環氧乙烷/乙二醇裝置的優化與改造

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

關鍵詞：環氧乙烷/乙二醇裝置；工藝；優化與改造

1 環氧乙烷/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，在甲烷作致穩劑及銀催化劑作用下，氣相反應生成環氧乙烷，環氧乙烷在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，塔頂得高純度EO產品，釜液送到乙二醇反應蒸發系統。環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、二乙二醇等粗產品，經三效蒸發、脫水、乙二醇精制后分別獲得MEG、DEG和TEG產品。

2 對該裝置進行工藝優化及改造

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

a.該廠經常組織員工獻言獻策，籌劃解決影響裝置平穩度夏、過冬的瓶頸問題，制定安全生產的防護措施。

b.利用檢修期間多次處理了換熱器堵塞問題、更換調節閥及漏點處理等問題，清洗有腐蝕及雜質的冷換設備等。

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

d.解決了夏季冷卻水溫度偏高、冷卻設備冷卻效果差的問題。

e.解決環氧裝置氧化反應器R101下管板出現漏液問題。還對裝置沖刷腐蝕嚴重的3.5kPa不清潔蒸汽管線進行部分更換。

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

（2）該廠進一步使環氧乙烷/乙二醇裝置的三劑國產化。

乙烯廠環氧乙烷/乙二醇裝置是91年建成投產的全套引進國外技術生產線，大部分三劑一直沿用國外進口，采購周期長、價格昂貴，增加了產品的生產成本。

在乙烯氧化反應過程中，伴隨著乙烯原料和產物環氧乙烷的完全氧化，工業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。抑制劑在進料/產品換熱器（E101）之前加入反應器進料管道中。添加量是根據中試裝置的操作而確定的，即每百萬摩爾的反應器進料氣加4摩爾的二氯乙烷，工業操作上最佳補充速率低至每百萬摩爾進料氣加0.05摩爾的二氯乙烷，因為大量的衍生氯化物經尾氣壓縮機進行循環。工藝設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口，費用比較昂貴，在廠有關部門及車間努力下，13年環氧裝置實現了抑制劑（1.2二氯乙烷）的國產化，使生產成本得到了降低。

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（消泡劑應為無硅級），13年消泡劑（聚乙醚乙二醇）也實現了國產化，使生產成本得到了降低。

環氧裝置銀催化劑的采購一直以來受殼牌公司制約，隨著國產催化劑的逐步成熟，該廠積極與國內廠家聯系，探索催化劑使用的國產化可行性，解決了使用國產劑的瓶頸問題，進行選擇性、產率及經濟性分析，積極與國內唯一的環氧乙烷催化劑的生產廠家北京燕山研究院的專家聯系請教相關的技術細節，并對使用廠進行調研，取得了大量技術資料和使用信息，為催化劑的使用創造了條件。15年4月環氧裝置在檢修期間進行了銀催化劑的更換，成功實現銀催化劑國產化，為裝置減少近2000萬的成本投入。

3 這個廠環氧乙烷/乙二醇裝置還需要在以下三個方面進行優化

3.1 該廠還有另外兩種劑：硫吸附劑（活性炭）和脫氧劑（聯氨）未國產化

由法國CECA公司生產的硫吸附劑（活性炭），用于脫除乙烯甲烷進料中的硫。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公司生產的脫氧劑（聯氨），用于脫除BFW中的氧。硫吸附劑及脫氧劑一直從國外進口，該廠正在積極探索為這兩種劑國產化的實施而努力。如果實現國產化，必然降低一定的生產成本。

3.2 利用膜分離技術回收乙烯

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

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

3.3 環氧乙烷催化水合法制乙二醇

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

該生產工藝存在最大的問題是需要設置多個蒸發器，需要消耗大量的能量用于脫水、從而造成生產工藝流程長、需要設備多、能源消耗高，直接影響乙二醇的生產成本。隨著市場對乙二醇的大量需求，一些主要生產乙二醇的大公司正在致力于乙二醇合成新技術的研究開發，新的制備工藝正不斷地被開發出來，其中進入最后開發階段的有EO催化水合制EG技術和EO經EO制EG技術。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，開發水合催化劑能大大降低水比。從而降低生產成本。

參考文獻

[1]康明艷，王蕾，等.石油化工生產過程操作與控制[M].化學工業出版社.

[2]王龍蘭，王志，羅松，等.環氧乙烷工業生產中脫醛的工藝優化[J].中國化工貿易.

作者簡介：曹寶友（1970，12-），男，籍貫：遼寧省撫順市，現職稱：工程師，學歷：大學本科，研究方向：計量管理。