化工工艺学设计.

1、Hefei Un iversity 化工工艺学课程设计 题目: 3万吨/年乙烯氧化制环氧乙烷反应系统设计 系别： 化学材料与工程系 班级: 姓名: 学号: 队别: 队员: 教师: 目录 1. 概述 3 1.1. 化工工艺设计的意义和主要内容 3 1.1.1. 意义 3 1.1.2. 内容 3 1.2 环氧乙烷基础知识和应用 4 1.2.1. 环氧乙烷物理性质 4 1.2.2. 环氧乙烷化学性质 4 1.3. 本设计的主要思路及创新点 5 2. 工艺路线设计 6 2.1. 氧化反应 6 2.2. 二氧化碳脱除 7 2.3. 反应过程分析 7 2.4. 催化剂的选择 8 2.5. 反应器及混合器的

2、选择 9 2.6. 工艺流程图 9 3. 物料衡算 10 3.1 物性数据 10 3.2 设计依据 10 3.3 循环系统的物料衡算 11 3.3.1. 计算依据 11 3.3.2. 混合器 12 3.3.3. 反应器 12 4. 热量衡算 16 5. 乙烯氧化固定床列管反应器计算 16 5.1. 反应器设备计算 17 5.2 确定氧化反应器的基本尺寸 17 5.3 床层压力降的计算 18 5.4 传热面积的核算 19 5.5 反应器塔径的确定 20 6. 各组分吸收情况计算 21 6.1. 环氧乙烷吸收塔 21 6.2. CO2 的吸收系统 24 7. 总结 24 参考文献 25 1. 概述

3、 1.1. 化工工艺设计的意义和主要内容 1.1.1. 意义 化工工艺设计是化工过程设计的核心， 其目的是在于确定生产过程的工艺条 件和相关设备的一系列工程技术问题。 化工工艺设计是对产品的生产过程进行研 究和规划，分析比较、选择最合适的方法，它包括原料路线和技术路线的选择、 工艺流程设计、物料衡算、能量衡算、工艺设备的选型、非标设备的设计、车间 平面及立面布置、化工管路设计等。 1.1.2. 内容 工艺设计的依据是经批准的可行性研究报告、 总体设计、 工程设计合同书及 设计基础资料。制定相应的工艺流程，其原则是选择先进可靠的工艺技术路线， 进行方案比较，对方案进行优化， 确定合理的工艺流程方

4、案， 选取合适的工艺设 备，在考虑工艺流程方案时， 应同时考虑到对废物的综合利用方案和必要的治理 措施。进行工艺物料和热量平衡计算、绘制工艺流程图 （PFD）、编制工艺设备数 据表和公用工程平衡图，确定公用工程、环保的设计原则和排出物治理的基本。 化工工艺设计的内容有： 根据确定的方案，设计带控制点的工艺流程图； 确定设计基准，进行物料衡算和热量衡算； 进行设备的工艺计算、选型和实际布置； 编制化工工艺设计说明书。 在工艺设计的过程中， 工艺专业要和外专业互提条件， 条件表作为重要的技 术文件，是主导专业设计的初步成果，是接受专业的设计依据。 1.2 环氧乙烷基础知识和应用 1.2.1. 环氧

5、乙烷物理性质 环氧乙烷（简称E0）,英文名称epoxyethane又被称为氧化乙烯，也称恶 烷，分子式：C2H4，分子量：44.05,沸点：104C，熔点：-1122C，蒸汽压： 145.91kPa/20C。相对密度（水）=1: 0.87,相对密度（空气）=1: 1.52。在常温下为 无色气体，低温时为无色易流动液体，在空气中的爆炸限（体积分数）为 2.6% 100%，它易与水、醇、氨、胺、酚、卤化氢、酸及硫醇进行开环反应有乙醚 的气味，其蒸气对眼和鼻粘膜有刺激性，有毒。环氧乙烷易自聚，尤其当有铁、 酸、碱、醛等杂质或高温下更是如此，自聚时放出大量热，甚至发生爆炸，因此 存放环氧乙烷的贮槽必须

