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1、年产6万吨环氧乙烷工艺设计The Design of Producting Ethylene Oxide Process 60,000 t/a目录摘要IAbstractII引 言1第1章 国内外环氧乙烷的综述21.1 环氧乙烷在国民经济中的地位和作用21.2 环氧乙烷在国内外的发展动向21.2.1 生产技术21.2.2 技术发展动向31.3 环氧乙烷的市场需求状况3第2章 工艺概述42.1 环氧乙烷的性质42.1.1 环氧乙烷的物理性质42.1.2 环氧乙烷的化学性质42.2 环氧乙烷的生产方法的评述及选择42.2.1 氯乙醇法42.2.2 氧气氧化法42.3 环氧乙烷的生产原理52.3.1
2、氧化反应原理52.3.2 二氧化碳脱除原理62.4 工艺流程6第3章 物料衡算83.1 物性数据83.2 设计依据83.3 循环系统的物料衡算83.3.1 计算依据83.3.2 混合器(M-102)93.3.3 反应器(R-101)133.3.4 环氧乙烷吸收塔(T-201)163.3.5 排放系统203.3.6 二氧化碳的吸收系统223.4 环氧乙烷解析塔(T-203)233.5 环氧乙烷解析塔顶冷凝器(E-204)253.6 环氧乙烷解析塔塔顶冷凝器(E-205)293.7 脱轻组分塔（T-301）30第4章 热量衡算334.1 设计依据334.2 反应器(R-101)334.3 产品第一
3、冷却器(E-101)344.4 应器进料-产品换热器(E-102)36第5章 设备计算395.1理论塔板计算395.2 实际塔板数的确定405.3塔径的计算415.3.1 精馏段415.3.2 提馏段425.4塔高的计算435.5 塔板结构尺寸及溢流装置的确定435.5.1 堰长435.5.2 溢流堰高445.5.3 弓形降液管的宽度和面积445.5.4 降液管底隙高度455.6 塔板的布置455.6.1 塔板分布455.6.2 浮阀的数目与排列465.6.3 鼓泡区面积465.6.4 阀孔分布475.6.5 孔速及动能因数475.6.6 开孔面积和开孔率47第6章 安全、环保及能量利用496
4、.1 工艺设备一览表496.2 原料消耗表496.3 能量消耗表496.4 安全措施506.5 三废处理50结论51致谢52参考文献53年产6万吨环氧乙烷工艺设计摘要： 本设计是对年产6万吨环氧乙烷工艺设计。采用乙烯在纯氧中直接氧化的方法制环氧乙烷，在实际生产理论的基础上，制定合理可行的设计方案。本设计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。并对对主要设备如：混合器、反应器、环氧乙烷吸收塔、二氧化碳吸收系统，环氧乙烷解析塔，冷凝器，脱轻组分塔等进行物料衡算，对环氧乙烷反应器，产品第一换热器，进料-产品换热器，三个设备进行热量衡算。EO精馏塔是环氧乙烷生产的
5、重要设备，精馏塔采用F1型单溢流浮阀塔，溢流管为弓形降液管，设计确定全塔高度21m，塔板总数为31块，塔顶温度可设为45，塔釜温度可设为146，精馏段塔径为4m，塔板堰长2.8m，板上液层高度0.064m, 阀孔数为1403个，相邻的两排中心孔距0.08m；提馏段塔径为3.2m，塔板堰长2.24m，板上液层高度0.083m, 阀孔数为809个，相邻的两排中心孔距0.087m。关键词：环氧乙烷 工艺流程 反应器 物料衡算 热量衡算Annual Output of 60,000 Tons of Ethylene Oxide Process DesignAbstract：This design is
6、 annual output of 60.000 ton of ethylene oxide process . by direct oxidation of ethylene in pure oxygen method of manufacturing ethylene oxide ,the feasible design scheme was set down according to the theory of practicality production. In this design, the position and the function in the national ec
7、onomy, the produce methods in industry, the principle of produce, process procedure. For the main equipment such as : mixtor, reactor, the absorb tower of epoxy ethane, the absorb system of carbon dioxide, the stripper of epoxy ethane, condenser, the dehydrogenation components of the tower etc. calc
