【正文】 工藝班 級(jí)：化工優(yōu)創(chuàng)0502班學(xué)生姓名：xxx指導(dǎo)教師：xxx論文提交日期：2009年06月23日論文答辯日期：2009年06月29日 化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)班學(xué)生xxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)化學(xué)工程與工藝化工優(yōu)0502畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：工藝流程設(shè)計(jì)物料衡算熱量衡算設(shè)備計(jì)算畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：氧化反應(yīng)器脫輕組分塔指導(dǎo)教師：教研室主任：院 長(zhǎng)：簽字簽字簽字200920092009年年年月月月日日日帶控制點(diǎn)工藝流程圖內(nèi)容摘要。采用excel工作表對(duì)主要設(shè)備如：混合器、反應(yīng)器、環(huán)氧乙烷吸收塔、二氧化碳吸收系統(tǒng)，環(huán)氧乙烷解吸塔，冷凝器，脫輕組分塔等進(jìn)行物料衡算，對(duì)環(huán)氧乙烷反應(yīng)器，進(jìn)料產(chǎn)品第一換熱器，冷卻器等六個(gè)設(shè)備進(jìn)行熱量衡算，并對(duì)環(huán)氧乙烷反應(yīng)器和換熱器進(jìn)行設(shè)備計(jì)算。 process。有13%的環(huán)氧乙烷用于制造其它二醇類（如聚乙二醇、二甘醇和三甘醇等）。因經(jīng)濟(jì)原因，早期引進(jìn)的空氣法環(huán)氧乙烷裝置大多也改造為氧氣法。目前，全球環(huán)氧乙烷專利技術(shù)大部分為Shell、美國(guó)SD(科學(xué)設(shè)計(jì)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。 技術(shù)發(fā)展動(dòng)向近年來(lái)，世界上環(huán)氧乙烷催化劑、工藝技術(shù)等方面有了新的進(jìn)展。SD和UCC在新催化劑開(kāi)發(fā)方面也取得許多進(jìn)展，例如近期SD公司開(kāi)發(fā)的固載銀及含有堿金屬、硫、氟和磷族元素(P，Bi，Sb)，固載銀及含有堿金屬、硫、氟和或錫，固載銀及含有堿金屬、硫、氟和鑭系金屬助劑的催化劑，突破了以錸和過(guò)渡金屬作助劑制備環(huán)氧乙烷銀催化劑的傳統(tǒng)方法。 環(huán)氧乙烷的市場(chǎng)需求狀況我國(guó)最早以傳統(tǒng)的乙醇為原料經(jīng)氯醇法生產(chǎn)EO。其中北京燕山石化于2004年將已有的70k/a的生產(chǎn)能力擴(kuò)大到250kt/a左右；南京揚(yáng)—巴一體化工程9套核心裝置中含有一套240kt/a的EO裝置，于2004年建成投產(chǎn)；中海－殼牌石化有限公司已在南海建設(shè)一套300kt/a EO生產(chǎn)裝置，2005年建成投產(chǎn)；上海石化已新建一套300kt/a EO生產(chǎn)裝置，2005年建成投產(chǎn)；另外天津聯(lián)化、獨(dú)山子石化等企業(yè)均計(jì)劃在未來(lái)幾年內(nèi)建設(shè)規(guī)?；腅O生產(chǎn)裝置。在常溫下為無(wú)色氣體，低溫時(shí)為無(wú)色易流動(dòng)液體，在空氣中的爆炸限（體積分?jǐn)?shù)）%—100%，它易與水、醇、氨、胺、酚、鹵化氫、酸及硫醇進(jìn)行開(kāi)環(huán)反應(yīng)有乙醚的氣味，其蒸氣對(duì)眼和鼻粘膜有刺激性，有毒。它們兼具醇和醚的性質(zhì)，是優(yōu)良的溶劑，用途很廣泛，可溶解纖維酯如硝酸纖維酯、工業(yè)上稱為溶纖劑。 生產(chǎn)方法的評(píng)述及選擇環(huán)氧乙烷的工業(yè)生產(chǎn)方法有氯醇法和乙烯直接氧化法。 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。通常氧氣氧化法的生產(chǎn)成本比空氣氧化法低10％左右。 