【年产7万吨环氧乙烷工艺设计11000字（论文）】

绪论1.1性质MACROBUTTONAcceptAllChangesInDocMACROBUTTONAcceptAllChangesInDoc1.1.1物理性质环氧乙烷以前是被用作杀菌剂，因为它本身性质易燃易爆所以不能运输，后被用于清洁剂[1]。密度（g/cm3）折射折温率（％）沸点（℃）饱和蒸汽(kpa)燃烧热(KJ/mol)临界温度（℃）临界压力（MPa）爆炸极限(％)0.8821.359710.7145.911262.8195.87.193-1001.1.2化学性质它自身有很复杂的结构，而且它的化学性质也十分活泼，而且银和环氧乙烷银也可以被水还原成亚硝酸银。受热后容易迅速聚集，在所有富含金属类和盐类或者其他富含大量氧气的气体情况下都有可能被迅速分解。在一定的条件下，由于环氧乙烷本来就有具有独特的配体结构，它的性质活泼，非常容易与水化合物发生加成反应，也会在一定的条件下，可与氨和水或者其他位于蛋白质结构中的化合物等产生生共同作用发生加成反应，其中环氧乙二醇与氨和水共同只能发生水合加成反应而不能产生环氧乙二醇，是目前科学研究制造设备环氧乙二醇的手段。也可以与氢卤酸发生相互作用，环氧乙烷可以和氢卤酸在低的室温或较低的高温气候和其他温度下可以进行化学反应，生成环氧卤醇，可以被广泛用来长期定量地进行分析生成环氧乙烷和一些相关的有机化合物。当然也可以与大多数氨基酸一、二、三乙醇胺[2]。工业上又被广泛称为硝酸溶纤剂[12]。1.2环氧乙烷在国民经济的地位和作用环氧乙烷又被当今人们广泛称之为有机环氧乙烷，在目前的整个全球应用范围内，环氧乙烷主要被广泛应用于制作各种有机化学中间体，主要被大量加工消耗在各种环氧乙二醇中，但是乙二醇依然会占世界60%的产量环氧乙烷，再而可以大量被加工成各种各样的聚酯纤维、树脂。接近14%的甲基环氧乙烷也被广泛应用于用来生产其他新的二元醇(例如新的聚乙二醇、二甘醇和三甘醇)。而且这些环氧乙烷第二主要销售卖家可能就是一种被人们称为活性洗涤剂的塑料制成品。其他的各种环氧乙烷衍生物中还包括了环乙醇胺，溶剂等等。环氧乙烷也被广泛应用于制作各种大型医疗器械的空气熏蒸剂、消毒剂和消毒剂[3]。制备工艺也会严格要求，早期会用氯醇法来处理环氧乙烷。1.3中国市场需求状况出现在中国第一次的技术是采用传统的三氯乙醇作原料，用的是氯醇法来生产的。在1970左右的时候，我们国家的大部分石油企业已经准备在全球各地很多地方来引进各种各样的环氧乙烷乙二醇处理工具，来生产环氧乙二醇及其的技术研发，最后来生产销售。现在我们国家对于环氧乙烷的生产制备很重视而且现在的生产技术现在也很成熟，目前从世界各地引进了十余种环氧乙烷制备。到2021年为止，现在我们国家的生产量和能力已经是以前的很多倍了。可以举个例子，我们国家很多公司在预计未来几年之内会对原来的产量加以提升，2020年，北京雁山石化公司的生产能力由30万吨左右增加到35万吨左右，2020年完成了南京燕巴一体化工程项目9个核心单元35万吨的环氧乙烷生产装置正式投产，2021年在广东南海兴建30万吨环氧乙烷生产装置，上海石化公司最近也新建50万吨的生产装置，又比如很多家企业均计划到2022打造大型的环氧乙烷制备工厂。到2021年，中国的环氧乙烷总量和生产能力将提高很多从大数据来看，并在未来两年内会大幅度地翻一倍[5]。1.4环氧乙烷在国内的发展动向在四环二甲基乙炔烃的氧化合成工艺中，壳牌、sd、ucc三者相互关系密切，但是也有很多不同的方面。又比如如在催化剂的制备和抑制剂的选择很多方面的不同。如近年来以铼和过渡金属为助剂制备银环氧化物的传统方法已被突破。在232℃≥255℃的反应，在催化温度适用的情况下，环氧乙烷的催化剂选择性可以到达85％，报告了一系列关于工业开发催化环氧乙烷可以作为通用催化剂的相关技术和应用专利证明文件，其中主要包括至少一种为含氢氧化物为锂、钠、钾、钾、钡的阴性阳离子通用添加剂，一种为分别含阳性硫化物和不含氟化物的阴性阳离子通用添加剂，以及近年来所广泛选用的大多是一种通用添加剂，世界上已经有许多通用催化环氧乙烷剂在催化剂、技术等应用领域都已经有了新的技术进步。