年产2.6万吨的银催化氧化乙烯合成环氧 乙烷的反应器设计

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开题报告--年产2万吨环氧乙烷工艺设计

开题报告--年产2万吨环氧乙烷工艺设计

年产2万吨环氧乙烷工艺设计开题报告
摘要:本文拟设计一条生产2万吨/年环氧乙烷(EO)的流程,重点
介绍了工艺设计的思路和方法,具体分析了酯化反应、环氧化反应、萃取、吸附等工艺及有关参数,并对设计所需的设备及原料进行了综合考虑。


文提出的设计方案可以满足2万吨环氧乙烷的生产要求,且在节能、节约、安全等方面都具有良好的可行性。

关键词:环氧乙烷;酯化反应;环氧化反应;萃取;吸附
Keywords:EO; Alcoholysis; Oximation; Extraction; Absorption 1绪论
环氧乙烷(EO)以其独特的物理性质和化学性质,已成为现代社会发
展的重要原料,被广泛用于洗涤剂、清洁剂、润滑油、柔顺剂、除臭剂、
溶剂等领域。

目前,国内EO的生产仍以熔融乙二醇(MEG)和均聚物为主,以醛酯乙醇(PEG)为辅,但由于MEG和PEG的价格昂贵,以及反应可能
产生腐蚀性氢氧化钠,因此在生产过程中存在一定环境影响。

因此,节能、节约、安全考虑在设计中占据重要地位。

乙烯氧化法生产环氧乙烷

乙烯氧化法生产环氧乙烷

编号:No.22课题:乙烯氧化法生产环氧乙烷授课内容:●乙烯氧化法生产环氧乙烷反应原理●乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺流程知识目标:●了解环氧乙烷物理及化学性质、用途、生产方法●掌握乙烯氧化法生产环氧乙烷反应原理●掌握乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺流程能力目标:●分析影响反应过程的主要因素●分析和判断工艺流程特点思考与练习:●乙烯氧化法生产环氧乙烷反应催化剂组成和特点●影响乙烯氧化法生产环氧乙烷反应过程的主要因素●乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺流程的构成授课班级:授课时间:年月日第六章乙烯系产品的生产乙烯是碳原子数最少的烯烃,由于它具有极其活泼的双键结构,因而其反应能力很强,且成本低、纯度高、易于加工利用,所以是有机化工中最重要的基本原料。

通过乙烯的聚合、氧化、卤化、烷基化、水合、羰基化、齐聚等反应的实现,可以得到一系列极有价值的乙烯衍生物,如环氧乙烷、乙二醇、乙醛、醋酸、醋酸乙烯、乙苯、聚乙烯等,由乙烯出发还可生产溶剂、表面活性剂、增塑剂、合成洗涤剂、农药、医药等。

乙烯系主要合成产品及其用途如图6-1所示。

目前,乙烯的产量在各种有机产品中居首位。

就用途而言,乙烯最大的消费是塑料工业,其中尤以聚乙烯所需乙烯量最大,乙烯的其它消费依次为环氧乙烷、乙苯、乙醛、乙醇,还有醋酸乙烯、α-烯烃、卤代烷等。

第一节乙烯直接氧化法生产环氧乙烷一、概述1.环氧乙烷的性质和用途环氧乙烷(EO)又叫氧化乙烯。

它是无色易挥发的具有醚类香味的液体,能与水、醇、醚及其它有机溶剂以任意比例互溶。

沸点 10.5℃, 熔点 -111.3℃, 燃点 429℃。

环氧乙烷能与空气形成爆炸性混合物,其爆炸范围为 3.6~80%(体积)。

环氧乙烷有毒,如停留于环氧乙烷蒸气的环境中10min,会引起剧烈的头痛、眩晕、呼吸困难、心脏活动障碍等,接触液体E0会被灼伤,尤其是40~80%的EO水溶液,较其它浓度的EO水溶液能更快地引起严重的灼伤。

工作环境的空气中EO的允许浓度,美国职业防护与保健局(0SHA)1984年规定:8h的平均允许浓度为1ppm,废除了以前工作环境中最大允许浓度为50ppm的规定。

