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1、 目录目录1附录一 物料衡算一览表41.1 丙烯分离提纯工段41.1.1 第一精馏塔（T101）51.1.2 第二精馏塔61.1.3 第三精馏塔71.2 PO合成工段81.2.1 PO合成器81.2.2 第四精馏塔91.3 产物副产物分离工段101.3.1 PO粗蒸馏塔（T301）101.3.2 甲醇精馏塔（T302）111.3.3 PO精馏塔1（T303）121.3.4 PO精馏塔2（T304）13附录二 能量衡算一览表132.1 原料预处理工段142.1.1多段压缩机C101142.1.2换热器E101142.1.3脱C2塔（T101）152.1.4换热器E102152.1.5脱C3塔T1
2、02162.1.6丙烯精馏塔T103172.2 PO合成工段172.2.1反应器R201172.2.2精馏塔T201182.2.3换热器E301182.2.4PO粗蒸馏塔T301192.2.5甲醇精馏塔T302202.2.6 PO精馏塔T303202.2.7 PO精馏塔T30421附录三 反应器设计223.1 设计依据223.2 设计示例-PO合成反应器223.2.1 PO合成原理223.2.2 反应器设计计算243.2.3 反应器机械强度校核32附录四 塔设备设计354.1设计标准354.2塔设备设计原则354.3.1塔型的选择354.3.2与物性有关的因素364.3.3与操作条件有关的因素
3、364.3.4塔盘的类型与选择374.4精馏塔T101设计384.4.1模拟参数选择计算384.4.2基本参数设计394.4.3塔板布置404.4.4气液相负荷性能图424.5塔机械工程设计474.5.1塔高设计474.5.2塔设备附件除沫器484.5.3塔体和封头选材494.5.4塔体、封头壁厚和裙座的机械强度计算及校核50附录五 换热器的选型设计555.1 设计依据555.2 概述565.3 换热器类型的确定565.4 参考参数575.5 具体设计595.7 计算结果汇总695.8换热器选型结果一览表70附录六 泵的选型726.1选型依据726.2选型原则726.3各类泵的性能参数736.
4、4典型化工用泵特点和选用要求736.5泵的具体计算设计746.6泵的选型结果78附录七 储罐的选型797.1 选型依据797.2 储罐结构形式的选择797.3 材料的选择807.4储罐的具体计算与选型807.4.1原料甲醇储罐807.4.2甲醇回收储罐817.4.3原料双氧水储罐817.4.4产物环氧丙烷储罐817.5储罐选型结果一览表82附录八 压缩机和风机的设计选型828.1 选型依据828.2 选型内容及工艺要求838.2.1 选型内容838.2.2 工艺要求838.3 压缩机分类及选用原则838.3.1 压缩机分类838.3.2 压缩机使用范围848.3.2 压缩机选型原则848.4压
5、缩机性能计算及选型848.5压缩机和风机选型结果一览表85 附录一 物料衡算一览表1.1 丙烯分离提纯工段1.1.1 第一精馏塔（T101）1.1.2 第二精馏塔1.1.3 第三精馏塔1.2 PO合成工段 1.2.1 PO合成器1.2.2 第四精馏塔1.3 产物副产物分离工段1.3.1 PO粗蒸馏塔（T301）1.3.2 甲醇精馏塔（T302）1.3.3 PO精馏塔1（T303）1.3.4 PO精馏塔2（T304）附录二 能量衡算一览表本项目的能量衡算分为原料预处理、PO合成、产物及副产物处理三个工段分别进行详细计算说明。2.1 原料预处理工段原料预处理工段主要包括多段压缩机C101、换热器E
6、101、换热器E102、精馏塔T101、T102、T103，经Aspen Plus模拟，结果详见如下：2.1.1多段压缩机C101表2-1多段压缩机C101能量平衡表表2-2 多段压缩机C101能量信息表2.1.2换热器E101表2-3 换热器E101能量平衡表表 2-4 换热器E101能量信息表2.1.3脱C2塔（T101）表 2-5 脱C2塔T101能量平衡表表2-6 脱C2塔T101能量信息表2.1.4换热器E102表 2-7 换热器E102能量平衡表表 2-8 换热器能量信息表2.1.5脱C3塔T102表 2-9 脱C3塔T102能量平衡表表 2-10脱C3塔T102能量信息表2.1.
