年產(chǎn)6萬(wàn)噸環(huán)氧乙烷工藝設(shè)計(jì)

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年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸環(huán)氧乙烷工藝設(shè)計(jì)The Design of Producting Ethylene Oxide Process 60,000 t/a目錄摘要 IAbstract .II引 言 .1第 1 章 國(guó)內(nèi)外環(huán)氧乙烷的綜述 .21.1 環(huán)氧乙烷在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 21.2 環(huán)氧乙烷在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)向 21.2.1 生產(chǎn)技術(shù) .21.2.2 技術(shù)發(fā)展動(dòng)向 .31.3 環(huán)氧乙烷的市場(chǎng)需求狀況 3第 2 章 工藝概述 .42.1 環(huán)氧乙烷的性質(zhì) 42.1.1 環(huán)氧乙烷的物理性質(zhì) .42.1.2 環(huán)氧乙烷的化學(xué)性質(zhì) .42.2 環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)方法的評(píng)述及選擇 42.2.1 氯乙醇法 .42.2.2 氧氣氧化法 .42.3 環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)原理 52.3.1 氧化反應(yīng)原理 .52.3.2 二氧化碳脫除原理 .62.4 工藝流程 6第 3 章 物料衡算 .83.1 物性數(shù)據(jù) 83.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 83.3 循環(huán)系統(tǒng)的物料衡算 83.3.1 計(jì)算依據(jù) .83.3.2 混合器(M-102) 93.3.3 反應(yīng)器(R-101) .133.3.4 環(huán)氧乙烷吸收塔(T-201) .163.3.5 排放系統(tǒng) .203.3.6 二氧化碳的吸收系統(tǒng) .223.4 環(huán)氧乙烷解析塔(T-203) 233.5 環(huán)氧乙烷解析塔頂冷凝器(E-204) 253.6 環(huán)氧乙烷解析塔塔頂冷凝器(E-205) 293.7 脫輕組分塔（T-301） 30第 4 章 熱量衡算 .334.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 334.2 反應(yīng)器(R-101) 334.3 產(chǎn)品第一冷卻器(E-101) 344.4 應(yīng)器進(jìn)料-產(chǎn)品換熱器(E-102) 36第 5 章 設(shè)備計(jì)算 .395.1 理論塔板計(jì)算 .395.2 實(shí)際塔板數(shù)的確定 405.3 塔徑的計(jì)算 .415.3.1 精餾段 .415.3.2 提餾段 .425.4 塔高的計(jì)算 .435.5 塔板結(jié)構(gòu)尺寸及溢流裝置的確定 435.5.1 堰長(zhǎng) .435.5.2 溢流堰高 .445.5.3 弓形降液管的寬度和面積 .445.5.4 降液管底隙高度 .455.6 塔板的布置 455.6.1 塔板分布 .455.6.2 浮閥的數(shù)目與排列 .465.6.3 鼓泡區(qū)面積 .465.6.4 閥孔分布 .475.6.5 孔速及動(dòng)能因數(shù) .475.6.6 開孔面積和開孔率 .47第 6 章 安全、環(huán)保及能量利用 .496.1 工藝設(shè)備一覽表 496.2 原料消耗表 496.3 能量消耗表 496.4 安全措施 506.5 三廢處理 50結(jié)論 .51致謝 .52參考文獻(xiàn) .53I年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸環(huán)氧乙烷工藝設(shè)計(jì)摘要： 本設(shè)計(jì)是對(duì)年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸環(huán)氧乙烷工藝設(shè)計(jì)。采用乙烯在純氧中直接氧化的方法制環(huán)氧乙烷，在實(shí)際生產(chǎn)理論的基礎(chǔ)上，制定合理可行的設(shè)計(jì)方案。本設(shè)計(jì)主要闡述了環(huán)氧乙烷在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用、工業(yè)生產(chǎn)方法、生產(chǎn)原理、工藝流程。并對(duì)對(duì)主要設(shè)備如：混合器、反應(yīng)器、環(huán)氧乙烷吸收塔、二氧化碳吸收系統(tǒng)，環(huán)氧乙烷解析塔，冷凝器，脫輕組分塔等進(jìn)行物料衡算，對(duì)環(huán)氧乙烷反應(yīng)器，產(chǎn)品第一換熱器，進(jìn)料- 產(chǎn)品換熱器，三個(gè)設(shè)備進(jìn)行熱量衡算。EO 精餾塔是環(huán)氧乙烷生產(chǎn)的重要設(shè)備，精餾塔采用 F1 型單溢流浮閥塔，溢流管為弓形降液管，設(shè)計(jì)確定全塔高度 21m，塔板總數(shù)為 31 塊，塔頂溫度可設(shè)為 45℃，塔釜溫度可設(shè)為 146℃，精餾段塔徑為 4m，塔板堰長(zhǎng) 2.8m，板上液層高度 0.064m, 閥孔數(shù)為1403 個(gè)，相鄰的兩排中心孔距 0.08m；提餾段塔徑為 3.2m，塔板堰長(zhǎng) 2.24m，板上液層高度 0.083m, 閥孔數(shù)為 809 個(gè)，相鄰的兩排中心孔距 0.087m。關(guān)鍵詞：環(huán)氧乙烷 工藝流程 反應(yīng)器 物料衡算 熱量衡算IIAnnual Output of 60,000 Tons of Ethylene Oxide Process DesignAbstract：This design is annual output of 60.000 ton of ethylene oxide process . by direct oxidation of ethylene in pure oxygen method of manufacturing ethylene oxide ,the feasible design scheme was set down according to the theory of practicality production. In this design, the position and the function in the national economy, the produce methods in industry, the principle of produce, process procedure. For the main equipment such as : mixtor, reactor, the absorb tower of epoxy ethane, the absorb system of carbon dioxide, the stripper of epoxy ethane, condenser, the dehydrogenation components of the tower etc. calculating