環氧乙烷/乙二醇裝置運行工藝優化及節能措施探討

摘 要：乙烯衍生物中，環氧乙烷（EO）是一種基礎性化工原料，通常用于生產乙二醇（EG），所以，環氧乙烷/乙二醇（即EO/EG）裝置運行是我國石油化工的一項重要工藝。該研究以我國某石油化工企業為例，分析與探討該企業20萬t/aEO/EG裝置運行工藝的優化與節能策略。

關鍵詞：乙二醇;環氧乙烷;運行工藝;節能措施

我國某石化企業20萬t/aEO/EG裝置主要選用的是Shell專利技術，5萬t/a的EO生產能力，擴能改造后，可提升EO產能19萬t/a，EO裝置投運后也暴露出很多運行問題，例如裝置能耗過高、EO反應器測溫度保護套漏水等。基于所存在的問題對其展開工藝優化，效果顯著。該研究以我國某石油化工企業為例，分析與探討該企業20萬t/aEO/EG裝置運行工藝的優化與節能策略。

1 裝置能耗情況

某石化公司EO/EG裝置能耗分析發現，蒸汽、鍋爐水、循環水、電、氮氣、風以及新鮮水共同組成裝置能耗，其中氮氣、鍋爐水、風以及新鮮水在裝置綜合能耗中占據較小的比例，而循環水、蒸汽以及電則占據較大比例，對裝置整體綜合能耗產生直接性影響。

2 裝置能耗分析

與EO/EG裝置生產實際相結合發現，造成能耗比較高的原因包括：①EO反應器漏水。EO反應器中的R101A運行異常，進料負荷固定情況下，增加反應器入口的二氧化碳含量，提升反應溫度，一個月內銀催化劑選擇性降低3%[1]。且EO吸收塔堿洗段堿液采出量明顯增大，通過檢查結果顯示，EO反應器中的R101A封頭保護套出現泄漏;②裝置頻繁吸收液換熱器熱效果比較差，進入環氧乙烷解吸塔內的吸收液溫度比較低，加之沸器蒸汽存在偏大的消耗量，導致裝置能耗偏大;③反應器催化劑具有較高選擇性，而且副反應也比較少，同時反應器放熱量也比較少，造成外補蒸汽量相對比較大。

3 EO/EG裝置的節能優化措施

石化公司投運EO/EG裝置以來蒸汽用量始終處于偏高狀態，中壓蒸汽消耗量始終在設計值35.2t/h以上，其主要原因在于高選擇性銀催化劑的應用，反應熱下降造成二次蒸汽減少。

3.1 低溫水單元的節能優化措施

該石化企業的低溫水單元所用技術為蒸汽噴射制冷技術，1200t/h的處理量，為裝置提供低溫冷卻水溫度為20℃。然而，因為制造與設計缺陷，該單元綜合能力較低，所設計的低溫水與實際溫度相差5℃，蒸汽消耗量也高于設計值50t/h，再加上蒸汽量比較大，循環水冷凝噴射蒸汽無法滿足設計要求，又因為有氧與較高溫度環境下循環水直接和碳鋼材質塔壁接觸，嚴重腐蝕設備。數據分析發現[2]，該石化企業位于東北地區，且東北冬季溫度相對較低，最低循環水溫度只有12℃，明顯比設計供水溫度低。所以，冬季可更改低溫水設備為循環水冷卻。夏季溫度比較高，需要在二次改造EO期間直接選用溴化鋰機組，從而使夏季裝置滿負荷運行得以實現[3]。

3.2 換熱器的節能優化措施

從根本上說，換熱器E209的主要作用是實現EO解吸塔進料和塔底物料的熱量交換。換熱器E209運行期間換熱效果不理想，會增加EO解析塔的蒸汽消耗量，導致裝置冷負荷的加大，導致裝置不能實現滿負荷生產，對二氧化碳吸收效果產生影響。基于以上情況，應該對換熱器E209進行重新設計，而且投運后，需要降低裝置消耗蒸汽量到50t/h。

3.3 反應系統的節能優化措施

實際生產過程中，需要嚴格控制反應器運行參數，CH4、O2及C2H4的濃度應高于56%、8%、30%。除此之外，還必須對循環氣系統尾氣排放進行嚴格控制，對EC加入量及時優化。通過以上措施，保證催化劑選擇性比預期值高1%。

3.4 二氧化碳脫除系統的節能優化措施

二氧化碳脫除系統運行狀況會對反應器入口循環氣內二氧化碳濃度產生直接影響，進而會對銀催化劑選擇性產生影響。如果系統內二氧化碳脫除不足，會提升反應溫度，對反應轉化為副反應方向較為有利，增加放熱量，導致銀催化劑選擇性的下降。所以需要優化二氧化碳脫除系統工藝：首先，經常性檢測碳酸鹽組分，依照催化劑壽命周期與分析數據對碳酸鹽濃度進行調整，對碳酸鹽活化劑予以適當補充;其次，更換進口消泡劑為國有產品，保證系統內消泡劑充足，以改善其實際運行狀況，避免發泡;再次，對二氧化碳解吸塔真空度與溫度進行合理控制，以達到理想解吸效果。同時也需要避免碳酸鹽中乙二醇濃度過高。

4 總結

隨著近些年環氧乙烷下游精細化工產品的迅猛發展，再加上市場需求的不斷增大，該裝置存在極為廣闊的未來發展前景。本研究基于我國某石化企業20萬t/a的EO/EG裝置運行期間所存在的一系列問題，選取了針對性降低能耗與優化運行的措施，解決了困擾石化公司裝置運行的諸多問題，為石化公司創造了更為可觀、理想的經濟收益，有利于石化公司的健康、可持續發展。

參考文獻：

[1]張繼東，葉劍云，李俊恒，等.環氧乙烷/乙二醇工藝換熱網絡優化[J].石油石化綠色低碳，2014，4（3）：5-10.

[2]丁良輝，劉從容，李乾軍，等.外部反應精餾強化的環氧乙烷制乙二醇工藝模擬及其熱泵節能研究[J].石油學報（石油加工），2017，33（3）：563-570.

[3]侯維，劉革，蘇君來，等.環氧乙烷/乙二醇裝置運行工藝優化及節能措施[J].石化技術與應用，2016，34（2）：144-147.