年产5万吨乙二醇基本工艺作业流程设计.doc

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1、成人高等教诲毕业设计（论文）题 目_学 号_学 生_联系电话_指引教师_教学站点_专 业_完毕日期_ 论文题目学生姓名教学站专业班级内容与要求设计（论文）起止时间20 年 月 日至20 年 月 日指引教师签名学生签名 学生姓名教学站点专业、班级论文题目序号评审项目指 标分值评分1工作态度对待工作严肃认真，学习态度端正。2可以对的解决工学矛盾，按照规定准时完毕各阶段工作任务。22工作能力与水平可以综合和对的运用各种途径收集信息，获取新知识。1可以应用基本理论与专业知识，独立分析和解决实际问题。1毕业设计（论文）所得结论具备应用或参照价值。1基本具备独立从事本专业工作能力。13论文质量论文条理清晰

2、，构造严谨；文笔流畅，语言通顺。2办法科学、论证充分；专业名词术语使用精确。2设计类计算对的，工艺可行，设计图纸质量高，原则使用规范。4工 作 量论文正文字数达到8000及以上。局限性8000字，每少500字扣2分。85论文格式论文正文字体字号使用对的，图表标注规范。3论文排版、打印、装订符合西安石油大学继续教诲学院毕业设计（论文）撰写规范规定。66创 新工作中有创新意识；对前人工作有改进、突破，或有独特看法。1 与否批准参加评阅（填写批准或者不批准）:总分30阐明有下列状况之一毕业设计（论文）不得参加评阅：1、毕业设计（论文）选题或内容与所学专业不相符；2、毕业设计（论文）因1/2以上内容与

3、她人论文或文献资料相似，被认定为雷同；3、正文字数局限性6000字。评语：指引教师： 年 月 日 学生姓名教学站点专业、班级论文题目序号评审项目指 标满分评分1选 题毕业设计（论文）选题难易限度适中，具备实际或理论意义。52论文质量毕业设计（论文）能反映学生对所学基本理论与专业知识进行综合运用能力。5条理清晰，构造严谨；文笔流畅，语言通顺。5办法科学，论证充分；专业名词术语精确。5设计类计算对的，工艺可行，设计图纸质量高，原则使用规范。3工 作 量完毕任务书规定内容。论文正文字数达到8000及以上。局限性8000字，每少500字扣6分。204规 范 化论文正文字体字号使用对的，图表标注规范。1

4、0论文排版、打印、装订符合西安石油大学继续教诲学院毕业设计（论文）撰写规范规定。155创 新对前人工作有改进、突破，或有独特看法。5总分70阐明有下列状况之一毕业设计（论文）按“0”分记：1、毕业设计（论文）审查成绩单中审查成绩栏内为“取消”字样；2、毕业设计（论文）选题或内容与所学专业不符；3、毕业设计（论文）因1/2以上内容与她人论文或文献资料相似，被认定为雷同；4、正文字数局限性6000字。评语：评阅人： 年 月 日 摘要乙二醇在经济中有着极其重要地位。用于生产聚酯纤维、薄膜、容器瓶类等系列产品和汽车防冻剂，还可用于除冰剂、表面涂料、表面活性剂、增塑剂等化工产品原料。因而，发展和技术改造

5、乙二醇工艺设计对国内经济发展有着重要意义。在本设计中，进行对原料、产品阐明，生产办法选取，工艺流程简介，依照反映原理进行原料配比。其中，整个工艺流程及原料投入量是本设计核心某些，关系着乙二醇产品质量和产量，因而本设计以工艺流程和原料投入量为中心和重点，通过原料投入量严密计算和论证，得到了必定成果。核心词 乙二醇 环氧乙烷 精制 温度 压力 Abstract The glycol has the extremely important status in the economy. For producing polyester fiber，thin film and vessel bottle

6、kind and other serial products and automobile antifreeze，but may also be used in the de-icing agent，superficial coating，surface active agent，plasticizer and other product of chemical industry of the raw materials. Therefore，the development and technical transformation glycol technological design has

7、 the vital significance to our country economic development. In this design，carries on to the explanation of raw material and product，the choice of production method，the technical process introduced that carries on the molar ratio of raw materials according to the reaction principal. And，the inputs