6、清洁，并保持在0C以下。 1.2.2. 环氧乙烷化学性质 环氧乙烷在一定条件下，可与水、醇、氢卤酸、氨及氨的化合物等发生加成 反应，其中与水发生水合反应生成乙二醇， 是制备乙二醇的主要方法。 当用甲醇、 乙醇、丁醇等低级醇与环氧乙烷作用时， 分别生成乙二醇甲醚、 乙二醇乙醚、 乙二醇丁醚。 应用： 环氧乙烷可杀灭细菌（及其内孢子） 、霉菌及真菌，因此可用于消毒一些不 能耐受高温消毒的物品。 环氧乙烷也被广泛用于消毒医疗用品诸如绷带、 缝线及 手术器具。 环氧乙烷有杀菌作用， 对金属不腐蚀，无残留气味，因此可用材料的气体杀 菌剂。主要用于制造其他各种溶剂 （如溶纤剂等 ）,稀释剂 ,非离子型表面

7、活性剂 ,合 成洗涤剂、抗冻剂、消毒剂、增韧剂和增塑剂等。与纤维素发生羟乙基化可合成 得水溶性树脂 （其环氧乙烷含量约 75%）。还可用作熏蒸剂、 涂料增稠剂、乳化剂、 胶黏剂和纸张上浆剂等。通常采用环氧乙烷 -二氧化碳（两者之比为 90： 10）或 环氧乙烷 -二氯二氟甲烷的混合物，主要用于医院和精密仪器的消毒。环氧乙烷 用熏蒸剂常用于粮食、食物的保藏。 例如，干蛋粉的贮藏中常因受细菌的作用而 分解，用环氧乙烷熏蒸处理，可防止变质，而蛋粉的化学成分，包括氨基酸等都不受影响。 环氧乙烷易与酸作用， 因此可作为抗酸剂添加于某些物质中， 从而降低这些 物质的酸度或者使用其长期不产生酸性。例如， 在

8、生产氯化丁基橡胶时， 异丁烯 与异戊二烯共聚物的溶液在氯化前如果加入环氧乙烷， 则成品即可完全不用碱洗 和水洗。 由于环氧乙烷易燃及在空气中有广阔的爆炸浓度范围， 它有时被用作燃料气 可以作为火箭和喷气 60：40-95：5）。这 化爆弹的燃料成份。 环氧乙烷自动分解时能产生巨大能量， 推进器的动力，一般是采用硝基甲烷和环氧乙烷的混合物（ 种混合燃料燃烧性能好，凝固点低，性质比较稳定，不易引爆。总的来说，环氧 乙烷的上述这等直接用途消费量很少， 环氧乙烷作为乙烯工业衍生物仅次于聚乙 烯，为第二位的重要产品。 其重要性主要是以其为原料生产的系列产品。 由环氧 乙烷衍生的下游产品的种类远比各种乙烯

9、衍生物多。 环氧乙烷的毒性为乙二醇的 27 倍，与氨的毒性相仿。在体内形成甲醛、乙二醇和乙二酸，对中枢神经系统 起麻醉作用，对粘膜有刺激作用，对细胞原浆有毒害作用。 大部分的环氧乙烷被用于制造其它化学品， 主要是乙二醇。 乙二醇主要的最 终用途是生产聚酯聚合物， 也被用作汽车冷却剂及防冻剂。 其次用于生产乙氧基 化合物、乙醇胺、乙二醇醚、亚乙基胺、二甘醇、三甘醇、多甘醇、羟乙基纤维 素、氯化胆碱、乙二醛、乙烯碳酸酯等下游产品。 1.3. 本设计的主要思路及创新点 本设计采用银作催化剂氧气直接氧化法， 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

10、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系统。 2. 工艺路线设计 2.1.氧化反应 乙烯氧化过程，按氧化程度可分为选择氧化（部分氧化）和深度氧化（完全 氧化）两种情况，乙烯分子中碳碳双键 C=C具有突出的反应活性，在一定条件 下可实现碳碳双键选择性氧化，生成环氧乙烷。 但在通常的氧化条件下，乙烯的 分子骨架容易被破坏，而发生深度氧化生成二氧化碳和水。为使乙烯氧化反应尽 可能的约束在生成目的产物一环氧乙烷的方向上， 目前工业上乙烯直接氧化生成 EO的最佳催化剂均采用银催化剂。在银催化剂作用下的反应方程式如下： ch2ch2 +匕欲

