反应工程课程设计任务书 环氧乙烷的反应器设计
环氧乙烷课程设计任务书+课程设计范例
环氧乙烷课程设计任务书+课程设计范例《化工工艺学》课程设计任务书一、课程设计的目的通过课程设计，旨在使学生了解化工工艺基本原理、重要工艺过程、设备的构造及工程设计基本内容，初步掌握化工工艺设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、收集和查阅文献资料的能力、分析和解决工程实际问题的能力、独立工作和创新能力。
课程设计的任务是：学生能综合运用所学理论知识和所掌握的各种技能，通过独立思考和锐意创新，在规定的时间内完成指定的化工工艺的设计任务，并通过设计说明书及设计图形式正确表述。
二、设计任务及要求1、设计题目4.2/7.2/ 9.2万吨/年环氧烷生产工艺设计2、设计条件用N2作为惰性致稳气时的原料气组成组成C2H4 O2 N2 CO2 CH4 C2H6 Ar H2O mol，% 15.00 7.00 53.27 10.55 0.63 0.87 12.40 0.28 反应器的单程转化率：12.3% 选择性：73.8%环氧乙烷的吸收率：99.5%O2中夹带Ar 0.00856 mol/mol，循环排放气中含Ar为12.85%（10～15%，可自行调配），产品环氧乙烷中含Ar 0.00631 mol/mol。
年生产7440小时。
3、设计任务1）设计方案简介：对给定或选定的工艺流程进行简要的论述。
2）主要设备的工艺设计计算：包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。
对反应器和环氧乙烷精馏塔做详细设计计算(包括工艺参数和设备参数)。
3）典型辅助设备的选型和计算：包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。
4）工艺流程简图：以单线图的形式绘制，标出主要设备和辅助设备的物流量、能流量和主要化工参数测量点。
5）主要设备工艺条件图：包括设备的主要工艺尺寸。
6）编写设计说明书：包括设计任务书、目录、设计方案简介与评述、工艺设计及计算、主要设备设计、设计结果汇总表、参考资料等内容，并附带控制点的工艺流程图。
年产3万吨环氧乙烷工艺的初步设计-反应器设计-开题报告
氧乙烷生产工艺流程。
2、设计出符合生产的生产流程图和合理的关键设备，满足工艺的指标需要。
3、对整个产品进行物料衡算、热量衡算、设备设计和选型，股和产品的需求
课
题
4、产品的技术经经济指标化工厂污染处理、排放符合国家国家环保的要求。
的
5、仔细检查工艺设计过程，完成和修改。
工
作
方
案
1、查阅文献、资料有困难，缺乏一些方法和技巧。
因此，依靠自身的乙烯资源，以前国内的环氧乙烷生产主要依靠中石化和中石油。
展 市场人士还普遍认为，尽管目前环氧乙烷的盈利能力大多数时候还是高于乙二醇。随 趋 势 着环氧乙烷的产能的快速增长，未来环氧乙烷的盈利能力将和乙二醇趋同，环氧乙烷
的高收益时代将一去不返。
设计内容：
1、综述
2、环氧乙烷的性质和用途
开题报告
学号
姓名
指导教师
学院/ 系别
文理学院化工系
专业/班级
应用化学 12102 班
毕业设计（论文）题目
年产 3 万吨环氧乙烷工艺的初步设计-反应器设计
题目类型
工程设计 □技术开发 □管理模式设计 □其他
□软件工程 □理论研究和方法应用
环氧乙烷，是最简单最重要的环氧化合物。有毒、易爆、活性高、易自聚。烯烃
气相氧化可制得很多有用的有机化合物，其中比较重要的有乙烯环氧化制取环氧乙
烷、丙烯环氧化制取环氧丙烷以及丁烯氧化制取顺丁烯二酸酐等。
选
环氧乙烷是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯而占第二位的重要有机化工产品。它
题 除部分用于制造非离子表面活性剂、氨基醇、乙二醇醚外，主要用来生产乙二醇，后
目 者是制造聚酯树脂的主要原料，也大量用作抗冻剂。现在几乎所有的环氧乙烷都与乙 的 及 二醇生产相结合在一起，大部分或全部环氧乙烷用于生产乙二醇，少部分用于生产其
环氧乙烷固定床反应器课程设计
化工与制药学院课程设计说明书课题名称：年产 1.5万吨环氧乙烷固定床反应器设计专业班级：2011 级有机与石油化工1 班学生学号：1106170104学生姓名：陈正飞学生成绩:指导教师：杨昌炎设计时间：2015.1.6—2015.01.20武汉工程大学课程设计任务书系别化工与制药学院班级有机一班学生陈正飞一、设计名称年产吨环氧乙烷固定床反应器设计二、任务根据设计条件，通过物料衡算、热量衡算、反应器的选型及尺寸的确定，计算压降、催化剂的用量等，设计出符合设计要求的反应器，并画出设备的装配图。
三、内容1、概述2、环氧乙烷物化性质3、设计方案4、设计条件5、工艺计算6、设计总结7、参考文献四、计划进度1、发题 2015年1月6日2、第一阶段：2015年1月6日～1月12日工艺计算与设备计算3、第二阶段：1月13日～1月18日画图、撰写设计报告、答辩4、第三阶段：1月19-日～1月20日设计答辩指导老师杨昌炎教研室主任刘生鹏目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------------ I Abstract -------------------------------------------------------------------------------------------------------- II 第一章概述 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 1第二章环氧乙烷物化性质 --------------------------------------------------------------------------------- 32.1 物理性质--------------------------------------------------------------------------------------------- 32.2 化学性质--------------------------------------------------------------------------------------------- 