1型单溢流浮阀塔，溢流管为弓形降液管，设计确定全塔高度21m，塔板总数为31块，塔顶温度可设为45℃，塔釜温度可设为146℃，精馏段塔径为4m，塔板堰长2.8m，板上液层高度0.064m,阀孔数为1403个，相邻的两排中心孔距0.08m；
提馏段塔径为3.2m，塔板堰长2.24m，板上液层高度0.083m,阀孔数为809个，相邻的两排中心孔距0.087m。
关键词：
环氧乙烷工艺流程反应器物料衡算热量衡算
AnnualOutputof60,000TonsofEthyleneOxideProcessDesign
Abstract：
Thisdesignisannualoutputof60.000tonofethyleneoxideprocess.bydirectoxidationofethyleneinpureoxygenmethodofmanufacturingethyleneoxide,thefeasibledesignschemewassetdownaccordingtothetheoryofpracticalityproduction.
Inthisdesign,thepositionandthefunctioninthenationaleconomy,theproducemethodsinindustry,theprincipleofproduce,processprocedure.Forthemainequipmentsuchas:
mixtor,reactor,theabsorbtowerofepoxyethane,theabsorbsystemofcarbondioxide,thestripperofepoxyethane,condenser,thedehydrogenationcomponentsofthetoweretc.calculatingofmaterialbalanceweredone,calculationofenergybalancewerecarriedonfortheepoxyethanereactor,heatexchanger,andcondenserthreeequipmentinall.
EOdistillationcolumnisaimportantequipmentforproductionofethyleneoxide.Distillationcolumn
useF1thetype
single
overflowtower.overflowpipe
is
arched
downcomer.Itwasdesignedthattheheightofthefulltoweris21m.,thetotaloftheplatesare31,thetoptemperaturecouldbesetto45°
Candthetemperatureofreboilercanbesetto146°
C,rectifyingsectionofthetowerdiameteris4mplateweirlength2.8m,Theheightoftheon-boardliquidlayersis0.064m,thetotalofthevalveholeis1403,thelengthofplatesweiris2.24m,theheightofon-boardliquidlayers0.083m,thetotalofthevalveholeis809,thepitchoftwoadjacentrowsofcenteris0.087m.
Keywords:
EthyleneOxide;
Process;
Reactor;
MaterialBalance;
HeatBalance
52
引言
环氧乙烷是乙烯的衍生物，是重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚酯产品及汽车用防冻剂的原料乙二醇。
环氧乙烷还可衍生出一些重要的精细化工中间体，应用范围遍及纺织、洗染、医药、电子、汽车等诸多领域。
环氧乙烷早期采用氯醇法工艺生产，20世纪20年代初，美国联合碳化合物公司（UnionCarbideCorp简称UCC）进行了工业化生产，该法的优点是对乙烯的纯度要求不高，反应条件较缓和，但生产过程中消耗大量石灰和氯气，反应介质有强腐蚀性，腐蚀设备，且有大量含氯化钙的污水生成，污染环境，产品纯度低，现已被淘汰。
之后公司基于Lefort有关银催化剂的研究成果，使用银催化剂，推出空气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺。
50年代末（1958年），美国壳牌化学公司（ShellChemicalCompany简称Shell）公司有开发了氧气法，即乙烯直接氧化生产环氧乙烷的技术。
由于直接氧化法与氯乙醇法相比具有工艺流程简单，无腐蚀性，无大量废料排放，废热可合理利用等优点，故得到迅速发展。
由于氧气直接氧化法技术先进，适宜大规模生产，生产成本低，产品纯度低，产品纯度可达99.99%此外设备体积小，放空量少，排出的废气量只相当于空气氧化法的2%，相应的乙烯损失少，另外氧气氧化法流程比空气氧化法短，设备少，用纯氧氧化剂可提高进料浓度和选择性，生产成本大约为空气氧化法的90%；
同时氧气氧化法比空气氧化法反应温度低，有利于延长催化剂的使用寿命。
因此，近年来新建的大型装置均采用纯氧作氧化剂，逐渐取代了空气氧化而成为占绝对优势的工业生产。
本设计采用乙烯直接氧化法，即乙烯、纯氧、致稳剂甲烷和抑制剂，通入列管式固定床反应器（银催化剂作填料）中，在复合型银作催化剂表面反应生成环氧乙烷。
第1章国内外环氧乙烷的综述
1.1环氧乙烷在国民经济中的地位和作用
环氧乙烷（简称EO），又称氧化乙烯，也称恶烷，是一种最简单的环醚，是乙烯工业衍生物中仅此于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有机化工产品，是最简单最重要的环氧化物，在国民经济发展中具有举足轻重的地位和作用。
从全球来看，环氧乙烷主要用作化学中间体，它主要消费于乙二醇，全球环氧乙烷产量的60%都转变为乙二醇，乙二醇可进一步加工成聚纤维和树脂。
有13%的环氧乙烷用于制造其它二醇类（如聚乙二醇、二甘醇和三甘醇等）。
环氧乙烷的第二大销量是用于洗涤剂的乙氧基化物产品。
其它环氧乙烷的衍生产品有乙醇胺、溶剂、乙二醇醚类等。
环氧乙烷也用作熏蒸消毒杀虫剂、杀菌剂以及医疗器械的消毒剂。
我国由氯乙醇法生产环氧乙烷始于1960年代，由于氯乙醇法对乙烯质量要求不高，所以采用酒精发生乙烯和渣油裂解混合烯烃生产环氧乙烷在我国石油化工发展初期具有一定意义。
随着大规模引进环氧乙烷装置的建成和投产，加上环保法规的日益严格，国内小规模的氯乙醇法环氧乙烷装置已无生命力，于1993年下半年淘汰。
因经济原因，早期引进的空气法环氧乙烷装置大多也改造为氧化法。
1.2环氧乙烷在国内外的发展动向
1.2.1生产技术
1922年UCC（联碳公司）建成首套氯乙醇法工业生产装置，1938年又建成了首套乙烯氧化法工业装置。
1958年Shell（壳牌公司）建成首套乙烯氧化法工业装置。
目前，全球环氧乙烷专利技术大[1]部分为Shell、美国SD（科学设计公司）和UCC三家公司所垄断，这三家公司的技术占环氧乙烷总生产能力的90%以上。
Shell、SD和UCC三家公司的乙烯氧化技术水平基本接近，但技术上各有特色。
例如在催化剂方面，尽管载体、物理性能和略有差异，但水平比较接近，选择性均在80%以上；
在工艺技术方面都有反应部分、脱二氧化碳、环氧乙烷回收组成，但抑制剂选择、工艺流程上略有差异。
目前国内外环氧乙烷生产厂家均采用乙烯氧化法生产技术，基本为引进技术。
1.2.2
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