of material balance were done , calculation of energy balance were carried on for the epoxy ethane reactor, heat exchanger, and condenser three equipment in all. EO distillation column is a important equipment for production of ethylene oxide. Distillation column use F1 the type single overflow tower. overflow pipe is arched downcomer. It was designed that the height of the full tower is 21m.,the total of the plates are 31,the top temperature could be set to 45 ° C and the temperature of reboiler can be set to 146 ° C,rectifying section of the tower diameter is 4m plate weir length 2.8m, The height of the on-board liquid layers is 0.064m, the total of the valve hole is 1403, the length of plates weir is 2.24m, the height of on-board liquid layers 0.083m, the total of the valve hole is 809,the pitch of two adjacent rows of center is 0.087m.Keywords: Ethylene Oxide ; Process ; Reactor ; Material Balance ; Heat Balance1引 言環(huán)氧乙烷是乙烯的衍生物，是重要的基本有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚酯產(chǎn)品及汽車用防凍劑的原料乙二醇。環(huán)氧乙烷還可衍生出一些重要的精細(xì)化工中間體， 應(yīng)用范圍遍及紡織、 洗染、 醫(yī)藥、 電子、 汽車等諸多領(lǐng)域。環(huán)氧乙烷早期采用氯醇法工藝生產(chǎn)，20 世紀(jì) 20 年代初，美國(guó)聯(lián)合碳化合物公司(Union Carbide Corp 簡(jiǎn)稱 UCC)進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)，該法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)乙烯的純度要求不高，反應(yīng)條件較緩和，但生產(chǎn)過(guò)程中消耗大量石灰和氯氣，反應(yīng)介質(zhì)有強(qiáng)腐蝕性，腐蝕設(shè)備，且有大量含氯化鈣的污水生成，污染環(huán)境，產(chǎn)品純度低，現(xiàn)已被淘汰。之后公司基于Lefort 有關(guān)銀催化劑的研究成果， 使用銀催化劑， 推出空氣法乙烯直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷工藝。50 年代末（1958 年） ，美國(guó)殼牌化學(xué)公司（Shell Chemical Company 簡(jiǎn)稱 Shell）公司有開發(fā)了氧氣法，即乙烯直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的技術(shù)。由于直接氧化法與氯乙醇法相比具有工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)腐蝕性，無(wú)大量廢料排放，廢熱可合理利用等優(yōu)點(diǎn)，故得到迅速發(fā)展。 由于氧氣直接氧化法技術(shù)先進(jìn)，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品純度低，產(chǎn)品純度可達(dá) 99.99%此外設(shè)備體積小，放空量少，排出的廢氣量只相當(dāng)于空氣氧化法的 2%，相應(yīng)的乙烯損失少，另外氧氣氧化法流程比空氣氧化法短，設(shè)備少，用純氧氧化劑可提高進(jìn)料濃度和選擇性，生產(chǎn)成本大約為空氣氧化法的 90%；同時(shí)氧氣氧化法比空氣氧化法反應(yīng)溫度低，有利于延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。因此，近年來(lái)新建的大型裝置均采用純氧作氧化劑，逐漸取代了空氣氧化而成為占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的工業(yè)生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)采用乙烯直接氧化法，即乙烯、純氧、致穩(wěn)劑甲烷和抑制劑，通入列管式固定床反應(yīng)器(銀催化劑作填料)中，在復(fù)合型銀作催化劑表面反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷。2第 1 章 國(guó)內(nèi)外環(huán)氧乙烷的綜述1.1 環(huán)氧乙烷在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用環(huán)氧乙烷（簡(jiǎn)稱 EO） ，又稱氧化乙烯，也稱惡烷，是一種最簡(jiǎn)單的環(huán)醚，是乙烯工業(yè)衍生物中僅此于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有機(jī)化工產(chǎn)品，是最簡(jiǎn)單最重要的環(huán)氧化物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位和作用。從全球來(lái)看，環(huán)氧乙烷主要用作化學(xué)中間體，它主要消費(fèi)于乙二醇，全球環(huán)氧乙烷產(chǎn)量的 60%都轉(zhuǎn)變?yōu)橐叶?，乙二醇可進(jìn)一步加工成聚纖維和樹脂。有 13%的環(huán)氧乙烷用于制造其它二醇類（如聚乙二醇、二甘醇和三甘醇等） 。環(huán)氧乙烷的第二大銷量是用于洗滌劑的乙氧基化物產(chǎn)品。其它環(huán)氧乙烷的衍生產(chǎn)品有乙醇胺、溶劑、乙二醇醚類等。環(huán)氧乙烷也用作熏蒸消毒殺蟲劑、殺菌劑以及醫(yī)療器械的消毒劑。我國(guó)由氯乙醇法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷始于 1960 年代，由于氯乙醇法對(duì)乙烯質(zhì)量要求不高，所以采用酒精發(fā)生乙烯和渣油裂解混合烯烴生產(chǎn)環(huán)氧乙烷在我國(guó)石油化工發(fā)展初期具有一定意義。隨著大規(guī)模引進(jìn)環(huán)氧乙烷裝置的建成和投產(chǎn)，加上環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)小規(guī)模的氯乙醇法環(huán)氧乙烷裝置已無(wú)生命力，于 1993 年下半年淘汰。因經(jīng)濟(jì)原因，早期引進(jìn)的空氣法環(huán)氧乙烷裝置大多也改造為氧化法。