【正文】 生成分子量更大的化合物。(4)異構(gòu)化反應(yīng)環(huán)氧乙烷在三氧化二鋁、磷酸、磷酸鹽等催化劑存在下可異構(gòu)化為乙醛。 環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)方法目前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法有氯醇法和乙烯氧化法兩種，乙烯氧化法又分為乙烯空氣氧化法及乙烯氧氣氧化法。由于用純氧作氧化劑，連續(xù)引入系統(tǒng)的惰性氣體大為減少，未反應(yīng)的乙烯基本上可完全循環(huán)使用。 催化劑目前，國(guó)外能提供催化劑技術(shù)的公司主要有Shell、SD、UCC 和日本觸媒公司，此外三菱化學(xué)、ICI（英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司）、BASF、DOW化學(xué)、赫斯公司和我國(guó)北京燕山石化公司研究院也進(jìn)行了這類(lèi)催化劑的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)。殼牌公司載體由兩種α Al2O3組成。(2)乙烯回收技術(shù)美國(guó)膜技術(shù)回收乙烯專(zhuān)利技術(shù)已應(yīng)用于我國(guó)上海石化股份有限公司等多套環(huán)氧乙烷裝置，乙烯回收率達(dá)到88%。 催化劑裝填技術(shù)惰性球?qū)θ┑纳删哂写龠M(jìn)作用，Shell 公司為此提出了新的催化劑裝填技術(shù)，即在催化劑的頂部用催化劑代替惰性球。盡管環(huán)氧乙烷其他下游產(chǎn)品消耗環(huán)氧乙烷數(shù)量相對(duì)乙二醇來(lái)說(shuō)較小， 但是許多產(chǎn)品用途廣泛，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，附加值高的產(chǎn)品沒(méi)有得到很好的開(kāi)發(fā)利用， 許多產(chǎn)品仍主要依賴(lài)進(jìn)口來(lái)解決；(3)產(chǎn)業(yè)地域分布不合理。其次是乙醇胺，%?？諝夥ǖ奶攸c(diǎn)是有兩臺(tái)或多臺(tái)反應(yīng)器串聯(lián)，即主反應(yīng)器和副反應(yīng)器，為使主反應(yīng)器催化劑的活性保持在較高水平(63~75％)，通常以低轉(zhuǎn)化率進(jìn)行操作，保持在20~50％范圍內(nèi)。氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的關(guān)鍵是催化劑的選擇。當(dāng)反應(yīng)溫度高時(shí)，一是轉(zhuǎn)化率增加，這意味著乙烯氧化的總速率提高，二是生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的選擇性降低，即更多的乙烯轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水，因此，這時(shí)反應(yīng)熱量的急驟增加，不是使更多的乙烯被氧化，而是使反應(yīng)過(guò)程的選擇性降低，副反應(yīng)增加是更重要的原因。(3)空速 空間速度簡(jiǎn)稱(chēng)空速，所謂空速是指單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)單位體積催化劑的反應(yīng)物的體積數(shù)量。實(shí)際生產(chǎn)中一種是選取低氧高乙烯配比，另一種是高氧低乙烯配比。提高循環(huán)比，主反應(yīng)器負(fù)荷增加。(6)穩(wěn)定劑的選擇世界上生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的專(zhuān)利很多，使用的致穩(wěn)劑有：氮?dú)?、甲烷、二氧化碳、乙烷等。為控制循環(huán)氣中的二氧化碳濃度，一股循環(huán)氣的分支物流被送往二氧化碳脫除工段。