11、|） /-101 kJ/mol o 另外，乙烯直接氧化还有副产物生成, 其中 CO2和水最多。实验已证明这 些副产物以两条不同的路线生成的。首先, 乙烯直接氧化生成CO2和水并伴随 着许多寿命极短的部分氧化中间产物: C2H4+3O2 2CO2+2H2O 1308.28kJ/mol 这一反应用氯化物来加以抑制，该氯化物为催化剂抑制剂即 1, 2二氯乙 烷（EDC），EO自身有也一定的阻止进一步氧化的能力。 C2H412O2 CH 3CHO C2H4 O2 2CH 2。 在反应过程中如有碱金属或碱土金属存在时，将催化这一反应 CO2 CO2还由EO氧化而得，这时它首先被异构为乙醛，然后很快被氧化

12、为 和H2O。反应速度由EO异构化控制。 C2H 4O CH 3O -CHO CH 3CHO 52O2 、2CO2 2H2O 反应器副产物中除CO2和H2O以外还有微量的乙醛和甲醛。它们在精制单 兀中从EO和EG中分离掉，以上氧化反应均是放热反应。 22二氧化碳脱除 本装置采用碳酸盐溶液吸收C02,以脱除氧化反应的副产物C02,此吸收为 化学吸收： K2CO3 + C02 + H202KHCO3 + 26.166kJ/mol(7) 应分五步进行： + - H2O=H + 0H(8) K2C03=C032 + 2K (9) + 2 H + C032 =HC03-(10) K+ + HCO3- =

13、KHCO3(11) CO2 + OH- =HCO3- (12) 速度由第五步控制，在接近大气压下，用蒸汽汽提富碳酸盐液，将C02从 系统中解析出来，排至大气： KHCO3 K2CO3+CO2十 H20 (13) CHaCllj 环氧乙烷(简称E0)是最简单也是最重要的环氧化合物，在常温下 为气体，沸点10.5C。可以与水、醇、醚及大多数有机溶剂以任意比混合。 有毒, 易自聚，尤其当有铁，酸，碱，醛等杂质或高温下更是如此，自聚时放出大量热， 甚至发生爆炸，因此存放环氧乙烷的贮槽必须清洁，并保持在0C以下。 2.3.反应过程分析 工业上生产环氧乙烷的方法是乙烯直接氧化法，在银催化剂上乙烯用空气或

14、纯氧氧化。乙烯在 Ag/ a AI2O3催化剂存在下直接氧化制取环氧乙烷的工艺， 可用空气氧化也可以用氧气氧化，氧气氧化法虽然安全性不如空气氧化法好，但 氧气氧化法选择性较好，乙烯单耗较低，催化剂的生产能力较大，故大规模生产 主反应 副反应 采用氧气氧化法。主要反应方程式如下: ch 上+ciij（气 2 / O ZVf/科虬e 103+ 4kJ/mol A/ P-产品环氧乙烷；W排空废气；SPC未脱除二氧化碳的循环气；TC-脱除的二氧 化碳； SRC脱除二氧化碳的循环气 3.32混合器 (1) 循环气体的温度：79.00C压力1.76MPa混合气出料温度：76.00C压 力1.76MPa进料

15、气体被EO反应产品气体从78C加热到152C,而产品气体从 202 C被冷却到138 C。 (2) 环氧乙烷吸收塔吸收率(%)： 氮气：0.0050 氩气：0.0010 氧气：0.010 甲烷：0.0100 乙烯：0.0500 乙烷：0.0020 氧化碳：1.3000 环氧乙烷: 99.6000 水：65.2940 乙二醇：100.0000 (3) 计算过程 1) 计算新鲜乙烯原料中乙烯量 1*10000*1000 =220.2620kmol/h _ 计划任务X10000X000 开工率 X44.0524 X合成收率7200*44.0524*30% 新鲜乙烯原料中甲烷的量=220.2620 0

16、.05% =0.1103kmol/h 99.85% 新鲜乙烯原料中乙烷的量=220.2620 0.01% =0.0221kmol/h 99.85% 新鲜乙烯原料的量=新鲜乙烯原料中乙烯量+新鲜乙烯原料中甲烷的量+新 鲜乙烯原料中乙烷的量 即：F2=220.2620+0.1103+0.0221=220.3944kmol/h 设：反应器的进料量为 MF(kmol/h);新鲜甲烷原料量为F3；针对混合器列 乙烯和甲烷的物料衡算方程，得: MFX 30 % =MFX 30 % X(1 10% ) *1 0.0005) (X 0.0018)+220.2620+X).5% (1) MFX 50% =MFX

