西安石油大学成人高等教育毕业设计（论文）

第三章 生产乙二醇的工艺流程

环氧乙烷加压水合生产乙二醇的工艺流程如图1所示。

图1 环氧乙烷加压水合生产乙二醇的工艺流程

1-水和反应器；2-效蒸发器再沸器；3-效蒸发器；4-二效蒸发器再沸器；5-二效

蒸发器；

6-真空蒸发器再沸器；7-真空蒸发器；8-脱水器；9-乙二醇精馏塔；10-乙二醇

回收塔

该工艺可分为水和反应、溶液蒸发、干燥和精馏四大工序。

一、 水和反应

乙二醇反应是在液相中进行的,反应在反应预热器就已开始进行。 环氧乙烷水溶液经预热到423K，进入绝热管式水合反应器1。因反应热，反应物料温度可升至443K-473K。反应器进料中环氧乙烷与水的摩尔比为1：18，环氧乙烷基本上达到全部转化，除生成乙二醇外，还有二乙二醇、三乙二醇等生成。

生成乙二醇的反应是放热反应，因此含有过量的水和乙二醇的产品离开反应器时温度升高。

需要保证足够的压力使反应系统保持液相。气相环氧乙烷在反应器中基本上不反应，因此应避免环氧乙烷汽化。

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如果进料中环氧乙烷含量减少，乙二醇产品中精溜乙二醇组分比例将增加，随之被蒸发出去的水份也会增加。乙二醇的循环会增加多乙二醇产品的比例，降低精溜乙二醇产品的最终产量。

二、 溶液蒸发

反应器流出的稀乙二醇溶液，其乙二醇质量分数为11％-12％左右，含水量约85％以上，需经蒸发系统（由五效蒸发和真空蒸发组成）蒸发脱水和浓缩。蒸发器共六个，为顺流逐步降压操作，前五个蒸发器的操作压力分别为1.12MPa、0.86MPa、0.63MPa、0.42MPa、0.21MPa，第六个为真空蒸发器。蒸发器的加热热源除第一效用中压蒸汽加热外，其余各销蒸发出来的蒸气作为热源。各蒸发器用脱离子水作为回流水，以防止乙二醇装置的腐蚀并可使乙二醇杂质减少。

通过蒸发系统把水蒸发掉，回收乙二醇反应器产品中的乙二醇。乙二醇反应器产品效蒸塔的再沸器由中压蒸汽供热。塔顶蒸汽作为下一步蒸发即二效蒸发器再沸器的热源。二效蒸发器顶蒸汽又作为三效蒸发器再沸器的热源。从乙二醇反应器产品蒸发塔塔釜来的乙二醇溶液作为蒸发器进料，三效蒸发器釜液进入乙二醇真空蒸发器中，真空蒸发器在真空下操作，基本上把剩余的水分全部脱除。

三、 乙二醇脱水及浓缩

粗乙二醇由真空蒸发器塔釜泵送到乙二醇脱水部分。

真空蒸发器7底部排出的粗乙二醇中水的质量分数(下同)约10％，进入脱水器8进行真空蒸馏脱水，使含水量降到0.06以下。由于乙二醇及其缩合物沸点较高，为避免在高温下操作，影响产品收率及质量，脱水塔以及后续个塔均采用减压操作。

脱水塔的操作压力可使塔顶蒸汽在一定的温度、压力条件下，能用冷却水冷凝下来，一部分塔顶冷凝液作为脱水塔的回流，其余部分的凝液送到污水处理系统。

四、 乙二醇精溜

脱水塔釜液送至乙二醇精馏塔9，使乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等分离。在乙二醇精制塔中，含量在99.9%以上的乙二醇产品从塔顶上部侧线采出；塔釜液中含乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等多乙二醇，送乙二醇回收塔10。在乙二醇回收塔中，乙二醇从上部侧线分出并返回脱水塔。塔釜液主要是二乙二醇、三乙二醇等多乙二醇，经分离可得到纯度较高的二乙二醇和三乙二醇(图末未画其分离流程)，而四乙二醇及其以上的多乙二醇不再分离。

