【正文】 eters, equipments types and material were confirmed, by using CAD corresponding technics process chart for the high purity epoxyethane rectifier was draw. Finally, a brief explanation to the most possible existed dangers and correspond measures for the production process were given. Keywords: epoxyethane。 從全球來(lái)看，環(huán)氧乙烷主要用作化學(xué)中間體，它主要消費(fèi)于乙二醇，全球環(huán)氧乙烷產(chǎn)量的 60%都轉(zhuǎn)變?yōu)橐叶?，乙二醇可進(jìn)一步加工成聚酯纖維和樹(shù)脂。環(huán)氧乙烷也用作熏蒸消毒殺蟲(chóng)劑、殺菌劑以及醫(yī)療器械的消毒劑。隨著大規(guī)模引進(jìn)環(huán)氧乙烷裝置的建成和投產(chǎn)，加上環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)小規(guī)模的氯醇法環(huán)氧乙烷裝置已無(wú)生命力，于 1993 年下半年淘汰。 1958 年 Shell(殼牌公司 )建成首套乙烯氧氣氧化法 工業(yè)裝置。目前國(guó)內(nèi)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)廠家均采用乙烯氧氣氧化法生產(chǎn)技術(shù)，基本為引進(jìn)技術(shù)。高選擇性催化劑系列產(chǎn)品為 S87S882，催化劑初始選擇性分別為 85%和 88%。而性能最優(yōu)異的是一種含銀載體用硝酸 鉀和高錳酸鉀溶液多次浸漬制備的催化劑，這種銀催化劑中含鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，錳質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，催化劑經(jīng) 21 天運(yùn)行試驗(yàn)后，環(huán)氧乙烷選擇性可高達(dá) %。 隨著我國(guó)聚酯與表面活性劑等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展， EO 遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求， 因此有多家企業(yè)計(jì)劃建設(shè)規(guī)?；?EO 生產(chǎn)裝置，可以預(yù)計(jì)未來(lái)幾年我國(guó) EO 的生產(chǎn)能力將呈現(xiàn)迅速增加的勢(shì)頭。相對(duì)密度 (水 )=1： ，相對(duì)密度 (空氣 )=1： 。當(dāng)用甲醇、乙醇、丁醇等低級(jí)醇與環(huán)氧乙烷作用時(shí)，分別生成乙二 醇 —甲醚、乙二醇 —乙醚、乙二醇 —丁醚。環(huán)氧乙烷本身還可開(kāi)環(huán)聚合生成聚乙二醇。盡管氯醇法乙烯利用率高，但生產(chǎn)過(guò)程中消耗大量氯氣，腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，產(chǎn)品純度低，現(xiàn)已基本被淘汰。 氧氣氧化法與空氣氧化法相比，工藝流程稍短，設(shè)備較少，建廠投資少；氧化反應(yīng)中催化劑的選擇性高，反應(yīng)溫度比空氣法低，對(duì)催化劑壽命的延長(zhǎng)和維持生產(chǎn)的平穩(wěn)操作較為有利。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用乙烯直接氧化法。在銀催化劑作用下的反應(yīng)方程式如下： 22 4 2 22012AgCCHC H O ?? ????? 催 化 劑2CH2 4 .7 /K C a l m o lO? (1) 另外，乙烯直接氧化還有副產(chǎn)物生成，其中 CO2 和水最多。 CO2 還由 EO 氧化而得，這時(shí)它首先被異構(gòu) 為乙醛，然后很快被氧化為 CO2 和H2O。 