化工原理课程设计指导书.docx

沈阳化工大学SHENYANG UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHTOLOGY化工原理课程设计指导书题 目：年产3.0万吨甲醇装置预精馏塔（浮阀塔）工艺设计院 系：化学工程学院班 级：化工0806班学生姓名：指导教师：刘东斌化工原理课程设计任务书某厂以合成气为原料，采用低压法（5MPa），在铜基催化剂作用下，在管壳式反应器中反应生成甲醇及副产物。产物经冷凝分离出未反应的原料循环回反应器，冷凝得到的粗甲醇溶液经过双塔精馏分离流程，在预精馏塔分离出粗甲醇液中的轻组分（CO、CO2、甲酸甲酯等），在主精馏塔中分离出粗甲醇液中的重组分(乙醇、水等)，而从粗甲醇液中分离出产品精甲醇。现要求设计一采用常规精馏的方法，从粗甲醇液中分离出轻组分的预精馏塔装置。要求从塔顶馏出的气态馏出物中，甲酸甲酯的回收率高于99.975(摩尔分数，下同)，甲醇的回收率低于008。其他条件如下所述。1、设计任务：年产3万吨甲醇装置预精馏塔工艺设计2、年开工率：8000h3、精甲醇收率：88%（摩尔收率）3、粗甲醇液的组成组分氢氮氩甲烷一氧化碳二氧化碳甲酸甲酯甲醇乙醇水分子式H2N2ArCH4COCO2C2H4O2CH4OC2H6OH2O分子量2.0228.0239.9416.0428.0144.0160.0432.0446.0718.02摩尔分率%0.00730.01750.00040.00810.00300.12980.0481.68150.037818.0746质量分率%温度40压力4、公用工程条件：加热蒸汽等级：0.4MPa（绝）、150；冷却水：30；电容量满足要求。5、说明书主要内容及要求：(1).前言；(2).流程确定和说明；(3).生产条件确定和说明；(4).精馏塔的设计计算；(5).主要附属设备及附件的选型计算；(6).设计结果列表；(7).设计结果的自我总结评价与说明；(8).注明参考和使用的设计资料；(9).附编制的精馏塔工艺条件图、带控制点工艺流程图等。前言本设计 目录内容摘要iAbstractii目录iii1引言11.1环氧乙烷在国民经济中的地位和作用11.2环氧乙烷在国内外的发展动向11.2.1生产技术11.2.2技术发展动向11.3环氧乙烷的市场需求状况12工艺概述22.1环氧乙烷的性质22.1.1EO的物理性质22.1.2EO的化学性质22.2生产方法的评述及选择22.2.1氯醇法22.2.2直接氧化法32.3环氧乙烷的生产原理32.3.1氧化反应原理32.3.2二氧化碳脱除原理42.4工艺流程43物料衡算73.1物性数据73.2设计依据73.3循环系统的物料衡算73.3.1计算依据73.3.2混合器83.3.3反应器123.3.4环氧乙烷吸收塔153.3.5排放系统183.3.6CO2的吸收系统193.4环氧乙烷解吸塔（C204）213.5环氧乙烷塔顶冷凝器（E301）233.6环氧乙烷塔顶冷凝器（E302A）253.7脱轻组分塔（C301）274热量衡算324.1设计依据324.2反应器R-101324.3反应器进料-产品换热器E-101334.4产品第一冷却器E-102354.5产品第二冷却器E-203364.6塔顶冷凝器E-301374.7塔顶冷凝器E-302395设备计算415.1反应器设备计算415.2脱轻组分塔436安全、环保、能量利用496.1三废处理496.2能量合理利用496.3厂址的选择49致谢51参考文献52附录53 iv 沈阳化工学院学士学位论文 1 引言1 文献综述1.1 在国民经济中的地位和作用1.2 环氧乙烷生产工艺概述1.2.1 生产技术1.2.2 发展趋势1.3 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/a EO生产装置，2005年建成投产；上海石化已新建一套300kt/a EO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。64沈阳化工学院学士学位论文 2 工艺概述2 工艺概述2.1 环氧乙烷的性质2.1.1 EO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：44.05，沸点：10.4，熔点：-112.2，蒸汽压：145.91kPa/20。相对密度(水)=1：0.87，相对密度(空气)=1：1.52。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2.6%100%，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。2.1.2 EO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。2.2 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。2.2.1 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。2.2.2 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99.99%。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。2.3 环氧乙烷的生产原理2.3.1 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C=C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：(1)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：(2)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。(3)(4)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。(5)(6)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。2.3.2 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：K2CO3 + CO2 + H2O2KHCO3 + 6.4KCal/mol(7)应分五步进行：H2O=H+ + OH- (8)K2CO3=CO32- + 2K+ (9)H+ + CO32-=HCO3- (10)K+ + HCO3- =KHCO3 (11)CO2 + OH-=HCO3- (12)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:KHCO3K2CO3+CO2十H2O(13)2.4 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S-102混合，然后进入氧气混合喷嘴M-101，氧气经过滤器S-101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R-101，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E-102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E-101中被冷却到138，在产品第二冷却器E-203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C-203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C-205中，用泵P-205把急冷液打到急冷冷却器E-205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C-204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99.95%解吸出来，其余0.05%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C-205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E-203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C-204之前，先后在进料/塔顶物料换热器E-208及进料/塔釜物料换热器E-207中进一步加热。