目前它在我国国内己经初步形成了二十三个大型的各类工业应用催化剂产品系列，即高性能活力、多功能选择性[4]。如近年来以铼和过渡金属为助剂制备银环氧化物的传统方法已被突破。在232℃≥255℃的中性环氧乙烷催化反应稳定温度下，催化剂中环己二氧甲基乙烷的选择性浓度可以在0.82-0.84。ucc已经详细报道了一系列关于如何开发锂和环氧乙烷离子催化剂的相关技术性和专利，其中它们包括至少一种阳性锂离子化学添加剂，含锂、钠、钾、钾、η、钡、含汞和硫化物、氟化物的银离子催化剂，以及至少一种名为vib的家族化学元素，它们都已经可以有效率地减少反应物的氧化。用银来当载体，再用硝酸钾或者高锰酸钾溶液来浸几次，可以制的有效的催化剂。银催化剂中K和Nacl可以达到1.512mg/g，锰和氯仿钠的选择性为37.4mg/g，环氧乙烷的选择性为96.6%。1.5生产环氧乙烷方法的评选1.5.1氯醇生产法氯醇法是我们国家最早用来生产环氧乙烷的方法，虽然对苯乙烯的综合利用率较高，但是在后续的生产中发现会消耗很多水和氯气，发现了氯醇法很多弊端，比如会伤害设备，把我国的环境搞坏，因为我国在搞环境建设，而且产出的常量也很低，现在也已经一步步地被淘汰了，到现在大部分企业也不再用了。1.5.2氧化法氧化法可以分成直接氧化法或者间接氧化法。20世纪30年代，法国莱福特先生通过不断地研究发现，在很多的银金属催化剂的情况下，乙烯乙醇可以通过被乙酸氧化为丙酮，最后可以变成新的环氧乙烷。再通过不断的研究实验，研究出一种环氧乙烯它可以通过空气再与氢氧化物发生物反应制造的环氧乙烷，在当时这是一个很大的技术进步，再到了1937年美国的ucc公司通过不断研究终于成功实验了当年的技术。到了1958年，壳牌(英国壳牌)电气公司又研究出来了可以利用乙烯氧化物的装置，它的优势是成本很低，而且该产品的净化率可以高达99.99%每年。与以前传统的聚合氧化法生产来比较，氧气和碳氢键聚合催化反应法的生产工艺简化过程短，设备多，装置少和投入少，而且催化剂的选择性也非常高，温度也很低，可以加长对于催化剂的使用和催化剂的寿命，来使整个生产过程更加稳定运营。氧气氧化的成本是直接氧化法的十分之一。而且因为氧气氧化法在很多方面比其他方法来有很多优势[6]，所以这种方法应用在世界各地很多地方都用所以从各个角度来看用直接氧化法是最好的选择。1.6生产反应原理1.6.1氧化反应在聚氯乙烯的深层氧化处理过程中，处理方法可以分别划分两类为低度局部活性氧化和全部深层氧化。在乙烯乙烷分子结构中，碳双键是具有很大的氧化性性质的，所以被氧化过后，他们可以通过与碳键反应生成产物为甲基环氧乙烷。但是在深度光合作用下，乙烯大部分的分子结构和其的分子骨架都特别容易进入大气，被大气中的污染物所严重破坏，发生较大的不同深度大气氧化作用后会迅速产生大量的排放二氧化碳和工业废气。银离子催化剂已经被广泛认为可以是目前所有用于环氧乙烯直接加热氧化的方法中用来进行制备合成环氧乙烷的最好的银催化剂，以至于使得直接氧化乙烯反应尽量地更加容易接近于制备环氧乙烷。银催化剂的反应方程如下:此外，会伴随着许多寿命极短的部分氧化中间产物产生：C2H4+3O2→2CO2+2H2O这一反应如果需要抑制，用氯化物来可以起的抑制作用，其反应式如下：在反应过程中如出现碱金属或碱土金属，会催化这一反应。 可以知道以上的氧化反应都是放热反应。1.6.2二氧化碳的脱除这个设备吸收CO2是用碳酸盐溶液来的来，效果可以来把副产物CO2来去除到，称之为化学吸收：反应速度是由反应的第五步来控制的，差不多接近大气压的时候，可以用蒸汽来增加碳酸盐液的量，进而可以将CO2稀释出来，在排到大气中：KHCO3==K2CO3+CO2十H2O1.7设计的简介环氧乙烷(eo)是环氧化合物中比较简单普通的，在正常情况下环氧乙烷是一种惰性气体。