年产55万吨环氧乙烷_乙二醇车间环氧乙烷合成工段工艺设计毕业论文

沈阳化工学院本科毕业论文题目年产55万吨环氧乙烷/乙二醇车间环氧乙烷合成工段工艺设计院系专业班级学生姓名指导教师化学工程学院专业班学生XXX毕业设计（论文）任务书化学工程与工艺化工优0502毕业设计（论文）题目年产55万吨环氧乙烷/乙二醇车间环氧乙烷合成工段工艺设计毕业设计（论文）内容1、工艺流程设计2、物料衡算3、热量衡算4、设备计算毕业设计（论文）专题部分氧化反应器脱轻组分塔指导教师教研室主任院长签字签字签字200920092009年年年月月月日日日5、带控制点工艺流程图内容摘要本文是对年产55万吨环氧乙烷/乙二醇车间环氧乙烷合成工段的工艺设计。本设计依据中国石油天燃气有限责任公司抚顺石化乙烯分厂环氧乙烷生产工段的工艺过程，在实际生产理论的基础上，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。采用EXCEL工作表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，环氧乙烷解吸塔，冷凝器，脱轻组分塔等进行物料衡算，对环氧乙烷反应器，进料产品第一换热器，冷却器等六个设备进行热量衡算，并对环氧乙烷反应器和换热器进行设备计算。对脱轻组分塔进行了详细的设备计算和校核，确定了操作参数、设备类型和材质，使用CAD绘制相应的工艺流程图。最后对此工艺过程可能存在的安全隐患及相应措施做了简要说明。关键词环氧乙烷；工艺流程；反应器；ABSTRACTINTHISPAPER,THEREFINERYSTAGETECHNOLOGICALDESIGNOFEPOXYETHANE/ETHYLENEGLYCOLWORKSHOPWASDESCRIBED,WHICHWASBASEDONTHEOUTPUTOF55,000TONEPOXYETHANEPERYEARTHISDESIGNWASBASEDONTHETECHNICSPROCESSOFCHINAPETROLEUMANDNATURALGASLIMITEDLIABILITYCOMPANYINFUSHUNETHYLENEPLANTWORKSHOP,THEFEASIBLEDESIGNSCHEMEWASSETDOWNACCORDINGTOTHETHEORYOFPRACTICALITYPRODUCTIONINTHISPAPER,THEPOSITIONANDTHEFUNCTIONINTHENATIONALECONOMY,THEPRODUCEMETHODSININDUSTRY,THEPRINCIPLEOFPRODUCE,PROCESSWEREINTERPREDFORTHEMAINEQUIPMENTSSUCHASMIXTOR,REACTOR,THEABSORBTOWEROFEPOXYETHANE,THEABSORBSYSTEMOFCARBONDIOXIDE,THESTRIPPEROFEPOXYETHANE,CONDENSER,THEDEHYDROGENATIONCOMPONENTSOFTHETOWERETCCALCULATINGOFMATERIALBALANCEWEREDONEBYUSINGMICROSOFTEXCEL,CALCULATIONOFENERGYBALANCEWERECARRIEDONFORTHEEPOXYETHANEREACTOR,HEATEXCHANGER,ANDCONDENSERETCSIXEQUIPMENTSINALLANDEQUIPMENTCALCULATIONSFORREACTOR,HEATEXCHANGERETCTHEDEHYDROGENATIONCOMPONENTSOFTHETOWERWERECARRIEDONDETAILEDEQUIPMENTCALCULATIONSANDCHECKINGTHEPARAMETERS,EQUIPMENTSTYPESANDMATERIALWERECONFIRMED,BYUSINGCADCORRESPONDINGTECHNICSPROCESSCHARTFORTHEHIGHPURITYEPOXYETHANERECTIFIERWASDRAWFINALLY,ABRIEFEXPLANATIONTOTHEMOSTPOSSIBLEEXISTEDDANGERSANDCORRESPONDMEASURESFORTHEPRODUCTIONPROCESSWEREGIVENKEYWORDSEPOXYETHANEPROCESSREACTOR目录内容摘要IABSTRACTII目录III1引言111环氧乙烷在国民经济中的地位和作用112环氧乙烷在国内外的发展动向1121生产技术1122技术发展动向213环氧乙烷的市场需求状况22工艺概述421环氧乙烷的性质4211EO的物理性质4212EO的化学性质422生产方法的评述及选择4221氯醇法4222直接氧化法523环氧乙烷的生产原理5231氧化反应原理5232二氧化碳脱除原理624工艺流程63物料衡算931物性数据932设计依据