環(huán)氧乙烷的性質(zhì)作用以及應(yīng)用-文庫(kù)吧
2025-06-01 13:16 本頁(yè)面
【正文】 ，連續(xù)引入系統(tǒng)的惰性氣體大為減少，未反應(yīng)的乙烯基本上可完全循環(huán)使用。從吸收塔頂出來(lái)的氣體必須經(jīng)過(guò)脫碳以除去二氧化碳，然后循環(huán)返回反應(yīng)器，不然二氧化碳濃度超過(guò)15％(mol％)，將嚴(yán)重影響催化劑的活性。(2)環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)方法比較環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)方法各具特點(diǎn)。氯醇法生產(chǎn)工藝的嚴(yán)重缺點(diǎn)大致有：①消耗氯氣，排放大量污水，造成嚴(yán)重污染；②乙烯次氯酸化生產(chǎn)氯乙醇時(shí)，同時(shí)副產(chǎn)二氧化碳等副產(chǎn)物，在氯乙醇皂化時(shí)生產(chǎn)的環(huán)氧乙烷可異構(gòu)化為乙醛，造成環(huán)氧乙烷損失，乙烯單耗高；③氯醇法生產(chǎn)的環(huán)氧乙烷，醛的含量很高，約為5000~7000mg/m3，最低亦有2500mg/m3。氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，由于裝置小、產(chǎn)量少、質(zhì)量差、消耗高，因而成本也高，與大裝置氧化法生產(chǎn)的高質(zhì)量產(chǎn)品相比失去了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。故根據(jù)環(huán)保及成本的限制要求本實(shí)驗(yàn)采用直接空氣氧化法、。氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的關(guān)鍵是催化劑的選擇。雖然大多數(shù)金屬和金屬氧化物催化劑都能使乙烯發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)，但是生成環(huán)氧乙烷的選擇性很差，氧化結(jié)果主要生成二氧化碳和水。只有銀催化劑例外，在銀催化劑上乙烯能選擇性地氧化成環(huán)氧乙烷，該催化劑在選擇性、強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和壽命等方面都有一定的特色。 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)工藝條件的確定環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)受反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、空間速度與空管線速度、原料配比和循環(huán)比、抑制劑等工藝條件的制約。 反應(yīng)溫度溫度直接影響化學(xué)反應(yīng)速度，在工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)過(guò)程的具體情況，采取相應(yīng)措施，當(dāng)反應(yīng)溫度高時(shí)，一是轉(zhuǎn)化率增加，這意味著乙烯氧化的總速率提高，二是生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的選擇性降低，即更多的乙烯轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，因此，這時(shí)反應(yīng)熱量的急驟增加，不是使更多的乙烯被氧化，而是使反應(yīng)過(guò)程的選擇性降低，副反應(yīng)增加是更重要的原因。此外，在催化劑使用初期，其活性較高，宜采用較低的操作溫度。 反應(yīng)壓力乙烯直接氧化反應(yīng)過(guò)程，主反應(yīng)是體積減少的反應(yīng)，副反應(yīng)(深度氧化)是體積不變的反應(yīng)。因此，采用加壓操作有利。 空速空間速度簡(jiǎn)稱(chēng)空速，所謂空速是指單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)單位體積催化劑的反應(yīng)物的體積數(shù)量。通常用每小時(shí)每升(或m3)催化劑通過(guò)的原料氣的升(或m3)數(shù)來(lái)表示。對(duì)于乙烯直接氧化過(guò)程，實(shí)踐證明，提高空速，轉(zhuǎn)化率會(huì)略有下降，而選擇性將有所上升，在一定范圍內(nèi)提高空速可提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的關(guān)鍵是催化劑的選擇。雖然大多數(shù)金屬和金屬氧化物催化劑都能使乙烯發(fā)生環(huán)氧化反應(yīng)，但是生成環(huán)氧乙烷的選擇性很差，氧化結(jié)果主要生成二氧化碳和水。只有銀催化劑例外，在銀催化劑上乙烯能選擇性地氧化成環(huán)氧乙烷，該催化劑在選擇性、強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和壽命等方面都有一定的特色。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)活性組分銀的開(kāi)發(fā)研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。也有不少學(xué)者試圖開(kāi)發(fā)另一類(lèi)金屬取代銀，但至今仍認(rèn)為活性組分銀是乙烯氧化生成環(huán)氧乙烷的最佳催化劑。環(huán)氧乙烷生產(chǎn)裝置的主要設(shè)備有反應(yīng)器、吸收塔、反應(yīng)系統(tǒng)的氣氣換熱器和循環(huán)氣冷卻器。其設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為年產(chǎn)13400噸環(huán)氧乙烷，設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為287天／年。 工藝流程概述本次設(shè)計(jì)采用氧氣氧化法進(jìn)行環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)，以氧氣作為氧化劑，乙烯在1MPa、250℃下通過(guò)裝有銀催化劑的固定床反應(yīng)器，直接氧化為環(huán)氧乙烷。環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)系統(tǒng)分為三部分：反應(yīng)系統(tǒng)、回收系統(tǒng)和二氧化碳脫除系統(tǒng)。如圖。 4 設(shè)計(jì)條件工藝參數(shù)優(yōu)化包括物料衡算和熱量衡算兩部分。物料衡算以質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)，主要計(jì)算所需物料量和產(chǎn)品量，還可以算出物料的組成，確定物料中各組分在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的定量轉(zhuǎn)化關(guān)系，并通過(guò)衡算求得原料的定額消耗。其計(jì)算依據(jù)是工藝流程圖、在工廠采集的數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)時(shí)要求的和查得的各種參數(shù)。熱量衡算以能量守恒定律及物料衡算為基礎(chǔ)，計(jì)算傳入、傳出的熱量，從而確定公用工程的能耗以及傳熱面積。其計(jì)算依據(jù)與物料衡算相同。 反應(yīng)原理 乙烯和氧氣在銀催化劑上，于一定溫度和壓力下，直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，反應(yīng)方程式可表為：（1） 主反應(yīng)： 反應(yīng)為放熱反應(yīng)。（2）在主反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，還發(fā)生其它副反應(yīng)，其中主要是乙烯的燃燒反應(yīng)。副反應(yīng)： 反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)。 原料組成原料氣的組成組分C2H4CO2O2N2含量（mol%)
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