环氧乙烷水合反应器的简易设计方法

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1、环氧乙烷水合反应器的简易设计方法环氧乙烷水合反应器的简易设计方法环氧乙烷水合反应器的简易设计方法环氧乙烷水合反应器的简易设计方法O’HOH这是放热反应,可维持反应的温度.在环氧乙烷水合反应中生成的乙二醇,能再与环氧乙烷反应,生成二乙二醇,三乙二醇及多乙二醇,这些反应统称副反应,它们也是放热反应.目前,环氧乙烷水台反应大都在管式反应器内进行.管式反应器能有效地减少流体返混现象,使流体流动接近理想置换形态,提高乙二醇产率;反应设备结构简单,便于维护检修.是一种较为理想收精日期一1996—08一l6的水合反应器.Tj岳Tc1环氧

2、乙烷水台反应的影响因素影响反应最终结果的因素有原料配比,水合温度,水合压力和水合时间.1.1原料配比环氧乙烷水合反应的试验研究结果表明,水与环氧乙烷的分子比对产品分布有明显影响,产品分布主要取决于水与环氧乙烷的分子比,即当原料配比相同时,产品分布是基本相同的.乙二醇的选择性随水与环氧乙烷分子比的增大而增高.为了要得到多的乙二醇产品,水比应该大些.但是应该看到,由于分子比的增大,一般说来在同样生产能力下设备容积要增大,造价相应增高另外,得到乙二醇水溶液浓度降低了.这样便须要消耗大量的热能除去稀溶液中的水分,因此操作36.石油

3、化工设计第14卷费用也增加.由此可见,水与环氧乙烷的分子比也不易过大.工业生产中,水与环氧乙烷的分子比通常为15~20,这样可获得较高的乙二醇产率.我国引进的一些乙二醇生产装景,水与环氧乙烷的分子比为22.1.2水合温度在没有催化剂的情况下,为了加快反应速度.必须适当提高反应温度.提高水合温度就必须提高水合压力,从而对设备的结构和材料就要提出更高的要求.因此,水合温度也不宜过高,工业生产中,通常为150~220℃.研究工作结果表明,水合温度只是影响到反应的速率,对产品分布无明显影响.1.3水合压力在无催化剂时,由于水合反应

4、是在较高温度下进行,为了保持液相反应,所以必须进行加压操作.压力大小与水合温度有关,在工业生产中,当水合温度为150～22O℃时,水合压力则相应为1～2.5MPa.研究工作结果表明,在工业生产的压力范围内,水合压力对产品分布也无显着影响.1.4水合时间环氧乙烷水合是不可逆的放热反应,在一般工业生产的条件下,环氧乙烷转化率可接近100,这里的关键是,在一定的水合温度,水合压力条件下,要保证有相应的水合时间.如果水合时间太短,反应不完全;反之,水合时间过长,显然是没有必要的.在工业生产中,当水台温度为15O～22O℃,水合压力

5、为1～2.5MPa时,相应的水合时间则为35~20min.因此,一定的水合时间是水合反应的保证条件2简易数学模型从上连的环氧乙烷水合反应的影响因素中我们可以得到如下的结论:●一定条—反应速度常数;r——反应停留时间}——环氧乙烷转化率.根据公式(2),用环氧乙烷转化率和反应时间r,可求出反应速度常数.这样,就可用实验的方法求得不同反应温度T下的k值.反应速度常数k与反应温度T的关系式可用阿累尼乌斯公式表示,其形式为:一koe-寿(3)上式可变为:In=In一番或Ink=A+Bf手)(4)只要已知两点温度下的值,由公式(4)

6、,就可求出常数A和占,即得到了反应速度常数h与反应温度T的关系式,进而由公式(2)求得一定反应第1期张守义等.环氧己烷水台反应器的简易设计方法?37?停留时间下环氧乙烷的转化率.3应用公式(4)中的常数A和B,可以在实验室中求得,这要花费很多人力物力.也可从现有装置上不同水合温度下的操作数据中推导得出,这是最为简捷的途径.当然,在获取数据时,必须首先确定水与环氧乙烷的分子比.一般工业生产中的水比为22.应用本方法,对某装置进行扩能改造,结果见表首先,应用公式(2),(4),采用装置一1和装置--2(水比一22)的原始数据,

7、推导得到:A一11.42623,B一一5319.25装置一2扩能改造,介质流量由66.45m/h提高到94.86m/h,不改变原反应器设备,反应的停留时问由36.83rain减少到25.82rain,可计算得到反应入口温度应由107℃上升到118℃.对某装置进行扩艟改造的结暴衰4讨论(1)上述是用于装置改造的方法,也同样可应用于工业水合管式反应器的设计,采用公式(2),(4)和A,B值计算水合反应的停留时间和反应器的体积.(2)公式(2),(4),理论上是有普遍性的,而A,B的值是在水合反应的水比(分子比)一22的条件下推

8、导出来的;并且,其产品分布也必须是水比(分子比)一22的条件下得出的试验值.(3)在设计中,计算得反应器的体积后,直径的确定虽有一定的随意性,但要符合下列的原则:①介质流体的雷诺数Re~100000;②反应器设备的长径比不要太大I@流体在反应器设备内的压力降不要过高(4)在水合反应器的设计中,环氧乙烷最