摘 要

本设计是针对年产5.5万吨环氧乙烷的工艺设计，并根据环氧乙烷的特性及工艺流程对环氧乙烷的生产危险性进行分析。在已得数据并依据所学理论知识的条件下，设计合理并且可靠的生产设计方案，根据工艺提出安全措施的建议。

本设计主要阐述了环氧乙烷的特性、生产研究历史及技术发展前景、其在国民经济及工业中的重要地位，描述了制造工艺方法及其工艺流程并画出工艺流程图。根据通过对化工厂实习时所得数据，确定工艺参数以及设备的选材，并对年产5.5万吨的环氧乙烷工艺的主要设备进行物料衡算，其中主要计算了混合器、反应器、环氧乙烷吸收塔和二氧化碳脱除系统的进出物料衡算。对环氧乙烷的反应器进行设计计算。最后通过本次对环氧乙烷工艺设计的理解，提出对环氧乙烷的生产、贮存和对工艺设备的检修时的注意事项和安全对策。

关键词：环氧乙烷 工艺流程 危险性 物料衡算 安全措施

The analysis of the dangerousness and security measures about Ethylene Oxide production process

Abstract

This design is in regards to annual productions of 55000 tons of Ethylene Oxide production process.We can analysis the dangerousness of productions about Ethylene Oxide, according to the characteristics of Ethylene Oxide and technological process . Under certain condition, a reasonable and feasible production scheme will be designed. At last,I will put forward some suggestions for security measures.

The properties of Ethylene Oxide, history of production and perspective of development, the status and role of Ethylene Oxide in the national economy were discussed in this design. I also describe the Production methods and draw the process flow diagram. According to the data obtained from the chemical factory, we can determine the process parameters and the material of equipment. In this paper,I will carry on the material balance about the mixer,the reactor,the absorb tower of Ethylene Oxide ,and the absorb system of carbon dioxide, and calculate the size of the reactor. Through the understanding of Ethylene Oxide process design, some suggestions ,which refer to the production, storage and maintenance of equipment, will be given by the design at last.

Key Words: Ethylene Oxide; technological process; dangerousness; material balance; security measures

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 环氧乙烷的概述 1

1.1 环氧乙烷简介 1

1.2 环氧乙烷的国内外研究历史、现状与前景 1

1.2.1 环氧乙烷的历史 2

1.2.2 当下EO的市场供需状况 2

1.2.3 技术发展动向及前景 6

1.3 EO的应用 6

1.4 EO的生产工艺 7

1.4.1 氯醇法 7

1.4.2 乙烯直接氧化法 8

1.5 组成单元 10

1.6 基本工艺流程 10

1.7原料及产物 11

第二章 危险有害因素辨识 14

2.1 固有危险性分析 14

2.1.1乙烯的固有危险性分析 14

2.1.2 甲烷的固有危险性分析 15

2.1.3 EO固有危险性分析 15

2.1.5 设备的固有危险性分析 16

2.2 工艺生产过程危险性分析 16

2.3 工艺过程危险有害因素辨识 18

第三章 工艺计算 19

3.1 各部分工艺参数 19

3.2 计算依据 20

3.3 混合器物料衡算 20

3.4 反应器物料衡算 24

3.5 EO吸收塔物料衡算 26

3.6 CO₂的吸收系统物料衡算 29

第四章 主要工艺设备的尺寸计算 31

5.1 反应器的尺寸计算 31

5.2 床层压力降的计算 32

5.3 反应器塔径的确定 32

第五章 安全措施 35

5.1 安全技术 35

5.1.1 火灾的预防 35

5.1.2 消防措施 36

5.1.3 爆炸事故的预防 37

5.1.4 防毒与灼伤 37

5.1.5 急救 37

5.2 加强培训与监督 38

总结 39

参考文献 40

致谢 42

第一章 环氧乙烷的概述

1.1 环氧乙烷简介

环氧乙烷，简称EO，作为一种属于杂环类化合为的结构最简单的环醚，是工业生产中的一种重要的石化产品，英文别名EO、Ethylene Oxide。EO的用途是十分广泛的，在甲醛之后，EO也成为了一种重要的化学消毒剂，它也是目前最好的冷消毒剂之一，与低温等离子体、低温甲醛蒸汽和戊二醛共同构成四大灭菌物质。

EO在低温下是一种无色透明液体，而在常温下是一种无色并带有醚刺激性气味的气体。气体的蒸汽压很高，因此EO的熏蒸消毒的穿透力较强。

表1-1 EO的物理性质

EO的化学性质很活泼，能与很多化合物发生开环加成反应，受热后比较容易聚合，在有金属盐类或氧的存在下能分解。

1.2 环氧乙烷的国内外研究历史、现状与前景

1.2.1 环氧乙烷的历史

早期生产EO所采用的是氯醇法工艺。早期生产EO所采用的是氯醇法工艺。 1922年，全球第一套生产EO的装置被发明出来了，它的公司是联碳公司（UCC）;一段时间后法国Lefort的研究发现,1938年联碳公司又建成全球首套空气法EO装置。而1958年的时候，壳牌公司（Shell）也步随UCC之后建成了首套用氧气氧化的氧气法生产工艺。因为氯醇法生产工艺存在很多缺陷,生产工艺产生三废，导致目前国内外基本上都放弃此工艺，而采用氧气法生产工艺，而且氧气被作为氧化剂,如此大的生产装置规模，采用氧气法也可以节省设备投资的费用。目前壳牌（Shell）、美国科学设计公司(SD)和陶氏化学（Dow）三家公司仍垄断全球EO大部分专利技术。全球95%的EO生产能力被SD、Dow和Shell这三家公司占有,其中Shell完全用氧气法生产EO,SD公司空气法和氧气法都可以提供,而UCC公司的空气法和氧气法只提供给自己的生产公司使用^[5]。

就乙烯氧化技术而言,这三家公司的技术是相近的，但是又各具特色。比如,单论催化剂，尽管制备有一点差异,而且载体也不尽相同，但是技术水平还是近似的,而且催化剂的选择性都在80%以上;而工艺技术方面而言，这几家公司的生产工艺流程都有反应部分，还有CO₂的脱除和EO回收等，但他们选择的抑制剂有差异，工艺流程上也有其他一些相异的地方。1960年开始，我国也开始生产EO,但使用的是氯醇法生产工艺。因为使用氯醇法工艺,对C₂H₄而言，要求也就没有那么多了，我国的生产企业基本都采用乙醇发生乙烯和渣油裂解混合烯烃生产EO，此工艺对我国的化工的初期发展而言是具有一定的意义的。随着我国环保法的日渐成熟与完善，还有国内对EO需求的日渐提高，我国大规模的引进EO装置，导致这些小规模的氯醇法工艺生产装置无法存活，最终在1993年氯醇法在国内彻底消失。因为氧气法生产装置比空气法更经济，生产企业纷纷把空气法装置改装成氧气法装置。

1.2.2 当下EO的市场供需状况

作为乙烯工业衍生物，环氧乙烷(EO)是十分重要的有机化工产品，重要性仅次于聚乙烯和聚氯乙烯。用于生产聚酯纤维、树脂和防冻剂用的单体乙二醇几乎占全球EO的60%,并且会有13%的EO会被用来生产其他的比如二乙二醇、三乙二醇和多乙二醇这种类型的多元醇。生产用于洗涤剂工业的乙氧基化物是EO的第二大用途。EO的衍生物有很多，包括乙醇胺、乙二醇醚等等。另外,EO还可用于熏蒸剂和药物的消毒剂的生产。因此EO的重要性不言而喻。