优秀毕业论文设计5万吨乙二醇生产工艺初步设计.docx

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优秀毕业论文设计5万吨乙二醇生产工艺初步设计

优秀毕业论文（设计）5万吨乙二醇生产工艺初步设计

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；ASPENPLUS；EO/EG

2

50000tons/yearglycolproductionprocess

preliminarydesign

Abstract

Theglycolisanimportantbasicorganicrawmaterialsofpetrochemical,mainlyfortheproductionof

polyesterfiber,unsaturatedpolyesterresins,antifreeze,etc..Thepresent.Themethodsofindustrial

productionofthedomesticethyleneglycolisethyleneoxidelegitimatedirectwater.

ChinacurrentlyhasasizerangingfromEO/EGset11sets,butcomparedtosimilardevicesinthe

foreignandbackwardtechnologyofthesedevices,energyandwaterconsumptionarehigher,sothe

researchersEO/EGprocessoptimizationtoreduceproductioncosts.averyrealsense.

Thisdesignisfortheshortcomingsoftheethyleneglycolprocess,usingthenewreactivedistillation

process,theuseofchemicalprocesssimulationsoftwareASPENPLUSprocesssimulationand

optimization,andfinallygettomeetproductstandardsandtomeetthedesigntaskresults.Ofmajor

equipmentselection,drawthediagramofthePIDprocess.

Keywords:

ethyleneoxide;glycol;reactivedistillation;ASPENPLUS;EO/EG

3

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.........................................................................................................................17

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.....................................................................................................................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...............................................................................................................................................75

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（EthyleneGlycol，简称EG）又名“甘醇”、“1,2-亚乙基二醇”，

化学式为（HOCH2）₂，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111oC（闭口杯）

摩尔质量62.0g/mol自燃温度410oC

溶解度与水任意比例混溶冰点-13.9oC

蒸汽压0.06mmHg粘度25.66mmPa（16oC）

表面张力46mN/m（20oC）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