8、of entire technical process and raw material are the core component of design，is relating glycol the quality and output of product，therefore this design centers on the technical process and raw material inputs the center，after the strict computation and proof of raw material inputs，obtained the affi

9、rmative result.Key word :Glycol oxirane Purification Temperature Pressure目 录第一章 乙二醇工业发展概况4一、 乙二醇工业发展4二、 国外乙二醇工业概况4三、 国内乙二醇工业概况5第二章 生产工艺6一、 产品阐明6二、 生产乙二醇原料阐明7三、 乙二醇生产办法简介及办法选取7四、 生产乙二醇反映原理9五、 生产乙二醇工艺条件9六、 生产乙二醇设备及反映器选取10第三章 生产乙二醇工艺流程11一、 水和反映11二、 溶液蒸发12三、 乙二醇脱水及浓缩13四、 乙二醇精馏13第四章 工艺计算14一、 反映器物料衡算14二、

10、原料质量计算14三、 原料总投入量15第五章 乙二醇生产安全技术16一、 毒物与防护16二、 包装与储运16六、乙二醇生产技术展望及发展建议17一、 乙二醇生产技术展望17二、 乙二醇生产技术发展建议17总结18参照文献19第一章 乙二醇工业发展概况一、 乙二醇工业发展乙二醇在有机化工生产中是一种重要基本原料，特别广泛用于聚酯纤维、聚酯塑料生产。在汽车、航空、仪表工业冷却系统中，它是抗冻剂重要成分。在溶剂、润滑剂、软化剂，增塑剂和炸药生产中也有各种用途。乙二醇初次用氢氧化钾水解乙二醇二乙酸酯制得。第一次世界大战期间，人们运用乙二醇二硝酸酯能减少甘油凝固点特性来代替甘油生产炸药。本世纪代，随着汽

11、车工业发展，抗冻剂需求猛增，导致了乙二醇供不应求。当时是采用氯乙醇皂化法生产乙二醇。50年代中期，聚酯树脂开发成功和投入生产，再度刺激了乙二醇工业发展，由石油化工基本原料乙烯或环氧乙烷氧化、水解制乙二醇办法开始占据主导地位。70年代，在经历了石油能源危机之后，人们又试图谋求以天然气或煤代替石油制备乙二醇办法。二、 国外乙二醇工业概况世界乙二醇技术进展重要可归结为如下几点：1.乙二醇装置向更大型化发展。2.环氧乙烷催化剂将向高活性和高选取性两方面发展。3.环氧乙烷加压水合技术将得到工业应用。环氧乙烷加压水合技术开发解决了普通乙二醇生产中大量耗能这一问题。 三、 国内乙二醇工业概况在国内乙二醇市场

12、供需方面，由于聚酯工业迅速发展，乙二醇消费量明显上升。当前国内80%乙二醇用于聚酯生产，8%用于防冻剂，12%用于其他方面。乙二醇作为重要有机化工原料和聚酯单体，对国民经济各部门发展和国计民生，特别是人们衣着有着十分密切关系。随着国内进入全面小康社会，发展国内乙二醇工业势在必行。发展乙二醇工业核心在于发展具备国内自主知识产权技术，除加强对既有引进技术消化吸取外，应当加强科技投入，加快环氧乙烷加压水合工艺技术开发，以进一步增进国内乙二醇工业科技进步。第二章 生产工艺一、 产品阐明1. 乙二醇物理性质常温下是无色透明粘稠状液体，稍有甜味，有一定毒性，其发挥性小，闪点高，吸湿性超过甘油，微溶于乙醚，

13、能以任意比例与水相混合，能大大减少水冰点。当含铁杂质时其变黄或棕色（受热等条件下变成棕色）。2. 乙二醇化学性质（1）脱水反映：乙二醇两个烃基不易发生分子内脱水，只有在高温热解时才生成少量乙醛HOCH2CH2OH H2O + CH2 = CHOH CH3CHO（2）酯化反映：乙二醇可与某些有机二元酸反映，生成线性构造聚酯。乙二醇与邻苯二甲酸反映可制得醇酸树脂，是涂料重要品种。（3）醚化反映：乙二醇醚化随反映物加入量不同会生成乙二醇单烷基醚或二烷基醚，各种乙二醇醚类重要用途是作溶剂、清洗剂和各类添加剂。3. 乙二醇质量指标纯度：99.8%；杂质：总醛0.001%（以乙二醛计）；水分0.05%；酸

