环氧乙烷反应器的安全设计问题
环氧乙烷反应器泄漏原因分析与处理
行了修 复。在工艺控制方面采取更换药剂以 降低 钠离子 和溶解氧质 量浓度 以减少 引起 应力腐蚀 的锅炉水
溶 质。
关键词 ： 反应器
应力腐蚀开裂
分析
处理
工艺控制 中图分类号 ：Ｑ ０ Ｔ ２５ 文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ７ ６４—１９ （０ １ ０ ０ ２ ０ ０ ９ ２ １ ）４— ０ ９— ４
第２ 卷 ７
第４ 期
石 油 化 工 技 术 与 经 济
Ｔｅ ｈｎ ｌｇ ＆ Ｅｃ ｎ ｍｉ ｓｉ ｔｏ ｈ ｍ ｉａｓ ｃ ｏｏ ｙ ｏ ｏ ｃ ｎ Ｐｅｒ ｃ ｅ ｃ ｌ ・２ ・ ９
２１ 年 ８ 月 ０１
环 氧 乙烷 反 应 器 泄 漏 原 因分 析 与 处 理
牛 颐 宁
（ 国石化 上 海石 油化 工股份 有 限公 司，０５０ 中 ２０４ ）
一
控 阵检测 。在 对 反 应 器泄 露 情 况 进 行 检测 后 ， 着
１） １ 出现 泄 漏 ， 漏 处 离 反 应 器 下 封 头 外 表 面 泄
手从设备本体修复 、 焊缝取样分析原因、 工艺控制 改进 ３ 方面人手对反应器进行故障处理 。
１ 反 应器 概况
约 １０ｍｍ， ５ 泄漏 的 两 处 位 置 大 约 在 Ｃ一１ １焊 缝 １５ （ 裂缝 ） ４ 。３条裂 缝 ） 向。 ３ 。２条 及 ５（ 方
３ １ 修 复方 案 ．
反应器／ 气体冷却器的 Ｃ一 ｌ １ 全部环焊缝及 ５个 接管角焊缝均做到一次修复合格 。
４ 工 艺控制 改进
依据 超声 波 探 伤 检 查 Ｃ一１ １环 焊 缝 中存 在 大量 裂 纹 的 结 果 ， 取 全部 挖 除 环 焊 缝 ， 新 焊 采 重 接 ； 除接 管 角 焊缝 裂 纹 ， 新焊 接 的修 复方 案 。 清 重
环氧乙烷生产装置的火灾爆炸危险指数评价
环氧乙烷生产装置的火灾爆炸危险指数评价路敦涛孙延光杨艳红（本文发表在《化工安全与环境》2011年第23期）某公司6万吨/年乙醇胺项目中的环氧乙烷装置采用美国SD公司工艺技术生产环氧乙烷（EO），同时联产乙二醇（EG）。
具体工艺是以乙烯与氧气为原料，氧化生成环氧乙烷（EO）。
EO生产系统中的反应物料具有易燃、易爆的危险特性，而且反应是在较高压力和温度下进行的强放热化学反应,极易发生火灾和爆炸事故。
本文采用道化学公司火灾爆炸危险指数评价法,对该公司EO/ EG装置氧化工段的最终危险度进行分级,确定其安全等级和需要进一步采取的措施。
一、EO/EG装置简介1.流程简介氧气法生产环氧乙烷主要工艺过程如下：原料氧气、乙烯经氧气混合器混合后进入装有催化剂的反应器，反应生成的环氧乙烷及二氧化碳等经洗涤塔洗涤后，富环氧乙烷洗涤水送往提馏、再吸收及精制装置生产环氧乙烷产品。
未被吸收的大部分反应中生成的气体直接循环回反应器，另一部分气送入二氧化碳脱除装置用碳酸钾吸收二氧化碳后，再与循环气合并压缩进入反应器。
工艺流程框图见图1。
乙烯循环气环氧乙烷产品图1 环氧乙烷工艺流程示意图2.火灾爆炸危险性（1）此装置的原料和产品均为气相和液相的易燃、易爆、有毒物质。
（2）是在较高压力和温度下,在爆炸极限区边缘进行连续放热反应。
反应的爆炸极限范围宽,(氮气做致稳剂,O2在7.2%以上),反应过程放热量极大。
二、安全评价过程1.评价单元的选取按照装置生产工艺特点,选取危险性最大的氧化单元作为评价单元。
2. 火灾爆炸指数F&EI的计算（1）重要物质的选取选取的重要物质为乙烯、环氧乙烷,其主要理化性质见表1。
表1 物质系数和特性表（2）物质系数MF的取值上述两种物质为混合物,且环氧乙烷浓度较低,故取MF=24。
（3）一般工艺危险性附加系数F1的计算1)基本系数：1.00.2)乙烯和氧发生强放热反应,因此取放热反应系数为0.50。
环氧乙烷反应器子系统的改进控制研究
意， 并且系统控制策略单一 。所 以提高环氧 乙烷装
置的过程控制技术是解决 当前我 国环氧 乙烷供 需矛 盾的一条较便捷 的途径。