在发展过程中，我们国家发现了他们可以与很多物质或者大部分溶剂以一定的比例混合在一起加以使用。有毒，容易自燃和聚合，特别储存罐中如果出现大量含有酸、碱等贵重金属化学杂质。而且环氧乙烷是仅次于聚乙烯和苯乙烯在乙烯中属于第三个原料产品品种。使用以生产聚酯纤维和聚酯树脂的，而且现在还用来制作聚二乙醇胺和乙二醇醚等等。1.7.1反应的分析最先工生产环氧甲基乙烷在工业上的生产方法之一是也就是三聚氯醇法，该种生产方法被广泛划分成作为两个主要步骤，第一步将二氯乙烯和聚二氯丙酮经过乙醇水溶液反应即可生成2-聚二氯甲基乙醇，;第二步，2-聚二氯甲基乙醇再与乙酸反应即可得到三聚环氧乙烷。这种处理方法的最大优势之处主要在于它的化学反应产物浓度一般并非很高，而且它的化学反应相对环境也无条件温和。这种高效处理污水方法的主要技术优势之一就是由于所有必需的大量消耗于多氯化钙和硫酸石灰的物质来源比较多，而且这些反应物对介质的化学腐蚀性较强，需要减少排放的是大批量的使用含有多氯化钙的工业污水[8]。因此，研究者提出了三氯乙烯直接将其氧化的方法可用来作为替换乙酰氯醇的一种方法。而用于生产环氧化二乙烷的一种现代工业工程技术生产方法就是用新鲜空气或者纯净的氧作为物质在银作为催化剂上直接加热进行乙烷氧化。可以用直接氧化法来生产，而且过程安全，还有就是原料消耗率比较低，采用的催化剂的生产效率高，原料需要量也得到了较多的批量生产。主要的化学反应式催化方程可用表达式表示为:1.7.2催化剂的选择因为生成环氧乙烷是一种非常强烈的放热反应，所以很多企业为了减少氧化的副反应，提高产品的选择性，所以到了催化剂的选择是非常重要的。通过不断的研究结果显示，所以只在适当银催化试剂的作用下，所需要的反应才能具有更好的选择性。所以在各个化工企业中，使用最多的便是银催化剂，就比如化载体、其他的助剂银催化剂等等[10]。现在各种化工企业中的各种助活性催化剂及其载体主要是含有一些碳化碳酸硅、α-硅基氧化铝和一些仍然含有少量硅基氧化硅的α-硅基氧化铝等，所用的各种助活性催化剂主要是含有低于碱性的重金属、酸性高于土壤的碱金属和其他各种稀土稀有元素金属化合物。而且在处于碱性砂质土壤中的金属中，钡盐也是目前应用最为普遍的。在银酸钡催化剂中适量地可以加入少量的银酸钡盐，这样也就可以大大地地增加了银催化剂的耐热性和溶剂抗氧化熔融的强度，研究两种或几种不同助活性催化剂之间的各种协同催化作用相互效应，将有机会大大利于改善该助催化剂的作用选择性。通过向银矿的催化剂中快速放置银并加入少量的硫酸硒、氯化溴和二甲基硫酸钠，可以有效率地抑制室内空气中氧和二氧化碳的大量释放，提高了银对环氧乙烷的化学选择性。在一些现代有机化学原料工业生产中，为了大大提高原料催化剂的空气选择性和使其可以同时调节的工作温度，经常都会需要在其他化学原料中的空气中同时放置一些微量有机化合氯，才可以提高各部分的原料催化剂对于空气的选择性，最后可以将其工作温度加以调节[20]。1.7.3反应条件的分析在该反应中，有一个与完全乙烯相同温度平行的完全乙烯氧化副循环反应。温度也是直接产生影响材料转化器效率及产品选择性的重要影响因素。转化反应比率高，选择性大幅度的下降，催化剂的活性迅速被部分降解，易对其他催化剂反应造成温度飞温。但是，高压气体催化剂处理设备对于成本技术要求很高，催化剂易于遭受腐蚀损坏。空速对于涂料温度的直接影响可能相对于其他一些环境因素来说虽然是次要的，但由于目前空速不断下降，而某些催化剂的温度转化率依然较高，选择性也就因此需要空速进行大幅降低，而空速不仅可能会直接引起影响涉及到其他的转化率和温度选择性，同时还可能会直接影响涉及到某些催化剂在空时间的产生热率和以某个量为单位计算时间内的平均发热量，因此，必须对其进行一个综合性的考虑和准确衡量，现在在涂料行业中所广泛普遍采用的隔热混合材料空速一般在4000-8000/h左右，也许这就是我们所谓的较高。