1.2 環(huán)氧乙烷在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)向1.2.1 生產(chǎn)技術(shù)1922 年 UCC（聯(lián)碳公司）建成首套氯乙醇法工業(yè)生產(chǎn)裝置，1938 年又建成了首套乙烯氧化法工業(yè)裝置。1958 年 Shell（殼牌公司）建成首套乙烯氧化法工業(yè)裝置。目前，全球環(huán)氧乙烷專利技術(shù)大 [1]部分為 Shell、美國(guó) SD（科學(xué)設(shè)計(jì)公司）和 UCC 三家公司所壟斷，這三家公司的技術(shù)占環(huán)氧乙烷總生產(chǎn)能力的 90%以上。Shell、SD 和 UCC 三家公司的乙烯氧化技術(shù)水平基本接近，但技術(shù)上各有特色。例如在催化劑方面，盡管載體、物理性能和略有差異，但水平比較接近，選擇性均在 80%以上；在工藝技術(shù)方面都有反應(yīng)部分、脫二氧化碳、環(huán)氧乙烷回收組成，但抑制劑選擇、工藝流程上略有差異。目前國(guó)內(nèi)外環(huán)氧乙烷生產(chǎn)廠家均采用乙烯氧化法生產(chǎn)技術(shù)，基本為引進(jìn)技術(shù)。31.2.2 技術(shù)發(fā)展動(dòng)向近年來(lái)，世界上環(huán)氧乙烷催化劑、工藝技術(shù)等方面有了新的進(jìn)展。在催化劑方面，目前已形成高活性和高選擇性兩大系列工業(yè)化催化劑。高活性催化劑系列產(chǎn)品為S860、S861、S 862、S863，具有初始反應(yīng)溫度低(218-225℃)、初始選擇性高(81%-83%)、活性和選擇性下降速率慢等特點(diǎn)，該系列催化劑已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外 20 多家采用 Shell 技術(shù)或其他專利技術(shù)的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)裝置中。高選擇性催化劑系列產(chǎn)品為 S879、S882 ，催化劑初始選擇性分別為 85%和 88%。SD 和 UCC 在新催化劑開發(fā)方面也取得許多進(jìn)展，例如近期 SD 公司開發(fā)的固載銀及含有堿金屬、硫、氟和磷族元素(P，Bi，Sb)，固載銀及含有堿金屬、硫、氟或錫，固載銀及含有堿金屬、硫、氟和鑭系金屬助劑的催化劑，突破了以錸和過(guò)渡金屬作助劑制備環(huán)氧乙烷銀催化劑的傳統(tǒng)方法。研制的催化劑在反應(yīng)溫度 232-255℃時(shí)，催化劑的環(huán)氧乙烷選擇性可達(dá) 81.9%—84.6%。UCC 公司報(bào)道了一系列催化劑研制專利，包括含鋰、鈉、鉀、銣、銫、鋇中至少一種陽(yáng)離子助劑，含硫化物、氟化物陰離子助劑和選自ⅢB—ⅥB 族至少一種元素組成的減少環(huán)氧乙烷完全氧化反應(yīng)的銀催化劑。而性能最優(yōu)異的是一種含銀載體用硝酸鉀和高錳酸鉀溶液多次浸漬制備的催化劑，這種銀催化劑中含鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1.512mg/g，錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)37.4mg/g，催化劑經(jīng) 21 天運(yùn)行試驗(yàn)后，環(huán)氧乙烷選擇性可高達(dá) 96.6%。1.3 環(huán)氧乙烷的市場(chǎng)需求狀況我國(guó)最早以傳統(tǒng)的乙醇為原料經(jīng)氯醇法生產(chǎn) EO。20 世紀(jì) 70 年代我國(guó)開始引進(jìn)以生產(chǎn)聚酯原料乙二醇為目的產(chǎn)物的環(huán)氧乙烷聯(lián)產(chǎn)裝置，我國(guó) EO 生產(chǎn)與應(yīng)用已走上快速發(fā)展道路，至今已經(jīng)引進(jìn)十余套 EO 生產(chǎn)裝置。2003 年我國(guó) EO 生產(chǎn)能力約為 1200kt/a。隨著我國(guó)聚酯與表面活性劑等領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，EO 遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求，因此有多家企業(yè)計(jì)劃建設(shè)規(guī)模化 EO 生產(chǎn)裝置，可以預(yù)計(jì)未來(lái)幾年我國(guó) EO 的生產(chǎn)能力將呈現(xiàn)迅速增加的勢(shì)頭。其中北京燕山石化于 2004 年將已有的 70kt/a 的生產(chǎn)能力擴(kuò)大到 250kt/a 左右；南京揚(yáng)巴一體化工程 9 套核心裝置中含有一套 240kt/a 的 EO 裝置，于 2004 年建成投產(chǎn)；中海殼牌石化有限公司已在南海建設(shè)一套 300kt/a EO 生產(chǎn)裝置，2005 年建成投產(chǎn)；上海石化已新建一套 300kt/a EO 生產(chǎn)裝置，2005 年建成投產(chǎn)；另外天津聯(lián)化等企業(yè)均計(jì)劃在未來(lái)幾年內(nèi)建設(shè)規(guī)?；?EO 生產(chǎn)裝置。到 2009 年我國(guó) EO 的生產(chǎn)能力將激增至6640kt/a，在未來(lái)幾年內(nèi)國(guó)內(nèi) EO 生產(chǎn)能力將翻幾番，可見我國(guó) EO 工業(yè)市場(chǎng)需求與發(fā)展4前景之好。5第 2 章 工藝概述2.1 環(huán)氧乙烷的性質(zhì)2.1.1 環(huán)氧乙烷的物理性質(zhì)環(huán)氧乙烷 [2]（簡(jiǎn)稱 EO） ，英文名稱 epoxyethane，又被稱為氧化乙烯，也稱惡烷，分子式：C 2H4O，分子量：44.05，沸點(diǎn)：10.4℃，熔點(diǎn)：-112.2℃，蒸汽壓：145.91kPa(293.15K)。相對(duì)密度 (水)=1：0.87，相對(duì)密度(空氣)=1：1.52。在常溫下為無(wú)色氣體，低溫時(shí)為無(wú)色易流動(dòng)液體，在空氣中的爆炸限（體積分?jǐn)?shù)）為 2.6%—100%。2.1.2 環(huán)氧乙烷的化學(xué)性質(zhì)由于環(huán)氧乙烷具有含氧三元環(huán)結(jié)構(gòu)，性質(zhì)非?；顫姡瑯O易發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，在一定條件下，可與水、醇、氫鹵酸、氨及氨的化合物等發(fā)生加成反應(yīng)，其中與水發(fā)生水合反應(yīng)生成乙二醇，是制備乙二醇的主要方法。當(dāng)用甲醇、乙醇、丁醇等低級(jí)醇與環(huán)氧乙烷作用時(shí)，分別生成乙二醇—甲醚、乙二醇—乙醚、乙二醇—丁醚。它們兼具醇和醚的性質(zhì)，是優(yōu)良的溶劑，用途很廣泛，可溶解纖維酯如硝酸纖維酯、工業(yè)上稱為溶纖劑。與氫鹵酸作用，環(huán)氧乙烷與氫鹵酸在室溫或更低的溫度下反應(yīng)，生成鹵醇，可用于定量分析環(huán)氧乙烷及環(huán)氧乙烷型化合物。與氨反應(yīng)可生成一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。環(huán)氧乙烷本身還可開環(huán)聚合生成聚乙二醇。