【正文】 output of 75,000 tons of ethylene oxide synthesis of a Section of the design. And ethylene oxide production methods, production principles, processes and major routes were discussed, such as equipment and puting. Ethylene oxide is a major ethylene derivatives, mainly used for organic synthesis of intermediates and raw materials, used in the manufacture of ethylene glycol, surfactants, detergents, plasticizers and resin. China39。 process。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(fèi)于乙二醇，全球環(huán)氧乙烷產(chǎn)量的60%都轉(zhuǎn)變?yōu)橐叶迹叶伎蛇M(jìn)一步加工成聚酯纖維和樹脂。環(huán)氧乙烷的第二大銷量是用于洗滌劑的乙氧基化物產(chǎn)品。環(huán)氧乙烷也用作熏蒸消毒殺蟲劑、殺菌劑以及醫(yī)療器械的消毒劑。1998—%，預(yù)計(jì)2003—2008年和2008—%%速率遞增。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)模的氯醇法環(huán)氧乙烷裝置已無生命力，于1993年下半年淘汰。1922年UCC(聯(lián)碳公司)建成首套氯醇法工業(yè)裝置。1958年Shell(殼牌公司)建成首套乙烯氧氣氧化法工業(yè)裝置。Shell、SD和UCC三家公司的乙烯氧化技術(shù)水平基本接近，但技術(shù)上各有特色。目前國內(nèi)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)廠家均采用乙烯氧氣氧化法生產(chǎn)技術(shù)，基本為引進(jìn)技術(shù)。1938年，美國UCC根據(jù)法國催化劑公司Lefort的研究成果，建成了世界上第一套乙烯空氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的裝置。 在70年代中期，經(jīng)典的氯醇法工藝全部被淘汰，乙烯直接氧化法成為唯一的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)技術(shù)。經(jīng)過長期的研發(fā)實(shí)踐，環(huán)氧乙烷催化劑的選擇性從60年代的68%，提高到現(xiàn)在的80%以上。此外，美國Dow化學(xué)公司、日本觸媒化學(xué)工業(yè)公司、德國Huels公司和意大利Snam公司也擁有自己的專利技術(shù)。2003年我國EO生產(chǎn)能力約為120萬噸/年。北京燕山石化7萬噸/年生產(chǎn)能力擴(kuò)大到25萬噸/年左右，于2004年實(shí)施；南京揚(yáng)巴一體化工程9套核心裝置中含有一套24萬噸/年的EO裝置，于2005年6月建成投產(chǎn)；中海－殼牌石化有限公司在南海建設(shè)的30萬噸/年 這些項(xiàng)目的如期完成，使2005年我國EO的生產(chǎn)能力激增至216萬噸/年。我國多數(shù)裝置是EO與乙二醇聯(lián)產(chǎn)，吉林聯(lián)合化工廠是單獨(dú)生產(chǎn)EO而沒有生產(chǎn)乙二醇；中油吉林石化公司和獨(dú)山子石化則全部用于生產(chǎn)乙二醇，沒有商品量產(chǎn)生。但國內(nèi)供需缺口繼續(xù)加大，現(xiàn)有產(chǎn)能仍難以滿足需求。 目前規(guī)劃中的項(xiàng)目還有：撫順東遠(yuǎn)公司6萬噸級(jí)裝置，燕化30萬噸級(jí)環(huán)氧乙烷／乙二醇裝置，天津聯(lián)化45萬噸級(jí)環(huán)氧乙烷／乙二醇裝置（2008年），鎮(zhèn)海煉化65萬噸級(jí)環(huán)氧乙烷／乙二醇裝置（2008~2009年）。西歐生產(chǎn)廠家主要分布在8個(gè)國家，其中德國EO的生產(chǎn)能力約為870 kt/a，%；比利時(shí)的生產(chǎn)能力為770 kt/a，%；荷蘭的生產(chǎn)能力為405 kt/a，%；英國的生產(chǎn)能力為300 kt/a，%。