年產(chǎn)6萬噸環(huán)氧乙烷氧化反應(yīng)工序工藝設(shè)計(jì)

河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書作者：王××學(xué)號：××××系：××××××××專業(yè)：××××××××題目：年產(chǎn)6萬噸環(huán)氧乙烷氧化反響工序工藝設(shè)計(jì)指導(dǎo)者：王××職稱：教授評閱者：2023年06月08日畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕中文摘要年產(chǎn)6萬噸環(huán)氧乙烷氧化反響工序工藝設(shè)計(jì)摘要：環(huán)氧乙烷是根本的有機(jī)化工產(chǎn)品之一。工業(yè)上環(huán)氧乙烷主要由乙烯與氧氣在銀催化劑作用下直接氧化制得。本設(shè)計(jì)主要是針對年產(chǎn)6萬噸環(huán)氧乙烷氧化反響工序進(jìn)行的工藝設(shè)計(jì)。闡述了環(huán)氧乙烷的根本性質(zhì)及用途;在確立了環(huán)氧乙烷氧化反響工藝流程的根底上，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求及的設(shè)計(jì)參數(shù)對氧化反響工序進(jìn)行物料、熱量衡算，并對反響器及環(huán)氧乙烷吸收塔進(jìn)行了工藝計(jì)算，對工藝涉及的主要換熱器進(jìn)行了選型。對氧化反響工序進(jìn)行了平立面布置設(shè)計(jì)，對反響器及器后冷卻器涉及的管道進(jìn)行了配管設(shè)計(jì)；繪制了環(huán)氧乙烷氧化反響的管道及儀表流程圖〔PID〕、平立面布置圖及局部的管道布置圖。關(guān)鍵詞：環(huán)氧乙烷乙烯直接氧化工藝設(shè)計(jì)小4號宋體，1.5倍行距〔要求200~300字〕〔空2行〕關(guān)鍵詞：××××××××××××〔小4號宋體〕〔小4號黑體〕畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕外文摘要TitleAnnualoutputof60,000tonsofethyleneoxideoxidationprocessdesignprocessAbstractEthyleneoxideisoneofthebasicorganicchemicalproducts.Itwasobtainedmainlybythedirectoxidationwhichethyleneandoxygenonthecatalystofsilver.Thisindustrialdesignwasmainlyaboutproducing60thousandtonsofethyleneoxideintheoxidationprocess.Thebasicpropertiesofethyleneoxideandtheuseweredescribed.Accordingtothedesignplanrequirementsandtheknowndesignparameters,oxidationprocesswasconductedincludingmaterialandheatbalanceonthebasesoftheprocessoftheethyleneoxideoxidation.Atthesametime,thereactorandtheabsorptiontowerwereobtainedbythecalculationsinchemicalengineeringtechnology;themaintechnology-relatedheatexchangerwasselected;theoxidationprocesswascarriedoutonthefacadelayoutdesign;thereactorandthepipelineinvolvedconverterscoolerpipesweredonebypipingdesign;theethyleneoxideoxidationinvolvedpipingandtheinstrumentationdiagram(PID),facadelayoutmapandlocalchannellayoutmapwereportrayed.Keywords：EthyleneoxideEthyleneoxideprocessdesign目錄TOC\o"1-2"\h\u170801引言 kmol·h-1，根據(jù)公式PV=nRT其體積流量為4.2m3·s-1，通過V=0.785uD2,可得管徑D為600m。●管材的選擇管子材料的選擇主要根據(jù)輸送介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕、貨源和價(jià)格等因素綜合考慮決定。⑴溫度條件本設(shè)計(jì)中主要考慮溫度對材質(zhì)的要求，管道因溫度不同其耐溫能力各異。本設(shè)計(jì)中根據(jù)溫度、管徑及壓力的要求，選定管材為不銹鋼和碳鋼。⑵壓力條件

