本设计依据环氧乙烷生产工段的工艺过程，在生产理论的根底上，制定合理可行的设计方案。

　　本文主要阐述了环氧乙烷在国民经济中的地位和作用、工业生产方法、生产原理、工艺流程。

　　对主要设备如：混合器、反响器、环氧乙烷吸收塔、二氧化碳吸收系统，等进展物料衡算，对环氧乙烷反响器设备进展热量衡算，并对环氧乙烷反响器进展详细的设备计算和校核，确定操作参数、设备类型和材质，使用CAD绘制相应的工艺流程图，最后得出设备参数。

　　5万吨/年环氧乙烷工艺主要由二次氯乙烷(C2Cl4)、甲醇(MeOH)、重

　　复质量分数低的空气(AIR)和水(H2O)等外加物发生氧化反应并经过质量平

　　氧化反应并经过质量平衡分离的一次性工艺，其中以C2Cl4为主要原料，EOG为主要产品，采用催化氧化技术，在此基础上进一步加入MeOH，经历

　　一系列反应，得到主要产物EOG和交叉产物EGME，并进行质量平衡分离，在此基础上，获得高纯度的EOG产品。

　　1.气-液混合器：主要用于将C2Cl4、MeOH、AIR和H2O混合均匀，使

　　2.反应器：采用一段式流化床反应器，采用乙烯基硅氧烷(Vinylsiloxane)为催化剂，在反应器中发生氧化反应，生成EOG和EGME，实现质量平衡；。

　　环氧乙烷课程设计任务书+课程设计范例《化工工艺学》课程设计任务书一、课程设计的目的通过课程设计，旨在使学生了解化工工艺基本原理、重要工艺过程、设备的构造及工程设计基本内容，初步掌握化工工艺设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、收集和查阅文献资料的能力、分析和解决工程实际问题的能力、独立工作和创新能力。

　　课程设计的任务是：学生能综合运用所学理论知识和所掌握的各种技能，通过独立思考和锐意创新，在规定的时间内完成指定的化工工艺的设计任务，并通过设计说明书及设计图形式正确表述。

　　2）主要设备的工艺设计计算：包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。

　　3）典型辅助设备的选型和计算：包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。

　　4）工艺流程简图：以单线图的形式绘制，标出主要设备和辅助设备的物流量、能流量和主要化工参数测量点。

　　6）编写设计说明书：包括设计任务书、目录、设计方案简介与评述、工艺设计及计算、主要设备设计、设计结果汇总表、参考资料等内容，并附带控制点的工艺流程图。

　　本次毕业设计的主要任务是设计一条生产5万吨/年环氧乙烷的工艺，结合现有的技术设备能力，分析其工艺流程和工艺参数，并提出节能、降

　　2. 乙烯氧化：将乙烯和过氧化苯甲酰混合，并在氧气的存在下，在催化剂的作用下进行氧化反应。

　　催化剂常用的有氯化汞（HgCl2），具体反应条件为高温（约300-350）和高压（约5-10 MPa）。

　　3. 分离和提纯：将反应产物进一步处理，通过蒸馏或其他适当的分离技术，将环氧乙烷和苯甲醇从反应混合物中分离出来。

　　需要注意的是，在整个生产过程中，需要严格控制反应温度、气压和催化剂的使用量，以确保反应的高效性和安全性。

　　乙烯制环氧乙烷工艺流程设计与过程优化乙烯制环氧乙烷是一项重要的化工工艺，广泛应用于塑料、涂料、合成树脂等领域。

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　　一、工艺流程设计乙烯制环氧乙烷的工艺流程设计需要考虑以下几个关键环节：乙烯氧化、环氧化、分离与回收。

