環(huán)氧乙烷及氧化安全(編輯修改稿)
2025-02-05 00:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電子教案 化學工程與工藝教研室 反應條件對乙烯環(huán)氧化的影響 ? (2)空速 ? 空速減小，會導致轉(zhuǎn)化率提高，選擇性下降，但影響不如溫度顯著。空速不僅影響轉(zhuǎn)化率和選擇性，還影響催化劑的空時收率和單位時間的放熱量，應全面考慮?？账偬岣?，可增大反應器中氣體流動的線速度，減小氣膜厚度，有利于傳熱。工業(yè)上采用的空速與選用的催化劑有關，還與反應器和傳熱速率有關，一般在 4000～ 8000 h1左右。催化劑活性高反應熱可及時移出時可選擇高空速，反之選擇低空速。 化學工藝學電子教案 化學工程與工藝教研室 反應條件對乙烯環(huán)氧化的影響 ? (3)反應壓力 ? 乙烯直接氧化的主副反應在熱力學上都不可逆，因此壓力對主副反應的平衡和選擇性影響不大。 ? 但加壓可提高乙烯和氧的分壓，加快反應速率，提高反應器的生產(chǎn)能力，也有利于采用加壓吸收法回收環(huán)氧乙烷，故工業(yè)上大都采用加壓氧化法。但壓力也不能太高，否則設備耐壓要求提高，費用增大，環(huán)氧乙烷也會在催化劑表面產(chǎn)生聚合和積碳，影響催化劑壽命。一般工業(yè)上采用的壓力在 右。 化學工藝學電子教案 化學工程與工藝教研室 反應條件對乙烯環(huán)氧化的影響 ? (4)原料配比及致穩(wěn)氣 ? 實際生產(chǎn)過程中乙烯與氧的配比一定要在爆炸限以外，同時必須控制乙烯和氧的濃度在合適的范圍內(nèi)，過低時催化劑的生產(chǎn)能力小，過高時反應放出的熱量大，易造成反應器的熱負荷過大，產(chǎn)生飛溫。 ? 可加入第三種氣體來改變乙烯的爆炸限，這種氣體通常稱為致穩(wěn)氣，致穩(wěn)氣是惰性的，能減小混合氣的爆炸限，增加體系安全性；具有較高的比熱容，能有效地移出部分反應熱，增加體系穩(wěn)定性。 ? 氧化劑不同，反應器進口混合氣的組成也不相同。用空氣作氧化劑時，空氣中的氮充作致穩(wěn)氣，乙烯的濃度為 5％左右，氧濃度 6％左右；以純氧作氧化劑時，為使反應緩和進行，仍需加入致穩(wěn)氣，在用氮作致穩(wěn)氣時，乙烯濃度可達 20％～ 30％，氧濃度 7％～ 8％左右。 化學工藝學電子教案 化學工程與工藝教研室 反應條件對乙烯環(huán)氧化的影響 ? (5)原料氣純度 ? 有害物質(zhì)及危害如下。 ? ①催化劑中毒。 ? ②反應熱效應增大。 ? ③影響爆炸限。 ? ④選擇性下降。 ? 原料乙烯要求雜質(zhì)含量 :乙炔 5 106g/L， C3以上烴1 105g/L，硫化物 1 106g/L，氯化物 l 106g/L，氫氣 5 106g/L。 ? 環(huán)氧乙烷在水吸收塔中要充分吸收，否則會由循環(huán)氣帶回反應器，對環(huán)氧化有抑制作用，使轉(zhuǎn)化率明顯下降。二氧化碳對環(huán)氧化反應也有抑制作用，但適宜的含量會提高反應的選擇性，提高氧的爆炸極限濃度，循環(huán)氣中二氧化碳允許含量 9％。 化學工藝學電子教案 化學工程與工藝教研室 反應條件對乙烯環(huán)氧化的影響 ? (6)乙烯轉(zhuǎn)化率 ? 純氧作氧化劑時，單程轉(zhuǎn)化率一般控制在 12％～15％，選擇性可達 83％～ 84％； ? 空氣作氧化劑時，單程轉(zhuǎn)化率一般控制在 30％～35％，選擇性達 70％左右。 ? 單程轉(zhuǎn)化率過高時，由于放熱量大，溫度升高快，會加快深度氧化，使環(huán)氧乙烷的選擇性降低。 ? 為了提高乙烯的利用率，工業(yè)上采用循環(huán)流程，即將環(huán)氧乙烷分離后未反應的乙烯再送回反應器，所以單程轉(zhuǎn)化率也不能過低，否則因循環(huán)氣量過大而導致能耗增加。同時，生產(chǎn)中要引出 10％～ 15％的循環(huán)氣以除去有害氣體如二氧化碳、氬氣等，單程轉(zhuǎn)化率過低也會造成乙烯的損失增加。 化學工藝學電子教案 化學工程與工藝教研室 乙烯氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的工藝流程 化學工藝學電子教案 化學工程與工藝教研室 乙烯氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的工藝流程 ? 氧化反應部分 ? 新鮮原料乙烯和含抑制劑的致穩(wěn)氣在循環(huán)壓縮機的出口與循環(huán)氣混合，然后經(jīng)混合器 3與氧氣混合。混合器的設計非常重要，要確保迅速混合，以免因混合不好造成局部氧濃度過高而超過爆炸極限濃度，進入熱交換器時引起爆炸。工業(yè)上采用多孔噴射器高速噴射氧氣，以使氣體迅速均勻混合，并防止乙烯循環(huán)氣返混回含氧氣體的配管中。反應工序需安裝自動分析監(jiān)測系統(tǒng)、氧氣自動切斷系統(tǒng)和安全報警裝置?；旌虾蟮臍怏w通過氣一氣熱交換器 2與反應生成氣換熱后，進入反應器 1。由于細粒徑銀催化劑易結(jié)塊 .磨損嚴重，難以使用流化床反應器，工業(yè)上均采用列管式固定床反應器。 化學工藝學電子教案 化學工程與工藝教研室 乙烯氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的工藝流程 ? 隨著技術的進步，目前已可設計使用直徑大于25mm的反應管，單管年生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的能力可達10 t以上。列管式反應器管內(nèi)充填催化劑，管間走冷卻介質(zhì)。冷卻介質(zhì)可以是有機載熱體等或加壓熱水，用于移出大量的反應熱。由于有機載熱體閃點較低，如有泄漏，危險性大，同時傳熱系數(shù)比水小，因此，近年
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