【正文】 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。 3 . 3 . 1 計 算 依 據(jù) (1)原料氧氣組成（ mol%）： 2N : Ar : 2O : (2)原料乙烯組成（ mol%）： 4CH : 42HC : 62HC : (3)原料甲烷組成 (mol%)： 2N : 4CH : 42HC : 2CO : (4)環(huán)氧乙烷吸收塔吸收液氣比： (5)二氧化碳吸收率： % (6)符號說明： 進(jìn)料： F2— 乙烯進(jìn)料； F1— 氧氣進(jìn)料； F3— 甲烷進(jìn)料； F— 混合器物料；iMF — 反應(yīng)器物料； iRF — 排放物料； W— 排放物產(chǎn)； R— 循環(huán)物料 (7)主反應(yīng)： 副反應(yīng)： C2H4+3O2 2CO2+2H2O － (8)物料衡算圖 乙烯催化氧化制取環(huán)氧乙烷得物料衡算框圖： 圖 物料衡算圖 反應(yīng)器 吸收塔 CO2 脫除 裝置 C A D B SPC SRC 水 W (Ar)環(huán)氧乙烷水溶液 SP RP MF FF RC C2H4 O2(Ar) N2 除 TC CO2 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 其中： FF 新鮮原料氣 MF 原料混合氣 RP 反應(yīng)混合氣 SP 混合分離氣 RC 循環(huán)氣 P 產(chǎn)品環(huán)氧乙烷 W 排空廢氣 SPC 未脫除二氧化碳的循環(huán)氣 TC 脫除的二氧化碳 SRC 脫除二氧化碳的循環(huán)氣 167。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 第 3 章 物料衡算 167。為控制氧氣、乙 烯的濃度在爆炸極限以內(nèi)，也為使反應(yīng)不致太劇烈，需采用惰性致穩(wěn)氣，可采用 N2 或 CH4 作致穩(wěn)氣。二氧化碳吸收 塔塔釜的富碳酸氫鉀 碳酸鉀溶液經(jīng)減壓入再生塔，經(jīng)加熱，使碳酸氫鉀分解為二氧化碳和碳酸鉀， CO2 自塔頂排出，再生后的貧碳酸氫鉀 碳酸鉀溶液循環(huán)回二氧化碳吸收塔。從吸收塔排出的氣體，大部分（約 90%）循環(huán)使用，而一小部分需送入 CO2 吸收裝置，用熱碳酸鉀溶液脫除掉副反應(yīng)所生成的 CO2。反應(yīng)放出大量的熱，所以須采用換熱介質(zhì)進(jìn)行換熱，根據(jù)反應(yīng)的熱效應(yīng)求得反應(yīng)的溫度在 180℃ — 250℃，因此選擇礦物油作為換熱介質(zhì)，采用外部循環(huán)式換熱。單程轉(zhuǎn)化率過高時，由于放熱量大，溫度升高快，會加快深度氧化，使環(huán)氧乙烷的選擇性明顯降低。從吸收塔排出的氣體，大部分（ 90%）循環(huán)使用，小部分送二氧化碳吸收裝置，用堿洗法（ 熱碳酸鉀溶液）脫除掉副反應(yīng)生成的二氧化碳。乙烯和氧濃度有一適量值（如濃度過高，反應(yīng)快，放熱多，反應(yīng)器的熱負(fù)荷大，如放熱和除熱不能平衡，就會造成飛溫），如果以氧氣作氧化劑，為使反應(yīng)不致太劇烈仍須加入致穩(wěn)劑。催化劑性能高反應(yīng)熱能及時移出時選擇高空速，反之選擇低空速。所以要控制適宜溫度，其與催化劑的選擇性有關(guān)，一般控制的適宜溫度在 200℃ — 260℃。為此，混和器的設(shè)計極為重要，工業(yè)上是借多空噴射器對著混和氣流的下游將氧高速度噴射到循環(huán)氣和乙烯的混合氣中，使他們迅速進(jìn)行均勻混合。 抑制劑 在銀催化劑中加入少量硒碲氯溴等對抑制二氧化碳的生成，提高環(huán)氧乙烷的選擇性有較好的效果。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 助催化劑 所采用的助催化劑有堿金屬類， 堿土金屬類和稀土元素化合物等。載體表面積大，活性比表面積大，催化劑活性高但也有利于乙烯完全氧化反應(yīng)的發(fā)生，甚至生成的環(huán)氧乙烷很少。研究表明，只有在銀催化劑催化下乙烯的環(huán)氧化反應(yīng)才有較高的選擇性。故副反應(yīng)的發(fā)生不僅使環(huán)氧乙烷的選擇性降低，而且對反映熱效應(yīng)也有很大的影響。因此開發(fā)了乙烯直接氧化法，取代氯醇法。它的用途是制取生產(chǎn)聚酯樹脂和聚酯纖維的單體、制備表面活性 劑，此外還用于制備乙醇胺類、乙二醇醚類等。 2. 4 設(shè) 計 方 案 簡 介 環(huán)氧乙烷 （簡稱 EO）是最簡單也是最重要的環(huán)氧化合物，在常溫下為氣體，沸點 ℃。 C HOOCHOHC ?? 342 (5) OHCOOC H OCH 2223 2225 ??? (6) 反應(yīng)器副產(chǎn)物中除 CO2 和 H2O 以外還有微量的乙醛和甲醛。首先，乙烯直接氧化生成 CO2 和水并伴隨著許多壽命極短的部分氧化中間產(chǎn)物： C2H4+3O2 2CO2+2H2O － (2) 這一反應(yīng)用氯化物來加以抑制，該氯化物為催化劑抑制劑即 1， 2— 二氯乙烷（ EDC）， EO 自身有也一定的阻止進(jìn)一步氧化的能力。但在通常的氧化條件下，河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 乙烯的分 子骨架容易被破壞，而發(fā)生深度氧化生成二氧化碳和水。 綜上所述，本設(shè)計采用乙烯直接氧化法。通常氧氣氧化法的生產(chǎn)成本比空氣氧化法低 10％左右。 2 . 2 . 2 直 接 氧 化 法 直接氧化法又可分為空氣氧化法和氧氣氧化法。 2 . 2 . 1 氯 醇 法 氯醇法是早期的工業(yè)生產(chǎn)方法，分兩步完成，首先由氯氣和水反應(yīng)生成次氯酸，次氯酸與乙烯反應(yīng)生成氯乙醇，然后氯乙醇與氫氧化鈣皂化生成環(huán)氧乙烷。環(huán)氧乙烷本身還可開環(huán)聚合生成聚乙二醇。當(dāng)用甲醇、乙醇、丁醇等低級醇與環(huán)氧乙烷作用時，分別生成乙二醇 — 甲醚、乙二醇 — 乙醚、乙二醇 — 丁醚。