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碳酸二甲酯生产工艺的分析比较郝小兰1,姚晓明2,徐卡秋1(1.四川大学化工学院,成都610065;2.建峰化工总厂,重庆408601)摘要:分析和比较了目前碳酸二甲酯的主要生产方法,介绍了新技术的研究进展情况。
关键词:碳酸二甲酯;生产工艺;比较中图分类号:TQ 225.24 文献标识码:B 文章编号:1001-9219(2003)04-42-05修改稿日期:2003-07-23;作者简介:郝小兰(1968-),女,高级工程师,现在建峰化工总厂从事科技开发工作,四川大学在职研究生。
0 前言碳酸二甲酯(DMC )是近年来颇受国内外化工界重视的一种新的化学工业品,1992年在欧洲被登录为“非毒性化学品”。
DM C 分子结构中具有CH 3-、CH 3O -、CH 3CO -、-CO -基团,因此它具有多种反应性能。
它可代替剧毒的光气作羰基化剂,替代剧毒的硫酸二甲酯(DMS )作甲基化剂,同时,它还是一种新型的燃油添加剂和绿色溶剂,用途十分广泛。
在DM C 的生产应用过程中,均极少产生对环境的污染,因此,碳酸二甲酯被誉为“绿色”有机化工产品、有机合成的“新基石”。
碳酸二甲酯的合成路线较多,迄今为止可分为以下5种:光气法、酯交换法、甲醇氧化羰基化法、甲醇和CO 2直接合成法、尿素和甲醇醇解法。
光气法由于原料剧毒已逐步被淘汰。
目前工业应用的主要为酯交换法和甲醇氧化羰基化法。
其他一些新方法正在研究开发之中。
本文对目前已工业化应用的酯交换法、甲醇氧化羰基化法进行详细评述和比较,并介绍了碳酸二甲酯合成新技术的研究进展情况。
1 酯交换法1.1 反应原理(1)CH 3CHCH 2O +CO 2CH 3CHCH 2O OCO (PC )CH 3CHCH 2OOCO +2CH 3OH DM C +CH 3CHOHCH 2O H (2)CH 2CH 2O +CO 2CH 2CH 2OOCO (EC )CH 2CH 2OOCO +2CH 3OH DM C +CH 2OHCH 2OH 从反应方程式可以看出,酯交换法合成碳酸二甲酯分两步进行。
环氧乙烷情况概述1.1. 装置概况及特点1.1.1.装置建设规模(反应初期)EO/EG装置能力为20.89万吨/年当量环氧乙烷（EOE）。
工况1： 10万吨/年高纯环氧乙烷(EO)，13.89万吨/年一乙二醇(MEG)，1.15万吨/年二乙二醇(DEG)，0.06万吨/年三乙二醇(TEG)。
工况2： 5.21万吨/年高纯环氧乙烷(EO)， 20万吨/年一乙二醇(MEG)，1.65万吨/年二乙二醇(DEG)，0.087万吨/年三乙二醇(TEG)。
装置乙烯各工况下的反应初期与反应末期年消耗均为150000吨。
1.1.2.建设性质本项目属于新建项目。
1.1.3编制依据美国科学设计公司（SD）为辽宁北方化学工业有限公司环氧工程项目编制的EO/EG装置工艺包；《石油化工装置基础工程设计内容规定》 SHSG-033-2003其他设计依据参见总说明的编制依据。
1.1.4装置的组成、设计范围和设计分工EO/EG装置分为环氧乙烷反应和吸收系统、二氧化碳脱除系统、环氧乙烷解吸和再吸收系统、环氧乙烷精制系统、乙二醇反应和蒸发系统、乙二醇脱水和精制系统、多乙二醇分离系统、公用工程蒸汽和凝液系统等单元组成。
SD公司负责装置的工艺包设计，中国寰球工程公司负责初步设计与施工图设计。
1.1.5装置的年运行时数、操作班次和装置的定员1.1.5.1年操作小时数装置年操作小时数为7560小时。
1.1.5.2操作班次本装置工作制度为四班三倒。
1.1.5.3装置的定员装置定员为103人。
1.2 原料、产品及副产品1.2.1原料的规格、用量、运输方式及来源EO/EG装置主要原料为乙烯、氧气、甲烷等，其规格见工艺说明部分，乙烯年消耗在各工况下均为150000吨，其余原料用量根据催化剂的活性调整。
各原料用量、运输方式及来源情况见表1.2-1。
表1.2-1 原料规格、用量及来源1.2.2产品和副产品产量、运输方式装置的主要产品为高纯环氧乙烷、一乙二醇，副产品为二乙二醇、三乙二醇，其规格见工艺说明部分，产量与运输方式见表1.2-2。