２ 改进 的环 氧 乙烷 反 应 器 控 制 方 案
则使用此仪器测量 的环 氧乙烷浓度数据调整氧气进
料 的期望值 和阀门的开度 ， 同时启 动人 工神 经 网络 模型 的校正功能 ， 跟踪仪器 的工作 ， 检验测量数据 的 偏差 ； 当其不能正 常工作 时 ， 则启动人工神经 网络模 型到在线工作状态 ， 根据 质谱仪 Ａ的环氧 乙烷反应
收稿 日期 ：０ ００ —５ 修改稿 ） ２ １ －５２ （
立环氧 乙烷反应 器模 型， 由模型输 出值调整反应 器氧 气进料控制 的期 望值 ， 并 然后通过提 高氧 气进料控制 的快速 性和 准确性 来实现 对环 氧 乙烷反 应器的优 化控 制。仿真结果验证 了改进控制方案 的有效性 。
关 键 词 ： 环 氧 乙烷 反 应 器 ； 经 网络 ； 化 控 制 神 优
制 的核心 ， 即要得 到期望 的环 氧乙烷浓 度就必 须使 反应器入 口处 的氧气浓度达 到设定 的值 。本文应用 神经 网络建立环氧 乙烷反 应器模 型 ， 根据此 模型 并 来调整氧气 阀门逻 辑 ＰＤ的期 望设定 值 ， Ｉ 实现 反应 器氧气进料 的优化 控制 ， 而就 实现 了整个反 应器 从
尹成 强 张 雷鸣 高 洁 ， ，
（． １ 聊城大学 汽车与交通工程学院 ， 山东 聊城 ２ ２ ５ ；． ５ ０ ９ ２ 上海西 门子 自动化有限公司 ， 上海 ２０ ３ ） ０ ０ ０
摘 要 ： 针 对 环 氧 乙烷 反 应 器控 制 存 在 的 问题 ， 用 一 种 改 进 的 控 制 方 法 。首 先 基 于径 向基 神 经 网络 系统 建 采
乙烯氧化生产环氧乙烷工艺火灾危险性因素分析及应对措施
系统缺水 （ 突发性 断 电、 控制 阀关闭 ） 超压 、 温 、 超 等， 导致反应器爆 炸。
４ ２ 有 化 学 爆 炸 可能 的爆 炸物 ．
反应器内的 乙烯 、 环氧 乙烷 和空气 ； 可能残存 于反
应 器 内的 压 缩 机 油 ； 发 条 件 是 与 系 统 相 连 运 行 的 环 诱
１ 前 言
氧化
环 氧 乙烷
火灾危 险因素ຫໍສະໝຸດ 措施 火灾危险性 因素 和 固有 的火灾爆 炸 危险 。由此 ， 必 有 要对环氧 乙烷合 成 工艺 进行火 灾危 险性 因 素分 析 ， 了 解该工艺过程 的火灾危 害危 险 因素 ， 采取控制 措施 ， 并 以达到确保生产过程安全稳定 的 目的。
主反应（ 选择氧化 ） ：
ｃ ， Ｃ Ｈ４ ４１ ５ ５ Ｊ ｍ ２ ０ －０ ． ｋ／
反应过程 中通 常加入少 量的致稳气体 （ 甲烷 、 如 氮
誊
系，全 统－胜 １￣ 般 ２
１６ ０
江
西
化
工
２１ ０ ０年第 ２期
乙烷 能 有 效 地 抑 制 副 反 应 ， 高 乙烯 环 氧 化 的 选 择 性 。 提 尾 烧 是 指 生 成 的 环 氧 乙 烷 在 反 应 器 的 下 部 进 一 步
典型 的环氧 乙烷合成工艺 流程 由环氧 乙烷 氧化 反 应、 环氧乙烷 回收 、 氧 化碳脱 除 、 氧乙烷 精 制及储 二 环
存等主要单元组成 。
环 氧 乙烷 乙 二 醇联 产 装 置 工 艺 流 程 图
乙烯直接氧化 法技术 先进 ， 适应 大规 模生产 ， 产 生 成本低 ， 品质量好 ， 产 因此 获得 了广泛的应用 。 ２２ 环氧乙烷氧化反应 ． 原料乙烯和纯 氧与循 环气 混 合后 ， 人 固定 床环 进 氧 乙烷反应器 ， 在入 口温度约 ２ ０Ｃ， ０ ￣ 压力约 ２０ ａ的 ．ＭＰ
典型乙氧基化装置中环氧乙烷安全操作分析
李 宁
（ 中 国石油抚 顺石 化公 司合 成洗 涤剂 厂 ， 辽 宁 抚顺 １ １ ３ ０ ０ ４ ）
摘
要： 介 绍环 氧乙烷操作风 险以及导致环氧乙烷在典型乙氧基化反应器 中没有有效 的气相循环或没有 气
相循环操作条件下分解 的主要原因。环氧乙烷在密闭乙氧基化反应器 中达到爆炸极限时 ，是可 以通过控制反应
