年产5万吨乙二醇工艺流程设计
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30万吨年乙二醇生产工艺初步设计毕业设计说明书乙二醇,这东西可挺神奇的。
就好像是化工世界里的一个小明星,别看它不起眼,在很多地方都起着大作用呢。
今天咱们就来聊聊这30万吨年乙二醇生产工艺初步设计毕业设计说明书这事儿。
要设计这个生产工艺啊,得先对乙二醇有个透彻的了解。
乙二醇就像一个多变的小精灵,它在化学结构上有着自己独特的模样。
它能和好多其他物质玩得很好,这也是它能在众多领域大展身手的原因。
比如说在防冻液里,它就像是冬天里的小暖炉,让汽车发动机的冷却系统在寒冷天气里也能正常工作。
要是没有它,那发动机在冬天可能就会冻得打哆嗦,甚至罢工呢。
在开始设计生产工艺的时候,原料的选择就像是在挑选士兵去打一场大仗。
你得找那些靠谱的、能持续供应的原料。
就好比盖房子,你得有足够的砖和水泥,要是中途断了货,那房子就只能盖一半,这生产工艺也是同样的道理。
煤制乙二醇也好,石油制乙二醇也罢,都有各自的优缺点。
煤就像一个憨厚的大哥,储量丰富,成本可能相对低一些,但处理起来可能比较麻烦,就像大哥有时候有点粗枝大叶。
石油呢,就像一个精致的小姐,加工起来可能相对容易些,可成本有时候就像小姐的脾气一样,不太好控制。
生产设备的设计那也是相当重要的一部分。
这就好比给这个生产工艺打造一个合适的家。
反应釜就像是这个家里的厨房,各种原料在里面发生奇妙的化学反应,就像厨师在厨房做菜一样。
这反应釜的大小、材质、温度和压力控制都得精心设计。
如果温度控制不好,那就像厨师炒菜火大了或者火小了一样,炒出来的菜味道就不对,生产出来的乙二醇质量也会受影响。
还有像分离设备,它就像一个分拣员,把成品乙二醇和其他杂质或者未反应完全的物质分开来。
这分拣员要是不细心,那成品的纯度就没法保证了。
在整个生产工艺的流程设计上,就像规划一场旅行路线一样。
从原料的进入,到各个反应环节,再到最后的产品出来,每个步骤都得环环相扣。
不能像无头苍蝇一样乱撞。
比如说先进行什么反应,后进行什么反应,这顺序可不能乱。
乙二醇合成路线选择及应用介绍乙二醇生产技术主要分为石化路线、生物质资源路线、煤化工路线。
(1)石化路线目前石化路线乙二醇的生产基本上是以乙烯为原料,在贵金属银催化剂作用下,乙烯氧化制环氧乙烷,通过环氧乙烷直接水合生产乙二醇。
通过对环氧乙烷生产成本的分析表明,成,工业上以乙烯计的乙二醇收率在70%左右。
②环氧乙烷水合还会生成大量二乙二醇、三乙二醇等副产物,为了得到高收率的乙二醇,水合反应必须在较高的水和环氧乙烷比例下进行,导致生成物中乙二醇浓度很低,分离精制工艺复杂,能耗大。
这是现行石化路线乙二醇工业生产方法的主要缺点。
目前,该方法的技术发展趋势是开发新的催化工艺,降低水的用量。
③乙烯是以石油为原料生产的,目前原油面临不足的趋势,价格逐渐上涨,经济性会逐渐降低。
至今该法仍是世界上工业生产乙二醇普遍采用的一种方法,产品总收率约为90%。
目前我国乙二醇主要生产企业有十几家,几乎全部采用石化路线生产乙二醇工艺。
(2)生物质资源路线生物质资源路线主要以玉米淀粉为原料生产多元醇,多元醇加氢合成二元醇。
目前核心技术路线是以玉米淀粉为原料生产山梨醇,山梨醇加氢生产二元醇。
其主要反应为:C6 H1406+2H2—3C2 H6()2(乙二醇)C6H1406+3H2—2CaH80z(丙二醇)+2H20C6H1 406+H2—2CaH803(丙三醇)C6H1406+3H2一C4HloOz(丁二醇)+CzH602+2H20由于国家粮食政策的保护,目前仅有长春金宝特生物化工开发有限公司以玉米淀粉为原料生产乙二醇。
目前的主要问题是,反应产物的后续分离仍有一定问题。
(3)煤化工路线20世纪70年代在世界石油危机的冲击,使人们认识到石油资源的有限性,各国纷纷开始研究以煤和天然气为初级原料来生产化工产品。
在这种情况下,人们开始探索碳一路线合成乙二醇的新方法。
我国煤炭资源十分丰富,而石油资源不足,原油较重,裂解生产乙烯耗油量大,而且乙烯又是塑料及许多重要石化产品的基本原料。
