環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)工藝探究

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目：環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)工藝探究學(xué)生姓名：張亞鵬學(xué) 號(hào)：2010014434所在學(xué)院：材料與化工學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)：化工1001屆 別：2014 屆指導(dǎo)教師：李淮芬皖西學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）創(chuàng)作誠(chéng)信承諾書(shū)1.本人鄭重承諾：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），題目環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)工藝探究是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，沒(méi)有弄虛作假，沒(méi)有抄襲、剽竊別人的內(nèi)容； 2.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所使用的相關(guān)資料、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等均真實(shí)可靠，文中所有引用的他人觀點(diǎn)、材料、數(shù)據(jù)、圖表均已標(biāo)注說(shuō)明來(lái)源； 3. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中無(wú)抄襲、剽竊或不正當(dāng)引用他人學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和學(xué)術(shù)成果，偽造、篡改數(shù)據(jù)的情況； 4.本人已被告

2、知并清楚：學(xué)校對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學(xué)術(shù)規(guī)范的行為將嚴(yán)肅處理，并可能導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)不合格，無(wú)法正常畢業(yè)、取消學(xué)士學(xué)位資格或注銷(xiāo)并追回已發(fā)放的畢業(yè)證書(shū)、學(xué)士學(xué)位證書(shū)等嚴(yán)重后果； 5.若在省教育廳、學(xué)校組織的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檢查、評(píng)比中，被發(fā)現(xiàn)有抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學(xué)術(shù)規(guī)范的行為，本人愿意接受學(xué)校按有關(guān)規(guī)定給予的處理，并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。 學(xué)生（簽名）： 日期： 年 月 日目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc389677452 前言 環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)工藝探究學(xué)生：張亞鵬（指導(dǎo)老師：李淮芬）（皖西學(xué)院材料與化工學(xué)院）摘 要: 環(huán)

3、氧乙烷是乙烯氧化衍生物第二，僅次于聚乙烯和聚氯乙烯第三個(gè)最重要有機(jī)化工原料、 生產(chǎn)方法和乙烯氯乙醇環(huán)氧化方法，生產(chǎn)線(xiàn)主要包括環(huán)氧乙烷合成過(guò)程，設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)，原材料選擇，配方。本論文采用科學(xué)研究與查閱文獻(xiàn)資料相結(jié)合的方法，生產(chǎn)設(shè)計(jì)上走低排放低污染的路線(xiàn)，在工藝上選取合理、成本低的路線(xiàn)及方法,使設(shè)計(jì)盡可能地具有可行性，符合實(shí)際操作，最大綜合利用資源。關(guān)鍵詞：環(huán)氧乙烷，工藝Study on Processing Technology of Epoxy EthaneStudent: Yapeng Zhang (Instructor: Huaifen Li)(Faculty of materials

4、 and chemical engineering, West Anhui University)Abstract: the epoxy ethane ethylene oxide derivatives is second only to polyethylene and polyvinyl chloride is second, third of the most important organic chemical raw materials, production method and ethylene chlorohydrin ring oxidation method, produ

5、ction line consists of ethylene oxide synthesis process, design in the design process, the selection of raw materials, formula. The thesis adopts methods of scientific research and consulting related data, the production design of low emission and low pollution, low cost and reasonable route, route

6、and methods in the process, make the design as much as possible is feasible, in line with the actual operation, the maximum utilization of resources.Keywords: epoxy ethane, process前言1 環(huán)氧乙烷的介紹1.1 環(huán)氧乙烷的定義 環(huán)氧乙烷（epoxyethane，化學(xué)式C2H4O）又稱(chēng)為氧化乙烯，CAS登錄號(hào)75-21-8 ，是一種有機(jī)物，是一種烴的含氧衍生物，同時(shí)也是一種有毒和致癌的物質(zhì)。環(huán)氧乙烷是雜環(huán)化合物中環(huán)醚最簡(jiǎn)

7、單的一種，是一種重要的石油化工產(chǎn)品。環(huán)氧乙烷在較低的溫度下是一種無(wú)色的透明液體，在室溫下的蒸氣壓，氣體高達(dá) 30 ，141 kPa的這種高的蒸氣壓滲透決定乙烯具有氧化熏蒸消毒時(shí)穿透力較強(qiáng)。 環(huán)氧乙烷甲醛的化學(xué)消毒劑的第二代，并將繼續(xù)是一個(gè)最好的冷消毒劑，和四的低溫滅菌技術(shù)（低溫等離子體，低溫甲醛蒸汽，環(huán)氧乙烷，戊二醛）最重要的一個(gè)。EO是一種簡(jiǎn)單的環(huán)氧化合物，公式為C2H4O，結(jié)構(gòu)式為：CH2CH2O，分子量為44.061。1.2 環(huán)氧乙烷的物理性質(zhì)1.2.1物理用途環(huán)氧乙烷在醫(yī)學(xué)消毒以及工業(yè)滅菌上用途很廣泛，常作為中間體，還可生產(chǎn)乙醇胺類(lèi)、推進(jìn)劑、高能燃料、添加劑、增塑劑、醚類(lèi)、非離子表面活