環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)原理 氧化反應(yīng)原理乙烯氧化過(guò)程，按氧化程度可分為選擇氧化（部分氧化）和深度氧化（完全氧化）兩種情況，乙烯分子中碳—碳雙鍵〈C=C〉具有突出的反應(yīng)活性，在一定條件下可實(shí)現(xiàn)碳—碳雙鍵選擇性氧化，生成環(huán)氧乙烷。實(shí)驗(yàn)已證明這些副產(chǎn)物以兩條不同的路線生成的。反應(yīng)速度由EO異構(gòu)化控制。補(bǔ)充抑制劑后，反應(yīng)器進(jìn)料氣體在E101中被EO反應(yīng)產(chǎn)品氣體從78℃加熱到234℃。為脫除反應(yīng)產(chǎn)品氣冷卻時(shí)產(chǎn)生的水，將一小股物流引到急冷排放解吸塔C205中，用泵P205把急冷液打到急冷冷卻器E205中，再回到EO吸收塔的急冷段。%解吸出來(lái)，%的EO隨同塔釜液離開(kāi)。從EO吸收塔來(lái)的富吸液，在產(chǎn)品第二冷卻器E203中被EO吸收塔進(jìn)料(反應(yīng)產(chǎn)品氣體)從47℃加熱到67℃，在進(jìn)解吸塔C204之前，先后在進(jìn)料/塔頂物料換熱器E208及進(jìn)料/塔釜物料換熱器E207中進(jìn)一步加熱。處理后的氣體離開(kāi)二氧化碳脫除系統(tǒng)，與沒(méi)有處理的循環(huán)氣體重新混合后進(jìn)入到環(huán)氧乙烷反應(yīng)系統(tǒng)。為了保證CO2吸收塔進(jìn)料為飽和狀態(tài)，在E201中水經(jīng)過(guò)液體噴嘴噴入換熱器的殼層中。CO2吸收塔塔頂物流在E206用冷卻水冷卻，在分離罐V一201中分離掉攜帶的水后與循環(huán)氣混合，分離罐V201溫度為51℃，與循環(huán)氣混合后回到反應(yīng)部分。進(jìn)入碳酸鹽閃蒸罐V202以回收乙烯，以防在CO2解吸塔頂損失掉。解吸塔頂氣體在E201中釋放掉部分熱量，在E211中由99℃進(jìn)一步冷卻到45℃。不凝物主要是COC2H4和EO。塔頂氣體回到EO解吸塔頂冷卻器中以回收EO。沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 物料衡算3 物料衡算 物性數(shù)據(jù) 物性數(shù)據(jù)表序號(hào)組分分子式分子量常壓沸點(diǎn)℃1氮?dú)釴22氬氣Ar3氧氣O24甲烷CH45乙烯C2H46乙烷C2H67二氧碳CO28環(huán)氧烷C2H4O9乙醛CH3CHO10水H2O10011乙二醇C2H6O2 設(shè)計(jì)依據(jù)1．設(shè)計(jì)任務(wù)：2．年工作時(shí)間：8000小時(shí)3．高純EO收率：30%4．乙烯單程轉(zhuǎn)化率：10%5．EO的選擇性：80%6．二氧化碳的選擇性：%7．乙醛的選擇性：%8．EO吸收率：%9．排空氣體比率：% 循環(huán)系統(tǒng)的物料衡算 計(jì)算依據(jù)(1)原料氧氣組成（mol %）：: : : (2)原料乙烯組成（mol %）：: 95 : : (3)原料甲烷組成(mol%)：: : : :(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(hào)說(shuō)明：進(jìn)料：F—乙烯進(jìn)料；—氧氣進(jìn)料；—甲烷進(jìn)料；—混合器物料；—反應(yīng)器物料；—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)： (8)物料衡算圖 物料衡算圖 混合器（1）循環(huán)氣體的溫度：℃ ：℃℃加熱到152℃,而產(chǎn)品氣體從202℃被冷卻到138℃。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） = ==b)出口乙烯的量= = == Kmol/hc)出口的二氧化碳的量 = = == Kmol/hd)出口的氧氣的量 = = == Kmol/he)出口的甲烷的量 = = == Kmol/hf)出口的乙烷的量 = = == Kmol/hg)出口的氮?dú)獾牧?