年产5万吨环氧乙烷工艺设计毕业设计

年生产5万吨环氧乙烷的工艺设计processdesignofethyleneoxidewithannualoutput of 50kt目录摘要： IAbstract:II引言1第一章程序概述21.1环氧乙烷的性质21.1.1环氧乙烷的物理性质21.1.2环氧乙烷的化学性质21.2环氧乙烷在国民经济中的地位和作用21.3环氧乙烷在国内外的发展动向31.3.1生产技术31.3.2技术发展动向31.4环氧乙烷的市场需求状况41.5生产方法回顾与选择41.5.1氯醇法41.5.2直接氧化法41.6环氧乙烷的生产原理51.6.1氧化反应原理51.6.2二氧化碳去除原理61.7设计方案介绍61.8生产中的注意事项10第二章物料平衡计算112.1物性数据112.2设计依据112.3循环系统的物料平衡计算122.3.1计算依据122.3.2混频器132.3.3反应器16第三章热平衡计算193.1反应器的热平衡计算19第四章设备计算244.1反应器设备计算244.2确定氧化反应器的基本尺寸244.3床层压力降的计算254.4传热面积的计算264.5反应器塔径的确定264.6环氧乙烷吸收塔的决定274.7 CO2吸收塔的决定27结论28感谢29参考文献30附录31附录a过程流程图31附录b设备图31年生产5万吨环氧乙烷的工艺设计摘要：本文是一年5万吨环氧乙烷合成工艺的工艺设计。 本设计简要介绍了环氧乙烷在国民经济中的地位和作用、性质、主要用途、生产现状、工业生产方法和发展趋势，认真比较了多种生产方法，决定了环氧乙烷直接氧化法生产环氧乙烷的方法，阐述了生产原理、工艺流程。 对主要设备如混合器、反应器等进行材料平衡计算，对环氧乙烷反应器设备进行热平衡计算，对环氧乙烷反应器进行详细的设备计算和检查，确定操作参数、设备类型，使用CAD制作相应的工艺流程图，最后设备关键词：环氧乙烷工艺流反应器物料平衡计算processdesignofethyleneoxidewithannualoutput of 50ktabstract : theprocessoftheetheprocessoftheetheeteleeneereneodisionwithannualoutputof 50000 tons是本纸设计的e epoxy ethanes proper production situation， andpointotheportionandreorleoftheepoxyethaneninationalcommonvironment intheminithemainewitisansisanstheindustrialproductiontree in the hismessageiti omparemanyproductionsocetheobygendirectoxidationprocessmethodintheproductionofepoxyethanewithethyl productionproducticalleandtheproductionthemainectrontheminterequipmentsuchcasamixer reactorandssoon.thencarryontheheatbalanceon pm ent.andmakethedetailedcalculatingandcheckingoftheepoxyethane reactor makersuretheoperationparameters，decide the eque anduseofcadddiationofthecorrespondingprocessflowdiagram，atlasttoobtainthedeviceparameters .key words : epoxy以太网； 流程； reactor； material balance查词典环氧乙烷是石油化工的重要产品，是基本的有机化工原料，用途广泛，广泛用于乙二醇、非离子表面活性剂、乙醇胺、二醇醚溶剂、医药中间体、油田化学品、农药乳化剂等各种微细化学品的生产。