全球EO生產(chǎn)主要呈現(xiàn)以下幾大趨勢：一是先進(jìn)的核心生產(chǎn)技術(shù)仍然控制在少數(shù)西方發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的跨國公司手中；二是生產(chǎn)裝置逐漸趨于大型化，而且建設(shè)地點(diǎn)逐漸趨向于原材料來源豐富、價(jià)格低廉地區(qū)；三是生產(chǎn)裝置的擴(kuò)建仍然以為乙二醇配套為主[3]。由于亞洲地區(qū)乙二醇需求增長迅猛，因此新建的EO裝置主要集中在亞洲地區(qū)。此外中國還將有多套新建裝置在未來幾年內(nèi)實(shí)施。 Mt左右，主要用于生產(chǎn)聚酯和防凍劑的原料乙二醇，西方發(fā)達(dá)國家和地區(qū)乙二醇每年約消耗EO產(chǎn)量60%；其次用于乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、亞乙基胺、二甘醇、三甘醇、多甘醇、羥乙基纖維素、氯化膽堿、乙二醛、乙烯碳酸酯等下游產(chǎn)品。主要因素是以亞洲為中心的市場對聚酯纖維保持旺盛的增長勢頭；另外美國、西歐和日本擴(kuò)大了EO主要后加工產(chǎn)品的生產(chǎn)，同時(shí)合理調(diào)整其應(yīng)用結(jié)構(gòu)。預(yù)計(jì)未來幾年，美國、西歐、日本EO年均增長率約為2%～3%，而亞洲尤其是中東、東南亞和中國將保持10%～15%的高速度增長。日本由于亞洲市場對聚酯需求強(qiáng)勁，因此EO在乙二醇領(lǐng)域消費(fèi)將有所增長，增加產(chǎn)量主要用于供應(yīng)周邊國家市場。隨著我國石油化學(xué)工業(yè)的快速發(fā)展，乙烯生產(chǎn)裝置建設(shè)明顯加快，國內(nèi)在未來幾年里將有多家企業(yè)建設(shè)規(guī)?；疎O/乙二醇裝置。針對我國EO生產(chǎn)現(xiàn)狀、市場分析及未來發(fā)展趨勢，對我國EO工業(yè)發(fā)展提出以下建議。繼續(xù)加大高性能催化劑的開發(fā)，提高副產(chǎn)品的收益，強(qiáng)化企業(yè)管理水平和市場意識(shí)，積極應(yīng)對國外產(chǎn)品的沖擊，增強(qiáng)我國EO生產(chǎn)的競爭力。這不僅可以滿足國內(nèi)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展需要，還可以加快EO消費(fèi)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，形成EO下游加工的精細(xì)石油化工產(chǎn)品樹，獲取較高經(jīng)濟(jì)效益，保證我國EO工業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。三是由于EO不易運(yùn)輸，而國內(nèi)EO產(chǎn)品布局不甚合理，因此，今后國家要加強(qiáng)規(guī)模化EO裝置建設(shè)的布點(diǎn)，同時(shí)加快EO在石油、紡織、農(nóng)藥、醫(yī)藥、建材、交通、機(jī)器、食品和日用化學(xué)品等領(lǐng)域中的應(yīng)用和技術(shù)推廣，尤其是在高速紡化纖油劑、水煤漿、油田強(qiáng)化采油劑、農(nóng)藥乳化劑、合成材料用功能乳化劑等方面。相對密度(水)=1：，相對密度(空氣)=1：。環(huán)氧乙烷易自聚，尤其當(dāng)有鐵、酸、堿、醛等雜質(zhì)或高溫下更是如此，自聚時(shí)放出大量熱，甚至發(fā)生爆炸，因此存放環(huán)氧乙烷的貯槽必須清潔，并保持在0℃以下。當(dāng)用甲醇、乙醇、丁醇等低級(jí)醇與環(huán)氧乙烷作用時(shí)，分別生成乙二醇—甲醚、乙二醇—乙醚、乙二醇—丁醚。與氫鹵酸作用，環(huán)氧乙烷與氫鹵酸在室溫或更低的溫度下反應(yīng)，生成鹵醇，可用于定量分析環(huán)氧乙烷及環(huán)氧乙烷型化合物。環(huán)氧乙烷本身還可開環(huán)聚合生成聚乙二醇。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。盡管氯醇法乙烯利用率高，但生產(chǎn)過程中消耗大量氯氣，腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，產(chǎn)品純度低，現(xiàn)已基本被淘汰。1931年法國催化劑公司的Lefort發(fā)現(xiàn)乙烯在銀催化劑作用下可以直接氧化成環(huán)氧乙烷，經(jīng)過進(jìn)一步的研究與開發(fā)形成乙烯空氣直接氧化法制環(huán)氧乙烷技術(shù)，1937年美國UCC公司首次采用此法建廠生產(chǎn)。