本設(shè)計(jì)中，所選公稱直徑與壓力均符合設(shè)計(jì)要求。⑶腐蝕考慮到副反響生成的二氧化碳溶于水腐蝕管道，應(yīng)選擇不銹、耐酸無縫鋼管及鋼板卷管均耐腐蝕管，符合要求?！衿渌蛩氐目紤]由于局部換熱系統(tǒng)需要蒸汽，需要考慮管的保溫，以減少能量的散失?；虮惠斔土黧w容易結(jié)晶，以免結(jié)晶堵塞管道，還應(yīng)考慮伴熱。綜上，給出主物流線管材、管徑一覽表見表6.1。表6.1主物流線管材、管徑一覽表管道號管徑管材PG0104200不銹鋼P(yáng)G0106150不銹鋼P(yáng)G0108500碳鋼P(yáng)G0110500碳鋼P(yáng)G0111600碳鋼P(yáng)G0112600碳鋼P(yáng)G0113600碳鋼P(yáng)G0114500碳鋼P(yáng)G0118500碳鋼P(yáng)G0119150不銹鋼P(yáng)G0120150不銹鋼6.2管道布置設(shè)計(jì)管道布置和平面布置一樣，對原那么問題必須予以慎重考慮，對具體細(xì)節(jié)也不能無視。否那么，將影響工程的施工和裝置的正常生產(chǎn)。考慮到管道中的物流為危險(xiǎn)性氣體，故將所有管道明裝，便于檢查泄露和維修。管道布置設(shè)計(jì)的原那么和主要思想：⑴進(jìn)行管道的布置和設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)保證平安、正常生產(chǎn)及便利操作、檢修，其次應(yīng)節(jié)約材料及投資，同時(shí)應(yīng)盡可能的整齊、美觀，以創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境。故設(shè)備與設(shè)備之間需設(shè)人行通道時(shí)，管道要在2m以上。⑵除滿足正常生產(chǎn)要求外，管道布置應(yīng)能適應(yīng)開停工和事故處理的要求，要設(shè)為開工送料、循環(huán)和停工時(shí)卸料，抽空、掃線、放空以及不合格產(chǎn)品的運(yùn)輸。⑶管道布置應(yīng)能適應(yīng)操作變化，但應(yīng)防止繁瑣、防止浪費(fèi)。閥門要盡量安裝在1-2m之間，便于維修與室外操作。為了保證管道系統(tǒng)平安，局部管道需熱補(bǔ)償。⑷進(jìn)出裝置的管道、裝置內(nèi)和管道外必須互相銜接，協(xié)調(diào)一致。結(jié)語在長達(dá)幾個月的設(shè)計(jì)階段，無論是專業(yè)知識，還是生活感悟，讓我學(xué)到了很多。首先，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我懂得了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，課本中的知識是實(shí)踐的根底，只有扎實(shí)的根底，才能建造穩(wěn)固的大廈，畢業(yè)設(shè)計(jì)是課本知識的充分運(yùn)用，只有積極、認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度與扎實(shí)的根底相結(jié)合，才能更快更好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。具體的說，在此次設(shè)計(jì)階段，讓我再一次穩(wěn)固了化學(xué)反響工程及化工設(shè)計(jì)概論這兩門課程，同時(shí)也對化工原理有了深入的了解，也讓我對PID圖、平立面布置圖、管道布置圖的畫法及設(shè)計(jì)原那么更加熟悉，同時(shí)，讓我更加的熟練CAD這個繪圖工具。培養(yǎng)了我查閱資料的能力、獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力等。其次，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)也啟發(fā)我對生活的思考，培養(yǎng)我合理安排時(shí)間、自律、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳顟B(tài)度，它是我再人生道路上一個質(zhì)的飛躍，讓我更嚴(yán)格的要求自己，更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶Υ龑W(xué)習(xí)跟生活，是我一生的裨益。參考文獻(xiàn)[1]鄭連中.淺談以環(huán)氧乙烷為原料的化工裝置設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].甘肅科技.2004,20〔9〕:44-45[2]呂延利.環(huán)氧乙烷的應(yīng)用調(diào)查報(bào)告[J].平頂山工學(xué)院學(xué)報(bào).2023,1〔1〕:32-33[3]王勝平,馬新賓,王華等.化學(xué)工藝學(xué)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].化學(xué)工業(yè)與工程.2005,22(S1):91-92[4]李紅權(quán).