毕业设计_年产2.5万吨环氧丙烷初步工艺设计.docx

湖南科技大学潇湘学院毕业设计（论文）年产2.5万吨环氧丙烷题目初步工艺设计作者谢宝莹学院化学化工学院专业应用化学学号0756020113指导教师邓克勤二O一一年六月十日湖南科技大学潇湘学院毕业设计（论文）任务书化学化工院应用化学系（教研室）系（教研室）主任:（签名）年_月_日学生姓名:谢莹莹学号：0756020113专业：应用化学1设计（论文）题目及专题：年产2.5万吨环氧丙烷初步工艺设计2学生设计（论文）时间：自2011年3月8日开始至2011年6月10日止3设计（论文）所用资源和参考资料：（1）化工设计；（2）化工原理;（3）化工设备选型；（4）化工手册；化工工艺制图；（6）轻化工设备及设计等4设计（论文）应完成的主要内容:产品基本概况；（2）工艺流程的选择及论证（3）主要工艺计算（4）主要设备计算（5）环境保护和三废处理（6）安全生产（7）厂址选择及车间布置（8）装置的经济技术评价（9）设计结论(10)3张CAD图纸5提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求:（1）设计说明书规范、整洁，文字力求简练；设计3张图纸，图纸规范、整洁；（3）严格按照湖南科技大学论文格式撰写论文；6发题时间：友11年3月8日（签名）指导教师:湖南科技大学潇湘学院毕业设计（论文）指导人评语主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性,科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价年月曰指导人评定成绩：湖南科技大学潇湘学院毕业设计（论文）评阅人评语主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价年月日评阅人评定成绩：湖南科技大学潇湘学院毕业设计（论文）答辩记录日期：学生：学号：班级：题目：提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料，1设计（论文）说明书共页2设计（论文）图纸共页3指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价（签名）（签名）（签名）答辩委员会主任:委员:（签名）答辩成绩：总评成绩：摘要本设计是年产2.5万吨环氧丙烷的工艺设计。设计采用了氯醇法进行环氧丙烷的生产。主要是利用氯气和水反应生成次氯酸，然后利用次氯酸与丙烯反应生成氯丙醵，氯丙醇再进入皂化塔与氢氧化钙反应生成产品环氧丙烷。设计说明书共有八章。介绍了环氧丙烷生产工艺流程的选择和论证，对整个工艺装置进行了物料和能量衡算，对非标准设备和主要管道进行了计算和选型，最后对该工艺流程的安全生产和三废处理作了相关说明。关键词环氧丙烷；工艺设计；工艺流程；氯醇法ABSTRACTChlorohydrinationmethodwasadoptedfortheprocessdesignoftheproductionofpropyleneoxide.Propyleneandchlorinereactedinthepresenceofwatertoformtheintermediate.andpropylenechlorohydrinwasdehydrochlorinatedbyacalciumhydroxidesolutiontoformpropyleneoxide.Thisdesigncontainseightparagraphs.Thisdocumentismainlytointroducethedemonstrationandchoosingoftheprocessdesignfortheproductionofpropyleneoxide.Thecalculationofmaterialandenergybalanceofpropyleneoxidewerecarriedoutbasedonthetechnologicalequipments.Thenon-standardequipmentequipmentsandmainpipelineswerecalculatedandchoosed.Finally,theworksafetyandthreeindustrialwastesdisposalwasalsointroduced.Keywords:propyleneoxide；technologicalplanning；processflow；Chlorohydrinationmethod目录第一章绪论11.1 环氧丙烷的实际意义11.2 原料的性质11.2.1 丙烯11.2.2 氯气11.2.3 石灰21.3 环氧丙烷性质及性能21.3.1 产品名称与结构式21.3.2 理化性质21.3.3 环氧丙烷安全与毒性31.4 国内外环氧丙烷工业发展史31.4.1 国外的环氧丙烷工业发展阶段31.4.2 中国环氧丙烷工业发展史41.5 环氧丙烷市场发展简介51.6 技术发展趋势7第二章环氧丙烷工艺的选择82.1 典型工艺介绍82.1.1 氯醇法82.1.2 共氧化法82.1.3 异丙苯氧化法92.1.4 过氧化氢直接氧化法（HPPO法）102.1.5 氧气直接氧化法102.1.6 电化学法112.2 工艺方法的选择112.2.1 氯醇法生产环氧丙烷机理112.2.2 