環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置的優(yōu)化與改造

摘 要：撫順乙烯化工廠認(rèn)識到環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置當(dāng)前所處的形勢，逐步對該裝置進(jìn)行工藝優(yōu)化及改造，以滿足生產(chǎn)及市場需要。主要列舉了該裝置在生產(chǎn)過程中遇到的設(shè)備及工藝的問題，并逐一進(jìn)行了解決。其次介紹了兩次國產(chǎn)催化劑的更換，最后介紹還需要工藝優(yōu)化的方向。力爭另外兩種劑盡早國產(chǎn)化，利用膜分離技術(shù)回收乙烯，及環(huán)氧乙烷催化水合法制乙二醇等。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置；工藝；優(yōu)化與改造

1 環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置簡要的工藝過程

來自乙烯車間的高純度乙烯（99.85%mo1）和空分裝置的氧氣（99.8%mol）按一定比例，在甲烷作致穩(wěn)劑及銀催化劑作用下，氣相反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷在EO吸收塔用水吸收后與其他氣體分離，含EO的富吸收液進(jìn)入解吸塔解吸出EO。解吸出的EO水溶液脫除輕組分，然后將約含58.356%的EO水溶液送到EO精制塔，塔頂?shù)酶呒兌菶O產(chǎn)品，釜液送到乙二醇反應(yīng)蒸發(fā)系統(tǒng)。環(huán)氧乙烷和水以一定比例在3.46MPa，入口194℃出口217-234℃條件下液相無催化水合生成乙二醇、二乙二醇等粗產(chǎn)品，經(jīng)三效蒸發(fā)、脫水、乙二醇精制后分別獲得MEG、DEG和TEG產(chǎn)品。

2 對該裝置進(jìn)行工藝優(yōu)化及改造

（1）這個廠為了節(jié)約生產(chǎn)成本、降低能耗，采取了多種措施。主要體現(xiàn)在該廠對環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置積極維護(hù)并多次對該裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，解決生產(chǎn)工藝上存在的問題。

a.該廠經(jīng)常組織員工獻(xiàn)言獻(xiàn)策，籌劃解決影響裝置平穩(wěn)度夏、過冬的瓶頸問題，制定安全生產(chǎn)的防護(hù)措施。

b.利用檢修期間多次處理了換熱器堵塞問題、更換調(diào)節(jié)閥及漏點處理等問題，清洗有腐蝕及雜質(zhì)的冷換設(shè)備等。

c.解決了C402塔塔板持液量不足問題及循環(huán)氣壓縮機(jī)K201振動值偏大問題。

d.解決了夏季冷卻水溫度偏高、冷卻設(shè)備冷卻效果差的問題。

e.解決環(huán)氧裝置氧化反應(yīng)器R101下管板出現(xiàn)漏液問題。還對裝置沖刷腐蝕嚴(yán)重的3.5kPa不清潔蒸汽管線進(jìn)行部分更換。

f.15年投入了近500萬元對裝置DCS操作系統(tǒng)更新改造，以確保該裝置長周期安全運行。

（2）該廠進(jìn)一步使環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置的三劑國產(chǎn)化。

乙烯廠環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置是91年建成投產(chǎn)的全套引進(jìn)國外技術(shù)生產(chǎn)線，大部分三劑一直沿用國外進(jìn)口，采購周期長、價格昂貴，增加了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

在乙烯氧化反應(yīng)過程中，伴隨著乙烯原料和產(chǎn)物環(huán)氧乙烷的完全氧化，工業(yè)上通常采用在銀催化劑中加入抑制劑，如非金屬氯、溴、硫和鐵等的化合物，能強烈抑制二氧化碳和水的生成，避免深度氧化。抑制劑在進(jìn)料/產(chǎn)品換熱器（E101）之前加入反應(yīng)器進(jìn)料管道中。添加量是根據(jù)中試裝置的操作而確定的，即每百萬摩爾的反應(yīng)器進(jìn)料氣加4摩爾的二氯乙烷，工業(yè)操作上最佳補充速率低至每百萬摩爾進(jìn)料氣加0.05摩爾的二氯乙烷，因為大量的衍生氯化物經(jīng)尾氣壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)。工藝設(shè)計的純二氯乙烷補加速率為0.035kg/h到0.15kg/h之間（使用S859催化劑）。隨著新型催化劑的不斷推出，催化劑的活性及選擇性都在不斷提高，因而抑制劑的需求量也在不斷變化中。雖然抑制劑的加入使催化劑活性有所降低，但選擇性有很大提高。此抑制劑一直從國外進(jìn)口，費用比較昂貴，在廠有關(guān)部門及車間努力下，13年環(huán)氧裝置實現(xiàn)了抑制劑（1.2二氯乙烷）的國產(chǎn)化，使生產(chǎn)成本得到了降低。