乙烯制环氧乙烷工艺流程设计与过程优化

乙烯制环氧乙烷工艺流程设计与过程优化

乙烯制环氧乙烷工艺流程设计与过程优化乙烯制环氧乙烷是一项重要的化工工艺,广泛应用于塑料、涂料、合成树脂等领域。

本文将探讨乙烯制环氧乙烷的工艺流程设计以及过程优化的相关问题。

一、工艺流程设计乙烯制环氧乙烷的工艺流程设计需要考虑以下几个关键环节:乙烯氧化、环氧化、分离与回收。

1. 乙烯氧化乙烯氧化是将乙烯与空气在催化剂的作用下进行反应,生成环氧乙烷的关键步骤。

在乙烯氧化过程中,催化剂的选择、反应温度和压力的控制以及反应器的设计是影响产品质量和产量的重要因素。

2. 环氧化乙烯氧化后得到的乙烯与过氧化氢在环氧化反应器中进行反应,生成环氧乙烷。

在环氧化过程中,要注意控制反应温度、压力和反应时间,以提高环氧乙烷的产率和纯度。

3. 分离与回收在环氧乙烷生产过程中,需要进行分离和回收环氧乙烷。

分离过程主要包括冷却、减压、吸收、脱水等步骤,以达到环氧乙烷的纯度要求。

回收环氧乙烷则需要考虑能源利用和环境保护等因素。

二、过程优化为了提高乙烯制环氧乙烷的工艺效率和产品质量,可以从以下几个方面进行过程优化。

1. 催化剂的选择与优化催化剂是乙烯制环氧乙烷工艺中的关键因素,不同的催化剂对反应速率和选择性有着不同的影响。

通过对催化剂的选择和优化,可以提高反应速率、降低副产物生成,从而提高乙烯转化率和环氧乙烷产率。

2. 温度和压力的控制温度和压力是乙烯制环氧乙烷过程中的重要操作变量。

合理选择和控制温度和压力,可以提高反应的选择性和产率。

同时,还需要注意温度和压力对设备和催化剂寿命的影响,以避免设备损坏和催化剂失活。

3. 反应器的设计与改进反应器的设计对乙烯制环氧乙烷的工艺效果有着重要的影响。

通过对反应器结构和工艺参数的优化,可以改善传热和传质效果,提高反应效率和产品质量。

4. 废气处理与能源利用乙烯制环氧乙烷过程中产生的废气中含有大量的有机物和气体,对环境造成潜在的污染。

合理设计和选择废气处理装置,可以降低废气排放对环境的影响。

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

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

氧乙烷生产工艺流程。
2、设计出符合生产的生产流程图和合理的关键设备,满足工艺的指标需要。
3、对整个产品进行物料衡算、热量衡算、设备设计和选型,股和产品的需求


4、产品的技术经经济指标化工厂污染处理、排放符合国家国家环保的要求。

5、仔细检查工艺设计过程,完成和修改。




1、查阅文献、资料有困难,缺乏一些方法和技巧。
因此,依靠自身的乙烯资源,以前国内的环氧乙烷生产主要依靠中石化和中石油。
展 市场人士还普遍认为,尽管目前环氧乙烷的盈利能力大多数时候还是高于乙二醇。随 趋 势 着环氧乙烷的产能的快速增长,未来环氧乙烷的盈利能力将和乙二醇趋同,环氧乙烷
的高收益时代将一去不返。
设计内容:
1、综述
2、环氧乙烷的性质和用途
开题报告
学号
姓名
指导教师
学院/ 系别
文理学院化工系
专业/班级
应用化学 12102 班
毕业设计(论文)题目
年产 3 万吨环氧乙烷工艺的初步设计-反应器设计
题目类型
工程设计 □技术开发 □管理模式设计 □其他
□软件工程 □理论研究和方法应用
环氧乙烷,是最简单最重要的环氧化合物。有毒、易爆、活性高、易自聚。烯烃
气相氧化可制得很多有用的有机化合物,其中比较重要的有乙烯环氧化制取环氧乙
烷、丙烯环氧化制取环氧丙烷以及丁烯氧化制取顺丁烯二酸酐等。