2.2 環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)方法的評(píng)述及選擇環(huán)氧乙烷的工業(yè)生產(chǎn)方法有氯醇法和乙烯直接氧化法。2.2.1 氯乙醇法氯醇法是早期的工業(yè)生產(chǎn)方法，分兩步完成，首先由氯氣和水反應(yīng)生成次氯酸，次氯酸與乙烯反應(yīng)生成氯乙醇，然后氯乙醇與氫氧化鈣皂化生成環(huán)氧乙烷。1922 年 UCC(聯(lián)碳公司) 建成首套氯醇法工業(yè)裝置。盡管氯醇法乙烯利用率高，但生產(chǎn)過(guò)程中消耗大量氯氣，腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，產(chǎn)品純度低，現(xiàn)已基本被淘汰。2.2.2 氧氣氧化法直接氧化法又可分為空氣氧化法和氧氣氧化法。1931 年法國(guó)催化劑公司的 Lefort 發(fā)現(xiàn)乙烯在銀催化劑作用下可以直接氧化成環(huán)氧乙烷，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究與開發(fā)形成乙烯空氣直接氧化法制環(huán)氧乙烷技術(shù)，1937 年美國(guó)6UCC 公司首次采用此法建廠生產(chǎn)。1958 年 Shell(殼牌公司)建成首套乙烯氧氣氧化法工業(yè)裝置，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品純度可達(dá) 99.99%。氧氣氧化法與空氣氧化法相比，工藝流程稍短，設(shè)備較少，建廠投資少；氧化反應(yīng)中催化劑的選擇性高，反應(yīng)溫度比空氣法低，對(duì)催化劑壽命的延長(zhǎng)和維持生產(chǎn)的平穩(wěn)操作較為有利。通常氧氣氧化法的生產(chǎn)成本比空氣氧化法低 10％左右。由于氧氣氧化法比空氣氧化法有明顯的優(yōu)越性，因此目前世界上的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)裝置普遍采用氧氣氧化法。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用乙烯直接氧化法。2.3 環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)原理2.3.1 氧化反應(yīng)原理乙烯氧化過(guò)程，按氧化程度可分為選擇氧化（部分氧化）和深度氧化（完全氧化）兩種情況，乙烯分子中碳—碳雙鍵〈C=C〉具有突出的反應(yīng)活性，在一定條件下可實(shí)現(xiàn)碳—碳雙鍵選擇性氧化，生成環(huán)氧乙烷。但在通常的氧化條件下，乙烯的分子骨架容易被破壞，而發(fā)生深度氧化生成二氧化碳和水。為使乙烯氧化反應(yīng)盡可能的約束在生成目的產(chǎn)物—環(huán)氧乙烷的方向上，目前工業(yè)上乙烯直接氧化生成 EO 的最佳催化劑均采用銀催化劑。在銀催化劑作用下的反應(yīng)方程式 [3]如下： 2Ag2420CH1CHO??? ? ? ? ?催 化 劑 103.4kJ/molO?另外，乙烯直接氧化還有副產(chǎn)物生成，其中 CO2 和水最多。實(shí)驗(yàn)已證明這些副產(chǎn)物以兩條不同的路線生成的。首先，乙烯直接氧化生成 CO2 和水并伴隨著許多壽命極短的部分氧化中間產(chǎn)物： 2422CH3OH1364.9kJ/mol??這一反應(yīng)用氯化物來(lái)加以抑制，該氯化物為催化劑抑制劑即 1,2—二氯乙烷（EDC），EO 自身也有一定的阻止進(jìn)一步氧化的能力。 24231CO??2H在反應(yīng)過(guò)程中如有堿金屬或堿土金屬存在時(shí)，將催化這一反應(yīng)。CO 2 還由 EO 氧化而得，這時(shí)它首先被異構(gòu)為乙醛，然后很快被氧化為 CO2 和 H2O。反應(yīng)速度由 EO 異構(gòu)化控制。7243CHOC??3225HO??反應(yīng)器副產(chǎn)物中除 CO2 和 H2O 以外還有微量的乙醛和甲醛。它們?cè)诰茊卧袕?EO 和EG 中分離掉，以上氧化反應(yīng)均是放熱反應(yīng)。2.3.2 二氧化碳脫除原理本裝置采用碳酸鹽溶液吸收 CO2，以脫除氧化反應(yīng)的副產(chǎn)物 CO2，此吸收為化學(xué)吸收：2323KCO HKCO 267.891kJ/mol???應(yīng)分五步進(jìn)行： 2 ??233?H CO???33K?2 ??速度由第五步控制，在接近大氣壓下，用蒸汽汽提富碳酸鹽液，將 CO2 從系統(tǒng)中解析出來(lái)，輸送到二氧化碳儲(chǔ)罐，解析的化學(xué)式為： 32322KHCO+HO?2.4 工藝流程工藝流程 [4]概述，循環(huán)氣首先與新鮮乙烯、甲烷經(jīng)脫硫床下游的乙烯過(guò)濾器 S-101 混合，然后進(jìn)入氧氣混合噴嘴 M-101，氧氣經(jīng)過(guò)濾器 S-102 除掉固體顆粒后在這里加入循環(huán)氣中。補(bǔ)充抑制劑后，反應(yīng)器進(jìn)料氣體在 E-102 中被環(huán)氧乙烷反應(yīng)產(chǎn)品氣體從 78℃加熱到 152℃。被預(yù)熱的反應(yīng)器進(jìn)料氣體進(jìn)入列管式環(huán)氧乙烷反應(yīng)器 R-101，在反應(yīng)器中，乙烯和氧氣在銀催化劑床層上進(jìn)行反應(yīng)，主要生成環(huán)氧乙烷；副產(chǎn)品有二氧化碳、水和微量的醛類。反應(yīng)產(chǎn)品氣體經(jīng)過(guò)兩次冷卻，在產(chǎn)品第一冷卻器 E-101 中，通過(guò)產(chǎn)生中壓蒸汽，反應(yīng)產(chǎn)品氣體被冷卻到 207℃，在進(jìn)料/產(chǎn)品換熱器 E-102 中被繼續(xù)冷卻。冷卻后的反應(yīng)產(chǎn)品氣體進(jìn)到環(huán)氧乙烷吸收塔 T-201。用純水洗滌以回收環(huán)氧乙烷。在環(huán)氧乙烷吸收塔中吸收的環(huán)氧乙烷，在環(huán)氧乙烷解吸塔 T-204 內(nèi)從富吸收液中解吸出來(lái)。富吸收液離開環(huán)氧乙烷吸收塔的溫度為 78℃，然后進(jìn)入環(huán)氧乙烷解析塔頂部，塔頂出料8進(jìn)入塔頂冷凝器，然后進(jìn)入脫輕組分塔和環(huán)氧乙烷精餾塔。環(huán)氧乙烷解吸塔設(shè)計(jì)能力可使吸收的環(huán)氧乙烷有 99.95%解吸出來(lái)，其余 0.05%的環(huán)氧乙烷隨同塔釜液離開。解吸環(huán)氧乙烷所需的蒸汽一部分來(lái)自汽提段，一部分來(lái)自為冷卻反應(yīng)釜所產(chǎn)生的中壓蒸汽。環(huán)氧乙烷吸收塔塔頂物經(jīng)氣液分離罐 V-201 進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)。如果 V-201 罐的壓力過(guò)高，罐的壓力控制器也會(huì)啟動(dòng)緊急放空閥使循環(huán)氣管路快速泄壓。氣液分離器 V-201 出口引出一股較大的物流去二氧化碳吸收塔脫除二氧化碳。處理后的氣體離開二氧化碳脫除系統(tǒng)，與沒(méi)有處理的循環(huán)氣體重新混合后進(jìn)入到環(huán)氧乙烷反應(yīng)系統(tǒng)。循環(huán)氣中的二氧化碳用碳酸鉀溶液吸收脫除。為了減少二氧化碳吸收塔中吸收液的冷卻及二氧化碳解吸塔中加熱吸收劑所需的蒸汽，在環(huán)氧乙烷吸收塔塔頂氣體進(jìn)入二氧化碳解析塔之前應(yīng)使其保持較高溫度。二氧化碳吸收塔塔頂氣體出塔時(shí)的溫度為 110℃，已被水飽和。