年產(chǎn)10萬噸環(huán)氧丙烷工藝設(shè)計

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1、青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計前言環(huán)氧丙烷(PO)主要用于生產(chǎn)聚醚多元醇、丙二醇和各類非離子表面活性劑等，其中聚醚多元醇是生產(chǎn)聚氨酯泡沫、保溫材料、彈性體、膠粘劑和涂料等的重要原料，各類非離子型表面活性劑在石油、化工、農(nóng)藥、紡織、日化等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。同時，環(huán)氧丙烷也是重要的基礎(chǔ)化工原料。環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)路線主要有氯醇法、共氧化法、直接氧化法等。目前，工業(yè)上生產(chǎn)PO的主要方法是氯醇法和共氧化法，這兩種方法約占世界總生產(chǎn)能力的99％以上，其中氯醇法約占48％。2005年以前，國內(nèi)PO的生產(chǎn)全部為氯醇法，2005年底中海殼牌在惠州建成投產(chǎn)25萬t／a共氧化法制PO裝置。環(huán)

2、氧丙烷(PO)是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有機(jī)化工合成原料，主要用于生產(chǎn)聚醚、丙二醇等。它也是第四代洗滌劑非離子表面活性劑、油田破乳劑、農(nóng)藥乳化劑等的主要原料。環(huán)氧丙烷的衍生物廣泛用于汽車、建筑、食品、煙草、醫(yī)藥及化妝品等行業(yè)。已生產(chǎn)的下游產(chǎn)品近百種，是精細(xì)化工產(chǎn)品的重要原料。環(huán)氧丙烷主要用于生產(chǎn)聚醚多元醇(PPG)。聚醚多元醇是從環(huán)氧丙烷衍生而來的，是含有兩個或多個羥基(OH)的有機(jī)材料，有些聚醚品種含有微米級聚合物理粒子懸浮物。聚醚多元醇最大用途是生產(chǎn)聚氨酯塑料;其次用作表面活性劑，如泡沫穩(wěn)定劑、造紙工業(yè)消泡劑、原油破乳劑、油井酸處理

3、潤濕劑及高效低泡洗滌劑等;也用做潤滑劑、液壓流體、熱交換流體及淬火劑、乳膠發(fā)泡劑、多種切削和牽伸劑組分及專用溶劑等。環(huán)氧丙烷的第二大用途是用于生產(chǎn)丙二醇、醇醚、碳酸丙烯酯，進(jìn)而可制造貯槽、浴室設(shè)備、船殼等。丙二醇是單丙二醇(MPG)、二丙二醇(DPG)和三丙二醇(TPG)的通稱。丙二醇是制造不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂的原料；也是生產(chǎn)表面活性劑如乳化劑和破乳劑的中間體;由于其毒性小，因此還可用作食品色素、香料、化妝品的溶劑;亦可作煙草濕潤劑、防霉劑和水果催熟防腐劑。環(huán)氧丙烷還少量用于涂料、剎車液、防凍劑、噴氣發(fā)動機(jī)燃油添加劑、地板拋光劑、印刷油墨、電子化

4、學(xué)品、清潔劑、選礦劑、皮革加工、PS版用感光液、短效增塑劑、染料、非離子型表面活性劑、油田破乳劑、阻燃劑、農(nóng)藥乳化劑及潤濕劑等行業(yè)。31青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計1．生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展分析環(huán)氧丙烷是重要的丙烯衍生物，每年約7%的丙烯用于環(huán)氧丙烷生產(chǎn)。生產(chǎn)工藝主要有氯醇化法、共氧化法（也稱間接氧化法）和直接氧化法。目前世界生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的主要工業(yè)化方法為氯醇化法和共氧化法，其中共氧化法又分為乙苯共氧化法和異丁烷共氧化法。近幾年，異丙苯氧化法和過氧化氫直接氧化法已開發(fā)成功并先后實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，以氧氣作為氧化劑的直接氧化法也在開發(fā)中。1.1生產(chǎn)工藝1.1.1氯醇法氯醇法工

5、藝是傳統(tǒng)的環(huán)氧丙烷工業(yè)生產(chǎn)路線,該法自20世紀(jì)30年代由美國聯(lián)合碳化合物公司開發(fā)并進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)以來,一直是生產(chǎn)環(huán)氧丙烷的主要方法。該法通過次氯酸與丙烯反應(yīng)生成氯丙醇,氯丙醇與氫氧化鈣乳液發(fā)生皂化反應(yīng)從而生成環(huán)氧丙烷。氯醇法的優(yōu)點(diǎn)是工藝成熟,流程簡單,對設(shè)備要求不高,基建投資低,無引起市場干擾的聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品;缺點(diǎn)是污染很嚴(yán)重,整體的綜合治理投資較大。為解決這些問題,Dow公司用燒堿代替石灰乳用于皂化反應(yīng),使環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)裝置與氯堿裝置結(jié)合成一個整體,開發(fā)出了改良氯醇法,此法的基本思想就是重復(fù)使用氯和燒堿。此外,Lummus公司也開發(fā)了類似的閉環(huán)次氯酸叔丁基酯氯醇化技術(shù)

6、。但改良的氯醇法路線仍要使用氯,因此總要和電解法氯堿裝置相關(guān)聯(lián),耗用大量電力使生產(chǎn)成本難以降低。1.1.2共氧化法共氧化法是通過有機(jī)過氧化物和丙烯反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷,同時附產(chǎn)有機(jī)醇。共氧化法自1969年實現(xiàn)工業(yè)化以來,目前已占到歐洲環(huán)氧丙烷總生產(chǎn)能力的57%。根據(jù)原料和聯(lián)產(chǎn)品的不同,采用的共氧化法主要包括阿爾科公司和德士古公司的異丁烷共氧化工藝以及阿爾科公司和殼牌公司的乙苯共氧化工藝。1.1.3環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)叔丁醇該工藝是由美國阿爾科公司開發(fā)的,主要以丙烯和異丁烷為原料進(jìn)行生產(chǎn),其反應(yīng)過程分為過氧化和環(huán)氧化兩步。首先純氧在液相中與異丁烷反應(yīng)生成叔丁基過氧化物,隨后在

7、鉬催化劑催化下與丙烯進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng),制得環(huán)氧丙烷和聯(lián)產(chǎn)叔丁醇,每噸環(huán)氧丙烷副產(chǎn)叔丁醇2.5～3.0t。此工藝產(chǎn)生的叔丁醇(TBA)被轉(zhuǎn)化為甲基叔丁基醚(MTBE)作為聯(lián)產(chǎn)品用于汽油,由于MTBE涉及健康和水體污染風(fēng)險,該工藝的應(yīng)用正在減少。31青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計1.1.4環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)苯乙烯阿爾科公司首先將此工藝工業(yè)化,主要是利用乙苯的過氧化物與丙烯進(jìn)行環(huán)氧化反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷,同時副產(chǎn)α-苯乙醇。α-苯乙醇在氣相或液相中脫水生成苯乙烯,每噸環(huán)氧丙烷聯(lián)產(chǎn)苯乙烯2.25t。目前該工藝是新建大規(guī)模環(huán)氧丙烷裝置的首選工藝。其中2006年中國海洋石油總公司與殼牌公司采

8、用該工藝在廣東惠州興建了