一、裝置簡介
環氧(yang)乙烷（EO）和乙二醇（EG）都是重要的化工原料，也是石油化工的產品，用途十(shi)分廣(guang)泛(fan)。當前(qian)世界上EO／EG生(sheng)產的主(zhu)要技(ji)術為(wei)乙烯(xi)氧(yang)化工藝技(ji)術，即在(zai)銀催(cui)化劑(ji)(ji)作用下(xia)乙烯(xi)和氧(yang)氣(qi)直接氧(yang)化生(sheng)成(cheng)環氧(yang)乙烷（EO），再以EO為(wei)原料在(zai)無催(cui)化劑(ji)(ji)條件(jian)下(xia)直接水合生(sheng)成(cheng)乙二醇(EG)。
二、典型 EO／EG裝置的工藝及特點(dian)
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。
典型的EO／EG裝置的工(gong)藝(yi)流程如圖(tu)2.24和圖(tu)2.25所示。
1. 環氧乙烷反應系(xi)統(tong)
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. 輕組分脫除和(he)EO精制(zhi)系統
EO汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂餾出(chu)物(wu)(wu)經(jing)空冷(leng)器、第(di)二冷(leng)凝(ning)器、第(di)三(san)冷(leng)凝(ning)器冷(leng)卻冷(leng)凝(ning)后(hou)，進入(ru)(ru)汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂物(wu)(wu)緩沖(chong)罐(guan)(guan)，在此輕組(zu)分(fen)(fen)被(bei)分(fen)(fen)離出(chu)來。輕組(zu)分(fen)(fen)經(jing)汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂尾氣(qi)冷(leng)凝(ning)器進一步冷(leng)凝(ning)后(hou)，氣(qi)體中的(de)(de)EO大(da)部(bu)分(fen)(fen)被(bei)冷(leng)凝(ning)回到汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂緩沖(chong)罐(guan)(guan)，將殘(can)余的(de)(de)不(bu)凝(ning)氣(qi)送(song)至(zhi)(zhi)(zhi)殘(can)余EO吸收(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)中以回收(shou)環(huan)氧(yang)乙烷，殘(can)余EO吸收(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂氣(qi)經(jing)尾氣(qi)壓縮機壓縮后(hou)返(fan)回EO吸收(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，含(han)有EO的(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜液(ye)送(song)至(zhi)(zhi)(zhi)EG汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)。汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂緩沖(chong)罐(guan)(guan)中的(de)(de)EO水溶(rong)液(ye)用(yong)泵送(song)至(zhi)(zhi)(zhi)脫(tuo)輕組(zu)分(fen)(fen)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂脫(tuo)除的(de)(de)輕組(zu)分(fen)(fen)進入(ru)(ru)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂尾氣(qi)冷(leng)凝(ning)器回收(shou)EO，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜物(wu)(wu)料的(de)(de)大(da)部(bu)分(fen)(fen)送(song)至(zhi)(zhi)(zhi)EG反應(ying)器，另外(wai)一部(bu)分(fen)(fen)送(song)至(zhi)(zhi)(zhi)EO精制(zhi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)。EO精制(zhi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)側線采出(chu)高純EO產品(pin)，經(jing)冷(leng)卻后(hou)用(yong)泵送(song)至(zhi)(zhi)(zhi)高純EO儲(chu)罐(guan)(guan)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂氣(qi)經(jing)冷(leng)凝(ning)后(hou)和塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜物(wu)(wu)料一起(qi)送(song)到EG反應(ying)器，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂的(de)(de)不(bu)凝(ning)氣(qi)排(pai)至(zhi)(zhi)(zhi)尾氣(qi)吸收(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)以回收(shou)其(qi)中的(de)(de)EO。高純EO儲(chu)罐(guan)(guan)必須采用(yong)氮封，以防止(zhi)空氣(qi)漏(lou)入(ru)(ru)儲(chu)罐(guan)(guan)內(nei)，并保持(chi)罐(guan)(guan)內(nei)的(de)(de)EO蒸氣(qi)在非爆炸范圍內(nei)。