在氣液分離罐中 V-202，這股氣體經(jīng)氣體和液體分離，分離罐 V-202 溫度為51℃，分離的氣體進(jìn)入循環(huán)氣中回到反應(yīng)部分，分離的液體進(jìn)入二氧化碳解析塔管線。V-202 底部出口管線上有一個(gè)大的排泄閥，通往二氧化碳解吸塔的集水管。當(dāng)罐 V-202 的液位降到正常值時(shí)，閥門自動(dòng)關(guān)閉。二氧化碳解析塔解析出的氣體在 E-201 中冷卻后，進(jìn)入氣液分離罐 V-203 中，冷凝液體靠重力流入二氧化碳解吸塔。來(lái)自氣液分離罐 V-203的液體和二氧化碳吸收塔塔底富液在二氧化碳解吸塔 T-203 中，用再沸器使之解吸，操作壓力接近于大氣壓。分離罐 V-203 中的二氧化碳?xì)怏w輸送到二氧化碳儲(chǔ)罐。環(huán)氧乙烷解吸塔頂蒸汽大約含 60%的環(huán)氧乙烷和 40%的水，和脫輕組分塔頂物一起進(jìn)到解吸塔塔頂冷卻器 E-204 中，溫度從 79℃被冷卻到 47℃。不凝物主要是二氧化碳、乙烯和環(huán)氧乙烷。在解吸塔頂冷卻器 E-205 中被冷卻到 15℃，大部分環(huán)氧乙烷作為凝液回到緩沖罐 V-204 中。緩沖罐中的物料，經(jīng)泵打入脫輕組分塔 T-301。在脫輕組分塔中，二氧化碳、乙烯和其他溶解在環(huán)氧乙烷水溶液中的輕組分和部分環(huán)氧乙烷蒸汽一起脫除。塔頂氣去環(huán)氧乙烷回收裝置以回收環(huán)氧乙烷。在環(huán)氧乙烷精制塔 T-302 中,環(huán)氧乙烷從塔頂蒸出，塔頂氣冷凝并過(guò)冷后，大部分凝液作為回流，一部分作為低純度環(huán)氧乙烷產(chǎn)品進(jìn)乙二醇反應(yīng)器，這股物流含有微量雜質(zhì)如二氧化碳和甲醛。高純度環(huán)氧乙烷產(chǎn)品側(cè)線采出，經(jīng) E-303 進(jìn)高純度環(huán)氧乙烷貯罐。環(huán)氧乙烷精餾塔塔釜主要是含有乙二醇、醛和至少 30%wt 環(huán)氧乙烷的水溶液，也送到乙二醇反應(yīng)器。9第 3 章 物料衡算3.1 物性數(shù)據(jù)表 3.1 物性數(shù)據(jù) [5]表Table3.1 property data sheet序號(hào) 組分 分子式 分子量 常壓沸點(diǎn)1 氮?dú)?N2 28.0134 -195.82 氬氣 Ar 39.948 -185.873 氧氣 O2 31.9988 -182.984 甲烷 CH4 16.0423 -162.155 乙烯 C2H4 28.053 -103.716 乙烷 C2H6 30.0688 -88.67 二氧化碳 CO2 44.0095 -78.458 環(huán)氧乙烷 C2H4O 44.0524 10.49 甲醛 CH3CHO 44.0524 20.410 水 H2O 18.0152 10011 乙二醇 C2H6O2 62.0676 197.33.2 設(shè)計(jì)依據(jù)①設(shè)計(jì)任務(wù)：年產(chǎn) 6 萬(wàn)噸環(huán)氧乙烷合成工藝②年工作時(shí)間：8000 小時(shí)③高純環(huán)氧乙烷收率：30%④乙烯單程轉(zhuǎn)化率：10%⑤環(huán)氧乙烷的選擇性：19.8%⑥乙醛的選擇性：0.2%⑦環(huán)氧乙烷的吸收率：99.6%⑧排空氣體比率：0.18%3.3 循環(huán)系統(tǒng)的物料衡算3.3.1 計(jì)算依據(jù)①原料氧氣的摩爾組成（%）：N2：0.005 Ar：0.195 O2：99.8②原料乙烯的摩爾組成（%）：CH4：0.05 C2H4：99.85 C2H6：0.1③原料甲烷的摩爾組成（%）：10N2：2.0 CH4：96.9 C2H4：0.5 CO2：0.6④環(huán)氧乙烷吸收塔的液氣比：2.00⑤二氧化碳的吸收率：18.0%⑥主反應(yīng)： 2Ag24201CHOC??? ? ? ? ?催 化 劑 103.4kJ/molO?副反應(yīng)： 24223H6.9J/l⑧物料衡算圖圖 3.1 物料衡算圖Figure3.1 the map of material balanceF1-氧氣進(jìn)料； F2-乙烯進(jìn)料；F 3-甲烷進(jìn)料；F- 混合器物料；MF-反應(yīng)器進(jìn)料；RF-反應(yīng)器出料；W-排放產(chǎn)物； R-循環(huán)物料3.3.2 混合器(M-102)①循環(huán)氣體的溫度：79.0℃，壓力 1.76MPa；混合氣出料溫度： 76.0℃，壓力1.76MPa。進(jìn)料氣體被環(huán)氧乙烷產(chǎn)品氣體從 78℃加熱到 152℃，而產(chǎn)品氣體從 207℃被冷卻到 138℃。②環(huán)氧乙烷吸收塔吸收率（%）氮?dú)猓?.005 氬氣：0.001 氧氣：0.01 甲烷：0.01 乙烯：0.05 乙烷：0.002 二氧化碳：1.30 環(huán)氧乙烷：99.6 乙醛：100 水：65.294 乙二醇：100③混合器物料衡算圖11圖 3.2 混合器物料衡算圖Figure3.2 the map of the mixer material balance④計(jì)算過(guò)程計(jì)算新鮮乙烯原料的量 [6]??設(shè) 計(jì) 任 務(wù)新 鮮 乙 烯 原 料 中 乙 烯 的 物 質(zhì) 的 量 =開 工 率 環(huán) 氧 乙 烷 的 摩 爾 質(zhì) 量 環(huán) 氧 乙 烷 的 收 率610567.0kmol/h84.23%???.5%0.284kmol/h9.8?新 鮮 乙 烯 原 料 中 甲 烷 的 量 16?新 鮮 乙 烯 原 料 中 甲 烷 的 量新鮮乙烯原料的量=新鮮乙烯原料中乙烯的量+ 新鮮乙烯原料中甲烷的量+ 新鮮乙烯原料中乙烷的量即： 2F567.0.2840.5168.32kmol/h???反應(yīng)器的進(jìn)料量為 MF；新鮮甲烷原料量為 F3；針對(duì)混合器列甲烷和乙烯的物料衡算方程得：反應(yīng)器進(jìn)料的乙烯量=循環(huán)氣中乙烯的量+ 新鮮乙烯原料中乙烯的量+ 新鮮甲烷原料中乙烯的量 ?????3MF30%10%.510.8%567.0F.5%????????反應(yīng)器進(jìn)料的甲烷量=循環(huán)氣中甲烷的量+ 新鮮乙烯原料中甲烷的量+ 新鮮甲烷原料中甲烷的量????F5010.10.8????+.2496.聯(lián)立以上兩式解得：MF=18530.9439kmol/h F3=17.8743kmol/h循環(huán)氣中環(huán)氧乙烷的量為 REO；進(jìn)反應(yīng)器中環(huán)氧乙烷的量為 MFEO；環(huán)氧乙烷的摩爾分率 yEO ；針對(duì)混合器列環(huán)氧乙烷的物料衡算方程得：循環(huán)氣中環(huán)氧乙烷的量=進(jìn)反應(yīng)器的環(huán)氧乙烷的量：12EOEO RMFy?? 進(jìn)反應(yīng)器環(huán)氧乙烷的量： ??????24EOEOCHMFy0.18%0.961.08?????聯(lián)立以上兩式得： ?24CH.968??解得： EOy0.1?新鮮氧氣原料的量為 F1；針對(duì)混合器列氧氣的物料衡算方程得：反 應(yīng) 器 進(jìn) 料 中 的 氧 氣 量 =新 鮮 氧 氣 原 料 中 的 氧 氣 量 +循 環(huán) 氣 中 的 氧 氣 量222O1OMyFRy?????循環(huán)氣中的氧氣量=反應(yīng)器中的氧氣量-反應(yīng)消耗的氧氣量-氧氣的吸收量-氧氣的排放量 ?? ??2224 24OOCH CHRyMFy0.18.02.5Fy0.198310.? ???????????? ???10.8?