【正文】 碳酸鹽儲槽（ F230）進液控制點：此控制點為流量控制點，用以控制碳酸鹽溶液槽內(nèi)碳酸鹽溶液輸往儲槽的流量，使儲槽內(nèi)的溶液量保持在一定量。為防止接觸塔和再生塔內(nèi)的堿液起泡，可根據(jù)需要在堿液中定期注入消泡劑，應(yīng)另設(shè)消泡劑壓入器（ H222），消泡劑由此處送出與再生塔塔釜混合后，進入再沸器加熱。 二氧化碳脫除系統(tǒng)工藝流程 脫二氧化 碳循環(huán)氣流程 經(jīng)循環(huán)壓縮機（ C110）加壓后，循環(huán)氣的一部分進入接觸塔（ D210），與來自再生塔后由塔頂排出，進入脫二氧化碳冷卻器（ D211）的碳酸鉀溶液作用，脫去二氧化碳后又塔頂排出，進入脫二氧化碳冷卻器（ E211），經(jīng)冷卻后夾帶著冷凝的碳酸鉀溶液的循環(huán)氣進入接觸分離罐（ F210）進行氣液分離。本工藝流程方案中，用礦物油做冷卻劑，移走反應(yīng)熱。 5 計算結(jié)果一覽表 組成 C2H4 O2 N2 CO2 CH4 C2H6 Ar H2O C2H4O 總計 mol 混合 氣 mol RP Mol,% 100 mol 0 0 SP Mol,% 0 0 100 mol 0 0 0 0 0 FF Mol,% 0 0 0 0 0 100 mol 0 RC Mol,% 0 100 mol 0 0 SPC Mol,% 0 0 100 mol 0 SRC 蘇州科技學(xué)院 化工工藝設(shè)計說明書 第 20 頁 Mol,% 0 100 6 工藝流程及控制點說明 工藝流程說明 環(huán)氧乙烷反應(yīng)系統(tǒng)工藝流程 1 主流程 （ 1）原料流程 原料乙烯、氧氣和致穩(wěn)氮氣來自界區(qū)，他們與循環(huán)物料氣的混合氣體站 (H102)充分混合后，進入氣－氣換熱器（ E111）與反應(yīng)生成氣換熱并預(yù)熱到指一定溫度后，從填充銀催化劑的列管式固定床反應(yīng)器（ D110）的上部進入催化床層，在一定溫度（ 220260℃）和壓力（ 2Mpa）下，進行氧化反應(yīng)。雖有一些誤差，但都在工程允許范圍內(nèi)。RC中 O2為 Z kmol， C2H4 為 G kmol。送 CO2 吸收裝置那一小部分氣體在二氧化碳吸收塔中與來自再生塔的熱的貧碳酸氫鉀 碳酸鉀溶液接觸。 (2） 生產(chǎn)經(jīng)濟性的保障 ： 對化工行業(yè)的生產(chǎn)工業(yè)來說，經(jīng)濟性是應(yīng)考慮的重要因素。 Ag2 4 2 2 41C H + O C H O + 0 . 1 2 M J /m o l2 ??? （ 1） Ag2 4 2 2 2C H 3 O 2CO + 2H O + 1. 35 M J/m ol? ??? （ 2） 由反應(yīng)式可知 ,反應(yīng)器內(nèi)進行的是強放熱化學(xué)反應(yīng) ,特別是反應(yīng)放熱量是式（ 1）反應(yīng)放熱量的 10 倍之多。 原料純度及配比 原料其中的雜質(zhì)可能給 反應(yīng)帶來不利影響：使催化劑中毒而活性下降，如乙炔和硫化物使催化劑永久中毒，乙炔和銀形成的乙炔銀受熱會發(fā)生爆炸性分解；使選擇性下降（鐵離子）；使反應(yīng)熱效應(yīng)增大（ H C3 以上烷烴和烯烴）；影響爆炸極限，如氬氣是惰性氣體但其會使氧的爆炸極限濃度降低而且增加爆炸的危險性，氫也有同樣的效應(yīng)，故原料中的雜質(zhì)含量要嚴格控制。載體的結(jié)構(gòu)（特別是孔結(jié)構(gòu)）對助劑活性的發(fā)揮、選擇性控制有極大的影響（乙烯氧化制環(huán)氧乙烷的特殊性要求載體比表面積低并且以大孔為主）。選擇性下降熱效應(yīng)明顯增加，故反應(yīng)過程中選擇性的控制十分重要。 設(shè)計任務(wù) ． 1 設(shè)計題目： 原料乙烯年處理量為 12 噸 1． 5． 2 設(shè)計數(shù)據(jù) 用 N2作為惰性致穩(wěn)氣時的原料氣組成 組成 C2H4 O2 N2 CO2 CH4 C2H6 Ar H2O mol， % (1)反應(yīng)器的單程轉(zhuǎn)化率： % (2)選擇性： % (3)環(huán)氧乙烷的吸收率： % (4)O2中夾帶 Ar mol，循環(huán)排放氣中含 Ar 為 %，產(chǎn)品環(huán)氧乙烷中含Ar mol。如包括空氣分離裝置在內(nèi)則其建廠投資高于空氣法 10%。 兩種方 法都可分為兩個部分 —— 氧化與提純，兩部分之間都是由循環(huán)使用的環(huán)氧乙烷吸收劑而連通。開始時氧氣氧化法并不十分完善，經(jīng)不斷改進，到 1960 年以后，氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷裝置才日益增多起來。因未用催化劑，所以環(huán)氧乙烷選擇性極低，副產(chǎn)物很多。 以該法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷存在著消耗大量氯，排放大量工業(yè)污水，設(shè)備腐蝕嚴重等缺點。