933循环系统的物料衡算9331计算依据9332混合器10333反应器14334环氧乙烷吸收塔17335排放系统20336CO2的吸收系统2134环氧乙烷解吸塔（C204）2335环氧乙烷塔顶冷凝器（E301）2536环氧乙烷塔顶冷凝器（E302A）2737脱轻组分塔（C301）294热量衡算3441设计依据3442反应器R1013443反应器进料产品换热器E1013544产品第一冷却器E1023745产品第二冷却器E2033846塔顶冷凝器E3013947塔顶冷凝器E302415设备计算4351反应器设备计算4352脱轻组分塔456安全、环保、能量利用5161工艺设备一览表5162原料消耗表5163能量消耗表5164三废处理5165厂址的选择52致谢54参考文献55附录561引言11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次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酯纤维和树脂。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。2003年全球环氧乙烷消费量为15934万T。19982003年年均消费增长率达到56，预计20032008年和20082013年又分别以46和34速率递增，即到2008年和2013年全球环氧乙烷需求量将分别达到19952万T和23582万T。我国由氯醇法生产环氧乙烷始于1960年代，由于氯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气法。12环氧乙烷在国内外的发展动向121生产技术1922年UCC联碳公司建成首套氯醇法工业装置。1938年又建成了首套乙烯空气氧化法工业装置。1958年SHELL壳牌公司建成首套乙烯氧气氧化法工业装置。目前，全球环氧乙烷专利技术大部分为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、物理性能和制备略有差异，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CO2、环氧乙烷回收组成，但抑制剂选择、工艺流程上略有差异。目前国内环氧乙烷生产厂家均采用乙烯氧气氧化法生产技术，基本为引进技术。122技术发展动向近年来，世界上环氧乙烷催化剂、工艺技术等方面有了新的进展。在催化剂方面，目前已形成高活性和高选择性两大系列工业化催化剂。高活性催化剂系列产品为S860、S861、S862、S863，具有初始反应温度低218225、初始选择性高8183、活性和选择性下降速率慢等特点，该系列催化剂已应用于国内外20多家采用SHELL技术或其他专利技术的环氧乙烷生产装置中。高选择性催化剂系列产品为S879、S882，催化剂初始选择性分别为85和88。SD和UCC在新催化剂开发方面也取得许多进展，例如近期SD公司开发的固载银及含有碱金属、硫、氟和磷族元素P，BI，SB，固载银及含有碱金属、硫、氟和或锡，固载银及含有碱金属、硫、氟和镧系金属助剂的催化剂，突破了以铼和过渡金属作助剂制备环氧乙烷银催化剂的传统方法。研制的催化剂在反应温度232255时，催化剂的环氧乙烷选择性可达819846。UCC公司报道了一系列催化剂研制专利，包括含锂、钠、钾、铷、铯、钡中至少一种阳离子助剂，含硫化物、氟化物阴离子助剂和选自BB族至少一种元素组成的减少环氧乙烷完全氧化反应的银催化剂。而性能最优异的是一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1512MG/G，锰质量分数374MG/G，催化剂经21天运行试验后，环氧乙烷选择性可高达966。13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EO。20世纪70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/乙二醇联产装置，我国EO生产与应用已走上快速发展道路，至今已经引进十余套EO生产装置。2003年我国EO生产能力约为1200KT/A。随着我国聚酯与表面活性剂等领域的迅猛发展，EO远不能满足市场需求，因此有多家企业计划建设规模化EO生产装置，可以预计未来几年我国EO的生产能力将呈现迅速增加的势头。其中北京燕山石化于2004年将已有的70K/A的生产能力扩大到250KT/A左右；南京扬巴一体化工程9套核心装置中含有一套240KT/A的EO装置，于2004年建成投产；中海壳牌石化有限公司已在南海建设一套300KT/AEO生产装置，2005年建成投产；上海石化已新建一套300KT/AEO生产装置，2005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EO生产装置。到2005年我国EO的生产能力将激增至2160KT/A，在未来两年内国内EO生产能力将翻一番，可见我国EO工业市场需求与发展前景之好。