即： ???????1F.32%9.8MF.32%0.180.2.5MF0.01.8???????????解得 F1=556.1392kmol/h環(huán)氧乙烷吸收塔的二氧化碳的吸收率為 ；二氧化碳吸收塔二氧化碳的吸收率為2CO?2CO??針對(duì)混合器列二氧化碳的物料衡算方程得：反應(yīng)器中的二氧化碳的量=新鮮甲烷原料進(jìn)料中二氧化碳的量+循環(huán)氣中的二氧化碳的量： 222CO3CCOMFyRy?????循環(huán)氣中二氧化碳的量=反應(yīng)器中二氧化碳的量+ 反應(yīng)生成的二氧化碳的量-環(huán)氧乙烷吸收塔吸收的二氧化碳量-排放量-二氧化碳吸收塔吸收的二氧化碳的量，即： ??2224 2COCOCH CORyFy0.198210.81?? ?? ????????? ?13即： ????2 2CO3COMFy0.6%MFy30%.198210.81.8? ????????? ??解得： =0.05002C新鮮乙烯原料量為 ；乙烷的吸收率為 ，針對(duì)混合器列乙烷的物料衡算方程2F26CH?得：反應(yīng)器中的乙烷的量=新鮮乙烯原料中的乙烷的量+循環(huán)氣中的乙烷的量， 262626CHCHCMFyRy??????????10.10.8??26循 環(huán) 氣 中 乙 烷 的 量 =即： ??.01?26 26CHCHFy58.3.%+解得： 2601?氮?dú)獾奈章蕿?；針對(duì)混合器列氮?dú)獾奈锪虾馑惴匠痰茫?N?反應(yīng)器中的氮?dú)獾牧?新鮮氧氣原料中氮?dú)獾牧? 新鮮甲烷原料中氮?dú)獾牧? 循環(huán)氣中氮?dú)獾牧?222N3NMFyFyR?????21=???20.18??2N循 環(huán) 氣 中 氮 氣 的 量即： ????2 2N NMFy=56.1390.5%+17.843Fy0.10.8???????解得 2?氬氣的吸收率為 ，針對(duì)混合器列物料衡算方程得：Ar?反 應(yīng) 器 中 氬 氣 的 量 新 鮮 氧 氣 原 料 中 氬 氣 的 量 +循 環(huán) 氣 中 氬 氣 的 量Ar1rArMFy=Ry????即： ????Ar rMFy=56.13920.5%0.10.8???解得： r014水的吸收率 ；循環(huán)氣中水的摩爾分率為 ，針對(duì)混合器列水的物料衡算方程2HO?2HOy?得：循環(huán)氣中水的量=反應(yīng)器中水的量+ 反應(yīng)生成水的量即： ???2224 2HOHOCHHOMFy=+MF0.19810.18?? ???????? ?反應(yīng)器中水的摩爾分率： 24242262HOCHOCHNArEO1--y--y.503.8.56030.1.4?????又有： ，即12FRF?123F?解得： 85.946.39258.7.418.692? ?即： ? ?????2HOy=MF0.0.1.920.5410.8????????解得： 2.67??計(jì)算結(jié)果見表 3.2表 3.2 混合器物料衡算結(jié)果表Table3.2 the sheet for the result of mixer material balance輸入物料原料氧氣 原料乙烯 原料甲烷 循環(huán)氣輸出物料組分 摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)(%)摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)(%)摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)摩爾流量kmol/h摩爾分?jǐn)?shù)N2 0.0278 0.005 0.3575 0.0200 209.13760.0120 209.52290.0112Ar 1.0845 0.195 597.46500.0344 598.54950.0323O2 555.026999.80986.74760.0567 1541.77450.0832CH4 0.2842 0.0050 17.32020.9690 9247.86920.5318 9265.47360.5000C2H4 567.5060.99.850.0894 0.0050 4991.85160.2871 5559.44700.3000C2H6 0.5648 0.10 310.75150.0179 311.31990.0168CO2 0.1072 0.0060 926.43990.0533 926.54710.0500C2H4O 1.8531 0.0001 1.8531 0.0001CH3CHO0.0000 0.0000 0.0000 0.0000H2O 116.50370.0067 116.50370.0064C2H6O20.0000 0.0000 0.0000 0.0000合計(jì) 556.1392100.0 568.3112100.00 17.87431.0000 17388.61921.0000 18530.99131.00003.3.3 反應(yīng)器(R-101)①反應(yīng)器的物料衡算圖15圖 3.3 反應(yīng)器物料衡算圖Figure3.3 tha map of the reactor material balance②對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行物料衡算：反應(yīng)器出口乙烯的量 ??24CHMFy1???乙 烯 的 單 程 轉(zhuǎn) 化 率18530.9.0%kmol/h反應(yīng)器出口環(huán)氧乙烷的量 24CH=Fy MFy???EO乙 烯 的 單 程 轉(zhuǎn) 化 率 環(huán) 氧 乙 烷 的 選 擇 性 +18530.9.108530.94.1??=446.5957kmol/h反應(yīng)器出口二氧化碳的量 24 2CH CO=MFy +Fy18530.9.10%9.821530.94.56kmol/h?????乙 烯 的 單 程 轉(zhuǎn) 化 率 二 氧 化 碳 的 選 擇 性反應(yīng)器出口乙醛的量 24CH=Fy18530.9.10.2kol/h??乙 烯 的 單 程 轉(zhuǎn) 化 率 乙 醛 的 選 擇 性反應(yīng)器出口水的量 224HOCH=MFy+ 218530.9.618530.9.10%9.874kmol/h??????乙 烯 的 單 程 轉(zhuǎn) 化 率 二 氧 化 碳 的 選 擇 性反應(yīng)器出口氧氣的量16224 2424OCH CHCH=MFy 0.5MFy0.5MFy3????????乙 烯 單 程 轉(zhuǎn) 化 率 環(huán) 氧 乙 烷 的 選 擇 性乙 烯 的 單 程 轉(zhuǎn) 化 率 乙 醛 選 擇 性 乙 烯 單 程 轉(zhuǎn) 化 率 二 氧 化 碳 的選 擇 性1850.94.821530.94.10%8.5130.94.%2 3.6kmol/h???????反應(yīng)器出口氮?dú)?