年产十万吨乙二醇项目创新性说明目录目录一、原料方案与产品结构创新 ..................................................................- 1 -1.1原料 .....................................................................................................- 1 -1.2产品结构创新 .....................................................................................- 1 -二、工艺流程创新.....................................................................................- 3 -2.1电石尾气制乙二醇路线 .....................................................................- 3 -2.2资源循环与利用 .................................................................................- 3 -2.3反应器和催化剂 .................................................................................- 4 -2.4变压精馏 .............................................................................................- 4 -2.5反应精馏塔 .........................................................................................- 5 -三、节能方案创新.....................................................................................- 7 -3.1换热网络 .............................................................................................- 7 -3.2分隔壁塔 .............................................................................................- 7 -四、环境影响评价——废气处理 ...............................................................- 8 -五、安全风险预评估.................................................................................- 9 -5.1 安全风险评价方法 ............................................................................- 9 -5.2 安全对策措施 ................................................................................. - 10 -六、控制系统 .......................................................................................... - 10 -6.1前馈-反馈控制 ................................................................................. - 10 -6.2 MPC模型预测控制.......................................................................... - 11 -6.3 SIS设计............................................................................................. - 12 -6.4紧急停车系统(ESD) .................................................................... - 13 -- 1 -一、原料方案与产品结构创新1.1原料本项目为新疆天业年产10万吨乙二醇的扩建项目,主要原料来自新疆天业总厂生产过程中产生的电石尾气。
乙二醇是一种广泛应用于化工和纺织行业的重要有机化合物。
它具有良好的溶解性、低毒性和稳定性,可以用作溶剂、抗冻剂、塑化剂等。
在这篇文章中,我将详细介绍年产5万吨乙二醇的工艺流程设计。