　　1. 乙烯氧化乙烯氧化是将乙烯与空气在催化剂的作用下进行反应，生成环氧乙烷的关键步骤。

　　在乙烯氧化过程中，催化剂的选择、反应温度和压力的控制以及反应器的设计是影响产品质量和产量的重要因素。

　　2. 环氧化乙烯氧化后得到的乙烯与过氧化氢在环氧化反应器中进行反应，生成环氧乙烷。

　　在环氧化过程中，要注意控制反应温度、压力和反应时间，以提高环氧乙烷的产率和纯度。

　　分离过程主要包括冷却、减压、吸收、脱水等步骤，以达到环氧乙烷的纯度要求。

　　二、过程优化为了提高乙烯制环氧乙烷的工艺效率和产品质量，可以从以下几个方面进行过程优化。

　　1. 催化剂的选择与优化催化剂是乙烯制环氧乙烷工艺中的关键因素，不同的催化剂对反应速率和选择性有着不同的影响。

　　通过对催化剂的选择和优化，可以提高反应速率、降低副产物生成，从而提高乙烯转化率和环氧乙烷产率。

　　同时，还需要注意温度和压力对设备和催化剂寿命的影响，以避免设备损坏和催化剂失活。

　　3. 反应器的设计与改进反应器的设计对乙烯制环氧乙烷的工艺效果有着重要的影响。

　　通过对反应器结构和工艺参数的优化，可以改善传热和传质效果，提高反应效率和产品质量。

　　4. 废气处理与能源利用乙烯制环氧乙烷过程中产生的废气中含有大量的有机物和气体，对环境造成潜在的污染。

　　乙烯制环氧乙烷工艺流程设计与催化剂筛选一、引言乙烯是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成各种化工产品。

　　二、工艺流程设计2.1 环氧乙烷制备的常规工艺乙烯制环氧乙烷的传统工艺主要包括以下步骤：乙烯的氧化反应、反应产物的分离、环氧化反应以及环氧乙烷的分离纯化等。

　　2.2 乙烯氧化反应的催化剂选择在乙烯氧化反应中，选择合适的催化剂对于提高反应效率和产物选择性至关重要。

　　2.3 环氧化反应和环氧乙烷的分离纯化在乙烯的氧化反应完成后，得到的反应产物中包含一定量的环氧乙烷。

　　三、催化剂筛选3.1 催化剂的物理化学特性在进行催化剂的筛选时，需要考虑催化剂的物理化学特性对反应活性和选择性的影响。

　　3.2 催化剂的催化性能评价方法对于催化剂的筛选，需要进行催化性能的评价。

　　3.3 催化剂的改性与优化在实际应用中，常常通过改性和优化催化剂的物理化学性质，以提高催化剂的催化性能。

　　乙烯氧化反应是整个工艺的关键步骤，催化剂的选择对反应效率和产物选择性有重要影响。

　　年产环氧乙烷工艺设计# 年产环氧乙烷工艺设计一、环氧乙烷的历史其实啊，环氧乙烷这东西可不是什么新鲜玩意儿，它已经有很长的历史啦。

　　那时候，科学家们发现了这种神奇的化合物，并且逐渐了解到它的一些特性和用途。

　　二、环氧乙烷的制作过程1.1 原料准备要生产环氧乙烷，首先得有合适的原料呀。

　　乙烯和氧气在一定的条件下，比如合适的温度、压力和催化剂的作用下，就开始跳舞啦，它们相互作用，最终生成了环氧乙烷。

　　三、环氧乙烷的特点3.1 化学性质活泼环氧乙烷的化学性质特别活泼，就像一个调皮的小孩子，总是喜欢到处捣蛋。

　　3.2 挥发性强它还有一个特点就是挥发性强，就像香水一样，很容易散发到空气中。

　　乙烯制取环氧乙烷生产工艺设计环氧乙烷（EO）是一种重要的有机化工原料，广泛应用于合成表面活性剂、塑料、合成纺织品和起泡剂等领域。

　　主要反应方程式如下：C2H6+热空气-C2H4+H2O+热量烃解乙烷反应装置一般由进料系统、反应系统、冷却系统、分离系统和废气治理系统组成。

　　进料系统将乙烷、热空气和催化剂送入反应系统；反应系统中的催化剂在高温下催化乙烷裂解生成乙烯；冷却系统通过冷却装置将反应系统中的产物冷却到室温；分离系统通过精馏等方法将乙烷、乙烯和其他副产物分离；废气治理系统用于处理排放的废气。

　　环氧化反应是将乙烯与过氧化氢（H2O2）在存在催化剂的条件下，发生环氧化反应。

　　主要反应方程式如下：C2H4+H2O2-C2H4O+H2O环氧化反应一般采用银催化剂，可选择液相或气相进行。

　　液相环氧化反应采用连续搅拌反应器，反应温度约在55-60摄氏度，压力在0.5-1.0MPa之间；气相环氧化反应采用固定床反应器，反应温度约在200-300摄氏度，压力在0.5-3.0MPa之间。