环氧乙烷是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯而占第二位的重要有机化工产品。它
题 除部分用于制造非离子表面活性剂、氨基醇、乙二醇醚外,主要用来生产乙二醇,后
目 者是制造聚酯树脂的主要原料,也大量用作抗冻剂。现在几乎所有的环氧乙烷都与乙 的 及 二醇生产相结合在一起,大部分或全部环氧乙烷用于生产乙二醇,少部分用于生产其

(完整版)年产6万吨环氧乙烷工艺设计毕业设计

(完整版)年产6万吨环氧乙烷工艺设计毕业设计
Keywords:Ethylene Oxide ; Process ; Reactor ; Material Balance ; Heat Balance

环氧乙烷是乙烯的衍生物,是重要的基本有机化工原料,主要用于生产聚酯产品及汽车用防冻剂的原料乙二醇。环氧乙烷还可衍生出一些重要的精细化工中间体,应用范围遍及纺织、洗染、医药、电子、汽车等诸多领域。
本设计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。并对对主要设备如:混合器、反应器、环氧乙烷吸收塔、二氧化碳吸收系统,环氧乙烷解析塔,冷凝器,脱轻组分塔等进行物料衡算,对环氧乙烷反应器,产品第一换热器,进料-产品换热器,三个设备进行热量衡算。
EO精馏塔是环氧乙烷生产的重要设备,精馏塔采用F1型单溢流浮阀塔,溢流管为弓形降液管,设计确定全塔高度21m,塔板总数为31块,塔顶温度可设为45℃,塔釜温度可设为146℃,精馏段塔径为4m,塔板堰长2.8m,板上液层高度0.064m,阀孔数为1403个,相邻的两排中心孔距0.08m;提馏段塔径为3.2m,塔板堰长2.24m,板上液层高度0.083m,阀孔数为809个,相邻的两排中心孔距0.087m。
环氧乙烷早期采用氯醇法工艺生产,20世纪20年代初,美国联合碳化合物公司(Union Carbide Corp简称UCC)进行了工业化生产,该法的优点是对乙烯的纯度要求不高,反应条件较缓和,但生产过程中消耗大量石灰和氯气,反应介质有强腐蚀性,腐蚀设备,且有大量含氯化钙的污水生成,污染环境,产品纯度低,现已被淘汰。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(1958年),美国壳牌化学公司(Shell Chemical Company简称Shell)公司有开发了氧气法,即乙烯直接氧化生产环氧乙烷的技术。由于直接氧化法与氯乙醇法相比具有工艺流程简单,无腐蚀性,无大量废料排放,废热可合理利用等优点,故得到迅速发展。