当证明催化剂的导热反应中残余热能及时充分排除，并且证明催化剂的导热性能较高时，选择低空速，否则我们可以直接选择中等低空速。烯烃的转化高功率的单向电子转化辐射效应难以控制主要表现是因为对乙烯氧化物的化学类型类别进行了明确定义。当单向放热转化率明显超标时，由于其单向放热较高、提升效率速度快，会直接加剧深层氧化环境中的氧化，使得甲基环氧乙烷的化学选择性性能明显降低。因为这些都是整个工业热能循环的一个过程，所以单向热能转换率也不能定得过低，否则就可能会因为工业循环过程中的温室气体排放数量过多从而大大增加对清洁能源的大量消耗[11]。1.8生产中注意事项采用自动密闭式阀门操作，局部设置有效冷空气自动排风。施工设备操作专业技术人员必须应当经过特别的专业培训，并且业主要应当严格执行施工操作技术规程。建议吸水操作者不要佩戴一种小剂量的自动式吸水。滤式耐毒面具(具有完整性安全保护防毒面罩)，穿着黑色防静电的黑色工作服，佩戴黑色橡胶防护手套。要尽量保持远离任何易燃火种、热源，工作场所区域内禁烟严禁有人私自吸烟。采用具有防爆防火性质的安全通风控制系统及防水装置。为了有效防止有害气体化学物质气体会在从事工程施工现场的干燥空气中发生泄露。避免与水接触或与酸、碱、醇等接触有害物质。在钢瓶装载和塑料传递的运输过程中，钢瓶和其他塑料容器之间必须保持有固定接地并同时进行各种跨界面的连接，防止其中产生大量静电。严格控制禁止机械碰撞或者剧烈震荡。装备应具有一套相应的消防品种及一定数量消防检测仪表以及可能发生燃气泄漏的消防应急危险处置检测装备[19]。贮藏保管环氧乙烷的注意事项：一定要放在阴凉、透气特别干燥的房间里，必须要远离易燃物品不要靠近火源。不能靠近光照的地方要封闭，而且温度也不能过于太高也不能过低，最好在温度30℃左右的库房里。而且也不能与其他的化学物质一起放，也不能混储。也要控制行人与之接触或者带易燃易爆的物品来接触到库房，应该要标着箭头，加强对库房的监督与管控[18]。

2.产物的物料衡算2.1数据表2.1物性数据表组分氮气氩气氧气甲烷乙烯乙烷二氧碳环氧烷乙醛乙二醇水沸点（℃）-195.8-185.87-182.98-162.15-103.71-88.6-78.4510.420.4197.31002.2产物的设计依据1．一年的任务：7万吨环氧乙烷2．一年的工作时间：7200小时3．以单位时间小时作为基准2.3循环计算2.3.1依据EO吸收塔中液体的量与气体的量的比例：2.50(2)CO2的吸收率为18.2%(3)反应的主要方程式如下：主反应：副反应：C2H4+3O22CO2+2H2O2.3.2环氧乙烷的混合器（1）先将产品从较高温205℃降到较低温141℃；循环气的温度可以知道是80℃，压力是1.6Mpa，混合器出料温度也与循环气一样80℃，压强也是一样1.6Mpa;环氧乙烷反应产品可以将进料气体从80℃加热到160℃。（2）计算[17]1）乙烷占乙烯原料中的量：=EQ\f(任务量×10000×1000,时间×44.0524×收率)=eq\f(7×10000×1000,7200×44.0524×30％)=735.6559kmol/h乙烷占乙烯原料中的量：eq\f(735.6559,99.85％)×0.1％=0.7356kmol/h即：F2=735.6559+0.3684+0.7356=736.7599kmol/h由以上可知道，可以设原料占新鲜甲烷的量为F3；进料所占反应器的量为MF；因此可以列出方程式来计算：MF×30％=MF×30％×(1－10％)×(1－0.0005)×(1－0.0018)+735.6559+F3×0.5％MF×50％=MF×50％×(1-0.0001)×(1-0.0018)+0.3684+F3×96.9％联立上面两个式子可以得出结论MF=24806.4899F3=23.