年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计.doc

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1、年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计学院：化工与药学院班级:2012级化学工程与工艺1班学生：肖畅学号:2012402010110指导教师:郭孝天完成日期：2016年1月3日指导教师评语：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩:教师签名:设计任务书一、设计题目

2、和容设计题目：年产2万吨的银催化氧化乙烯合成环氧乙烷的反应器设计设计条件：银催化氧化乙烯合成环氧乙烷。表1原料气的组成组分C2H4CO2O2N2含量（mol%)3.57.55.683.4生产规模：2万吨/年反应温度为240°C反应压力为1MPa空速为5000h-1选择性为65%；年工作时间7200小时二、设计方法和步骤1、设计方案简介根据设计任务书所提供的条件和要求，通过对现有资料的分析对比，初步确定工艺流程。对选定的工艺流程、主要设备的型式以及数值积分计算等进行简要的论述。2、主要设备的工艺设计计算①反应的物料衡算、热

3、量衡算②催化剂床层高度计算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、制图：绘制主体设备图5、编写设计说明书三、设计成果的编制本课程的设计任务要求学生做设计说明书1份、图纸1。各部分具体要求如下：（一）设计说明书的容与顺序：1、封面（包括题目、学生班级、学生、指导教师等）2、设计任务书3、目录4、正文4.1绪论：工艺生产技术方法及进展，反应动力学概述、设计任务的意义、设计结果简述4.2设计方案简介4.3物料流程图及说明4.4设计计算说明书（包括装置的工艺计算：物料衡算、热量衡算

4、，反应器床层计算）4.5设计结果概要4.6设计体会及今后的改进意见5、参考文献6、主要符号说明（必须注明意义和单位）说明书必须书写工整、图文清晰。说明书中所有公式必须写明编号。目录第1章绪论1第2章设计方案简介2第3章物流流程及说明3第4章设计计算说明书54.1反应器的物料衡算54.2反应器的热量衡算8第5章反应器的设计105.1催化剂床层体积和高度的计算105.2确定氧化反应器的基本尺寸115.3床层压力降的计算125.4传热面积的核算125.4.1床层对壁面的给热系数125.4.2总传热系数的计算135.4.3传热面

5、积的核算135.5反应器塔径的确定145.6设备的壁厚计算155.6.1釜体筒体壁厚计算155.7附属设备计算165.7.1支座的选择165.7.2人孔165.7.3接管及其法兰选择165.7.4进料管175.7.5温度计接管175.7.6不凝气体排出管17第6章设计结果汇总17第7章设计评述与总结18第8章符号说明18参考文献20第1章绪论环氧乙烷的工业化生产已经有80多年的历史，20世纪20年代初，UCC公司首次采用氯醇法工艺生产环氧乙烷并建立了工业化生产装置，但由于其存在腐蚀设备、污染环境和耗氯量大等一系列问题。3

6、0年代后期，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。1958年，Shell公司采用氧气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，产品纯度可达99.99%。由于氧气氧化法比空气氧化法有明显的优越性，目前国外环氧乙烷的生产几乎全部采用的生产方法是：以银作催化剂，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。目前全球环氧乙烷的生产由英荷Shell、美国SD(科学设计公司)和UCC三家公司所垄断，约占环氧乙烷总生产

7、能力的90％以上。这三家公司的乙烯氧化技术水平基本接近，但技术上各有特色。例如在催化剂方面，尽管载体、物理性能和制备略有差异，但水平比较接近选择性均在80%以上。在工艺技术方面都由反应部分、脱CO2、环氧乙烷回收组成。但抑制剂选择、工艺流程上略有差异。我国由氯醇法生产环氧乙烷始于1960年代，由于氯醇法对乙烯质量要求不高，所以采用酒精发生乙烯和渣油裂解混合烯烃生产环氧乙烷在我国石油化工发展初期具有一定意义。随着大规模引进环氧乙烷装置的建成和投产，加上环保法规的日益严格，国小规模的氯醇法环氧乙烷装置已无生命力，于1993年

8、下半年淘汰。早期引进的空气法环氧乙烷装置大多也改造为氧气法。目前我国的生产装置主要集中于石化，扬子石化，石化和燕山石化等，基本上为引进技术。国环氧丙烷用于聚醚多元醇的消费量占总消费量的85%，占据主导地位，PG/DMC%占8%。未来环氧丙烷消费中，聚醚仍然占主导地位，所占的比例有所上升。由于涂料、胶粘剂、密封剂、弹性