环氧乙烷固定床反应器课程设计

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化工与制药学院

课程设计说明书

课题名称：年产 1.5万吨环氧乙烷固定床反应器设计 专业班级：2011 级有机与石油化工 1 班 学生学号：1106170104 学生姓名：陈正飞 学生成绩: 指导教师：杨昌炎

设计时间：2015.1.6—2015.01.20

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武汉工程大学课程设计任务书

系别 化工与制药学院

班级 有机一班 学生 陈正飞

一、设计名称

年产吨环氧乙烷固定床反应器设计

二、任务

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，并画出设备的装配图。

三、内容

1、概述

2、环氧乙烷物化性质 3、设计方案 4、设计条件 5、工艺计算 6、设计总结 7、参考文献

四、计划进度

1、发题 2015年1月6日

2、第一阶段：2015年1月6日～1月12日 3、第二阶段：1月13日～1月18日 4、第三阶段：1月19-日～1月20日

工艺计算与设备计算 画图、撰写设计报告、答辩 设计答辩

指导老师 杨昌炎 教研室主任 刘生鹏

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目录

摘 要 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ I Abstract -------------------------------------------------------------------------------------------------------- II 第一章 概述 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 第二章 环氧乙烷物化性质 ---------------------------------------------------------------------------------- 3

2.1 物理性质 -------------------------------------------------------------------------------------------- 3 2.2 化学性质 -------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1 环氧乙烷生产艺 ----------------------------------------------------------------------------------- 7 3.2 环氧乙烷生产的设计方案 ----------------------------------------------------------------------- 8 3.3.2 工艺参数 ------------------------------------------------------------------------------------------ 8 3.3.3 环氧乙烷生产工艺流程 ---------------------------------------------------------------------- 10 第四章 工艺计算 -------------------------------------------------------------------------------------------- 13

4.1 设计条件 ------------------------------------------------------------------------------------------ 13

4.1.1 反应原理 ---------------------------------------------------------------------------------- 13 4.1.2 原料组成 ---------------------------------------------------------------------------------- 14 4.1.3 反应器设计条件 ------------------------------------------------------------------------- 14 4.2 物料衡算 ------------------------------------------------------------------------------------------ 14 4.3 热量衡算 ------------------------------------------------------------------------------------------ 17 第五章 反应器的工艺参数优化 -------------------------------------------------------------------------- 21

5.1 催化剂的用量 ------------------------------------------------------------------------------------ 21 5.2 确定氧化反应器的基本尺寸 ------------------------------------------------------------------ 25 5.3 床层压力降的计算 ------------------------------------------------------------------------------ 26 5.4 传热面积的核算 --------------------------------------------------------------------------------- 27

5.4.1 床层对壁面的给热系数 ------------------------------------------------------------ 27 5.4.2 总传热系数的计算 ---------------------------------------------------------------------- 28 5.4.3 传热面积的核算 ------------------------------------------------------------------------- 28 5.5 反应器塔径的确定 ------------------------------------------------------------------------------ 29 第六章 设计参数总结 -------------------------------------------------------------------------------------- 31 第七章 安全生产 -------------------------------------------------------------------------------------------- 33 第八章 三废治理与环境保护 ----------------------------------------------------------------------------- 37 第九章 资金核算 ------------------------------------------------------------------------------------------- 39 第十章 设计体会 -------------------------------------------------------------------------------------------- 41

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摘 要

环氧乙烷是乙烯的衍生物，是重要的基本有机化工原料,广泛用于生产乙二醇、农药乳化剂等各种精细化学品。目前较先进的生产方法是用银作催化剂，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。本文主要介绍了生产环氧乙烷的原理、工艺设计条件，通过进行物料衡算、热量衡算确定了反应器的尺寸、传热面积、塔径等参数。同时，关注了安全生产、三废处理等问题并提出了相应的解决措施。

关键词 环氧乙烷 乙烯 直接氧化 固定床反应器

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Abstract

Ethylene Oxide is the derivative of ethylene, which is the important basic organic chemical raw material. It is widely utilized in producing varied fine chemicals like ethanediol, agricultural pesticide emulsifier, just name two. Advanced method we apply now is the direct oxidation reaction between pure oxide and ethylene with the catalyst of silver in Tube fixed-bed reactor. In this them, we mainly introduce the principle and the condition of process design of producing ethylene oxide. Meanwhile, the parameters such as the volume, transfer area and reactor diameter are determined by calculating the material balance and energy balance. At the end of this thesis, we put safety issue and recycle issue of waste into discussion with proposing some measure to solve those problems.

Keywords Ethylene oxide, Ethylene, Racked-bed reactor

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