43.1 环氧乙烷生产艺------------------------------------------------------------------------------------ 73.2 环氧乙烷生产的设计方案 ----------------------------------------------------------------------- 83.3.2 工艺参数 ------------------------------------------------------------------------------------------ 83.3.3 环氧乙烷生产工艺流程 ---------------------------------------------------------------------- 10第四章工艺计算 ------------------------------------------------------------------------------------------- 134.1 设计条件------------------------------------------------------------------------------------------- 134.1.1 反应原理 ---------------------------------------------------------------------------------- 134.1.2 原料组成 ---------------------------------------------------------------------------------- 144.1.3 反应器设计条件 ------------------------------------------------------------------------- 144.2 物料衡算------------------------------------------------------------------------------------------- 144.3 热量衡算------------------------------------------------------------------------------------------- 17第五章反应器的工艺参数优化 ------------------------------------------------------------------------- 215.1 催化剂的用量------------------------------------------------------------------------------------- 215.2 确定氧化反应器的基本尺寸 ------------------------------------------------------------------ 255.3 床层压力降的计算 ------------------------------------------------------------------------------ 265.4 传热面积的核算---------------------------------------------------------------------------------- 275.4.1 床层对壁面的给热系数 ------------------------------------------------------------- 275.4.2 总传热系数的计算 ---------------------------------------------------------------------- 285.4.3 传热面积的核算 ------------------------------------------------------------------------- 285.5 反应器塔径的确定 ------------------------------------------------------------------------------ 29第六章设计参数总结 ------------------------------------------------------------------------------------- 31第七章安全生产 ------------------------------------------------------------------------------------------- 33第八章三废治理与环境保护 ---------------------------------------------------------------------------- 37第九章资金核算 ------------------------------------------------------------------------------------------- 39第十章设计体会 ------------------------------------------------------------------------------------------- 41摘要环氧乙烷是乙烯的衍生物，是重要的基本有机化工原料,广泛用于生产乙二醇、农药乳化剂等各种精细化学品。
环氧乙烷反应器裙座与塔体连接结构设计
１ ． ２ 材 料特性
制 作 简体 、封 头 的材 料 为 Ｓ Ａ 一 ５ １ ６ Ｇ ｒ ． ７ ０钢 板 ，
表 １ 反 应 器 主 要 技术 参 数
１ ． ３ 有 限元计 算模 型
本 文 采 用 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ １ １ ． ０进 行 计 算 。模 型 结 构 为