年产6万吨环氧乙烷氧化反应工序工艺设计

年产6万吨环氧乙烷氧化反应工序工艺设计

环氧乙烷(EO)是一种重要的化工原料,其主要用途是生产表面活性剂、合成润滑油和氨基酸等有机化合物。

在环氧乙烷的生产过程中,氧化反应是一个关键的工序。

本文将介绍一个年产6万吨环氧乙烷氧化反应工序的工艺设计。

1.原料准备与预处理在环氧乙烷的生产过程中,主要的原料是环氧乙烷和氧气。

环氧乙烷通常采用石脑油或天然气作为原料,在原料准备过程中需要对原料进行预处理,包括脱水和除尘等。

脱水可以通过吸附剂或干燥剂进行,以保证原料的纯度和质量。

2.反应装置设计环氧乙烷氧化反应通常采用连续流反应器,主要是因为环氧乙烷的氧化反应是一个放热反应,需要控制反应温度。

反应器可以采用垂直或水平布局,具体的选择要考虑原料进料方式、反应物的物理性质和反应速率等因素。

3.反应条件设置环氧乙烷的氧化反应需要在一定的反应条件下才能顺利进行。

反应温度通常在180-220℃之间,此温度范围能够保证反应速率和产率的最佳组合。

反应压力一般在0.5-2.0MPa之间,反应压力的选择与反应温度有关。

反应物的摩尔比例也是一个重要的参数,通常情况下,环氧乙烷和氧气的摩尔比例为1:1.5-24.催化剂选择与优化在环氧乙烷的氧化反应中,催化剂起着关键的作用。

常用的催化剂有银催化剂、铂催化剂和钼催化剂等。

催化剂的选择应根据反应物性质、反应条件和目标产物的需求等综合因素进行优化。

5.过程控制与安全考虑在环氧乙烷氧化反应过程中,需要实施严格的过程控制和安全考虑措施。

例如,应定期检查和维护反应装置,确保操作安全;应设计并安装可靠的温度、压力和流量控制系统,以确保反应条件的稳定和可控性。

总之,年产6万吨环氧乙烷氧化反应工序的工艺设计需要综合考虑原料准备、反应装置设计、反应条件设置、催化剂选择与优化以及过程控制与安全考虑等因素。

只有合理设计和优化这些环节,才能保证环氧乙烷氧化反应的高效、安全和可持续发展。

乙烯制取环氧乙烷生产工艺设计

乙烯制取环氧乙烷生产工艺设计

乙烯制取环氧乙烷生产工艺设计环氧乙烷(EO)是一种重要的有机化工原料,广泛应用于合成表面活性剂、塑料、合成纺织品和起泡剂等领域。

下面将介绍乙烯制取环氧乙烷的生产工艺设计。

首先,乙烯是环氧乙烷的主要原料,可以通过烃解乙烷来制取。

烃解乙烷反应采用乙烷和热空气在催化剂的作用下,进行高温裂解反应。

主要反应方程式如下:C2H6+热空气->C2H4+H2O+热量烃解乙烷反应装置一般由进料系统、反应系统、冷却系统、分离系统和废气治理系统组成。

进料系统将乙烷、热空气和催化剂送入反应系统;反应系统中的催化剂在高温下催化乙烷裂解生成乙烯;冷却系统通过冷却装置将反应系统中的产物冷却到室温;分离系统通过精馏等方法将乙烷、乙烯和其他副产物分离;废气治理系统用于处理排放的废气。

接下来是环氧化反应。

环氧化反应是将乙烯与过氧化氢(H2O2)在存在催化剂的条件下,发生环氧化反应。

主要反应方程式如下:C2H4+H2O2->C2H4O+H2O环氧化反应一般采用银催化剂,可选择液相或气相进行。

液相环氧化反应采用连续搅拌反应器,反应温度约在55-60摄氏度,压力在0.5-1.0MPa之间;气相环氧化反应采用固定床反应器,反应温度约在200-300摄氏度,压力在0.5-3.0MPa之间。

最后是环氧乙烷的分离和提取。

由于环氧乙烷与水和其他副产物之间的溶解度较大,可以通过水洗和精馏的方式进行分离和提取。

水洗将含有环氧乙烷的混合物与水接触,使环氧乙烷转移到水相中;精馏则通过升华和冷凝的方式将环氧乙烷高纯度地分离出来。

总的来说,乙烯制取环氧乙烷的生产工艺包括乙烷的烃解、乙烯的环氧化以及环氧乙烷的分离和提取。

通过合理的反应条件和工艺设计,可以提高环氧乙烷的产率和纯度,满足市场需求。

同时,还需进行废气治理和产品质量检测,确保生产过程的环保性和产品的质量稳定性。

年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计

年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计

年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计学院:化工与药学院班级: 2012级化学工程与工艺1班学生姓名:肖畅学号: 20指导教师: 郭孝天完成日期: 2016年1月3日指导教师评语:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩:教师签名:设计任务书一、设计题目和内容设计题目:年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计设计条件:银催化氧化乙烯合成环氧乙烷。

