优秀毕业论文(设计)5万吨的乙二醇生产工艺初步设计.doc
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1、 石河子大学毕业设计 题目: 5万吨/年乙二醇 生产工艺初步设计 1 5万吨/年乙二醇生产工艺初步设计 摘要 乙二醇是一种重要的石油化工基本有机原料,主要用于生产聚酯纤维、不饱和聚酯树脂、防冻剂等。目前国内乙二醇的工业生产方法是环氧乙烷直接水合法。 我国目前拥有大小不等的环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)装置11套,但是相比于国外的同类装置,这些装置的工艺落后,能耗和水耗都较高,因此研究EO/EG工艺优化以降低生产成本,具有非常现实的意义。 本设计主要是针对乙二醇工艺的缺点,采用比较新的反应精馏工艺,利用化工模拟软件ASPEN PLUS对过程进行模拟优化,最后得到即可达到产品标准又可满足设计任务的
2、结果。同时还对主要设备进行了选型,绘制了PID工艺流程图。 关键词:环氧乙烷;乙二醇;反应精馏;ASPEN PLUS;EO/EG 2 50000 tons/year glycol production process preliminary design Abstract The glycol is an important basic organic raw materials of petrochemical, mainly for the production of polyester fiber, unsaturated polyester resins, antifreeze, et
3、c. The present. The methods of industrial production of the domestic ethylene glycol is ethylene oxide legitimate direct water. China currently has a size ranging from EO / EG set 11 sets, but compared to similar devices in the foreign and backward technology of these devices, energy and water consu
4、mption are higher, so the researchers EO / EG process optimization to reduce production costs. a very real sense. This design is for the shortcomings of the ethylene glycol process, using the new reactive distillation process, the use of chemical process simulation software ASPEN PLUS process simula
5、tion and optimization, and finally get to meet product standards and to meet the design task results. Of major equipment selection, draw the diagram of the PID process. Key words: ethylene oxide; glycol; reactive distillation; ASPEN PLUS; EO / EG 3 目录 第一章 文献综述 . 5 1.1 简介 . 5 1.1.1 乙二醇物理性质 . 5 1.1.2
6、乙二醇的用途 . 5 1.2 国内乙二醇生产现状 . 6 1.3 乙二醇生产技术现状及进展 . 8 1.3.1 乙烯直接水合法 . 9 1.3.2甲醛合成法 . 9 1.3.3 环氧乙烷水合法 . 10 1.3.4 碳酸乙烯酯法 . 11 1.3.5合成气法 . 12 1.3.6 氧化偶联法 . 12 1.3.7 多元醇加氢裂解法 . 13 1.3.8反应精馏技术 . 13 1.4 反应精馏技术简介 . 13 1.4.1反应精馏技术的应用 . 14 1.4.2反应精馏的主要优点 . 14 1.4.3 乙二醇反应精馏工艺流程 . 15 1.5设计内容与目标 . 16 第二章 工艺流程模拟 . 1