本 文 所 述 反 应 器 为 某 石 化 企 业 环 氧 乙烷 反 应 器 ，属 于换热 式直 立 圆柱 壳压 力容器 ，反应 器顶 部
为椭 圆形 封 头 ，中部是 圆柱形 简体 ，下部 为锥形 封 头 ，整 个 反 应 器 塔 体 由 裙 座 支 撑 （ 见表 １ ）。 裙 座与筒 体连 接结构 中 ，整体 锻件结 构 的上端 与反应 器筒体 对接 连接 ，过渡 段锻 件下端 分成 两部 分 ，分 别与锥 形封 头及裙 座简 体连 接 。而对接 全焊 透结 构 采 用 对 接 焊缝 将 裙 座 筒 体 与 塔 体 下 封 头 连
接 ，裙 座 壳 外 径 与 相 连锥 形 封 头 外 径 相 等 （ 见表
２ 、表 ３ ） 。
结构 １ 中 的过 渡段 采用 Ｓ Ａ 一 ７ ６ ５ 一 Ⅱ锻件 。有 限元 计 算 中模 型各 部分 的材 料数 据 取 自Ａ Ｓ ＭＥ Ｂ Ｐ Ｖ Ｃ ２ ０ １ ０ Ｓ Ｅ Ｃ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｉ Ｉ Ｍ Ａ Ｔ Ｅ Ｒ Ｉ Ａ Ｌ Ｓ Ｐ Ａ Ｒ Ｔ Ｄ 及 其 他 参 考 资 料
一
重技术 ，
一
ｉ ／ ＇ ＠ｉ ／ ＇ ｇ
（ ａ １ 结构 １ （ 整体锻件结构）
（ ｂ ） 结构 ２ （ 对接全焊透结构）
图 ２ 结 构 简 图 表 ２ 整体 锻 件 结 构 几 何 参数 （ １ ＇ Ｉ ｌ ｌ Ｉ １ ）
催化反应工程华东理工大学第五章2环氧乙烷合成反应器
边界条件（无因次化）
Z 0 0
yC2H4
y , o C2H4
yCO2
yo CO2
,
1
yC2H4 yCO2 0, s 0
1
y C2 H 4
yCO2
0, w
Bi f
, w
s
Bis
s
模型参数的计算公式
径向弥散混合系数计算公式：
Der
ud p
10[119.4 d p / dl
核心设备反应器是立式列管固定床反应器，壳体走 蒸汽，反应的原料气走管内。
反应器特性和操作条件见下表
表 环氧乙烷合成反应器特性和操作条件
催化剂填充高度
反应管内径 列管数
催化剂外形尺寸 催化剂装填量
空速 反应压力 原料气进口温度 饱和蒸汽压力 饱和蒸汽温度
7.00m
31.3mm 8821
6.5×2.5×6mm 55.44ton
fCO2 2COR2r2 b ZRgT / Pk g,CO2 Se
b CORi Hi ri /sSeT 0 i1,2
反应器模型－二维非均相
气相方程（无因次化）
yC2H4 Z
Pe m ,C2 H 4
y2 C2 H 4 2
1
y C2 H 4
Da C2H4
y y C2H4
s C2 H 4
二 环氧乙烷合成反应器
1 环氧乙烷反应体系特性
在银催化剂上，乙烯（简称ET）氧化除得到 产物环氧乙烷（简称EO）外，主要副产物是 二氧化碳和水。
C2
H
＋
4
1 2
O2
C 2H4O
(1)
C H ＋3O 2CO 2H O (2)
24
环氧乙烷的制取设计方案
环氧乙烷的制取设计方案设计方案简介环氧乙烷（简称EO）是最简单也是最重要的环氧化合物，在常温下为气体，沸点10.5℃。
可以与水、醇、醚及大多数有机溶剂以任意比混合。
有毒，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。
环氧乙烷是以乙烯为原料产品中的第三大品种，仅次于聚乙烯和苯乙烯。
它的用途是制取生产聚酯树脂和聚酯纤维的单体、制备表面活性剂，此外还用于制备乙醇胺类、乙二醇醚类等。
一、反应过程分析：工业上生产环氧乙烷最早采用的方法是氯醇法，该法分两步进行，第一步将乙烯和氯通入水中反应生成2-氯乙醇，2-氯乙醇水溶液浓度控制在6%-7%（质量）;第二步使2-氯乙醇与Ca(OH)2反应，生成环氧乙烷。
该法的优点是对乙烯的浓度要求不高，反应条件较缓和，其主要缺点是要消耗大量氯气和石灰，反应介质有强腐蚀性，且有大量含氯化钙的污水要排放。
因此开发了乙烯直接氧化法，取代氯醇法。
工业上生产环氧乙烷的方法是乙烯直接氧化法，在银催化剂上乙烯用空气或纯氧氧化。
乙烯在Ag/α-Al2O3催化剂存在下直接氧化制取环氧乙烷的工艺，可用空气氧化也可以用氧气氧化，氧气氧化法虽然安全性不如空气氧化法好，但氧气氧化法选择性较好，乙烯单耗较低，催化剂的生产能力较大，故大规模生产采用氧气氧化法。
主要反应方程式如下：主反应副反应由乙烯环氧化反应的动力学可知，乙烯完全氧化生成二氧化碳和水，该反应是强放热反应，其反应热效应要比乙烯环氧化反应大十多倍。
故副反应的发生不仅使环氧乙烷的选择性降低，而且对反映热效应也有很大的影响。
选择性下降，热效应就明显增加，如选择性下降移热慢，反应温度就会迅速上升，甚至产生飞温。
所以反应过程中选择性的控制十分重要。
二、催化剂的选择：环氧化法生产环氧乙烷是一个强放热放应，为减少深度氧化的副反应，提高选择性，催化剂的选择非常重要。
研究表明，只有在银催化剂催化下乙烯的环氧化反应才有较高的选择性。
年产3万吨环氧乙烷工艺的初步设计-反应器设计-开题报告
精美，有索引，符合国内行业标准
一、引言
环氧乙烷是生物醇的一种，具有高的生物可利用性和易于合成，是工业上非常重要的化工原料。
由于它的特殊性，近年来得到了越来越多的应用，如用于聚氨酯行业，也可以用于药物、日用品等领域。
因此，对环氧乙烷生产已成为化学工业中的热门话题。
在环氧乙烷制造中，反应器是最重要的部分，反应器的设计决定了设备的能效和成本。
本文讨论的内容是基于最新技术，针对一种年产3万吨环氧乙烷工艺，设计其反应器系统。
二、反应器的设计
1、反应器的选择
在反应器设计中，首先考虑的是选择合适的反应器。
由于环氧乙烷的生产工艺不仅涉及有机合成反应，而且涉及到一系列的物理反应，因此，涉及到多种反应器的使用。
例如，有机合成反应一般选择反应釜，反应温度一般为150℃；物理反应则可以选择真空反应釜，可以使反应温度达到200℃；另外，也可以使用分散反应釜，反应温度可以达到更高，但要注意反应产物的安全性。
2、反应器的设计
在反应器设计中，应考虑到反应物料的物理和化学性质，以及反应过程所需的反应时间、温度、压力等因素；对于不同的化学反应，还应考虑反应活度、反应速率等因素；。
化工工艺学课程设计 80000吨年环氧乙烷反应系统工艺设计