2工艺概述21环氧乙烷的性质211EO的物理性质环氧乙烷（简称EO），英文名称EPOXYETHANE，又被称为氧化乙烯，也称恶烷，分子式C2H4，分子量4405，沸点104，熔点1122，蒸汽压14591KPA/20。相对密度水1087，相对密度空气1152。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26100，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0以下。212EO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，在一定条件下，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。与氨反应可生成一乙醇胺、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。22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。221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。1922年UCC联碳公司建成首套氯醇法工业装置。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。222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。1931年法国催化剂公司的LEFORT发现乙烯在银催化剂作用下可以直接氧化成环氧乙烷，经过进一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，1937年美国UCC公司首次采用此法建厂生产。1958年SHELL壳牌公司建成首套乙烯氧气氧化法工业装置，生产成本低，产品纯度可达9999。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10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置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。23环氧乙烷的生产原理231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CC具有突出的反应活性，在一定条件下可实现碳碳双键选择性氧化，生成环氧乙烷。但在通常的氧化条件下，乙烯的分子骨架容易被破坏，而发生深度氧化生成二氧化碳和水。为使乙烯氧化反应尽可能的约束在生成目的产物环氧乙烷的方向上，目前工业上乙烯直接氧化生成EO的最佳催化剂均采用银催化剂。在银催化剂作用下的反应方程式如下1224201AGCHCHO催化剂47/KCALMO另外，乙烯直接氧化还有副产物生成，其中CO2和水最多。实验已证明这些副产物以两条不同的路线生成的。首先，乙烯直接氧化生成CO2和水并伴随着许多寿命极短的部分氧化中间产物2MOLKCAOHCOHC/3202342这一反应用氯化物来加以抑制，该氯化物为催化剂抑制剂即1,2二氯乙烷（EDC），EO自身有也一定的阻止进一步氧化的能力。3324214OCHC在反应过程中如有碱金属或碱土金属存在时，将催化这一反应。CO2还由EO氧化而得，这时它首先被异构为乙醛，然后很快被氧化为CO2和H2O。反应速度由EO异构化控制。5CHOC34622235反应器副产物中除CO2和H2O以外还有微量的乙醛和甲醛。它们在精制单元中从EO和EG中分离掉，以上氧化反应均是放热反应。232二氧化碳脱除原理本装置采用碳酸盐溶液吸收CO2，以脱除氧化反应的副产物CO2，此吸收为化学吸收K2CO3CO2H2O2KHCO364KCAL/MOL7应分五步进行H2OHOH8K2CO3CO322K9HCO32HCO310KHCO3KHCO311CO2OHHCO312速度由第五步控制，在接近大气压下，用蒸汽汽提富碳酸盐液，将CO2从系统中解析出来，排至大气KHCO3K2CO3CO2十H2O1324工艺流程循环气首先与新鲜乙烯、甲烷经脱硫床下游的乙烯过滤器S102混合，然后进入氧气混合喷嘴M101，氧气经过滤器S101除掉固体颗粒后在这里加入循环气中。补充抑制剂后，反应器进料气体在E101中被EO反应产品气体从78加热到234。被预热的反应器进料气体进入列管式EO反应器R101，在反应器中，乙烯和氧气在银催化剂床层上进行反应，主要生成E0；副产品有二氧化碳、水和微量的醛类。反应产品气体经过三次冷却，在产品第一冷却器E102中，通过产生中压蒸汽，反应产品气体被冷却到207，在进料/产品换热器E101中被冷却到138，在产品第二冷却器E203中被进一步冷却到53。冷却后的反应产品气体进到EO吸收塔C203的急冷部分。