17、 50% X(1-0.0001) (X0.0018)+0.1103+Fs 96.9%(2) 由(1) (2)两式联立可得 MF=9268.1471F3=12.2463 2) 设循环气中环氧乙烷的量为 Reo ;反应器中的环氧乙烷的量为 MFe。; 环氧乙烷的摩尔分率为yE。；针对混合器列环氧乙烷的物料衡算方程，得: 循环气中得环氧乙烷的量=反应器中的环氧乙烷的量; REO = MFeo =MF yEO 反应器中环氧乙烷的量: MFeo=MFyEO + MFyc2H40.1 80% (1-0.996)(1-0.0018) 由以上两式得. MF x yEo _ 0.仆0.8汉(1 0.996 (1

18、0.0018) 式得 MF - 1 -(1 - 0.996) (1 -0.0018 解得：yEo =0.0001 3) 设：新鲜氧气原料的量为F1 (kmol/h);针对混合器列氧气的物料衡算方 程，得：反应器进料中的氧气量=新鲜氧气原料中的氧气量+循环气中的氧气量 MFX yo2=F1 Xy?O2+RXy/O2 循环气中的氧气量=反应器中的氧气量-反应消耗的氧气量-氧气的吸收量- 氧气的排放量 RXyo2=MFXyo2-MFXyc2H4X).1 X.8 X.5-MF Xc2H40.1 X.2 X X1-0.0001) (X 1-0.0018) 即：RX8.32% =F199.8% +MFX8

19、.32% MFX 30% 0.1 X0.8 0.5-MF 30% X0.1 0.2 3 *1-0.0001) (K0.0018) 解得：F1 =252.1495kmol/h 4) 设：环氧乙烷吸收塔吸收的二氧化碳的吸收率为? CO2 ;二氧化碳吸收 解析塔二氧化碳的吸收率为CQ。 针对混合器列二氧化碳的物料衡算方程，得： 反应器中的二氧化碳的量 二新鲜甲烷进料中的二氧化碳的量+循环气中的二 氧化碳的量： MF yCO2 = F3 y co R y co2。 I RXy?o2=MFXyco2+MFX yc2H4.1 X.2 X X1co2 ) X1-0.0018) (X cq ) 即：MFX y

20、co2=F3X0.6% +MFXyco2 +MFX30% X0.1 X0.2 2 *1-0.013) (K0.0018) N1-0.18)解得：co =0.0500 5) 设：新鲜乙烯原料量为 F2；乙烷的吸收率为gh6，针对混合器列乙烷 的物料衡算方程，得：反应器中的乙烷的量 =新鲜乙烯原料中的乙烷的量+循环 气中的乙烷的量：MF yc2H6 = F2 y C2H6 R yc?% 循环气中的乙烷的量=MF yc2H6 ( - : c2h6) (1-0.0018) 即：MF yC2H6 = 520.21380.1% MF yc(1 -0.00002 )(1 -0.0018) 解得：yc2H6

21、=0.0175 6) 设：氮气的吸收率为:n2 ；针对混合器列氮气的物料衡算方程，得： 反应器中的氮气的量=新鲜氧气原料中的氮气的量+新鲜甲烷原料中的氮气 的量+循环气中的氮气的量：MF汇yN26 = E汇y 2十F3汇y瞩+ R汇y咚 循环气中氮气的量=MF yN2(1 -N2)(1-0.0018) 即 MF x yN2 =509.9414x0.005% +16.38807% + MF x 加2 乂 (1 0.00005 況(1。務 解得：Yn2 =0.0118 7) 设：氩气的吸收率为:n2 ；针对混合器列氩气的物料衡算方程，得： 反应器中的氩气的量=新鲜氧气原料中的氩气的量+循环气中的氩

