一、裝置(zhi)簡介(jie)
環氧(yang)乙(yi)烷(wan)（EO）和乙(yi)二醇(chun)（EG）都是重要的(de)化(hua)(hua)工(gong)原(yuan)料，也(ye)是石油化(hua)(hua)工(gong)的(de)產(chan)品，用(yong)途(tu)十分廣泛。當(dang)前世(shi)界上(shang)EO／EG生產(chan)的(de)主要技術為乙(yi)烯氧(yang)化(hua)(hua)工(gong)藝技術，即在銀催(cui)化(hua)(hua)劑作(zuo)用(yong)下(xia)乙(yi)烯和氧(yang)氣直接(jie)氧(yang)化(hua)(hua)生成環氧(yang)乙(yi)烷(wan)（EO），再以EO為原(yuan)料在無催(cui)化(hua)(hua)劑條件下(xia)直接(jie)水合(he)生成乙(yi)二醇(chun)(EG)。
二(er)、典型(xing) EO／EG裝置的(de)工藝及特點
EO／EG生產工藝可分為兩個工段，即環氧乙烷工段和乙二醇工段，又可大致分為五個系統，即環氧乙烷反應系統、EO回收和CO2脫除系統、輕組分脫除和EO精制系統、EG反應和多效蒸發及干燥系統、乙二醇精制及多乙二醇的分離系統。
典(dian)型(xing)的(de)EO／EG裝(zhuang)置(zhi)的(de)工藝流程如圖2.24和圖2.25所示。
1. 環氧乙烷反(fan)應系統
原料乙烯和純氧與循環氣混合后，進入固定床EO反應器，在高選擇性銀催化劑的作用下發生乙烯氧化反應，主反應生成環氧乙烷（EO）。同時發生副反應生成二氧化碳和水。反應產生的熱量一部分隨產物帶走使其溫度升高，其余部分由反應器殼程沸騰水汽化移走。產生的蒸汽用作乙二醇反應和回收單元的加熱介質。另外，還生成少量的醛、酸類雜質。反應器產物經第一產物冷卻器和反應器進出料換熱器冷卻。乙烯進料前經過脫硫床，以降低進料氣中的硫含量，因為硫可降低EO催化劑的活性。如果原料乙烯中硫含量低于0.1×10-6，則脫硫床可以省掉。加入少量的甲烷作為氣相反應的致穩氣體，與用氮氣作致穩氣體相比，能夠提高爆炸極限，從而可以在更高的氧氣濃度下操作，這可以提高裝置的生產能力。
2. EO回收和CO2脫除系統
反應器產物經冷卻后進入環氧乙烷吸收塔的急冷段，氣體中的雜質被吸收在堿性急冷液中，在EO反應器中生成的甲醛等醛類物質也在這里被部分除去。離開急冷段的氣體物流進到吸收塔的上段，與貧吸收劑逆流接觸，吸收其中的EO。從EO吸收塔塔頂出來的循環氣，經循環氣壓縮機壓縮后，部分直接循環到反應器原料系統，部分先送到二氧化碳脫除系統脫除二氧化碳后，再返回反應器原料系統，以維持循環氣中的二氧化碳濃度不變。循環氣體中CO2濃度低有利于提高EO催化劑的選擇性，并延長其使用壽命。
CO2單元主要由CO2吸收塔和汽提塔組成。在CO2吸收塔中用熱的碳酸鉀溶液將CO2吸收下來后，塔頂氣返回至反應器進料系統，塔釜生成的富碳酸鉀溶液送至CO2汽提塔以移出吸收下來的CO2，并將再生的貧碳酸鹽溶液用泵送回至CO2吸收塔。
3. 輕組(zu)分脫除和EO精(jing)制(zhi)系(xi)統
EO汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)餾出(chu)物(wu)(wu)經(jing)空冷(leng)(leng)(leng)(leng)器(qi)(qi)、第(di)二冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)(qi)、第(di)三冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)后(hou)，進(jin)(jin)入(ru)汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)物(wu)(wu)緩(huan)沖(chong)(chong)罐(guan)(guan)(guan)，在此輕(qing)組(zu)分被分離出(chu)來。輕(qing)組(zu)分經(jing)汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)(qi)進(jin)(jin)一(yi)(yi)步冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)后(hou)，氣(qi)(qi)體(ti)中的(de)EO大部分被冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)回(hui)(hui)到(dao)汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)緩(huan)沖(chong