《化工工艺学》课程设计任务书
一、课程设计的目的
通过课程设计，旨在使学生了解化工工艺基本原理、重要工艺过程、设备的构造及工程设计基本内容，初步掌握化工工艺设计的主要程序及方法，锻炼和提高学生综合运用理论知识和技能的能力、收集和查阅文献资料的能力、分析和解决工程实际问题的能力、独立工作和创新能力。课程设计的任务是：学生能综合运用所学理论知识和所掌握的各种技能，通过独立思考和锐意创新，在规定的时间内完成指定的化工工艺的设计任务，并通过设计说明书及设计图形式正确表述。 二、设计任务及要求 1、设计题目
4.2/7.2/ 9.2万吨/年环氧烷生产工艺设计 2、 设计条件
用N2作为惰性致稳气时的原料气组成 组成 C2H4 O2 N2 CO2 CH4 C2H6 Ar H2O mol，% 15.00 7.00 53.27 10.55 0.63 0.87 12.40 0.28 反应器的单程转化率： 12.3% 选择性：
73.8%
环氧乙烷的吸收率： 99.5%
O2中夹带Ar 0.00856 mol/mol，循环排放气中含Ar为12.85%（10～15%，可自行调配），产品环氧乙烷中含Ar 0.00631 mol/mol。 年生产7440小时。 3、设计任务
1）设计方案简介：对给定或选定的工艺流程进行简要的论述。
2）主要设备的工艺设计计算：包括工艺参数的选定、物料衡算、热量衡算、设备的工艺尺寸计算及结构设计。对反应器和环氧乙烷精馏塔做详细设计计算(包括工艺参数和设备参数)。 3）典型辅助设备的选型和计算：包括典型辅助设备的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。
4）工艺流程简图：以单线图的形式绘制，标出主要设备和辅助设备的物流量、能流量和主要化工参数测量点。
5）主要设备工艺条件图：包括设备的主要工艺尺寸。
6）编写设计说明书：包括设计任务书、目录、设计方案简介与评述、工艺设计及计算、主要设备设计、设计结果汇总表、参考资料等内容，并附带控制点的工艺流程图。 三、设计时间进程表
时间：2周（11-12周），时间分配大致如下：
序号 1 2 03 4 5 6 7
内容 课程设计动员，接受任务布置、学生分组安排 查阅、借阅文献；收集资料 制定设计方案 设计计算 设计图纸绘制 编制说明书 合计 时间（天） 0.5 1. 0.5 3.0 3.0 2.0 10.0 四、课程设计说明书格式要求 1. 标题页 2. 设计任务书 3. 目录 4. 设计方案选择 5. 工艺流程图及说明
6. 物料、能量衡算及附图（工艺物料流程图、输入输出平衡表） 7. 主体设备的设计 8. 辅助设备的计算与选型 9. 设计结果概要或设计一览表 10. 问题与建议 11. 收获与体会 12. 参考文献
13. 附图带控制点的工艺流程图 其他要求
1、环氧乙烷反应系统的物料衡算方法参考《基本有机化工工艺学》（吴指南主编）一书。 2、内容完整，条理清晰 , 书面清洁，字迹工整；计算要求方法正确, 计算公式和所用数据必须注明出处；图表应能简要表达计算的结果。 3、设计计算书目录要有序号、内容、页码；
4、设计计算书要有封面和封底，均采用A4纸，横向装订成册。 五、评分标准
每个学生要全面认真地完成课程设计所规定的设计内容，认真复习教材内容，查阅有关设计规范、手册等资料，独立按时完成任务；正确综合运用所学的基础理论，来分析和解决课程设计中的问题；掌握课程设计的设计方法和计算方法，方案设计要正确，步骤要清楚、简练、正确；设计说明书、计算书要求逻辑清晰、层次分明、书写整洁，图纸表达内容完整、清楚、规范。 评定标准
1）设计成绩评定标准：
A、 设计方案合理、有创新、参数选取恰当、公式应用正确、计算无误、说明书文字流畅、内容简明扼要、无遗漏；设计图纸尺寸与计算相符、图面整洁、且符合要求。视情况可给91-100分；
B、 设计方案合理、参数选取恰当、公式应用正确、计算无误、说明书文字流畅、内容简明扼要、设计图纸尺寸与计算基本相符、图面整洁、且符合要求。视情况可给81-90分；
C、 设计方案比较合理、公式应用正确、计算无误、说明书文字流畅、内容简明扼要、设计图纸尺寸与计算基本相符、且基本符合要求。视情况可给71-80分；
D、 设计方案基本合理，公式应用、计算基本正确，说明书内容简明扼要，设计图纸尺寸基本符合要求。视情况可给61-70分；
E、 设计方案一般、公式应用、计算不准确、说明书内容不全、设计图纸不符合要求。不及格。
目录
设计任务
一、概述
1.1环氧乙烷