7、7 2.1设计任务书 . 17 2.2 物性方法的选择 . 18 2.3反应精馏塔的模拟优化 . 18 2.3.1反应精馏涉及反应 . 18 2.3.2反应精馏塔建模与参数设置 . 19 2.3.3反应精馏塔各项参数优化 . 22 2.3脱水塔的模拟优化 . 29 2.3.1脱水塔简捷计算 . 29 2.3.2 脱水塔严格计算 . 30 4 2.3 乙二醇精制塔模拟优化 . 41 2.3.1乙二醇精制塔简捷计算 . 41 2.3.2乙二醇精制塔严格计算 . 42 第三章 全流程模拟及生产任务校核 . 52 3.1 全流程模拟及结果 . 52 3.2生产任务校核 . 54 第四章 设备计算及选型
8、 . 55 4.1反应精馏塔设备计算 . 55 4.1.1反应段操作条件及物性参数 . 55 4.1.2反应段尺寸计算 . 56 4.1.3精馏段操作条件及物性参数 . 57 4.1.4精馏段尺寸计算 . 58 4.2 塔体尺寸计算 . 67 4.2.1塔高的计算 . 67 4.2.2塔体和封头选材 . 68 4.2.3塔体壁厚计算 . 68 4.2.4塔设备质量载荷计算 . 70 4.2.5基础环设计 . 72 4.3设备机械性能校核 . 73 4.3.1上封头校核 . 73 4.7.2下封头校核 . 73 4.7.3塔体强度计算汇总表 . 73 第五章 三废处理 . 74 设计总结 . 7
9、5 参考文献 . 76 致谢 . 78 附录 . 79 5 第一章 文献综述 1.1 简介 1.1.1 乙二醇物理性质 乙二醇(Ethylene Glycol,简称EG)又名“甘醇”、“1,2-亚乙基二醇”,化学式为(HOCH2),是最简单和最重要的脂肪族二元醇,同时也是一种重要的有机化工原料。乙二醇在常温下是无色透明粘稠状液体,稍有甜味,有一定毒性。吸湿性超过甘油(丙三醇),微溶于乙醚,它能以任意比例与水相混溶,能大大降低水的冰点。乙二醇物性数据表见表1-1: 表1-1 乙二醇物性数据表 /25oC ,100kPa 密度 1.1132 熔点 -12.9oC 沸点 197.3oC 闪点 111
10、oC(闭口杯) 摩尔质量 62.0g/mol 自燃温度 410 oC 溶解度 与水任意比例混溶 冰点 -13.9 oC 蒸汽压 0.06mmHg 粘度 25.66mmPa(16 oC) 表面张力 46mN/m(20 oC) 稳定性 稳定 1.1.2 乙二醇的用途 乙二醇作为大宗有机化工产品,广泛用于生产聚酯纤维、薄膜、容器瓶类等聚酯系列产品和汽车防冻剂,还可用作除冰剂、表面涂料、表面活性剂、增塑剂、不饱和聚酯树脂以及合成乙二醇醚、乙二醛、乙二酸等化工产品的原料。乙二醇与对苯二甲酸反应(TPA法)或和对苯二甲酸二甲酯反应(DMT法),来制造聚酯纤维是世界范围内乙二醇最重要的市场,占乙二醇总消费量
11、的50%左右。 6 自从1859年法国化学家伍尔兹以乙二醇二乙酸酯与氢氧化钾皂化反应制得乙二醇以来,国内外已开发了多种可行的生产工艺和制备方法。如一次世界大战期间,德国采用二氯乙烷水解法生产乙二醇;二十年代,随着汽车工业的发展,防冻剂用量的急剧增长,美国采用氯乙醇法大规模生产乙二醇;五十年代,由于聚酯树脂的开发成功,使得以石油为基础的乙烯、环氧乙烷(Ethylene Oxide,简称EO)合成乙二醇的技术有了突破,再次促进了乙二醇的生产。目前,世界上乙二醇生产大都采用环氧乙烷直接水合法的工艺,主要生产商为Shell 公司、UCC公司和Halcon-SD公司,其次为日本触媒化学公司、美国 Dow
12、 化学公司、日本三井东亚公司、英国的 ICI公司等。 1.2 国内乙二醇生产现状 我国乙二醇生产起步于60年代,以乙醇脱水或渣油裂解的乙烯为原料,采用氯醇法工艺生产,装置生产能力为5000t/a以下。由于该方法能耗高、污染大、技术落后,不适合大规模生产,随着乙烯氧化法生产EO与EG工业化的实现,氯醇法完成了历史使命,截止1994 年,国内氯醇法生产装置均已停止生产。同时,伴随着石油化工的发展,在70年代我国北京燕山石化公司和辽阳石油化纤公司先后引进了美国科学设计公司(SD)和德国Hls 公司的大型氧化法生产装置,使我国EG生产技术向前迈进了一大步。2004年,国内大型乙二醇生产以引进Shell
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