环氧乙烷的工业生产已有半个多世纪的历史，最初的工业生产方法是氯醇法，它存在腐蚀设备、污染环境、耗氯量大等一系列问题，现已基本淘汰，取而代之的是直接氧化法。 直接氧化法分为空气氧化法和氧氧化法，主要区别在于乙烯的氧化剂各不相同。在环氧乙烷的生产发展过程中，生产技术和工艺不断改进和创新，迄今世界上绝大多数环氧乙烷都是用环氧乙烷直接氧化法生产的。 直接氧化法中，首先出现空气氧化法，然后出现氧氧化法，两者并行，近几十年，很多厂商采用氧氧化法生产环氧乙烷。 氧氧化法不需要空气净化系统。 而且氧化法的环氧乙烷收率比空气氧化法高，乙烯的消耗低。 以纯氧为氧化剂，连续引入的惰性气体大大减少，未反应的乙烯几乎可以完全回收利用1 .第一章流程概述1.1环氧乙烷性质1.1.1环氧乙烷的物理性质环氧乙烷(简称EO )，英文名epoxyethane，又称氧化乙烯，分子式： C2H4O，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。 常温下为无色气体，低温下为易无色流动液体，在空气中的爆炸极限(体积分数)为2.6%100%，具有易与水、醇、氨、胺、酚、卤化氢、酸及硫醇开环反应的醚气味，蒸汽对眼睛及鼻粘膜具有刺激性，有毒。 环氧乙烷容易自聚合，特别是在铁、酸、碱、醛等杂质或高温下，自聚合时会释放出大量的热量，会爆炸，因此储存环氧乙烷的贮槽需要清洁，保持在0以下。1.1.2环氧乙烷的化学性质环氧乙烷具有含氧的三元环结构，因此性质非常活跃，容易发生开环反应，在一定的条件下，与水、醇、卤酸、氨及氨的化合物等发生加成反应，其中与水水合反应生成乙二醇甲醇、乙醇、丁醇等低级醇与环氧乙烷作用，分别生成乙二醇甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇丁醚。 兼具醇和醚的性质，是一种优良的溶剂，用途广泛，溶解硝酸纤维酯等纤维酯，在工业上称为溶剂。 与卤酸作用，环氧乙烷和卤酸在室温以下的温度下反应，生成卤醇，可用于环氧乙烷和环氧乙烷型化合物的定量分析。 与氨反应生成一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。 环氧乙烷本身也可以开环聚合生成聚乙二醇。1.2环氧乙烷在国民经济中的地位和作用环氧乙烷(简称EO )又称环氧乙烷，是最简单的环醚，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合物，在国民经济发展中具有重要的地位和作用。从世界范围来看，环氧乙烷主要用作化学中间体，主要被乙二醇消耗，全球环氧乙烷产量的60%变为乙二醇，乙二醇可加工成聚酯纤维和树脂。 环氧乙烷的13%用于其他二醇类(聚乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等)的制造。 环氧乙烷的第二个销售额是洗涤剂用的产品。 其他环氧乙烷的衍生物有乙醇胺、溶剂、二醇醚类等。 环氧乙烷还被用作熏蒸消毒杀虫剂、杀菌剂、医疗器械的消毒剂。2003年世界环氧乙烷消费量为1593.4万吨。 1998年至2003年年平均消费增长率达到5.6%，预计2003年至2008年和2013年分别以4.6%和3.4%的速度增长，2008年和2013年世界环氧乙烷需求量分别为1995.2万吨我国氯醇法生产环氧乙烷始于20世纪60年代，但由于氯醇法对乙烯质量的要求不高，醇法生产乙烯和淤泥降解混合烯烃在我国石油化工发展初期具有一定的意义。 随着大规模环氧乙烷引进装置的建设和生产，环境规制越来越严格，国内小规模氯醇法环氧乙烷装置已无生命力，1993年下半年被淘汰。 由于经济原因，早期引进的空气法环氧乙烷装置也经常被改造成氧法2-3。1.3环氧乙烷在国内外的发展动向1.3.1生产技术1922年UCC (联煤公司)建立了首台氯醇法工业装置。 