1.1.1环氧乙烷物理性质
1.1.2环氧乙烷化学性质
1.2制备方法
（1）氯醇法
（2）氧化法
1.3工艺技术展望与前景
二、设计方案简介
2.1反应工艺选择
2.2反应条件
2.2.1 反应温度
2.2.2 反应压力
2.2.3 空速
2.3催化剂的选择
2.4环氧乙烷生产的工艺流程
三、设计条件
3.1反应器条件
3.2 反应原理
3.3 物料衡算
3.4 热量衡算
参考文献
设计任务
设计年产1000吨环氧乙烷生产工艺，实际工作天数300天。单程转化率、副产物比例、分离过程损失等根据文献合理假设。
一、概述
1.1环氧乙烷
环氧乙烷（epoxyethane）又称为氧化乙烯，是一种有机化合物，烃的含氧衍生物，是一种有毒的致癌物质，常温常压下为无色易燃气体，低温时为无色易流动液体。环氧乙烷是乙烯衍生物中非常 重要的有机化工原料，全球约６０％的环氧乙烷用于生产聚酯纤维、树脂以及防冻剂用单体乙二醇， １３％的环氧乙烷用于生产其它多元醇和生产洗涤剂乙氧基化合物、乙醇胺、乙二醇醚、熏蒸剂和药物的消毒剂等。环氧乙烷易燃易爆，不易长途运输，因此有强烈的地域性。环氧乙烷被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业，以前被用来制造杀菌剂，在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。
环氧乙烷（EO）为一种最简单的环醚，属于杂环类化合物，是重要的石化产品。环氧乙烷在低温下为无色透明液体，在常温下为无色带有醚刺激性气味的气体，气体的蒸汽压高，30℃时可达141kPa，这种高蒸汽压决定了环氧乙烷熏蒸消毒时穿透力较强。
环氧乙烷是继甲醛之后出现的第2代化学消毒剂，至今仍为最好的冷消毒剂之一，也是目前四大低温灭菌技术（低温等离子体、低温甲醛蒸汽、环氧乙烷、戊二醛）最重要的一员。EO是一种简单的环氧化合物，为非特异性烷基化合物，结构式为：－CH2－CH2－O－，分子量为44.06。
1.1.1环氧乙烷物理性质
常温下环氧乙烷为无色、具有甜醚味的气体。在较低的温度下环氧乙烷成为无色、透明、易流动的液体。易溶于水、醚和醇等有机溶剂，沸点为283.5K，熔点161.7K,燃点702K，自燃点844K，爆炸范围为3.6%-78%（体积分数），在空气中允许浓度为150mg/kg，粘度在10℃时为0.28mpa.s，热导率在25℃时0.0001239J/(cm.s.k)，在标准状况下比热容为1.96KJ/kg.K。相对密度为0.8711（水=1），折射率为1.3614（4℃），相对蒸气密度（空气=1）为1.52，分子量为44.052，饱和蒸气压为145.91(kPa)(20℃)，燃烧热为1262.8(kJ/mol)，临界温度为195.8℃，临界压力7.19MPa，自燃点571℃，与水可以任何比例混溶，能溶于醇、醚。
1.1.2环氧乙烷化学性质
环氧乙烷的化学性质非常活泼，能与很多化合物进行反应，其反应主要是环氧乙烷开环与其它化合物进行加成反应，放出大量反应热，有的反应进行得非常剧烈，甚至产生爆炸。
(1)分解反应
气体环氧乙烷在约400℃时开始分解，主要生成CO、CH4以及C2H6、C2H4、H2、C、CH3CHO等
(2)加成反应
环氧乙烷与含有活泼氢原子的化合物，生产含－OH的化合物
①与水反应
环氧乙烷与水反应生成乙二醇，这是工业上生产乙二醇的方法。
该反应为放热反应，热效应为96．3kJ/mol。反应过程不采用催化剂。
②与醇类反应
环氧乙烷与醇反应生成醚，其反应的最终产品是至少含一个羟基的醚。
③与苯酚反应
环氧乙烷与苯酚反应生成苯氧基乙醇。
(3)氧化还原反应
在钠汞齐及催化剂存在下环氧乙烷加氢还原生成乙醇，此反应没有工业意义。环氧乙烷在铂黑等催化剂存下可以有控制地氧化成羟基乙酸，最终则被氧化成二氧化碳及水。
(4)异构化反应
环氧乙烷在三氧化二铝、磷酸、磷酸盐等催化剂存在下可异构化为乙醛。
在一定的条件下银催化剂也有此功能，这是乙烯氧化制环氧乙烷过程的副反应之一，要极力避免，因为醛的存在增加了环氧乙烷提存净化的难度。
(5)与双键进行加成反应
环氧乙烷和以下一些含双键的化合物可进行加成反应生成环状化合物，例如R2C=O、SC=S、O2S=O、RN=CO、OS=O等。
(6)与格利雅试剂反应
环氧乙烷与格利雅试剂反应可生成比原来烷基多两个碳原子的醇，这是实验室制备加长碳链醇的一种办法，羟基在链的端部。
（7)齐聚反应
环氧乙烷进行齐聚反应可生成冠醚，催化剂为含氟的路易斯酸。反应在室温、常压下进行。