合肥學院
課程設計目的：
是對學生所學的專業理論知識及某些專業技能的綜合利用與實踐，使學生能理論聯絡實際，也是進行化工開發和過程研究的必要準備。培養學生綜合運用各方面的知識與技能解決實際工程問題的創新能力。
課程設計內容：
針對性地選擇「乙烯氧化法生產環氧乙烷工藝」，從工藝角度出發對其生產過程和主要裝置進行物料衡算、熱量衡算、塔裝置簡捷法計算、換熱器設計等工藝計算；對乙烯氧化固定床列管反應器進行計算；對吸收塔中各組分的吸收情況進行計算；並繪製乙烯直接環氧化生產環氧乙烷的帶控制點的工藝流程圖，書寫設計任務書。
設計題目：30000噸/年環氧乙烷反應系統工藝設計
——設計精餾塔（空氣氧化法）
（1）空氣氧化法
包括：制氣（吸收塔）、合成(固定床列管反應器)、精製（精餾塔）
（2）氧氣直接氧化法
包括：合成(固定床列管反應器)、精製（精餾塔）
要求：至少畫一張工藝流程圖，一張主裝置圖
設計題目：環氧乙烷--水精餾分離板式塔設計
二、設計任務及操作條件
設計任務：
生產能力（進料量） 30000 噸/年
操作週期 ***x 小時/年
進料組成 40% （質量分率，下同）
塔頂產品組成 99%
塔底產品組成 1%
操作條件
操作壓力 4kpa （表壓）
進料熱狀態自選
單板壓降 0.7 kpa
全塔效率 et=56％
回流比自選
3、裝置型式篩板塔板
4、廠址安徽地區
三、設計內容：
設計方案的選擇及流程說明
塔的工藝計算
主要裝置工藝尺寸設計
塔徑、塔高及塔板結構尺寸的確定
塔板的流體力學校核
塔板的負荷效能圖
總塔高、總壓降及接管尺寸的確定
輔助裝置選型與計算
設計結果彙總
工藝流程圖及精餾塔工藝條件圖
設計評述
低階烯烴的氣相氧化都屬非均相催化氧化範疇。催化劑為公釐級或微公尺級微粒，它們分別用於固定床或流化床反應器。
烯烴氣相氧化可製得很多有用的有機化合物，其中比較重要的有乙烯環氧化制環氧乙烷、丙烯氧化偶聯制丙烯腈、丙烯環氧化制環氧丙烷以及丁烯氧化制順丁烯酸酐（俗稱順酐）等。
環氧乙烷是乙烯工業衍生物中僅次於聚乙烯而佔第二位的重要有機化工產品。它除部分用於製造非離子表面活性劑、氨基醇、乙二醇醚外，主要用來生產乙二醇，後者是製造聚酯樹脂的主要原料，也大量用作抗凍劑。現在幾乎所有的環氧乙烷都與乙二醇生產相結合在一起，大部分或全部環氧乙烷用於生產乙二醇，少部分用於生產其他化工產品。
表1.1 環氧乙烷的物性資料
表1.2 不同溫度下環氧乙烷蒸汽壓
表1.3 環氧乙烷水溶液閃點
表1.4 環氧乙烷水溶液的物理性質
表1.5 環氧乙烷在水中的溶解度
表1.6 環氧乙烷-水體系汽-液平衡資料（101.3kpa）
工業上生產環氧乙烷有兩種生產方法：氯醇法和直接氧化法。直接氧化法氛圍空氣法和氧氣法，工業裝置目前基本上均用直接氧化法生產環氧乙烷。
（1） 氯醇法
本法於2023年由美國聯碳公司（ucc）首先實現工業化。生產過程包括兩個基本反應：乙烯與次氯酸反應（俗稱次氯酸化）和氯乙醇脫***反應（俗稱環化或皂化）。
本法可以採用低濃度乙烯[w（乙烯）≈50%]為原料，乙烯單耗低、裝置簡單、操作容易控制，有時還可聯產環氧乙烷。但生產成本高[生產1t（產品），需消耗0.9t（乙烯）、2t（氯氣）和2t（石灰）]，產品只能用來生產表面活性劑。
氯氣和氫氧化鈣沒有進入產品分子中，而是變成工業廢渣，不僅浪費了氯氣和石灰資源，而且還會嚴重汙染環境。此外，氯氣、次氯酸和hcl等都會造成裝置腐蝕和環境汙染。因此本法從20世紀50年代起，已被直接氧化法取代。
（2） 直接氧化法
本法於2023年也由美國聯碳公司開發成功。由於受當時工業技術水平的限制，直至50年代才開始建造大型工業生產裝置。2023年美國科學設計公司（sd公司）建成年產2.
7萬噸直接空氣氧化法制環氧乙烷生產裝置，2023年美國殼牌化學開發公司（shell公司）首先建成以氧氣為氧化劑的2萬噸/年環氧乙烷生產裝置。
由於鋼鐵工業和其他工業大量使用氧氣，而化學工業、玻璃和食品工業愈來愈多地使用氮氣作惰性保護氣體，空氣分離裝置愈建愈多，規模也愈來愈大，氧氣**渠道多，**低廉，因此，近25年來，建造的絕大多數生產環氧乙烷的工廠採用純氧直接氧化技術。純氧直接氧化技術的優點是由排放氣體帶走的乙烯量比空氣法少，乙烯的消耗定額比空氣法小，裝置和管道比空氣法少。就新建工廠的投資而言，若氧氣從外面輸入，工廠不需建空分裝置，則氧氣法的投資比空氣法明顯降低；若工廠自建空分裝置時，經測算，生產能力達到20萬噸/年以上時，氧氣法的投資仍可比空氣法低。
中國直接氧化法中絕大多數亦為氧氣法，用該法生產的環氧乙烷產量約達40萬噸/年。
1. 氯醇法
（1） 次氯酸化反應
主要副反應有：
還有生成二氯二乙醚的副反應：
次氯酸化反應溫度為40—60℃，n（c2h4）：n（cl2）=(1.1~1.2):1,即乙烯是過量的。壓力對反應沒有影響，只需滿足克服系統阻力就行。
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