年产13400吨环氧乙烷的固定床第一反应器

辽宁科技学院

课程设计

课程名称：化学反应工程课程设计

学生姓名：学号：

学院：生物医药与化学工程学院

班级：指导教师：

2012年1 月

设计任务书

题目：年产13400吨环氧乙烷的固定床第一反应器

1.设计条件

（1）技术指标年工作287天，反应后经分离、精制过程，回收率为90%，第一反应器所生产产品占总产量的90%，要求年产13400吨

（2）反应器操作条件

进料温度483K、反应温度523K、反应压力981KPa、空速需查5000h-1；转化率20%，选择性66% 。

（3）催化剂球形催化剂（以银为催化剂）D P =5mm，空隙率ε=0.48

（4）反应器形式第一反应器采用列管式固定床反应器，管径为Ф27mm×2.5mm,管长8mm,催化剂充填高度5.7m。

（5）换热条件采用道生油强制外循环换热，道生油进口温度503K,出口温度508K,道生油对管壁给热系数α0 = 2717Kj/(m2·h·K)。

（6）原料气组成

组分C2H4CO2O2N2

含量（mol%） 3.4 7.7 5.6 83.3

2.设计要求

（1）搜集和整理物性数据，确定设计任务书中没有给定工艺参数；

（2）反应过程的物料衡算与热量衡算；

（3）反应器的主要工艺尺寸的确定、反应器内管子数量计算；

（4）催化剂用量和床层压力降的计算；

（5）绘制有关图纸

3.设计成果

（1）设计说明书一份

设计说明书的内容应包括：设计任务书，摘要，Abstract,目录，概述（环氧乙烷的性质），设计方案确定，工艺计算，设计结果汇总，设计评述与讨论，参考文献，致谢。

①设计方案的确定：环氧乙烷生产方法的确定、催化剂的选择、生产工艺条件的确定（反应温度、压力、空速）环氧乙烷生产工艺流程。

②工艺计算：反应原理、原料组成、反应器条件、物料衡算、热量衡算。

③反应器设计：催化剂用量、反应器的基本尺寸、床层压力降计算、传热面积的核算（给热系数、总传热系数、传热面积的核算）反应器直径的确定

④设计评述与讨论：对自己完成的设计进行总结，取得了哪些成果，尚存在哪些问题或不足，以及改进的意见和措施。

（2）设计图纸——生产系统的工艺流程图（2#图纸）；主设备图（2#图纸），以及温度转化率、压力与床层高度的曲线。

题目：年产13400吨环氧乙烷的固定床第一反应器

摘要

采用乙烯直接氧化法对年产13400吨环氧乙烷的装置进行初步的工艺设计。主要对环氧乙烷的氧化反应器进行了工艺和设备尺寸的参数优化。

简介了直接氧化法合成环氧乙烷的方法及反应原理。根据设计条件和要求，通过物料恒算、热量恒算及其他工艺计算设计出年产13400吨环氧乙烷的固定床反应器，并确定反应器的选型和尺寸，计算压降，催化剂用量等，设计出符合要求的反应器。

关键词:环氧乙烷；固定床反应器；设计计算

Topic：Annual output of 13400 tons of ethylene oxide, the first fixed-bed reactor Abstract

This design presents a preliminary process design ofoxirane unit that using the direc oxidation of ethylene，call produced oxirane 13400 tons every year．In the design，wemainly calculated the process parameter and the size of the oxidized reactor．

Introduced direct oxidation synthesis methods of epoxy ethane and reaction principle.According to the design conditions and requirements，through constant calculate, heat material constant calculate and other process calculation designed annual l34,00 tons of epoxy ethane fixed-bed reactor, and determined the reactor selection and size, calculate pressure drop, catalyst etc, designed to meet the requirements of the reactor. Keywords Oxirane ,Fixed-bed reactor,Design and calculation

目录

1概述 (5)

2 环氧乙烷的性质 (6)

2.1物理性质 (6)

2.2化学性质 (6)

3设计方案及反应器型的确定 (8)

3.1 环氧乙烷的生产方法的确定 (8)

3.2 环氧乙烷生产工艺条件的确定 (9)

3.2.1 反应温度 (9)

3.2.2 反应压力 (9)

3.2.3 空速 (9)

3.3催化剂的选择 (9)

3.4环氧乙烷生产的工艺流程 (10)

3.4.1 工艺流程概述 (10)

4 设计条件 (11)

4.1 反应原理 (11)

4.2 原料组成 (11)

4.3 反应器条件 (11)

4.4 物料衡算 (12)

4.5 热量衡算 (14)

5反应器的设计 (17)

5.1 计算催化剂床层体积 (17)

5.2 反应器的管数计算与确定 (17)

5.3 第一反应器内径的确定 (18)

5.4传热面积的核算 (19)

5.4.1床层对壁面的给热系数α (19)

5.4.2 总传热系数的计算 (20)

5.4.3 传热面积的核算 (20)

5.4.4 床层压力降的计算 (21)

设计结果汇总 (22)

设计评述与总结 (23)

参考文献 (24)