环氧丙烷反应器设计

环氧丙烷反应器设计

1第一工段反应器设计

11 概述

环氧丙烷PropyleneOxide简称PO又名甲基环氧乙烷或氧化丙烯是无色具有醚类气味的易燃液体分子式C3H6O分子量5808熔点-1121e沸点342e 相对密度0859折射率13664闪点-37e与水部分互溶与乙醇乙醚等互溶化学性质活泼其蒸气在空气中能自燃或爆炸环氧丙烷是除了聚丙烯和丙烯腈以外的第三大丙烯衍生物是重要的基本有机化工原料主要用于聚醚多元醇非离子表面活性剂碳酸丙烯酯和丙二醇的生产是精细化工产品的重要原料广泛应用于汽车建筑食品烟草医药及化妆品等行业

目前国外环氧丙烷生产技术主要有氯醇法乙苯共氧化法POSM法异丁烷共氧化法POTAB法异丙苯氧化法 CHP法过氧化氢直接氧化法 HPPO 法氧气直接氧化法其中氯醇法 PO SM 法 PO TAB 法 CH P 法HPPO 法已经实现工业化氧气直接氧化法正处于实验阶段

12 氯醇法共氧化法异丙苯法过氧化氢法

技术优缺点对比

氯醇法共氧化法异丙苯法过氧化氢法技术优缺点对比见表1

表1 氯醇法共氧化法异丙苯法过氧化氢法技术优缺点对比

生产工艺优点缺点氯醇法 1工艺成熟流程简

单2操作负荷弹性

大3选择性好4对

原料丙烯的纯度要求

不高5安全性高6

投资少7有成本竞争

力 1水耗大 2 产生大量

废水及废渣每生产1t

环氧丙烷产生40 50 t

含氯化物废水和2 1 t

CaCl2 3 消耗大量氯

气和石灰原料污染环

境 4 产生的次氯酸对

设备的腐蚀严重共氧化法

PO SM 法

PO T BA 法 1 共氧化法克服了氯醇法腐蚀废水量大缺

点 2 产品成本低联

产品分摊成本 3 环

境污染小 1 工艺流程长 2 原料

品种多 3 丙烯纯度要

求高 4 工艺操作压力

高 5 设备造价高设

备材质多采用合金

钢 6 联产2 2 2 5

t 苯乙烯或2 3 t 叔丁

醇受市场因素制约

7 废水含C OD 高异丙苯

氧化法

CH P 法与氯醇法相比 1 不需

要氯气减少了设备腐

蚀 2 废水量少

与共氧法相比 1 无副

产品使用异丙苯替代

了乙苯异丙苯循环使

用 2 不联产苯乙烯

无需辅加设备 3 装置

投资少比共氧化法低

1 3 生产过程中产生大量

A-甲基苯乙烯增加循

环回收装置过氧化

氢氧化法

H PPO 法 1 工艺流程简单 2 产

品收率高无副产品

3 无污染属清洁工

艺原料辅助原料产品的主要技术规格

表1-3主要工艺物料消耗与规格

名称规格用量丙烯工业级 22万ta 双氧水工业级18万ta 甲醇工业级 xxxta 氢气纯氢气 11万ta

22 原辅料规格及消耗配比

表2 原辅料规格及消耗配比

原辅料规格配比原料双氧水工业级原料丙烯工业级原料丙烷工业级原料甲醇工业级催化剂 TS-1 73

23 产品质量标准

2-1产品规格等级

项目指标优等品一等品合格水分质量分数002 002 01 醛质量分数001 003 01 环氧乙烷质量分数001 01 03 GB14491-2001

产品外观要求

透明液体无可见机械杂质

工业用环氧丙烷应符合表1-1规格要求

表2-2产品技术要求

项目指标优等品一等品合格色度铂-钴色号号≤ 5 10 20 酸度质量分数以乙酸计算≤001 003 001 GB14491-2001

环氧丙烷主要用与聚醚多元醇的生产和丙二醇和一些非离子表面活性剂这

些靖西化工产品所以对于环氧丙烷的规格要求就要严格的多我们在项目生产中会严格把持产品的纯度和质量

3 反应工段工艺简介

4 反应工段工艺计算

本工艺[4]是在压力为03MPa温度为55℃下在TS-1上进行的等温液固相催化反应

41 催化反应过程的物料衡算

411 计算用原始数据

此处所选的8原始数据均为年产30万吨环氧丙烷的中间试验数据进入反应器时甲醇含量约为7226丙烯含量约为1093摩尔分数

412 化学反应

主反应[5]

平行反应

表5 反应中涉及到的物质的相对分子质量CH3OH H2O2 C3H6 C3H8 H2O C3H6O 32 34 42 44 18 58

413 物料衡算过程

催化合成甲醛过程是一个连续流动反应在定态下其物料衡算基本公式

本工艺计算[6]以生产30万吨甲醛按300天计工业级别的甲醛质量分数为96

则每小时一个反应器生产工业级别的环氧丙烷的质量

其物质的量为

并以其为基准

4131 反应器进口物料的计算

根据表3表5中各组分的数据计算可得

纯甲醇的物质的量10133kmolh

水物质的量18281kmolh

丙烯153226kmolh

丙烷9428kmolh

双氧水36264kmolh

表6原料液的组成及含量

物质摩尔分数物质的量kmolh CH3OH 7226 10133 H2O2 259 36264 H2O 1303 18281 C3H6 1093 153226

C3H8 07 9428 NH3 05 7243 4132 反应器出口物料的计算甲醇的物质的量 10133kmolh

生成环氧丙烷的物质的量34814kmolh