環(huán)氧乙烷氣提塔頂部冷凝器中的不凝氣送到惰性氣體洗滌塔中，同閃蒸罐中閃蒸出的惰性氣體一起被洗滌后送往尾氣壓縮機(jī)吸入罐中，再進(jìn)入尾氣壓縮機(jī)中壓縮，經(jīng)二氧化碳脫除系統(tǒng)進(jìn)入環(huán)氧乙烷反應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)。用二氧化碳水洗塔上部的循環(huán)泵從上部填料段的底部抽出液體，循環(huán)到上部填料段的底部，抽出液體再循環(huán)到上部填料段的頂部。(2)原料組成 原料氣的組成組分含量（mol%)(3)反應(yīng)器條件 反應(yīng)溫度為210176。 主反應(yīng)： (43) 副反應(yīng)： (44)已知乙烯轉(zhuǎn)化率為20％，選擇性為66％，所以由式(43)有 消耗乙烯量：＝ 消耗氧氣量：＝ 生成環(huán)氧乙烷量：由式(44)有 消耗乙烯量：()= 消耗氧氣量：3= 生成二氧化碳量：2= 生成水量：2=則可知 未反應(yīng)的乙烯量：= 未反應(yīng)的氧氣量：= 出反應(yīng)器的二氧化碳量：+= 出反應(yīng)器的水量：0+= 氮?dú)?、氬氣和甲烷的量在反?yīng)過(guò)程中不發(fā)生變化，所以出口氣體中各組分的量如表44所示。K)原料氣組分Cp0 表48 氧化氣各組分的Cp0值(J/mol這一部分主要是反應(yīng)器的工藝參數(shù)優(yōu)化。s)；本次設(shè)計(jì)所選用的催化劑為d=5mm的球型，計(jì)算其直徑為 由式511得 傳熱面積的核算(1)床層對(duì)壁面的給熱系數(shù)的計(jì)算對(duì)于氧化反應(yīng)器，催化劑床層是被冷卻的。s： —?dú)怏w的線速度，m/s； —通過(guò)床層的氣體的密度。已知：(1)每小時(shí)輸入的原料氣量總為: (2)以銀為催化劑，顆粒為球形，d=5mm，空隙率； (3)反應(yīng)溫度為250℃，操作壓力為1MPa，空速為5000h1； (4)反應(yīng)器列管規(guī)格為32； (5)反應(yīng)熱用油撤走，導(dǎo)出液進(jìn)口溫度230℃，導(dǎo)出液出口溫度235℃； (6)原料氣進(jìn)口溫度為210℃，氧化氣出口溫度為250℃。原料氣的溫度為210+＝，壓力P為1MPa；氧化氣的溫度為250+＝,壓力P為1MPa。則所需原料量為。C反應(yīng)壓力為1MPa乙烯轉(zhuǎn)化率為20%；選擇性為66%；空速為5000h1年工作時(shí)間7200小時(shí)，年產(chǎn)量50000噸反應(yīng)產(chǎn)物分離后回收率為91%反應(yīng)器內(nèi)催化劑填充高度為管長(zhǎng)95%，每根管長(zhǎng)6米采用間接換熱方式：導(dǎo)出液進(jìn)口溫度230176。高壓工藝水通過(guò)一流量控制器補(bǔ)充到上部的循環(huán)回路中，以便控制水洗塔中鉀的濃度。(3)二氧化碳的脫除系統(tǒng)來(lái)自尾氣壓縮機(jī)的一股氣流和尾氣壓縮機(jī)出口的氣流混合為一股，進(jìn)入二氧化碳吸收塔的底部，與從塔頂向下流動(dòng)的吸收劑在填料上充分接觸完成吸收后，進(jìn)入二氧化碳水洗塔，通過(guò)填料層和除霧器，除掉氣流中夾帶的微量的鉀和礬的化合物微粒，以防止這些物質(zhì)帶入反應(yīng)器造成催化劑中毒。在反應(yīng)器的殼程用石蠟油來(lái)移走反應(yīng)熱，以控制反應(yīng)溫度。目前世界上環(huán)氧乙烷專(zhuān)利商都先后將氮?dú)庵路€(wěn)更新為甲烷致穩(wěn)。生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)能力、動(dòng)力消耗及其它工藝指標(biāo)來(lái)確定適宜的循環(huán)比，通常為8590％左右。在確定適宜的配料比時(shí)，還應(yīng)注意到，提高乙烯含量可能會(huì)導(dǎo)致尾氣中乙烯損失過(guò)多而影響經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對(duì)于乙烯直接氧化過(guò)程，實(shí)踐證明，提高空速，轉(zhuǎn)化率會(huì)略有下降，而選擇性將有所上升，在一定范圍內(nèi)提高空速可提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。