5。2  设计规范 38

5。3  塔型比较 38

5。4  设计原则 39

5。5  设计过程 39

5。5。1  塔型选择 39

5。5。2  水力学校核 42

5。5。3  机械强度校核 47

5。6  塔设计结果 55

结论 57

参考文献 58

致谢 60

1 前言

环氧丙烷为无色、易燃、低沸点的醚味液体，是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物，广泛应用于汽车、建筑、食品、医药及化妆品等行业，尤其是聚醚、丙二醇与丙二醇醚生产领域。其中聚醚消费环氧丙烷的量最大，占世界总消费的 63%~65%，丙二醇占18%~22%，丙二醇醚位居第三[1]。此外，环氧丙烷也是非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等的主要原料[1]。2009~2014年国内环氧丙烷的供需情况列于表1。

表1 近年国内环氧丙烷的供需情况（单位：万吨）

年份 产量 进口量 消费量 自给率/%

2009 103。5 25。4 128。9 80。3

2010 108。0 36。2 144。2 74。9

2011 152。5 31。4 183。9 82。9

2012 149。0 51。5 200。5 74。3

2013 191。7 45。5 237。2 81。9

2014 211。4 47。2 257。2 82。2

由表1可知，2009~2014年国内环氧丙烷行业消费量年均增长率为30%，保持着高速增长，并且环氧丙烷进口量占比达20%，这表明中国仍需大力发展环氧丙烷项目[2]。

本设计是为张家港扬子江有限公司设计一套以丙烷、过氧化氢和甲醇为原料，生产30万吨/年环氧丙烷和2万吨/年丙二醇的工厂。设计采用了Oleflex 催化脱氢和过氧化氢直接氧化耦合工艺。其中，Oleflex 催化脱氢工艺反应过程连续稳定且催化剂可循环再生，过氧化氢直接氧化工艺产品收率高、“三废”排放量小。因此，采用此耦合工艺生产环氧丙烷具有较好的可行性[6,10]。

首先，采用Aspen plus 8。4对30万吨/年环氧丙烷项目进行模拟，主要包括丙烷脱氢、丙烯精制、环氧化及预分离、环氧丙烷回收、副产物回收五个工段。其次，运用Aspen Energy Analyzer夹点技术，在满足系统所有需要加热冷却的物流达到工艺要求的出口温度的条件下，以总年度费用最小为目标，对整个系统进行过程热集成的设计与优化。最后，基于流程模拟与计算数据，在满足工艺要求并充分考虑其经济性的前提下，运用Cup-tower和SW6-2011两个软件对塔设备进行设计、选型及校核，得到塔设备的一系列结果和操作参数[3]。