9376由以上两式得：解得：=0.00012)设氧气的量:F1（kmol/h）；因此可列出氧气的物料衡算方程式，得：原料含氧气的量+循环气含氧气的量=乙烷占乙烯原料中的量F1×y״O2+R×y׳O2=MF×yO2氧气所占循环气的量=氧气所占反应器的量-氧气在反应中消耗的量-吸收的氧气-排放的氧气[MF×yO2－MF×yC2H4×0.1×0.8×0.5-MF×yC2H4×0.1×0.2×3]×(1-0.0001)×(1-0.0018)=R×y׳O2即：F1×99.8％+[MF×8.32％－MF×30％×0.1×0.8×0.5-MF×30％×0.1×0.2×3]×(1-0.0001)×(1-0.0018)=MF×8.32％解得：F1=748.1681kmol/h3）设环氧乙烷所占循环气中的量：；环氧乙烷的所占反应器中的量：；环氧乙烷的摩尔分率：；查找资料可以列出它的物料衡算方程，得：环氧乙烷所占反应器中的量等于环氧乙烷所占循环气中的量等于；=MF=环氧乙烷所占反应器中的量：=[+0.180%](1-0.996)(1-0.0018)4）设二氧化碳在吸收塔的吸收率：；二氧化碳在解析塔中的吸收率：。对于混合器列物料衡算方程对二氧化碳，得：二氧化碳所占反应器中的量的计算方程式为：二氧化碳所占循环气中的量的计算方程式在书本上查的公式为：(1-)×(1-0.0018)×(1-)×[MF×yCO2+MF×yC2H4×0.1×0.2×2]=R×y׳CO2即F3×0.6％+[MF×yCO2+MF×30％×0.1×0.2×2]×(1-0.013)×(1-0.0018)×(1-0.18)=MF×yCO2解得：=0.05055）设新鲜乙烯中原料的含量：F2；乙烷吸收率：，针对于乙烷列出它的物料衡算方程，他的方程式如下=乙烷的量即：解得：=0.01756）设氩气：吸收率；可以列出氩气的物料衡算方程，由书本计算可得它的计算方程式为：=氩气的量即：解得：=0.0221设氮气的吸收率：；针对于混合器的氮气我们列出物料衡算方程，由书本计算可得它的计算方程式为得：=它们中的氮气的量即解得：=0.077设水的吸收效率：；水在循环气中的摩尔分率的，针对与混合器来列水在其中的物料衡算方程，得：=反应器中水的摩尔分率：1==1-0.3-0.5-0.0832-0.0505-0.0115-0.0077-0.0221-0.0001=0.0249又有：F1+F2+F3+R=MF，即R=MF-F1-F2-F3得：R=24806.4899-748.1981-736.7599-23.9376=23297.5943kmol/h即：得：=0.0067计算结果见表2-2表2.2混合器物料衡算结果表[16]2.3.3反应器（1）塔顶加入反应物料，其中的反应温度为205℃，压力为1.60MPa，。（2）计算过程（y表示各组分的摩尔分率）=乙烯所占反应器出口中的量=24806.4899×(1-10％)×0.3=6697.7523kmol/h环氧乙烷所占反应器出口的量：=24806.4899×10％×80％×0.3=595.3558kmol/h氧气所占反应器出口的量反应器出口水量的方程式如下：－=24806.4899×0.0832－24806.4899×0.3×10％×20％×3－24806.4899×0.3×10％×80％×0.5=1319.7053kmol/h二氧化碳所占反应器出口的量有书本查找可知道：24806.4899×5.05％+24806.4899×0.3×10％×20％×2=1550.4056kmol/h5）水占反应器中量=（二氧化碳与水是等摩尔的）所以：反应器出口:=24806.4899×20％×2×0.3×10％+24806.4899×0.0068=466.3620kmol/h6）反应器出口所含其他四各组分的氮气、氩气、甲烷、乙烷在其中的量（进料前后没有变化）它们进料的量等于进口的量即：氮气=191.0100kmol/h 氩气=548.2234kmol/h甲烷=12403.2450kmol/h 乙烷=285.2746kmol/h计算结果见下表表2.3反应器物料衡算结果表2.3.4吸收塔（1）该塔用纯水作为吸收剂，已知温度在吸收塔中是50℃，压力是1.76MPa。