化工工艺学课程设计设计题目80000吨/年环氧乙烷反应系统工艺设计系别化学与材料工程系专业/班级化学工程与工艺/XXX学号姓名XXX指导老师XXX化工工艺学课程设计课程设计目的：是对学生所学的专业理论知识及某些专业技能的综合利用与实践，使学生能理论联系实际，也是进行化工开发和过程研究的必要准备。
培养学生综合运用各方面的知识与技能解决实际工程问题的创新能力。
课程设计内容：针对性地选择“乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺”，从工艺角度出发对其生产过程和主要设备进行物料衡算、热量衡算、塔设备简捷法计算、换热器设计等工艺计算；对乙烯氧化固定床列管反应器进行计算；对吸收塔中各组分的吸收情况进行计算；并绘制乙烯直接环氧化生产环氧乙烷的带控制点的工艺流程图，书写设计任务书。
设计题目：80000吨/年环氧乙烷反应系统工艺设计（1）空气氧化法包括：制气（吸收塔）、合成(固定床列管反应器)、精制（精馏塔）（2）氧气直接氧化法包括：合成(固定床列管反应器)、精制（精馏塔）要求：至少画一张工艺流程图，一张主设备图目录第一章前言1.1 环氧乙烷概述 (6)1.2 环氧乙烷生产方法概述 (7)1.3 环氧乙烷生产原理 (8)1.3 环氧乙烷工艺流程 (10)第二章塔设备的概述2.1 概述 (13)2.2 板式塔与填料塔的比较 (13)2.3 塔板选择 (13)第三章设计方案简介3.1 装置流程的确定 (15)3.2 操作压力的选择 (15)3.3 浮阀标准 (15)3.4 设计草图 (16)第四章物性计算4.1 塔的物料衡算 (17)4.2 塔板数的确定 (17)4.3 精馏塔的工艺条件及有关数据的计算 (19)第五章塔的主要工艺尺寸计算5.1 塔径的计算 (24)5.2 精馏段地有效高度计算 (25)第六章塔板的主要工艺尺寸计算6.1 溢流装置计算 (26)6.2 塔板布置 (27)6.3 开孔区面积计算 (27)6.4 阀孔计算及排列 (28)第七章塔板的流体力学验证7.1 塔板压降 (32)7.2 液面落差 (32)7.3 液末夹带及泛点率 (32)7.4 漏液点 (33)7.5 液泛（淹塔）情况 (33)第八章塔板负荷性能图8.1 漏液线 (36)8.2 液相负荷下限线 (36)8.3 液相负荷上限线 (36)8.4 液末夹带线 (36)8.5 液泛线 (37)第九章塔的结构与附属设备9.1 塔体结构 (42)9 附属设备计算及选型 (42)附录：1 浮阀塔设计计算结果 (44)2 主要符号说明 (47)3 设计小结 (48)4 参考文献 (49)板式精馏塔设计任务书一、设计题目：环氧乙烷--水精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量） 80000 吨/年操作周期 XXXX 小时/年进料组成 40% （质量分率，下同）塔顶产品组成≥99%塔底产品组成≤1%2、操作条件操作压力 4kPa （表压）进料热状态自选单板压降≤0.7 kPa全塔效率 E T=56％回流比自选3、设备型式筛板塔板4、厂址安徽地区三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、塔的工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图及精馏塔工艺条件图7、设计评述第一章前言1.1环氧乙烷概述[3]低级烯烃的气相氧化都属非均相催化氧化范畴。
反应工程乙烯空气氧化法制环氧乙烷课程设计(1)
第二章工艺流程图及说明2.1 氧化反应部分流程草图说明由于此反应为气固相反应，并且催化剂比较贵,所以选择列管式固定床反应器。
反应放出大量的热,所以须采用换热介质进行换热，根据反应的热效应求得反应的温度在180-250℃，因此选择矿物油作为换热介质，采用外部循环式换热。
V-204带控制点的氧化流程图第三章 物料衡算由设计任务书已知数据如下：原料气的组成组分 42H C2CO2O 2N含量（mol%) 3.4 7.7 5.6 83.3原料进入反应器的温度为210°C反应温度为250°C 反应压力为1MPa 乙烯转化率为26.0%；选择性为65%；空速为5000h -1 年工作时间7200小时，年产量20000吨 反应产物分离后回收率为90%反应器内催化剂填充高度为管长95%，每根管长3米采用间接换热方式：导出液进口温度230°C ，出口温度235°C,导出液对管壁的给热系数为650W/m 2·K催化剂为球体，D=3mm,床层孔隙率为0.8在250°C ，1MPa 下反应气体导热系数为0.0304W/m 2K,粘度为4.26×10-5PaS,密度为7.17Kg/m 33.1 乙烯催化氧化制取环氧乙烷得物料衡算框图：其中：FF 新鲜原料气 MF 原料混合气 RP 反应混合气 SP 混合分离气 RC 循环气 P 产品环氧乙烷W 排空废气 SPC 未脱除二氧化碳的循环气 TC 脱除的二氧化碳 SRC 脱除二氧化碳的循环气3.2 反应原理乙烯和氧气在银催化剂上，于一定温度和压力下，直接氧化生产环氧乙烷，反应方程式可表为： （1）主反应：O H C O H C 4224221→+反应为放热反应，在250°C 时，每生成一摩尔环氧乙烷要放出25．19kcal 的热量。
（2）在主反应进行的同时，还发生其它副反应，其中主要是乙烯的燃烧反应。
反应工程乙烯空气氧化法制环氧乙烷课程设计
反应工程课程设计设计题目：乙烯催化氧化制环氧乙烷的反应器设计专业名称：化学工程与工艺*名：***学号：*********系别：化学与化学工程系****: **设计时间：2012-5-28 至2012-6-7目录设计任务书第一章绪论 (2)1.1反应过程分析 (2)1.2催化剂的选择 (2)1.3反应器的选择 (3)1.4反应条件的分析 (3)第二章工艺流程及说明 (4)2.1乙烯的氧化 (4)2.2环氧乙烷的吸收与解析 (6)第三章物料衡算 (8)3.1原料气的组成 (8)3.2物料衡算图及反应原理 (9)3.2反应器的物料衡算 (10)第四章热量衡算 (12)4.1反应器的热量衡算 (12)4.2热量衡算 (14)第五章反应器的设计 (16)5.1催化剂的用量 (17)5.2确定氧化反应器的基本尺寸 (20)5.3床层压力降的计算 (20)5.4传热面积的核算 (20)5.5反应器塔径的确定 (22)5.6设备壁厚的计算 (24)5.7 附属设备的计算 (24)第六章设计结果汇总 (26)符号说明 (27)参考文献 (28)第一章绪论环氧乙烷（简称EO）是最简单也是最重要的环氧化合物，在常温下为气体，沸点10.5℃。