1.原料准备2.反应装置设计乙二醇的生产主要通过乙烯的氧化反应实现。
反应装置通常由反应器、加热器、冷却器、分离器等组成。
反应器中的乙烯和空气在催化剂存在下进行氧化反应生成乙二醇。
加热器用于提升反应温度,使得反应可以进行。
冷却器则用于降低反应液的温度,防止过高的温度对催化剂产生不良影响。
分离器主要用于将反应生成的乙二醇与其他副产物进行分离。
3.催化剂选择在乙二醇的生产过程中,催化剂的选择对反应效率和产物质量有很大影响。
常用的催化剂包括金属铜、铁、钴等催化剂。
这些催化剂具有良好的活性和选择性,可以有效促进乙烯和空气的氧化反应。
4.控制参数在乙二醇的生产过程中,控制参数的选择对反应效率和产物质量起着决定性的作用。
温度、压力和物料流速是常用的控制参数。
适当的反应温度和压力可以促进反应的进行,同时不会造成催化剂的热解或催化剂的失活。
物料流速的控制可以调节反应速率,使得反应达到最佳状态。
5.产品分离和纯化在乙二醇的生产过程中,由于反应中会生成一些副产物,因此需要进行产品分离和纯化。
常用的分离方法包括蒸馏、结晶等。
通过适当的蒸馏条件,可以将乙二醇与其他挥发性副产物进行分离,得到纯度较高的乙二醇产品。
结晶则可以通过控制温度和压力,使得溶解度较低的乙二醇晶体从反应溶液中析出。
6.副产物处理乙二醇的生产过程中会产生一些副产物,包括残留的催化剂、水分和其他杂质。
这些副产物需要进行处理,以保证产品的纯度和质量。
常用的处理方法包括过滤、蒸发等。
通过适当的过滤条件,可以去除残留的催化剂颗粒;蒸发则可以去除溶液中的水分和其他杂质。
7.产品质量检测乙二醇的生产过程中,对产品的质量进行检测是必要的。
常用的检测方法包括物理性质检测和化学成分检测。
物理性质检测可以通过测定产品的密度、粘度和凝固点等指标进行。
煤化工知识点之:乙二醇工艺方案的选择1石油路线工艺1.1环氧乙烷直接水合法1859年Wurtz首次将乙二醇二乙酸酯与氢氧化钾作用制得乙二醇。
1860年,又由环氧乙烷直接水合制得,其后经过不断技术改进,环氧乙烷直接水合法不断衍生出氯乙醇法、直接氧化法(空气氧化法、氧气氧化法)等工艺,最新技术为氧气氧化法,其工艺原理为环氧乙烷氧化反应原料乙烯和纯氧与循环气混合后,进入固定床环氧乙烷反应器,在入口温度约200℃,压力约2.OMPa的条件下,在高选择性银催化剂的作用下发生乙烯氧化反应,主反应生成环氧乙烷,氧化反应包括选择氧化和深度氧化,其反应过程:主反应(选择氧化):C2H4+1/202→C2H40+105.5kJ/mol并列副反应(深度氧化):C2H4+302→2C02+2H20+1422.6kJ/mol并列副反应(深度氧化):C2H4O+5/2O2→2CO2+2H2O+1316.4kJ/mol目前此工艺技术全部掌握在外资手中,Shell、DOW(陶式化学公司)和SD二家技术的生产能力合计占总生产能力的91%,其中Shell占38%,SD 占31%,DOW占22%,余下的9%主要为德国的BASF、日本的触媒公司、意大利的SNAM等公司占有。
由于反应中环氧乙烷与水以l:20-22(摩尔比)混合,需要大量的水,并且水大量过剩,产物中乙二醇的浓度较低,因此为了提纯出产品需蒸发除去大量的水分,生产工艺流程长、设备多、能耗高、成本较高。
1.2环氧乙烷催化水合法针对环氧乙烷直接水合法生产乙二醇工艺中存在的不足,为了提高选择性,降低用水量,降低反应温度和能耗,世界上许多公司进行了环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术的研究和开发工作。
其技术的关键是催化剂的生产,生产方法可分为均相催化水合法和非均相催化水合法两种,其中最有代表性的生产方法是Shell公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法。
尽管许多公司在环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术方面做了大量的工作,大大降低了水比,提高了环氧乙烷的转化率和乙二醇的选择性,但在催化剂制备、再生和寿命方面还存在一定的问题.因而采用该方法进行大规模工业化生产还待时日。
乙二醇生产工艺 The manuscript was revised on the evening of 2021摘要乙二醇在国民经济中有着极其重要的地位,广泛用于生产聚酯纤维、薄膜、容器瓶类等聚酯系列产品和汽车防冻剂,但国内乙二醇的产量一直无法满足国内市场的强劲需求。
因此,本设计以乙二醇精制为中心和重点,经过严密的计算和论证,得到了肯定的结果。
关键词:乙二醇;环氧乙烷;水合法。
