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年产5万吨环氧乙烷工艺设计

一、工艺概述
5万吨/年环氧乙烷工艺主要由二次氯乙烷(C2Cl4)、甲醇(MeOH)、重
复质量分数低的空气(AIR)和水(H2O)等外加物发生氧化反应并经过质量平
衡分离操作而得到环氧乙烷(EOG)的工艺路线。

该工艺设计主要采用催化
氧化反应并经过质量平衡分离的一次性工艺，其中以C2Cl4为主要原料，EOG为主要产品，采用催化氧化技术，在此基础上进一步加入MeOH，经历
一系列反应，得到主要产物EOG和交叉产物EGME，并进行质量平衡分离，在此基础上，获得高纯度的EOG产品。

二、原料及辅助物料
主要原料：C2Cl4；
辅助原料：MeOH；
辅助物料：AIR和H2O。

三、反应
C2Cl4+MeOH+AIR+H2O→EOG+EGME
四、反应器
5万/年环氧乙烷工艺采用气-液反应器组成的反应系统进行反应，反
应器组成由气液混合器，反应器，去吸收塔组成。

五、设备
催化氧化装置主要由以下设备组成：
1.气-液混合器：主要用于将C2Cl4、MeOH、AIR和H2O混合均匀，使
反应物均匀分布在反应器内；
2.反应器：采用一段式流化床反应器，采用乙烯基硅氧烷(Vinylsiloxane)为催化剂，在反应器中发生氧化反应，生成EOG和EGME，实现质量平衡；。

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-Al 2O3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）。

生产环氧乙烷的工艺设计

生产环氧乙烷的工艺设计
生产环氧乙烷的工艺设计如下：
1. 原料准备：原料包括乙烯和过氧化苯甲酰（PO）。

2. 乙烯氧化：将乙烯和过氧化苯甲酰混合，并在氧气的存在下，在催化剂的作用下进行氧化反应。

催化剂常用的有氯化汞（HgCl2），具体反应条件为高温（约300-350）和高压（约5-10 MPa）。

此反应生成环氧乙烷和苯甲醇，并伴随着水的生成。

3. 分离和提纯：将反应产物进一步处理，通过蒸馏或其他适当的分离技术，将环氧乙烷和苯甲醇从反应混合物中分离出来。

同时，将反应混合物中的水和其它杂质也进行分离。

4. 加工和储存：经过分离和提纯后的环氧乙烷可以进一步进行加工和储存。

加工包括进一步精制和纯化，以确保产品的质量符合要求。

储存一般采用密封的容器，以防止环氧乙烷的挥发和失效。

需要注意的是，在整个生产过程中，需要严格控制反应温度、气压和催化剂的使用量，以确保反应的高效性和安全性。

此外，还需要对废气和废水进行处理，以避免对环境造成污染。

环氧乙烷化工工艺合成制作的探讨

环氧乙烷化工工艺合成制作的探讨一、环氧乙烷的理化特性及其生产工艺分析（一）环氧乙烷的理化特性环氧乙烷是一种有机化合物，化学式是C2H40，是一种有毒的致癌物质，以前被用来制造杀菌剂。

环氧乙烷易燃易爆，不易长途运输，因此有强烈的地域性。

环氧乙烷的沸点为10.7℃，蒸汽压为1094mmHg/20℃。

这些物理特性都使得环氧乙烷有非常好的穿透能力，能够有效的接触到待灭菌物品的每一个表面，进而灭活微生物。

环氧乙烷气体分子在灭菌过程中有较好的稳定性。

这使得环氧乙烷气体在穿透待灭菌物品时，自身不会发生分解或者降解，能够有效的保证每一待灭菌物品表面的有效气体浓度，进而保障灭菌质量。

（二）环氧乙烷生产工艺现状及其改进的必要性①环氧乙烷生产工艺的现状分析。

目前大部分化工厂所使用的环氧乙烷生产方法是，乙烯直接氧化生产环氧乙烷，通过在反应器中乙烯和纯氧反应，乙烯被纯氧氧化产出环氧乙烷。

②环氧乙烷生产工艺改进的必要性。

由于直接氧化法涉及到的原材料费用相对较高、流程工艺相对复杂的特点，很容易导致大量的乙烯生产原料、能源资源被浪费。

同时，随着低碳清洁能源发展概念的不断深入，非常有必要对环氧乙烷生产工艺进行改进。

二、影响环氧乙烷化工工艺合成制作的主要因素分析结合工作经验，影响环氧乙烷化工工艺合成制作的因素主要有：①压力因素。

乙烯氧化实验中不论正副反应都是不可逆的，因此增加反应装置的压力有助于环氧乙烷的生成和收集，因此在工业利用乙烯氧化制取环氧乙烷大多采用加压的方法，但是由于压力过大对装置就会有损坏，所以选择合适的压力装置非常重要。