乙烯氧化制環(huán)氧乙烷反響的熱力學(xué)分析及工藝改良方法[J].工業(yè)催化,1999,1(1):33-34[5]齊潤紅,屠雨思.乙烯氧化制環(huán)氧乙烷固定床反響器的模擬及穩(wěn)定性分析.石油化工.1993,22(22):792-793[6]鄭寧來.我國乙二醇生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展[J].揚(yáng)子石油化工.1999,14(1):60-64[7]米鎮(zhèn)濤.化學(xué)工藝學(xué)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社,2023(1):242-243[8]梁汝軍,李建偉,陳標(biāo)華,那英姿.YS-7型銀催化劑上乙烯環(huán)氧化宏觀動力學(xué)[J].河南大學(xué)學(xué)報(bào).2007(2):141-146[9]王正烈,周亞平.物理化學(xué)上冊[M].北京.高等教育出版社,2007(11):310[10]王正烈,周亞平.物理化學(xué)上冊[M].北京.高等教育出版社,2007(11):311-314[11]時(shí)鈞,汪家鼎,余國倧,陳敏恒.化學(xué)工程手冊[M].北京.化學(xué)工程出版社,1976(11):132-133[12]柴誠敬.化工原理[M].北京.高等教育出版社,2023(6):153-154[13]朱炳辰.化學(xué)工藝學(xué)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社,2007(1):145-147[14]周敬思,梁光興,王起斌.環(huán)氧乙烷與乙二醇生產(chǎn)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社,1976(12):189[15]陳英南,劉玉蘭.常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)[M].上海.華東理工大學(xué)出版社,2005(4):35-36[16]柴誠敬.化工原理[M].北京.高等教育出版社,2023(6):347[17]張受謙.化工手冊上卷[M].濟(jì)南.山東科學(xué)技術(shù)出版社,1986:1192-1195致謝本設(shè)計(jì)及其論文都是在尊敬的王桂赟老師悉心的指導(dǎo)下完成的。在此向她表示最誠摯的感謝！正是因?yàn)橥趵蠋焽?yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)熏陶、認(rèn)真的工作態(tài)度鼓勵我認(rèn)真對待每一個設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，細(xì)心驗(yàn)算每一個設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過這次設(shè)計(jì)，讓我明白了作為一個設(shè)計(jì)人員，全面的知識攝取及其思考是極其重要的。王老師在專業(yè)知識上給與我的指導(dǎo)是相當(dāng)?shù)某浞值?，讓我感受到我的畢業(yè)環(huán)節(jié)是我在大學(xué)四年中學(xué)到東西最多的；每個設(shè)計(jì)階段都不是一次就成功的，尤其是在遇到困難解決不了的時(shí)候，她經(jīng)常教導(dǎo)我們要耐心細(xì)心的注意每一個細(xì)節(jié)，反復(fù)修改，每一次反復(fù)每一次修改，都凝聚著她的幸苦和認(rèn)真，不僅僅是讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)更完善，更激發(fā)了我對生活的思考，生活就像設(shè)計(jì)一樣，也應(yīng)該認(rèn)真細(xì)心的珍惜每一個細(xì)節(jié)。最后，我再次衷心的說一聲，鼓勵我一生的王老師，謝謝您！附錄1局部符號及對應(yīng)物理量Re雷諾準(zhǔn)數(shù)所設(shè)的基準(zhǔn)溫度當(dāng)量直徑熱油的溫度顆粒體積反響〔1〕的宏觀反響速率常數(shù)顆粒外表積反響〔2〕的宏觀反響速率常數(shù)流體密度二氧化碳的宏觀反響速率常數(shù)流體的平均流速氧氣的宏觀反響速率常數(shù)G流體的質(zhì)量流量熱油的平均熱容壓強(qiáng)降K總傳熱系數(shù)環(huán)氧乙烷生成速率二氧化碳的生成速率DG環(huán)氧乙烷在氣體中的擴(kuò)散系數(shù)Ms相對分子質(zhì)量T絕對溫度P氣體總壓強(qiáng)DL環(huán)氧乙烷在液體中的擴(kuò)散系數(shù)X溶劑的締合參數(shù)μL溶液的黏度v水的克分子容積at填料的總比外表積uL液相質(zhì)量通量σL液體的外表張力σc填料材質(zhì)的臨界外表張力Ψ填料形狀系數(shù)wV氣相質(zhì)量流量wL液相質(zhì)量流量Lh液體噴淋量φF泛點(diǎn)填料因子HOG氣相總傳質(zhì)單元高度NOG氣相總傳質(zhì)單數(shù)附錄2四階龍格－庫塔〔Runge-Kutta〕法解一階常微分方程組設(shè)一步長，自變量的變化幅度，在自變量的變化范圍內(nèi)，由上一點(diǎn)的函數(shù)值求下一點(diǎn)的函數(shù)值。