)(chong)罐(guan)(guan)(guan)，將殘(can)余的(de)不(bu)凝(ning)(ning)氣(qi)(qi)送(song)(song)至(zhi)殘(can)余EO吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)(ta)(ta)中以(yi)回(hui)(hui)收環氧乙烷，殘(can)余EO吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)(qi)經(jing)尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)壓縮機壓縮后(hou)返回(hui)(hui)EO吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)(ta)(ta)，含(han)有(you)EO的(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜液(ye)送(song)(song)至(zhi)EG汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)。汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)緩(huan)沖(chong)(chong)罐(guan)(guan)(guan)中的(de)EO水溶液(ye)用泵(beng)送(song)(song)至(zhi)脫輕(qing)組(zu)分塔(ta)(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)脫除的(de)輕(qing)組(zu)分進(jin)(jin)入(ru)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)(qi)回(hui)(hui)收EO，塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜物(wu)(wu)料的(de)大部分送(song)(song)至(zhi)EG反應器(qi)(qi)，另外一(yi)(yi)部分送(song)(song)至(zhi)EO精制(zhi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)。EO精制(zhi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)側線(xian)采(cai)出(chu)高(gao)純EO產品，經(jing)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻后(hou)用泵(beng)送(song)(song)至(zhi)高(gao)純EO儲罐(guan)(guan)(guan)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)(qi)經(jing)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)后(hou)和塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜物(wu)(wu)料一(yi)(yi)起送(song)(song)到(dao)EG反應器(qi)(qi)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)的(de)不(bu)凝(ning)(ning)氣(qi)(qi)排至(zhi)尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)(ta)(ta)以(yi)回(hui)(hui)收其中的(de)EO。高(gao)純EO儲罐(guan)(guan)(guan)必須采(cai)用氮封，以(yi)防(fang)止空氣(qi)(qi)漏入(ru)儲罐(guan)(guan)(guan)內(nei)，并保持(chi)罐(guan)(guan)(guan)內(nei)的(de)EO蒸氣(qi)(qi)在非爆(bao)炸范(fan)圍內(nei)。
4. EG反應和多效蒸(zheng)發及干燥系統