22、气的量 MF yAr = F y Ar R y Ar 循环气中的氩气的量=MF yAr (1 -二Ar) (1-0.0018) 即：MF yAr =509.94140.195% MF yAr (1 0.00001) (1 0.0018) 解得：yAr =0.0323 8) 设：水的吸收率为h2o ;循环气中水的摩尔分率为yH2。，针对混合器 列水的物料衡算方程，得： 循环气中的水的量=反应器中的水的量+反应生成的水的量 R yH2O=MF yH2o MFyc2H4 0.1 0.198 1 (1-： H20) (1-0.0018) 反应器中水的摩尔分率： yH2O =1- yCH4 -沧出-y

23、O 2 - yCO2 - yC2H 6 - y N 2 - yAr - yEO =1-0.5-0.3-0.0832-0.05-0.0168-0.0112-0.0323-0.0001=0.0063 又有：Fi+F2+F3+R=MF , 即 R=MF- F1-F2-F3 得：R=6178.7647-252.1495-146.9295-8.1642=8657.2823kmol/h R yH20=MF 0.0MF 0.3 0.1 0.12 (10.6) (10.0)0 得：yH2。=0.0068 3.3.3.反应器 （1）反应温度为243E，压力为1.60MPa,反应物料由塔顶加入 （2）计算过程（y

24、表示MF中各个组分的摩尔分率） 1） 反应器出口的乙烯的量=MF yc2H4 （1 -乙烯的单程转化率） =8414.4025 X 0.3 X （1-10 %） =2271.8887 kmol/h 2）反应器出口环氧乙烷 =MF xyC2H4江乙烯的单程转化率 环氧乙烷的选择性 =8414.4025 X 0.3 X 10%X 80% =201.9457 kmol/h 3）反应器出口二氧化碳=MFX yC2H4X乙烯的单程转化率X二氧化碳的选择性 X 2+MFX y CO2 =8414.4025 X 0.3 X 10%X 20%X 2+8414.4025 X 8.32 % =520.6833 k

25、mol/h 4）反应器出口水量（反应中每生成一摩尔的二氧化碳同时生成一摩尔的水） 所以： 反应器出口 MF yH2O MF yC2H4乙烯单程转化率 二氧化碳选择性 =8414.4025 X 0.0063+8414.4025 X 0.3 X 10%X 20%X 2 =244.8591 kmol/h 5）反应器出口氧气量（混合器中氧气量-生成环氧乙烷消耗的氧气量-生成 乙醛消耗氧气量-生成二氧化碳消耗的水量） 即：反应器出口水量 二MF y2 -MF yc2H4乙烯单程转化率环氧乙烷选择性 0.5 MF yC2H4乙烯单程转化率 二氧化碳择性 3 =8414.4025 X 0.0832 8414

26、.4025 X 0.3 X 10%X 80%X 0.5 8414.4025 X 0.3 X 10%X 20%X 3 =448.9084 kmol/h 6) 反应器出口氮气，氩气，甲烷，乙烷的量 因为在反应器中这些物料没有发生变化，所以其量等于进口的量 即：氮气=99.1063 kmol/h氩气=271.7852 kmol/h 甲烷=295407.2013kmol/h乙烷=147.2524kmol/h 4. 热量衡算 (1)原料气带入的热量Qi 原料气的入口温度为423.15 K,以273.15 K为基准温度，则 Q=：Z nCpi(T入-T基)(kJ/h(4-4) i 计算结果列于表4-2中

27、表4-1原料气带入的热量 组分 Cp (J/ mol K) Xni X ni C pi C2H4 92.2845 0.0340 3.1380 O2 46.8900 0.0560 2.6265 CO 2 66.714 0.0770 5.1375 N2 44.607 0.8330 37.158 合计 - 1.0000 45.0600 由计算结果可知 QNXniCpit 入(4-5) 由公式 4-5 可得 Q1=12621.60375 30.040 (483.15-273.15)=4.155 107kJ/h (2) 反应热Q2在操作条件下，主副反应的热效应分别为 、 1 主反应：C2H402 -；

28、C2H4O 25.19kJ/mol(4-6) 2 副反应：C2H4 3o2 、2CO2 2h2O 315.9kJ/mol(4-7) 则主反应的放的热量为： Q21=223.56510.20.6625.191034.1886 = 3.11371 06kJ /h 副反应的放热量为： Q21=223.56510.20.34315.91034.1886 =2.0115107kJ/h 总反应热为： 67 Q2 =Q21 Q22(3.1137 20.1150)10 =2.3229 10 kJ / h (3) 氧化气带出的热量Q3 氧化气出口温度为507.15 K,以273.15 K为基准温度，则 Q1nC