預(yù)計我省環(huán)氧乙烷產(chǎn)品將大幅度增加。如用我國 1993年的數(shù)據(jù)與美國、日本、西歐 1991 年、 1992 年的數(shù)據(jù)相比，美國的非乙二醇應(yīng)用占環(huán)氧乙烷消費的 %、日本為 %、西歐達到 %，而我國只有 %，與乙二醇相比，環(huán)氧乙烷的非乙二醇應(yīng)用下游的花色品種繁多，增值率高，在國民經(jīng)濟中與其它行業(yè)的關(guān)系也更加緊密和復(fù)雜，因此比例的增高可以看做是加工深度的結(jié)果。 從全球來看，環(huán)氧乙烷主要用作化學(xué)中間體，它主要消費于乙二醇，全球環(huán)氧乙烷的產(chǎn)量的 60%都轉(zhuǎn)變?yōu)橐叶?，乙二醇可進一步加工成聚酯纖維和樹脂，有 13%的環(huán)氧乙烷用于制造其它二醇類。環(huán)氧乙烷的毒性為乙二醇的 27 倍，與氨的毒性相仿。 環(huán)氧乙烷易與酸作用，因此可作為抗酸劑添加于某些物質(zhì)中，從而降低這些物質(zhì)的酸度或者使用其長期不產(chǎn)生酸性。在化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)可作為清潔劑的起始劑。與水和大部分有機溶劑可以任何比例互溶。 環(huán)氧乙烷的發(fā)展歷史是漫長的。目前，在乙烯系列的產(chǎn)品中，環(huán)氧乙烷在乙烯系統(tǒng)的產(chǎn)量僅次于聚乙烯，占第二位。此外還用于制造醫(yī)藥、乙醇胺 、油品添加劑、農(nóng)藥乳化劑以及殺蟲劑等。 分子式為 24CHO ，分子量為 44。 蘇州科技學(xué)院 化工工藝設(shè)計說明書 第 2 頁 環(huán)氧乙烷的用途 環(huán)氧乙烷是一種有毒的致癌物質(zhì)，以前被用來制造殺菌劑。 通常采用環(huán)氧乙烷 二氧化碳（兩者之比為 90： 10）或環(huán)氧乙烷 二氯二氟甲烷的混合物，主要用于醫(yī)院和精密儀器的消毒?？偟膩碚f，環(huán)氧乙烷的上述這燈直接用途消費量很少，環(huán)氧乙烷作為乙烯工業(yè)衍生物僅次于聚乙烯，為第二位的重要產(chǎn)品。 環(huán)氧乙烷主要用于制造乙二醇（制滌綸纖維原料）、合成洗滌劑、非離子表面活性劑、抗凍劑、乳化劑以及縮乙二醇類產(chǎn)品，也用于生產(chǎn)增塑劑、潤滑劑、橡膠和塑料等。 10年間，世界環(huán)氧乙烷供求關(guān)系日趨平衡并向生產(chǎn)能力余量較大發(fā)展。 目前工業(yè)上系由環(huán)氧乙烷直接水合生產(chǎn)乙二醇，所以兩個產(chǎn)品大都在同一工廠里生產(chǎn)，從環(huán)氧乙烷合成乙二醇的技術(shù)，是以乙烯和氧為原料，在存在銀催化劑，甲烷致穩(wěn)定氣和二氯乙烷或氯乙烯抑制劑的條件下，直接氧化生成環(huán)氧乙烷，然后環(huán)氧乙烷與水在一定分子比下于管式反應(yīng)器內(nèi)進行水合反應(yīng)生成乙二醇，其溶液經(jīng)提濃、干燥、精餾分離出環(huán)氧乙烷及其他二元醇副產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，近些年來世界不少國家正在探索和研究一些新的環(huán)氧乙烷合成方法，但大都處于實驗階段。鑒于上述情況，氯醇法逐漸為后來發(fā)展起來的直接氧化法所取代。此后， SD 空氣氧化法在工業(yè)上被廣泛采用，開始逐步取代一直占優(yōu)勢的氯醇法。到五十年代，美國科學(xué)設(shè)計公司的空氣氧化法，簡稱 ，被廣泛采用。 設(shè)備數(shù)目多，流程較長占地面積較大。 由上述可知，對于大規(guī)模的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)裝置，一般采用氧氣法，對于有充足純氧源供應(yīng)的建廠地亦應(yīng)優(yōu)先發(fā)展氧氣法，中等規(guī)模的生產(chǎn)裝置要因地制宜盡量優(yōu)先發(fā)展氧氣法。乙烯在 Ag/α Al2O3 催化劑存在下直接氧化制取環(huán)氧乙烷的工藝，可用空氣氧化也可以用氧氣氧化，氧氣氧化法雖然安全性不如空氣氧化法好 ，但氧氣氧化法選擇性較好，乙烯單耗較低，催化劑的生產(chǎn)能力較大，故大規(guī)模生產(chǎn)采用氧氣氧化法。其作用是提高活性、增大穩(wěn)定性、延長壽命。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 200260℃。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。由于是氧氣做氧化劑，還存在爆炸極限的問題，所以反應(yīng)氣體的混合至關(guān)重要。自反應(yīng)器流出的反應(yīng)氣環(huán)氧乙烷含量僅 12%，經(jīng)熱交換器利用其熱量并進行冷卻后，進入環(huán)氧乙烷吸收塔。 圖 2 乙烯催化氧化制取環(huán)氧乙烷得物料衡算框圖 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