14、度0.001%（以乙二酸计）；灰份0.001%，氯化物0.0001%。二、 生产乙二醇原料阐明环氧乙烷（分子式C2H4O，分子量为44.05）1. 物理性质环氧乙烷又叫氧化乙烯，是无色具备烯烃芳香味有刺激性气味，环氧乙烷是极易燃，并与空气形成爆炸性混合物，虽然在缺氧条件下加热也可引起爆炸危险。在空气中爆炸极为3%100%，能以任何比例与水、乙醇、醚以及多数有机溶剂混合，沸点为10.6，在低于10.6或压力下为无色液体，在流动状态下易挥发，由于反映性很活泼，贮藏保管均有要特别注意。2. 化学性质环氧乙烷是三元环、化学性质很活泼，其环易于破坏而发生各种化学反映。3. 环氧乙烷质量指标表1 环氧乙烷

15、质量指标指标数据指标数据外观熔点（101.3kpa）水含量/（mg/kg)透明，无色283.950CO2含量/(mg/kg)醛含量mg/kg)环氧乙烷含量/%105099.5三、 乙二醇生产办法简介及办法选取1. 生产办法简介（1）氯乙醇法：乙烯经次氯酸化可得氯乙醇，氯乙醇在碱性介质中水解即得乙二醇。（2）二氯乙烷法：由乙烯和氯气在1 ,2一二氯乙烷介质中氯化可得1 ,2一二氯乙烷，乙烷在碱性介质中水解成乙二醇。本法收率约85%，美国初期曾采用此法进行工业生产。（3）环氧乙烷加压水合法：环氧乙烷加压水合法是本设计生产乙二醇重要办法，该工艺是将环氧乙烷和水按1:(15-22)(摩尔比)配成混合水

16、溶液，在管式反映器中于423-473K，1.5-2.0MPa下反映，环氧乙烷所有转化为混合醇，生成乙二醇水溶液含量大概在10%(质量分数)左右，然后通过多效蒸发器脱水提浓和减压精馏分离得到乙二醇及副产物二乙二醇和三乙二醇等。（4）碳酸乙烯酯法：碳酸乙烯酯法合成乙二醇是由二氧化碳和环氧乙烷在催化剂作用下反映生成碳酸乙烯酯，碳酸乙烯酯再经水解制得乙二醇。该办法又可分为乙二醇和碳酸二甲酯联产法和碳酸乙烯酯水解法两种生产办法。2. 生产办法选取通过比较，本设计采用环氧乙烷加压水合法，此法在加压下进行，是在423-473K和1.5-2.0MPa压力下进行。增长压力和提高温度可以提高乙二醇产率，但副产物二

17、乙二醇，三乙二醇及高聚物量也有所增长，即环氧乙烷转化为乙二醇选取性变差。为了提高选取性，可以采用较高配比以控制副反映，普通主副产品控制比例为:乙二醇:一缩乙二醇:二缩乙二醇为100：10：1(重量比)，事实上乙二醇在水中含量仅为10%，因而增长了浓缩能耗，通过多效蒸发，充分运用能量。此法由于技术和经济上优势，工艺成熟，技术完善，故本设计采用此办法。四、 生产乙二醇反映原理1. 主反映在一定温度和压力下，环氧乙烷和水按一定配比可进行液相无催化水合反映，重要方程式为C2H4O + H2O HO-CH2-CH2-OH2. 副反映水合反映不但仅停留在生成乙二醇阶段，随着反映介质中乙二醇浓度增长乙二醇会

18、继续与环氧乙烷反映生成二乙二醇、三乙二醇等多缩乙二醇副产物。其反映方程式为HO-CH2-CH2-OH + C2H4O HO-CH2-O-CH2-CH2-OH (DEG)DEG + C2H4O HO-CH2-CH2-O-CH2CH2-0-CH2CH2-OH (TDG)此外，环氧乙烷在高温下，有也许异构成乙醛。当有碱金属氧化物存在时，将催化加速这一异构反映。一旦生成乙醛，将是十分有害，由于乙醛易被氧化生成醋酸而腐蚀设备。因此，生产中对反映水一定要严格分析控制，要符合所规定质量指标。五、 生产乙二醇工艺条件1. 温度和压力温度对乙二醇收率及其产物分布影响不大。在无催化水合反映时，为提高反映速率，必要