氧氣氧化法與空氣氧化法相比，工藝流程稍短，設(shè)備較少，建廠投資少；氧化反應(yīng)中催化劑的選擇性高，反應(yīng)溫度比空氣法低，對催化劑壽命的延長和維持生產(chǎn)的平穩(wěn)操作較為有利。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。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用乙烯直接氧化法。但在通常的氧化條件下，乙烯的分子骨架容易被破壞，而發(fā)生深度氧化生成二氧化碳和水。在銀催化劑作用下的反應(yīng)方程式如下： (1)另外，乙烯直接氧化還有副產(chǎn)物生成，其中CO2和水最多。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)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自身有也一定的阻止進(jìn)一步氧化的能力。CO2還由EO氧化而得，這時(shí)它首先被異構(gòu)為乙醛，然后很快被氧化為CO2和H2O。 (5) (6)反應(yīng)器副產(chǎn)物中除CO2和H2O以外還有微量的乙醛和甲醛。本裝置采用碳酸鹽溶液吸收CO2，以脫除氧化反應(yīng)的副產(chǎn)物CO2，此吸收為化學(xué)吸收：K2CO3 + CO2 + H2O→2KHCO3 + (7)應(yīng)分五步進(jìn)行：H2O===H+ + OH (8)K2CO3===CO32 + 2K+ (9)H+ + CO32===HCO3 (10)K+ + HCO3 ===KHCO3 (11)CO2 + OH===HCO3 (12)速度由第五步控制，在接近大氣壓下，用蒸汽汽提富碳酸鹽液，將CO2從系統(tǒng)中解析出來，排至大氣:KHCO3→K2CO3+CO2十H2O (13)循環(huán)氣首先與新鮮乙烯、甲烷經(jīng)脫硫床下游的乙烯過濾器S102混合，然后進(jìn)入氧氣混合噴嘴M101，氧氣經(jīng)過濾器S101除掉固體顆粒后在這里加入循環(huán)氣中。被預(yù)熱的反應(yīng)器進(jìn)料氣體進(jìn)入列管式EO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E0；副產(chǎn)品有二氧化碳、水和微量的醛類。冷卻后的反應(yīng)產(chǎn)品氣體進(jìn)到EO吸收塔C203的急冷部分。離開急冷段的氣體用貧吸收液洗滌以回收E0。富吸收液離開EO吸收塔的溫度為47℃，預(yù)熱到105℃后進(jìn)入EO汽提塔頂部，塔頂出料(EO/H2O)進(jìn)入輕組分脫除和EO精制部分。解吸EO所需的蒸汽一部分來自汽提段，一部分來自加入的蒸汽。急冷排放液中的EO在急冷排放解吸塔C205中回收，解吸介質(zhì)為直接通入蒸汽。EO吸收塔塔頂物經(jīng)氣液分離罐V204進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)。循環(huán)氣壓縮機(jī)出口引出一股較大的物流，去二氧化碳吸收塔脫除C02。循環(huán)氣中的二氧化碳用碳酸鉀溶液吸收脫除。用CO2解吸塔頂部出料做加熱介質(zhì)，用清潔的冷凝液使物流飽和。在E201中CO2吸收塔進(jìn)料氣體處于持續(xù)飽和狀態(tài)。在氣體冷凝器E202中，這股氣體被壓縮機(jī)出口旁路通過CO2脫除系統(tǒng)的循環(huán)氣冷卻到70℃，部分水從氣體中分離出來，在E202中循環(huán)氣從58℃被加熱到87℃。分離罐V201收集的冷凝液，一般送到碳酸鹽閃蒸罐填料頂部，洗滌碳酸鹽閃蒸罐V202閃蒸出的氣體。當(dāng)罐V201的液位降到正常值時(shí)，閥門自動(dòng)關(guān)閉。被閃蒸出的氣體在E304中冷卻脫水后，經(jīng)尾氣壓縮機(jī)壓縮，在EO吸收塔的上游進(jìn)入循環(huán)氣管線。來自碳酸鹽閃蒸罐V202的液體在CO2解吸塔C202中，用再沸器和直接蒸汽使之解吸，操作壓力接近于大氣壓。來自E211的冷凝液進(jìn)入放空分離罐V208，在這里氣體與凝液分離后排放到大氣，冷凝液用泵送到廢水處理系統(tǒng)。EO解吸塔頂蒸汽大約含60%EO和40%的水，先在E208中預(yù)熱EO解吸塔的進(jìn)料，然后和輕組分塔頂物一起進(jìn)到解吸塔塔頂冷卻器E301中，溫度從79℃被冷卻到47℃。在解吸塔頂冷卻器E302A/B中被冷卻到15℃，大部分EO作為凝液回到解吸塔頂緩沖罐V301。在輕組分塔中，COC2H4和其他溶解在EO水溶液中的輕組分和部分EO蒸汽一起脫除。