29、pi(T出-T基)(k J/h(4-8) i Q3 二 NXnQpit出(4-9) 由公式 4-7 可得 Q3=4373.8786 80.912 234=5.0724 X07kJ/h (4) 反应器的散热量Q4 Q什 Q2=Q3+Q4(4-10) 可得反应器散热量 Q4=Q1+Q2 - Q3= (4.155+2.3229- 5.0724) 107=1.4055 107kJ/h 5. 乙烯氧化固定床列管反应器计算 5.1. 反应器设备计算 在物料衡算和热量衡算的基础上，可以对反应部分主要设备的工艺参数进行 优化计算。这一部分主要是反应器的工艺参数优化。 设计生产能力：3万吨/年；生产过程安全系数

30、：1.04 ;本设计采用一台反 应器进行反应。 已知：(1)每小时输入的原料气量总为 12621.6038 kmol/h; 以银为催化剂，颗粒为球形，d=5mm,空隙率；=0.48 ; 反应温度为234E，操作压力为1.6MPa,空速为4000/h; 反应器列管规格为44.9 X 3mm (5) 反应热用水带走，导出水进口温度 210C，导出水温度220C； 原料气进口温度为150C，氧化气出口温度为234Eo 计算催化剂床层体积VR-丫总 Sv 进入反应器的气体总流量为12621.6038kmol/h 给定空速为 4000/h 12621.6038 22.4 4000 = 51.9519m3

31、 5.2确定氧化反应器的基本尺寸 对于列管式固定床反应器，首先应根据传热要求选定选择44.9 X 3mm的 不锈钢管作为反应器的反应管规格20，再求出反应管根数no 反应管内径：di=44.9-3 X 2=38.9mm=0.0389m (5-10) 反应管根数n n 二 ! 2 : 2 d i H - d i 44 由公式(5-10)可得 51.9519 兀2 0.0 38910.69 4 =4091 根 经圆整可得，反应管根数为4091根。 5.3床层压力降的计算 可查得如下计算公式: 150(1一 A 1.75G dp (5-11 ) 式中？P床层压力降，kg/m2 ； H 催化剂床层咼度

32、，m G 质量流速，kg/m2.s ; 订气体密度,kg/m3; g重力加速度，m/s2; :固定床空隙率； dp 催化剂颗粒当量直径，m J气体粘度，Pa- S或(kg/m s)； 57.99 7.17 9.8 0.005 1一0.8(150 (1 0.8) 4.26 10 厂( 0.8 0.005 1.75 57.99) 5.7 本次设计所选用的催化剂为 d=5mrtl勺球型，计算其直径为d = 0.005m H = 10.69m； = 0.48 m 354898.60kg/h _ “er 2、 G257.9900kg/(m s) A 1.7m2 3600 -4.26 10Pas =7.1

33、7kg/m3 由式5-11得 = 37390.08kg/m2 =0.3740MPa 5.4传热面积的核算 对数平均温差公式为 选 (5-1 ) 导入温度 导出温度 原料入口温度 反应出口温度 温度C 210 220 150 234 换热介质采用逆流，则由5-1得 (234-210)-(220-210) _22 41K ,234 210 In 220-150 则有A需 = Q4 K ：tm (5-13) 63 8.9544 1010 12 3600 298.82 22.41 2 = 185.7164m (5-14) 则有 a实二3.14 0.032 9 631.54 = 570.2934m2 可

34、知A实A需，即实际传热面积大于按传热计算所需的传热面积，所以设计 符合要求。 5.5反应器塔径的确定 查得塔经的计算公式20: D =t (nc -1) 2b( 5-15) 式中d壳体内径，m t管中心距，m nc 横过管中心线的管数； b 管束中心线最外层管的中心至壳体内壁的距离 t 二 1.368d2 1.368 0.0389 二 0.0530m ； 一般取 b=(11.5)d2 ， 取 b=1.3d2=1.3 0.0389 = 0.05060m 横过管中心线的管数为 nc=1.1、n( 5-16) 由公式 5-16，可得 % =1.1 4091 二 70.3590 ： 70 所以，由公式