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｍ ａ ｉ ｎ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｒ ｉ ｓ ｋ ｓ ｉ ｎ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｅ ｐ ｏ ｘ ｙ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｍａ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｓ ｔ ｏ ｎ ｏ ｔ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｇ ａ ｓ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｅ ｐ ｏ ｘ ｙ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｅ ｐ ｏ ｘ ｙ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｄ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｔ ｈ ｏ ｘ ｙ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ．
第４ ２卷第 ７期 ２ ０ １ ３年 ７月
当
代
化
工
Ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍｐ ｏ ｒ ａ ｒ ｙ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
环氧乙烷反应器高压蒸汽包控制方案及联锁保护
环氧乙烷反应器高压蒸汽包控制方案及联锁保护李学;崔锦福;朱彦兴【摘要】高压蒸汽包作为环氧乙烷(EO)反应器冷却系统的关键设备,其控制方案的作用很重要.采用高压汽包三冲量控制方案,同时在氧气混合站设置了联锁保护装置.阐述了该方案的功能及操作和执行方式.实际应用证明,该控制方案使得高压蒸汽包锅炉给水流量与出口高压蒸汽流量达到平衡,同时实现了对高压蒸汽包的水位控制;通过高压蒸汽包液位及出口高压蒸汽压力的联锁,保护了反应器及生产装置的安全,使用效果良好.【期刊名称】《石油化工自动化》【年(卷),期】2015(051)006【总页数】2页(P86-87)【关键词】环氧乙烷;高压蒸汽包;三冲量控制;汽包水位控制【作者】李学;崔锦福;朱彦兴【作者单位】中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院,吉林吉林132002;中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院,吉林吉林132002;中国石油吉林石化公司乙烯厂,吉林吉林132002【正文语种】中文【中图分类】TP273环氧乙烷是乙烯和纯氧在反应器中通过银催化剂作用生成的，反应的同时会产生大量的热量，为放热反应，需建立反应器冷却系统对其进行冷却并回收反应产生的热量。
反应器冷却系统基于热虹吸原理运行，自高压蒸汽包来的凝液从反应器底部进入，经反应器产生汽水混合物，并经反应器顶部返回高压蒸汽包进行汽液分离，高压蒸汽包产生的蒸汽送入蒸汽管网作为热量进行回收利用。
目前锅炉汽包广泛采用三冲量控制系统方案，而环氧乙烷装置高压蒸汽包则采用了前馈-串级控制系统方案，进一步提高了给水控制系统的控制质量，充分发挥了分散控制系统的高级控制功能[1]。
1.1 三冲量控制系统方案汽包水位三冲量控制系统如图1所示，高压蒸汽包的液位通过主回路调节器LIC-01调节，同时重置锅炉给水流量调节器FIC-02，当汽包液位增加时(突然上升) 意味着一个更剧烈的反应发生和较多的蒸汽产生。
在上述情况下需要更多的水，此时调节器错误地反应为减少给水量。
环氧乙烷生产工艺探究
环氧乙烷生产工艺探究环氧乙烷是一种重要的有机化工原料，广泛应用于乙二醇、表面活性剂、橡胶、塑料等行业。
