【正文】 ?? ?A r A r=R F 159 49 5 1 01 %59 12 4 km ol /h???? ? ?? 出口的水蒸氣的量 ? ?1? ? ?進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氧 氣 的 量 氧 氣 的 吸 收 率 ? ?? ?22H O H O= RF 13 3 8 .7 4 5 7 1 6 5 .2 9 4 %1 1 7 .5 6 5 1 k m o l/h???? ? ?? 吸收劑的用量 H（采用純水作吸收劑） ,環(huán)氧乙烷吸收塔液氣比為 L/V= 塔內(nèi)氣體的平均流率 V 2?? 進(jìn) 料 量 塔 頂 氣 體 量 塔 內(nèi)液體的平均流率 ? ?HHL 2 ?? 吸 收 劑 量 + 吸 收 劑 量 被 吸 收 的 量 即： ? ? /2??? ? ? ???吸 收 劑 的 用 量 進(jìn) 料 量 塔 頂 氣 體 出 口 氣 體 量 液 氣 比 被 吸 收 的 量 19 得： ? ? ? ?1 8 3 0 9 . 9 9 4 9 1 7 6 2 4 . 4 3 6 2 2 1 8 3 0 9 . 9 9 4 9 1 7 6 2 4 . 4 3 62 / 2? ? ? ?????吸 收 劑 的 用 量 = 解得： H 3 5 5 9 5 1 8 k m o l/h? 富液中各組分的量 環(huán)氧乙烷的量 ??進(jìn) 入 吸 收 塔 環(huán) 氧 乙 烷 的 量 環(huán) 氧 乙 烷 的 吸 收 率 E O E O= RF4 4 6 .5 9 5 8 9 9 .6 % k m o l/h4 4 4 .8 0 9 4 k m o l/h????? 乙烯的量 ??進(jìn) 入 吸 收 塔 的 乙 烯 的 量 乙 烯 的 吸 收 率 2 4 2 4C H C H= R F5 0 0 3 .3 5 4 9 0 .0 5 % k m o l/h2 .5 0 1 7 k m o l/h????? 二氧化碳的量 ?= 進(jìn) 入 吸 收 塔 的 二 氧 化 碳 的 量 二 氧 化 碳 的 吸 收 率 22CO CO= RF1 1 4 6 .6 9 4 8 1 .3 0 % k m o l/h1 4 .9 0 7 0 k m o l/h????? 氧氣的量 進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氧 氣 的 量 氧 氣 的 吸 收 率 22OO=RF % km ol /h 89 km ol /h????? 甲烷的量 進(jìn) 入 吸 收 塔 的 甲 烷 的 量 甲 烷 的 吸 收 率 44C H C H= R F9 2 6 5 .4 7 3 6 0 .0 1 % k m o l/h0 .9 2 6 5 k m o l/h????? 乙烷的量 進(jìn) 入 吸 收 塔 的 乙 烷 的 量 乙 烷 的 吸 收 率 2 6 2 6C H C H=RF ?? = 3 1 1 .3 1 9 9 0 .0 0 2 % k m o l/h0 .0 0 6 2 k m o l/h?? 氮氣的量 ?= 進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氮 氣 的 量 氮 氣 的 吸 收 率 20 22NN= R F2 0 9 .5 2 2 9 0 .0 0 5 % k m o l/h0 .0 1 0 5 k m o l/h????? 氬氣的量 進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氬 氣 的 量 氬 氣 的 吸 收 率 A r A r= R F5 9 8 .5 4 9 5 0 .0 0 1 % k m o l/h0 .0 0 6 0 m o l/hk????? 水蒸氣的量 2HOR F +H= 57 51+355 8km ol / h=35812 .8324k m ol / h?= 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= 計算結(jié)果如表 表 環(huán)氧乙烷吸收塔物料衡算結(jié)果表 the sheet for the result of the EO absorber material balance 輸入物料 輸出物料 進(jìn)料氣 進(jìn)料吸收劑 塔頂出口氣體 塔釜出口吸收液 組分 摩爾流量(kmol/h) 摩爾分?jǐn)?shù) 摩爾流量(kmol/h) 摩爾分?jǐn)?shù) 摩爾流量(kmol/h) 摩爾分?jǐn)?shù) 摩爾流量(kmol/h) 摩爾分?jǐn)?shù) N2 Ar O2 CH4 C2H4 C2H6 CO2 C2H4O CH3CHO H2O C2H6O2 小計 合計 輸入物料總量（ Kmol/h） 輸出物料總量（ Kmol/h） 排放系統(tǒng) ① 排放比： % ② 排放系統(tǒng)的物料衡算圖 21 圖 排放系統(tǒng)物料衡算圖 the map of the drainage system material balance ③ 計算過程（其輸入物料 =吸收塔的塔頂出料） ④ 物料的排放量 物料的排放量 = ?