19、恰当提高反映温度。为保证反映在液相中进行，在提高反映温度同步，必要相应地提高反映压力。当反映温度为423-473K时，相应水合反映压力为1.5-2.0MPa。在工业生产操作压力范畴内，水合压力对反映产物分布无明显影响。2. 原料配比进料中环氧乙烷与水配比是乙二醇生产中一种重要参数，由于此参数直接影响反映产物分布。工业上为获得较高收率乙二醇，普通采用环氧乙烷与水摩尔比为1:（15-22）。在本设计中采用环氧乙烷与水摩尔比为1:18。3. 水合反映时间环氧乙烷水合反映为不可逆放热反映，在操作温度和压力拟定下，还必要保证有相应水合反映时间。由于水合反映时间太短，反映不完全，环氧乙烷转化率低，成果不但

20、导致原料挥霍，并且还影响产品质量；反之，水合反映时间过长，影响经济效益。当反映温度为423-473K、反映压力为1.5-2.0MPa时，反映时间为20-35min，甚至更短。六、 生产乙二醇设备及反映器选取重要设备有乙二醇管式反映器、多效蒸发器、乙二醇脱水塔、乙二醇精馏塔等。水合反映器型式对水合反映影响很大。由于在环氧乙烷水合生成乙二醇同步，还发生复杂连串副反映，可生成一系列高碳链二元醇，并且其反映速度是生成乙二醇速度1.6倍。对这样反映系统，若反映物料在反映器中发生返混现象，将会影响水合反映产物分布，最后导致目产物乙二醇收率下降。为了减少环氧乙烷与乙二醇过度接触，即减少水合反映器内流体返混现

21、象，应使流体尽量接近抱负置换流型。第三章 生产乙二醇工艺流程环氧乙烷加压水合生产乙二醇工艺流程如图1所示。 图1 环氧乙烷加压水合生产乙二醇工艺流程1-水和反映器；2-效蒸发器再沸器；3-效蒸发器；4-二效蒸发器再沸器；5-二效蒸发器；6-真空蒸发器再沸器；7-真空蒸发器；8-脱水器；9-乙二醇精馏塔；10-乙二醇回收塔该工艺可分为水和反映、溶液蒸发、干燥和精馏四大工序。一、 水和反映乙二醇反映是在液相中进行,反映在反映预热器就已开始进行。环氧乙烷水溶液经预热到423K，进入绝热管式水合反映器1。因反映热，反映物料温度可升至443K-473K。反映器进料中环氧乙烷与水摩尔比为1：18，环氧乙烷

22、基本上达到所有转化，除生成乙二醇外，尚有二乙二醇、三乙二醇等生成。生成乙二醇反映是放热反映，因而具有过量水和乙二醇产品离开反映器时温度升高。需要保证足够压力使反映系统保持液相。气相环氧乙烷在反映器中基本上不反映，因而应避免环氧乙烷汽化。如果进料中环氧乙烷含量减少，乙二醇产品中精溜乙二醇组分比例将增长，随之被蒸发出去水份也会增长。乙二醇循环会增长多乙二醇产品比例，减少精溜乙二醇产品最后产量。二、 溶液蒸发反映器流出稀乙二醇溶液，其乙二醇质量分数为11-12左右，含水量约85以上，需经蒸发系统（由五效蒸发和真空蒸发构成）蒸发脱水和浓缩。蒸发器共六个，为顺流逐渐降压操作，前五个蒸发器操作压力分别为1