、氬氣、甲烷、乙烷的量因?yàn)樵诜磻?yīng)器中這些氣體沒(méi)有參與化學(xué)反應(yīng)，所以其量等于進(jìn)口的量即：氮?dú)獾牧?2095229kmol/h 氬氣的量=598.5495kmol/h甲烷的量=9265.4736kmol/h 乙烷的量=311.3199kmol/h17表 3.3 反應(yīng)器物料衡算結(jié)果表Table3.3 the sheet for result of the reactor material balance輸入物料組分 分子量 摩爾流量(kmol/h) 摩爾分率 質(zhì)量流量(kg/h) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)N2 28.0134 209.5229 0.0112 5869.4488 0.0134Ar 39.9480 598.5495 0.0323 23910.8554 0.0549O2 31.9988 1541.7745 0.0832 49334.9339 0.1131CH4 16.0423 9265.4736 0.5000 148639.507 0.3409C2H4 28.0530 5559.447 0.3000 155959.1667 0.3577C2H6 30.0688 311.3199 0.0168 9361.0158 0.0215CO2 44.0095 926.5471 0.0500 40776.8746 0.0935C2H4O 44.0524 1.8531 0.0001 81.6335 0.0002CH3CHO 44.0524 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000H2O 18.0152 116.5037 0.0064 2098.8375 0.0048C2H6O2 62.0676 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000合計(jì) 18530.9913 1.0000 436032.2732 1.0000輸出物料組分 分子量 摩爾流量(kmol/h) 摩爾分?jǐn)?shù) 質(zhì)量流量(kg/h) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)N2 28.0134 209.5229 0.0114 5869.4488 0.0134Ar 39.9480 598.5495 0.0327 23910.8554 0.0549O2 31.9988 988.6259 0.0540 31634.8425 0.0726CH4 16.0423 9265.4736 0.5061 148639.507 0.3409C2H4 28.0530 5003.3549 0.2733 140359.1150 0.3219C2H6 30.0688 311.3199 0.0171 9361.0158 0.0215CO2 44.0095 1146.6948 0.0626 50465.4648 0.1157C2H4O 44.0524 446.5958 0.0244 19673.6168 0.0451CH3CHO 44.0524 1.1119 0.0001 48.9819 0.0001H2O 18.0152 338.7457 0.0184 6102.5715 0.0139C2H6O2 62.0676 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000合計(jì) 18309.9949 1.0000 436065.3565 1.00003.3.4 環(huán)氧乙烷吸收塔(T-201)①該塔用純水作吸收劑，吸收塔的溫度為 47℃，壓力為 1.45MPa。②各組分的吸收率(%)：氧氣：0.0005 氬氣：0.001 氧氣：0.01 甲烷：0.01 乙烯：0.05 乙烷：0.002 二氧化碳：1.30 環(huán)氧乙烷：99.6 乙醛：100 水：65.294 乙二醇：100③環(huán)氧乙烷吸收塔液氣比為：2.0④環(huán)氧乙烷吸收塔物料衡算結(jié)果圖18圖 3.4 環(huán)氧乙烷吸收塔物料衡算圖Figure3.4 the map of the EO absorbor material balanceS-去排放系統(tǒng)和二氧化碳吸收系統(tǒng)的量 H-加入水的量 RF-環(huán)氧乙烷吸收塔的進(jìn)氣量 P-進(jìn)入環(huán)氧乙烷解析塔的量⑤計(jì)算過(guò)程（y 表示 RF 中的摩爾分率， 為吸收率）?氣體中各組分的量出口環(huán)氧乙烷的量 ??1??=進(jìn) 入 吸 收 塔 的 環(huán) 氧 乙 烷 量 環(huán) 氧 乙 烷 的 吸 收 率??EOERF146.598.6%7kmol/h???出口乙烯的量 ??1進(jìn) 入 吸 收 塔 的 乙 烯 量 乙 烯 的 吸 收 率?2424CHC=RF1503.90.58kol/h????出口的二氧化碳的量 ??1??=進(jìn) 入 吸 收 塔 的 二 氧 化 碳 的 量 二 氧 化 碳 的 吸 收 率??22COCRF146.98.30%37kmol/h????出口的氧氣的量 ??1??進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氧 氣 的 量 氧 氣 的 吸 收 率19??22O=RF198.650.%7kmol/h????出口的甲烷的量 ??1??進(jìn) 入 吸 收 塔 的 甲 烷 的 量 甲 烷 的 吸 收 率??44CHC=RF19265.730.kol/h????出口的乙烷的量 ??1??進(jìn) 入 吸 收 塔 的 乙 烷 的 量 乙 烷 的 吸 收 率??2626CHC=RF13.90.%7kmol/h????出口的氮?dú)獾牧???1??進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氮 氣 的 量 氮 氣 的 吸 收 率??22N=RF109.50.54kol/h????出口的氬氣的量 ??1??進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氬 氣 的 量 氬 氣 的 吸 收 率??Arr=RF1598.40.%2kmol/h????出口的水蒸氣的量 ??1??進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氧 氣 的 量 氧 氣 的 吸 收 率??22HO=RF138.7456.94kol/h????吸收劑的用量 H（采用純水作吸收劑）,環(huán)氧乙烷吸收塔液氣比為 L/V=2.0塔內(nèi)氣體的平均流率 V2??進(jìn) 料 量 塔 頂 氣 體 量塔內(nèi)液體的平均流率 ??HL?吸 收 劑 量 +吸 收 劑 量 被 吸 收 的 量即： ? /2? ?????? ?吸 收 劑 的 用 量 進(jìn) 料 量 塔 頂 氣 體 出 口 氣 體 量 液 氣 比 被 吸 收 的 量20得： 解????18309.41762.31809.41762.3/????? ?? ?吸 收 劑 的 用 量 =得： H359.6kmol/h?富液中各組分的量環(huán)氧乙烷的量 ?進(jìn) 入 吸 收 塔 環(huán) 氧 乙 烷 的 量 環(huán) 氧 乙 烷 的 吸 收 率EO=RF46.598.%kol/h0ml/???乙烯的量 進(jìn) 入 吸 收 塔 的 乙 烯 的 量 乙 烯 的 吸 收 率2424CH=RF503.9.5kol/h17l/???二氧化碳的量 ?進(jìn) 入 吸 收 塔 的 二 氧 化 碳 的 量 二 氧 化 碳 的 吸 收 率22CO=RF146.98.30%kmol/h7l/???氧氣的量 進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氧 氣 的 量 氧 氣 的 吸 收 率2O=RF98.650.1kol/hml/???甲烷的量 ?進(jìn) 入 吸 收 塔 的 甲 烷 的 量 甲 烷 的 吸 收 率44CH=RF9265.730.1%kol/hl/???乙烷的量 ?進(jìn) 入 吸 收 塔 的 乙 烷 的 量 乙 烷 的 吸 收 率2626CH=RF??31.90.%kmol/hl/?氮?dú)獾牧??