河北化工医药职业技术学院

河北化工医药职业技术学院毕业论文乙烯及其及衍生物的生产与管理姓名___马亚洋___学号_1201130423_专业应用化工技术班级_应化1304___指导教师___孙娜___完成时间2015.12.30化学与环境工程系摘要近年来，全世界的工业高速发展，其中大部分是基于石油烃的，石油烃最重要的中间体则是乙烯。上世纪70年代美国、日本和西欧的乙烯总产量达11，000，000吨以上，这表明在十年里的增长率近4倍，在二十年里增长率达10倍以上。大规模的乙烯生产也已经扩展到其他国家，这些国家1970年的乙烯总生产量至少1，500，000吨。本文详细的讨论了乙烯、乙烯的衍生物、乙烯生产装置、仪器与自动化控制，技术改造，生产管理等方面问题。乙烯作为石油化工基础原料之一，乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。中国乙烯工业经过三十多年的发展，已经具备一定的生产能力，积累了丰富的经验，培养了一批人才，并研究和开发了一批技术成果。目录第一章乙烯及衍生物.......................................1第一节乙烯的历史发展..................................1第二节乙烯的制作法....................................1第三节乙烯的物理性质..................................第四节乙烯的化学性质..................................第二章环氧乙烷...........................................第一节环氧乙烷现状....................................第二节环氧乙烷制作法..................................第三节环氧乙烷的性质..................................第四节环氧乙烷的用途..................................第三章乙烯原料...........................................第一节石油烃裂解......................................第二节乙烯原料的特性参数..............................第三节原料对工艺的影响................................第四章乙烯生产装置.......................................第一节裂解技术........................................第二节急冷系统工艺....................................第三节压缩和制冷......................................第四节裂解气的净化和深冷分离..........................第五章乙烯生产管理.......................................第一节质量管理........................................第二节技术管理........................................第三节设备管理........................................第四节安全管理........................................第六章生产安全...........................................第一节安全阀..........................................第二节火炬系统.......................................第三节联锁装置........................................第四节防火防爆........................................第五节例案............................................参考文献..................................................致谢......................................................第一章乙烯及衍生物第一节乙烯的历史发展17世纪中叶比歇尔首先观察到了加热酒精和浓硫酸的混合物生成一种可燃气体这一事实。在他1667年首次出版的《地下物理学》一书中就指的是此种气体或所生成的。19世纪德国人发现在泄露的煤气管道旁的树叶容易脱落。第一个发现植物材料能产生一种气体，并对邻近植物能产生影响的是卡曾斯，他发现橘子产生的气体能催熟与其混装在一起的香蕉。直到1934年甘恩（Gane）才首先证明植物组织确实能产生乙烯。随着气相色谱技术的应用，使乙烯的生物化学和生理学研究方面取得了许多成果，并证明在高等植物的各个部位都能产生乙烯，1966年乙烯被正式确定为植物激素。乙烯的实验室制备方法和工业生产中从二溴乙烷、乙基卤以及乙炔加氢来制备乙烯是令人满意的的方法，但以实验室规模制备乙烯而言，最便利的依然是以乙醇脱水为基础的那些方法。荷兰化学家在1795年首先描述的制备乙烯的方法，是乙醇和过量硫酸一起进行加热。在这一过程中，除生成乙烯外，还生成相当数量的乙醚及二氧化硫。此法沿用数十年无变化。后来，莫塞尔和林丁谔发现，向反应物中加入少量金属盐类，特别是铜盐，能加速乙烯的生产，而加入一氧化汞和三氧化钼却促进二氧化硫的生成。此法有许多缺点，乙烯得率低且副产物多，仅有历史意义乙炔制取乙烯，萨巴蒂曾用还原镍、铜和铁催化剂研究过此反应。