在EO精制塔C302中,EO從塔頂蒸出，塔頂氣冷凝并過冷后，大部分凝液作為回流，一部分作為低純度EO產(chǎn)品進(jìn)乙二醇反應(yīng)器，這股物流含有微量雜質(zhì)如CO2和甲醛。EO精制塔塔釜主要是含有乙二醇、醛和至少30%wt環(huán)氧乙烷的水溶液，也送到400的乙二醇反應(yīng)器。在選擇廠址時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： （1）廠址位置必須符合國家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的規(guī)劃要求，盡可能靠近城市或城鎮(zhèn)原有企業(yè)，以便于生產(chǎn)上的協(xié)作，生活上的方便。 （3）廠址應(yīng)靠近水充足、水質(zhì)良好的水源地,當(dāng)有城市供水,地下水和地面水三種供水條件時(shí),進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后選用. (4)廠址應(yīng)盡可能靠近原有交通線(水運(yùn)、鐵路、公路)，即應(yīng)有便利的交通運(yùn)輸條件。(6)選場應(yīng)注意節(jié)約用地。工廠的生產(chǎn)區(qū)、排渣場和居民區(qū)的建設(shè)地點(diǎn)應(yīng)同時(shí)選定。(9)廠址附近應(yīng)有生產(chǎn)污水，生活污水排放的可靠排除地，并應(yīng)保證不因新廠建設(shè)是當(dāng)?shù)厥艿叫碌奈廴竞臀：?。本著以上幾點(diǎn)的依據(jù)，本設(shè)計(jì)的廠址選擇在沈陽市鐵西區(qū)的原因是：（1）沈陽市是全國重工業(yè)城市，原料來源廣泛，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚。沈陽化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 三、工藝計(jì)算 Plus簡介Aspen Plus是一個(gè)通用的過程流程模擬系統(tǒng)，用于計(jì)算穩(wěn)態(tài)過程的物料平衡及能量平衡和設(shè)備尺寸，并可以對投資進(jìn)行經(jīng)濟(jì)成本分析。Aspen Plus有50多個(gè)通用單元操作模型，為了計(jì)算相平衡、熱力學(xué)性質(zhì)和傳遞性質(zhì)，Aspen Plus提供了一個(gè)廣泛的物性數(shù)據(jù)和模型庫，它還有處理石油實(shí)驗(yàn)分析能力，建立產(chǎn)生 石油餾分的物性 常數(shù)的關(guān)聯(lián)式。本課題主要是基于Aspen Plus對環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的工藝流程進(jìn)行模擬，包括混合器、反應(yīng)器、換熱器、吸收塔、解吸塔、精餾塔等。(2)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)料溫度為148℃，反應(yīng)溫度為234℃，出料溫度234℃，轉(zhuǎn)化率為10%，選擇性為80%，空速為4000/h。(4)管間采用水強(qiáng)制外循環(huán)換熱。(5)催化劑為球型，直徑為5mm。(7)在234℃，反應(yīng)混合物有關(guān)物性數(shù)據(jù)為導(dǎo)熱系數(shù) λf=粘 度 μ=密 度 ρ=(8)計(jì)算催化劑床層體積 給定空速為4000/hm3(9)反應(yīng)器管數(shù)n3mm，管長12190mm，催化劑填充高度10690mm。傳熱推動(dòng)力為 f)換熱面積需要傳熱面積為實(shí)際傳熱面積為 能滿足傳熱要求。碳鋼填料造價(jià)低，且具有良好在表面潤濕性能，對于無副腐蝕或低腐蝕性物系應(yīng)優(yōu)先考慮使用。總上所述，本設(shè)計(jì)的填料選用金屬鮑爾環(huán)根據(jù)化學(xué)工藝設(shè)計(jì)手冊選DG38mm的金屬鮑爾環(huán)，填料因子Ψ=130m1 比表面積a=129 通用壓降關(guān)聯(lián)圖 u =（~~）（《化工單元操作及設(shè)備》P206 1645）（1）.采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖法()計(jì)算泛點(diǎn)氣速由表一可知 L’=+5 kg/hr V’=+5 kg/hr ρG= kg/m3 ρL= kg/m3 關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)值 ()1/2=()1/2 = ===故液泛氣