8、性劑、防凍劑香料等2。 1.2.2健康危害是一種原漿毒物、刺激劑和中樞神經(jīng)抑制劑。急性中毒：患者有劇烈的搏動(dòng)性頭痛、呼吸困難、胸悶、頭暈、嘔吐、流淚等；重者出汗、言語(yǔ)障礙、共濟(jì)失調(diào)、神志不清、全身肌肉顫動(dòng)，以致昏迷。還可見(jiàn)心肌損害和肝功能異常。皮膚接觸會(huì)發(fā)生迅速膨脹、 起水泡幾個(gè)小時(shí)后，反復(fù)暴露于過(guò)敏原。環(huán)氧乙烷液體如濺入眼內(nèi)，可導(dǎo)致角膜灼傷。慢性影響：如長(zhǎng)期長(zhǎng)時(shí)間少量接觸，一般可引起植物神經(jīng)功能紊亂和神經(jīng)衰弱綜合征3。1.2.3急救措施皮膚接觸：應(yīng)馬上脫掉污染的衣服，用大量的自來(lái)水沖洗，至少15分鐘。就醫(yī)。 眼睛接觸：應(yīng)立即提起眼瞼，立即用自來(lái)水沖洗，至少15分鐘。就醫(yī)。 吸入：應(yīng)立即到通風(fēng)

9、處，保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如停止了呼吸，需馬上進(jìn)行人工呼吸。當(dāng)呼吸和心跳都停止時(shí)，要馬上實(shí)施人工呼吸以及胸外心臟按壓術(shù)4。1.2.4消防措施危險(xiǎn)特性：其蒸汽和空氣能形成較大范圍的爆炸性混合物。遇熱源和明火可導(dǎo)致爆炸。在高熱的條件下劇烈分解，能導(dǎo)致容器破裂而引起爆炸。接觸與氫氧化堿金屬或高活性催化劑如氯化無(wú)水鋁和鐵氧化物和鐵、 錫、 鋁可以將大量的熱和能引起爆炸。蒸氣相對(duì)空氣重，能從濃度高的地方擴(kuò)散到濃度低的地方，遇火源可能會(huì)著火引起回燃效應(yīng)5。 有害燃燒產(chǎn)物:一氧化碳、二氧化碳。 滅火方法：切斷氣源。如沒(méi)有辦法切斷氣體來(lái)源，就不能熄滅氣體泄漏處的火焰。噴水冷卻容器，盡量將容器從火

10、場(chǎng)移至空曠處。滅火劑：二氧化碳、干粉、抗溶性泡沫、霧狀水。 1.2.5泄漏應(yīng)急處理應(yīng)急處理：應(yīng)立即撤離泄漏污染區(qū)的工作人員至上風(fēng)處，以防二次中毒，同時(shí)還要嚴(yán)格限制出入。切斷火源。同時(shí)要求應(yīng)急處理的工作人員戴呼吸器，穿上防靜電的工作服。要使用覆蓋層或吸附（吸收劑）覆蓋泄漏點(diǎn)及泄露點(diǎn)附近的下水道等地方，以防氣體進(jìn)入。合理通風(fēng)，加速擴(kuò)散。噴霧狀水稀釋、溶解。如果可能的話(huà)，使用排氣氣體泄漏給一個(gè)開(kāi)放的區(qū)域或安裝適當(dāng)噴頭燒掉。漏氣的容器需妥善安放，修復(fù)以檢驗(yàn)后再用6。1.2.6操作處置與儲(chǔ)存操作注意事項(xiàng)： 密閉操作，局部排風(fēng)。工作人員要經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的培訓(xùn)，必須嚴(yán)格遵照操作規(guī)程。在遠(yuǎn)離火種和熱源的同時(shí)，在工作