離開急冷段的氣體與35℃的貧吸收液逆向接觸吸收E0，苛性堿連續(xù)加到貧吸收液中維持pH值在7.3-7.5之間，以確保脫除氣體中殘余的少量酸性化合物，并把消泡劑加到貧吸收液中（消泡劑應(yīng)為無硅級），13年消泡劑（聚乙醚乙二醇）也實現(xiàn)了國產(chǎn)化，使生產(chǎn)成本得到了降低。

環(huán)氧裝置銀催化劑的采購一直以來受殼牌公司制約，隨著國產(chǎn)催化劑的逐步成熟，該廠積極與國內(nèi)廠家聯(lián)系，探索催化劑使用的國產(chǎn)化可行性，解決了使用國產(chǎn)劑的瓶頸問題，進(jìn)行選擇性、產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性分析，積極與國內(nèi)唯一的環(huán)氧乙烷催化劑的生產(chǎn)廠家北京燕山研究院的專家聯(lián)系請教相關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)，并對使用廠進(jìn)行調(diào)研，取得了大量技術(shù)資料和使用信息，為催化劑的使用創(chuàng)造了條件。15年4月環(huán)氧裝置在檢修期間進(jìn)行了銀催化劑的更換，成功實現(xiàn)銀催化劑國產(chǎn)化，為裝置減少近2000萬的成本投入。

3 這個廠環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置還需要在以下三個方面進(jìn)行優(yōu)化

3.1 該廠還有另外兩種劑：硫吸附劑（活性炭）和脫氧劑（聯(lián)氨）未國產(chǎn)化

由法國CECA公司生產(chǎn)的硫吸附劑（活性炭），用于脫除乙烯甲烷進(jìn)料中的硫。為確保催化劑使用壽命，硫含量要小于0.0lPPmwt，為滿足這個條件，用裝有活性碳的脫硫床來脫除硫。以及由美國MOUSER公司生產(chǎn)的脫氧劑（聯(lián)氨），用于脫除BFW中的氧。硫吸附劑及脫氧劑一直從國外進(jìn)口，該廠正在積極探索為這兩種劑國產(chǎn)化的實施而努力。如果實現(xiàn)國產(chǎn)化，必然降低一定的生產(chǎn)成本。

3.2 利用膜分離技術(shù)回收乙烯

為了防止氫在循環(huán)系統(tǒng)的積累，國內(nèi)絕大多數(shù)裝置均采用通過排放循環(huán)氣的方式解決，該廠也不例外。由于循環(huán)氣中含有大量的乙烯，勢必造成乙烯的損失，增加了物耗和生產(chǎn)成本。如果利用膜分離技術(shù)回收乙烯成功的話，就會大大節(jié)省乙烯原料，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本。

乙烯膜回收原理：有機(jī)蒸汽膜法回收系統(tǒng)主要采用“反向”選擇性高分子復(fù)合膜，在一定的滲透推動力作用下，根據(jù)不同氣體分子在膜中的溶解擴(kuò)散性能的差異、可凝性有機(jī)蒸汽（如乙烯、丙烯、重?zé)N等）與惰性氣體（如氫氣、氮氣、甲烷等）相比，被優(yōu)化先吸附滲透，從而達(dá)到分離的目的。

3.3 環(huán)氧乙烷催化水合法制乙二醇

目前大部分乙二醇的生產(chǎn)主要采用直接水合法即加壓水合法的工藝，在絕熱管式反應(yīng)器中，EO與水按一定比例，在高溫、高壓下非催化水合反應(yīng)生成乙二醇，由于EO也可與乙二醇及其較高級的同系物發(fā)生系列副反應(yīng)，因此導(dǎo)致二乙二醇、三乙二醇等副產(chǎn)品產(chǎn)生。以上反應(yīng)和副反應(yīng)均是放熱反應(yīng)。并且反應(yīng)是同時發(fā)生的，生成各級乙二醇比例基本上取決于反應(yīng)器中水和EO的初步比例，很小程度取決于原料中乙二醇含量的多少。當(dāng)選取反應(yīng)器中水與EO重量比為11.5：1時，乙二醇的選擇性為91.6%（wt）的。

該生產(chǎn)工藝存在最大的問題是需要設(shè)置多個蒸發(fā)器，需要消耗大量的能量用于脫水、從而造成生產(chǎn)工藝流程長、需要設(shè)備多、能源消耗高，直接影響乙二醇的生產(chǎn)成本。隨著市場對乙二醇的大量需求，一些主要生產(chǎn)乙二醇的大公司正在致力于乙二醇合成新技術(shù)的研究開發(fā)，新的制備工藝正不斷地被開發(fā)出來，其中進(jìn)入最后開發(fā)階段的有EO催化水合制EG技術(shù)和EO經(jīng)EO制EG技術(shù)。EO催化水合法制EG是相對非催化水合法而言的，針對目前直接水合法和EO摩爾比高的缺點，開發(fā)水合催化劑能大大降低水比。從而降低生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：曹寶友（1970，12-），男，籍貫：遼寧省撫順市，現(xiàn)職稱：工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：計量管理。