1938年，首台乙烯空气氧化法工业装置建成。 1958年shell (shell公司)首次建立了乙烯氧氧化法工业装置。 目前世界大部分环氧乙烷专利技术由壳、美国SD (科学设计公司)和UCC三家公司独占，这三家公司的技术占环氧乙烷总生产能力的90%以上。壳、SD和UCC三家公司的乙烯氧化技术水平基本接近，但技术各有特色。 例如，在催化剂方面，载体、物理性能和制备方法虽然有些不同，但水平比较接近，选择率均在80%以上的工艺技术有反应部分、脱CO2、环氧乙烷回收组成，但抑制剂的选择、工艺流程有些不同。 目前国内环氧乙烷生产厂家采用环氧乙烷法生产技术，基本上是引进技术。1.3.2技术发展动向近年来，全球在环氧乙烷催化剂、工艺技术等方面取得了新进展。 在催化剂方面，现在形成了高活性和高选择性的双系列工业化催化剂。 高活性催化剂系列产品具有S860、S861、S862、S863初始反应温度低(218225)、初始选择性高(81%83% )、活性和选择性降低速度慢等特点，已应用于国内外20多家采用壳技术和其他专利技术的环氧乙烷生产装置。 高选择性催化剂系列产品为s79、s82，催化剂的初期选择性分别为85%和88%。SD和UCC在新的催化剂开发方面也取得了很多进展，例如最近SD公司开发的含有固载银和碱金属、硫、氟和磷族元素(p、Bi、Sb )、固载银和碱金属、硫、氟和锡、固载银和碱金属、硫、氟和镧系金属助剂的催化剂为铼开发的催化剂在反应温度232255，催化剂的环氧乙烷选择性可达81.9%84.6%。UCC公司开发了一系列的催化剂开发专利，该催化剂含有银催化剂，该银催化剂减少由选自由锂、钠、钾、铷、铯、钡构成的阳离子助剂、硫化物、氟化物阴离子助剂以及iiib-vib族中的至少一种元素构成的环氧乙烷的完全氧化反应性能最优异的是在含银载体中多次浸渍硝酸钾和高锰酸钾溶液制备的催化剂，该银催化剂含有钾质量分率为1.512mg/g、锰质量分率为37.4mg/g，催化剂经过21天的运转试验，环氧乙烷的选择率达到96.6%1.4环氧乙烷的市场需求状况我国最初以传统的乙醇为原料，用氯醇法生产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的环氧乙烷/乙二醇联合生产装置，中国EO的生产和应用已经走上了飞速的发展道路，至今已经引进了十多套EO生产装置。 2003年，我国EO生产能力约为1200kt/a。随着我国聚酯和表面活性剂等领域的快速发展，EO不能满足市场需求，许多企业计划建设规模化EO生产装置，预计今后几年中国EO的生产能力将快速增加。 其中，北京燕山石化2004年将现有的70kt/a生产能力扩大到250kt/a左右的南京扬巴一体化工程的9套核心装置包括240kt/a的EO装置，2004年完成生产的中国海壳石化有限公司已在南海建设了300kt/a EO生产装置， 2009年开始生产的上海石化已经新建了300kt/a EO生产装置，2009年开始生产，天津联合化、独山子石化等企业计划在今后几年内建设规模化的EO生产装置。 截至2015年，中国EO生产能力激增至2160kt/a，未来两年内国内EO生产能力翻番，中国EO工业市场需求和发展前景可见。1.5生产方法的回顾与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。1.5.1氯醇法氯醇法是早期的工业生产方法，分两步完成，首先由氯和水的反应生成次氯酸，由次氯酸和乙烯的反应生成氯醇，然后氯醇和氢氧化钙皂化生成环氧乙烷。 1922年UCC (联煤公司)建立了首台氯醇法工业装置。 氯醇法虽然乙烯利用率高，但在生产过程中消耗大量氯气，腐蚀设备，污染环境，产品纯度低，因此现在几乎被淘汰。1.5.2直接氧化法直接氧化法分为空气氧化法和氧氧化法。1931年法国催化剂公司Lefort发现乙烯在银催化剂的作用下可以直接氧化为环氧乙烷，经过进一步研究和开发，