4. EG反應(ying)和多效蒸發及干燥(zao)系統
來自輕組分(fen)塔(ta)(ta)(ta)釜(fu)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)／EO物流(liu)與工藝(yi)水(shui)(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)，預熱后(hou)(hou)進入(ru)(ru)管式(shi)EG反(fan)應(ying)器。環氧(yang)乙(yi)(yi)(yi)烷在(zai)此與水(shui)(shui)(shui)(shui)發生水(shui)(shui)(shui)(shui)合(he)反(fan)應(ying)生成乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)(chun)(chun)，同時副產物為二(er)(er)乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)(chun)(chun)、三乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)(chun)(chun)及多乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)(chun)(chun)。所(suo)有EO都(dou)在(zai)EG反(fan)應(ying)器中(zhong)(zhong)轉化(hua)。乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)(chun)(chun)水(shui)(shui)(shui)(shui)溶(rong)液(ye)的(de)濃(nong)縮在(zai)多效蒸(zheng)(zheng)發系統中(zhong)(zhong)進行，第一(yi)個提濃(nong)塔(ta)(ta)(ta)的(de)熱源是EO反(fan)應(ying)器產生的(de)中(zhong)(zhong)壓蒸(zheng)(zheng)汽，最后(hou)(hou)一(yi)個提濃(nong)塔(ta)(ta)(ta)出來的(de)低(di)壓蒸(zheng)(zheng)汽用于EO回收單元(yuan)。經多效蒸(zheng)(zheng)發后(hou)(hou)的(de)粗乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)(chun)(chun)和來自EG排放(fang)閃蒸(zheng)(zheng)塔(ta)(ta)(ta)的(de)EG物流(liu)合(he)并后(hou)(hou)首(shou)先在(zai)干燥塔(ta)(ta)(ta)中(zhong)(zhong)脫除(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)，然后(hou)(hou)進入(ru)(ru)MEG精制工序。
5. 乙(yi)二醇精制及(ji)多(duo)乙(yi)二醇的分離(li)系統
經干燥塔(ta)脫除水(shui)分的濃縮乙二醇(chun)溶液用泵(beng)送(song)入MEG精制(zhi)塔(ta)，在該塔(ta)側線采出(chu)MEG產品，而(er)塔(ta)頂(ding)物料(liao)進行(xing)(xing)回(hui)(hui)流。含(han)有(you)MEG、DEG、TEG等塔(ta)萃液則送(song)至MEC回(hui)(hui)收塔(ta)，回(hui)(hui)收所含(han)的MEG后，返回(hui)(hui)至干燥塔(ta)。在緊接的兩個DEG塔(ta)、TEG塔(ta)中(zhong)(zhong)(zhong)，DEG和TEG作為(wei)塔(ta)頂(ding)成品進行(xing)(xing)回(hui)(hui)收。TEG塔(ta)有(you)少量(liang)釜液，其中(zhong)(zhong)(zhong)含(han)有(you)四甘(gan)醇(chun)和多乙二醇(chun)。這(zhe)股(gu)物料(liao)可以出(chu)售或焚燒掉。MEG，DEG和TEG成品冷(leng)卻后，用泵(beng)送(song)入產品儲槽中(zhong)(zhong)(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。
環氧乙(yi)烷(wan)反應(ying)中(zhong)催(cui)化(hua)劑對鐵銹十(shi)分敏感，鐵銹會促進異常反應(ying)生成乙(yi)醛，降低轉化(hua)率和(he)選擇性，嚴(yan)重地(di)影(ying)響催(cui)化(hua)劑的(de)壽(shou)命。環氧乙(yi)烷(wan)的(de)管道(dao)和(he)閥門都要進行化(hua)學清洗及鈍(dun)化(hua)處(chu)理以清除表(biao)面污(wu)物(wu)和(he)浮銹，使(shi)金屬表(biao)面生產致密(mi)的(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)，保護材質(zhi)不被進一步氧化(hua)。
環氧乙烷(wan)裝置的配管設(she)計，主要是(shi)對(dui)塔(ta)、換(huan)熱器(qi)、罐、泵(beng)、反應(ying)器(qi)等(deng)設(she)備(bei)的配管設(she)計。