在常溫下為無色氣體，低溫時為無色易流動液體，在空氣中的爆炸限（體積分?jǐn)?shù)）為 %— 100%，它易與水、醇、氨、胺、酚、鹵化氫、酸及硫醇進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)有乙醚的氣味，其蒸氣對眼和鼻粘膜有刺激性，有毒。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2 章 工藝概述 167。 2021年我國 EO 生產(chǎn)能力約為 1200kt/a。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 天運行試驗后，環(huán)氧乙烷選擇性可高達(dá) %。高選擇性催化劑系列產(chǎn)品為 S87 S882，催化劑初始選擇性分別為 85%和 88%。 167。目前，全球環(huán)氧乙烷專利技術(shù)大部分為 Shell、美國 SD(科學(xué)設(shè)計公司 )和 UCC 三家公司所壟斷，這三家公司的技術(shù)占環(huán)氧乙烷總生產(chǎn)能力的90%以上。 1. 2 環(huán) 氧 乙 烷 在 國 民 經(jīng) 濟(jì) 中 的 地 位 和 作 用 167。 我國由氯醇法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷始于 1960 年代，由于氯醇法對乙烯質(zhì)量要求不高，所以采用酒精發(fā)生乙烯和渣油裂解混合烯烴生產(chǎn)環(huán)氧乙烷在我國石油化工發(fā)展初期具有一定意義。其它環(huán)氧乙烷的衍生產(chǎn)品有乙醇胺、溶劑、乙二醇醚類等。1. 1 環(huán) 氧 乙 烷 在 國 民 經(jīng) 濟(jì) 中 的 地 位 和 作 用 環(huán)氧乙烷 (簡稱 EO)，又稱氧化乙烯，也稱惡烷，是一種最簡單的環(huán)醚， 是乙烯工業(yè)衍生物中僅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有機化工產(chǎn)品，是最簡單最重要的環(huán)氧化物，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位和作用。 床層壓力降的計算 .................................................................................. 30 167。 CO2 的吸收系統(tǒng) ............................................................................ 23 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） IV 第 4 章 熱量衡算 ........................................................................................................ 25 167。 計算依據(jù) ....................................................................................... 14 167。 生產(chǎn)方法的評述及選擇 ..........................................................................11 第 3 章 物料衡算 ........................................................................................................ 13 167。 環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)原理 ................................................................................ 5 167。 EO 的化學(xué)性質(zhì) ............................................................................... 4 167。 技術(shù)發(fā)展動向 ................................................................................. 2 167。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） III 目 錄 第 1 章 引言 ................................................................................................................... 1 167。 本文主要闡述了環(huán)氧乙烷在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用、工業(yè)生產(chǎn)方法、生產(chǎn)原理、工藝流程。本設(shè)計依據(jù)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)工段的工藝過程，在生產(chǎn)理論的基礎(chǔ)上，制定合理可行的設(shè)計方案。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） II 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。 生產(chǎn)技術(shù) ......................................................................................... 1 167。 EO 的物理性質(zhì) ............................................................................... 4 167。 直接氧化法 .