　　由于环氧乙烷与水和其他副产物之间的溶解度较大，可以通过水洗和精馏的方式进行分离和提取。

　　水洗将含有环氧乙烷的混合物与水接触，使环氧乙烷转移到水相中；精馏则通过升华和冷凝的方式将环氧乙烷高纯度地分离出来。

　　总的来说，乙烯制取环氧乙烷的生产工艺包括乙烷的烃解、乙烯的环氧化以及环氧乙烷的分离和提取。

　　通过合理的反应条件和工艺设计，可以提高环氧乙烷的产率和纯度，满足市场需求。

　　同时，还需进行废气治理和产品质量检测，确保生产过程的环保性和产品的质量稳定性。

　　化工工艺学课程设计设计题目80000吨/年环氧乙烷反应系统工艺设计系别化学与材料工程系专业/班级化学工程与工艺/XXX学号姓名XXX指导老师XXX化工工艺学课程设计课程设计目的：是对学生所学的专业理论知识及某些专业技能的综合利用与实践，使学生能理论联系实际，也是进行化工开发和过程研究的必要准备。

　　课程设计内容：针对性地选择“乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺”，从工艺角度出发对其生产过程和主要设备进行物料衡算、热量衡算、塔设备简捷法计算、换热器设计等工艺计算；对乙烯氧化固定床列管反应器进行计算；对吸收塔中各组分的吸收情况进行计算；并绘制乙烯直接环氧化生产环氧乙烷的带控制点的工艺流程图，书写设计任务书。

　　设计题目：80000吨/年环氧乙烷反应系统工艺设计（1）空气氧化法包括：制气（吸收塔）、合成(固定床列管反应器)、精制（精馏塔）（2）氧气直接氧化法包括：合成(固定床列管反应器)、精制（精馏塔）要求：至少画一张工艺流程图，一张主设备图目录第一章前言1.1 环氧乙烷概述 (6)1.2 环氧乙烷生产方法概述 (7)1.3 环氧乙烷生产原理 (8)1.3 环氧乙烷工艺流程 (10)第二章塔设备的概述2.1 概述 (13)2.2 板式塔与填料塔的比较 (13)2.3 塔板选择 (13)第三章设计方案简介3.1 装置流程的确定 (15)3.2 操作压力的选择 (15)3.3 浮阀标准 (15)3.4 设计草图 (16)第四章物性计算4.1 塔的物料衡算 (17)4.2 塔板数的确定 (17)4.3 精馏塔的工艺条件及有关数据的计算 (19)第五章塔的主要工艺尺寸计算5.1 塔径的计算 (24)5.2 精馏段地有效高度计算 (25)第六章塔板的主要工艺尺寸计算6.1 溢流装置计算 (26)6.2 塔板布置 (27)6.3 开孔区面积计算 (27)6.4 阀孔计算及排列 (28)第七章塔板的流体力学验证7.1 塔板压降 (32)7.2 液面落差 (32)7.3 液末夹带及泛点率 (32)7.4 漏液点 (33)7.5 液泛（淹塔）情况 (33)第八章塔板负荷性能图8.1 漏液线 液相负荷下限线 液相负荷上限线 液末夹带线 液泛线)第九章塔的结构与附属设备9.1 塔体结构 (42)9 附属设备计算及选型 (42)附录：1 浮阀塔设计计算结果 (44)2 主要符号说明 (47)3 设计小结 (48)4 参考文献 (49)板式精馏塔设计任务书一、设计题目：环氧乙烷--水精馏分离板式塔设计二、设计任务及操作条件1、设计任务：生产能力（进料量） 80000 吨/年操作周期 XXXX 小时/年进料组成 40% （质量分率，下同）塔顶产品组成≥99%塔底产品组成≤1%2、操作条件操作压力 4kPa （表压）进料热状态自选单板压降≤0.7 kPa全塔效率 E T=56％回流比自选3、设备型式筛板塔板4、厂址安徽地区三、设计内容：1、设计方案的选择及流程说明2、塔的工艺计算3、主要设备工艺尺寸设计（1）塔径、塔高及塔板结构尺寸的确定（2）塔板的流体力学校核（3）塔板的负荷性能图（4）总塔高、总压降及接管尺寸的确定4、辅助设备选型与计算5、设计结果汇总6、工艺流程图及精馏塔工艺条件图7、设计评述第一章前言1.1环氧乙烷概述[3]低级烯烃的气相氧化都属非均相催化氧化范畴。

　　1 总论1.1 概述环氧乙烷是重要基本有机合成原料，用途甚广，因此世界各国环氧乙烷的产量上升较快。

　　目前，在乙烯系列的产品中，环氧乙烷在乙烯系统的产量仅次于聚乙烯，占第二位。

　　环氧乙烷是以乙烯为原料的一个主要石油化工产品，其产量仅次于乙烯，环氧乙烷也是一种非常重要的精细化工原料。

　　在环氧乙烷工业衍生物中，乙二醇占有最大的比重，即环氧乙烷主要是用来制造乙二醇，其次是生产表面活性剂等。

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　　环氧乙烷是重要基本有机合成原料，用途甚广，因此世界各国环氧乙烷的产量上升较快。