表1 原料气的组成生产规模:2万吨/年反应温度为240°C反应压力为1MPa空速为5000h-1选择性为65%;年工作时间7200小时二、设计方法和步骤1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求,通过对现有资料的分析对比,初步确定工艺流程。

对选定的工艺流程、主要设备的型式以及数值积分计算等进行简要的论述。

2、主要设备的工艺设计计算①反应的物料衡算、热量衡算②催化剂床层高度计算3、典型辅助设备的选型和计算:包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定4、制图:绘制主体设备图5、编写设计说明书三、设计成果的编制本课程的设计任务要求学生做设计说明书1份、图纸1张。

各部分具体要求如下:(一)设计说明书的内容与顺序:1、封面(包括题目、学生班级、学生姓名、指导教师姓名等)2、设计任务书3、目录4、正文绪论:工艺生产技术方法及进展,反应动力学概述、设计任务的意义、设计结果简述设计方案简介物料流程图及说明设计计算说明书(包括装置的工艺计算:物料衡算、热量衡算,反应器床层计算)设计结果概要设计体会及今后的改进意见5、参考文献6、主要符号说明(必须注明意义和单位)说明书必须书写工整、图文清晰。

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荆楚理工学院化工与药学院专业课程设计说明书设计题目:年产2.6万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计专业:班级:学号:学生姓名:指导教师:总评成绩:2014年1月3日设计任务书一、设计题目和内容设计题目:年产2.6万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计设计条件:银催化氧化乙烯合成环氧乙烷。

表1 原料气的组成组分C2H4CO2O2N2含量(mol%) 3.5 7.5 5.6 83.4 生产规模:2.6万吨/年反应温度为240°C反应压力为1MPa空速为5000h-1选择性为65%;年工作时间7200小时二、设计方法和步骤1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求,通过对现有资料的分析对比,初步确定工艺流程。

对选定的工艺流程、主要设备的型式以及数值积分计算等进行简要的论述。

2、主要设备的工艺设计计算①反应的物料衡算、热量衡算②催化剂床层高度计算3、典型辅助设备的选型和计算:包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定4、制图:绘制主体设备图5、编写设计说明书三、设计成果的编制本课程的设计任务要求学生做设计说明书1份、图纸1张。

各部分具体要求如下:(一)设计说明书的内容与顺序:1、封面(包括题目、学生班级、学生姓名、指导教师姓名等)2、设计任务书3、目录4、正文4.1 绪论:工艺生产技术方法及进展,反应动力学概述、设计任务的意义、设计结果简述4.2 设计方案简介4.3 物料流程图及说明4.4 设计计算说明书(包括装置的工艺计算:物料衡算、热量衡算,反应器床层计算)4.5 设计结果概要4.6设计体会及今后的改进意见5、参考文献6、主要符号说明(必须注明意义和单位)说明书必须书写工整、图文清晰。

说明书中所有公式必须写明编号。

第一章绪论 (1)第二章设计方案简介 (2)第三章物流流程及说明 (3)第四章设计计算说明书 (5)4.1反应器的物料衡算 (5)4.2反应器的热量衡算 (8)第五章反应器的设计 (10)5.1 催化剂床层体积和高度的计算 (11)5.2 确定氧化反应器的基本尺寸 (12)5.3 床层压力降的计算 (12)5.4 传热面积的核算 (13)5.4.1 床层对壁面的给热系数1 (13)5.4.2 总传热系数的计算 (13)5.4.3传热面积的核算 (14)5.5 反应器塔径的确定 (15)5.6 设备的壁厚计算 (16)5.6.1 釜体筒体壁厚计算 (16)5.7附属设备计算 (17)5.7.1 支座的选择 (17)5.7.2人孔 (17)5.7.3接管及其法兰选择 (17)5.7.4 进料管 (17)5.7.5温度计接管 (18)5.7.6 不凝气体排出管 (18)第六章设计结果汇总 (19)设计评述与总结 (20)参考文献 (21)符号说明 (22)第一章绪论环氧乙烷的工业化生产已经有80多年的历史,20世纪20年代初,UCC公司首次采用氯醇法工艺生产环氧乙烷并建立了工业化生产装置,但由于其存在腐蚀设备、污染环境和耗氯量大等一系列问题。