23、.12MPa、0.86MPa、0.63MPa、0.42MPa、0.21MPa，第六个为真空蒸发器。蒸发器加热热源除第一效用中压蒸汽加热外，别的各销蒸发出来蒸气作为热源。各蒸发器用脱离子水作为回流水，以防止乙二醇装置腐蚀并可使乙二醇杂质减少。通过蒸发系统把水蒸发掉，回收乙二醇反映器产品中乙二醇。乙二醇反映器产品效蒸塔再沸器由中压蒸汽供热。塔顶蒸汽作为下一步蒸发即二效蒸发器再沸器热源。二效蒸发器顶蒸汽又作为三效蒸发器再沸器热源。从乙二醇反映器产品蒸发塔塔釜来乙二醇溶液作为蒸发器进料，三效蒸发器釜液进入乙二醇真空蒸发器中，真空蒸发器在真空下操作，基本上把剩余水分所有脱除。三、 乙二醇脱水及浓缩粗乙二

24、醇由真空蒸发器塔釜泵送到乙二醇脱水某些。真空蒸发器7底部排出粗乙二醇中水质量分数(下同)约10，进入脱水器8进行真空蒸馏脱水，使含水量降到0.06如下。由于乙二醇及其缩合物沸点较高，为避免在高温下操作，影响产品收率及质量，脱水塔以及后续个塔均采用减压操作。 脱水塔操作压力可使塔顶蒸汽在一定温度、压力条件下，能用冷却水冷凝下来，一某些塔顶冷凝液作为脱水塔回流，别的某些凝液送到污水解决系统。四、 乙二醇精溜脱水塔釜液送至乙二醇精馏塔9，使乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等分离。在乙二醇精制塔中，含量在99.9%以上乙二醇产品从塔顶上部侧线采出；塔釜液中含乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等多乙二醇，送乙二醇回收

25、塔10。在乙二醇回收塔中，乙二醇从上部侧线分出并返回脱水塔。塔釜液重要是二乙二醇、三乙二醇等多乙二醇，经分离可得到纯度较高二乙二醇和三乙二醇(图末未画其分离流程)，而四乙二醇及其以上多乙二醇不再分离。第四章 工艺计算反映器物料衡算：一、 计算根据反映器进料中环氧乙烷和水摩尔比为118，由于环氧乙烷在反映器中基本达到所有转换，故可设为98%，乙二醇年产量为5万吨。二、 原料质量计算由于原料为环氧乙烷和水，设环氧乙烷质量为m环氧乙烷,水质量为m水 因此，根据已知条件n环氧乙烷n水=118；环氧乙烷转换率为98%；乙二醇年产量为5万吨;M环氧乙烷=44g/mol,M水=18g/mol由此可计算m环氧

26、乙烷和m水由于n环氧乙烷n水 = 118m环氧乙烷M环氧乙烷=m水M水 = 1/18 （1） m环氧乙烷m水M环氧乙烷M水 = 1/18m环氧乙烷m水18/44 = 1/18m环氧乙烷m水 = 1/1844/18 = 0.1358由于环氧乙烷转换率为98%，乙二醇年产量为5万吨，可计算得m环氧乙烷和m水：m环氧乙烷+m水=5107/98% (2) =5109/98 =5.1107（kg）由（1）、（2）式可知：m环氧乙烷=0.1358m水 （3）m环氧乙烷+m水=5.0107（kg） （4）把（3）式代入（4）式可计算得：0.1358 m水+ m水=5.1107 （5）1.1358 m水=5.

27、1107m水=4.49107（kg）由（4）、（5）式联立可得：m环氧乙烷+4.49107=5.1107m环氧乙烷=0.61107 （kg）三、 原料总投入量由于生产是持续生产，一年按360天计算，一天24小时，设环氧乙烷流量为F环氧乙烷，水流量为F水。由以上计算知：m环氧乙烷=0.61107（kg）m水=4.49107（kg）因此，F环氧乙烷=m环氧乙烷/（36024）= 0.61107/（36024）=0.0000706107=706（kg/h）第五章 乙二醇生产安全技术一、 毒物与防护1. 毒性及危害乙二醇对低档脊椎动物无严重毒性，但对人类则不同。由于乙二醇沸点高，蒸气压低，普通不存在吸