= = == Kmol/hh)出口的氬氣的量 = = == Kmol/hi)出口的水蒸氣的量= = == Kmol/h2)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=塔內(nèi)液體的平均流率L=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得：吸收劑用量H=[(+) 2()]/2解得:H= Kmol/h3）富液中各個(gè)組分的量a)環(huán)氧乙烷的量= = == Kmol/hb)乙烯的量 = = == Kmol/hc)二氧化碳的量= = == Kmol/hd)氧氣的量 = = ==e)甲烷的量 = = == Kmol/hf)乙烷的量 = = == Kmol/hg)氮?dú)獾牧?= = ==h)氬氣的量 = = ==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 =+H =+= Kmol/h 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℃47353541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1N22Ar3O24CH45C2H46C2H67CO28C2H4O9CH3CHO10H2O11C2H6O2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=，所以：氮?dú)馀欧帕? 氬氣排放量==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乙二醇的排放量= Kmol/h2）二氧化碳吸收系統(tǒng)的進(jìn)料量二氧化碳吸收系統(tǒng)的進(jìn)料量=排放系統(tǒng)進(jìn)料量排放量所以：二氧化碳吸收系統(tǒng)的氮?dú)獾倪M(jìn)料量=排放系統(tǒng)氮?dú)獾倪M(jìn)料量氮?dú)馀欧帕?= Kmol/h同理可得：氬氣的進(jìn)料量= = Kmol/h氧氣的進(jìn)料量== Kmol/h甲烷的進(jìn)料量== Kmol/h乙烯的進(jìn)料量== Kmol/h乙烷的進(jìn)料量= = Kmol/h二氧化碳的進(jìn)料量= = Kmol/h環(huán)氧乙烷的進(jìn)料量= =乙醛的進(jìn)料量= Kmol/h水的進(jìn)料量= = Kmol/h乙二醇的進(jìn)料量= Kmol/h。塔頂氣體進(jìn)入低組分脫除塔和EO精制塔。(2)(3)計(jì)算過(guò)程同理E301的計(jì)算過(guò)程?！?℃。（4），采用氧氣直接氧化法，根據(jù)工業(yè)裝置現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行部分換熱器的熱量衡算。(3)示意圖如下：(4)計(jì)算過(guò)程1）由示意圖可以得到：所求的2)，基準(zhǔn)相態(tài)為液相，所以冷凝液的焓值=03) ，所以即，蒸發(fā)焓ΔHvap = A(1 T/Tc)n 單位：kJ/mol 由于溫度的限制，忽略氮?dú)?，氫氣，氧氣，甲烷，乙烯，乙烷，二氧化碳的蒸發(fā)焓所以=4) a) b)ΔHvap = A(1 T/Tc)n所以可以計(jì)算=+11 J/mol5）=0+（+11）=+11 J/mol E301熱量衡算結(jié)果表輸入物料輸出物料基準(zhǔn)物單質(zhì)單質(zhì)基準(zhǔn)相態(tài)液相液相基準(zhǔn)溫度K溫度K冷凝液不凝氣序號(hào)組分ni(Kmol/h)標(biāo)準(zhǔn)生成焓(KJ/mol)蒸發(fā)焓(KJ/mol)熱容積分(J/mol)Hi(J/mol)ni(Kmol/h)Hi(J/mol)ni(Kmol/h)蒸發(fā)焓(KJ/mol)熱容積分（J/mol)Hi(J/mol)1氮?dú)?0+03+04+000+00+002氬氣00+03+03+000+00+003氧氣00+03+05+000+00+004甲烷0+03+07+000+00+005乙烯0+03+08+00+000+00+006乙烷+03+05+00+00+017二氧化碳+03+09+01+00+00+008環(huán)氧乙烷+03+10+02+00+00+039乙醛+03+08+00+00+00+0310水+03+11+02+00+00+0311乙二醇+03+07+00+00+04合計(jì)+04+11+02+00+00反應(yīng)熱Q+11J/mol