　　早在1859年，法国化学家伍尔兹就发现氯乙醇与碱作用可以生成环氧乙烷，1925年美国联合碳化物公司建立了第一氯醇法环氧乙烷生产装置，由于此法生产技术简单，乙烯消耗定额低等原因，所以被广泛采用，长时期内成为环氧乙烷生产的唯一方法，直到50年代中期此法仍占有绝对优势。

　　环氧乙烷－乙二醇工业通过几十年的发展，目前生产技术日臻完善，但为了适应国际上日益增长的原油价格，乙二醇能力可能造成的能力过剩及市场竞争，环氧乙烷－乙二醇生产技术将以节能降耗为中心发展，尤其是开发高性能新型催化剂。

　　1.2 设计的产品的性能和用途1.2.1 环氧乙烷的性能环氧乙烷是由两个碳原子、四个氢和一个氧原子组成的。

　　1.原料准备：采用甲乙烯（MV）及氧化乙烯（EO）为原料，经过标定、混合和预混罐处理后，输入反应炉内反应。

　　2.反应炉：由反应炉，蒸发器，汽提罐，蒸馏罐等组成，容量为2m3、反应器采用氧化铝铸铁制成，内装双冷却管，反应器下部安装水冷剂循环

　　环氧乙烷是一种重要的有机合成中间体，主要用于合成氨基环氧树脂、氯乙烯树脂、双烯寡聚氧乙烯和热塑性聚醚等，具有良好的市场前景。

　　将异羟乙酸甲酯和碘在120C的温度下混合，经搅拌混合反应得到

　　1、醋酸氢化反应要求甲醛在80~90℃，三元醇在50~60℃，3~5mol/L

　　2、羟基乙酸亲核反应要求醋酸甲酯在120℃，乙醇在20~30℃，2~3mol/L羟基乙醇催化，反应1~2小时，反应结束时出料温度不超过50℃。

　　乙烯制环氧乙烷工艺流程设计与装置布置乙烯制环氧乙烷是一种重要的化工原料，广泛应用于塑料、涂料、合成树脂等行业。

　　一、工艺流程设计在乙烯制环氧乙烷的工艺流程设计中，主要包括原料准备、反应过程、分离和提纯等环节。

　　1. 原料准备乙烯作为主要原料，需要经过脱气和预热处理，去除杂质和调整温度至适宜的反应条件。

　　此外，反应过程中需要对温度、压力和流量等操作参数进行控制，确保反应的稳定性和安全性。

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　　通常采用蒸馏、萃取和脱水等工艺，将环氧乙烷从副产物和未反应的原料中分离出来。