一前言山东菏泽玉皇化工有限公司年产13万吨环氧乙烷衍生物项目位于厂区中南部，北临丁二烯装置，南临乙烯车间，东为公司预留地，西为三期制氮房，符合建设规划，项目主要建设环氧乙烷衍生物主装置及辅助工程设施。
工程设计能力为年产13万吨环氧乙烷衍生物项目。
项目总投资9860.7万元，其中环保投资202.5万元。
山东菏泽玉皇化工有限公司年产13万吨环氧乙烷衍生物项目为新建项目，项目由菏泽市环境保护科学研究所于2013年3月编制了《建设项目环境影响报告书》，并于2013年4月通过菏泽市环保局审查批复（菏环审【2013】 30号）。
项目于2013年10月开工建设。
2016年4月由菏泽市环保局开发区分局备案投入试运行。
根据菏泽市环境保护局的要求和山东菏泽玉皇化工有限公司的委托，菏泽市环境监测中心站承担了该项目的环保设施竣工验收监测工作，于2016年5月15日派相关专业技术人员前往现场勘察、收集有关技术资料后，按照相关的要求编写验收监测方案，由菏泽市环境保护局审查通过后，依据该方案我站于5月21日至22日派相关技术人员进行了现场监测，同时按照相关要求对该企业的环境管理等方面进行检查，在分析监测结果、汇总检查结果的基础上编制了本报告。
二总论2.1验收监测的目的通过对山东菏泽玉皇化工有限公司年产13万吨环氧乙烷衍生物项目装置工程外排污染物达标情况、污染治理效果、必要的环境敏感目标环境质量等的监测，同时对建设项目环境管理水平进行相应的检查与评估，为环境保护行政主管部门验收及验收后的日常监督管理提供技术依据。
2.2 验收监测依据1、国务院令（1998）第253号令《建设项目环境保护管理条例》；2、国家环境保护总局令[2001]第13号《建设项目竣工环保验收管理办法》；3、国家环境保护总局环发[2000]38号《关于建设项目环保设施竣工验收监测管理有关问题的通知》；4、山东菏泽玉皇化工有限公司13万吨环氧乙烷衍生物项目《建设项目环境影响报告书》；5、菏泽市环境保护局《关于山东菏泽玉皇化工有限公司年产13万吨环氧乙烷衍生物项目环境影响报告书的批复（菏环审[ 2013] 30号）》；6、山东菏泽玉皇化工有限公司《关于委托菏泽市环境监测中心站竣工环保验收监测的函》。
传热学习题（含参考答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、某厂已用一换热器使得烟道气能加热水产生饱和蒸汽。
为强化传热过程，可采取的措施中( )是最有效，最实用的A、提高水的流速B、在水侧加翅片C、换一台传热面积更大的设备D、提高烟道气流速正确答案：D2、分子筛对不同分子的吸附能力，下列说法正确的是( )A、分子越大越容易吸附B、分子极性越弱越容易吸附C、分子越小越容易吸附D、分子不饱和度越高越容易吸附正确答案：D3、生物化工的优点有( )。
A、选择性强，三废少B、前三项都是C、能耗低，效率高D、反应条件温和正确答案：B4、有一种30℃流体需加热到80℃，下列三种热流体的热量都能满足要求，应选( )有利于节能A、150℃的热流体B、200℃的蒸汽C、300℃的蒸汽D、400℃的蒸汽正确答案：A5、下列物质不是三大合成材料的是( )。
A、塑料B、尼龙C、橡胶D、纤维正确答案：B6、若固体壁为金属材料，当壁厚很薄时，器壁两侧流体的对流传热膜系数相差悬殊，则要求提高传热系数以加快传热速率时，必须设法提高( )的膜系数才能见效A、无法判断B、两侧C、最大D、最小正确答案：D7、下列阀门中，( )不是自动作用阀。
A、闸阀B、止回阀C、疏水阀D、安全阀正确答案：A8、对于反应级数n大于零的反应，为了降低反应器体积，选用( )A、全混流反应器接平推流反应器B、全混流反应器C、循环操作的平推流反应器D、平推流反应器正确答案：D9、当提高反应温度时，聚合釜压力会( )。
A、不变B、增加至10kg/cm2C、降低D、提高正确答案：D10、安全阀应铅直地安装在( )A、容器与管道之间B、气相界面位置上C、管道接头前D、容器的高压进口管道上正确答案：B11、环氧乙烷水合生产乙二醇常用下列哪种形式的反应器 ( )A、管式C、固定床D、鼓泡塔正确答案：A12、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( )A、表面光滑，颜色较浅B、上述三种情况效果都一样C、表面粗糙，颜色较浅D、表面粗糙，颜色较深正确答案：A13、离心泵设置的进水阀应该是( )。