30年代后期,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。

1958年,Shell公司采用氧气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,产品纯度可达99.99%。

由于氧气氧化法比空气氧化法有明显的优越性,目前国内外环氧乙烷的生产几乎全部采用的生产方法是:以银作催化剂,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。

目前全球环氧乙烷的生产由英荷Shell、美国SD(科学设计公司)和UCC三家公司所垄断,约占环氧乙烷总生产能力的90%以上。

这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。

在工艺技术方面都由反应部分、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。

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。

早期引进的空气法环氧乙烷装置大多也改造为氧气法。

目前我国的生产装置主要集中于上海石化,扬子石化,茂名石化和燕山石化等,基本上为引进技术。

2004年我国EO生产能力仅为112.5万吨,市场缺口达到240万吨,远不能满足消费需求,因此有多家企业计划建设规模化EO生产装置,可以预计未来几年我国EO的生产能力将呈现迅速增加的势头。

本设计采用氧气直接氧化法,对原有的单元设备进行生产能力标定和技术经济评定。

在此基础上,查阅了大量资料,根据设计条件,通过物料衡算、热量衡算、反应器的选型及尺寸的确定,计算压降、催化剂的用量等,设计出符合设计要求的反应器。

第二章设计方案简介目前,我国工业生产环氧乙烷的方法有氯醇法和乙烯氧化法两种,乙烯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[8]。

①空气氧化法:此方法用空气为氧化剂,因此必须有空气净化装置,以防止空气中有害杂质带入反应器而影响催化剂的活性。

空气法的特点是有两台或多台反应器串联,即主反应器和副反应器,为使主反应器催化剂的活性保持在较高水平(63~75%),通常以低转化率进行操作,保持在20~50%范围内。

②氧气氧化法:氧气法不需要空气净化系统,而需要空气分离装置或有其它氧源。

由于用纯氧作氧化剂,连续引入系统的惰性气体大为减少,未反应的乙烯基本上可完全循环使用。

从吸收塔顶出来的气体必须经过脱碳以除去二氧化碳,然后循环返回反应器,不然二氧化碳浓度超过15%(mol%),将严重影响催化剂的活性。

(2)环氧乙烷的生产方法比较环氧乙烷的生产方法各具特点。

氯醇法生产工艺的严重缺点大致有:①消耗氯气,排放大量污水,造成严重污染;②乙烯次氯酸化生产氯乙醇时,同时副产二氧化碳等副产物,在氯乙醇皂化时生产的环氧乙烷可异构化为乙醛,造成环氧乙烷损失,乙烯单耗高;③氯醇法生产的环氧乙烷,醛的含量很高,约为5000~7000mg/m3,最低亦有2500mg/m3。

氯醇法生产环氧乙烷,由于装置小、产量少、质量差、消耗高,因而成本也高,与大装置氧化法生产的高质量产品相比失去了市场竞争能力。

采用氯醇法生产环氧乙烷的小型石油化工厂正在受到严重的挑战。

故根据环保及成本的限制要求本实验采用直接空气氧化法。

第三章 物流流程及说明本次设计采用氧气氧化法进行环氧乙烷的生产,以氧气作为氧化剂,乙烯在1MPa 、240℃下通过装有银催化剂的固定床反应器,直接氧化为环氧乙烷。

环氧乙烷的生产系统分为三部分:反应系统、回收系统和二氧化碳脱除系统,如图所示。

氧化反应器再生塔接触塔环氧乙烷洗涤塔环氧乙烷解析塔再吸收塔乙二醇进料解析塔环氧乙烷浸渍塔乙烯氧气循环压缩机工业水产物出口去乙二醇系统二氧化碳碳酸钾氧化反应器 图2-1 银催化氧化乙烯合成环氧乙烷工艺流程(1)环氧乙烷的反应系统反应系统是以一种循环过程来操作的,以乙烯和氧气为原料使用甲烷致稳。