目录前言 (1)1文献综述...........................................................................乙二醇工业的发展[1][2]........................................前言乙二醇在国民经济中有着极其重要的地位,是大宗有机化工产品。
广泛用于生产聚酯纤维、薄膜、容器瓶类等聚酯系列产品和汽车防冻剂,还可用于除冰剂、表面涂料、表面活性剂、增塑剂、不饱和聚酯树脂以及合成乙二醇醚、乙二醛、乙二酸等化工产品的原料,虽然乙二醇产品用途极广,但国内乙二醇的产量一直无法满足国内市场的强劲需求,乙二醇自给率不足50%,如图1有相当大的部分需要进口,易受国际市场供求关系的影响。
因此,发展和技术改造乙二醇工艺设计对我国经济发展有着重要的意义。
随着我国市场经济的发展,以前那种单纯*增大原料和能源的消耗来提高产量的做法已逐渐被淘汰,继续这种做法的企业已经濒临破产倒闭;现在只有依*科技的力量,通过技术的改造来降低能源的消耗,同时使各种生产数据得到优化的配置,才是摆脱困境最有效的方法。
乙二醇工艺设计中,乙二醇的精制是整个工艺流程的核心部分,关系着乙二醇产品的质量和产量。
因此,本设计以乙二醇精制为中心和重点,经过严密的计算和论证,得到了肯定的结果。
该技术具有世界共同发展趋向的节能性,是生产乙二醇工艺的重大突破。
图1 我国近些年乙二醇的供需情况年份产量万吨/年进口量万吨/年需求量万吨/年自给率%2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 9080909694110156174214105160214251339400406480522195240304347433510562654736463330282221282729第1章文献综述1.1乙二醇工业的发展[1][2]乙二醇是最简单和最重要的脂肪族二元醇,它在有机化工生产中是一种重要的基本原料,尤其广泛用于聚酯纤维、聚酯塑料的生产。
乙二醇是一种重要的有机化学品,被广泛应用于涂料、塑料、纺织品、化妆品等行业中。
为了满足市场需求,设计一套年产5万吨乙二醇的工艺流程。
乙二醇的制备可以通过乙烯的加氧甲醇化反应得到。
在甲醇的存在下,将乙烯与空气或氧气反应生成乙二醇。
该反应的反应条件及催化剂的选择对乙二醇的产率和选择性有一定的影响。
乙烯的加氧反应需要催化剂的存在,常用的催化剂包括铬酸盐、钒酸盐和铬酸-钼酸盐等。
催化剂选择应综合考虑催化剂的活性、稳定性、价格等因素。
甲醇的存在可以促进乙烯分子的氧化,同时抑制副反应的发生。
甲醇可以作为乙二醇的溶剂和载体,提供反应的热量。
在实际工业生产中,甲醇需要反复使用,进行回收再利用,以提高经济性。
工艺流程设计如下:1.原料准备:准备高纯度的乙烯、甲醇以及所需的氧气或空气。
2.反应器:选用适当的反应器,反应器材料应能耐受高温、高压和有害物质的腐蚀。
同时应考虑反应器的传热性能和搅拌性能。
3.氧化反应:将乙烯、甲醇和氧气或空气按一定的摩尔配比加入反应器中,调节适宜的反应温度和压力。
根据催化剂的选择,可能需要进行预处理步骤,如还原剂的添加。
4.分离和净化:经过反应后,产物和反应物混合物需要经过分离和净化过程。
通过汽提、蒸馏、萃取等方法,将乙二醇与其他杂质分离开来。
同时要进行催化剂的去除和再生。
5.尾气处理:处理反应过程中生成的废气,采用适当的吸附、洗涤等方法,将有害气体去除,以达到环境保护的要求。
6.乙二醇产品回收:将分离得到的乙二醇进行进一步处理,包括干燥、贮存等步骤。
同时回收甲醇进行再利用,减少原料的消耗和生产成本。
7.催化剂再生与回收:对使用过的催化剂进行再生和回收处理,以实现催化剂的可持续使用和经济性。
以上是一套年产5万吨乙二醇的工艺流程设计。
在实际工业生产中,还需要考虑能源消耗、化学物品的储存和运输、工艺控制等方面的问题。
工艺流程的设计应综合考虑经济性、环境保护和安全性等因素,以实现高效、可持续的生产。
年产8万吨聚对苯二甲酸乙二醇酯工艺设计聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PETG)是一种聚酯类聚合物,通常用于生产塑料瓶、食品包装、纤维和薄膜等应用领域。
下面将介绍一个年产8万吨PETG的工艺设计。
首先,PETG的合成过程是通过对苯二甲酸和乙二醇的酯交换反应进行的。
该反应需要在特定的温度、压力和催化剂的存在下进行。
基于这个原理,我们将设计一个多级连续流动反应器的工艺。
工艺流程如下:1. 原料制备:购买高纯度的对苯二甲酸和乙二醇,并按照配方比例计量。
2. 酯交换反应:将对苯二甲酸和乙二醇加入到反应釜中,加入合适的催化剂,然后开始加热。