附錄3催化床的長度及床層的溫度分布VB語言編程代碼PrivateSubForm_Click()Yao=0.2Yb=0t=474Ta=474Y=0.17L=0n=8000'總管數(shù)d=0.025'反響器的列管直徑(25)單位MCp=2.604'熱油的熱容k=656Rg=8.3145h=0.065Nao=3560000'單位是千克每小時(shí)Y2o=0.068Y3o=0.08Y6o=0Nto=8194.87'初始進(jìn)入反響器的各量之和Ya=YaoFori=1Tonp=2.1'總壓L=L+hCp1=11.84+0.11967*t-0.00003651*t*tNa=Nto*Ya/(1+0.5*Yb)s=Cp1*Na'乙烯Cp2=28.17+0.006297*t-0.0000007494*t*tN2=Nto*(3*Ya+2.234*Yb-0.532)/(1+0.5*Yb)s=s+Cp2*N2'氧氣Cp3=26.75+0.042258*t-0.00001425*t*tN3=Nto*(0.48-2*Ya-1.76*Yb)/(1+0.5*Yb)s=s+Cp3*N3'二氧化碳Cp4=4.969-0.00000767*t+0.0000000123*t*tN4=696.55s=s+Cp4*N4'氬Cp5=27.32+0.006226*t-0.0000009502*t*tN5=4646.4s=s+Cp5*N5'氮?dú)釩p6=29.16+0.01449*t-0.000002022*t*tN6=Nto*(0.4-2*Ya-1.8*Yb)/(1+0.5*Yb)s=s+Cp6*N6'水Cp7=-7.52+0.222062*t-0.00012595*t*tN7=(Nto*Yb)/(1+0.5*Yb)s=s+Cp7*N7'二氧化碳hr1=-99.735-0.0261*t+3.5*10^(-5)*t*t-20.39*10^(-9)*t*t*t+0.0621*10^(-10)*t*t*t*t'用T的函數(shù)表示hr2=-1328.71+0.0155*t-12.53*10^(-6)*t*t+2.07*10^(-9)*t*t*t'用T的函數(shù)表示'P1是乙烯的分壓,P2是氧氣的分壓，P3是二氧化碳的分壓，P6是水的壓力y3=(Y3o+2*Yao)*(1+0.5*Yb)-2*Ya-2*YbY2=(Y2o-3*Yao)*(1+0.5*Yb)+3*Ya+2.5*Yby6=(Y6o+2*Yao)*(1+0.5*Yb)-2*Ya-2*Ybp1=p*Yap2=p*Y2p3=p*y3P6=p*y6a=26.02-8.171*10000/(8.3145*t)b=30.78-1.093*100000/(8.3145*t)k1=Exp(a)k2=Exp(b)Kco2=Exp(-12.45+5.374*10000/(Rg*t))ko2=Exp(-24.6+1.176*100000/(Rg*t))m=k1*p1*p2p=Kco2*p3q=ko2*(p2^0.5)*P6z=k2*p1*(p2^0.728)r1=m/(1+p+q)r2=z/(1+p+q)k11=-n*3.14*0.25*d*d*(r1+0.5*r2)*(1+0.5*Yb)*0.001*620/8194.71k12=r1*n*3.14*0.25*d*d*(1+0.5*Yb)*(1+0.5*Yb)*0.001*620/8194.71k13=-((r1*hr1+0.5*r2*hr2)*n*0.25*3.14*d*d*620+k*(t-Ta)*3.14*d*n)/sk14=k*(t-Ta)*3.14*d*n/(Nao*Cp)'此D為熱油的管徑k21=-n*3.14*0.25*d*d*(r1+0.5*r2)*(1+0.5*(Yb+h*k12/2))*0.001*620/8194.71k22=r1*n*3.14*0.25*d*d*(1+0.5*(Yb+h*k12/2))*(1+0.5*(Yb+h*k12/2))*0.001*620/8194.71k23=-((r1*hr1+0.5*r2*hr2)*n*0.25*3.14*d*d*620+k*(t+h*k13/2-Ta-h*k14/2)*3.14*d*n)/sk24=k*(t+h*k13/2-Ta-h*k14/2)*3.14*d*n/(Nao*Cp)k31=-n*3.14*0.25*d*d*(r1+0.5*r2)*(1+0.5*(Yb+h*k22/2))*0.001*620/8194.71k32=r1*n*3.14*0.25*d*d*(1+0.5*(Yb+h*k22/2))*(1+0.5*(Yb+h*k22/2))*0.001*620/8194.71k33=-((r1*hr1+0.5*r2*hr2)*n*0.25*3.14*d*d*620+k*(t+h*k23/2-Ta-h*k24/2)*3.14*d*n)/sk34=k*(t+h*k23/2-Ta-h*k24/2)*3.14*d*n/(Nao*Cp)k41=-n*3.14*0.25*d*d*(r1+0.5*r2)*(1+0.5*(Yb