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第四章 工艺计算

反应器的物料衡算：

一、 计算依据

反应器进料中环氧乙烷和水的摩尔比为1︰18，因为环氧乙烷在反应器中基本达到全部转换，故可设为98%，乙二醇年产量为5万吨。

二、 原料质量的计算

由于原料为环氧乙烷和水，设环氧乙烷的质量为m环氧乙烷,水的质量为m水

所以，依据已知条件n环氧乙烷︰n水=1︰18；环氧乙烷转换率为98%；乙二醇年产量为5万吨;M环氧乙烷=44g/mol,M水=18g/mol

由此可计算m环氧乙烷和m水 因为n环氧乙烷︰n水 = 1︰18

m环氧乙烷︰M环氧乙烷=m水︰M水 = 1/18 （1） m环氧乙烷︰m水×M环氧乙烷︰M水 = 1/18 m环氧乙烷︰m水×18/44 = 1/18 m环氧乙烷︰m水 = 1/18×44/18 = 0.1358

由于环氧乙烷转换率为98%，乙二醇年产量为5万吨，可计算得m环氧乙烷和m水：

m环氧乙烷+m水=5×107/98% (2) =5×109/98

=5.1×107（kg） 由（1）、（2）式可知：

m环氧乙烷=0.1358m水 （3） m环氧乙烷+m水=5.0×107（kg） （4） 把（3）式代入（4）式可计算得：

0.1358 m水+ m水=5.1×107 （5） 1.1358 m水=5.1×107 m水=4.49×107（kg）

由（4）、（5）式联立可得： m环氧乙烷+4.49×107=5.1×107 m环氧乙烷=0.61×107 （kg） 三、 原料的总投入量

由于生产是连续生产，一年按360天计算，一天24小时，设环氧乙烷的流量为

F环氧乙烷，水的流量为F水。

由以上计算知：

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m环氧乙烷=0.61×107（kg） m水=4.49×107（kg）

所以，F环氧乙烷=m环氧乙烷/（360×24）

= 0.61×107/（360×24） =0.0000706×107 =706（kg/h）

第五章 乙二醇的生产的安全技术

一、 毒物与防护

1. 毒性及危害

乙二醇对低级脊椎动物无严重毒性，但对人类则不同。由于乙二醇沸点高，蒸气压低，一般不存在吸如中毒现象，但大量饮用(个别不足50g)会刺激中枢神经，引起呕吐、疲倦、昏睡、呼吸困难、脏充血和出血、脂肪肝、尿闭、支气管炎肺炎等症状。急性中毒表现为中枢神经损害，急性肾功能衰竭、肺损害表现。乙二醇中毒后期改变主要是乙二醇体内代谢产生毒性更强的乙醇醛、乙醇酸、水合乙醛酸及草酸引起肾脏、肺脏及视神经损害表现。同时有急性肾衰及肺损害。 2. 防护方法

误服者应立即用1:2000高锰酸钾溶液洗胃和导泻，严重者应立即送医院诊治。

乙二醇容器上标明“有毒”字样，以防误服及吸入乙二醇蒸气。操作人员应穿戴防护用具，定期进行体检，特别是尿常规检查。

二、 包装与储运

乙二醇闪点和沸点高，蒸气压低，毒性小，没有腐蚀性等，所以处理，运输和贮存比较简单不需要特殊措施。通常乙二醇可贮存与符合一定规范的铁制容器；但是，如果需要长期贮存和防止铁的沾污，则贮存的容器可用乙烯基树脂或粉醛树脂衬里，或用铝制容器或不锈钢容器。乙二醇的包装可用镀锌铁桶，每桶100kg或200kg。

第六章 乙二醇生产技术的展望及发展建议

一、 乙二醇生产技术的展望

近年来，对环氧乙烷水合法的改进主要是围绕节能进行，尤其是如何降低反应水比。研究的重点是选择一种交好的催化剂，使环氧乙烷在较低的水比下能水合得到较高的乙二醇选择性。

除了上述已得到大规模工业的生产方法外，人们还进行了从其他途径合成乙二醇的研究、开发。其中最有工业前景得是乙二醇酸脂法，该

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