反应温度一般在180-200摄氏度之间,压力保持在常压下。
通过多级流动反应器的设计,可以提高反应效率和产量。
3. 聚合反应:经过酯交换反应后,反应液中产生的酯类物质被升温到聚合温度(通常为250摄氏度),然后加入适量的聚合催化剂和反应助剂。
该反应可以在高温条件下进行,并持续一段时间,直到液体凝固成为固体聚合物。
4. 聚合物处理:将聚合物冷却至室温,然后进行粉碎和分级处理,以获得符合规格要求的PETG产品。
5. 产品包装:将PETG颗粒装入特殊的包装袋中,按照要求的净重分装并密封。
然后将包装好的产品存储在仓库中,以备发货。
在整个工艺设计中,需要注意以下几个关键的参数:反应温度、压力、催化剂的种类和用量、聚合时间、冷却速率和包装要求等。
同时,需要进行严格的质量控制,包括原料的质量检验、生产过程中的监测和控制,以及最终产品的质量检验。
通过合理的工艺设计和严格的质量控制,可以实现年产8万吨的高品质PETG产品。
这将提高企业的产能和竞争力,并满足市场对PETG的需求。
继续写相关内容,1500字6. 原料制备:在PETG的生产过程中,对原料的质量要求非常高。
对苯二甲酸和乙二醇都需要高纯度的产品,并且要进行严格的质量检验。
原料的质量问题会直接影响到最终产品的质量和性能。
因此,在原料制备环节要非常谨慎,在选择和采购原料供应商时要有一套严格的审核程序。
PET工艺设计是指对聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,简称PET)生产过程中的工艺流程进行设计和优化,以提高产量、降低成本、保证产品质量。
本文将结合2024年的工艺设计整理,对年产50万吨PET工艺设计进行详细讲解。
一、原料准备与预处理1.原料选择:选用优质聚对苯二甲酸乙二醇酯原料,注重原料的纯度和稳定性,避免杂质对生产过程和产品质量的影响。
2.原料预处理:通过预干燥和烘干等处理方式,去除原料中的水分和挥发性物质,提高后续反应的效率和稳定性。
二、聚合反应1.聚合反应器选择:选用高效、耐腐蚀的反应器设备,确保反应器的密封性和搅拌性能,并进行恰当的防腐措施。
2.反应条件控制:控制反应温度、压力和物料进料速度,使聚合反应能够在适宜的条件下进行,并控制反应的持续时间。
3.催化剂选择:选择适当的催化剂,如钴、锰催化剂,控制其用量和加入时间,以提高聚合反应的效率和产品质量。
三、聚合物处理与造粒1.聚合物处理:通过真空脱气、加热、冷却等处理方式,使聚合物从反应器中抽出并达到适宜的物料温度,以利后续的拉伸和造粒。
2.拉伸:将聚合物条状物料拉伸成薄片,以提高材料的强度和延展性。
3.造粒:将拉伸后的薄片材料切成颗粒状,通过冷却或者热处理,使颗粒对称、均匀,并消除内部应力。
四、挤出与成型1.挤出:将造粒后的PET颗粒通过挤出机加热、塑化,形成熔融态的PET物料,并通过模具头和挤出机的匹配,冷却和挤压成型为所需的形状。
2.成型:将挤出成型的PET产品进行切割或冷却,得到所需的形状和尺寸,如瓶坯、片材等。
五、后处理与检验1.后处理:包括冷却、修整、清洗等工艺步骤,以使产品达到所需的表面光洁度、尺寸精度和物理性能要求。
2.检验与检测:对PET产品进行成分分析、附着力测试、机械性能测试、透明度测试等工序,确保产品质量达标。
六、环保与能耗控制1.环保措施:对废气、废水和废固的处理采用专业的处理设备和方法,达到环保标准。
成人高等教育毕业设计(论文)题目_________________________________学号_________________________________学生_________________________________联系电话_________________________________指导教师_________________________________教学站点_________________________________专业_________________________________完成日期_________________________________摘要乙二醇在经济中有着极其重要的地位。
用于生产聚酯纤维、薄膜、容器瓶类等系列产品和汽车防冻剂,还可用于除冰剂、表面涂料、表面活性剂、增塑剂等化工产品的原料。
因此,发展和技术改造乙二醇工艺设计对我国经济发展有着重要的意义。
在本设计中,进行对原料、产品的说明,生产方法的选择,工艺流程介绍,根据反应原理进行原料配比。
其中,整个工艺流程及原料的投入量是本设计的核心部分,关系着乙二醇的产品的质量和产量,因此本设计以工艺流程和原料投入量为中心和重点,经过原料投入量的严密的计算和论证,得到了肯定的结果。
