發(fā)布時間：2020-07-31 07:34

【摘要】：乙烯環(huán)氧化是生產(chǎn)重要基礎(chǔ)化學(xué)品環(huán)氧乙烷的主要工業(yè)方法。該工藝過程的優(yōu)化,一方面在于高效環(huán)氧化催化劑的開發(fā),另一方面是氧化反應(yīng)器的操作優(yōu)化。相對于催化劑開發(fā),我國在合成催化劑方面的研究較強(qiáng),但對合成反應(yīng)器方面的研究相對薄弱,工業(yè)反應(yīng)技術(shù)幾乎全被國外公司壟斷,顯然不利于我國乙烯環(huán)氧化成套技術(shù)的自主研發(fā)。本文基于國產(chǎn)YS-M系列銀催化劑,以所建立的列管式乙烯環(huán)氧化反應(yīng)器二維擬均相數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),模擬考察空速、入口溫度、操作壓力以及反應(yīng)器入口物料組成等對環(huán)氧化反應(yīng)器性能的影響,探討列管式反應(yīng)器及其所用催化劑的適宜匹配,奠定兩者整體優(yōu)化的工程基礎(chǔ)�；谖⒎趾馑�,構(gòu)建了列管式固定床乙烯環(huán)氧化反應(yīng)器二維擬均相數(shù)學(xué)模型,完成了 Fortran90計算程序編譯。驗證分析表明,所構(gòu)建的反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型模擬結(jié)果與工業(yè)生產(chǎn)采集數(shù)據(jù)良好相容,是適宜和可靠的。以該模型為基礎(chǔ),系統(tǒng)分析了乙烯環(huán)氧化工況條件對反應(yīng)器性能的影響。結(jié)果表明,(1)隨著操作空速的提高(400Ohr-1～4600hr-1),催化劑床層溫度、徑向溫差和主、副產(chǎn)物濃度均逐步降低,床層熱點(diǎn)溫度向反應(yīng)器入口方向移動,環(huán)氧乙烷選擇性、催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度和生產(chǎn)能力則逐步增加;(2)反應(yīng)器入口溫度的升高(150 ℃～250 ℃)對催化劑床層的溫度影響不大,環(huán)氧乙烷選擇性略有下降趨勢,催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度增加;(3)隨反應(yīng)器入口乙烯濃度的增加(20%～35%),床層溫度和徑向溫差升高,熱點(diǎn)溫度向反應(yīng)器入口方向移動,環(huán)氧乙烷選擇性、生產(chǎn)能力和強(qiáng)度增大。隨氧氣濃度的升高(7%～8.5%),催化劑床層溫度、徑向溫差、熱點(diǎn)溫度明顯增大,環(huán)氧乙烷選擇性略有降低;(4)隨操作壓力的升高(1.8 MPa～2.1 MPa),床層溫度、徑向溫差和主、副產(chǎn)物濃度均增大,環(huán)氧乙烷選擇性和催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度也逐步增加。針對國產(chǎn)YS-M型銀催化劑,系統(tǒng)考察了反應(yīng)器列管管徑變化對反應(yīng)器性能的影響。結(jié)果表明,隨列管管徑的逐步增大(Φ35 mm～Φ40 mm),催化劑床層溫度、熱點(diǎn)溫度和徑向溫差也逐步增大,熱點(diǎn)溫度位置逐步向反應(yīng)器出口方向移動,主、副產(chǎn)物濃度和床層壓力降增大,環(huán)氧乙烷選擇性降低,而催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度逐步增加。基于催化劑活性保持和反應(yīng)器操作穩(wěn)定獲得的適宜列管管徑可選范圍為:Φ34.4 mm～Φ39.8 mm。進(jìn)一步綜合化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)最終確定的、裝填國產(chǎn)YS-M型銀催化劑的適宜列管管徑范圍為:Φ36 mm～Φ39.8 mm。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ223.26
【圖文】：

１．２．２國內(nèi)生產(chǎn)狀況逡逑最近十年，國內(nèi)的環(huán)氧乙烷生產(chǎn)取得了跨越式的發(fā)展，為世人矚目。在取得成績逡逑的同時，我國的環(huán)氧乙烷從產(chǎn)能、產(chǎn)量的對比來看，發(fā)生了巨大的變化，如下圖１－１逡逑所示。隨著利潤的增加，為了擴(kuò)大環(huán)氧乙烷商品的市場，我國環(huán)氧乙烷產(chǎn)量相應(yīng)提高逡逑［１５］。在過去的三年內(nèi)，產(chǎn)能增幅約六倍，超過４１０萬噸，今年還將多增加５５萬噸［１６］。逡逑楊斌［１２］表示：中國環(huán)氧乙烷產(chǎn)業(yè)既可以開發(fā)新領(lǐng)域，又可以與國際競爭，雙管齊下。逡逑中小民營環(huán)氧乙烷企業(yè)為擺脫大型石化企業(yè)對商品環(huán)氧乙烷價格和市場壟斷，紛紛通逡逑過項目建設(shè)擴(kuò)大自供商品環(huán)氧乙烷產(chǎn)能，這也是近幾年國內(nèi)商品環(huán)氧乙烷快速擴(kuò)展的逡逑一個最主要因素［１７］。逡逑■■產(chǎn)量八逡逑ｔｉｌ逡逑２０１２邐２０１３邐２０１４邐２０１５邐２０１６逡逑圖１－１國內(nèi)近五年環(huán)氧乙烷產(chǎn)量和產(chǎn)能統(tǒng)計（萬噸／年）逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｄｏｍｅｓｔｉｃ邋ｅｔｌｉｙｌｅｎｅ邋ｏｘｉｄｅ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｃａｐａｃｉｔｙ邋ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｐａｓｔ邋ｆｉｖｅ邋ｙｅａｒｓ邋（１０，０００逡逑ｔｏｎｓ／ｙｅａｒ）逡逑由于中國ＥＯ和ＥＧ的缺口不斷加大，刺激了投資者新建ＥＯ／ＥＧ裝置的欲望�！笆义隙濉逼陂g中國環(huán)氧乙烷供應(yīng)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本變化