輸 入 排 放 系 統(tǒng) 的 物 料 量 (W) 排 放 比，所以： 氮氣排放量 = 2 0 9 . 5 1 2 4 0 . 0 0 1 8 0 . 3 7 7 1 k m o l / h? ? ? ?輸 入 排 放 系 統(tǒng) 的 氮 氣 量 排 放 比 同理可得： 氬氣排放量 = 排放比輸入排放系統(tǒng)氬氣量 ?= 5 9 8 .5 4 3 5 0 .0 0 1 8 1 .0 7 7 4 k m o l/h?? 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 = ? =乙醛的排放量 = kmol/h 水的排放量 = ? = kmol/h 乙二醇的排放量 = kmol/h ④ 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)的氮氣的進(jìn)料量 =排放系統(tǒng)氮氣的進(jìn)料量 氮氣排放量 == kmol/h 同理可得： 氬氣的進(jìn)料量 = =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 = =二氧化碳的進(jìn)料量 = = kmol/h 22 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/。在脫輕組分塔中，二氧化碳、乙烯和其他溶 解在環(huán)氧乙烷水溶液中的輕組分和部分環(huán)氧乙烷蒸汽一起脫除。當(dāng)罐 V202 的液位降到正常值時，閥門自動關(guān)閉。如果 V201 罐的壓力過高，罐的壓力控 制器也會啟動緊急放空閥使循環(huán)氣管路快速泄壓。反應(yīng)產(chǎn)品氣體經(jīng)過兩次冷卻，在產(chǎn)品第一冷卻器 E101 中，通過產(chǎn)生中壓蒸汽，反應(yīng)產(chǎn)品氣體被冷卻到 207℃，在進(jìn)料 /產(chǎn)品換熱器 E102 中被繼續(xù)冷卻。 2 4 2 31C H O CH CH O2?? 2 4 2 2C H O 2CH O?? 在反應(yīng)過程中如有堿金屬或堿土金屬存在時，將催化這一反應(yīng)。由于氧氣氧化法比空氣氧化法有明顯的優(yōu)越性，因此目前世界上的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)裝置普遍采用氧氣氧化法。 氯乙醇法 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。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%。 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。 3 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(jìn)展。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，國內(nèi)小規(guī)模的氯乙醇法環(huán)氧乙烷裝置已無生命力，于 1993 年下半年淘汰。 本設(shè)計采用乙烯直接氧化法，即乙烯、純氧、致穩(wěn)劑甲烷和抑制劑，通入列管式固定床反應(yīng)器 (銀催化劑作填料 )中，在復(fù)合型銀作催化劑表面反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷。 Heat Balance1 引 言 環(huán)氧乙烷是乙烯的衍生物，是重要的基本有機化工原料，主要用于生產(chǎn)聚酯產(chǎn)品及汽車用防凍劑的原料乙二醇。并對對主要設(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)氧乙烷解析塔，冷凝器，脫輕組分塔等進(jìn)行物料衡算，對環(huán)氧乙烷反應(yīng)器，產(chǎn)品第一換熱器，進(jìn)料 產(chǎn)品換熱器， 三個設(shè)備進(jìn)行熱量衡算。 本設(shè)計 主要闡述了環(huán)氧乙烷在國民經(jīng)濟中的地位和作用、工業(yè)生產(chǎn)方法、生產(chǎn)原理、工藝流程。 Material Balance 。因此，近年來新建的大型裝置均采用純氧作氧化劑，逐漸取代了空氣氧化而成為占絕對優(yōu)勢的工業(yè)生產(chǎn)。 