关键词乙二醇环氧乙烷精制温度压力AbstractThe glycol has the extremely important status in the economy. For producing polyester fiber, thin film and vessel bottle kind and other serial products and automobile antifreeze, but may also be used in the de-icing agent, superficial coating, surface active agent, plasticizer and other product of chemical industry of the raw materials. Therefore, the development and technical transformation glycol technological design has the vital significance to our country economic development. In this design, carries on to the explanation of raw material and product, the choice of production method, the technical process introduced that carries on the molar ratio of raw materials according to the reaction principal. And, the inputs of entire technical process and raw material are the core component of design, is relating glycol the quality and output of product, therefore this design centers on the technical process and raw material inputs the center, after the strict computation and proof of raw material inputs, obtained the affirmative result.Key word :Glycol oxirane Purification Temperature Pressure目录第一章乙二醇工业的发展概况 (4)一、乙二醇工业的发展 (4)二、国外乙二醇工业的概况 (4)三、国内乙二醇工业的概况 (5)第二章生产工艺 (6)一、产品说明 (6)二、生产乙二醇的原料说明 (7)三、乙二醇的生产方法介绍及方法的选择 (7)四、生产乙二醇的反应原理 (9)五、生产乙二醇的工艺条件 (9)六、生产乙二醇的设备及反应器的选择 (10)第三章生产乙二醇的工艺流程 (11)一、水和反应 (11)二、溶液蒸发 (12)三、乙二醇脱水及浓缩 (13)四、乙二醇精馏 (13)第四章工艺计算 (14)一、反应器的物料衡算 (14)二、原料质量的计算 (14)三、原料的总投入量 (15)第五章乙二醇生产的安全技术 (16)一、毒物与防护 (16)二、包装与储运 (16)六、乙二醇生产技术的展望及发展建议 (17)一、乙二醇生产技术的展望 (17)二、乙二醇生产技术的发展建议 (17)总结 (18)参考文献 (19)第一章乙二醇工业发展概况一、乙二醇工业的发展乙二醇在有机化工生产中是一种重要的基本原料,尤其广泛用于聚酯纤维、聚酯塑料的生产。
在汽车、航空、仪表工业的冷却系统中,它是抗冻剂的重要成分。
在溶剂、润滑剂、软化剂,增塑剂和炸药的生产中也有多种用途。
乙二醇首次用氢氧化钾水解乙二醇二乙酸酯制得的。
第一次世界大战期间,人们利用乙二醇的二硝酸酯能降低甘油凝固点的特性来代替甘油生产炸药。
本世纪20年代,随着汽车工业的发展,抗冻剂的需求猛增,导致了乙二醇供不应求。
当时是采用氯乙醇皂化法生产乙二醇。
50年代中期,聚酯树脂的开发成功和投入生产,再度刺激了乙二醇工业的发展,由石油化工基本原料乙烯或环氧乙烷的氧化、水解制乙二醇的方法开始占据主导地位。
70年代,在经历了石油能源危机之后,人们又试图寻求以天然气或煤替代石油制备乙二醇的方法。
二、国外乙二醇工业的概况世界乙二醇技术进展主要可归结为以下几点:1.乙二醇装置向更大型化发展。
2.环氧乙烷催化剂将向高活性和高选择性两方面发展。