为脱除反应产品气冷却时产生的水，将一小股物流引到急冷排放解吸塔C205中，用泵P205把急冷液打到急冷冷却器E205中，再回到EO吸收塔的急冷段。离开急冷段的气体用贫吸收液洗涤以回收E0。在EO吸收塔中吸收的E0，在EO解吸塔C204内从富吸收液中解吸出来。富吸收液离开EO吸收塔的温度为47，预热到105后进入EO汽提塔顶部，塔顶出料EO/H2O进入轻组分脱除和EO精制部分。EO解吸塔设计能力可使吸收的EO有9995解吸出来，其余005的EO随同塔釜液离开。解吸EO所需的蒸汽一部分来自汽提段，一部分来自加入的蒸汽。反应器产品气体在吸收塔急冷段冷却，酸性组分被急冷液吸收，通过排放急冷液可除掉杂质和反应产品气中冷凝下来的水。急冷排放液中的EO在急冷排放解吸塔C205中回收，解吸介质为直接通入蒸汽。从EO吸收塔来的富吸液，在产品第二冷却器E203中被EO吸收塔进料反应产品气体从47加热到67，在进解吸塔C204之前，先后在进料/塔顶物料换热器E208及进料/塔釜物料换热器E207中进一步加热。EO吸收塔塔顶物经气液分离罐V204进入循环气压缩机。如果V204罐的压力过高，罐的压力控制器也会启动紧急放空阀使循环气管路快速泄压。循环气压缩机出口引出一股较大的物流，去二氧化碳吸收塔脱除C02。处理后的气体离开二氧化碳脱除系统，与没有处理的循环气体重新混合后进入到环氧乙烷反应系统。循环气中的二氧化碳用碳酸钾溶液吸收脱除。为了减少CO2吸收塔中吸收液的冷却及CO2解吸塔中加热吸收剂所需的蒸汽，在CO2吸收塔进料预热器E201中，吸收塔进料气体被加热，并用水饱和。用CO2解吸塔顶部出料做加热介质，用清洁的冷凝液使物流饱和。为了保证CO2吸收塔进料为饱和状态，在E201中水经过液体喷嘴喷入换热器的壳层中。在E201中CO2吸收塔进料气体处于持续饱和状态。CO2吸收塔塔顶气体出塔时的温度为1LL，已被水饱和。在气体冷凝器E202中，这股气体被压缩机出口旁路通过CO2脱除系统的循环气冷却到70，部分水从气体中分离出来，在E202中循环气从58被加热到87。CO2吸收塔塔顶物流在E206用冷却水冷却，在分离罐V一201中分离掉携带的水后与循环气混合，分离罐V201温度为51，与循环气混合后回到反应部分。分离罐V201收集的冷凝液，一般送到碳酸盐闪蒸罐填料顶部，洗涤碳酸盐闪蒸罐V202闪蒸出的气体。为了应付塔大量带液，V201底部出口管线上有一个大的排泄阀，通往CO2解吸塔的集水管。当罐V201的液位降到正常值时，阀门自动关闭。进入碳酸盐闪蒸罐V202以回收乙烯，以防在CO2解吸塔顶损失掉。被闪蒸出的气体在E304中冷却脱水后，经尾气压缩机压缩，在EO吸收塔的上游进入循环气管线。闪蒸以后的液体靠重力流入CO2解吸塔。来自碳酸盐闪蒸罐V202的液体在CO2解吸塔C202中，用再沸器和直接蒸汽使之解吸，操作压力接近于大气压。解吸塔顶气体在E201中释放掉部分热量，在E211中由99进一步冷却到45。来自E211的冷凝液进入放空分离罐V208，在这里气体与凝液分离后排放到大气，冷凝液用泵送到废水处理系统。来自解吸塔塔釜的贫碳酸盐溶液，又回到CO2吸收塔。EO解吸塔顶蒸汽大约含60EO和40的水，先在E208中预热EO解吸塔的进料，然后和轻组分塔顶物一起进到解吸塔塔顶冷却器E301中，温度从79被冷却到47。不凝物主要是CO2、C2H4和EO。在解吸塔顶冷却器E302A/B中被冷却到15，大部分EO作为凝液回到解吸塔顶缓冲罐V301。解吸塔顶缓冲罐中的物料，经泵打入轻组分塔C301。在轻组分塔中，CO2、C2H4和其他溶解在EO水溶液中的轻组分和部分EO蒸汽一起脱除。塔顶气体回到EO解吸塔顶冷却器中以回收EO。在EO精制塔C302中,EO从塔顶蒸出，塔顶气冷凝并过冷后，大部分凝液作为回流，一部分作为低纯度EO产品进乙二醇反应器，这股物流含有微量杂质如CO2和甲醛。高纯度EO产品侧线采出，经E309进高纯度EO贮罐。EO精制塔塔釜主要是含有乙二醇、醛和至少30WT环氧乙烷的水溶液，也送到400的乙二醇反应器。3物料衡算31物性数据表31物性数据表序号组分分子式分子量常压沸点1氮气N228013419582氩气AR399480185873氧气O2319988182984甲烷CH4160423162155乙烯C2H4280530103716乙烷C2H63006888867二氧碳CO244009578458环氧烷C2H4O4405241049乙醛CH3CHO44052420410水H2二醇C2H6O2620676197332设计依据1设计任务年产55万吨环氧乙烷2年工作时间8000小时3高纯EO收率304乙烯单程转化率105EO的选择性806二氧化碳的选择性1987乙醛的选择性028EO吸收率9969排空气体比率01833循环系统的物料衡算331计算依据1原料氧气组成（MOL）000501959982NAR2O2原料乙烯组成（MOL）9545054CH4262HC3原料甲烷组成MOL2008911012N4422O4环氧乙烷吸收塔吸收液气比2005二氧化碳吸收率1806符号说明进料F乙烯进料；氧气进料；甲烷进料；混合器物料；1F2F3F反应器物料；排放物料；W排放物产；R循环物料；IMI7主反应22420AGCHCHO催化剂47/KCALMO副反应LCO/303222428物料衡算图N2CH4C2H4CO2C2H4C2H6CH4O2N2AR吸收混合水反应粗产品CO2吸收CO2排放F2F1F3FWRRSHPMFRF图31物料衡算图332混合器（1）循环气体的温度7900压力176MPA混合气出料温度7600压力176MPA进料气体被EO反应产品气体从78加热到152,而产品气体从202被冷却到138。