乙二醇裝置環氧乙烷精制系統優化改造

張功尚

(中國石化揚子石油化工有限公司乙二醇車間，江蘇 南京 210048)

揚子石化公司乙二醇裝置始建于1983年，于1987年建成并一次投產成功，年產纖維級乙二醇20萬噸，環氧乙烷1.6萬噸。隨后歷經多次改造升級，至2013年裝置規模為乙二醇30萬噸/年，精制環氧乙烷保持三塔并聯運行，總產能達到18.6萬噸/年。

2015年，環氧乙烷精制塔T-430因設備存在缺陷被停運，乙二醇裝置環氧乙烷產能從原來的18.6萬噸/年降為13.6萬噸/年，導致氧化系統低負荷運行，裝置不能在最佳工況下運轉，規模效應受到限制。并且隨著近年來國內乙二醇生產能力的不斷擴大，裝置面臨的市場形勢越來越嚴峻。而環氧乙烷由于其易燃易爆的化工危險性，運輸和產品銷售半徑有限，受國內外產品競爭影響較小，經濟效益遠高于乙二醇產品[1]。為了使產品結構調整更加靈活，增強裝置的盈利能力和抗風險能力，有必要對環氧乙烷精制系統進行優化改造。

目前運行的環氧乙烷精制塔T-420建成投產于1996年，按1996年的標準設計，規模小，能耗相對較高。近年來環氧乙烷精制單元設計不斷優化，特別是本質安全和節能設計有所提升，為了恢復產能、提升本質安全、優化節能。本裝置在保持總生產能力不變的基礎上，采用中國寰球工程有限公司環氧乙烷精制專利技術，在原精制塔T-430的基礎上按最新標準改造建設一套8.6萬噸/年環氧乙烷精制系統。T-430系統改造投產后，停運T-420系統，由以前三塔并聯運行改為最新設計的T-430塔和T-410塔并聯運行，環氧乙烷產能恢復至18.6萬噸/年。這樣既保持整個裝置環氧乙烷總產能不變，又使得環氧乙烷精制系統運行更加安全、可靠、高效。

1 工藝流程簡介

自乙二醇反應器進料汽提塔塔釜引出濃度約為10%(wt)的環氧乙烷水溶液，經過精制塔進料/釜液換熱器(E-433)與精制塔釜液進行熱交換，溫度升至90～97 ℃后進入精制塔，在塔內脫水、脫醛。塔頂設有脫甲醛的巴斯段，合格的環氧乙烷產品從巴斯段下作為側線抽出，經環氧乙烷產品冷卻器(E-435)冷卻至-5 ℃后去環氧乙烷罐區。

精制塔塔頂氣相經冷凝器(E-431)冷凝后流入回流罐(D-431)中作為塔頂的回流，或小部分經配水后送至乙二醇反應器進料汽提塔含醛側，以排除系統中的甲醛。冷凝器中部分未冷凝的含甲醛環氧乙烷氣體排放至酸洗塔中脫除甲醛。回流罐的排放氣進入放空洗滌塔洗滌，回收其中的環氧乙烷后放空。系統中的乙醛存在于精制塔中部乙醛濃縮段，經側線抽出排出系統，該抽出物經混合器配水后送至乙二醇反應器進料汽提塔塔釜含醛側回收。

精制塔釜液先經過精制塔進料/釜液換熱器(E-433)與進料進行換熱，再通過精制塔側線再沸器(E-432)回收熱量后返回再吸收塔，作為環氧乙烷氣體的吸收劑循環使用。工藝流程簡圖見圖1。

圖1 環氧乙烷精制系統流程簡圖

為確保系統安全，精制塔塔頂冷凝器的循環水供給系統設置了事故冷卻水，事故冷卻水由事故柴油機提供。同時精制塔回流泵為自啟動泵，設置事故電源確保精制系統的壓力穩定。

2 改造亮點設計

與原環氧乙烷精制塔相比，新建T-430精制塔采用塔盤及填料結合的形式：

①采用固閥塔盤設計#110-#100及#28-#25兩段塔盤；

②采用高性能規整填料取代#99-#29號塔盤，填料分為三層，每層8100 mm；

③采用單溢流浮閥塔盤設計#23-#01下部塔盤。

這樣可在維持原T-430精制塔塔徑不變、產能擴大的前提下，將T-430、T-420兩套環氧乙烷精制系統合并為一套。不僅降低項目投資，運行設備數量也減少一半，可大大減少設備的操作與維護費用，而且由于塔盤及填料具有高效特性，使新的T-430系統具有更高的效率與操作彈性，在總產能一致的前提下能減少蒸汽與循環水的消耗，降低裝置能耗[2-3]。新建T-430精制系統年操作時間為8000 h，操作彈性為60%～110%。

3 改造效果

3.1 技術標定

2019年9月9號，改造后的T-430精制塔投料開車，于9月10號采出合格的環氧乙烷產品。為了考查環氧乙烷精制系統的實際運行狀況，驗證該系統能否滿足設計要求，同年10月19日對系統進行96小時的技術標定。即19日08:00至21日08:00為100%負荷標定，21日08:00至23日08:00為110%負荷標定。環氧乙烷精制系統標定期間主要工藝參數如表1所示。

表1 標定期間主要工藝參數

3.2 產品質量分析

標定期間環氧乙烷精制系統各采樣點的分析數據如表2所示?？梢园l現，環氧乙烷產品質量良好，各項分析數據均達到國家優級品控制指標。

環氧乙烷精制系統回流罐中醛含量對于系統安全穩定運行非常重要，回流罐中醛含量高不僅會影響到產品質量，而且會造成相關管線多聚甲醛生成量大，導致管道堵塞，嚴重威脅裝置安全平穩運行[4-5]。從表中可以看出，回流罐中的醛含量控制在指標范圍內，有利于保持環氧乙烷精制系統穩定運行。

表2 標定期間精制塔樣品分析數據

3.3 產品能耗分析

標定期間還對環氧乙烷精制系統的能源消耗情況進行了考核，如表3所示。從表中可以看出，在100%、110%負荷下，環氧乙烷精制塔的能耗分別為168.48 kg標油/tEOE和165.66 kg標油/tEOE，均低于設計值170.2 kg標油/tEOE。這不僅進一步評估了精制塔的實際運行效果，同時也為后續環氧乙烷精制系統的工藝優化提供參考。

表3 標定期間精制塔能源消耗數據

4 結 論

環氧乙烷精制系統在100%負荷、110%負荷標定期間，系統整體運行穩定正常。表現如下：

(1)各動靜設備、儀表運轉正常；

(2)環氧乙烷產品質量良好；

(3)各工藝參數均滿足設計要求，且未對乙二醇產品質量產生不可接受的影響；

(4)在規定的操作條件下能保證良好的水力學操作范圍，滿足60%～110%的操作彈性；

(5)塔內件機械性能正常，但運行周期較短，塔內件機械性能還需繼續考核。

這標志著本次環氧乙烷精制系統優化改造項目實施成功。通過采用新型塔內件技術，實現了環氧乙烷產品恢復產能的目標，裝置環氧乙烷生產規模達18.6萬噸/年。今后裝置可根據國內乙二醇、環氧乙烷的市場行情及時優化產品結構，從而實現效益最佳化。同時也可為同類裝置的擴能改造提供參考。