可以与水、醇、醚及大多数有机溶剂以任意比混合。
有毒，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。
环氧乙烷是以乙烯为原料产品中的第三大品种，仅次于聚乙烯和苯乙烯。
它的用途是制取生产聚酯树脂和聚酯纤维的单体、制备表面活性剂，此外还用于制备乙醇胺类、乙二醇醚类等。
1.1 过程分析工业上生产环氧乙烷最早采用的方法是氯醇法，该法分两步进行，第一步将乙烯和氯通入水中反应生成2-氯乙醇，2-氯乙醇水溶液浓度控制在6%-7%（质量）;第二步使2-氯乙醇与Ca(OH)2反应，生成环氧乙烷。
该法的优点是对乙烯的浓度要求不高，反应条件较缓和，其主要缺点是要消耗大量氯气和石灰，反应介质有强腐蚀性，且有大量含氯化钙的污水要排放。
化工工艺学课程设计任务书--环氧乙烷反应系统工艺设计
化工工艺学课程设计任务书--环氧乙烷反应系统工艺设计化工工艺学课程设计
一、课程设计目的:
是对学生所学的专业理论知识及某些专业技能的综合利用与实践，使学生能理论联系实际，也是进行化工开发和过程研究的必要准备。
培养学生综合运用各方面的知识与技能解决实际工程问题的创新能力。
二、课程设计内容:
针对性地选择“乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺”，从工艺角度出发对其生产过程和主要设备进行物料衡算、热量衡算、塔设备简捷法计算、换热器设计等工艺计算;对乙烯氧化固定床列管反应器进行计算;对吸收塔中各组分的吸收情况进行计算;并绘制乙烯直接环氧化生产环氧乙烷的带控制点的工艺流程图，书写设计任务书。
三、设计题目:
(1) 80000吨/年环氧乙烷反应系统工艺设计 (化工1班)
(2) 50000吨/年环氧乙烷反应系统工艺设计 (化工2班)
(1)空气氧化法
包括:制气(吸收塔)、合成(固定床列管反应器)、精制(精馏塔)
(2)氧气直接氧化法
包括:合成(固定床列管反应器)、精制(精馏塔)
四、设计要求:至少画一张工艺流程图，一张主设备图
工艺流程图如下所示:。
课程设计 环氧乙烷生产工艺设计
化工工艺学课程设计设计题目：环氧乙烷生产工艺设计目录一、设计方案简介 (2)二、工艺流程草图及说明 (6)三、物料衡算 (8)四、计算结果概要 (15)五、工艺流程说明 (15)六、工艺流程图 (21)七、参考文献 (22)一、设计方案简介环氧乙烷（沸点10.5℃）是最简单也是最重要的环氧化合物，其用途是制取生产聚酯树脂和聚酯纤维的单体、制备表面活性剂，此外还用于制备乙醇胺类、乙二醇醚类等。
1、反应过程分析：工业上生产环氧乙烷的方法是乙烯氧化法，在银催化剂上乙烯用空气或纯氧氧化。
乙烯在Ag/α-Al2O3催化剂存在下直接氧化制取环氧乙烷的工艺，可用空气氧化也可以用氧气氧化，氧气氧化法虽然安全性不如空气氧化法好，但氧气氧化法选择性较好，乙烯单耗较低，催化剂的生产能力较大，故大规模生产采用氧气氧化法由乙烯环氧化反应的动力学图示可知乙烯完全氧化生成二氧化碳和水，该反应是强放热反应，其反应热效应要比乙烯环氧化反应大十多倍。
副反应的发生不仅使环氧乙烷的选择性降低，而且对反应热效应也有很大的影响。
选择性下降热效应明显增加，故反应过程中选择性的控制十分重要。
如选择性下降移热慢，反应温度就会迅速上升，甚至产生飞温。
2、催化剂的选择：由于选择性在反应过程中的重要性，所以要选择选择性好的催化剂，银催化剂对乙烯环氧化反应较好的选择性，强度、热稳定性、寿命符合要求，所以用银催化剂。
催化剂由活性组分银、载体和助催化剂组成。
助催化剂主要有碱金属、碱土金属、稀土金属化合物等。
其作用是提高活性、增大稳定性、延长寿命。
抑制剂的作用是抑制非目标产物的形成，主要有硒、碲、氯、溴等。
载体的主要功能是负载、分散活性组分，提高稳定性。
载体的结构（特别是孔结构）对助剂活性的发挥、选择性控制有极大的影响（乙烯氧化制环氧乙烷的特殊性要求载体比表面积低并且以大孔为主）。
3、反应压力：加压对氧化反应的选择性无显著影响，但可提高反应器的生产能力且有利于环氧乙烷的回收，故采用加压氧化法，但压力高对设备的要求高费用增加催化剂易损坏。
化工设计：环氧乙烷的制取百度文库的
目录一、设计任务书 2二、设计方案简介 3三、工艺流程草图及说明 6四、物料衡算9五、计算结果一览表16六、工艺流程说明17七、附图20八、参考文献22设计任务书一、基本数据用N2作为惰性致稳气时的原料气组成反应器的单程转化率：12.3%选择性：73.8%环氧乙烷的吸收率：99.5%O2中夹带的0.00856mol，循环排放气中含Ar为12.85%，产品环氧乙烷中含Ar 0.00631mol。
二、课程设计内容及要求（一）内容1、对环氧乙烷反应系统的物料衡算；2、绘制环氧乙烷反应系统的工艺流程图（一张）；3、绘制二氧化碳脱除系统的工艺流程图（一张）；4、编制课程设计说明书（一份）。
（二）具体要求1、环氧乙烷反应系统的物料衡算方法参考《基本有机化工工艺学》（吴指南主编）一书。
2、绘制的带控制点的工艺流程图必须符合化工制图的规范，并且字体必须工整。
3、编制的课程设计说明书应对计算过程与工艺流程的选择以及控点的确定进行详细的说明和解释。
设计方案简介环氧乙烷（简称EO）是最简单也是最重要的环氧化合物，在常温下为气体，沸点10.5℃。
可以与水、醇、醚及大多数有机溶剂以任意比混合。
有毒，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。
环氧乙烷是以乙烯为原料产品中的第三大品种，仅次于聚乙烯和苯乙烯。
它的用途是制取生产聚酯树脂和聚酯纤维的单体、制备表面活性剂，此外还用于制备乙醇胺类、乙二醇醚类等。
一、反应过程分析：工业上生产环氧乙烷最早采用的方法是氯醇法，该法分两步进行，第一步将乙烯和氯通入水中反应生成2-氯乙醇，2-氯乙醇水溶液浓度控制在6%-7%（质量）;第二步使2-氯乙醇与Ca(OH)2反应，生成环氧乙烷。