从外界贮罐来的乙烯在过滤器中进行过滤,经换热器预热,然后按着一定的路线进入混合器,与从环氧乙烷吸收塔顶部通过分离器分离出的循环气进行混合,乙烯混合器中的循环气进入压缩机的吸入口并在氧气混合器之前,由压缩机进行压缩。

从外界来的氧气进料通过过滤器之后在流量控制下进入氧气混合器。

为了能在进料之后和开车期间可靠地对氧气混合器进行吹扫,一个高压氮气压缩机及氮气吹扫罐连接在紧靠氧气混合站上游的氧气进料线上。

为控制循环气中的二氧化碳浓度,一股循环气的分支物流被送往二氧化碳脱除工段。

从氧气混合器出来的含有乙烯和氧气的循环气,在换热器的管程进行加热后进入反应器。

在反应器的壳程用石蜡油来移走反应热,以控制反应温度。

含有环氧乙烷的氧化气进入附带的循环气/锅炉给水预热器,而后反应器出口全体流经循环器换热器的壳程,与反应器入口气体换热,被进一步冷却下来,之后循环气体进入循环气冷却器进行最后的冷却。

本反应使用一种气相状态的抑制剂来控制反应活性,循环气在氧气进料混合器和循环气热交换器之间分叉转向压入装有液体二氯乙烷的贮罐,使这股循环气中的二氯乙烷浓度达到饱和,然后在乙烯进料混合器和循环气压缩机之间再次进入反应循环气中。

反应进料不是绝对纯净,有必要依次从分离器下游定期排放惰性组分。

(2)环氧乙烷的回收系统从冷却器出来的氧化气进入到环氧乙烷吸收塔底部,使用从环氧乙烷气提塔底部过来的乙二醇水溶液以及从泵过来的工艺水进行吸收,保证吸收液的浓度恒定在7.5%(wt%),被吸收下来的环氧乙烷按一定的路线进到氧化物/水闪蒸罐进一步闪蒸出惰性气体,然后经换热器进入环氧乙烷气提塔使环氧乙烷和水进行分离。

环氧乙烷蒸汽从塔顶出来经冷却器进行冷凝后收集在回流罐中,回流罐中的环氧乙烷用泵打出一部分返回到环氧乙烷气提塔顶部作回流用,另一部分送往排气塔中脱除二氧化碳,塔底用再沸器进行加热,塔底中不含二氧化碳的环氧乙烷经冷却器冷却后用泵送到环氧乙烷贮罐。

环氧乙烷气提塔顶部冷凝器中的不凝气送到惰性气体洗涤塔中,同闪蒸罐中闪蒸出的惰性气体一起被洗涤后送往尾气压缩机吸入罐中,再进入尾气压缩机中压缩,经二氧化碳脱除系统进入环氧乙烷反应循环系统。

在环氧乙烷吸收塔中未被吸收下来的环氧乙烷以及其它惰性气体经分离器进一步分离之后送往乙烯混合器中循环使用。

(3)二氧化碳脱除系统来自尾气压缩机的一股气流和尾气压缩机出口的气流混合为一股,进入二氧化碳吸收塔的底部,与从塔顶向下流动的吸收剂在填料上充分接触完成吸收后,进入二氧化碳水洗塔,通过填料层和除雾器,除掉气流中夹带的微量的钾和矾的化合物微粒,以防止这些物质带入反应器造成催化剂中毒。

这股气流冷却后返回到循环气流中,与其它物流混合。

从二氧化碳吸收塔顶部流下的二氧化碳吸收剂,在与循环气接触完成二氧化碳的吸收之后,在二氧化碳吸收塔底部靠压差进入闪蒸罐中,这时的吸收剂被称为富吸收剂,富吸收剂在闪蒸罐中进行减压闪蒸,闪蒸出来的气体进入尾气压缩机,再吸入罐中,经尾气压缩机压缩后进入循环系统。

闪蒸后的吸收剂流向二氧化碳再生塔的顶部,经再沸器加热后,被吸收的二氧化碳就释放出来,排入大气中。

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