（2）环氧乙烷吸收塔吸收率（）氮气0005氩气0001氧气001甲烷001乙烯005乙烷0002二氧化碳130环氧乙烷996乙醛100水65294乙二醇100（3）计算过程1）计算新鲜乙烯原料中乙烯量HKMOL/2138503024815052410合成收率开工率设计任务新鲜乙烯原料中甲烷的量L/6932新鲜乙烯原料中乙烷的量HOL/52100851新鲜乙烯原料的量新鲜乙烯原料中乙烯量新鲜乙烯原料中甲烷的量新鲜乙烯原料中乙烷的量即F2520213802605052105209953KMOL/H设反应器的进料量为MFKMOL/H；新鲜甲烷原料量为F3；针对混合器列乙烯和甲烷的物料衡算方程，得150218501510303。MF新鲜甲烷中乙烯量新鲜乙烯原料中乙烯量循环气中乙烯量反应器进料中的乙烯量968253F新鲜甲烷中甲烷量新鲜乙烯原料中甲烷量循环气中甲烷量反应器进料中的甲烷量由（1）（2）两式联立可得MF1699160299F31638802）设循环气中环氧乙烷的量为；反应器中的环氧乙烷的量为；环氧EOREOMF乙烷的摩尔分率为；针对混合器列环氧乙烷的物料衡算方程，得EOY循环气中得环氧乙烷的量反应器中的环氧乙烷的量；MF3EORMFEOY反应器中环氧乙烷的量018010996FMEOYF42HCY1000184由以上两式得0189601842HCEOY解得00001EOY3设新鲜氧气原料的量为F1（KMOL/H）；针对混合器列氧气的物料衡算方程，得反应器进料中的氧气量新鲜氧气原料中的氧气量循环气中的氧气量2221OOYRFYM循环气中的氧气量反应器中的氧气量反应消耗的氧气量氧气的吸收量氧气的排放量0180131980542242HCCHOOYFYMFYR即01801398013501328MF解得F15099414KMOL/H4）设环氧乙烷吸收塔吸收的二氧化碳的吸收率为；二氧化碳吸收解析2CO塔二氧化碳的吸收率为2CO针对混合器列二氧化碳的物料衡算方程，得反应器中的二氧化碳的量新鲜甲烷进料中的二氧化碳的量循环气中的二氧化碳的量223COCCOYRFYM循环气中二氧化碳的量反应器中二氧化碳的量反应生成的二氧化碳的量环氧乙烷吸收塔吸收的二氧化碳量排放量二氧化碳吸收解析塔二氧化碳的量，即108121980224222COCOHCCOCOYYYR即803360223MFFMO解得00500COY5）设新鲜乙烯原料量为F2；乙烷的吸收率为，针对混合器列乙烷的物62HC料衡算方程，得反应器中的乙烷的量新鲜乙烯原料中的乙烷的量循环气中的乙烷的量626262HCHCHCYRYYMF循环气中的乙烷的量01816262MF即018203856262HCHCYY解得00168626）设氮气的吸收率为；针对混合器列氮气的物料衡算方程，得2N反应器中的氮气的量新鲜氧气原料中的氮气的量新鲜甲烷原料中的氮气的量循环气中的氮气的量62226231NNNNYRFYMF循环气中氮气的量018122即0185380605941522NNYMFYF解得0011227）设氩气的吸收率为；针对混合器列氩气的物料衡算方程，得2N反应器中的氩气的量新鲜氧气原料中的氩气的量循环气中的氩气的量ARARARYRFYM1循环气中的氩气的量0181ARM即01895045ARYF解得00323Y8）设水的吸收率为；循环气中水的摩尔分率为，针对混合器列水OH2OHY2的物料衡算方程，得循环气中的水的量反应器中的水的量反应生成的水的量OHYR20181298012422OHHCOHYMFY反应器中水的摩尔分率1OHY24C42HY2O2CY62H2NYAREO10503008320050016800112003230000100063又有F1F2F3RMF,即RMFF1F2F3得R169916029950994145209953163880159442782KMOL/H即OHYR201864920198006MF得000672计算结果见表32。333反应器（1）反应温度为240，压力为160MPA,反应物料由塔顶加入，采用气包进行移热。产品第一冷却器产品第一冷却器通过加入外界冷量，将气体从240冷却到202。产品第二冷却器产品气体经过第二次冷却后，温度降到135，与K301来的气体混合。这股气流在产品第二冷却器中，与从EO吸收塔C203中来的富吸收液进行交换，进一步冷却到53。