该法的优点是对乙烯的浓度要求不高，反应条件较缓和，其主要缺点是要消耗大量氯气和石灰，反应介质有强腐蚀性，且有大量含氯化钙的污水要排放。
环氧乙烷水合反应器的简易设计方法
环氧乙烷水合反应器的简易设计方法O’HOH这是放热反应,可维持反应的温度.在环氧乙烷水合反应中生成的乙二醇,能再与环氧乙烷反应,生成二乙二醇,三乙二醇及多乙二醇,这些反应统称副反应,它们也是放热反应.目前,环氧乙烷水台反应大都在管式反应器内进行.管式反应器能有效地减少流体返混现象,使流体流动接近理想置换形态,提高乙二醇产率;反应设备结构简单,便于维护检修.是一种较为理想收精日期一1996—08一l6的水合反应器.Tj岳Tc1环氧乙烷水台反应的影响因素影响反应最终结果的因素有原料配比,水合温度,水合压力和水合时间.1.1原料配比环氧乙烷水合反应的试验研究结果表明,水与环氧乙烷的分子比对产品分布有明显影响,产品分布主要取决于水与环氧乙烷的分子比,即当原料配比相同时,产品分布是基本相同的.乙二醇的选择性随水与环氧乙烷分子比的增大而增高.为了要得到多的乙二醇产品,水比应该大些.但是应该看到,由于分子比的增大,一般说来在同样生产能力下设备容积要增大,造价相应增高另外,得到乙二醇水溶液浓度降低了.这样便须要消耗大量的热能除去稀溶液中的水分,因此操作36.石油化工设计第14卷费用也增加.由此可见,水与环氧乙烷的分子比也不易过大.工业生产中,水与环氧乙烷的分子比通常为15~20,这样可获得较高的乙二醇产率.我国引进的一些乙二醇生产装景,水与环氧乙烷的分子比为22.1.2水合温度在没有催化剂的情况下,为了加快反应速度.必须适当提高反应温度.提高水合温度就必须提高水合压力,从而对设备的结构和材料就要提出更高的要求.因此,水合温度也不宜过高,工业生产中,通常为150~220℃.研究工作结果表明,水合温度只是影响到反应的速率,对产品分布无明显影响.1.3水合压力在无催化剂时,由于水合反应是在较高温度下进行,为了保持液相反应,所以必须进行加压操作. 压力大小与水合温度有关,在工业生产中,当水合温度为150～22O℃时,水合压力则相应为1～2.5MPa.研究工作结果表明,在工业生产的压力范围内,水合压力对产品分布也无显着影响.1.4水合时间环氧乙烷水合是不可逆的放热反应,在一般工业生产的条件下,环氧乙烷转化率可接近100,这里的关键是,在一定的水合温度,水合压力条件下,要保证有相应的水合时间.如果水合时间太短, 反应不完全;反之,水合时间过长,显然是没有必要的.在工业生产中,当水台温度为15O～22O℃,水合压力为1～2.5MPa时,相应的水合时间则为35~20min.因此,一定的水合时间是水合反应的保证条件2简易数学模型从上连的环氧乙烷水合反应的影响因素中我们可以得到如下的结论:●一定条—反应速度常数;r——反应停留时间}——环氧乙烷转化率.根据公式(2),用环氧乙烷转化率和反应时间r,可求出反应速度常数.这样,就可用实验的方法求得不同反应温度T下的k值.反应速度常数k与反应温度T的关系式可用阿累尼乌斯公式表示,其形式为:一koe-寿(3)上式可变为:In=In一番或Ink=A+Bf手)(4)只要已知两点温度下的值,由公式(4),就可求出常数A和占,即得到了反应速度常数h与反应温度T的关系式,进而由公式(2)求得一定反应第1期张守义等.环氧己烷水台反应器的简易设计方法?37? 停留时间下环氧乙烷的转化率.3应用公式(4)中的常数A和B,可以在实验室中求得,这要花费很多人力物力.也可从现有装置上不同水合温度下的操作数据中推导得出,这是最为简捷的途径.当然,在获取数据时,必须首先确定水与环氧乙烷的分子比.一般工业生产中的水比为22. 应用本方法,对某装置进行扩能改造,结果见表首先,应用公式(2),(4),采用装置一1和装置--2(水比一22)的原始数据,推导得到:A一11.42623,B一一5319.25装置一2扩能改造,介质流量由66.45m/h提高到94.86m/h,不改变原反应器设备,反应的停留时问由36.83rain减少到25.82rain,可计算得到反应入口温度应由107℃上升到118℃.对某装置进行扩艟改造的结暴衰4讨论(1)上述是用于装置改造的方法,也同样可应用于工业水合管式反应器的设计,采用公式(2), (4)和A,B值计算水合反应的停留时间和反应器的体积.(2)公式(2),(4),理论上是有普遍性的,而A,B的值是在水合反应的水比(分子比)一22的条件下推导出来的;并且,其产品分布也必须是水比(分子比)一22的条件下得出的试验值.(3)在设计中,计算得反应器的体积后,直径的确定虽有一定的随意性,但要符合下列的原则:①介质流体的雷诺数Re~100000;②反应器设备的长径比不要太大I@流体在反应器设备内的压力降不要过高(4)在水合反应器的设计中,环氧乙烷最终转化率的取值不要太高,约为99.7即可.例如,表中装置一2,在固定的条件下,反应停留时问为36min,转化率为99.7I当转化率要求为99.95时,则反应停留时间需要47.46min,反应器的长度也由146m增加到188m,这是没有必要的.(5)反应器设计中,必须考虑反应的温升.当水比为22时,反应绝热温升为48”(2考虑到反应器的热损失,反应的温升可按45℃计算.在公式(4)中的T值,应按反应进出口温度的对数平均值计反应温度不同,介质流体密度和粘度也随之不同.(6)反应器入口温度有一定的范围,建议不要超过130℃,因为环氧乙烷在高温下,有可能异构化而生成乙醛,乙醛易被氧化,生成醋酸而腐蚀设备.(7)表中的装置一2改造,计算的数据有待石油化工设计第14卷生产实践的验证.5结论环氧乙烷水合反应,通过对反应条件的基本分析和反应力学基本理论的推导,得到公式(2)和公式(4).当水比(分子比)=22时,用生产装置的数据求得A一11.42623.B一——5319.25此方法可用来进行水合反应器的设计或改造.参考文献1月般思辱墙,坪囊乙靛与乙=尊生产,1979年2豫仁学主编,化学反应工程与反应器.1988年Simpledesignphilosophyofethyleneoxidereactor ZhangShouyiLiuJinzhongXiaoXuejun (BeijingPetrochemicalEngineeringCo.ofSINOPEC,100101) Thispaperintroducesasimpledesignphilosophyofethyleneoxidereactoratspe cificconditions.Keywords:ethyleneoxidehydrationreactionwaterratioconversionratereacti onvelocityconstantreactionresidencetime主要国家与地区的合成纤维生产中国,韩国等亚洲国家的合成纤维生产在1985~1995期间,呈高速增长(10~5的态势.该地区的产量占世界产量的份额已由1980年的15%增至35,1995年则猛增至47. 主要国家和地区的合成纤维生产量(万t)(木刊瞌辑部)。