本文将探究环氧乙烷的生产工艺。
环氧乙烷的生产工艺通常采用乙烯与过氧化氢反应制得。
该反应需要在相对低的温度和高压下进行，以提高反应效果和确保安全。
首先，乙烯经过升温和压缩后，进入反应器。
随后，过氧化氢通过催化剂注入反应器中。
催化剂一般采用银或银盐，它们可加速乙烯和过氧化氢的反应。
在反应器中，乙烯和过氧化氢发生氧化反应，生成环氧乙烷。
反应过程中，温度和压力主要控制反应速率和选择性。
通常情况下，温度保持在100-150摄氏度，压力保持在20-50大气压。
环氧乙烷的生成反应可以用以下化学方程式表示：C2H4 + H2O2 -> CH2OCH2 + H2O环氧乙烷的生成速率和选择性受到几个因素的影响，包括催化剂的种类和活性、反应温度、反应压力、反应物浓度等。
研究发现，银催化剂对环氧乙烷的生成具有良好的催化活性和选择性。
在实际生产过程中，由于环氧乙烷具有较高的爆炸性和毒性，环境和安全问题需要得到重视。
因此，工厂需要采取一系列的安全措施，如在生产装置中设置安全阀，进行严格的检修和维护，确保反应器的正常运行。
此外，环氧乙烷的精馏和提纯也是一个重要的环节。
精馏可以将环氧乙烷与杂质分离，提高产品的纯度。
然后通过各种提纯工艺，如蒸汽冷凝和活性炭吸附，去除残留的有害物质，以确保产品的质量和安全性。
总之，环氧乙烷的生产工艺在温度、压力、催化剂选择和安全措施等方面都需要进行精确控制和严格管理。
通过合理的工艺设计和优化操作，可以提高环氧乙烷的产率和选择性，确保产品的质量和安全。
生产环氧乙烷的反应器和操作条件
列管式固定床反应器结构与材料 外壳——普通碳钢； 列管——无缝不锈钢管(管内与反应气接触)，管内放置催化剂，管间走冷介质； 管数——依生产能力而定，百根乃至数万根。例如，有的管长3~6米或更长。
4.17 生产环氧乙烷的反应器及操作条件
84k① 低温100℃，反应产物几乎是环氧乙烷，选择近100%，但反应速率较慢， 转化率很低；
② 随反应温度提高，转化率增加，选择性降低。 超过300℃时，反应产物几乎全部为CO2和水，缩短催化剂寿命。
4.17 生产环氧乙烷的反应器及操作条件
2）反应压力 工业上，大多采用加压氧化法，操作压力为1.0～3.0 MPa
4.17 生产环氧乙烷的反应器及操作条件
② 乙烯氧气配比 乙烯的爆炸极限(φ%)
空气中：3.05%~28.6% 氧气中：2.7%～80%
进入反应器原料气的组成配比取决于氧化剂类型。
空气： 大量N2存在时，CH2=CH2 : O2= 5% : 6% 纯O2： CH2=CH2 : O2 =~25%：8%，需用CH4，N2等稀释。 当CO2存在时，反应体系爆炸极限变窄！有利
进口 原料气
换热
出口尾气 (反应产物) (＞460℃)
进口原料气体温度升高 达到”自爆”
防止“尾烧”措施 催化剂强度足够(保证长期运转不粉化）； 反应器出口处采取冷却措施； 保证反应器管间加压换热介质的液位，
处在反应管所装填的催化剂之上。
4.17 生产环氧乙烷的反应器及操作条件
2. 操作条件对乙烯环氧化反应的影响
原料气(乙烯+氧气)
（2）列管式固定床反应器特点
存在热点温度和尾烧等现象。
环氧乙烷安全生产技术要点（2篇）
环氧乙烷安全生产技术要点氧气氧化法制环氧乙烷工艺中,乙烯氧化反应单元氧化反应器易发生“飞温”,而导致火灾爆炸等重大事故的原因:主副反应均为放热反应;副反应为完全氧化反应,反应热为主反应的十几倍;温度升高将导致反应选择性下降,速率加快,系统进入“自热”状况,进而导致热失控,甚至引发火灾爆炸事故。
温度控制是保证氧气氧化法制环氧乙烷生产安全的关键,建议工业生产中采用改善反应器结构、改良催化剂、改进换热方式、加入抑制剂以及采用比热容更大的甲烷气致稳、用沸水汽化代替彻热、采用小管径、分段冷却法等控温措施。
1反应器结构的改进可通过扩大反应管的直径、减少反应管根数或串联多个反应器的方法减弱反应状态的差异,降低局部飞温发生的可能性。