（2）计算过程（Y表示MF中各个组分的摩尔分率）1）反应器出口的乙烯的量乙烯的单程转化率）142HCYMF03609145877328KMOL/H2反应器出口环氧乙烷量环氧乙烷的选择性乙烯的单程转化率42HCY081306914094333KMOL/H表32混合器物料衡算结果表输入物料原料氧气原料乙烯原料甲烷循环气输出物料温度4030107976压力MPA275255255176176序号组分分子量摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率1N2280134002550000103278002001906061001201909593001122AR39948009944000205483955003445493899003233O231998850892150998090477980056714137014008324CH4160423026050000515880009690847966100531884958015050005C2H42805305202138099850081900050457718520287150974809030006C2H630068805210000102857458001792862668001687CO244009500983000608492694005338493678005008C2H4O440524163480000116348000019CH3CHO4405240000000000000000000010H2O18015210700070006710700070006311C2H6O262067600000000000000000000小计509941410000520995310000163880100001594427821000016991603010000合计输入物料总量16991602993）反应器出口二氧化碳242二氧化碳的选择性乙烯的单程转化率HCYMF281903609110512280KMOL/H4）反应器出口乙醛的量乙醛的选择性乙烯的单程转化率42HCY2013069110195KMOL/H5）反应器出口水量（反应中每生成一摩尔的二氧化碳同时生成一摩尔的水）所以反应器出口水2422二氧化碳选择性乙烯单程转化率HCOHYMFY819036091036913088609KMOL/H6）反应器出口氧气量（混合器中氧气量生成环氧乙烷消耗的氧气量生成乙醛消耗氧气量生成二氧化碳消耗的水量）即反应器出口水量50422环氧乙烷选择性乙烯单程转化率HCOYMF504乙醛择性乙烯单程转化率HCY342二氧化碳择性乙烯单程转化率508162910836915029065020KMOL/H7）反应器出口氮气，氩气，甲烷，乙烷的量因为在反应器中这些物料没有发生变化，所以其量等于进口的量即氮气1909593KMOL/H氩气5493899KMOL/H甲烷84958015KMOL/H乙烷2862668KMOL/H计算结果见表33。表33反应器物料衡算结果表输入物料输出物料温度150234压力MPA176147序号组分分子量1N2280134摩尔流量KMOL/H摩尔分率质量流量KG/H质量分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率质量流量KG/H质量分率2AR399480190959300112534942000013419095930011453494200001343O231998854938990032321947026500549549389900327219470265005494CH4160423141370140083245236747401131906502000540290069768007265C2H4280530849580150500013629219630340984958015050611362921963034096C2H6300688509748090300014299963160357745877328027331286996684032197CO2440095286266800168860769960021528626680017186076996002158C2H4O440524849367800500373802502009351051228000626462640186011579CH3CHO4405241634800001720162000024094333002441803651760045110H2O1801520000000000000000000010195000014491130000111C2H6O262067610700070006319276386000483088609001845564191300139合计1699160300000000000000000000000000000000000000000334环氧乙烷吸收塔（1）该塔用纯水作为吸收剂，吸收塔的温度为47，压力为145MPA。