（2）各组分在吸收塔中的吸收率如下表（%）：氮气氩气氧气甲烷乙烯乙烷二氧化碳环氧乙烷0.00550.00150.01500.02000.04950.00151.295099.5900 （3）EO吸收塔吸收液汽比=2.1（4）计算过程（y表示RF中的摩尔分率，为吸收率）1）富液a)环氧乙烷的吸收率×环氧乙烷的量=环氧乙烷在富液中所含的量=αEO×RFEO=99.6％×595.3558=592.9743kmol/hb)=二氧化碳在富液中所含的量=αCO2×RFCO2=1.30％×1550.4056=20.1552kmol/hc)=氧气在富液中所含的量=αO2×RFO2=0.01％×1319.7053=0.1320kmol/hd)=甲烷在富液中所含的量=αCH4×RFCH4=0.01％×12403.2450=1.2403kmol/he)=乙烯在富液中所含的量=αC2H4O×RFC2H4O=0.05％×6697.7523=3.3489kmol/hf)=乙烷在富液中所含的量=αC2H4×RFC2H4=0.002％×285.2746=0.0057kmol/hg)水在吸收塔中被吸收的量-水在吸收塔出口的量+用吸收剂的量=水蒸气所含的量=H+-107.1986=45786.0439+466.3620-161.8556=46090.5503kmol/hh)=氮气在富液中所含的量 =αN2×RFN2=0.005％×191.01=0.0096kmol/h气体环氧乙烷所占出口的量由书本查找的公式为：=RFEO×(1－αEO)=595.3558×(1-99.6％)=2.3814kmol/h二氧化碳所占出口的量由书本查找的公式为：=(1－αCO2)×RFCO2=(1-1.30％)×1550.4056=1530.2503kmol/hc)=乙烯所占出口物料中的量=(1－αC2H4O)×RFC2H4O=(1-0.05％)×6697.7523=6362.8647kmol/hd)氧气所占出口物料的量有书本查找计算公式为：=(1－αO2)×RFO2=(1-0.01％)×1319.7053=1319.5733kmol/he)=乙烷所占出口物料中的量=(1－αC2H4)×RFC2H4=(1-0.002％)×285.2746=285.2689kmol/hf)水蒸气所占出口物料中的量由书本查找计算公式如下：=(1－αH2O)×RFH2O=(1-65.294％)×466.3620=161.8556kmol/hg)=甲烷所占出口物料中的量=12403.2450×(1-0.01％)=12402.0047kmol/hh)=氮气所占出口物料中的量=(1－αN2)×RFN2=(1-0.005％)×191.0100=191.0004kmol/h吸收剂H(纯水)液气比为2.1有书本中查阅资料可得塔内气体的平均气流公式和塔内气体的平均流率最后通过两个式子相结合可以计算出吸收剂量如下：即：吸收剂量=[（进料量+塔顶出口气体量）液气比-被吸收的量]/2H=[(16787.1940+16159.7909)2-(16787.1940-1615.7909)]/2解得:H=42633.2833kmol/h环氧乙烷吸收塔物料衡算结果表[15]2.3.5二氧化碳的吸收（1）在吸收过程中，如果想更快速地进行吸收的话，可以将原料气加热先加热一小会加热到一定温度后。再次进入EO解吸塔顶部。CO2的吸收是化学吸收（2）二氧化碳的吸收率为：25%（3）计算过程1）进料的量吸收率=被吸收的物料的量在书本上查找到公式为：228.8399kmol/h=1271.33260.18（其他组分无）2)进料量-被吸收的量=循环物料在吸收系统中的量=二氧化碳的量=1271.3326-228.8399=1042.4927kmol/h注：由于其他组分未被吸收，因此在循环物料的其他组分所含的量等于他们原本进料的量表2.5CO2的物料衡算结果表