來自(zi)輕組(zu)分塔(ta)釜的(de)水(shui)／EO物流(liu)與工藝水(shui)混合，預熱(re)后(hou)(hou)進(jin)(jin)入管(guan)式EG反應(ying)器。環氧乙烷在(zai)此與水(shui)發(fa)生水(shui)合反應(ying)生成乙二(er)(er)醇，同時副產物為二(er)(er)乙二(er)(er)醇、三乙二(er)(er)醇及(ji)多乙二(er)(er)醇。所有(you)EO都在(zai)EG反應(ying)器中(zhong)(zhong)轉化。乙二(er)(er)醇水(shui)溶液的(de)濃(nong)縮在(zai)多效蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)系統中(zhong)(zhong)進(jin)(jin)行，第一個(ge)提濃(nong)塔(ta)的(de)熱(re)源是EO反應(ying)器產生的(de)中(zhong)(zhong)壓(ya)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)，最后(hou)(hou)一個(ge)提濃(nong)塔(ta)出(chu)來的(de)低壓(ya)蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)用于EO回收單(dan)元。經多效蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)后(hou)(hou)的(de)粗乙二(er)(er)醇和來自(zi)EG排(pai)放閃蒸(zheng)(zheng)(zheng)塔(ta)的(de)EG物流(liu)合并后(hou)(hou)首先在(zai)干燥塔(ta)中(zhong)(zhong)脫除水(shui)分，然后(hou)(hou)進(jin)(jin)入MEG精制工序。
5. 乙(yi)二(er)醇精制(zhi)及多乙(yi)二(er)醇的分離(li)系統
經干(gan)燥塔(ta)(ta)(ta)脫除(chu)水(shui)分(fen)的濃縮乙(yi)二醇(chun)(chun)溶液用(yong)泵送(song)(song)入MEG精制塔(ta)(ta)(ta)，在(zai)該塔(ta)(ta)(ta)側(ce)線采出MEG產(chan)品(pin)，而(er)塔(ta)(ta)(ta)頂物(wu)料進(jin)行(xing)回(hui)流。含(han)(han)有(you)MEG、DEG、TEG等塔(ta)(ta)(ta)萃(cui)液則(ze)送(song)(song)至MEC回(hui)收(shou)塔(ta)(ta)(ta)，回(hui)收(shou)所(suo)含(han)(han)的MEG后，返回(hui)至干(gan)燥塔(ta)(ta)(ta)。在(zai)緊(jin)接的兩個(ge)DEG塔(ta)(ta)(ta)、TEG塔(ta)(ta)(ta)中(zhong)，DEG和TEG作為塔(ta)(ta)(ta)頂成品(pin)進(jin)行(xing)回(hui)收(shou)。TEG塔(ta)(ta)(ta)有(you)少(shao)量釜液，其(qi)中(zhong)含(han)(han)有(you)四甘醇(chun)(chun)和多(duo)乙(yi)二醇(chun)(chun)。這股物(wu)料可以出售或焚(fen)燒掉。MEG，DEG和TEG成品(pin)冷(leng)卻后，用(yong)泵送(song)(song)入產(chan)品(pin)儲(chu)槽中(zhong)。
三、介質特點
EO／EG生產裝置中含有一些具有特殊性質的介質，包括環氧乙烷、乙二醇、氧氣、二氧化碳和少量的氫氣、有機酸等。環氧乙烷低溫下為無色透明液體，常溫下為無色帶有醚刺激性氣味的氣體，沸點為10.4℃，閃點為-20℃。與水可以任何比例混溶，并能溶于常用有機溶劑和油脂。環氧乙烷是一種有機化合物，也是一種有毒的致癌物質為高度危害介質。環氧乙烷易燃易爆，按GB50160為甲類可燃氣體介質。EO／EG裝置中腐蝕性有害物質還有副反應產生的有機酸、醛等，雖然含量較低，但在有氧存在時也會引起碳鋼材料的快速腐蝕。氧氣管道(dao)上不應使用快開和快閉型閥門，閥門的閥蓋、閥體墊片及填料不應采用易脫落碎屑、纖維的材料或可燃材料。用于氧氣介質的閥門會有一些特殊的要求。
環氧(yang)乙(yi)烷反應(ying)中催化(hua)劑對鐵銹十(shi)分敏感，鐵銹會(hui)促進異常反應(ying)生成乙(yi)醛，降低(di)轉(zhuan)化(hua)率和(he)選擇性，嚴重(zhong)地(di)影響催化(hua)劑的壽命。環氧(yang)乙(yi)烷的管道(dao)和(he)閥門都要進行化(hua)學清(qing)洗及鈍化(hua)處理以清(qing)除表面(mian)污(wu)物(wu)和(he)浮銹，使金(jin)屬表面(mian)生產致密的鈍化(hua)膜，保護材質(zhi)不被進一(yi)步氧(yang)化(hua)。
環氧乙烷裝(zhuang)置的配管設計，主要(yao)是對塔、換熱器、罐、泵、反應器等設備的配管設計。