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。
培养学生综合运用各方面的知识与技能解决实际工程问题的创新能力。
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 (36)8.2 液相负荷下限线 (36)8.3 液相负荷上限线 (36)8.4 液末夹带线 (36)8.5 液泛线 (37)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。
环氧乙烷生产装置的设计发表时间：2019-04-11T15:25:38.577Z 来源：《基层建设》2019年第2期作者：张鹏飞[导读] 摘要：环氧乙烷是重要的有机化工原料，可用于生产乙二醇、乙醇胺、减水剂单体等多种中间体和精细化工产品。
辽宁省石油化工规划设计院有限公司辽宁沈阳摘要：环氧乙烷是重要的有机化工原料，可用于生产乙二醇、乙醇胺、减水剂单体等多种中间体和精细化工产品。
现有技术中的环氧乙烷生产装置不能满足产能扩大的需要，其结构设计不理想。
同时增加了产品的生产成本，降低生产的经济效益。
本文设计了一种环氧乙烷生产装置，他解决了上述出存在的问题，保证循环气通过的流速及流量，提高了工作过程中的稳定性。
关键词：环氧乙烷；生产装置；设计；工作原理1 概述环氧乙烷是结构上最简单的环醚，分子式C2H4O，环氧乙烷在低温10.7摄氏度以下时为无色透明液体，常温常压下为无色气体。
暴露在环氧乙烷气体下，对眼、喉、鼻有刺激性。
其性质活泼，易燃有毒，是致癌物之一，同时还具有很好的水溶性，因而工业上直接利用水作为吸收剂。
环氧乙烷是重要的有机化工原料，可用于生产乙二醇、乙醇胺、减水剂单体等多种中间体和精细化工产品。
2 环氧乙烷生产装置存在的问题环氧乙烷生产装置主要用于生产环氧乙烷，目前环氧乙烷生产装置大多与其产能配套设置，如果增大环氧乙烷的产能就需要额外增加一套环氧乙烷生产装置，来适应环氧乙烷的生产需要，这样一来增加一套设备就会增加产品生产的成本，降低生产的经济效益，而现有技术中的环氧乙烷生产装置不能满足产能扩大的需要，其结构设计不理想。
3 环氧乙烷生产装置的设计与研究图1 环氧乙烷生产装置图本环氧乙烷生产装置如图1所示，图中：1、第一环氧乙烷反应器，2、第二环氧乙烷反应器，3、气-气换热器，4、洗涤塔进料换热器，5、循环压缩机，6、第一洗涤塔，7、第二洗涤塔。
本文设计的环氧乙烷生产装置包括环氧乙烷反应器、气一气换热器3、洗涤塔进料换热器4、循环压缩机5、第一洗涤塔6及第二洗涤塔7。
乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的设备选型与优化环氧乙烷 (Ethylene Oxide, EO) 是一种重要的有机合成原料，广泛应用于化工、医药、农药和日化等领域。
乙烯空气氧化法是目前制备环氧乙烷的主要工艺路线，该方法通过将乙烯与空气催化反应，制得环氧乙烷。
本文将讨论乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的设备选型与优化。
一、反应器选型乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的反应器是整个过程中最关键的设备之一。
常用的反应器类型包括固定床反应器、流化床反应器和循环流化床反应器等。
1. 固定床反应器固定床反应器是最常见的反应器类型之一，其主要特点是结构简单、操作稳定，并且适应性广。
然而，乙烯空气氧化反应属于高度放热反应，固定床反应器存在热失控的风险。
此外，催化剂在操作过程中容易受到积碳和中毒，需要定期更新和再生，增加了生产成本。
2. 流化床反应器流化床反应器是另一种常见的反应器类型，其主要特点是具有良好的传热和传质性能，有利于催化剂的再生和控制反应温度。