此外，在催化劑使用初期，其活性較高，宜采用較低的操作溫度。只有銀催化劑例外，在銀催化劑上乙烯能選擇性地氧化成環(huán)氧乙烷，該催化劑在選擇性、強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和壽命等方面都有一定的特色。由于用純氧作氧化劑，連續(xù)引入系統(tǒng)的惰性氣體大為減少，未反應(yīng)的乙烯基本上可完全循環(huán)使用。 2 設(shè)計(jì)部分 設(shè)計(jì)方案的確定 環(huán)氧乙烷生產(chǎn)方法的確定目前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的方法有氯醇法和乙烯氧化法兩種，乙烯氧化法又分為乙烯空氣氧化法及乙烯氧氣氧化法。國(guó)外環(huán)氧乙烷生產(chǎn)商一般都把環(huán)氧乙烷直接做成終端產(chǎn)品， 以降低產(chǎn)品成本。 國(guó)內(nèi)環(huán)氧乙烷發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)環(huán)氧乙烷主要用于生產(chǎn)乙二醇， 商品環(huán)氧乙烷主要用作生產(chǎn)非離子表面活性劑、乙醇胺、乙二醇醚、聚氨酯原料聚醚等，此外在醫(yī)藥、染料以及橡膠等領(lǐng)域也有一定的消費(fèi)量。DOW化學(xué)公司則提出用1 個(gè)乙烯吸附和脫附的聯(lián)合裝置回收乙烯，吸附劑為高相對(duì)分子質(zhì)量有機(jī)液態(tài)，如n C12烷烴、n C13烷烴，%~%。由該載體制得的催化劑在選擇性和活性方面有所提高，而且穩(wěn)定性也有所改善。 助催化劑的研究Shell 公司經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)添加適當(dāng)助催化劑可以提高催化劑的選擇性和穩(wěn)定性。氯醇法生產(chǎn)工藝的嚴(yán)重缺點(diǎn)大致有：①消耗氯氣，排放大量污水，造成嚴(yán)重污染；②乙烯次氯酸化生產(chǎn)氯乙醇時(shí)，同時(shí)副產(chǎn)二氧化碳等副產(chǎn)物，在氯乙醇皂化時(shí)生產(chǎn)的環(huán)氧乙烷可異構(gòu)化為乙醛，造成環(huán)氧乙烷損失，乙烯單耗高；③氯醇法生產(chǎn)的環(huán)氧乙烷，醛的含量很高，約為5000~7000mg/m3，最低亦有2500mg/m3。 直接氧化法，分為空氣法和氧氣法兩種。(5)與雙鍵進(jìn)行加成反應(yīng)環(huán)氧乙烷和以下一些含雙鍵的化合物可進(jìn)行加成反應(yīng)生成環(huán)狀化合物，例如R2C=O、SC=S、02S=O、RN=CO、OS=O等。 (23)④與氨反應(yīng)環(huán)氧乙烷可以與氨反應(yīng)生成一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，這是工業(yè)上制造乙醇胺的方法。①與水反應(yīng)環(huán)氧乙烷與水反應(yīng)生成乙二醇，這是工業(yè)上生產(chǎn)乙二醇的方法。易溶于水、醚和醇等有機(jī)溶劑。直接氧化法又分為空氣氧化法和氧氣氧化法，其主要區(qū)別在于乙烯的氧化劑各不相同。環(huán)氧乙烷是以乙烯為原料的主要石油化工產(chǎn)品之一。隨著精細(xì)化工的發(fā)展，環(huán)氧乙烷已成為精細(xì)化工工業(yè)不可缺少的一種有機(jī)化工原料[1]。由于用純氧作氧化劑，連續(xù)引入系統(tǒng)的惰性氣體大為減少，未反應(yīng)的乙烯基本上可完全循環(huán)使用。許多反應(yīng)產(chǎn)物是重要的有機(jī)化工及精細(xì)化工產(chǎn)品。生成的乙二醇可以與環(huán)氧乙烷繼續(xù)作用生成二甘醇、三甘醇及多甘醇。環(huán)氧乙烷與硝酸反應(yīng)最為重要，生成的乙二醇二硝酸酯是能在低溫下引爆的炸藥。反應(yīng)在室溫、常壓下進(jìn)行。①空氣氧化法：此方法用空氣為氧化劑，因此必須有空氣凈化裝置，以防止空氣中有害雜質(zhì)