②温度因素。

温度是影响化学反应速率的因素之一，通常增加温度就会加快反应速率、使反应更加彻底。

但是有机化学的化学反应中往往有很多副反应，因此其产物并不单一，某实验为有机物氧化化学反应制取氧化物，因此副反应主要为乙烯与氧气反应生成二氧化碳和水，因此在这个实验中单一的升高温度是不可取，不论是副反应还是正反应都是会随着温度增加分子运动更加剧烈的，但是由于不同的实验受到试验温度的影响不同，因此可以选择一个环氧乙烷生成率相对最大的温度对实验进行温度设定。

环氧乙烷生产工艺

环氧乙烷生产工艺环氧乙烷（Ethylene Oxide，简称EO）是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成各种化学品和制备各类材料。

本文将从环氧乙烷的生产工艺及应用领域等方面进行详细介绍。

一、环氧乙烷的生产工艺环氧乙烷的主要生产工艺是乙烯直接氧化法。

具体步骤如下：1. 原料准备：将纯度较高的乙烯气体与过量的空气混合，调整混合比例，使其达到适宜的反应条件。

2. 反应器：将混合气体输入到反应器中，反应器内壁涂覆有特殊的催化剂。

催化剂通常为银、铝、钾等金属的复合物，具有较高的催化活性。

3. 反应：在反应器内，乙烯与空气中的氧气发生部分氧化反应，生成环氧乙烷。

反应过程中，需要控制反应温度、压力和空气流量等参数，以提高产率和产品纯度。

4. 分离：将反应产物经过冷凝、压缩、吸附等工艺步骤进行分离纯化，得到高纯度的环氧乙烷。

二、环氧乙烷的应用领域环氧乙烷是一种重要的有机合成原料，在化工领域有广泛的应用。

主要应用领域如下：1. 化学品合成：环氧乙烷可用于合成乙二醇、乙醇胺、聚醚等化学品，这些化学品广泛应用于涂料、塑料、纤维、橡胶等领域。

2. 医药领域：环氧乙烷是一种重要的消毒杀菌剂，常用于医疗器械、药品包装等领域。

它具有广谱杀菌作用，能有效灭活细菌、病毒和真菌等。

3. 农药制造：环氧乙烷可作为农药制造中的中间体，用于合成杀虫剂、除草剂等农药产品。

4. 纺织品加工：环氧乙烷可用于纺织品的整理和防缩处理，提高纺织品的柔软性和抗皱性。

5. 焊接消防：环氧乙烷是一种常用的焊接消防剂，可用于防止金属焊接时的氧化和烧损。

三、环氧乙烷的安全性与环境影响环氧乙烷具有较高的蒸气压和易燃性，属于危险化学品，需要严格控制使用与储存条件。

在使用环氧乙烷时，应采取必要的安全措施，如佩戴防护装备、保持通风等。

此外，环氧乙烷还具有一定的毒性，对人体和环境具有一定的危害性。

因此，在生产、使用和处理环氧乙烷时，要遵循相关的安全规范和环保要求，减少对环境和人体的危害。

环氧乙烷工艺概述分析解析

环氧乙烷工艺概述分析解析环氧乙烷是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成树脂、表面活性剂、抗菌剂等领域。

环氧乙烷的工艺过程可以分为以下几个步骤：乙烯氧化、环氧化反应、环氧乙烷分离和纯化。

1.乙烯氧化：乙烯和空气在催化剂的作用下进行氧化反应，生成乙醛。

该反应通常在高温和高压下进行，催化剂可以选择银催化剂。

乙烯氧化反应的化学方程式如下所示：2C2H4+O2->2C2H4O2.环氧化反应：乙醛与过氧化氢在催化剂的存在下进行环氧化反应，生成环氧乙烷。

环氧化反应通常在较低温度下进行，催化剂可以选择银催化剂。

环氧乙烷的生成方程式如下所示：C2H4O+H2O2->C2H4O2+H2OC2H4O2->C2H4O3.环氧乙烷分离：通过提取剂的选择，将环氧乙烷从反应混合物中分离出来。