在5~20%水蒸气存在下，通过担在硅藻土上的钯催化剂进行加氢作用，可获得定量收率。后来应用在大规模生产上。卤代烃类制取乙烯是制取高纯度乙烯最便利的方法，在酒精溶液中使二溴化乙烯与锌粒、或与为铜盐所活化了的锌，即所谓锌铜偶进行反应。乙烯工业生产法主要有；乙醇催化脱水，乙炔加氢，甲醇以上烃类的裂解以及烃类的高温裂解或电弧法裂解。还以工业规模从炼油工业的副产气和煤的碳化气。乙烷和高碳烃类裂解生产乙烯进行研究以来，石脑油裂解是工业用乙烯的主要来源。第二节乙烯的制作法焦炉气——乙烯的来源之一焦炉气预先除去硫化氢、苯、二氧化碳和水蒸气后与98%的硫酸进行接触，直至不再吸收为止，气体一般吸收2%左右。此浓度的硫酸能吸收乙烯的事实早在1825年就为人所知，几年后发现稀释和蒸馏吸收了乙烯的硫酸时产生乙醇。由于合成氨技术的发展，焦炉气乙烯的利用才变为事实。这要求高度净化的氢和氮的混合物，在高压下其配比为3：1。波士在巴登苯胺纯碱公司奥庖工厂建设的原始装置采用200~250大气压，“合成气”由水煤气制成。乙烯的生产主要采用蒸汽裂解法其方法产量超过总产量的90％，因而，对其新工艺、新设备的研究、新材料的应用、过程的优化配置等方面倍受关注，不断推出原料适应性强、乙烯收率和热效率高的新型蒸汽裂解炉。目前，石脑油裂解温度已提高到840～860℃，单程小直径炉管裂解温度巳提高到900℃，石脑油裂解单程乙烯收率提高到28％～35％。由于蒸汽裂解法技术已日臻完善，可改进的余地并不大，加上该法反应温度高、所用耐高温合金材料昂贵、耗能高、易结焦、以及原料要求苛刻（轻质原料油)，所以近年来，催化工作者将更多的注意力转向用其他新技术生产乙烯的研究，包括催化裂解制乙烯技术、甲烷氧化偶联技术、乙烷氧化脱氢技术、炼厂干气选择氧化技术、天然气经甲醇或二甲醚制低碳烯烃技术等。这些技术的目的在于优化乙烯原料资源配置，从天然气到重油(渣油)各种烃类都得到充分利用，并节能降耗，降低乙烯成本，提高乙烯收率。催化裂解制乙烯是在高温蒸汽和酸性催化剂存在下，烃类裂解生成乙烯等低碳烯烃的技术。该过程是以自由基反应为主，伴随着碳正离子反应，因而比蒸汽裂解反应温度低。通过对固体酸催化剂的改性，可选择性地裂解生成以乙烯为主的低碳烯烃，收率在50％以上，从而突破传统的催化裂化生产液相产品为主的技术路线。催化裂解制取低碳烯烃的研究始于上世纪60年代，到80年代仅有前苏联半工业化生产试验的报道，以及2000年日本工业化报道。石油化工科学研究院从80年代中期开始了重油催化裂解制丙烯技术，近年来又开始研究重油催化裂解制乙烯技术，也有相当的进展。洛阳石油化工工程公司炼制研究所于年代末开展了对重油直接催化裂化制乙烯工艺和催化剂的研究工作，现已进入工业化试验阶段。石油烃高温裂解石油烃裂解制乙烯，是在隔绝空气和高温条件下，使裂解原料中的大分子烃类发生分解反应而生成小分子烃的过程。总的裂解过程是一个十分复杂的过程，除了脱氢、断链、二烯烃合成、开环分解，以及烷基芳烃脱烷基或脱氢反应外，还有加氢、芳构化、异构化和聚合等反应；最终得到乙烯、丙烯、丁二烯、芳烃以及其他产品，如氢气、甲烷等。所采用的裂解方法，则主要采用管式炉水蒸气裂解法，蓄热炉法则采用很少。管式炉裂解工艺过程为：将原料与30%左右的稀释蒸汽混合，在一定压力下进入裂解炉的对流段，被预热到580～600℃后，进入辐射段，达820～840℃，停留0.5ｓ左右；然后进入废热锅炉，通过急冷使裂解气迅速冷却下来，以抑制二次反应，同时回收热量。所得裂解气进入压缩分离系统进行分离，而得乙烯、丙烯等烯烃主产品；焦炉煤气分离焦炉煤气中约含有2％的乙烯，早期是用硫酸吸收乙烯，经处理后转化成乙醇，再催化脱水释出乙烯。用这种方法生产的乙烯含杂质较多。随着合成氨技术的发展，英国克劳德公司发展了焦炉煤气低温分离法，在分离氢氮混合气的同时也分离出乙烯。焦炉煤气经过压缩机压缩至1.6MPa，经水洗、碱洗脱除二氧化碳等酸性气体后，被来自系统的低温气体预冷至－110℃，此时焦炉气中的乙烯和一部分甲烷等被冷凝为粗乙烯馏分未冷凝的气体在系统中进一步用液氮冷却分离出氢氮混合气。粗乙烯馏分再经乙烯提纯系统，使乙烯纯度提高到97%以上乙醇催化脱水法乙醇催化脱水制乙烯是工业上早期采用的方法。脱水所用催化剂为载于焦炭的磷酸、活性氧化铝或ZSM分子筛，反应温度一般为.360～420℃。以焦炭为载体的磷酸催化剂是工业上早期使用的催化剂，其特点是所得产品纯度高，脱水产物经水洗和干燥后可得纯度99.5%的乙烯。但是磷酸催化剂有酸沥出、泄漏、引起腐蚀等问题，操作时需要经常卸出催化剂和更新设备，处理能力比较低。氧化铝催化剂特别是分子筛催化剂较为清洁、坚固，没有设备腐蚀问题，为目前所采用。所用的反应器有固定床和流化床两种，前者的乙烯产率为94%～96%，后者为99%。反应气体需经过净化。一般净化系统采用在中压低温下操作的两座精馏塔。在第一精馏塔切除轻组分，产品乙烯在第二精馏塔的塔顶得到而重组分留在塔釜第三节乙烯的物理性质通常情况下，乙烯是一种无色稍有气味的气体，密度为1.256g/L，比空气的密度略小，难溶于水，易溶于四氯化碳等有机溶剂。外观与性状：无色气体，略具烃类特有的臭味[2]。少量乙烯具有淡淡的甜味。吸收峰：吸收带在远紫外区pH：水溶液是中性熔点(℃)：-169.4沸点(℃)：-103.9凝固点：-169.4℃相对密度：0.00127折射率：1.363相对密度(水=1)：0.61相对蒸气密度(空气=1)：0.99饱和蒸气压(kPa)：4083.40(0℃第三节乙烯的化学性质①常温下极易被氧化剂氧化。如将乙烯通入酸性KMnO4溶液，溶液的紫色褪去，乙烯被氧化为二氧化碳，由此可用鉴别乙烯。②易燃烧，并放出热量，燃烧时火焰明亮，并产生黑烟。CH2═CH2+3O2→2CO2+2H2O③烯烃臭氧化：CH2=CH2+O3，在锌保护下水解→2HCHOCH2=CH2+(1/2)O2—Ag、加热，酸性水解→CH3—CHO加成反应CH2═CH2+Br2→CH2B