2催化剂的改进可通过在原料气中带入微量抑制剂,使催化剂部分毒化,降低催化性能;在原料气入口附近反应管上层放一定高度的惰性载体稀催化剂,或放一定高度已部分老化催化剂,降低入口附近反应速率以降低放热速率;选用传热性能好的环形载体催化剂,环形可克服球形载体催化剂气体走短路的缺点,气体搅动激烈,传质传热速率快,有利于热量的移出。
3换热方式的改善增大换热面积及合理选择载热体以增大换热系数。
一般反应温度在240℃以下宜采用加压热水作载热体。
反应温度在250～300℃可采用挥发性低的矿物油或联苯醚混合物等有机载热体。
反应温度在300℃以上则需用熔盐作载热体。
4抑制剂的加入在原料乙烯气体混合物中加入微量二氯乙烷抑制剂,可提高催化剂的选择性,减少反应放热量,降低热点温度。
5采用甲烷代替N2致稳甲烷比热容是氮气比热容的1.35倍,因而有利于反应热被循环气带出。
在相同负荷下,甲烷致稳与氮气致稳相比,EO的反应温度可降低2～3℃,选择性提高1%,因而反应热效应减少。
甲烷致稳时：乙烯控制在25%，氧小于8%（摩尔分数）。
6.用沸水汽化代替彻热沸水汽化彻热的特点是反应热易带走，基本上能维持壳层恒温，反应器列管具有均匀的温度分布。
优化环氧乙烷反应参数提高环氧乙烷产品产量
优化环氧乙烷反应参数提高环氧乙烷产品产量摘要：环氧乙烷生产主要经过反应、吸收解析和精制3个过程，其中反应是影响环氧乙烷产品产量的最主要因素。
本文在对环氧乙烷反应主要影响参数进行介绍的基础上从催化剂助剂优化、提高入口氧气浓度、提高反应温度、动态优化反应器入口C02浓度、控制入口乙烷浓度等方面就能有效提高环氧乙烷产品产量的措施进行了详细阐述。
关键词：环氧乙烷反应；反应参数；环氧乙烷产量0前言环氧乙烷是乙烯工业衍生物一种重要的有机化工原料，尤其是随着表面活性剂和聚酯行业的迅猛发展，对环氧乙烷的需求大幅提高。
目前国内外环氧乙烷几乎全部采用乙烯在银催化剂作用下直接氧化法生产，再利用水作为吸收溶剂，经过吸收、解析、再吸收、精制等过程得到产品环氧乙烷，并联产MEG、DEG。
由于环氧乙烷具有地域性和高危险性，在市场上一直价格稳定，持续走俏，处于供不应求的状态。
因此，增产环氧乙烷一直以来都是同类装置最重要的效益增长点。
1增产环氧乙烷主要影响因素分析某装置采用高选加高活的METEOR200银催化剂，以乙烯和氧气为原料，在致稳剂、抑制剂、促进剂存在下，在2.0MPa左右的压力和230℃左右初始温度条件下，乙烯与氧气在列管式固定床反应器中直接反应生成环氧乙烷。
环氧乙烷的生产主要经过反应、吸收解析和精制3个过程。
因此，影响环氧乙烷产品产量的主要因素也主要集中在上述3个过程中，主要因素分解如图1。
图l影响环氧乙烷产量因素分解本文主要就环氧乙烷反应这一关键节点展开分析。
2优化环氧乙烷反应参数2.1催化剂运行工况催化剂运行工况是决定环氧乙烷产量的最根本要素。
本装置采用高选加高活的METEOR200银催化剂。
METEOR200是以氧化铝为载体，含银较高的催化剂，具有活性高、选择性好，寿命长的特点。
装置自开工以来该催化剂运行工况良好，较好地表现出高选高活催化剂应有属性。
2.2反应条件2.2.1催化剂助剂优化催化剂活性和选择性对提高环氧乙烷产量起着决定性作用。
环氧乙烷生产装置的设计
环氧乙烷生产装置的设计发表时间：2019-04-11T15:25:38.577Z 来源：《基层建设》2019年第2期作者：张鹏飞[导读] 摘要：环氧乙烷是重要的有机化工原料，可用于生产乙二醇、乙醇胺、减水剂单体等多种中间体和精细化工产品。
辽宁省石油化工规划设计院有限公司辽宁沈阳摘要：环氧乙烷是重要的有机化工原料，可用于生产乙二醇、乙醇胺、减水剂单体等多种中间体和精细化工产品。
现有技术中的环氧乙烷生产装置不能满足产能扩大的需要，其结构设计不理想。
同时增加了产品的生产成本，降低生产的经济效益。
本文设计了一种环氧乙烷生产装置，他解决了上述出存在的问题，保证循环气通过的流速及流量，提高了工作过程中的稳定性。
关键词：环氧乙烷；生产装置；设计；工作原理1 概述环氧乙烷是结构上最简单的环醚，分子式C2H4O，环氧乙烷在低温10.7摄氏度以下时为无色透明液体，常温常压下为无色气体。
暴露在环氧乙烷气体下，对眼、喉、鼻有刺激性。