常用的提取剂有水、丙酮、二甘醇等。

分离过程通常采用连续萃取列，经过多级萃取，使得环氧乙烷的浓度逐渐升高。

这一步骤中需要注意环氧乙烷的溶解度和挥发性，在操作过程中需要控制温度和压力。

4.纯化：环氧乙烷经过分离后仍然含有杂质，需要进行进一步的纯化。

纯化的方法包括蒸馏、吸附和萃取等。

其中，蒸馏是最常用的纯化方法，通常采用精馏塔进行大规模分离。

在蒸馏过程中，根据不同组分的沸点差异，逐渐分离得到纯净的环氧乙烷。

以上是对环氧乙烷工艺的经典的分析解析。

在实际生产过程中，还需要考虑工艺的经济性、安全性和环境影响等方面的因素。

同时，也需要进行工艺优化和改进，以提高产率、降低成本，并确保产品的质量和安全性。

环氧乙烷的生产工艺及设备技术选型

环氧乙烷的生产工艺及设备技术选型环氧乙烷是一种重要的有机合成原料和化工产品，广泛应用于涂料、塑料、树脂、医药、染料等领域。

本文将详细介绍环氧乙烷的生产工艺及设备技术选型。

一、环氧乙烷生产工艺环氧乙烷生产的主要工艺是通过乙烯与氯水反应生成氯乙烯，然后经过氯乙烯代换反应得到环氧乙烷。

具体的生产工艺包括以下几个步骤：1. 原料准备：将乙烯与氯水送入反应器中，确保原料的纯度和稳定性。

2. 氯化反应：在反应器中加入氯化剂，使乙烯发生氯化反应生成氯乙烯。

反应条件包括适宜的反应温度和压力，以及合适的氯化剂浓度。

3. 氯乙烯代换反应：将氯乙烯与酸性催化剂接触，进行氯乙烯代换反应得到环氧乙烷。

反应条件包括适宜的反应温度和压力，以及合适的催化剂浓度。

4. 分离纯化：将反应产物进行分离纯化，去除杂质和副产物，得到纯度较高的环氧乙烷。

5. 尾气处理：对产生的尾气进行处理，回收和利用有价值的物质，同时处理排放的废气，确保环境友好和安全生产。

二、环氧乙烷生产设备技术选型在环氧乙烷的生产过程中，需选择合适的设备来实现生产工艺。

以下是常用的环氧乙烷生产设备技术选型：1. 反应器：选用高温高压反应器，能够耐受氯化反应和代换反应过程中的高温高压条件。

反应器应具备良好的密封性和耐腐蚀性能。

2. 分离塔：采用合适的分离塔，能够将反应产物进行有效的分离纯化，提高环氧乙烷的纯度。

分离塔设计应考虑物料流动性和传质效果，以及能耗和生产效率等因素。

3. 冷却器：选用高效率的冷却器，能够迅速冷却产物，减少能量损失。

冷却器设计应满足冷却效果、流体波动和设备紧凑性等要求。

4. 泵送设备：选择适用于环氧乙烷的泵送设备，确保输送流体的稳定性和流量控制。

泵设备应具备耐腐蚀性、高压输送能力和可靠性。

5. 废气处理设备：配置废气处理设备，对尾气中的有害物质进行去除，符合环保要求。

废气处理设备包括吸附装置、喷淋塔和燃烧装置等。

总结：环氧乙烷的生产工艺及设备技术选型对产品质量和生产效率具有重要影响。

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环氧乙烷生产工艺分析
4.1环氧乙烷主要生产方法
环氧乙烷的生产主要有氯醇法和乙烯直接氧化法, 其中乙烯直接氧化法又包括空气法和氧气法。

由于氯醇法制备环氧乙烷存在污染严重、产品总收率较低且产品中含甲醛较高, 在一定程度上限制了其用途, 因此企业不常采用此种方法。

当前企业生产环氧乙烷采用较广泛的方法是乙烯直接氧化法。

4.1.1氯醇法
氯醇法生产环氧乙烷, 工业上分两步进行。

首先是氯气与水反应生成次氯酸, 乙烯次氯酸化生成氯乙醇, 然后氯乙醇皂化( 皂化剂一般见氢氧化钙) 生成环氧乙烷。

此方法优点是工艺流程简单, 投资省, 其缺点主要是消耗氯气, 并产生大量污水, 副产物较多, 且产品中含甲醛较高, 在一定程度上限制产品的用途。

4.1.2乙烯直接氧化法
乙烯直接氧化法又分为空气直接氧化法和氧气直接氧化法。

空气直接氧化法是由Lefort在1931年创造的, 她利用乙烯和氧在适当载体的银催化剂上作用制备出了环氧乙烷, 并以此取得了空气直接氧化制得环氧乙烷的专利。

氧气直接氧化法是由Shell公司在1958年创造的, 此方法直接以氧气作氧化剂, 减少了反应系统中惰
性气体的吸入量, 可减少反应系统中反应器的台数, 在一定程度上降低生产成本。