环氧乙烷生产工艺课程设计
课程设计报告( 2018 -- 2019 年度第 1 学期)名称：题目：院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：2018年月日目录设计任务 (3)一、概述 (3)1.1环氧乙烷 (3)1.1.1环氧乙烷物理性质 (4)1.1.2环氧乙烷化学性质 (4)1.2制备方法 (6)（1）氯醇法 (6)（2）氧化法 (6)1.3工艺技术展望与前景 (7)二、设计方案简介 (8)2.1反应工艺选择 (8)2.2反应条件 (8)2.2.1 反应温度 (9)2.2.2 反应压力 (9)2.2.3 空速 (9)2.3催化剂的选择 (9)2.4环氧乙烷生产的工艺流程 (9)三、设计条件 (11)3.1反应器条件 (12)3.2 反应原理 (12)3.3 物料衡算 (12)3.4 热量衡算 (15)参考文献 (17)设计任务设计年产1000吨环氧乙烷生产工艺，实际工作天数300天。
单程转化率、副产物比例、分离过程损失等根据文献合理假设。
一、概述1.1环氧乙烷环氧乙烷（epoxyethane）又称为氧化乙烯，是一种有机化合物，烃的含氧衍生物，是一种有毒的致癌物质，常温常压下为无色易燃气体，低温时为无色易流动液体。
环氧乙烷是乙烯衍生物中非常重要的有机化工原料，全球约６０％的环氧乙烷用于生产聚酯纤维、树脂以及防冻剂用单体乙二醇，１３％的环氧乙烷用于生产其它多元醇和生产洗涤剂乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、熏蒸剂和药物的消毒剂等。
环氧乙烷易燃易爆，不易长途运输，因此有强烈的地域性。
环氧乙烷被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业，以前被用来制造杀菌剂，在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。
环氧乙烷（EO）为一种最简单的环醚，属于杂环类化合物，是重要的石化产品。
环氧乙烷在低温下为无色透明液体，在常温下为无色带有醚刺激性气味的气体，气体的蒸汽压高，30℃时可达141kPa，这种高蒸汽压决定了环氧乙烷熏蒸消毒时穿透力较强。
年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计
年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计学院：化工与药学院班级: 2012级化学工程与工艺1班学生姓名：肖畅学号: 20指导教师: 郭孝天完成日期： 2016年1月3日指导教师评语：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩:教师签名:设计任务书一、设计题目和内容设计题目：年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计设计条件：银催化氧化乙烯合成环氧乙烷。
表1 原料气的组成生产规模：2万吨/年反应温度为240°C反应压力为1MPa空速为5000h-1选择性为65%；年工作时间7200小时二、设计方法和步骤1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，初步确定工艺流程。
对选定的工艺流程、主要设备的型式以及数值积分计算等进行简要的论述。
2、主要设备的工艺设计计算①反应的物料衡算、热量衡算②催化剂床层高度计算3、典型辅助设备的选型和计算:包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定4、制图：绘制主体设备图5、编写设计说明书三、设计成果的编制本课程的设计任务要求学生做设计说明书1份、图纸1张。
各部分具体要求如下：（一）设计说明书的内容与顺序：1、封面（包括题目、学生班级、学生姓名、指导教师姓名等）2、设计任务书3、目录4、正文绪论：工艺生产技术方法及进展，反应动力学概述、设计任务的意义、设计结果简述设计方案简介物料流程图及说明设计计算说明书（包括装置的工艺计算：物料衡算、热量衡算，反应器床层计算）设计结果概要设计体会及今后的改进意见5、参考文献6、主要符号说明（必须注明意义和单位）说明书必须书写工整、图文清晰。
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河南城建学院
《反应工程》课程设计任务书专业：
姓名：
学号：
指导教师：
化学与化学工程系
2012年5月
一、设计时间及地点
1、设计时间：2012年5月28日—— 6月8日
具体安排：
2012年5月28日上午教师组织学生分组，布置课程设计任务
2012年5月28日下午学生开始查阅资料，整理资料，理出设计思路2012年5月29日开始学生在教师指导下开始进行课程设计计算
2012年6月5日开始学生在教师指导下编写设计说明书并绘制图纸2012年6月8日上午分组进行答辩
2、设计地点：9#楼C—509教室
二、设计目的和要求
通过课程设计，要求更加熟悉工程设计基本内容，掌握化学反应器设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、独立工作和创新能力。
三、设计题目和内容
设计题目：
年产（5+（学号-25）×0.5）万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反
应器设计