反应速率的影响因素12第三章工艺流程说明143.1 生产过程143.1.1 氯醇法工序143.1.2 皂化工序153.1.3 精制工序163.1.4 电石渣预处理工序173.1.5 废水预处理工序18第四章物料衡算部分194.1 计算依据194.2 第1部分的物料衡算204.3 第2部分的物料衡算214.4 皂化塔的物料衡算224.5 成品塔的物料衡算244.6 回收塔的衡算25第五章热量衡算275.1 皂化第一冷凝器275.2 皂化第二冷凝器285.3 皂化第三冷凝器295.4 工艺水加热器305.5 皂化塔热量衡算305.6 成品塔的热量衡算325.7 回收塔的热量衡算335.8 蒸汽耗量总表34第六章非标准设备的计算及定型设备选型356.1 非标准设备的计算356.2 定型设备的选择376.3 工艺管道计算38第七章安全与三废治理错误!未定义书签。7.1 原料物的特征及防护措施错误!未定义书签。7.2 废气的排放错误!未定义书签。7.3 废水的排放错误!未定义书签。第八章技术经济分析错误!未定义书签。8.1 建厂成本错误!未定义书签。8.2 成本计算错误!未定义书签。8.3 前景分析错误!未定义书签。第九章结论错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。第一章绪论1.1 环氧丙烷的实际意义环氧丙烷简称（PO）是一种重要的有机化工原料，化学性质很活泼，特别是能与带活性氢的化合物反应，具有重要的工业价值。PO还能与水反应生成丙二醵（PG）,与氨反应生成异丙醇胺，与乙烯和胺反应生成一氧基乙二胺。在碱性催化剂作用下，环氧丙烷能与各种醇类、胺类和酸反应生成聚醒多元醇，和卤化氢反应生成卤代醇类，和二氧化碳反应生成碳酸丙二醵醋。此外，它还能和醛、烯丙醇产生异构化反应。环氧丙烷常用于制造丙二醵、丙醛、异丙醇胺、聚酸、石油破乳剂、消泡剂、合成甘油、有机酸等，可作为合成树脂、泡沫塑料、增塑剂及表面活性剂等化工原料；亦可作硝酸纤维素、氯乙烯、醋酸乙烯、氯丁二烯等树脂和有机物质的低沸点溶剂等。目前，环氧丙烷的最重要的用途是生产聚醛多元醇，其次是生产丙二醇。1.2 原料的性质1.2.1 丙烯分子式C3H6,结构式CH3-CH=CH2,分子量42,常温常压下，无色气体，带有甜味。气体的密度1.87kgm3,液体的密度513.9kg/n?。熔点/85.2,沸点-47.7oC0化学性质很活泼，与空气混合形成爆炸性混合物，爆炸极限2.011.0%（体积）。主要用于制环氧丙烷、聚丙烯、丙烯腊等。一般由热裂化和催化裂化气体中分出，也是轻油裂解制乙烯时的副产品。1.2.2 氯气分子式C3分子量70.91。在常温常压下，是一种黄绿色、具有刺激性气味的气体,能溶于水。沸点-34.6°C。密度3.17kgnA氯气的毒性很大，能刺激粘膜、呼吸道和眼睛，还可引起肺水肿，使用时要特别注意，防止中毒。氯气的化学性质非常活泼，能氧化几乎所有的金属、氢以及许多处于低价态的元素化合物，还能与水、碱等发生反应。氯气和氢气混合时能发生爆炸，爆炸极限为4.096.0%（氢气体积含量）。氯气由氯碱车间供给，用电解饱和食盐水的方法制得。本工段通过氯气跟水及丙烯反应得到氯丙醇。此外氯可用于合成农药、塑料、纤维、橡胶等。1.2.3 石灰主要成分是氧化钙，分子式CaO,纯的为白色，含有杂质时为淡灰色或淡黄色，一般呈块状，有时呈粉状。露置在空气中渐渐吸收CO2而生成CaCO30氧化钙的密度为3350kgm3,熔点为2580°C。易溶于酸，难溶于水，但能与水化合生成氢氧化钙，可用石灰石置于石灰窖中煨烧而制得。1.3 环氧丙烷性质及性能1.3.1 产品名称与结构式产品名称：环氧丙烷英文名称：Propyleneoxide；简称:POT3结构式°分子式：C3H6O分子量：58.08摩尔质量：58.08g/mol1.3.2 理化性质环氧丙烷在常温常压下为无色透明低沸易燃液体，具有类似酸类气味；环氧丙烷工业产品为两种旋光异构体的外消旋混合物。凝固点：/12.13沸点:34.24相对密度(20)：0.859折射率(nD)：1.3664粘度(25°C)：0.28mPaS蒸汽国25)：75.86kPa燃烧热：1887.6kJ/mol标准摩尔燃烧焰：1915kJmol(据石油化工设计手册)闪点（开杯）：37爆炸极限（在空气中）（VV%）：3.127.5%（VoL）溶解性，与水部分混溶20C时水中溶解度40.5%（重量）；水在环氧丙烷中的溶解度12.8%（重量）,与乙醇、乙醛混溶，并与二氯甲烷、戊烷、戊烯、环戊烷、环戊烯等形成二元共沸物。化学性质：活泼，易开环聚合，可与水、氨、醇、二氧化碳等反应，生成相应的化合物或聚合物。在含有两个以上活泼氢的化合物上聚合，生成的聚合物通称聚酸多元醇。L3.3环氧丙烷安全与毒性环氧丙烷产品是易燃品，应贮存于通风、干燥、低温（25以下）阴凉处，不得于日光下直接曝晒并隔绝火源。环氧丙烷有毒性，液态的环氧丙烷会引起皮肤及眼角膜的灼伤，其蒸汽有刺激和轻度麻醉作用，长时间吸入环氧丙烷蒸汽会导致恶心、呕吐、头痛、眩晕和腹泻等症状。所有接触环氧丙烷的人员应穿戴规定的防护用品，工作场所应符合国家的安全和环保规定。环氧丙烷是易燃、易爆化学品，其蒸汽会分解。应避免用铜、银、镁等金属处理和贮存环氧丙烷。也应避免酸性盐（如氯化锡、氯化锌）、碱类、叔胺等过量地污染环氧丙烷。环氧丙烷发生的火灾应用特殊泡沫液来灭火。1.4 国内外环氧丙烷工业发展史1.4.1 国外的环氧丙烷工业发展阶段（1）工业