EO/EG裝置全環(huán)氧優(yōu)化改造

程世青

(中國石化揚子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

近年來，由于國內外乙烯和煤制乙二醇項目不斷投產，乙二醇的總體產能持續(xù)提升，市場庫存量大，供大于求，乙二醇市場價格急劇下跌，價格屢創(chuàng)新低，導致本裝置面臨的市場形勢愈發(fā)嚴峻。而環(huán)氧乙烷相對于乙二醇是一種高附加值產品，由于其易燃易爆的危險性，需要特殊的存儲和運輸設備，產品銷售半徑有限，受國內外產品競爭影響較小，經濟效益高于乙二醇產品[1]。乙二醇的生產需要消耗大量的蒸汽和電力等能源，因此減少乙二醇產量可以降低生產成本，提高企業(yè)盈利能力。而現有的EO/EG裝置最大EO產能占當量EOE的比例都在60%左右[2]。因此，利用現有的EO/EG裝置進行結構調整，在當量乙烯不變的條件下，通過增產環(huán)氧乙烷，降低乙二醇產能，提高EO在產品中所占的比例就變得十分必要。

本裝置始建于1983 年，于1987 年建成并一次投產成功，期間經過多輪技術改造，乙二醇(EG)產能已達到30萬t/a，精制環(huán)氧乙烷(EO)產能達到18.6萬t/a。改造后，EO產能18.6萬t/a，平衡工業(yè)級MEG副產品2.31萬t/a，是目前國內首套全環(huán)氧裝置。改造后可根據EO 和EG 的市場行情，調整兩者產品的生產能力，增加了裝置的操作靈活性及其經濟效益，為以后類似裝置的改造升級提供了新的思路和設計經驗，具有重大創(chuàng)新和工程意義。

1 流程概述

本次改造是利用原有裝置1#氧化系統(tǒng)，主要對EO和EG精制系統(tǒng)進行改造，提高EO精制系統(tǒng)的環(huán)氧乙烷產品收率。

在原EO精制系統(tǒng)中，環(huán)氧乙烷水溶液由G-512泵送至E-433/E-413進料換熱器，管程預熱至 95 ℃ 后進入T-430/T-410塔。環(huán)氧乙烷在塔內和水分離、提濃，在第89/88塊塔板抽出冷卻后進入產品儲罐。為了防止醛在塔內累積，醛含量的脫出主要有兩個途徑，一是在塔頂冷凝器E-431/E-411上設有氣相脫甲醛管線，不被冷凝的輕組分進入到前系統(tǒng)酸洗塔；二是在第25-26塊塔板和回流系統(tǒng)中抽出一股物料，與G-540循環(huán)水罐來的工藝循環(huán)水按1∶22摩爾比混合后進入T-510汽提塔高醛區(qū)，從高醛區(qū)出來的含醛環(huán)氧乙烷水溶液進入EG反應系統(tǒng)。

改造后，EO精制系統(tǒng)維持T-410/T-430 的生產能力10/8.6 萬t/a環(huán)氧乙烷產品生產能力不變，在原脫乙醛管線上擴大口徑，并增設側線脫乙醛塔T411/T-431及再沸器E-416/E-436。環(huán)氧乙烷精制塔側線富含乙醛的EO物料從第24塊塔盤抽出送至脫乙醛塔T-411/T-431 中汽提EO進一步提濃乙醛，減少含醛EO的排放，提高精制系統(tǒng)的EO 產品的收率。再沸器熱源由精制塔釜液提供，回收凝液的熱量。經脫乙醛塔處理后，脫乙醛塔塔頂貧含乙醛的EO物料氣相返回至EO精制塔塔第25塊塔盤，塔釜富含乙醛的EO物料配水后去EG進料緩沖罐D-511，D-511出來的物料與原EG進料系統(tǒng)合并進入R-520水合反應器。

圖1 EO精制系統(tǒng)改造前(以T-430為例)

圖2 EO精制系統(tǒng)改造后(以T-430為例)

在原EG精制系統(tǒng)中，汽提塔T-510高醛區(qū)物料依次經過進料預熱器E-520、E-521、E-522、E-523加熱至 130 ℃ 后進入R-520水合反應器，得到質量分數約為12%的乙二醇水溶液。該溶液進入預效蒸發(fā)器T-530，T-530的含醛工藝蒸汽作為T-531的熱源，凝液經收集后進入脫醛塔T-580，T-580用中壓蒸汽汽提醛，醛和蒸汽從塔頂抽出，塔釜液進入凝液罐D-533。乙二醇水溶液經T-530～T-536七效蒸發(fā)濃縮后得到質量分數85%富乙二醇溶液，濃縮后的富乙二醇溶液進入T-610脫水和T-620精制后，得到成品乙二醇。