然而，流化床反应器的操作复杂，催化剂的悬浮性需要进行良好的控制，以避免颗粒的沉积和外泄。
此外，流化床反应器对催化剂的选择也有较高的要求。
3. 循环流化床反应器循环流化床反应器是对传统流化床反应器的改进，可以有效地控制催化剂的循环和再生。
该反应器通过循环流化床内的气体进行催化剂的再生，避免了催化剂在操作过程中的积碳和中毒问题。
循环流化床反应器还具有较好的传热和传质性能，能够稳定控制反应温度。
二、适宜催化剂选择催化剂是乙烯空气氧化法制备环氧乙烷的关键组成部分，其催化性能直接影响反应效果和设备的稳定性。
常用的催化剂主要包括磷钼酸盐、银催化剂和铁催化剂等。
磷钼酸盐是一种常见而有效的催化剂，具有较高的催化活性和稳定性，适用于固定床反应器和流化床反应器。
银催化剂具有良好的选择性，可以提高环氧乙烷的产率和纯度，适用于固定床反应器和循环流化床反应器。
铁催化剂具有较好的耐热性和抗中毒性能，适用于循环流化床反应器。
化⼯⼯艺学习题《化⼯⼯艺学》习题有机部分：第⼀章1 什么叫做烃类热裂解？2.烃类热裂解过程中可能发⽣哪些化学反应？⼤致可得到哪些产物？3.利⽤标准⾃由焓计算裂解反应C2H6C2H4+H2在2980K、1000K下进⾏反应的平衡常数Kp和平衡转化率X（裂解反应按常压处理）。
（1000K 时，标准⾃由焓：H2：0.00 kj/mol，C2H6：109.22 kj/molC2H4：118.09 kj/mol）4.试述⼄烷裂解反应的机理及其主要步骤？5 ⽤热⼒学和动⼒学综合分析说明裂解反应在⾼温、短停留时间、低烃分压下进⾏的必要性？6.试述裂解深度的含义、表⽰⽅法。
7．烃类裂解的原料主要有哪些？选择原料应考虑哪些⽅⾯？8．裂解过程中⼀次反应和⼆次反应的含义是什么？为什么要尽⼒促进⼀次反应⽽抑制⼆次反应？9．裂解⽣产中为什么不采⽤抽真空办法降低系统总压？10．裂解过程中为什么要加⼊⽔蒸汽？它还起到了哪些作⽤？11．裂解⽓为什么要急冷？急冷有哪些⽅法？各⾃的优缺点是什么？12．在管式裂解炉中为什么会结焦？结焦对⽣产操作有什么影响？13．鲁姆斯裂解⼯艺流程主要包括哪些部分？各部分的主要作⽤是什么？第⼆章1.芳烃的来源有哪些？2.简述芳烃的转化反应有哪些？芳烃的转化反应的催化剂主要有哪些？3.⽤热⼒学和动⼒学分析说明苯和⼄烯烷基化反应的温度为什么控制在95℃左右？4.苯和⼄烯烷基化的⽓液相反应器有哪些要求？为什么选⽤⿎泡床反应器？5.了解芳烃的转化反应的机理。
6.⼄苯⽣产对原料有何要求？为什么？7.简述⼄苯⽣产的⼯艺流程。
第三章1.催化加氢反应有哪⼏种类型？⼯业上有哪些重要应⽤？2.反应温度和压⼒对加氢反应有什么影响？3.⼯业上应⽤的加氢催化剂有哪些类型？4.通过合成甲醇的热⼒学分析说明了什么问题？第四章1.氧化反应有何特点？2.了解催化⾃氧化的机理及催化剂？3.影响催化⾃氧化过程的影响因素有哪些？4.⿎泡床反应器有何特点？5.均相催化氧化有何特点？6.论述⼄烯液相氧化⽣产⼄醛的反应原理及⼯艺。
辽宁科技学院课程设计课程名称：化学反应工程课程设计学生姓名：学号：学院：生物医药与化学工程学院班级：指导教师：2012年1 月设计任务书题目：年产13400吨环氧乙烷的固定床第一反应器1.设计条件（1）技术指标年工作287天，反应后经分离、精制过程，回收率为90%，第一反应器所生产产品占总产量的90%，要求年产13400吨（2）反应器操作条件进料温度483K、反应温度523K、反应压力981KPa、空速需查5000h-1；转化率20%，选择性66% 。
（3）催化剂球形催化剂（以银为催化剂）D P =5mm，空隙率ε=0.48（4）反应器形式第一反应器采用列管式固定床反应器，管径为Ф27mm×2.5mm,管长8mm,催化剂充填高度5.7m。
（5）换热条件采用道生油强制外循环换热，道生油进口温度503K,出口温度508K,道生油对管壁给热系数α0 = 2717Kj/(m2·h·K)。
（6）原料气组成组分C2H4CO2O2N2含量（mol%） 3.4 7.7 5.6 83.32.设计要求（1）搜集和整理物性数据，确定设计任务书中没有给定工艺参数；（2）反应过程的物料衡算与热量衡算；（3）反应器的主要工艺尺寸的确定、反应器内管子数量计算；（4）催化剂用量和床层压力降的计算；（5）绘制有关图纸3.设计成果（1）设计说明书一份设计说明书的内容应包括：设计任务书，摘要，Abstract,目录，概述（环氧乙烷的性质），设计方案确定，工艺计算，设计结果汇总，设计评述与讨论，参考文献，致谢。