3.环氧乙烷加压水合技术将得到工业应用。
环氧乙烷加压水合技术的开发解决了通常乙二醇生产中大量耗能这一问题。
三、国内乙二醇工业的概况在国内乙二醇市场供需方面,由于聚酯工业迅速发展,乙二醇消费量明显上升。
目前我国80%的乙二醇用于聚酯生产,8%用于防冻剂,12%用于其它方面。
乙二醇作为重要有机化工原料和聚酯单体,对国民经济各部门的发展和国计民生,尤其是人们的衣着有着十分密切的关系。
随着我国进入全面小康社会,发展我国的乙二醇工业势在必行。
发展乙二醇工业关键在于发展具有我国自主知识产权的技术,除加强对现有引进技术的消化吸收外,应该加强科技投入,加快环氧乙烷加压水合工艺的技术开发,以进一步促进我国乙二醇工业的科技进步。
第二章生产工艺一、产品说明1. 乙二醇的物理性质常温下是无色透明的粘稠状液体,稍有甜味,有一定毒性,其发挥性小,闪点高,吸湿性超过甘油,微溶于乙醚,能以任意比例与水相混合,能大大降低水的冰点。
当含铁杂质时其变黄或棕色(受热等条件下变成棕色)。
2. 乙二醇的化学性质(1)脱水反应:乙二醇的两个烃基不易发生分子内脱水,只有在高温热解时才生成少量乙醛HOCH2CH2OH → H2O + CH2 = CHOH → CH3CHO(2)酯化反应:乙二醇可与某些有机二元酸反应,生成线性结构的聚酯。
乙二醇与邻苯二甲酸反应可制得醇酸树脂,是涂料的主要品种。
(3)醚化反应:乙二醇的醚化随反应物加入量的不同会生成乙二醇单烷基醚或二烷基醚,各种乙二醇醚类的主要用途是作溶剂、清洗剂和各类添加剂。
3. 乙二醇质量指标纯度:99.8%;杂质:总醛≤0.001%(以乙二醛计);水分≤0.05%;酸度≤0.001%(以乙二酸计);灰份≤0.001%,氯化物≤0.0001%。
二、生产乙二醇的原料说明环氧乙烷(分子式C2H4O,分子量为44.05)1. 物理性质环氧乙烷又叫氧化乙烯,是无色具有烯烃芳香味的有刺激性气味,环氧乙烷是极易燃的,并与空气形成爆炸性混合物,即使在缺氧条件下加热也可引起爆炸危险。
在空气中爆炸极为3%—100%,能以任何比例与水、乙醇、醚以及多数有机溶剂混合,沸点为10.6℃,在低于10.6℃或压力下为无色液体,在流动状态下易挥发,由于反应性很活泼,贮藏保管都有要特别注意。
2. 化学性质环氧乙烷是三元环、化学性质很活泼,其环易于破坏而发生各种化学反应。
3. 环氧乙烷质量指标1. 生产方法的介绍(1)氯乙醇法:乙烯经次氯酸化可得氯乙醇,氯乙醇在碱性介质中水解即得乙二醇。
(2)二氯乙烷法:由乙烯和氯气在1 ,2一二氯乙烷介质中氯化可得1 ,2一二氯乙烷,乙烷在碱性介质中水解成乙二醇。
本法收率约85%,美国早期曾采用此法进行工业生产。
(3)环氧乙烷加压水合法:环氧乙烷加压水合法是本设计生产乙二醇的主要方法,该工艺是将环氧乙烷和水按1:(15-22)(摩尔比)配成混合水溶液,在管式反应器中于423-473K,1.5-2.0MPa下反应,环氧乙烷全部转化为混合醇,生成的乙二醇水溶液含量大约在10%(质量分数)左右,然后经过多效蒸发器脱水提浓和减压精馏分离得到乙二醇及副产物二乙二醇和三乙二醇等。
(4)碳酸乙烯酯法:碳酸乙烯酯法合成乙二醇是由二氧化碳和环氧乙烷在催化剂作用下反应生成碳酸乙烯酯,碳酸乙烯酯再经水解制得乙二醇。
该方法又可分为乙二醇和碳酸二甲酯联产法和碳酸乙烯酯水解法两种生产方法。
2. 生产方法的选择通过比较,本设计采用环氧乙烷加压水合法,此法在加压下进行,是在423-473K和1.5-2.0MPa压力下进行。
增加压力和提高温度可以提高乙二醇的产率,但副产物二乙二醇,三乙二醇及高聚物的量也有所增加,即环氧乙烷转化为乙二醇的选择性变差。
为了提高选择性,可以采用较高的配比以控制副反应,一般主副产品控制比例为:乙二醇:一缩乙二醇:二缩乙二醇为100: 10: 1(重量比),实际上乙二醇在水中的含量仅为10%,因而增加了浓缩的能耗,通过多效蒸发,充分利用能量。
此法由于技术和经济上的优势,工艺成熟,技术完善,故本设计采用此方法。
四、生产乙二醇的反应原理1. 主反应在一定温度和压力下,环氧乙烷和水按一定配比可进行液相无催化水合反应,主要方程式为C2H4O + H2O → HO-CH2-CH2-OH2. 副反应水合反应不仅仅停留在生成乙二醇的阶段,随着反应介质中乙二醇浓度的增加乙二醇会继续与环氧乙烷反应生成二乙二醇、三乙二醇等多缩乙二醇副产物。
其反应方程式为HO-CH2-CH2-OH + C2H4O → HO-CH2-O-CH2-CH2-OH (DEG)DEG + C2H4O → HO-CH2-CH2-O-CH2CH2-0-CH2CH2-OH (TDG)……此外,环氧乙烷在高温下,有可能异构成乙醛。