35、 5-15可得D =0.0532 (70 -1厂2 0.0506 = 3.772m本反应器 取最小壁厚为20mm故外径为D = 3772 + 27.5x 2 = 3827 mm。故取反应器外径 为 3827mm 5-2氧化反应器的参数 名称 数据 原料进料量，kmol/h 8414.4025 产品产量，吨/年 30000 原料进口温度，C 150 氧化气出口温度，C 234 水进口温度，C 210 水出口温度，C 220 氧化反应器台数，台 1 氧化反应器直径，mm 3827 列管根数，根 4091 列管尺寸，mm 38.9 X 3 氧化反应器高度，mm 12190 换热面积，m 570.29

36、34 6. 各组分吸收情况计算 6.1. 环氧乙烷吸收塔 (1) 该塔用纯水作为吸收剂，吸收塔的温度为47C，压力为1.45MPa (2) 各组分的吸收率(%: 氮气：0.0050氩气：0.0010氧气：0.0100甲烷：0.0100 乙烯：0.0500乙烷：0.0020二氧化碳：1.3000 环氧乙烷：99.6000 水：65.2940 (3) EO吸收塔吸收液汽比=2.0 （4）计算过程（y表示RF中的摩尔分率，:-为吸收率） 1）气体中各个组分的量 a）出口环氧乙烷的量二进入吸收塔的环氧乙烷量（1-环氧乙烷的吸收率） =RFeoX （1 a ec） =223.55055 X （1-99.

37、6 % ）=0.8942 kmol/h b）出口乙烯的量=进入吸收塔的乙烯的量（1 -乙烯的吸收率） = RFc2H4X (1 a C2H4() =3596.9021 X (1-0.05 % )=3417.0570kmol/h c）出口的二氧化碳的量 =进入吸收塔的二氧化碳的量（1 -二氧化碳的吸收率） =RFC02X （1 一 a co） =846.9705X （1-1.30 % ）=770.8716 kmol/h d）出口的氧气的量=进入吸收塔的氧气的量（1 -氧气的吸收率） = RF)2X (1 一 a 02) =680.5901 X (1-0.01 % )=673.2953 kmol/

38、h e）出口的甲烷的量=进入吸收塔的甲烷的量（1 -甲烷的吸收率） =REh4X （1 a ch） =680.2076 x （1-0.01 % ）=680.1396 kmol/h f）出口的乙烷的量=进入吸收塔的乙烷的量（1 -乙烷的吸收率） = RFC2H4X （1 a c2h） =224.0056 X （1-0.002 % ）=220.4716kmol/h g）出口的氮气的量=进入吸收塔的氮气的量（1 -氮气的吸收率） =RFf2X （1 一 a N2） =150.6738 X （1-0.005 % ）=148.6519 kmol/h h）出口的水蒸气的量=进入吸收塔的水蒸气的量（1 -水

39、蒸气的吸收率） =RF H2oX (1 一 a H2( =168.6381 X （1-65.294 % ）=127.4738 kmol/h 2）吸收剂的用量H（采用纯水做吸收剂） EO吸收塔吸收液汽比L/V=2.0 塔内气体的平均流率V进料量塔顶气体量 2 塔内液体的平均流率L=吸收剂量H（吸收剂量H 被吸收的量） 2 即：吸收剂的用量=（进料量+塔顶出口气体量）液气比-被吸收的量/2 得：吸收剂用量 H=（6110.5386+5882.1639）3-（6110.5386-588.1479）1.5/2 解得:H=23277.7726 kmol/h 3）富液中各个组分的量 a）环氧乙烷的量=进入吸收塔环氧乙烷量X环氧乙烷的吸收率 =RFeoX a eo =223.5566 X 99.6 % =222.6564kmol/h b）乙烯的量=进入吸收塔的乙烯的量乙烯的吸收率 = RFc2H4oX a C2H4O =3596.9021 X 0.05 % =0.2985 kmol/h c）二氧化碳的量=进入吸收塔的二氧化碳的量二氧化碳的吸收率 = RFcO2X a co2 =846.9989 X 1.30 % =11.0111kmol/h d）氧气的量=进入吸收塔的氧气的量氧气的吸收率