①设计方案的确定：环氧乙烷生产方法的确定、催化剂的选择、生产工艺条件的确定（反应温度、压力、空速）环氧乙烷生产工艺流程。
②工艺计算：反应原理、原料组成、反应器条件、物料衡算、热量衡算。
③反应器设计：催化剂用量、反应器的基本尺寸、床层压力降计算、传热面积的核算（给热系数、总传热系数、传热面积的核算）反应器直径的确定④设计评述与讨论：对自己完成的设计进行总结，取得了哪些成果，尚存在哪些问题或不足，以及改进的意见和措施。
（2）设计图纸——生产系统的工艺流程图（2#图纸）；主设备图（2#图纸），以及温度转化率、压力与床层高度的曲线。
题目：年产13400吨环氧乙烷的固定床第一反应器摘要采用乙烯直接氧化法对年产13400吨环氧乙烷的装置进行初步的工艺设计。
主要对环氧乙烷的氧化反应器进行了工艺和设备尺寸的参数优化。
简介了直接氧化法合成环氧乙烷的方法及反应原理。
根据设计条件和要求，通过物料恒算、热量恒算及其他工艺计算设计出年产13400吨环氧乙烷的固定床反应器，并确定反应器的选型和尺寸，计算压降，催化剂用量等，设计出符合要求的反应器。
关键词:环氧乙烷；固定床反应器；设计计算Topic：Annual output of 13400 tons of ethylene oxide, the first fixed-bed reactor AbstractThis design presents a preliminary process design ofoxirane unit that using the direc oxidation of ethylene，call produced oxirane 13400 tons every year．In the design，wemainly calculated the process parameter and the size of the oxidized reactor．Introduced direct oxidation synthesis methods of epoxy ethane and reaction principle.According to the design conditions and requirements，through constant calculate, heat material constant calculate and other process calculation designed annual l34,00 tons of epoxy ethane fixed-bed reactor, and determined the reactor selection and size, calculate pressure drop, catalyst etc, designed to meet the requirements of the reactor. Keywords Oxirane ,Fixed-bed reactor,Design and calculation目录1概述 (5)2 环氧乙烷的性质 (6)2.1物理性质 (6)2.2化学性质 (6)3设计方案及反应器型的确定 (8)3.1 环氧乙烷的生产方法的确定 (8)3.2 环氧乙烷生产工艺条件的确定 (9)3.2.1 反应温度 (9)3.2.2 反应压力 (9)3.2.3 空速 (9)3.3催化剂的选择 (9)3.4环氧乙烷生产的工艺流程 (10)3.4.1 工艺流程概述 (10)4 设计条件 (11)4.1 反应原理 (11)4.2 原料组成 (11)4.3 反应器条件 (11)4.4 物料衡算 (12)4.5 热量衡算 (14)5反应器的设计 (17)5.1 计算催化剂床层体积 (17)5.2 反应器的管数计算与确定 (17)5.3 第一反应器内径的确定 (18)5.4传热面积的核算 (19)5.4.1床层对壁面的给热系数α (19)5.4.2 总传热系数的计算 (20)5.4.3 传热面积的核算 (20)5.4.4 床层压力降的计算 (21)设计结果汇总 (22)设计评述与总结 (23)参考文献 (24)1 概述环氧乙烷(Oxirane)又名氧化乙烯(Ethylene Oxide)，是最简单的环状醚。
