年产5.5万吨环氧乙烷工艺设计毕业设计

毕业设计

年产5.5万吨环氧乙烷工艺设计

摘要

本文是对年产5.5万吨环氧乙烷合成工段的工艺设计。本设计依据环氧乙烷生产工段的工艺过程，在生产理论的基础上，制定合理可行的设计方案。

本文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。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，等进行物料衡算，对环氧乙烷反应器设备进行热量衡算，并对环氧乙烷反应器进行详细的设备计算和校核，确定操作参数、设备类型和材质，使用CAD绘制相应的工艺流程图，最后得出设备参数。

关键词：环氧乙烷；工艺流程；反应器；物料衡算。

PROCESS DESIGN OF ETHYLENE OXIDE WITH ANNUAL OUTPUT OF 55,000 TONS

ABSTRACT

The process of ethylene oxide with annual output of 5,5000 tons was designed in this paper. Based on the actual production process and production theory reasonable design scheme was developed.

The status and role of ethylene oxide in the national economy was discussed in this paper. Furthermore, the produce methods, the principle of produce and process were also interpred. Material balance of the main equipments, such as: the mixer, the reactor, the absorb tower of epoxyethane, and the absorb system of carbon dioxide have been calculated. Calculation of energy balance for the epoxyethane reactor were also carried out. Equipment calculations and checking of the reactor were carried on detail. The parameters, types and materials of the equipments were confirmed. Based upon, the high purity epoxyethane rectifier was draw using CAD. Finally, correspond measures for the production process were given.

KEY WORDS：epoxyethane；process；reactor；material balance。

目录

第1章引言 (5)

§1.1 环氧乙烷在国民经济中的地位和作用 (5)

§1.2 环氧乙烷在国民经济中的地位和作用 (5)

§1.2.1 生产技术 (5)

§1.2.2 技术发展动向 (5)

§1.3 环氧乙烷的市场需求状况 (6)

第2章工艺概述 (7)

§2.1 环氧乙烷的性质 (7)

§2.1.1 EO的物理性质 (7)

§2.1.2 EO的化学性质 (7)

§2.2 生产方法的评述及选择 (7)

§2.2.1 氯醇法 (7)

§2.2.2 直接氧化法 (7)

§2.3 环氧乙烷的生产原理 (8)

§2.3.1 氧化反应原理 (8)

§2.3.2 二氧化碳脱除原理 (9)

§2.4 设计方案简介 (9)

§2.5 生产方法的评述及选择 (11)

第3章物料衡算 (14)

§3.1 物性数据 (14)

§3.2 设计依据 (14)

§3.3 循环系统的物料衡算 (14)

§3.3.1 计算依据 (14)

§3.3.2 混合器 (15)

§3.3.3 反应器 (19)

§3.3.4 环氧乙烷吸收塔 (20)

§3.3.5 CO2的吸收系统 (23)

第4章热量衡算 (25)

§4.1 反应器的热量衡算 (25)

第5章设备计算 (29)

§5.1 反应器设备计算 (29)

§5.2 确定氧化反应器的基本尺寸 (29)

§5.3 床层压力降的计算 (30)

§5.4 传热面积的核算 (30)

§5.5 反应器塔径的确定 (31)

参考文献 (33)

致谢 (35)

第1章引言

§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次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酯纤维和树脂。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。

2003年全球环氧乙烷消费量为1593.4万吨。1998—2003年年均消费增长率达到5.6%，预计2003—2008年和2008—2013年又分别以4.6%和3.4%速率递增，即到2008年和2013年全球环氧乙烷需求量将分别达到1995.2万吨和2358.2万吨。

我国由氯醇法生产环氧乙烷始于1960年代，由于氯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，国内小规模的氯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气法[1，2]。

§1.2环氧乙烷在国民经济中的地位和作用

§1.2.1生产技术

1922年UCC(联碳公司)建成首套氯醇法工业装置。1938年又建成了首套乙烯空气氧化法工业装置。1958年Shell(壳牌公司)建成首套乙烯氧气氧化法工业装置。目前，全球环氧乙烷专利技术大部分为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、物理性能和制备略有差异，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CO2、环氧乙烷回收组成，但抑制剂选择、工艺流程上略有差异。目前国内环氧乙烷生产厂家均采用乙烯氧气氧化法生产技术，基本为引进技术。

§1.2.2技术发展动向