11、場(chǎng)所要嚴(yán)禁吸煙，還需使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)及設(shè)備，以防氣體泄漏到工作場(chǎng)所的空氣中。避免和酸、堿、醇類(lèi)接觸。禁止撞擊和震蕩。在工作場(chǎng)所要配備一定量的消防器材和泄漏應(yīng)急處理設(shè)備7。 儲(chǔ)存注意事項(xiàng)： 儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。避免光照。庫(kù)溫不宜超過(guò)30。要與酸、堿、醇類(lèi)、食用化學(xué)品分開(kāi)放置，避免混合存放。禁止用到有火花的工具及機(jī)械設(shè)備。要嚴(yán)格執(zhí)行極毒物品“五雙”的管理制度。 1.3 環(huán)氧乙烷的主要應(yīng)用領(lǐng)域 環(huán)氧乙烷(ethylene oxide)是第三大重要有機(jī)化工原料，乙烯衍生物中僅次于聚乙烯和聚氯乙烯，20%以上的乙烯都用于生產(chǎn)環(huán)氧乙烷。環(huán)氧乙烷除部分用于制造非離子表面活性劑，同時(shí)也

12、大量用作抗凍劑。大部分或全部環(huán)氧乙烷在用于乙二醇的生產(chǎn)，其他少量用于生產(chǎn)化工鏟平。廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，電子、 醫(yī)藥、 農(nóng)藥、 染料、 紡織、 造紙、 汽車(chē)、 石油勘探、 煉油等81.3.1 生產(chǎn)乙二醇 環(huán)氧乙烷絕大部分用于制造其它化學(xué)品，主要是乙二醇的生產(chǎn)。最終使用乙二醇為主要生產(chǎn)聚酯聚合物，也可以用來(lái)作為冷卻劑和汽車(chē)防凍劑。第二，為生產(chǎn)的碳酸乙烯酯，乙二醛，氯化膽堿，羥乙基纖維素，三甘醇，乙二醇，乙烯胺，B 二乙二醇醚，乙醇胺，聚氧乙烯醚和其他下游產(chǎn)物9。1.3.2 化工清潔 環(huán)氧乙烷是一種有毒容易致癌的有機(jī)物，曾被用于制造殺菌劑。環(huán)氧乙烷易燃易爆而且有強(qiáng)烈的地域性，性質(zhì)極不穩(wěn)定，因此不易長(zhǎng)

13、途運(yùn)輸。由于在化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)可作為清潔劑，所以被印染，制藥，洗滌等行業(yè)廣泛地應(yīng)用10。1.3.3 殺菌 通常采用環(huán)氧乙烷-二氧化碳（兩者之比為90：10）的混合物，廣泛用于醫(yī)院和精密儀器等儀器的消毒。環(huán)氧乙烷的熏蒸劑常作為糧食、食物的保藏。例如，例如，干燥的蛋粉存儲(chǔ)常因細(xì)菌分解，由環(huán)氧乙烷熏蒸處理，從而可以防止惡化，化學(xué)組成和蛋粉，包括氨基酸并沒(méi)有受到影響。1.4 環(huán)氧乙烷的應(yīng)用發(fā)展概況 作為化工市場(chǎng)的超級(jí)巨星，環(huán)氧乙烷化學(xué)市場(chǎng)在過(guò)去一直都是銷(xiāo)量冠軍。特別是在國(guó)內(nèi)的紡織行業(yè)和其他行業(yè)的崛起在中國(guó)的世界貿(mào)易組織成員后，供應(yīng)環(huán)氧乙烷是明顯不足。一些私營(yíng)公司想要上日益增長(zhǎng)的化工市場(chǎng)蓬勃發(fā)展共享也有道理

14、，因此受到很大數(shù)量的乙烯引進(jìn)國(guó)外。和產(chǎn)能激增不同的是，下游市場(chǎng)的需求并不多。2013年歐洲市場(chǎng)對(duì)環(huán)氧乙烷的進(jìn)口少于往年，而國(guó)內(nèi)產(chǎn)量在歐洲減少，需求尚可，總體上，這允許設(shè)備進(jìn)行檢查。歐洲市場(chǎng)每月進(jìn)口量每月都有增加，如果從每月均進(jìn)口量計(jì)算，今年歐洲市場(chǎng)的總進(jìn)口量將在20000噸左右。據(jù)說(shuō)，在美國(guó)乙二醇市場(chǎng)供應(yīng)短缺，而我國(guó)的國(guó)內(nèi)產(chǎn)能情況如下：華東大部分區(qū)域的產(chǎn)能過(guò)剩，華中大部分地區(qū)也同樣產(chǎn)能過(guò)剩，從供不應(yīng)求變成供過(guò)于求。1.5 環(huán)氧乙烷應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)動(dòng)向 環(huán)氧乙烷是因?yàn)樾再|(zhì)良好，所以它可以作為一種高效、廣譜的氣體殺菌消毒劑。是一種強(qiáng)滲透的消毒物品，可以達(dá)到到物品深處，從而殺死致病性微生物，包括細(xì)菌、