（2）各组分的吸收率（）（取现场值）氮气0005氩气0001氧气001甲烷001乙烯005乙烷0002二氧化碳130环氧乙烷996乙醛100水65294乙二醇100（3）EO吸收塔吸收液汽比20（4）计算过程（Y表示RF中的摩尔分率，为吸收率）1）气体中各个组分的量A出口环氧乙烷的量进入吸收塔的环氧乙烷量（1环氧乙烷的吸收率）1EOERF16377KMOL/H69430B出口乙烯的量1乙烯的吸收率进入吸收塔的乙烯的量14242HCHC45854389KMOL/H051732845C出口的二氧化碳的量1二氧化碳的吸收率的量进入吸收塔的二氧化碳242COCORF10375620KMOL/H3018105D出口的氧气的量氧气的吸收率进入吸收塔的氧气的量22O9064114KMOL/H015906E出口的甲烷的量甲烷的吸收率进入吸收塔的甲烷的量44CHCRF84949519KMOL/H01859F出口的乙烷的量乙烷的吸收率进入吸收塔的乙烷的量6262HCHC2862611KMOL/H018G出口的氮气的量氮气的吸收率）进入吸收塔的氮气的量122NRF1909498KMOL/H0519530H出口的氩气的量氩气的吸收率）进入吸收塔的氩气的量1ARAR5493844KMOL/H0138954I出口的水蒸气的量水蒸气的吸收率）量进入吸收塔的水蒸气的122OHRF1071936KMOL/H946518032吸收剂的用量H采用纯水做吸收剂参考现场数据得到EO吸收塔吸收液汽比L/V20塔内气体的平均流率V2塔顶气体量进料量塔内液体的平均流率L被吸收的量）吸收剂量吸收剂量H即吸收剂的用量（进料量塔顶出口气体量）液气比被吸收的量/2得吸收剂用量H167871940161597909216787194016157909/2解得H326332833KMOL/H3）富液中各个组分的量A环氧乙烷的量环氧乙烷的吸收率进入吸收塔环氧乙烷量EORF4077955KMOL/H69430B乙烯的量乙烯的吸收率进入吸收塔的乙烯的量4242HC22939KMOL/H057385C二氧化碳的量二氧化碳的吸收率的量进入吸收塔的二氧化碳242CORF136660KMOL/H301805D氧气的量氧气的吸收率进入吸收塔的氧气的量22O00907KMOL/H01596E甲烷的量甲烷的吸收率进入吸收塔的甲烷的量44CHRF08496KMOL/H01859F乙烷的量乙烷的吸收率进入吸收塔的乙烷的量6262HC00057KMOL/H08G氮气的量氮气的吸收率进入吸收塔的氮气的量22NRF00095KMOL/H05931H氩气的量氩气的吸收率进入吸收塔的氩气的量AR00055KMOL/H0138954I水蒸气的量进入吸收塔中吸收的水的量吸收塔出口的水的量吸收剂的用量1071986HOHRF230886091071936326332833328349506KMOL/H表34环氧乙烷吸收塔物料衡算结果表输入物料输出物料进料气体进料吸收剂塔顶出口气体塔釜出口吸收液温度47353541压力MPA145142142145序号组分摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率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小计16787194010000326332833100001615979091000033260686410000合计输入物料总量494204773输出物料总量494204773335排放系统（1）排放比018（2）计算过程（其输入物料吸收塔的塔顶出料）1）物料的排放量物料的排放量，所以排放比输入排放系统的物料量氮气排放量HKMOL/3470189410排放比输入排放系统的氮气量氩气排放量排放比输入排放系统氩气量935同理可得氧气的排放量16315KMOL/H841906甲烷的排放量152909KMOL/H584乙烯的排放量82538KMOL/H3乙烷的排放量05153KMOL/H01826二氧化碳的排放量18676KMOL/H57环氧乙烷的排放量00029KMOL/H3乙醛的排放量00000KMOL/H水的排放量01929KMOL/H01893617乙二醇的排放量00000KMOL/H2）二氧化碳吸收系统的进料量二氧化碳吸收系统的进料量排放系统进料量排放量所以二氧化碳吸收系统的氮气的进料量排放系统氮气的进料量氮气排放量1909498034371906061KMOL/H同理可得氩气的进料量5493844098895483955KMOL/H氧气的进料量9064114163159047798KMOL/H甲烷的进料量8494951915290984796610KMOL/H乙烯的进料量458543898253845771852KMOL/H乙烷的进料量2862611051532857458KMOL/H二氧化碳的进料量103756201867610356944KMOL/H环氧乙烷的进料量163770000016348KMOL/H乙醛的进料量00000KMOL/H水的进料量1071936019291070007KMOL/H乙二醇的进料量00000KMOL/H计算结果见表35。