设计条件：银催化氧化乙烯合成环氧乙烷。
表1 原料气的组成
组分C2H4CO2O2N2
含量
3.47.7 5.683.3
（mol%)
生产规模：（5+（学号-25）×0.5）万吨/年
原料进入反应器的温度为210°C
反应温度为250°C
反应压力为1MPa
乙烯转化率为[12+(学号-20)×0.5]%；选择性为65%；空速为5000h-1年工作时间7200小时
反应产物分离后回收率为90%
四、设计方法和步骤
1、设计方案简介
根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，初步确定工艺流程。
对选定的工艺流程、主要设备的型式以及数值积分计算等进行简要的论述。
2、主要设备的工艺设计计算
①反应的物料衡算、热量衡算
②催化剂床层高度计算
3、典型辅助设备的选型和计算:
包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定
4、制图：
①绘制带控制点的工艺流程图
②绘制主体设备图
5、编写设计说明书
五、设计成果的编制
本课程的设计任务要求学生做设计说明书1份、图纸2张。
各部分具体要求如下：
（一）设计说明书的内容与顺序：
1、封面（包括题目、学生班级、学生姓名、指导教师姓名等）
2、设计任务书
3、目录
4、正文
4.1 绪论：工艺生产技术方法及进展，反应动力学概述、设计任务的意义、设计结果简述
4.2 设计方案简介
4.3 物料流程图及说明
4.4 设计计算说明书（包括装置的工艺计算：物料衡算、热量衡算，反应器床层计算）
4.5 装置流程图（带控制点的工艺流程图和主体设备图）及其说明
4.6 设计结果概要
4.7 设计体会及今后的改进意见
5、参考文献
6、主要符号说明（必须注明意义和单位）
说明书必须书写工整、图文清晰。
说明书中所有公式必须写明编
号。
（二）设计图纸的要求：
1、流程图：
要求画“生产装置带控制点的工艺流程图”一张，图纸大小为A2。
本图应表示出装置、单元设备、辅助设备和机器、管道、物料流向，并且对主要工艺参数进行控制。
以线条和箭头表示物料流向，并以指引线表示物料的流量、温度和组成等。
辅助物料的管线以较细的线条表示。
工艺物料管道用粗实线，辅助物料管道用中粗线，其他用细实线。
横向管道标注在管道上方，竖向管道标注在管道右侧。
辅助物料（如冷却水、加热蒸汽等）的管线以较细的线条表示。
图表和表格中的所有文字写成长仿宋体。
设备以细实线绘制，画出能够显示形状特征的主要轮廓。
设备的高低和楼面高低的相对位置一般也按比例绘制。
设备的位号、名称标注在相应设备图形的上方或下方，或以指引线引出设备编号，在专栏中注明每个设备的位号、名称等。
2、主体设备图：
本设计要求画主体设备详图一张，图纸大小为A1。
表示其结构形式、尺寸（表示设备的尺寸，如圆筒形设备的直径等）、技术特性等。
设备图基本内容有：
视图：一般用主视图、剖面图或俯视图表示主要设备结构形状；
尺寸：图上应注明设备直径、高度以及表示设备总体大小和规格的尺寸；
技术特性表：列出设备操作压力、温度、物料名称、设备特性等；
标题栏：说明设备名称、图号、比例、设计单位、设计人、审校人等。
本设计标题栏规定如下所示：
图纸要求：投影正确、布置合理、线型规范、字迹工整。
标题栏格式：
1002535
河南城建学院设计项目10
设计阶段10
职责签字日期8
设计
图号8
制图8校对8审核比例共 张 第 张8
（三）参考文献的格式：
期刊类：（序号）作者1，作者2，……作者n，文章名，期刊名（版本），出版年，卷次（期次）。
图书类：（序号）作者1，作者2，……作者n，书名，版本，出版地：出版社，出版年。
六、评分标准及成绩评定
1.课程设计成绩评定应以学生出勤情况、工作态度、完成工作任务的情况、设计说明书和图纸以及答辩情况为依据。
2.课程设计的成绩采用五级计分制即优秀、良好、中等、及格、不及格。
3.评分标准：
优秀：能圆满地完成课题任务，设计说明书内容完整、计算正确、层次分明，说明书书写规范，图纸符合要求，独立工作能力强，工作态度认真；答辩时概念清楚，回答问题正确。
良好：能较好地完成课题任务；设计说明书完整、计算及论述基本正确；说明书写书规范，图纸符合要求，工作态度认真，答辩时概念较清楚，回答问题基本正确。
中等：完成课题任务，出勤好，设计说明书的内容基本完整、计算及论述无原则性错误；说明书的书写基本规范，图纸质量一般；工作表现较好；答辩时能回答所提出的主要问题，且基本正确。
及格：基本完成课题任务；设计说明书，质量一般，无大的原则性错误；说明书的书写不够规范，图纸不够完整；答辩时讲述不够清楚，对任务涉及的问题基本上能够回答，虽有错误，但不是重大原则错误。
不及格：没有完成课题任务或设计说明书（论文）中有重大原则性错误，答辩中逻辑混乱，概念不清。
七、参考文献
[1] 郭锴等编著.《化学反应工程》.第二版.化学工业出版社，2007.
[2] 陈甘棠主编．《化学反应工程》．第三版．化学工业出版社，2009
[3] 周大军、揭嘉主编.《化工工艺制图》.化学工业出版社，2005
[4] 陈国桓主编．《化工机械基础》．第二版. 化学工业出版社，2007
[5] 姚玉英主编．《化工原理》．修订版.天津科学技术出版社，2006
[6] 印永嘉等主编．《物理化学简明教程》.第四版．高等教育出版社，2007
[7] 《实用化学手册》．科学出版社
[8] 冯新，宣爱国．化工热力学[M]．.北京：化学工业出版社，2009
[9] 舒均杰．基本有机化工工艺学（第2版）[M]．北京：化学工业出版社，2004
[10] 丁伯民, 黄正林编. 《化工容器》[M]. 化学工业出版社. 2003.
[11] 王凯, 虞军编. 搅拌设备[M]. 北京: 化学工业出版社. 2003
[12] 陈志平, 曹志锡编. 《过程设备设计与选型基础》[M]. 浙江: 浙江大学出版社. 2007
八、课程设计期间纪律：
设计期间学生仍要按上课时间正常出勤，按时到教室做设计。
1.在设计期间有要事的学生须向自己的指导教师履行请假手续。
不履行请假手续的视为旷课。
2.除请假外，学生可以利用较短时间内去图书馆借阅资料。
借资料时须提前在教室黑板写明姓名、事由、外出起止时间。
3.设计期间要保持教室纪律，不能大声喧哗，影响周边教室正常上课。