二氧化碳脫除原理 本裝置采用碳酸鹽溶液吸收 CO2，以脫除氧化反應(yīng)的副產(chǎn)物 CO2，此吸收為化學(xué)吸收： K2CO3 + CO2 + H2O→2KHC O3 + (7) 應(yīng)分五步進(jìn)行： H2O===H+ + OH (8) K2CO3===CO32 + 2K+ (9) H+ + CO32===HCO3 (10) K+ + HCO3 ===KHCO3 (11) CO2 + OH===HCO3 (12) 速度由第五步控制，在接近大氣壓下，用蒸汽汽提富碳酸鹽液，將 CO2 從系統(tǒng)中解析出來(lái)，排至大氣 : KHCO3→K 2CO3+CO2十 H2O (13) 工藝流程 循環(huán)氣首先與新鮮乙烯、甲烷經(jīng)脫硫床下游的乙烯過(guò)濾器 S102 混合，然后進(jìn)入氧氣混合噴嘴 M101，氧氣經(jīng)過(guò)濾器 S101 除掉固體顆粒后在這里加入循環(huán)氣中。 冷卻后的反應(yīng)產(chǎn)品氣體進(jìn)到 EO 吸收塔 C203 的急冷部分。富吸收液離開(kāi) EO 吸收塔的溫度為 47℃，預(yù)熱 到 105℃后進(jìn)入 EO 汽提塔頂部，塔頂出料 (EO/H2O)進(jìn)入輕組分脫除和 EO 精制部分。急冷排放液中的 EO 在急冷排放解吸塔 C205 中回收，解吸介質(zhì)為直接通入蒸汽。循環(huán)氣壓縮機(jī)出口引出一股較大的物流，去二氧化碳吸收塔脫除 C02。用 CO2 解吸塔頂部出料做加熱介質(zhì)，用清潔的冷凝液使物流飽和。在氣體冷凝器 E202 中，這股沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 工藝概述 ~8~ 氣體被壓縮機(jī)出口旁路通過(guò) CO2 脫除系統(tǒng)的循環(huán)氣冷卻到 70℃，部分水從氣體中分離出來(lái)，在 E202 中循環(huán)氣從 58℃被加熱到 87℃。當(dāng)罐V201 的液位降到正常值時(shí)，閥門自動(dòng)關(guān)閉。來(lái)自碳酸鹽閃蒸罐 V202 的液體在 CO2解吸塔 C202 中，用再沸器和直接蒸汽使之解吸，操作壓力接近于大氣壓。 EO 解吸塔頂蒸汽大約含 60%EO 和 40%的水，先在 E208 中預(yù)熱 EO 解吸塔的進(jìn)料，然后和輕組分塔 頂物一起進(jìn)到解吸塔塔頂冷卻器 E301 中，溫度從 79℃被冷卻到 47℃。在輕組分塔中， CO C2H4和其他溶解在 EO 水溶液中的輕組分和部分 EO 蒸汽一起脫除。 EO 精制塔塔釜主要是含有乙二醇、醛和至少 30%wt 環(huán)氧乙烷的水溶液，也送到 400的乙二醇反應(yīng)器。）。CO? 針對(duì)混合器列二氧化碳的物料衡算方程，得： 反應(yīng)器中的二氧化碳的量 =新鮮甲烷進(jìn)料中的二氧化碳的量 +循環(huán)氣中的二氧化碳的量：22 39。39。2 HCHCHC yRyFyMF ????? 循環(huán)氣中的乙烷的量 = )()1(6262 ????? HCHCyMF ? 即： )0 0 1 ()0 0 0 0 (% 1 3 2 06262 ????????? HCHC yMFyMF 解得：62HCy= 6）設(shè)：氮?dú)獾奈章蕿?N?；針對(duì)混合器列氮?dú)獾奈锪虾馑惴匠?，得? 反應(yīng)器中的氮?dú)獾牧?=新鮮氧氣原料中的氮?dú)獾牧?+新鮮甲烷原料中的氮?dú)獾牧?循環(huán)氣中的氮?dú)獾牧? 622262 39。339。39。 )()(][ ?????????? MFMF 得： OHy 239。產(chǎn)品第二冷卻器：產(chǎn)品氣體經(jīng)過(guò)第二次冷卻后，溫度降到 135℃ ，與 K301來(lái)的氣體混合。 （ 2）各組分的吸收率（ %）（取現(xiàn)場(chǎng)值）： 氮?dú)猓? 氬氣： 氧氣： 甲烷： 乙烯： 乙烷： 二氧化碳： 環(huán)氧乙烷： 乙醛： 100 水： 乙二醇： 100 （ 3） EO 吸收塔吸收液汽 比 = （ 4）計(jì)算過(guò)程（ y 表示 RF 中的摩爾分率， ? 為吸收率） 1）氣體中各個(gè)組分的量 a)出口環(huán)氧乙烷的量 =進(jìn)入吸收塔的環(huán)氧乙烷量 ? （ 1環(huán)氧乙烷的吸收率） = )1( EOEORF ??? = %)( ?? =b)出口乙烯的量 = )1( 乙烯的吸收率進(jìn)入吸收塔的乙烯的量 ?? = )1(4242 HCHCRF ??? 沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 物料衡算 ~18~ = %)( ?? = Kmol/h c)出口的二氧化碳的量 = )1( 二氧化碳的吸收率的量進(jìn)入吸收塔的二氧化碳 ?? = )1(242 COCORF ??? = %)(22 51 ?? = Kmol/h d)出口的氧氣的量 = )1( 氧氣的吸收率進(jìn)入吸收塔的氧氣的量 ?? = )1(22 OORF ??? = %)( ?? = Kmol/h e)出口的甲烷的量 = )1( 甲烷的吸收率進(jìn)入吸收塔的甲烷的量 ?? = )1(44 CHCHRF ??? = %)( ?? = Kmol/h f)出口的乙烷的量 = )1( 乙烷的吸收率進(jìn)入吸收塔的乙烷的量 ?? = )1(6262 HCHCRF ??? = %)( ?? = Kmol/h g)出口的氮?dú)獾牧? = 氮?dú)獾奈章剩┻M(jìn)入吸收塔的氮?dú)獾牧??? 1( = )1(22 NNRF ??? = %)00 (95 0 ?? = Kmol/h h)出口的氬氣的量 = 氬氣的吸收率）進(jìn)入吸收塔的氬氣的量 ?? 