一、裝置簡介
環氧乙烷(wan)（EO）和乙二醇（EG）都是重要的(de)(de)化工(gong)原料，也是石油化工(gong)的(de)(de)產品(pin)，用途(tu)十(shi)分廣(guang)泛。當前世(shi)界上EO／EG生(sheng)產的(de)(de)主要技(ji)術為(wei)乙烯氧化工(gong)藝技(ji)術，即在銀(yin)催(cui)化劑(ji)作(zuo)用下乙烯和氧氣直(zhi)接(jie)氧化生(sheng)成環氧乙烷(wan)（EO），再(zai)以(yi)EO為(wei)原料在無(wu)催(cui)化劑(ji)條(tiao)件下直(zhi)接(jie)水合生(sheng)成乙二醇(EG)。
二、典型 EO／EG裝置的工藝及特點
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。
典型(xing)的EO／EG裝(zhuang)置的工藝(yi)流程如圖2.24和圖2.25所示。
1. 環氧乙烷反應系統
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(qing)組分脫除和EO精制系統
EO汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)餾(liu)出(chu)物(wu)經(jing)空(kong)冷(leng)(leng)(leng)(leng)器(qi)、第二冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)器(qi)、第三冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)器(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)后，進入(ru)汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)物(wu)緩沖(chong)罐，在此輕(qing)組分(fen)(fen)被分(fen)(fen)離出(chu)來。輕(qing)組分(fen)(fen)經(jing)汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)尾氣(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)器(qi)進一(yi)步冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)后，氣(qi)體中(zhong)的(de)(de)EO大部(bu)分(fen)(fen)被冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)回(hui)到汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)緩沖(chong)罐，將殘(can)(can)余的(de)(de)不凝(ning)(ning)(ning)氣(qi)送(song)(song)(song)(song)至(zhi)殘(can)(can)余EO吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)中(zhong)以回(hui)收(shou)環氧乙(yi)烷(wan)，殘(can)(can)余EO吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)氣(qi)經(jing)尾氣(qi)壓(ya)(ya)縮機壓(ya)(ya)縮后返回(hui)EO吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)，含有EO的(de)(de)塔(ta)(ta)釜(fu)液(ye)送(song)(song)(song)(song)至(zhi)EG汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)。汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)緩沖(chong)罐中(zhong)的(de)(de)EO水(shui)溶液(ye)用(yong)泵送(song)(song)(song)(song)至(zhi)脫(tuo)輕(qing)組分(fen)(fen)塔(ta)(ta)，塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)脫(tuo)除的(de)(de)輕(qing)組分(fen)(fen)進入(ru)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)尾氣(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)器(qi)回(hui)收(shou)EO，塔(ta)(ta)釜(fu)物(wu)料的(de)(de)大部(bu)分(fen)(fen)送(song)(song)(song)(song)至(zhi)EG反應器(qi)，另外一(yi)部(bu)分(fen)(fen)送(song)(song)(song)(song)至(zhi)EO精制塔(ta)(ta)。EO精制塔(ta)(ta)的(de)(de)側線采(cai)出(chu)高(gao)(gao)(gao)純EO產品，經(jing)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻后用(yong)泵送(song)(song)(song)(song)至(zhi)高(gao)(gao)(gao)純EO儲罐。塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)氣(qi)經(jing)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)(ning)(ning)后和塔(ta)(ta)釜(fu)物(wu)料一(yi)起送(song)(song)(song)(song)到EG反應器(qi)，塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)的(de)(de)不凝(ning)(ning)(ning)氣(qi)排至(zhi)尾氣(qi)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)以回(hui)收(shou)其中(zhong)的(de)(de)EO。高(gao)(gao)(gao)純EO儲罐必須(xu)采(cai)用(yong)氮封(feng)，以防止空(kong)氣(qi)漏入(ru)儲罐內，并保持罐內的(de)(de)EO蒸(zheng)氣(qi)在非爆炸范圍內。
4. EG反(fan)應和(he)多效蒸發及干燥系統
來自(zi)輕組分塔(ta)釜的水／EO物流與(yu)(yu)工藝(yi)水混合(he)，預熱(re)后(hou)進(jin)入管(guan)式EG反(fan)(fan)應(ying)器(qi)。環氧乙(yi)(yi)烷在(zai)(zai)此與(yu)(yu)水發(fa)生水合(he)反(fan)(fan)應(ying)生成(cheng)乙(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)，同時副產(chan)(chan)物為二(er)(er)乙(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)、三乙(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)及多(duo)乙(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)。所(suo)有EO都在(zai)(zai)EG反(fan)(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)轉化。乙(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)水溶(rong)液的濃縮在(zai)(zai)多(duo)效(xiao)蒸(zheng)發(fa)系統中(zhong)進(jin)行，第一個(ge)(ge)提濃塔(ta)的熱(re)源是EO反(fan)(fan)應(ying)器(qi)產(chan)(chan)生的中(zhong)壓蒸(zheng)汽，最(zui)后(hou)一個(ge)(ge)提濃塔(ta)出來的低壓蒸(zheng)汽用于EO回收單元。經多(duo)效(xiao)蒸(zheng)發(fa)后(hou)的粗(cu)乙(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)和來自(zi)EG排放閃蒸(zheng)塔(ta)的EG物流合(he)并后(hou)首先在(zai)(zai)干燥塔(ta)中(zhong)脫(tuo)除(chu)水分，然后(hou)進(jin)入MEG精制工序。
5. 乙二醇精制(zhi)及多乙二醇的分(fen)離系統
經干燥(zao)塔(ta)脫除水分的濃縮乙(yi)二醇(chun)(chun)溶液(ye)用泵送(song)入MEG精制塔(ta)，在(zai)該(gai)塔(ta)側線采出MEG產品，而塔(ta)頂物料進行回(hui)流。含有(you)MEG、DEG、TEG等(deng)塔(ta)萃液(ye)則送(song)至MEC回(hui)收塔(ta)，回(hui)收所含的MEG后(hou)，返回(hui)至干燥(zao)塔(ta)。在(zai)緊(jin)接的兩個DEG塔(ta)、TEG塔(ta)中，DEG和TEG作為塔(ta)頂成品進行回(hui)收。TEG塔(ta)有(you)少量釜(fu)液(ye)，其中含有(you)四甘(gan)醇(chun)(chun)和多乙(yi)二醇(chun)(chun)。這股物料可(ke)以出售(shou)或焚燒(shao)掉(diao)。MEG，DEG和TEG成品冷卻后(hou)，用泵送(song)入產品儲槽中。
三(san)、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。
環氧乙(yi)烷反應(ying)中催化(hua)劑對鐵銹十(shi)分敏感(gan)，鐵銹會促進(jin)(jin)異常(chang)反應(ying)生(sheng)成乙(yi)醛，降低(di)轉化(hua)率和(he)(he)選擇性，嚴重地影響(xiang)催化(hua)劑的壽命。環氧乙(yi)烷的管道(dao)和(he)(he)閥(fa)門都要(yao)進(jin)(jin)行化(hua)學清(qing)洗及鈍化(hua)處理以清(qing)除表面污物和(he)(he)浮銹，使(shi)金屬表面生(sheng)產致密的鈍化(hua)膜，保護(hu)材質(zhi)不(bu)被進(jin)(jin)一步氧化(hua)。
環氧乙(yi)烷(wan)裝置的配管(guan)設計，主要是對塔、換熱器、罐、泵、反應器等設備(bei)的配管(guan)設計。