來發(fā)展需要通過尋找更對口的產(chǎn)品消耗，才能夠解決“過�！币约碍h(huán)氧乙烷下游產(chǎn)品逡逑產(chǎn)量低、種類少等問題。對比現(xiàn)在環(huán)氧乙烷市場的布局，下游商品市場仍可擴(kuò)長，環(huán)逡逑氧乙烷生產(chǎn)仍有良好前景，我國主要生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的企業(yè)如圖１－２所示。逡逑表１－２邋２０１６年我國商品環(huán)氧乙烷主要生產(chǎn)企業(yè)逡逑Ｔａｂｌｅｌ－２邋Ｍａｊｏｒ邋ｅｔｈｙｌｅｎｅ邋ｏｘｉｄｅ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ邋ｉｎ邋２０１６逡逑分類邐企業(yè)名稱邐產(chǎn)量／萬噸？年心逡逑上海石油化工股份有限公司邐１８逡逑中沙（天津）石化有限公司邐２９逡逑天津分公司邐６逡逑燕山石化分公司邐５逡逑中石化邐茂名石化分公司邐２逡逑鎮(zhèn)海煉化分公司邐１０逡逑揚(yáng)子－巴斯夫有限責(zé)任公司邐１８逡逑武漢石化分公司邐１５逡逑上海石油化工股份有限公司邐１５逡逑撫順石化分公司邐５逡逑遼陽石化分公司邐１９逡逑中石油逡逑四川石化邐５逡逑吉林石化分公司邐１１逡逑宿州生物化工邐２逡逑泰興丹天化工邐６逡逑奧克化

國內(nèi)銀催化劑的研發(fā)工作起步較晚，從１９７０年開始，陸續(xù)有一些科研院所從事逡逑銀催化劑的研宄工作。燕山石化自１９７３年開始研宄乙烯氧化制環(huán)氧乙烷銀催化劑，逡逑到如今，在國內(nèi)銀催化劑市場的占有率達(dá)到８５％，約占世界市場的６％［４２’５７］。圖１－５逡逑清晰地描述了我國主要研究銀催化劑單位的發(fā)展歷史。商品環(huán)氧乙烷的市場需求驟然逡逑增大，國內(nèi)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)裝置陸續(xù)的進(jìn)行擴(kuò)能改造，但是當(dāng)時國內(nèi)尚無自主研發(fā)設(shè)計逡逑的環(huán)氧乙烷反應(yīng)器，所以在當(dāng)時的情況下，產(chǎn)能和產(chǎn)量的提高必須依靠銀催化劑的開逡逑發(fā)性能更為優(yōu)異的來完成。此外，自１９９０年以來，燕山石化又開始研究高選擇性的逡逑銀催化劑，現(xiàn)今高選擇性銀催化劑制備技術(shù)及活化工藝均取得了很大的突破。逡逑研…邐｜在國內(nèi)銀催化劑市場的逡逑我國銀催化劑的研冗邐占有率達(dá)到８５％邋，約逡逑占世界市場薩６％逡逑１９８９年該院研制的｜邐／逡逑ＹＳ－４型銀催化劑首次邐／逡逑實(shí)現(xiàn)；Ｄｌｋ化邐邐Ｌ邐逡逑邐邐１邐２０次應(yīng)用于國內(nèi)不逡逑Ｘ邋Ｘ邐同工藝路線、不同工逡逑ｙ邐＼邐況條件楙逡逑，邐Ｘ邋Ｘ邋—逡逑栛研究院自１９７３邐｜邋ＹＳ系列銀催化劑相逡逑年開始研究乙烯氧化繼用于國內(nèi)１0＠逡逑制環(huán)氧乙}牬呋鈴危躋彝殄義賢跡保倒諞呋戀姆⒄故峰義希疲椋紓澹保靛澹模錚恚澹螅簦椋沐澹螅椋歟觶澹蟈澹悖幔簦幔歟螅翦澹潁澹螅澹幔潁悖楨澹瑁椋螅簦錚潁義細(xì)荽呋戀男閱芴氐�，臍蚊釉彜业生产装置的催化剂可以分为高活性、中等辶x涎≡裥�、高选择性、高效催化剂唆[植煌嘈

本文編號：2776170