分子式C2H4O，分子量44.05，易燃易爆有毒的液体。
在环氧乙烷的生产发展过程中，生产技术和工艺过程都有不断的改进和革新，到目前为止，世界上几乎所有的环氧乙烷都是用乙烯直接氧化法生产的。
直接氧化法中，首先出现的是空气氧化法，而后氧气氧化法问世，二者并行：近几十年来，许多厂家都采用氧气氧化法生产环氧乙烷，因为氧气氧化法不需要空气净化系统，并且氧气氧化法的环氧乙烷收率高于空气氧化法，乙烯单耗较低。
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。
本设计采用氧气直接氧化法，对原有的单元设备进行生产能力标定和技术经济评定。
在此基础上，查阅了大量资料，根据设计条件，通过物料衡算、热量衡算、反应器的选型及尺寸的确定，计算压降、催化剂的用量等，设计出符合设计要求的反应器。
2 环氧乙烷的性质2.1物理性质常温下环氧乙烷为无色、具有甜醚味的气体。
在较低的温度下环氧乙烷成为无色、透明、易流动的液体。
易溶于水、醚和醇等有机溶剂，沸点为283.5K ，熔点161.7K,燃点702K ，自燃点844K ，爆炸范围为3.6%-78%（体积分数），在空气中允许浓度为150mg/kg ，粘度在10℃时为0.28mpa.s ，热导率在25℃时0.0001239J/(cm.s.k)，在标准状况下比热容为1.96KJ/kg.K 。
2.2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 、CH 4以及C 2H 6、C 2H 4、H 2、C 、CH 3CHO 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。
OH OHCH CH O H O H C 22242→+该反应为放热反应，热效应为96．3kJ/mol 。
反应过程不采用催化剂。
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。
H O CH CH X O H nC OH CH XCH n 1224222)((+→+环氧乙烷）③与苯酚反应环氧乙烷与苯酚反应生成苯氧基乙醇。
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。
CHC H OCHO234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R2C=O、SC=S、O2S=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。
（7)齐聚反应环氧乙烷进行齐聚反应可生成冠醚，催化剂为含氟的路易斯酸。
反应在室温、常压下进行。
(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。
该反应在工业上用来生产低分子量的均聚物，其产品广泛用作溶剂。
3设计方案及反应器型的确定3.1 环氧乙烷的生产方法的确定目前，我国工业生产环氧乙烷的方法有氯醇法和乙烯氧化法两种，乙烯氧化法又分为乙烯空气氧化法及乙烯氧气氧化法。
(1)氯醇法氯醇法环氧乙烷生产分两步进行：①氯气与水反应生成次氯酸，再与乙烯反应生成氯乙醇；②氯乙醇用石灰乳皂化生成环氧乙烷。
(2)直接氧化法直接氧化法，分为空气法和氧气法两种。
这两种氧化方法均采用列管式固定床反应器。
反应器是关键性设备，与反应效果密切相关，其反应过程基本相同，都包括反应、吸收、汽提和蒸馏精制等工序。
①空气氧化法：此方法用空气为氧化剂，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。
②氧气氧化法：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。