15、真菌、病毒、 芽孢等。因氣體和液體都有較強(qiáng)殺微生物的作用，且氣體效果好，所以工業(yè)上大部分都是用氣體。廣泛用于醫(yī)學(xué)消毒及工業(yè)滅菌，如對(duì)于食料、紡織物及其他方法不能消毒的，同時(shí)對(duì)熱不穩(wěn)定的藥品和外科器材等方法進(jìn)行氣體熏蒸消毒的，都使用環(huán)氧乙烷消毒，如皮革、棉、合成纖維、精密儀器、生物產(chǎn)品、紙張、書(shū)籍、文件、某些藥物、橡膠制品等。1.5.1 殺菌劑環(huán)氧乙烷具有良好的殺菌作用，無(wú)殘留的氣味，且對(duì)金屬不腐蝕，因此用于材料的氣體殺菌劑。1.5.2 抗酸劑 環(huán)氧乙烷和酸的作用，所以它可以被添加作為抗酸劑對(duì)某些物質(zhì)，從而降低這些物質(zhì)的酸度不產(chǎn)生或使用其長(zhǎng)酸性。2 乙烯環(huán)氧化反應(yīng)基本原理112.1 乙烯環(huán)氧化法

16、乙烯直接氧化法的主反應(yīng)方程式： 2.2 平行副反應(yīng)： 環(huán)氧乙烷繼續(xù)氧化生成二氧化碳和水，以及生成少量甲醛和乙醛的連串副反應(yīng)。 2.3環(huán)氧化反應(yīng)完全氧化副反應(yīng)使主反應(yīng)選擇性下降，熱效應(yīng)則是主反應(yīng)放熱的十余倍，極易出現(xiàn)飛溫現(xiàn)象，因此提高催化劑的選擇性，減少乙烯直接氧化生成二氧化碳和水的反應(yīng)至關(guān)重要。對(duì)于具有循環(huán)過(guò)程的環(huán)氧化反應(yīng)，進(jìn)入反應(yīng)器的混合氣由循環(huán)氣和新鮮原料氣乙烯和氧氣混合形成，它的組成不僅影響反應(yīng)結(jié)果，也關(guān)系到安全生產(chǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中，乙烯和氧氣的配比一定要避開(kāi)爆炸極限，乙烯在空氣中的爆炸極限為%36%，與氧的爆炸極限為%80%，事宜的二氧化碳（循環(huán)氣中允許小于9%）可以使爆炸極限變窄，另外

17、，氮和甲烷也可作為致穩(wěn)劑，使爆炸極限范圍變窄，增加體系穩(wěn)定性和安全性。3 乙烯氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的工藝流程乙烯環(huán)氧化反應(yīng)是一強(qiáng)放熱反應(yīng)，而且伴隨有完全氧化反應(yīng)的發(fā)生，放熱更為劇烈，故要求采用的氧化反應(yīng)器能及時(shí)移走反應(yīng)熱。同時(shí)，為發(fā)揮催化劑最大效能和獲得高的選擇性，要求反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)溫度分布均勻，避免局部過(guò)熱。由于采用的氧化劑不同，工藝流程的組織可分為空氣氧化法和氧氣氧化法?？諝庋趸ò踩暂^高，但選擇性較低，尾氣需要連續(xù)排放，乙烯單耗高，另外需增加副反應(yīng)器，以便使乙烯反應(yīng)更安全，投資費(fèi)用高于氧氣氧化法。因此，大型的裝置多采用氧氣氧化法。氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷工藝流程1混合器 2循環(huán)壓縮機(jī) 3

18、熱交換器 4反應(yīng)器 5環(huán)氧乙烷吸收塔 6吸收塔 7解吸塔 8環(huán)氧乙烷解吸塔 9環(huán)氧乙烷再吸收塔 10脫氣塔 11精餾塔 12環(huán)氧乙烷儲(chǔ)槽如圖，原料氧氣和乙烯、含抑制劑的制穩(wěn)氣以及循環(huán)氣在混合器中混合后,經(jīng)熱交換器與反應(yīng)后的氣體進(jìn)行熱交換，預(yù)熱至一定溫度，從列管式反應(yīng)器上部進(jìn)入催化劑床層。在配制混合氣時(shí)，由于是純氧進(jìn)入到循環(huán)氣和新鮮乙烯的混合器中去，必須使氧和循環(huán)氣迅速配合達(dá)到安全組成，避開(kāi)爆炸極限，如果混合不好很可能形成氧濃度局部超過(guò)極限濃度，進(jìn)入熱交換器時(shí)，由于反應(yīng)出口氣體溫度較高易引起爆炸危險(xiǎn)，故是借用多空噴射器對(duì)著混合氣流的下游講氧氣高速?lài)娚淙胙h(huán)氣和乙烯混合氣中，使他們迅速混合均勻，以