其性质活泼，易燃有毒，是致癌物之一，同时还具有很好的水溶性，因而工业上直接利用水作为吸收剂。
环氧乙烷是重要的有机化工原料，可用于生产乙二醇、乙醇胺、减水剂单体等多种中间体和精细化工产品。
2 环氧乙烷生产装置存在的问题环氧乙烷生产装置主要用于生产环氧乙烷，目前环氧乙烷生产装置大多与其产能配套设置，如果增大环氧乙烷的产能就需要额外增加一套环氧乙烷生产装置，来适应环氧乙烷的生产需要，这样一来增加一套设备就会增加产品生产的成本，降低生产的经济效益，而现有技术中的环氧乙烷生产装置不能满足产能扩大的需要，其结构设计不理想。
3 环氧乙烷生产装置的设计与研究图1 环氧乙烷生产装置图本环氧乙烷生产装置如图1所示，图中：1、第一环氧乙烷反应器，2、第二环氧乙烷反应器，3、气-气换热器，4、洗涤塔进料换热器，5、循环压缩机，6、第一洗涤塔，7、第二洗涤塔。
本文设计的环氧乙烷生产装置包括环氧乙烷反应器、气一气换热器3、洗涤塔进料换热器4、循环压缩机5、第一洗涤塔6及第二洗涤塔7。
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的设备选型与优化
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的设备选型与优化环氧乙烷 (Ethylene Oxide, EO) 是一种重要的有机合成原料，广泛应用于化工、医药、农药和日化等领域。
乙烯空气氧化法是目前制备环氧乙烷的主要工艺路线，该方法通过将乙烯与空气催化反应，制得环氧乙烷。
本文将讨论乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的设备选型与优化。
一、反应器选型乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应器是整个过程中最关键的设备之一。
常用的反应器类型包括固定床反应器、流化床反应器和循环流化床反应器等。
1. 固定床反应器固定床反应器是最常见的反应器类型之一，其主要特点是结构简单、操作稳定，并且适应性广。
然而，乙烯空气氧化反应属于高度放热反应，固定床反应器存在热失控的风险。
此外，催化剂在操作过程中容易受到积碳和中毒，需要定期更新和再生，增加了生产成本。
2. 流化床反应器流化床反应器是另一种常见的反应器类型，其主要特点是具有良好的传热和传质性能，有利于催化剂的再生和控制反应温度。
然而，流化床反应器的操作复杂，催化剂的悬浮性需要进行良好的控制，以避免颗粒的沉积和外泄。
此外，流化床反应器对催化剂的选择也有较高的要求。
3. 循环流化床反应器循环流化床反应器是对传统流化床反应器的改进，可以有效地控制催化剂的循环和再生。
该反应器通过循环流化床内的气体进行催化剂的再生，避免了催化剂在操作过程中的积碳和中毒问题。
循环流化床反应器还具有较好的传热和传质性能，能够稳定控制反应温度。
二、适宜催化剂选择催化剂是乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的关键组成部分，其催化性能直接影响反应效果和设备的稳定性。
常用的催化剂主要包括磷钼酸盐、银催化剂和铁催化剂等。
磷钼酸盐是一种常见而有效的催化剂，具有较高的催化活性和稳定性，适用于固定床反应器和流化床反应器。
银催化剂具有良好的选择性，可以提高环氧乙烷的产率和纯度，适用于固定床反应器和循环流化床反应器。
铁催化剂具有较好的耐热性和抗中毒性能，适用于循环流化床反应器。
环氧乙烷固定床反应器设计
第三章
3.1
目前，我国工业生产环氧乙烷的方法有氯醇法和直接氧化法两种，直接氧化法又分为乙烯空气氧化法及乙烯氧气氧化法。
(1)氯醇法
氯醇法环氧乙烷生产分两步进行：①氯气与水反应生成次氯酸，再与乙烯反应生成氯乙醇；②氯乙醇用石灰乳皂化生成环氧乙烷。
(2)直接氧化法
直接氧化法，分为空气法和氧气法两种。这两种氧化方法均采用列管式固定床反应器。反应器是关键性设备，与反应效果密切相关，其反应过程基本相同，都包括反应、吸收、汽提和蒸馏精制等工序。