我國由氯乙醇法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷始于 1960 年代，由于氯乙醇法對乙烯質(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。目前國內(nèi)外環(huán)氧乙烷生產(chǎn)廠家均采用乙烯氧化法生產(chǎn)技術(shù)，基本為引進(jìn)技術(shù)。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) %。相對密度 (水 )=1： ，相對密度 (空氣 )=1： 。 環(huán)氧乙烷的生產(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。通常氧氣氧化法的生產(chǎn)成本比空氣氧化法低 10％左右。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： 2 4 2 2 2C H 3 O 2CO 2 H O 13 64 .9 kJ/m ol? ? ? ? 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 也 有 一定的阻止進(jìn)一步氧化的能力。被預(yù)熱的反應(yīng)器進(jìn)料氣體進(jìn)入列管式環(huán)氧 乙烷反應(yīng)器 R101，在反應(yīng)器中，乙烯和氧氣在銀催化劑床層上進(jìn)行反應(yīng)，主要生成環(huán)氧乙烷；副產(chǎn)品有二氧化碳、水和微量的醛類。環(huán)氧乙烷吸收塔塔頂物經(jīng)氣液分離罐 V201 進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機。 V202 底部出口管線上有一個大的排泄閥，通往二氧化碳解吸塔的集水管。緩沖罐中的物料，經(jīng)泵打入脫輕組分塔 T301。 ② 環(huán)氧乙烷吸收塔吸收率（ %） 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 混合器物料衡算圖 10 圖 混合器物料衡算圖 the map of the mixer material balance ④ 計算過程 計算新鮮乙烯原料的量 [6] ?? 設(shè) 計 任 務(wù)新 鮮 乙 烯 原 料 中 乙 烯 的 物 質(zhì) 的 量 = 開 工 率 環(huán) 氧 乙 烷 的 摩 爾 質(zhì) 量 環(huán) 氧 乙 烷 的 收 率 6 1 0 0 0 0 1 0 0 0 5 6 7 . 5 0 6 0 k m o l /h8 0 0 0 4 4 . 0 5 2 4 3 0 %???? 5 6 7 . 5 0 6 0 0 . 0 5 % 0 . 2 8 4 2 k m o l / h9 9 . 8 5 %? ? ?新 鮮 乙 烯 原 料 中 甲 烷 的 量 5 6 7 . 5 0 6 0 0 . 1 % 0 . 5 6 8 4 k m o l / h9 9 . 8 5 %? ? ?新 鮮 乙 烯 原 料 中 甲 烷 的 量 新鮮乙烯原料的量 =新鮮乙烯原料中乙烯的量 +新鮮乙烯原料中甲烷的量 +新鮮乙烯原料中乙烷的量 即： 2F 56 7. 50 60 0. 28 42 0. 52 10 56 8. 31 12 km ol / h? ? ? ? 反應(yīng)器的進(jìn)料量為 MF；新鮮甲烷原料量為 F3；針對混合器列甲烷和乙烯的物料衡算方程得： 反應(yīng)器進(jìn)料的乙烯量 =循環(huán)氣中乙烯的量 +新鮮乙烯原料中乙烯的量 +新鮮甲烷原料中乙烯的量 ? ? ? ? ? ? 3M F 3 0 % M F 3 0 % 1 1 0 % 1 0 . 0 5 % 1 0 . 1 8 % 5 6 7 . 5 0 6 0 F 0 . 5 %? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 反 應(yīng)器進(jìn)料的甲烷量 =循環(huán)氣中甲烷的量 +新鮮乙烯原料中甲烷的量 +新鮮甲烷原料中甲烷的量 ? ? ? ?M F 5 0 % M F 5 0 % 1 0 . 0 0 0 1 1 0 . 0 0 1 8? ? ? ? ? ? ? ++% 聯(lián)立以上兩式解得： MF=循環(huán)氣中環(huán)氧乙烷的量為 REO；進(jìn)反應(yīng)器中環(huán)氧乙烷的量為 MFEO；環(huán)氧乙烷的摩爾分率 yEO ；針對混合器列環(huán)氧乙烷的物料衡算方程得： 循環(huán)氣中環(huán)氧乙烷的量 =進(jìn)反應(yīng)器的環(huán)氧乙烷的量：