19、減少混合氣返混入混合器的可能性。為確保安全，需要配置自動(dòng)分析儀監(jiān)測(cè)各組成，并配置自動(dòng)報(bào)警連鎖切斷系統(tǒng)，熱交換器安裝需有防爆裝置措施，通過(guò)調(diào)節(jié)副產(chǎn)蒸汽壓力，達(dá)到控制反應(yīng)器溫度的目的。反應(yīng)器內(nèi)溫度控制在，壓力2.0MPa，混合氣空速一般為7000h-1左右，單程轉(zhuǎn)化率控制在，選擇性可達(dá)或更高。在反應(yīng)器出口端，如果催化劑粉末隨氣體帶出，也會(huì)有“尾燒”現(xiàn)象發(fā)生，從而導(dǎo)致爆照事故的發(fā)生。為此，工業(yè)上要求催化劑必須具備足夠的強(qiáng)度，在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中不易粉化；在反應(yīng)器出口處采取冷卻措施或改進(jìn)下封頭；采用自上而下的反應(yīng)氣流向，以減少氣流對(duì)催化劑的沖刷；另外，還需嚴(yán)格控制反應(yīng)器管間加壓熱水的液位，以保證處在反應(yīng)管所裝

20、填的催化劑之上，防止催化劑燒結(jié)。自反應(yīng)氣流出的反應(yīng)氣體中。經(jīng)熱交換器3換熱降溫后進(jìn)入環(huán)氧乙烷吸收塔5，因?yàn)榄h(huán)氧乙烷能以任何比例與水互溶，故采用水作吸收劑。吸收塔頂排出的氣體，含有未轉(zhuǎn)化的乙烯、氧氣、惰性氣體以及產(chǎn)生的二氧化碳。雖然原料乙烯和氧的純度很高，帶入反應(yīng)系統(tǒng)的雜質(zhì)很少，但反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的如全部循環(huán)至反應(yīng)器內(nèi)，必然會(huì)造成循環(huán)氣中濃度的積累。因此，從吸收塔排出的氣體約90%循環(huán)壓縮機(jī)2中，與新鮮乙烯混合進(jìn)入混合氣1，另外10%送至吸收塔，與來(lái)自解吸塔7塔釜的熱的貧碳酸氫鉀-碳酸鉀溶液接觸，在系統(tǒng)壓力下碳酸鉀與和水作用生成碳酸氫鉀。自吸收塔排出的氣體經(jīng)冷卻器冷卻、氣液分離器分離出夾帶的液體后

21、，返回至循環(huán)氣系統(tǒng)，并采用不定期放空的方法以避免惰性氣體的積累。吸收塔塔釜富碳酸氫鉀-碳酸鉀溶液經(jīng)減壓后人解吸塔7，經(jīng)加熱，使分解為和，自塔頂排出，塔釜液貧-循環(huán)回吸收塔作吸收劑。環(huán)氧乙烷吸收塔塔釜排出的含、少量副產(chǎn)物、乙醛以及的吸收液，經(jīng)熱交換器減壓閃蒸后進(jìn)入環(huán)氧乙烷解吸塔8頂部，為此環(huán)氧乙烷和其他組分被解吸，解吸塔頂部設(shè)有分凝器，其作用是冷凝與環(huán)氧乙烷一起蒸出的大部分水和重組分雜質(zhì)。解吸出來(lái)的環(huán)氧乙烷進(jìn)入再吸收塔9，用水再吸收后，塔頂為和其它不凝氣體，塔釜得到的水溶液，進(jìn)入脫氣塔10，在脫氣塔頂除了脫出外，還含有相當(dāng)量環(huán)氧乙烷蒸氣，這部分氣體返回至再吸收塔9，塔釜排出的環(huán)氧乙烷水溶液一部分直接送至乙二醇裝置，加入適量水后在，反應(yīng)條件下水合制乙二醇裝置，其余部分進(jìn)入精餾塔11，精餾塔具有95塊塔板，在87塊塔板處采用純度大于99.99%的產(chǎn)品環(huán)氧乙烷，塔頂蒸出甲醇（含環(huán)氧乙烷）部分回流，部分與塔下部取出的含乙醛的環(huán)氧乙烷一起返回脫氣塔。環(huán)氧乙烷解吸塔8塔釜排出的水經(jīng)熱交換利用其