美国的Shell、ScientificDesign(SD)、Dow化学和UCC公司, 日本的触媒化学公司以及意大利的SNAM和Montedison公司都是乙烯直接氧化法制备环氧乙烷技术的拥有者。

1、反应机理
乙烯直接氧化法所用的催化剂为银催化剂。

乙烯在银催化剂上气相氧化发生下列反应:
主反应C2H4+1/2O2→+106.9J/mol
副反应C2H4+3O2→2CO2+2H2O+1323KJ/mol
+5/2O2→2O2+2H2O+1218KJ/mol
C2H4+1/2O2→CH3CHO
C2H4+O2→2CH2O
→CH3CHO
乙烯在银催化剂上氧化生成环氧乙烷, 人们普遍接受的反应机理是: 银对氧吸附, 在银的表面产生两种吸附状态的氧( 原子氧及分子氧) 。

当氧在银表面发生解离吸附时生成原子态吸附氧, 原子态吸附氧与乙烯发生深度氧化生成二氧化碳和水。

当银表面覆盖有抑制剂氯时, 氧的解离吸附过程则受到一定程度的限制。

当氧在银表面发生非解离吸附时则生成分子态吸附氧, 它与乙烯作用生成环氧乙烷, 同时脱出一个氧原子, 这个原子态氧则与乙烯发生深度反应, 生成二氧化碳和水。

2生产工艺流程
乙烯直接氧化法制备环氧乙烷工艺流程图见图3.1( 氧气法) :
4.2环氧乙烷的生产工艺的改进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,当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。

日本触媒公司计划 6月在神奈川其工厂建造一套环氧乙烷中试装置, 将试验一种新型催化剂, 它被设计用来达到比传统类高的产率, 而且能够降低能耗和减少二氧化碳排放量。

美国专利US 0182999A1”生产环氧乙烷和乙二醇的过程”, 该专利涉及一种生产环氧乙烷和乙二醇的过程。

在环氧乙烷吸收器急冷段的下游位置加入一种碱, 减轻了环氧乙烷和乙二醇装置的腐蚀。

从原料乙烯和纯氧到产物环氧乙烷,对整个乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺生产过程有以下方面的改进: 原料乙烯在反应气中体积分数的提高及其成本的降低; 氧气的高纯化; 反应气中含氯抑制剂的添加; 反应气异构化的抑制; 反应气中水摩尔分数和杂质体
图4.1 氧气法生产环氧乙烷工艺流程图
1-反应器; 2-二氧化碳分离器; 3-二氧化碳吸收器; 4-环氧乙烷吸收
积分数的控制; 反应器启动速度的加快; 反应器导热效率的提高;催化剂的装填; 反应器操作参数的优化; 反应器的大型化; 反应器的新型化; 循环排放气中乙烯的回收等。

4.2.1反应气的改进
①反应气中乙烯体积分数的提高
反应气中乙烯体积分数的变化对环氧乙烷的生数在20%—30%时,在银催化剂作用下, 当前工业上乙烯环氧化反应生成环氧乙烷的转化率已达到大于8.0%的水平, 环氧乙烷的生成选择性达到大于80.0%的水平。

在混合反应气中存在含氮氧化合物气体的前提条件下, 混合反应气中乙烯的体积分数可提高到40%—85%。

研究结果表明, 高的乙烯体积分数能够提高反应活性及其稳定性, 可保证乙烯环氧化反应的乙烯转化率稳定在8.0%以上, 在此基础上, 有千分之几的提升幅度, 同时能够提高环氧乙烷的生成选择性的稳定性, 保证环氧乙烷的生成选择性稳定在80.0%以上, 在此基础上, 选择性数据可提高数个百分点。

②原料乙烯成本的降低
在乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺中, 环氧乙烷的生产成本很大程度上由原料乙烯的成本所决定。

经过炼油工艺及乙烯轻烃资源的优化, 可降低乙烯的生产成本, 从而降低环氧乙烷的生产成本。

③氧气的高纯化。