EO吸收塔塔顶物经气液分离罐V-204进入循环气压缩机。如果V-204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E-201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E-201中水经过液体喷嘴喷入换热器的壳层中。在E-201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E-202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E-202中循环气从58被加热到87。CO2吸收塔塔顶物流在E-206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V-201温度为51，与循环气混合后回到反应部分。分离罐V-201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V-202闪蒸出的气体。为了应付塔大量带液，V-201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V-201的液位降到正常值时，阀门自动关闭。进入碳酸盐闪蒸罐V-202以回收乙烯，以防在CO2解吸塔顶损失掉。被闪蒸出的气体在E-304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V-202的液体在CO2解吸塔C-202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E-201中释放掉部分热量，在E-211中由99进一步冷却到45。来自E-211的冷凝液进入放空分离罐V-208，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60%EO和40%的水，先在E-208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E-301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E-302A/B中被冷却到15，大部分EO作为凝液回到解吸塔顶缓冲罐V-301。解吸塔顶缓冲罐中的物料，经泵打入轻组分塔C-301。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C-302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E-309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30%wt环氧乙烷的水溶液，也送到400#的乙二醇反应器。沈阳化工学院学士学位论文 3 物料衡算3 物料衡算3.1 物性数据表3.1 物性数据表序号组分分子式分子量常压沸点1氮气N228.0134-195.82氩气Ar39.9480-185.873氧气O231.9988-182.984甲烷CH416.0423-162.155乙烯C2H428.0530-103.716乙烷C2H630.0688-88.67二氧碳CO244.0095-78.458环氧烷C2H4O44.052410.49乙醛CH3CHO44.052420.410水H2O18.015210011乙二醇C2H6O262.0676197.33.2 设计依据1设计任务：年产5.5万吨环氧乙烷2年工作时间：8000小时3高纯EO收率：30%4乙烯单程转化率：10%5EO的选择性：80%6二氧化碳的选择性：19.8%7乙醛的选择性：0.2%8EO吸收率：99.6%9排空气体比率：0.18%3.3 循环系统的物料衡算3.3.1 计算依据(1)原料氧气组成（mol %）：: 0.005: 0.195: 99.8(2)原料乙烯组成（mol %）：: 95: 4.5: 0.5(3)原料甲烷组成(mol%)：:2.0: 0.8: 91.1:0.1(4)环氧乙烷吸收塔吸收液气比：2.00(5)二氧化碳吸收率：18.0%(6)符号说明：进料：F乙烯进料；氧气进料；甲烷进料；混合器物料；反应器物料；排放物料；W排放物产；R循环物料；(7)主反应：副反应：(8)物料衡算图图3.1 物料衡算图3.3.2 混合器（1）循环气体的温度：79.00 压力1.76MPa混合气出料温度：76.00压力1.76MPa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：0.005氩气：0.001氧气：0.01甲烷：0.01乙烯：0.05乙烷：0.002二氧化碳：1.30环氧乙烷：99.6乙醛：100水：65.294乙二醇：100（3）计算过程1）计算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=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：F2=520.2138+0.2605+0.5210=520.9953Kmol/h设：反应器的进料量为MF(Kmol/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：由（1）（2）两式联立可得MF=16991.60299F3=16.38802）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：循环气中得环氧乙烷的量=反应器中的环氧乙烷的量；=MF (3)反应器中环氧乙烷的量=+0.180%(1-0.996) (1-0.0018)(4)由以上两式得：解得：=0.00013)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-氧气的排放量即：解得：F1 =509.9414Kmol/h4）设：环氧乙烷吸收塔吸收的二氧化碳的吸收率为；二氧化碳吸收解析塔二氧化碳的吸收率为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：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：即：解得：=0.05005）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循环气中的乙烷的量=即：解得：=0.01686）设：氮气的吸收率为；针对混合器列氮气的物料衡算方程，得：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循环气中氮气的量=即：解得：=0.01127）设：氩气的吸收率为；针对混合器列氩气的物料衡算方程，得：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循环气中的氩气的量=即：解得：=0.03238）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=反应器中水的摩尔分率：=1-=1-0.5-0.3-0.0832-0.05-0.0168-0.0112-0.0323-0.0001=0.0063又有：F1+F2+F3+R=MF,即R=MF- F1-F2-F3得：R=16991.60299-509.9414-520.9953-16.3880=15944.2782Kmol/h即：得：=0.0067计算结果见表3-2。