　　二、装置布置乙烯制环氧乙烷的装置布置需要考虑原料进料、反应器、分离装置和产品收集等方面。

　　为了保证原料的流动性和稳定性，可以设置加热和增压设备，调节原料的温度和压力，使其满足反应的要求。

　　2. 反应器反应器是乙烯制环氧乙烷的核心设备，可选择多床或多管式反应器。

　　同时，还需根据反应的热力学特性，设置冷却装置，控制反应温度，避免过热或过冷导致反应不稳定。

　　在布置过程中，需要考虑分离塔的高度和直径，以及塔盘或填料的选择，以提高分离效果和产物纯度。

　　4. 产品收集最后，环氧乙烷通过管道系统收集和输送至产品储存罐或后续加工设备。

　　该反应需要在适宜的温度和压力条件下进行，通常在100-200摄氏度和10-30大气压下进行。

　　4. 产品收集：纯化后的环氧乙烷通过液体收集系统收集起来，并进行储存和包装。

　　在该工艺中，需要注意确保原料的纯度和质量，以及反应温度和压力的控制，以保证产品的质量和产率。

　　第二章工艺流程图及说明2.1 氧化反应部分流程草图说明由于此反应为气固相反应，并且催化剂比较贵,所以选择列管式固定床反应器。

　　反应放出大量的热,所以须采用换热介质进行换热，根据反应的热效应求得反应的温度在180-250℃，因此选择矿物油作为换热介质，采用外部循环式换热。

　　V-204带控制点的氧化流程图第三章 物料衡算由设计任务书已知数据如下：原料气的组成组分 42H C2CO2O 2N含量（mol%) 3.4 7.7 5.6 83.3原料进入反应器的温度为210C反应温度为250C 反应压力为1MPa 乙烯转化率为26.0%；选择性为65%；空速为5000h -1 年工作时间7200小时，年产量20000吨 反应产物分离后回收率为90%反应器内催化剂填充高度为管长95%，每根管长3米采用间接换热方式：导出液进口温度230C ，出口温度235C,导出液对管壁的给热系数为650W/m 2K催化剂为球体，D=3mm,床层孔隙率为0.8在250C ，1MPa 下反应气体导热系数为0.0304W/m 2K,粘度为4.2610-5PaS,密度为7.17Kg/m 33.1 乙烯催化氧化制取环氧乙烷得物料衡算框图：其中：FF 新鲜原料气 MF 原料混合气 RP 反应混合气 SP 混合分离气 RC 循环气 P 产品环氧乙烷W 排空废气 SPC 未脱除二氧化碳的循环气 TC 脱除的二氧化碳 src脱除二氧化碳的循环气3.2 反应原理乙烯和氧气在银催化剂上，于一定温度和压力下，直接氧化生产环氧乙烷，反应方程式可表为： （1）主反应：O H C O H C 4224221→+反应为放热反应，在250C 时，每生成一摩尔环氧乙烷要放出25．19kcal 的热量。

　　是对学生所学的专业理论知识及某些专业技能的综合利用与实践，使学生能理论联系实际，也是进行化工开发和过程研究的必要准备。

　　针对性地选择“乙烯氧化法生产环氧乙烷工艺”，从工艺角度出发对其生产过程和主要设备进行物料衡算、热量衡算、塔设备简捷法计算、换热器设计等工艺计算;对乙烯氧化固定床列管反应器进行计算;对吸收塔中各组分的吸收情况进行计算;并绘制乙烯直接环氧化生产环氧乙烷的带控制点的工艺流程图，书写设计任务书。

　　化工工艺学课程设计设计题目：环氧乙烷生产工艺设计目录一、设计方案简介 (2)二、工艺流程草图及说明 (6)三、物料衡算 (8)四、计算结果概要 (15)五、工艺流程说明 (15)六、工艺流程图 (21)七、参考文献 (22)一、设计方案简介环氧乙烷（沸点10.5℃）是最简单也是最重要的环氧化合物，其用途是制取生产聚酯树脂和聚酯纤维的单体、制备表面活性剂，此外还用于制备乙醇胺类、乙二醇醚类等。

　　1、反应过程分析：工业上生产环氧乙烷的方法是乙烯氧化法，在银催化剂上乙烯用空气或纯氧氧化。

　　乙烯在Ag/α-Al2O3催化剂存在下直接氧化制取环氧乙烷的工艺，可用空气氧化也可以用氧气氧化，氧气氧化法虽然安全性不如空气氧化法好，但氧气氧化法选择性较好，乙烯单耗较低，催化剂的生产能力较大，故大规模生产采用氧气氧化法由乙烯环氧化反应的动力学图示可知乙烯完全氧化生成二氧化碳和水，该反应是强放热反应，其反应热效应要比乙烯环氧化反应大十多倍。

　　副反应的发生不仅使环氧乙烷的选择性降低，而且对反应热效应也有很大的影响。

　　2、催化剂的选择：由于选择性在反应过程中的重要性，所以要选择选择性好的催化剂，银催化剂对乙烯环氧化反应较好的选择性，强度、热稳定性、寿命符合要求，所以用银催化剂。

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　　载体的结构（特别是孔结构）对助剂活性的发挥、选择性控制有极大的影响（乙烯氧化制环氧乙烷的特殊性要求载体比表面积低并且以大孔为主）。

　　3、反应压力：加压对氧化反应的选择性无显著影响，但可提高反应器的生产能力且有利于环氧乙烷的回收，故采用加压氧化法，但压力高对设备的要求高费用增加催化剂易损坏。

　　目录一、设计任务书 2二、设计方案简介 3三、工艺流程草图及说明 6四、物料衡算9五、计算结果一览表16六、工艺流程说明17七、附图20八、参考文献22设计任务书一、基本数据用N2作为惰性致稳气时的原料气组成反应器的单程转化率：12.3%选择性：73.8%环氧乙烷的吸收率：99.5%O2中夹带的0.00856mol，循环排放气中含Ar为12.85%，产品环氧乙烷中含Ar 0.00631mol。

　　二、课程设计内容及要求（一）内容1、对环氧乙烷反应系统的物料衡算；2、绘制环氧乙烷反应系统的工艺流程图（一张）；3、绘制二氧化碳脱除系统的工艺流程图（一张）；4、编制课程设计说明书（一份）。