336CO2的吸收系统（1）CO2的吸收解吸过程为化学吸收，为使吸收快速进行，将原料气在E201进行预加热。EO富吸收液经过E207、208预热到103后进入EO解吸塔顶部。（2）二氧化碳的吸收率018（3）计算过程1）被吸收的物料的量进料量吸收率二氧化碳的吸收量二氧化碳的进料量二氧化碳的吸收率100046540181800838KMOL/H注其他组分没有被吸收2二氧化碳吸收系统中循环物料量进料量被吸收的量循环物料中二氧化碳的量1000465418008388203816KMOL/H注由于其他组分未被吸收，所以循环物料中其他组分的量等于其进料量表35排放系统得物料衡算结果表输出物料输入物料二氧化碳吸收系统进料排放物料序号组分摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率1N219094980011819060610011803437001182AR54938440034054839550034009889003403O290641140056190477980056116315005614CH484949519052578479661005257152909052575C2H44585438902838457718520283882538028386C2H628626110017728574580017705153001777CO21037562000642103569440064218676006428C2H4O1637700001163480000100029000019CH3CHO00000000000000000000000000000010H2O107193600066107000700066019290006611C2H6O2000000000000000000000000000000小计161597909100001613070321000029087610000合计输出物料总量161597909表36二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进料吸收二氧化碳量循环物料温度79压力MPA176序号组分摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率摩尔流量KMOL/H摩尔分率1N21840240001181840240001202AR5297420003405297420003443O28740041005628740041005684CH4819122860526381912286053245C2H4440379920282944037992028636C2H62857458001842857458001867CO210004654006431800838100008203816005338C2H4O157920000115792000019CH3CHO0000000000000000000010H2O937230000609372300006111C2H6O200000000000000000000小计1556431131000018008381000015384227510000合计输出物料总氧乙烷解吸塔（C204）（1EO解吸塔的设计能力可使吸收的EO有9995解吸出来，其余的随塔釜液离开。塔顶气体进入低组分脱除塔和EO精制塔。（2）环氧乙烷解析塔解析率氮气10氩气10氧气10甲烷10乙烯10乙烷10二氧化碳10环氧乙烷096乙醛10水18乙二醇00（3解析塔釜乙二醇含量019000（4）计算过程1）塔顶出口气体的量（输入的塔顶的富液的量EO吸收塔中塔釜出口的富液量）塔顶出口气体的量输入的塔顶的富液的量解析率即塔顶出口氮气的量氮气的解析率输入的氮气的量0010KMOL/H01塔顶出口的氩气的量氩气的解析率输入的氩气的量0005KMOL5同理其他各个组分的塔顶出口的量为氧气0091KMOL/H甲烷0850KMOL/H乙烯2294KMOL/H乙烷0006KMOL/H二氧化碳13666KMOL/H环氧乙烷391484KMOL/H乙醛1019KMOL/H水591029KMOL/H乙二醇0000KMOL/H2）塔底贫液的量塔底贫液的量塔顶富液的量塔顶出口气体的量即塔底贫液氮气的量塔顶富液氮气的量塔顶出口氮气的量0010001000000KMOL/H塔底贫液氩气的量塔顶富液氩气的量塔顶出口氩气的量0005000500000KMOL/H同理可得塔底贫液中其他各个组分的量为氧气00000KMOL/H甲烷00000KMOL/H乙烯00000KMOL/H乙烷00000KMOL/H二氧化碳00000KMOL/H环氧乙烷00000KMOL/H乙醛00000KMOL/H水32633283