3.3.3 反应器（1）反应温度为240，压力为1.60MPa,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K-301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C-203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=4587.7328Kmol/h2) 反应器出口环氧乙烷量=409.4333 Kmol/h表3.2 混合器物料衡算结果表输入物料输出物料原料氧气原料乙烯原料甲烷循环气温度4030107976压力Mpa2.752.552.551.761.76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%1N228.01340.02550.00010.32780.0200190.60610.0120190.95930.01122Ar39.94800.99440.0020548.39550.0344549.38990.03233O231.9988508.92150.9980904.77980.05671413.70140.08324CH416.04230.26050.000515.88000.96908479.66100.53188495.80150.50005C2H428.0530520.21380.99850.08190.00504577.18520.28715097.48090.30006C2H630.06880.52100.0010285.74580.0179286.26680.01687CO244.00950.09830.0060849.26940.0533849.36780.05008C2H4O44.05241.63480.00011.63480.00019CH3CHO44.05240.00000.00000.00000.000010H2O18.0152107.00070.0067107.00070.006311C2H6O262.06760.00000.00000.00000.0000小计509.94141.0000520.99531.000016.38801.000015944.27821.000016991.60301.0000合计输入物料总量16991.60299沈阳化工学院学士学位论文 3 物料衡算3）反应器出口二氧化碳=1051.2280 Kmol/h4）反应器出口乙醛的量=1.0195 Kmol/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=308.8609 Kmol/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-=-=906.5020 Kmol/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=190.9593 Kmol/h氩气=549.3899 Kmol/h甲烷=8495.8015 Kmol/h乙烷=286.2668 Kmol/h计算结果见表3.3。表3.3反应器物料衡算结果表输入物料输出物料温度150234压力Mpa1.761.47序号组分分子量1N228.0134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%2Ar39.9480190.95930.01125349.42000.0134190.95930.01145349.42000.01343O231.9988549.38990.032321947.02650.0549549.38990.032721947.02650.05494CH416.04231413.70140.083245236.74740.1131906.50200.054029006.97680.07265C2H428.05308495.80150.5000136292.19630.34098495.80150.5061136292.19630.34096C2H630.06885097.48090.3000142999.63160.35774587.73280.2733128699.66840.32197CO244.0095286.26680.01688607.69960.0215286.26680.01718607.69960.02158C2H4O44.0524849.36780.050037380.25020.09351051.22800.062646264.01860.11579CH3CHO44.05241.63480.000172.01620.0002409.43330.024418036.51760.045110H2O18.01520.00000.00000.00000.00001.01950.000144.91130.000111C2H6O262.0676107.00070.00631927.63860.0048308.86090.01845564.19130.0139合计16991.60300.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00003.3.4 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1.45MPa。（2）各组分的吸收率（%）（取现场值）：氮气：0.005氩气：0.001氧气：0.01甲烷：0.01乙烯：0.05乙烷：0.002二氧化碳：1.30环氧乙烷：99.6乙醛：100水：65.294乙二醇：100（3）EO吸收塔吸收液汽比=2.0（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）=1.6377Kmol/hb)出口乙烯的量=4585.4389 Kmol/hc)出口的二氧化碳的量=1037.5620 Kmol/hd)出口的氧气的量=906.4114 Kmol/he)出口的甲烷的量=8494.9519 Kmol/hf)出口的乙烷的量=286.2611 Kmol/hg)出口的氮气的量=190.9498 Kmol/hh)出口的氩气的量=549.3844 Kmol/hi)出口的水蒸气的量=107.1936 Kmol/h2)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/V=2.0塔内气体的平均流率V=塔内液体的平均流率L=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H=(16787.1940+16159.7909) 2-(16787.1940-1615.7909)/2解得:H=32633.2833 