　　（二）具体要求1、环氧乙烷反应系统的物料衡算方法参考《基本有机化工工艺学》（吴指南主编）一书。

　　2、绘制的带控制点的工艺流程图必须符合化工制图的规范，并且字体必须工整。

　　3、编制的课程设计说明书应对计算过程与工艺流程的选择以及控点的确定进行详细的说明和解释。

　　设计方案简介环氧乙烷（简称EO）是最简单也是最重要的环氧化合物，在常温下为气体，沸点10.5℃。

　　有毒，易自聚，尤其当有铁，酸，碱，醛等杂质或高温下更是如此，自聚时放出大量热，甚至发生爆炸，因此存放环氧乙烷的贮槽必须清洁，并保持在0℃以下。

　　它的用途是制取生产聚酯树脂和聚酯纤维的单体、制备表面活性剂，此外还用于制备乙醇胺类、乙二醇醚类等。

　　一、反应过程分析：工业上生产环氧乙烷最早采用的方法是氯醇法，该法分两步进行，第一步将乙烯和氯通入水中反应生成2-氯乙醇，2-氯乙醇水溶液浓度控制在6%-7%（质量）;第二步使2-氯乙醇与Ca(OH)2反应，生成环氧乙烷。

　　该法的优点是对乙烯的浓度要求不高，反应条件较缓和，其主要缺点是要消耗大量氯气和石灰，反应介质有强腐蚀性，且有大量含氯化钙的污水要排放。

　　课程设计报告( 2018 -- 2019 年度第 1 学期)名称：题目：院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：2018年月日目录设计任务 (3)一、概述 (3)1.1环氧乙烷 (3)1.1.1环氧乙烷物理性质 (4)1.1.2环氧乙烷化学性质 (4)1.2制备方法 (6)（1）氯醇法 (6)（2）氧化法 (6)1.3工艺技术展望与前景 (7)二、设计方案简介 (8)2.1反应工艺选择 (8)2.2反应条件 (8)2.2.1 反应温度 (9)2.2.2 反应压力 (9)2.2.3 空速 (9)2.3催化剂的选择 (9)2.4环氧乙烷生产的工艺流程 (9)三、设计条件 (11)3.1反应器条件 (12)3.2 反应原理 (12)3.3 物料衡算 (12)3.4 热量衡算 (15)参考文献 (17)设计任务设计年产1000吨环氧乙烷生产工艺，实际工作天数300天。

　　一、概述1.1环氧乙烷环氧乙烷（epoxyethane）又称为氧化乙烯，是一种有机化合物，烃的含氧衍生物，是一种有毒的致癌物质，常温常压下为无色易燃气体，低温时为无色易流动液体。

　　环氧乙烷是乙烯衍生物中非常重要的有机化工原料，全球约６０％的环氧乙烷用于生产聚酯纤维、树脂以及防冻剂用单体乙二醇，１３％的环氧乙烷用于生产其它多元醇和生产洗涤剂乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、熏蒸剂和药物的消毒剂等。

　　环氧乙烷被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业，以前被用来制造杀菌剂，在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。

　　环氧乙烷（EO）为一种最简单的环醚，属于杂环类化合物，是重要的石化产品。

　　环氧乙烷在低温下为无色透明液体，在常温下为无色带有醚刺激性气味的气体，气体的蒸汽压高，30℃时可达141kPa，这种高蒸汽压决定了环氧乙烷熏蒸消毒时穿透力较强。

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　　课程设计报告( 2018 -- 2019 年度第 1 学期)名称：题目：院系：班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：成绩：日期：2018年月日目录设计任务 (3)一、概述 (3)1.1环氧乙烷 (3)1.1.1环氧乙烷物理性质 (4)1.1.2环氧乙烷化学性质 (4)1.2制备方法 (6)（1）氯醇法 (6)（2）氧化法 (6)1.3工艺技术展望与前景 (7)二、设计方案简介 (8)2.1反应工艺选择 (8)2.2反应条件 (8)2.2.1 反应温度 (9)2.2.2 反应压力 (9)2.2.3 空速 (9)2.3催化剂的选择 (9)2.4环氧乙烷生产的工艺流程 (9)三、设计条件 (11)3.1反应器条件 (12)3.2 反应原理 (12)3.3 物料衡算 (12)3.4 热量衡算 (15)参考文献 (17)设计任务设计年产1000吨环氧乙烷生产工艺，实际工作天数300天。

　　一、概述1.1环氧乙烷环氧乙烷（epoxyethane）又称为氧化乙烯，是一种有机化合物，烃的含氧衍生物，是一种有毒的致癌物质，常温常压下为无色易燃气体，低温时为无色易流动液体。

