【正文】 工藝班 級：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（論文）任務(wù)書化學(xué)工程與工藝化工優(yōu)0502畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容：工藝流程設(shè)計物料衡算熱量衡算設(shè)備計算畢業(yè)設(shè)計（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：簽字簽字簽字200920092009年年年月月月日日日帶控制點工藝流程圖內(nèi)容摘要。采用excel工作表對主要設(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，脫輕組分塔等進行物料衡算，對環(huán)氧乙烷反應(yīng)器，進料產(chǎn)品第一換熱器，冷卻器等六個設(shè)備進行熱量衡算，并對環(huán)氧乙烷反應(yīng)器和換熱器進行設(shè)備計算。 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)濟原因，早期引進的空氣法環(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。 技術(shù)發(fā)展動向近年來，世界上環(huán)氧乙烷催化劑、工藝技術(shù)等方面有了新的進展。SD和UCC在新催化劑開發(fā)方面也取得許多進展，例如近期SD公司開發(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)氧乙烷的市場需求狀況我國最早以傳統(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)能力擴大到250kt/a左右；南京揚—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、獨山子石化等企業(yè)均計劃在未來幾年內(nèi)建設(shè)規(guī)模化的EO生產(chǎn)裝置。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)）%—100%，它易與水、醇、氨、胺、酚、鹵化氫、酸及硫醇進行開環(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。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，在一定條件下可實現(xiàn)碳—碳雙鍵選擇性氧化，生成環(huán)氧乙烷。實驗已證明這些副產(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。補充抑制劑后，反應(yīng)器進料氣體在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，%的EO隨同塔釜液離開。從EO吸收塔來的富吸液，在產(chǎn)品第二冷卻器E203中被EO吸收塔進料(反應(yīng)產(chǎn)品氣體)從47℃加熱到67℃，在進解吸塔C204之前，先后在進料/塔頂物料換熱器E208及進料/塔釜物料換熱器E207中進一步加熱。處理后的氣體離開二氧化碳脫除系統(tǒng)，與沒有處理的循環(huán)氣體重新混合后進入到環(huán)氧乙烷反應(yīng)系統(tǒng)。為了保證CO2吸收塔進料為飽和狀態(tài)，在E201中水經(jīng)過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)表序號組分分子式分子量常壓沸點℃1氮氣N22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)計依據(jù)1．設(shè)計任務(wù)：2．年工作時間：8000小時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)符號說明：進料：F—乙烯進料；—氧氣進料；—甲烷進料；—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)過第二次冷卻后，溫度降到135℃，與K301來的氣體混合。（2）各組分的吸收率（%）（取現(xiàn)場值）：氮氣： 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）計算過程（y表示RF中的摩爾分率，為吸收率）1）氣體中各個組分的量a)出口環(huán)氧乙烷的量=進入吸收塔的環(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)出口的氮氣的量 = = == 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)氮氣的量 = = ==h)氬氣的量 = = ==i)水蒸氣的量=進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料氣體進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小計合計輸入物料總量輸出物料總量 排放系統(tǒng)（1）排放比=%（2）計算過程（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：氮氣排放量= 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)的進料量二氧化碳吸收系統(tǒng)的進料量=排放系統(tǒng)進料量排放量所以：二氧化碳吸收系統(tǒng)的氮氣的進料量=排放系統(tǒng)氮氣的進料量氮氣排放量== Kmol/h同理可得：氬氣的進料量= = Kmol/h氧氣的進料量== Kmol/h甲烷的進料量== Kmol/h乙烯的進料量== Kmol/h乙烷的進料量= = Kmol/h二氧化碳的進料量= = Kmol/h環(huán)氧乙烷的進料量= =乙醛的進料量= Kmol/h水的進料量= = Kmol/h乙二醇的進料量= Kmol/h。塔頂氣體進入低組分脫除塔和EO精制塔。(2)(3)計算過程同理E301的計算過程?！?℃。（4），采用氧氣直接氧化法，根據(jù)工業(yè)裝置現(xiàn)場數(shù)據(jù)，進行部分換熱器的熱量衡算。(3)示意圖如下：(4)計算過程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，忽略氮氣，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氮氣00+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+04+11+02+00+00反應(yīng)熱Q+11J/mol