2023年環(huán)氧己烷反應(yīng)器設(shè)計

第環(huán)氧己烷反應(yīng)器設(shè)計

河南城建學(xué)院化學(xué)反應(yīng)工程課程設(shè)計

目錄

摘要....................................................................................................................................2第一章概述...........................................................................................................................3第二章環(huán)氧乙烷的性質(zhì)..........................................................................................................5

2.1物理性質(zhì)....................................................................................................................52.2化學(xué)性質(zhì)....................................................................................................................6第三章設(shè)計方案及反應(yīng)器型的確定........................................................................................9

3.1環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)方法的確定.......................................................................................9

3.2催化劑的選擇..........................................................................................................103.3環(huán)氧乙烷生產(chǎn)工藝條件的確定..................................................................................10

3.3.1反應(yīng)溫度........................................................................................................103.3.2反應(yīng)壓力........................................................................................................113.3.3空速...............................................................................................................113.3.4原料配比和循環(huán)比..........................................................................................113.3.5抑制劑...........................................................................................................123.3.6致穩(wěn)劑的選擇.................................................................................................123.4環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的工藝流程.........................................................................................12

3.4.1工藝流程概述.................................................................................................12第四章設(shè)計條件..................................................................................................................16

4.1反應(yīng)原理.................................................................................................................16

4.2原料組成.................................................................................................................164.3反應(yīng)器條件..............................................................................................................174.4物料衡算.................................................................................................................17

4.4.1反應(yīng)器的物料衡算..........................................................................................174.5熱量衡算.................................................................................................................20

4.5.1反應(yīng)器的熱量衡算..........................................................................................20第五章反應(yīng)器的設(shè)計...........................................................................................................24

5.1催化劑的用量..........................................................................................................245.2確定氧化反應(yīng)器的基本尺寸.....................................................................................26

5.3床層壓力降的計算...................................................................................................275.4傳熱面積的核算.......................................................................................................28

5.4.1床層對壁面的給熱系數(shù)...................................................................................285.4.2總傳熱系數(shù)的計算..........................................................................................295.4.3傳熱面積的核算.............................................................................................295.5反應(yīng)器塔徑的確定...................................................................................................30第六章結(jié)論.........................................................................................................................32參考文獻(xiàn)...............................................................................................................................33

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河南城建學(xué)院化學(xué)反應(yīng)工程課程設(shè)計

摘要

采用乙烯直接氧化法對年產(chǎn)1.5萬噸環(huán)氧乙烷的裝置進(jìn)行初步的工藝設(shè)計。主要對環(huán)氧乙烷的氧化反應(yīng)器進(jìn)行了工藝和設(shè)備尺寸的參數(shù)優(yōu)化。

簡介了直接氧化法合成環(huán)氧乙烷的方法及反應(yīng)原理。根據(jù)設(shè)計條件和要求，通過物料恒算、熱量恒算及其他工藝計算設(shè)計出年產(chǎn)l.5萬噸環(huán)氧乙烷的固定床反應(yīng)器，并確定反應(yīng)器的選型和尺寸，計算壓降，催化劑用量等，設(shè)計出符合要求的反應(yīng)器。

關(guān)鍵詞環(huán)氧乙烷；固定床反應(yīng)器；設(shè)計計算

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第一章概述

環(huán)氧乙烷(Oxirane)又名氧化乙烯(EthyleneOxide)，是最簡單的環(huán)狀醚。分子式C2H4O，分子量44.05。

環(huán)氧乙烷是以乙烯為原料的主要石油化工產(chǎn)品之一。世界乙烯總產(chǎn)量的16％用來生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷是乙烯工業(yè)衍生物中僅次于聚乙烯的第二位重要化工產(chǎn)品。環(huán)氧乙烷還是重要的石油化工原料及有機(jī)和精細(xì)化工產(chǎn)品的中間體，主要用來生產(chǎn)乙二醇。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]。

環(huán)氧乙烷早期采用氯醇法工藝生產(chǎn)，20世紀(jì)20年代初，UCC公司進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)，之后公司基于Lefort有關(guān)銀催化劑的研究成果，使用銀催化劑，推出空氣法乙烯直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷工藝。50年代末，Shell公司采用近乎純氧代替空氣作為生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的氧原料，推出氧氣法乙烯直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷工藝，經(jīng)過不斷改進(jìn)，目前較先進(jìn)的生產(chǎn)方法是用銀作催化劑，在列管式固定床反應(yīng)器中，用純氧與乙烯反應(yīng)，采用乙烯直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷[2-5]。

環(huán)氧乙烷是石油化學(xué)工業(yè)的重要產(chǎn)品，也是一種基本有機(jī)化工原料，用途很多，廣泛用于生產(chǎn)乙二醇、非離子表面活性劑、乙醇胺、乙二醇醚溶劑、醫(yī)藥中間體、油田化學(xué)品、農(nóng)藥乳化劑等各種精細(xì)化學(xué)品。

環(huán)氧乙烷的工業(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)有半個多世紀(jì)的歷史，最早的工業(yè)化生產(chǎn)方法是氯醇法，由于其存在腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境和耗氯量大等一系列問題，現(xiàn)在己基本上被淘汰了，取而代之的是直接氧化法。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。

在環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)發(fā)展過程中，生產(chǎn)技術(shù)和工藝過程都有不斷的改進(jìn)和革新，到目前為止，世界上幾乎所有的環(huán)氧乙烷都是用乙烯直接氧化法生產(chǎn)的。直接氧化法中，首先出現(xiàn)的是空氣氧化法，而后氧氣氧化法問世，二者并行：近幾十年來，許多廠家都采用氧氣氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，因為氧氣氧化法不需要空氣凈化系統(tǒng)，并且氧氣氧化法的環(huán)氧乙烷收率高于空氣氧化法，乙烯單耗較低。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。

本設(shè)計采用氧氣直接氧化法，對原有的單元設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)能力標(biāo)定和技術(shù)經(jīng)濟(jì)

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