Kmol/h3）富液中各个组分的量a)环氧乙烷的量=407.7955 Kmol/hb)乙烯的量=2.2939 Kmol/hc)二氧化碳的量=13.6660 Kmol/hd)氧气的量=0.0907Kmol/he)甲烷的量=0.8496 Kmol/hf)乙烷的量=0.0057 Kmol/hg)氮气的量=0.0095Kmol/hh)氩气的量=0.0055Kmol/hi)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=-107.1986+H=308.8609-107.1936+32633.2833= 32834.9506 Kmol/h表3.4 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Mpa1.451.421.421.45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1N2190.95930.01140.00000.0000190.94980.01180.00950.00002Ar549.38990.03270.00000.0000549.38440.03400.00550.00003O2906.50200.05400.00000.0000906.41140.05610.09070.00004CH48495.80150.50610.00000.00008494.95190.52570.84960.00005C2H44587.73280.27330.00000.00004585.43890.28382.29390.00016C2H6286.26680.01710.00000.0000286.26110.01770.00570.00007CO21051.22800.06260.00000.00001037.56200.064213.66600.00048C2H4O409.43330.02440.00000.00001.63770.0001407.79550.01239CH3CHO1.01950.00010.00000.00000.00000.00001.01950.000010H2O308.86090.018432633.28331.0000107.19360.006632834.95060.987211C2H6O20.00000.00000.00000.00000.00000.00000.00000.0000小计16787.19401.000032633.28331.000016159.79091.000033260.68641.0000合计输入物料总量49420.4773输出物料总量49420.47733.3.5 排放系统（1）排放比=0.18%（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：氮气排放量= 氩气排放量=同理可得：氧气的排放量=1.6315 Kmol/h甲烷的排放量=15.2909 Kmol/h乙烯的排放量=8.2538 Kmol/h乙烷的排放量=0.5153 Kmol/h二氧化碳的排放量=1.8676 Kmol/h 环氧乙烷的排放量=0.0029 Kmol/h乙醛的排放量=0.0000 Kmol/h 水的排放量=0.1929 Kmol/h乙二醇的排放量=0.0000 Kmol/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=190.9498-0.3437=190.6061 Kmol/h同理可得：氩气的进料量=549.3844-0.9889 =548.3955 Kmol/h氧气的进料量=906.4114-1.6315=904.7798 Kmol/h甲烷的进料量=8494.9519-15.2909=8479.6610 Kmol/h乙烯的进料量=4585.4389-8.2538= 4577.1852 Kmol/h乙烷的进料量=286.2611-0.5153 =285.7458 Kmol/h二氧化碳的进料量= 1037.5620-1.8676=1035.6944 Kmol/h环氧乙烷的进料量=1.6377 -0.0000=1.6348Kmol/h乙醛的进料量=0.0000 Kmol/h水的进料量= 107.1936-0.1929=107.0007 Kmol/h乙二醇的进料量=0.0000 Kmol/h计算结果见表3.5。3.3.6 CO2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E-201进行预加热。EO富吸收液经过E-207、208预热到103后进入EO解吸塔顶部。（2）二氧化碳的吸收率=0.18（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1000.46540.18=180.0838Kmol/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=1000.4654-180.0838=820.3816 Kmol/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3.5排放系统得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1N2190.94980.0118190.60610.01180.34370.01182Ar549.38440.0340548.39550.03400.98890.03403O2906.41140.0561904.77980.05611.63150.05614CH48494.95190.52578479.66100.525715.29090.52575C2H44585.43890.28384577.18520.28388.25380.28386C2H6286.26110.0177285.74580.01770.51530.01777CO21037.56200.06421035.69440.06421.86760.06428C2H4O1.63770.00011.63480.00010.00290.00019CH3CHO0.00000.00000.00000.00000.00000.000010H2O107.19360.0066107.00070.00660.19290.006611C2H6O20.00000.00000.00000.00000.00000.0000小计16159.79091.000016130.70321.000029.08761.0000合计输出物料总量16159.7909表3.6二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Mpa1.76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1N2184.02400.0118184.02400.01202Ar529.74200.0340529.74200.03443O2874.00410.0562874.00410.05684CH48191.22860.52638191.22860.53245C2H44403.79920.28294403.79920.28636C2H6285.74580.0184285.74580.01867CO21000.46540.0643180.08381.0000820.38160.05338C2H4O1.57920.00011.57920.00019CH3CHO0.00000.00000.00000.000010H2O93.72300.006093.72300.006111C2H6O20.0