环氧乙烷固定床反应器课程设计

化工与制药学院课程设计说明书课题名称：年产1.5万吨环氧乙烷固定床反应器设计专业班级：2011级有机与石油化工1班学生学号：1106170104学生姓名：陈正飞学生成绩:指导教师：杨昌炎设计时间：2015.1.6—2015.01.20武汉工程大学化工与制药学院课程设计武汉工程大学课程设计任务书系别化工与制药学院班级有机一班学生陈正飞一、设计名称年产吨环氧乙烷固定床反应器设计二、任务根据设计条件，通过物料衡算、热量衡算、反应器的选型及尺寸的确定，计算压降、催化剂的用量等，设计出符合设计要求的反应器，并画出设备的装配图。三、内容1、概述2、环氧乙烷物化性质3、设计方案4、设计条件5、工艺计算6、设计总结7、参考文献四、计划进度1、发题2015年1月6日2、第一阶段：2015年1月6日～1月12日工艺计算与设备计算3、第二阶段：1月13日～1月18日画图、撰写设计报告、答辩4、第三阶段：1月19-日～1月20日设计答辩指导老师杨昌炎教研室主任刘生鹏武汉工程大学化工与制药学院课程设计目录摘要------------------------------------------------------------------------------------------------------------IAbstract--------------------------------------------------------------------------------------------------------II第一章概述------------------------------------------------------------------------------------------------1第二章环氧乙烷物化性质----------------------------------------------------------------------------------32.1物理性质--------------------------------------------------------------------------------------------32.2化学性质--------------------------------------------------------------------------------------------43.1环氧乙烷生产艺-----------------------------------------------------------------------------------73.2环氧乙烷生产的设计方案-----------------------------------------------------------------------83.3.2工艺参数------------------------------------------------------------------------------------------83.3.3环氧乙烷生产工艺流程----------------------------------------------------------------------10第四章工艺计算--------------------------------------------------------------------------------------------134.1设计条件------------------------------------------------------------------------------------------134.1.1反应原理----------------------------------------------------------------------------------134.1.2原料组成----------------------------------------------------------------------------------144.1.3反应器设计条件-------------------------------------------------------------------------144.2物料衡算------------------------------------------------------------------------------------------144.3热量衡算------------------------------------------------------------------------------------------17第五章反应器的工艺参数优化--------------------------------------------------------------------------215.1催化剂的用量------------------------------------------------------------------------------------215.2确定氧化反应器的基本尺寸------------------------------------------------------------------255.3床层压力降的计算------------------------------------------------------------------------------265.4传热面积的核算---------------------------------------------------------------------------------275.4.1床层对壁面的给热系数------------------------------------------------------------275.4.2总传热系数的计算----------------------------------------------------------------------285.4.3传热面积的核算-------------------------------------------------------------------------285.5反应器塔径的确定------------------------------------------------------------------------------29第六章设计参数总结--------------------------------------------------------------------------------------31第七章安全生产--------------------------------------------------------------------------------------------33第八章三废治理与环境保护-----------------------------------------------------------------------------37第九章资金核算-------------------------------------------------------------------------------------------39第十章设计体会--------------------------------------------------------------------------------------------41武汉工程大学化工与制药学院课程设计I摘要环氧乙烷是乙烯的衍生物，是重要的基本有机化工原料,广泛用于生产乙二醇、农药乳化剂等各种精细化学品。目前较先进的生产方法是用银作催化剂，在列管式固定床反应器中，用纯氧与乙烯反应，采用乙烯直接氧化生产环氧乙烷。本文主要介绍了生产环氧乙烷的原理、工艺设计条件，通过进行物料衡算、热量衡算确定了反应器的尺寸、传热面积、塔径等参数。同时，关注了安全生产、三废处理等问题并提出了相应的解决措施。关键词环氧乙烷乙烯直接氧化固定床反应器武汉工程大学化工与制药学院课程设计IIAbstractEthyleneOxideisthederivativeofethylene,whichistheimportantbasicorganicchemicalrawmaterial.Itiswidelyutilizedinproducingvariedfinechemicalslikeethanediol,agriculturalpesticideemulsifier,justnametwo.AdvancedmethodweapplynowisthedirectoxidationreactionbetweenpureoxideandethylenewiththecatalystofsilverinTubefixed-bedreactor.Inthisthem,wemainlyintroducetheprincipleandtheconditionofprocessdesignofproducingethyleneoxide.Meanwhile,theparameterssuchasthevolume,transferareaandreactordiameteraredeterminedbycalculatingthematerialbalanceandenergybalance.Attheendofthisthesis,weputsafetyissueandrecycleissueofwasteintodiscussionwithproposingsomemeasuretosolvethoseproblems.KeywordsEthyleneoxide,Ethylene,Racked-bedreactor武汉工程大学化工与制药学院课程设计1第一章概述乙烯是碳原子数最少的烯烃，由于它具有极其活泼的双键结构，因而其反应能力很强，且成本低、纯度高、易于加工利用，所以是有机化工中最重要的基本原料。通过乙烯的聚合、氧化、卤化、烷基化、水合、羰基化、齐聚等反应的实现，可以得到一系列极有价值的乙烯衍生物，如环氧乙烷、乙二醇、乙醛、醋酸、醋酸乙烯、乙苯、聚乙烯等，由乙烯出发还可生产溶剂、表面活性剂、增塑剂、合成洗涤剂、农药、医药等。环氧乙烷(Oxirane)又名氧化乙烯(EthyleneOxide)，是最简单的环状醚,分子式C2H4O，分子量44.05。环氧乙烷是以乙烯为原料的主要石油化工产品之一。世界乙烯总产量的16％用来生产环氧乙烷，环氧乙烷是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯的第二位重要化工产品。环氧乙烷还是重要的石油化工原料及有机和精细化工产品的中间体，主要用来生产乙二醇。随着精细化工的发展，环氧乙烷已成为精细化工工业不可缺少的一种有机化工原料[1]环氧乙烷早期采用氯醇法工艺生产，20世纪20年代初，UCC公司进行了工业化生产，之后公司基于Lefort有关银催化剂的研究成果，使用银催化剂，推出空气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺。50年代末，Shell公司采用近乎纯氧代替空气作为生产环氧乙烷的氧原料，推出氧气法乙烯直接氧化生产环氧乙烷工艺，经过不断改进，目前较先进的生产方法是用银作催化剂，在列管式固定床反应器中，用纯氧与乙烯反应，采用乙烯直接氧化生产环氧乙烷。环氧乙烷是石油化学工业的