=進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氮 氣 的 量 氮 氣 的 吸 收 率2122N=RF09.5.%kmol/h1l/???氬氣的量 ?進(jìn) 入 吸 收 塔 的 氬 氣 的 量 氬 氣 的 吸 收 率Arr=RF598.40.1kol/h6ml/k???水蒸氣的量 2HORF-17.56+=384391.658kmol/h.kmol/h?進(jìn) 入 吸 收 塔 中 吸 收 的 水 的 量 吸 收 塔 出 口 的 水 的 量 +吸 收 劑 的 用 量計(jì)算結(jié)果如表 3.4表 3.4 環(huán)氧乙烷吸收塔物料衡算結(jié)果表Table3.4 the sheet for the result of the EO absorber material balance輸入物料 輸出物料進(jìn)料氣 進(jìn)料吸收劑 塔頂出口氣體 塔釜出口吸收液組分 摩爾流量(kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù)摩爾流量(kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù)摩爾流量(kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù)摩爾流量(kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù)N2 209.5229 0.0114 0.0000 0.0000 209.5124 0.0118 0.0105 0.0000Ar 598.5495 0.0327 0.0000 0.0000 598.5435 0.0340 0.0060 0.0000O2 988.6259 0.0540 0.0000 0.0000 988.5270 0.0561 0.0989 0.0000CH4 9265.4736 0.5061 0.0000 0.0000 9264.5471 0.5257 0.9265 0.0000C2H4 5003.3549 0.2733 0.0000 0.0000 5000.8532 0.2838 2.5017 0.0001C2H6 311.3199 0.0171 0.0000 0.0000 311.3137 0.0177 0.0062 0.0000CO2 1146.6948 0.0626 0.0000 0.0000 1131.7878 0.0642 14.9070 0.0004C2H4O 446.5958 0.0244 0.0000 0.0000 1.7864 0.0001 444.8094 0.0123CH3CHO 1.1119 0.0001 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1.1119 0.0000H2O 338.7457 0.0184 35591.6518 1.0000 117.5651 0.0066 35812.8324 0.9872C2H6O2 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000小計(jì) 18309.9949 1.0000 35591.6518 1.0000 17624.4362 1.0000 36277.2105 1.0000合計(jì) 輸入物料總量（Kmol/h）53901.6467 輸出物料總量（Kmol/h）53901.64673.3.5 排放系統(tǒng)①排放比：0.18%②排放系統(tǒng)的物料衡算圖22圖 3.5 排放系統(tǒng)物料衡算圖Figure3.5 the map of the drainage system material balance③計(jì)算過(guò)程（其輸入物料=吸收塔的塔頂出料）④物料的排放量物料的排放量= ，所以：?輸 入 排 放 系 統(tǒng) 的 物 料 量 (W)排 放 比氮?dú)馀欧帕? 209.514.80.371kmol/h??輸 入 排 放 系 統(tǒng) 的 氮 氣 量 排 放 比同理可得：氬氣排放量= =排 放 比輸 入 排 放 系 統(tǒng) 氬 氣 量 ?.34l/?氧氣的排放量= =1.7793 kmol/h98.5270.18甲烷的排放量= =16.6762 kmol/h64乙烯的排放量= =9.0015 kmol/h.3.?乙烷的排放量= =0.5604 kmol/h17018二氧化碳的排放量= =2.0372 kmol/h 環(huán)氧乙烷的排放量= =0.0032kmol/h64乙醛的排放量=0.0000 kmol/h 水的排放量= =0.2116 kmol/h17.930.18?乙二醇的排放量=0.0000 kmol/h④二氧化碳吸收系統(tǒng)的進(jìn)料量二氧化碳吸收系統(tǒng)的進(jìn)料量=排放系統(tǒng)進(jìn)料量-排放量，所以：二氧化碳吸收系統(tǒng)的氮?dú)獾倪M(jìn)料量=排放系統(tǒng)氮?dú)獾倪M(jìn)料量-氮?dú)馀欧帕?209.5124-0.3771=209.1353 kmol/h同理可得：氬氣的進(jìn)料量=598.5435-1.0774 =597.4661kmol/h氧氣的進(jìn)料量=988.5270-1.7793=986.7477 kmol/h甲烷的進(jìn)料量=9264.5471-16.6762=9247.8709 kmol/h乙烯的進(jìn)料量=5000.8532-9.0015=4991.8517 kmol/h乙烷的進(jìn)料量=311.3137-0.5604 =310.7533kmol/h二氧化碳的進(jìn)料量= 1131.7878-2.0372=1129.7506 kmol/h23環(huán)氧乙烷的進(jìn)料量=1.7864-0.0032=1.7832kmol/h乙醛的進(jìn)料量=0.0000 kmol/h水的進(jìn)料量=117.5651-0.2116=117.3535 kmol/h乙二醇的進(jìn)料量=0.0000 kmol/h計(jì)算結(jié)果見表 3.5表 3.5 排放系統(tǒng)的物料衡算結(jié)果表Table3.5 the sheet for the result of the drainage system material balance輸出物料輸入物料二氧化碳吸收系統(tǒng)進(jìn)料排放物料組分 摩爾流量(kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù) 摩爾流量(kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù) 摩爾流量(kmol/h)摩爾分?jǐn)?shù)N2 209.5124 0.0118 209.13530.0118 0.3771 0.0118Ar 598.5435 0.0340 597.46610.0340 1.0774 0.0340O2 988.5270 0.0561 986.74770.0561 1.7793 0.0561CH4 9264.54710.5257 9247.87090.5257 16.6762 0.5257C2H4 5000.85320.2838 4991.85170.2838 9.0015 0.2838C2H6 311.3137 0.0177 310.75330.0177 0.5604 0.0177CO2 1131.78780.0642 1129.75080.0642 2.0372 0.0642C2H4O 1.7864 0.0001 1.7832 0.0001 0.0032 0.0001CH3CHO 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.000