3热量计算3.1反应器热量的计算（1）当用乙烯制环氧乙烷时，可以用银催化剂来辅助反应，产生的反应如下C2H4+3O22CO2+2H2O（2）反应器数据表标准温度进料温度反应温度出料温度转化率选择性空速3016025425415824000其中温度单位为K，转化率为百分比，空速为每小时。按照本文的要求，需要量为年产量7万吨的环氧乙烷，经过一系列的比较用的是直接氧化法，来对反应器进行的热量衡算。设热量在原料气、氧化气、反应产生热、散热器的散热量产生分别为Q1、Q2、Q3、Q4。则有：Q1+Q2=Q3+Q41)比热①通过查找书本的比热的计算式得：上式中的各项系数值如表3-6所示。表3-6定压的各组分比热系数值[18]②在原料温度为160℃被氧化到254℃的条件下各组分的Cp0值如表3-7，3-8所示表3-7各组分在原料气的Cp0值(J/mol·K))表3-8各组分在氧化气的Cp0值(J/mol·K)通过查阅资料得出气体与理想气体的比热之间关系的计算式原料气的温度通过计算可得为160+273.15＝433.15K，压力P为1.28MPa；氧化气的温度通过计算可得为为254+273.15＝527.15K，压力P为1.95MPa。查表计算，各项计算结果如表3-9、3-10所示表3-9组分压力在原料气中的校正参数[15]注：比热的单位为J/mol·K表3-10组分压力在氧化气中的校正参数3.2散热量1.原料气所带入得热量Ql温度在原料气的入口是433.15K，原料气是以273.15K为基准温度的，则下表为原料气带入的热量3-11原料气的热量由计算结果可知由上述方程式计算可得=24806.4899×30.040×(483.15-273.15)=1.56×108kJ/h氧化气所带出热量Q3温度在氧化气出口是为507.15K，原料气是以273.15K为基准温度的，则2.计算结果列于表3-12中表3-12氧化气带出的热量由计算结果可知=12016.15×30.912×234=9.29×107kJ/h3.反应热Q2在操作条件下，下面是反应方程式及其所放出的热量主反应：副反应：则主反应的放热量计算公式为：副反应的放热量计算公式为:总反应热为：4.反应器所散热量Q4Q1+Q2=Q3+Q4散热量在散热器中可得:Q4=Q1+Q2－Q3＝(7.60+4.25-9.29)×107=2.46×107kJ/h第四章设备4.1设备计算通过前面的热量衡算和物料衡算的基础上，我们就可以可以对大部分的主要设备进行优化计算对于它们的参数。所以这部分就称作优化数据[14]。一年七万吨是设计生产量，系数是1.04是在生产过程中安全，每年使用设备的时间是7200小时，这次设计是用一台机器来生产。已知设计参数如下表：设备的参数表原料总量（kmol）催化剂直径(mm)催化剂空隙率操作压力(MPa)列管规格（mm）空速(h)24806.489950.481.9544.98*34000计算催化剂床层体积由上图表可知到总量为24806.4899kmol/h给定空速为4000/h=138.9163m34.2塔径的确定在书本上查得塔径的计算公式[13]：从书中查找公式可得：；一般取，取则横过管中心线的管数为由上面方程式计算可得，可得所以，由上述方程式得，已知最小壁厚为20mm，故外径为。因为要取整，所以取反应器外径为6260mm。4.3氧化反应器尺寸我们可以依据传热的要求，然后便可以选择到了规格为上表所给数据中的不锈钢管，便可以处理列管式固定床反应器了。最后再根据它的规格和大小[20]，最后便可以计算得出反应管根数n了。反应管的内径公式为：di=44.98-3×2=38.9mm=0.0389