8、ulating of material balance were done , calculation of energy balance were carried on for the epoxy ethane reactor, heat exchanger, and condenser three equipment in all. EO distillation column is a important equipment for production of ethylene oxide. Distillation columnuse F1 the typesingleoverflow
9、 tower. overflow pipeisarcheddowncomer. It was designed that the height of the full tower is 21m.,the total of the plates are 31,the top temperature could be set to 45 C and the temperature of reboiler can be set to 146 C,rectifying section of the tower diameter is 4m plate weir length 2.8m, The hei
10、ght of the on-board liquid layers is 0.064m, the total of the valve hole is 1403, the length of plates weir is 2.24m, the height of on-board liquid layers 0.083m, the total of the valve hole is 809,the pitch of two adjacent rows of center is 0.087m.Keywords: Ethylene Oxide ; Process ; Reactor ; Mate
11、rial Balance ; Heat Balance52引 言环氧乙烷是乙烯的衍生物，是重要的基本有机化工原料，主要用于生产聚酯产品及汽车用防冻剂的原料乙二醇。环氧乙烷还可衍生出一些重要的精细化工中间体， 应用范围遍及纺织、 洗染、 医药、 电子、 汽车等诸多领域。环氧乙烷早期采用氯醇法工艺生产，20世纪20年代初，美国联合碳化合物公司(Union Carbide Corp 简称UCC)进行了工业化生产，该法的优点是对乙烯的纯度要求不高，反应条件较缓和，但生产过程中消耗大量石灰和氯气，反应介质有强腐蚀性，腐蚀设备，且有大量含氯化钙的污水生成，污染环境，产品纯度低，现已被淘汰。之后公司基于Le
12、fort有关银催化剂的研究成果， 使用银催化剂， 推出空气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺。50年代末（1958年），美国壳牌化学公司（Shell Chemical Company简称Shell）公司有开发了氧气法，即乙烯直接氧化生产环氧乙烷的技术。由于直接氧化法与氯乙醇法相比具有工艺流程简单，无腐蚀性，无大量废料排放，废热可合理利用等优点，故得到迅速发展。 由于氧气直接氧化法技术先进，适宜大规模生产，生产成本低，产品纯度低，产品纯度可达99.99%此外设备体积小，放空量少，排出的废气量只相当于空气氧化法的2%，相应的乙烯损失少，另外氧气氧化法流程比空气氧化法短，设备少，用纯氧氧化剂可提高进料浓
13、度和选择性，生产成本大约为空气氧化法的90%；同时氧气氧化法比空气氧化法反应温度低，有利于延长催化剂的使用寿命。因此，近年来新建的大型装置均采用纯氧作氧化剂，逐渐取代了空气氧化而成为占绝对优势的工业生产。本设计采用乙烯直接氧化法，即乙烯、纯氧、致稳剂甲烷和抑制剂，通入列管式固定床反应器(银催化剂作填料)中，在复合型银作催化剂表面反应生成环氧乙烷。第1章 国内外环氧乙烷的综述1.1 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此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
14、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。我国由氯乙醇法生产环氧乙烷始于1960年代，由于氯乙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，
15、国内小规模的氯乙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化法。1.2 环氧乙烷在国内外的发展动向1.2.1 生产技术1922年UCC（联碳公司）建成首套氯乙醇法工业生产装置，1938年又建成了首套乙烯氧化法工业装置。1958年Shell（壳牌公司）建成首套乙烯氧化法工业装置。目前，全球环氧乙烷专利技术大1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、脱二氧化碳、环氧乙烷回收组成，但抑制剂选择、工艺流程上略有差异。目前国内外环氧乙烷生产厂家均采用乙烯氧化法生产技术，基本为引进技术。1.2.2