改造后，來自ME-41401/43401混合器的含EO物料經過混合器M-51201配水后得到質量分數為2.3%環(huán)氧乙烷水溶液，進入新增的EG進料緩沖罐D-511，D-511釜液經G-516泵加壓后進入EG進料系統(tǒng)，從R-520出來的物料經過預效蒸發(fā)器T-530和一效蒸發(fā)器T-531后得到質量分數為40%乙二醇水溶液，原七效蒸發(fā)系統(tǒng)減少為二效蒸發(fā)。T-531塔釜乙二醇水溶液經G-539加壓后送至新增的T-2610脫水處理，T-2620塔精制后得到成品乙二醇。T-580塔釜脫醛后的凝液進入新增D-537凝液罐中，D-537凝液罐配有釜液泵G-537和G-538。G-537泵用于EG進料系統(tǒng)的加熱，回收凝液熱量。G-538泵出口凝液去蒸發(fā)系統(tǒng)回流總管，為T-530/531提供熱回流，原G-541泵的回流停用。

圖3 EG精制系統(tǒng)改造前

圖4 EG精制系統(tǒng)改造后

2 改造節(jié)能措施

1)EO 精制塔含醛EO 排放增設脫乙醛塔，進一步提濃含醛EO 的乙醛含量，降低EO 的排放，提高精制系統(tǒng)的EO 產品率，充分利用精制塔釜液的余熱，降低單噸EOE 的能耗及物耗。

2)T-530和T-531蒸發(fā)器采用原T-580脫醛塔釜液作熱回流降低蒸汽及循環(huán)水的消耗。

3)充分閃蒸脫乙醛后的工藝凝液，回收余熱并降低循環(huán)水的消耗。

4)優(yōu)化公用工程消耗：蒸汽凝液最大限度地回收再利用，減少裝置的能耗及物耗；提高裝置控制水平，優(yōu)化控制操作單元，減少排放，降低能耗及物耗。

5)采用先進控制系統(tǒng)，提高裝置控制水平，優(yōu)化控制操作單元最大限度降低裝置能耗。

6)采用新型高效機泵，降低裝置用電負荷，提高能量轉換效率；

7)盡量選用高效換熱設備，如高效板式換熱設備，提高能量回收率，降低循環(huán)水消耗；

3 技術標定

2022年8月10日，正式進料開車，之后成功產出合格環(huán)氧乙烷產品。為了考察全環(huán)氧結構調整效果，驗證環(huán)氧乙烷、乙二醇產品質量能否到達設計要求，以及單位當量環(huán)氧乙烷能耗情況，對裝置運行情況進行了 72 h 技術標定。標定期間1#氧化裝置運行負荷為100%，標定時間從2022年10月20日8∶00～2022年10月23日8∶00，裝置標定期間主要分析結果如表1所示。

表1 標定期間主要分析結果

3.1 產品質量分析

此次改造的核心是環(huán)氧乙烷精制塔脫醛流程的改變，因此，產品的脫醛效果是這次改造成功的關鍵。系統(tǒng)中醛含量對精制系統(tǒng)的平穩(wěn)運行至關重要，醛含量高會生成醛類聚合物導致相應管線堵塞[3]，從表1標定期間的分析結果可以發(fā)現，兩座精制塔的環(huán)氧乙烷產品和回流管中醛含量都遠低于控制指標，表明的新增的脫乙醛塔脫醛效果理想。乙二醇產品質量也超出了設計時的國標工業(yè)級乙二醇，產品指標達到聚酯級，表明此次改造成功。

3.2 產品能耗分析

經過改造后全環(huán)氧模式下，EO相對于EOE的占比從0.59提高到0.94，遠高于國內同類型裝置，達到了最初增產環(huán)氧乙烷減產乙二醇的目的。除此之外，改造后裝置的能耗大幅降低，但與設計值仍有一定的差距，工藝指標還有進一步優(yōu)化的空間。

表2 改造前后的能耗與EO占比

4 結論

原EO/EG裝置在結構調整之后整體運行平穩(wěn)，生產正常，產品質量達到設計標準，能耗大幅降低，達到行業(yè)先進水平，為國內同類裝置的改造提供了相關經驗。調整之后的當量環(huán)氧乙烷(EOE)能力的接近95%用于生產精制環(huán)氧乙烷(EO)產品，通過新的脫醛方案設計，減少的精制環(huán)氧乙烷的損失，保證了產品質量及產能，達到了預期的效果。