1( = )1( ArArRF ??? = %)( ?? = Kmol/h i)出口的水蒸氣的量 = 水蒸氣的吸收率）量進(jìn)入吸收塔的水蒸氣的 ?? 1( = )1(22 OHOHRF ??? = %)29 (86 8 ?? = Kmol/h 2)吸收劑的用量 H(采用純水做吸收劑 ) 參考現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)得到： EO 吸收塔吸收液汽比 L/V= 塔內(nèi)氣體的平均流率 V= 2塔頂氣體量進(jìn)料量 ? 塔內(nèi)液體的平均流率 L= 2( 被吸收的量）吸收劑量吸收劑量 ?? HH 即：吸收劑的用量 =[（進(jìn)料量 +塔頂出口氣體量） ? 液氣比 被吸收的量 ]/2 沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 物料衡算 ~19~ 得：吸收劑用量 H=[(+) ? 2()]/2 解得 :H= Kmol/h 3）富液中各個(gè)組分的量 a)環(huán)氧乙烷的量 = 環(huán)氧乙烷的吸收率進(jìn)入吸收塔環(huán)氧乙烷量 ? = EOEORF ?? = % ? = Kmol/h b)乙烯的量 = 乙烯的吸收率進(jìn)入吸收塔的乙烯的量 ? =4242 HCHCRF ?? = % ? = Kmol/h c)二氧化碳的量 = 二氧化碳的吸收率的量進(jìn)入吸收塔的二氧化碳 ? =242 COCORF ?? = % ? = Kmol/h d)氧氣的量 = 氧氣的吸收率進(jìn)入吸收塔的氧氣的量 ? =22 OORF ?? = % ? =e)甲烷的量 = 甲烷的吸收率進(jìn)入吸收塔的甲烷的量 ? =44 CHCHRF ?? = % ? = Kmol/h f)乙烷的量 = 乙烷的吸收率進(jìn)入吸收塔的乙烷的量 ? =6262 HCHCRF ?? = % ? = Kmol/h g)氮?dú)獾牧? = 氮?dú)獾奈章蔬M(jìn)入吸收塔的氮?dú)獾牧?? =22 NNRF ?? = % ? =h)氬氣的量 = 氬氣的吸收率進(jìn)入吸收塔的氬氣的量 ? = ArArRF ?? = % ? =i)水蒸氣的量 =進(jìn)入吸收塔中吸收的水的量 吸收塔出口的水的量 +吸收劑的用量 = OHRF2+H 沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 物料衡算 ~20~ =+= Kmol/h 表 環(huán)氧乙烷吸收塔物料衡算結(jié)果表 輸入物料 輸出物料 進(jìn)料氣體 進(jìn)料吸收劑 塔頂出口氣體 塔釜出口吸收液 溫度 ℃ 47 35 35 41 壓力 Mpa 序 號(hào) 組分 摩爾 流量 Kmol/h 摩爾 分率 摩爾 流量 Kmol/h 摩爾 分率 摩爾 流量 Kmol/h 摩爾 分率 摩爾 流量 Kmol/h 摩爾 分率 1 N2 2 Ar 3 O2 4 CH4 5 C2H4 6 C2H6 7 CO2 8 C2H4O 9 CH3CHO 10 H2O 11 C2H6O2 小計(jì) 合計(jì) 輸入物料總量 輸出物料總量 排放系統(tǒng) （ 1）排放比 =% （ 2）計(jì)算過(guò)程（其輸入物料 =吸收塔的塔頂出料） 1）物料的排放量 物料的排放量 = 排放比輸入排放系統(tǒng)的物料量 ?，所以： 氮?dú)馀欧帕?= hK m o l /3 4 3 0 1 4 9 9 0 ???? 排放比輸入排放系統(tǒng)的氮?dú)饬? 氬氣排放量 = 排放比輸入排放系統(tǒng)氬氣量 ?= hK m o l /9 8 8 0 1 8 4 ?? 同理可得：氧氣的排放量 = ? = Kmol/h 甲烷的排放量 = ? = Kmol/h 乙烯的排放量 = ? = Kmol/h 乙烷的排放量 = ? = Kmol/h 二氧化碳的排放量 = ? = Kmol/h 環(huán)氧乙烷的排放量 = ? = Kmol/h 乙醛的排放量 = Kmol/h 水的排放量 = ? = Kmol/h 沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文