　　环氧乙烷是乙烯衍生物中非常重要的有机化工原料，全球约６０％的环氧乙烷用于生产聚酯纤维、树脂以及防冻剂用单体乙二醇，１３％的环氧乙烷用于生产其它多元醇和生产洗涤剂乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、熏蒸剂和药物的消毒剂等。

　　环氧乙烷被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业，以前被用来制造杀菌剂，在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。

　　环氧乙烷（EO）为一种最简单的环醚，属于杂环类化合物，是重要的石化产品。

　　环氧乙烷在低温下为无色透明液体，在常温下为无色带有醚刺激性气味的气体，气体的蒸汽压高，30℃时可达141kPa，这种高蒸汽压决定了环氧乙烷熏蒸消毒时穿透力较强。

　　环氧乙烷是继甲醛之后出现的第2代化学消毒剂，至今仍为最好的冷消毒剂之一，也是目前四大低温灭菌技术（低温等离子体、低温甲醛蒸汽、环氧乙烷、戊二醛）最重要的一员。

　　EO是一种简单的环氧化合物，为非特异性烷基化合物，结构式为：－CH2－CH2－O－，分子量为44.06。

　　相对密度为0.8711（水=1），折射率为1.3614（4℃），相对蒸气密度（空气=1）为1.52，分子量为44.052，饱和蒸气压为145.91(kPa)(20℃)，燃烧热为1262.8(kJ/mol)，临界温度为195.8℃，临界压力7.19MPa，自燃点571℃，与水可以任何比例混溶，能溶于醇、醚。

　　1.1.2环氧乙烷化学性质环氧乙烷的化学性质非常活泼，能与很多化合物进行反应，其反应主要是环氧乙烷开环与其它化合物进行加成反应，放出大量反应热，有的反应进行得非常剧烈，甚至产生爆炸。

　　(1)分解反应气体环氧乙烷在约400℃时开始分解，主要生成CO、CH4以及C2H6、C2H4、H2、C、CH3CHO等(2)加成反应环氧乙烷与含有活泼氢原子的化合物，生产含－OH的化合物①与水反应环氧乙烷与水反应生成乙二醇，这是工业上生产乙二醇的方法。

　　②与醇类反应环氧乙烷与醇反应生成醚，其反应的最终产品是至少含一个羟基的醚。

　　OH CH OCH H C OH H C O H C 22565642→+(3)氧化还原反应在钠汞齐及催化剂存在下环氧乙烷加氢还原生成乙醇，此反应没有工业意义。

　　环氧乙烷在铂黑等催化剂存下可以有控制地氧化成羟基乙酸，最终则被氧化成二氧化碳及水。

　　(4)异构化反应环氧乙烷在三氧化二铝、磷酸、磷酸盐等催化剂存在下可异构化为乙醛。

　　CHO CH O H C 342→在一定的条件下银催化剂也有此功能，这是乙烯氧化制环氧乙烷过程的副反应之一，要极力避免，因为醛的存在增加了环氧乙烷提存净化的难度。

　　(5)与双键进行加成反应环氧乙烷和以下一些含双键的化合物可进行加成反应生成环状化合物，例如R 2C=O 、SC=S 、O 2S=O 、RN=CO 、OS=O 等。

　　(6)与格利雅试剂反应环氧乙烷与格利雅试剂反应可生成比原来烷基多两个碳原子的醇，这是实验室制备加长碳链醇的一种办法，羟基在链的端部。

　　(8)与二甲醚反应在BF3作用下环氧乙烷与二甲醚反应生成聚乙二醇二甲醚。

　　1.2制备方法（1）氯醇法分两步反应，第一步是将乙烯和氯气通入水中，生成2-氯乙醇。

　　乙烯经次氯酸化生成氯乙醇，然后与氢氧化钙皂化生成环氧乙烷粗产品，再经分馏，制得环氧乙烷。

　　前者以空气为氧化剂，因此必须有空气净化装置，以防止空气中有害杂质带入反应器而影响催化剂的活性。

　　通常以低转化率进行操作，保持在20~50％范围内；后者用浓度大于95%（体积）的氧气作为氧化剂，氧气法不需要空气净化系统，而需要空气分离装置或有其它氧源。

　　由于用纯氧作氧化剂，连续引入系统的惰性气体大为减少，未反应的乙烯基本上可完全循环使用。

　　从吸收塔顶出来的气体必须经过脱碳以除去二氧化碳，然后循环返回反应器，不然二氧化碳浓度超过15％(mol％)，将严重影响催化剂的活性。

　　1.3工艺技术展望与前景1.3.1催化剂改进乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工业催化剂为银催化剂，其性能评估指标主要有活性、选择性、寿命及稳定性等项内容。