环氧乙烷早期采用氯醇法工艺生产，20世纪20年代初，UCC公司进行了工业化生产，之后公司基于Lefort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，Shell公司采用近乎纯氧代替空气作为生产环氧乙烷的氧原料，推出氧气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺，经过不断改进，目前较先进的生产方法是用银作催化剂，在列管式固定床反应器中，用纯氧与乙烯反应，采用乙烯直接氧化生产环氧乙烷 。
环氧乙烷可与有机酸、无机酸反应生成相应的酯。环氧乙烷与硝酸反应最为重要，生成的乙二醇二硝酸酯是能在低温下引爆的炸药。
(3)氧化还原反应
在钠汞齐及催化剂存在下环氧乙烷加氢还原生成乙醇，此反应没有工业意义。环氧乙烷在铂黑等催化剂存下可以有控制地氧化成羟基乙酸，最终则被氧化成二氧化碳及水。
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；。
环氧乙烷生产中的装置设计与工艺流程优化
环氧乙烷生产中的装置设计与工艺流程优化环氧乙烷是一种重要的有机化工原料，广泛应用于树脂、塑料、涂料等行业。
在环氧乙烷生产过程中，装置设计和工艺流程的优化显得尤为重要。
本文将从装置设计和工艺流程两个方面，探讨环氧乙烷生产中的优化方法。
一、装置设计环氧乙烷的生产过程中，装置设计直接影响到生产效率和产品质量。
合理的装置设计可以降低能耗、提高产量、减少废物排放。
以下是环氧乙烷生产中装置设计的优化方法：1. 反应器设计：选择合适的反应器类型、容积和材料，确保反应器的密封性和耐腐蚀性。
同时，采用高效的搅拌设备，以提高反应效率，并采取措施降低热损失，减少能耗。
2. 分离设备设计：合理选择分离设备，如蒸馏塔和萃取塔，以实现对环氧乙烷的分离和提纯。
考虑设备的效率和节能性，选择适当的操作参数和流程方案。
3. 安全装置设计：在设计环氧乙烷生产装置时，应充分考虑安全性。
设置适当的安全装置，如自动泄压装置、温度传感器等，及时发现并处理异常情况，确保操作人员和设备的安全。
二、工艺流程优化工艺流程优化是提高环氧乙烷生产效率和产品质量的关键。
通过改进工艺参数和流程控制，可以提高反应转化率、减少副反应产物生成和提高产品纯度。
以下是工艺流程优化的方法：1. 原料选择：合理选择原料，如乙烯和过氧化氢，在纯度和成本之间寻求平衡。
同时，控制原料的供应稳定性和纯度，以保证生产过程的稳定性和产品的质量。
2. 反应条件控制：通过调节反应温度、压力和催化剂用量等参数，达到最佳的反应条件。
保持反应温度和压力的稳定，减少副反应产物生成，提高环氧乙烷的产率和选择性。
3. 废物处理：合理处理生产过程中的废物，如副产物和废水。
采用合适的废物处理设备，如吸附装置和氧化装置，实现污染物的去除和资源的回收利用。
4. 控制系统优化：采用先进的控制系统，实现对生产过程的自动化控制和优化。
通过监测和调整关键参数，提高生产效率，减少能耗，提高产品的一致性和稳定性。
结语环氧乙烷生产中的装置设计和工艺流程优化是提高生产效率和产品质量的关键。
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。
环氧乙烷法合成乙二醇的技术创新
环氧乙烷法合成乙二醇的技术创新摘要：乙二醇（EG）是一种重要的基础化工原料，主要用于聚酯的生产（约占消费总量的90%）。
2019年我国乙二醇的需求量为1003 万吨，而产量仅为277 万吨/年，对外依存度超过70%。
我国乙二醇生产厂家达到17 家，其中以环氧乙烷为原料的生产工艺占90%（表1）[2-3]。
乙二醇工业涉及国民经济的多个领域，影响着石油化工发展以及能源和国防的安全，对支撑国民经济基础产业和战略新兴产业具有重大战略意义。
乙二醇的合成路线主要包括合成气法路线、生物法路线和环氧乙烷法路线。
关键词：环氧乙烷法合成乙二醇；创新；一、环氧乙烷法现状1860 年首次开发出由环氧乙烷直接水合制得乙二醇的方法，1958 年美国Shell 公司建立了第一套直接水合生产装置。