7、6丙烯精馏塔T103表 2-11丙烯精馏塔T103能量平衡表表 2-12丙烯精馏塔T103能量信息表2.2 PO合成工段PO合成工段包括反应器R201、精馏塔T201，经Aspen Plus模拟，结果详见如下：2.2.1反应器R201 表 2-19 反应器R201能量平衡表表 2-20反应器R201能量信息表2.2.2精馏塔T201表 2-21精馏塔T201能量平衡表表 2-22精馏塔T201能量信息表2.3 产物副产物处理工段产物副产物处理工段包括换热器E301、PO粗蒸馏塔T301、甲醇精馏塔T302、PO精馏塔T303、T304，经Aspen Plus模拟，结果详见如下：2.2.3换热器
8、E301表 2-23换热器E301能量平衡表表 2-24换热器E301能量信息2.2.4PO粗蒸馏塔T301表2-25 PO粗蒸馏塔T301能量平衡表表 2-26 PO粗蒸馏塔T301能量信息表2.2.5甲醇精馏塔T302表 2-27甲醇精馏塔T302能量平衡表表 2-28甲醇精馏塔T302能量信息表2.2.6 PO精馏塔T303表2-29 PO精馏塔T303能量平衡表表 2-30 PO精馏塔T303能量信息表2.2.7 PO精馏塔T304表 2-31 PO精馏塔T304能量平衡表表 2-32 PO精馏塔T304能量信息表 附录三 反应器设计3.1 设计依据化工工艺设计手册 第四版 化学工业出
9、版社化学反应工程 第二版 浙江大学出版社反应器 中石化主编3.2 设计示例-PO合成反应器3.2.1 PO合成原理 催化剂本项目PO合成反应器催化剂选用钛硅分子筛（TS-1）催化剂表3-1 催化剂的物性参数颗粒粒度Dp=5.5mm比表面4.35m2/g堆积密度b=0.6g/ml孔体积Vv=0.15ml/g视密度p=0.6g/ml孔隙率=0.643 反应方程主反应：C3H6+H2O2C3H6O+H2O副反应：H2O2H2O+1/2O2（过氧化氢分解）C3H6O+CH4OCH2OHCH(CH3)OCH3（PO醚化） 工艺条件的确定使用钛硅分子筛（TS-1）为催化剂，丙烯液相氧化为环氧丙烷的主要工艺
10、条件为：反应温度：40反应压力：0.4MPa（表压）空时：40h-1原料组成比例（摩尔比）：丙烯:过氧化氢:甲醇:水=1:0.885:9.391:4.077（1）反应温度由实验可以确定由，当温度高于50 时， H2O2 的分解率高于5 %。与一般的选择性氧化过程相比，副反应较小，但对控制PO 的回收率十分重要，特别是H2O2 分解，虽然并不严重，但在连续化生产中分解产物的氧气会在流程中积累，给正常的生产带来危险，因此该动力学的研究对工艺设计十分重要。（2）反应压力的影响由图可知：在温度一定的情况下，丙烯压力越高其转化率也越高,而且随着丙烯压力的增加，液相丙烯的含量增高，H2O2 转化率X (H
11、2O2) 随时间的变化速率也在不断增加；当丙烯压力一定时，温度越高其转化率也越高，而且随着温度的升高，转化率随时间的变化率也在不断增大。（3）结论在以甲醇为溶剂的丙烯环氧化过程中，随着温度的升高，主、副反应的速率也将增大，并且由于副反应活化能较主反应的活化能大，所以温度升高时副反应速率比主反应的速率增加的还要快。 因此，对该反应来说温度不宜过高，应控制在40 以下。与主反应相比，副反应的H2O2 反应级数接近0级，因此更适合采用较高浓度的H2O2 的水溶液为原料，一方面可以提高环氧丙烷的选择性，另一方面可以降低PO 的分离成本。 同时，由主反应速率方程可以看出，丙烯的反应级数虽然较低，但提高丙
12、烯浓度仍可提高环氧丙烷的选择性，但随着压力的增大，丙烯浓度的增加趋于平缓，而且对温度控制要求很高，因此采用0.30.5 MPa 为宜。3.2.2 反应器设计计算 设计选材考虑到使用温度、耐酸、许用压力、价格、供货情况及材料的焊接性能等，在设计中选取：壳体、列管、管板和封头材料为钼三钛超低碳不锈钢，法兰、支座、折流板为16MnR。 基本物性参数表3.2 设计数据和工作参数环氧丙烷年产量10万吨原料配比年工作时间8000h空速40h-1反应温度40反应选择性97.87%反应压力0.4MPa空时收率3600Kg/(m3h)表3.3 反应器进口物料组成反应器进口Kmol/hKg/h%（mol）乙烯7.
13、16200.870.17%乙烷3.37101.410.08%丙烯269.5811343.926.49%丙烷3.41150.480.08%过氧化氢238.478111.485.74%水1096.0819746.1226.41%氧气0.3310.600.01%环氧丙烷1.0259.040.02%甲醇2531.5281115.4760.99%表3.4 反应器出口物料组成反应器出口Kmol/hKg/h%（mol）乙烯7.16200.870.17%乙烷3.37101.410.08%丙烯37.171564.150.90%丙烷3.41150.480.08%过氧化氢0.103.500.00%水1334.4424040.3732.17%氧气3.31105.980.08%环氧丙烷227.4613210.905.48%甲醇2525.5680924.4560.89%丙二醇单甲醚5.96537.290.14% 反应器的数学计算此反应选用固定床列管式反应器，反应物、产物均为液相，催化剂为固体，此模型为拟均相模型；对于实际的工业固定床反应器，尤其是列管式床层，其床层高度都可以满足L10dp的条件，因此也都可以认为床层轴向返混的影响可以忽略，即可以将固定床床层进