28、如中毒现象，但大量饮用(个别局限性50g)会刺激中枢神经，引起呕吐、疲倦、昏睡、呼吸困难、脏充血和出血、脂肪肝、尿闭、支气管炎肺炎等症状。急性中毒体现为中枢神经损害，急性肾功能衰竭、肺损害体现。乙二醇中毒后期变化重要是乙二醇体内代谢产生毒性更强乙醇醛、乙醇酸、水合乙醛酸及草酸引起肾脏、肺脏及视神经损害体现。同步有急性肾衰及肺损害。2. 防护办法误服者应及时用1:高锰酸钾溶液洗胃和导泻，严重者应及时送医院诊治。乙二醇容器上标明“有毒”字样，以防误服及吸入乙二醇蒸气。操作人员应穿戴防护用品，定期进行体检，特别是尿常规检查。二、 包装与储运乙二醇闪点和沸点高，蒸气压低，毒性小，没有腐蚀性等，因此解决

29、，运送和贮存比较简朴不需要特殊办法。普通乙二醇可贮存与符合一定规范铁制容器；但是，如果需要长期贮存和防止铁沾污，则贮存容器可用乙烯基树脂或粉醛树脂衬里，或用铝制容器或不锈钢容器。乙二醇包装可用镀锌铁桶，每桶100kg或200kg。第六章 乙二醇生产技术展望及发展建议一、 乙二醇生产技术展望近年来，对环氧乙烷水合法改进重要是环绕节能进行，特别是如何减少反映水比。研究重点是选取一种交好催化剂，使环氧乙烷在较低水比下能水合得到较高乙二醇选取性。除了上述已得到大规模工业生产办法外，人们还进行了从其她途径合成乙二醇研究、开发。其中最有工业前景得是乙二醇酸脂法，该法普通是使发应分为两步：一方面用均相催化剂

30、使环氧乙烷与二氧化碳反映生成碳酸乙烯脂，并使之与环氧乙烷分离；然后碳酸乙稀脂再催化水解得乙二醇。中华人民共和国科学院福建物质构造所也开发了合成气制乙二醇技术，并与天津大学合伙，在天津有机化工厂进行了扩大实验。获得较好经济效益。二、 乙二醇生产技术发展建议当前国内乙二醇生产能力相对较小，产量少，技术相对落后，生产成本高，在国内外市场中缺少竞争力，因而为了迎接挑战，除考虑采用先进技术对既有乙二醇生产装置进行改造，扩大装置生产规模，加强技术管理，减少生产成本，提高产量和质量外，建议引进国外先进技术再新建大型乙二醇生产装置,以扩大生产规模,从主线上缓和国内乙二醇供需矛盾,增强国内乙二醇在国内外市场中竞

31、争力。 总结在毕业设计过程中，我对所学知识较为全面地梳理，回顾自己在学习阶段对石油化工生产技术专业学习，较好地展示了通过自己大学夯实学习，在专业理论知识认真、仔细、严谨、塌实，肯下工夫进行独立思考钻研学术研究精神，较好资料收集、材料整顿、观点整合能力，运用全面、发展、联系观点，思考分析问题，锻炼了自己逻辑推断思辨能力，较好语言组织能力，设计撰写能力，由此，为自己此后参加，工作进一步深化学习，积累了一定宝贵实践经验。但也有局限性之处，自己对知识迁移、整顿和综合能力运用有一定局限性，通过这次设计，自己对索取资料、自己专业和跨学科结合学习，才懂得自己能力欠佳。通过这次设计让我懂得了知识是综合能力体现

32、，不是独立学科。学习是互相学习过程，不是一味闭门静思。 参照文献1廖巧丽，米镇涛主编.化工工艺学.北京：化学工业出版社，.2肖维箴.国内外乙二醇市场现状与发展趋势.合成纤维工业,.3沈菊华.国内外乙二醇生产发展概况.化工科技市场,.4朱培玉.乙二醇生产新技术发展研究.化工进展,.5赵宇培.合成气合成乙二醇工艺进展和展望，天然气化工，.6苏克曼，潘铁英，张玉兰. 波谱解析法M. 上海：华东理工大学出版社，.7徐涛，刘晓勤，刘定华. 吸附剂改性及脱除乙二醇中微量杂质J. 化工进展，.8任引津，张寿林主编.急性化学物质中毒救援手册.上海：上海医科大学出版社，1994.9李应成,何文军,陈永福. 环氧乙烷催化水合制乙二醇研究进展J工业催化，.10甄开吉，王国甲，李荣生. 催化作用基本M. 北京:科学出版社，.