1977 年我国石油化工公司首次引进SD 公司技术，建成第一套6.0 万吨/ 年乙二醇生产装置。
目前环氧乙烷法成套技术主要垄断在Shell、DOW、SD 等少数发达国家专利商中，而且各专利商均在技术上有了长足的进步，作为核心竞争力，它们将技术牢牢地控制在自己手中。
而我国的乙二醇装置均引自国外，没有成套的自主知识产权，工艺落后，面临淘汰的危险。
因此，我国乙二醇工业既有较大的发展空间，又面临着巨大的生存挑战。
环氧乙烷法路线主要包括直接水合法、催化水合法和碳酸乙烯酯法。
目前研究成果不如均相催化法。
均相与非均相催化法对提高Eo转化率、EG选择性都有各自的效果，但也各有不足之处：非均相催化法催化剂寿命通常较短，转化率及选择性难达要求；均相催化法催化剂用量大、难回收。
而我国的乙二醇装置均引自国外，没有成套的自主知识产权，工艺落后，面临淘汰的危险。
因此，我国乙二醇工业既有较大的发展空间，又面临着巨大的生存挑战。
环氧乙烷法路线主要包括直接水合法、催化水合法和碳酸乙烯酯法。
二、环氧乙烷法合成乙二醇的术创新2.1 高浓度环氧乙烷羰基化技术高浓度的环氧乙烷与二氧化碳的羰基化反应为强放热反应，如果反应条件控制不当，会导致链式反应的发生，造成飞温现象（600℃ /30s），并且该飞温一旦发生，便难以撤热，高温环境极易引发爆炸等危险，由于传统催化剂未能解决反应物定向转化问题，在过高温度下容易滋生大量副产物，严重影响产品质量及催化剂稳定性。
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)。
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应器设计与优化
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应器设计与优化一、引言乙烯空气氧化法制备环氧乙烷是目前工业化生产环氧乙烷最主要的方法之一。
本文旨在探讨如何设计与优化乙烯空气氧化法的反应器，以提高环氧乙烷的产率和选择性，从而提高工业生产的效率。
二、乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应机理乙烯空气氧化法的反应机理主要包括三个步骤：氧化反应、环化反应和解环反应。
首先，乙烯在催化剂的存在下与空气中的氧气发生氧化反应，生成环氧乙烷和水。
然后，环氧乙烷通过环化反应生成1,2-环氧乙烷。
最后，1,2-环氧乙烷发生解环反应，生成环氧乙烷和乙醇。
三、反应器设计原则1. 反应器类型：对于乙烯空气氧化法，常用的反应器类型包括管式反应器和槽式反应器。
管式反应器适用于高温高压的情况，而槽式反应器适用于低温低压的情况。
2. 温度控制：反应器内的温度是影响反应速率和产品选择性的重要因素之一。
合理控制反应器内的温度可以提高环氧乙烷的产率和选择性。
3. 压力控制：反应器内的压力也是影响反应速率和产品选择性的关键因素。
适当的压力控制可以促进乙烯与氧气的反应，同时避免副反应的发生。
4. 催化剂选择：催化剂是乙烯空气氧化法中不可或缺的组成部分。
合适的催化剂可以提高反应速率和产物选择性。
四、反应器优化策略1. 增加乙烯浓度：提高乙烯的进料浓度可以增加乙烯与氧气的接触机会，从而提高反应速率和环氧乙烷的产率。
2. 优化反应温度：通过调节反应温度，可以控制氧化反应、环化反应和解环反应的平衡，从而提高环氧乙烷的产率和选择性。
3. 改进反应器结构：合理设计反应器的结构，如增加反应器的表面积或采用多级反应器，可以增加反应的有效接触面积，提高反应速率。
4. 调节反应气体比例：控制反应气体中乙烯和氧气的比例，可以优化乙烯空气氧化反应的进行，提高环氧乙烷的选择性。
五、反应器设计案例以管式反应器为例，设计一台乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应器。
该反应器包括进料装置、催化剂床、产物收集装置和温度、压力控制系统。