　　目前有三类银催化剂用于环氧乙烷的生产: 一是高选择性银催化剂，这类催化剂最高选择性达到 88～91% ，但要求反应气中 CO2浓度在 1.0% 以下，适用于时空产率相对较低的环氧乙烷生产装置; 二是中等选择性银催化剂，这类催化剂最高选择性约为 85～87%，一般要求反应气中 CO2浓度在 3%甚至 1% 以下; 三是高活性银催化剂，这类催化剂用于负荷较高、CO2浓度较高的早期建成的生产装置，初始选择性80～82%，使用寿命在2～4年。

　　1.3.2生产技术改进尽管环氧乙烷生产工艺相对比较成熟，但是在进一步提高产品产量和质量，降低物耗和能耗及安全操作等方面仍在不断进步。

　　（1）新型含氯抑制剂应用技术在银催化剂上生成ＥＯ的反应异常剧烈，为了抑制乙烯过度氧化成二氧化碳和水，通常在反应器进料中加入抑制剂。

　　以前Shell等公司的专利均采用二氯乙烷作为抑制剂，尔后多家公司采用一氯乙烷作为抑制剂。

　　采用一氯乙烷具有加入量较大，易于控制，毒性较小，在系统内形成氯化物杂质较少，对设备腐蚀性小等优点，而且添加工艺更为简单，不需要泵或载气加以输送。

　　ＳＤ公司提出利用半渗透膜从循环气体中选择抽出氩气，然后把分出氩气后的富乙烯气体循环回反应器，减少乙烯损失。

　　三菱化学公司提出设置三台吸附塔，选用特定的分子筛形碳作为吸附剂，加压吸附排放气体中的乙烯，然后使用真空泵减压解吸，解吸的乙烯经升压返回原料循环气管线）防止反应气异构化为了降低ＥＯ反应器底封头和管道内温度，从而避免在这些部位达到点火温度的危险性，减少可能由于催化剂粉末的存在而发生ＥＯ异构化为乙醛的反应，日本触媒公司所报道的专利中，采用来自气－液分离槽的冷却水在预热和反应区的循环的方法，防止反应气的异构化反应。

　　（4）反应器大型化和新型化ＥＯ反应器大型化，是其生产技术的一个重要发展方向。

　　日本触媒公司新近开发并投入使用的ＥＯ反应器是配置有冷却罐的多管反应器，可以使反应得到的ＥＯ气迅速冷却，减少杂质生成。

　　（5）催化剂装填技术惰性球对醛的生成具有促进作用，Ｓhell公司为此提出了新的催化剂装填技术，即在催化剂的顶部用催化剂代替惰性球。

　　该技术还具有压力降易调节、催化剂装填所用时间短、废旧催化剂回收无需分离等优点。

　　（6）生物法生产环氧乙烷受原油价格影响，乙烯生产成本大幅度增加，从而为生物法生产环氧乙烷提供了发展机遇。

　　目前，以乙醇为原料生产环氧乙烷技术已比较成熟，该法以乙醇为原料，经脱水生产乙烯，进而生产环氧乙烷。

　　二、设计方案简介2.1反应工艺选择环氧乙烷的生产方法主要有氧化法氧化法和氯醇法2种，氯醇法由于技术落后，在国内外早已被淘汰。

　　目前世界上环氧乙烷工业化生产装置几乎全部采用以银为催化剂的乙烯直接氧化法。

　　2.2反应条件环氧乙烷的生产受反应温度、反应压力、空间速度与空管线速度、原料配比和循环比、抑制剂等工艺条件的制约。

　　2.2.1 反应温度温度直接影响化学反应速度，在工业生产中，应根据反应过程的具体情况，采取相应措施，当反应温度高时，一是转化率增加，这意味着乙烯氧化的总速率提高，二是生产环氧乙烷的选择性降低，即更多的乙烯转化成二氧化碳和水，因此，这时反应热量的急骤增加，不是使更多的乙烯被氧化，而是使反应过程的选择性降低，副反应增加是更重要的原因。

　　2.2.2 反应压力乙烯直接氧化反应过程，主反应是体积减少的反应，副反应(深度氧化)是体积不变的反应。

　　2.2.3 空速空间速度简称空速，所谓空速是指单位时间内，通过单位体积催化剂的反应物的体积数量。

　　对于乙烯直接氧化过程，实践证明，提高空速，转化率会略有下降，而选择性将有所上升，在一定范围内提高空速可提高设备的生产能力。