一(yi)、裝置簡介
環氧(yang)(yang)乙(yi)(yi)烷（EO）和乙(yi)(yi)二醇（EG）都是重要的化工原料，也是石油化工的產品，用(yong)途十分(fen)廣泛(fan)。當前世界上EO／EG生產的主(zhu)要技(ji)術為乙(yi)(yi)烯氧(yang)(yang)化工藝(yi)技(ji)術，即在(zai)銀催化劑作用(yong)下乙(yi)(yi)烯和氧(yang)(yang)氣直接(jie)氧(yang)(yang)化生成環氧(yang)(yang)乙(yi)(yi)烷（EO），再以(yi)EO為原料在(zai)無催化劑條件(jian)下直接(jie)水合生成乙(yi)(yi)二醇(EG)。
二、典型 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。
典型的EO／EG裝(zhuang)置的工藝流程如圖2.24和(he)圖2.25所示。
1. 環(huan)氧乙烷反應系(xi)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. 輕組分脫除和EO精(jing)制系(xi)統
EO汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)餾出(chu)物經(jing)空(kong)冷(leng)(leng)(leng)器、第(di)二冷(leng)(leng)(leng)凝器、第(di)三(san)冷(leng)(leng)(leng)凝器冷(leng)(leng)(leng)卻冷(leng)(leng)(leng)凝后，進入汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)物緩沖(chong)罐(guan)(guan)，在(zai)此輕組(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)被分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)離出(chu)來。輕組(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)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)(qi)(qi)(qi)冷(leng)(leng)(leng)凝器進一(yi)步冷(leng)(leng)(leng)凝后，氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體中(zhong)(zhong)的(de)(de)EO大(da)(da)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)被冷(leng)(leng)(leng)凝回(hui)(hui)到汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)緩沖(chong)罐(guan)(guan)，將殘余(yu)(yu)的(de)(de)不凝氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)送(song)(song)至殘余(yu)(yu)EO吸收(shou)(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)中(zhong)(zhong)以回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)環氧乙烷，殘余(yu)(yu)EO吸收(shou)(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓縮機壓縮后返回(hui)(hui)EO吸收(shou)(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，含有EO的(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)(fu)液(ye)(ye)送(song)(song)至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)緩沖(chong)罐(guan)(guan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)EO水溶液(ye)(ye)用(yong)(yong)(yong)泵送(song)(song)至脫輕組(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)脫除(chu)的(de)(de)輕組(zu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)進入塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)冷(leng)(leng)(leng)凝器回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)EO，塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)(fu)物料(liao)的(de)(de)大(da)(da)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)送(song)(song)至EG反應(ying)器，另外一(yi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)送(song)(song)至EO精制塔(ta)(ta)(ta)(ta)。EO精制塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)側線采出(chu)高(gao)純EO產品，經(jing)冷(leng)(leng)(leng)卻后用(yong)(yong)(yong)泵送(song)(song)至高(gao)純EO儲罐(guan)(guan)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)冷(leng)(leng)(leng)凝后和塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)(fu)物料(liao)一(yi)起送(song)(song)到EG反應(ying)器，塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)的(de)(de)不凝氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)排至尾(wei)(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)吸收(shou)(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)以回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)其中(zhong)(zhong)的(de)(de)EO。高(gao)純EO儲罐(guan)(guan)必須采用(yong)(yong)(yong)氮封，以防止空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)漏(lou)入儲罐(guan)(guan)內，并保持(chi)罐(guan)(guan)內的(de)(de)EO蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)非爆炸(zha)范圍內。
4. EG反應和多效蒸發及(ji)干燥系統
來(lai)自輕組(zu)分塔(ta)(ta)(ta)釜的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)／EO物流(liu)與(yu)工藝水(shui)(shui)(shui)混合(he)，預熱后(hou)(hou)進入管式EG反(fan)(fan)應器(qi)。環(huan)氧乙(yi)(yi)(yi)烷在(zai)此與(yu)水(shui)(shui)(shui)發生水(shui)(shui)(shui)合(he)反(fan)(fan)應生成乙(yi)(yi)(yi)二醇，同時副產物為二乙(yi)(yi)(yi)二醇、三乙(yi)(yi)(yi)二醇及多乙(yi)(yi)(yi)二醇。所有EO都在(zai)EG反(fan)(fan)應器(qi)中(zhong)轉化。乙(yi)(yi)(yi)二醇水(shui)(shui)(shui)溶液(ye)的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)縮在(zai)多效蒸發系統中(zhong)進行，第(di)一個提(ti)濃(nong)(nong)塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)熱源(yuan)是EO反(fan)(fan)應器(qi)產生的(de)(de)(de)中(zhong)壓(ya)蒸汽，最后(hou)(hou)一個提(ti)濃(nong)(nong)塔(ta)(ta)(ta)出來(lai)的(de)(de)(de)低壓(ya)蒸汽用于EO回(hui)收單元。經多效蒸發后(hou)(hou)的(de)(de)(de)粗乙(yi)(yi)(yi)二醇和來(lai)自EG排放(fang)閃蒸塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)EG物流(liu)合(he)并后(hou)(hou)首先在(zai)干燥塔(ta)(ta)(ta)中(zhong)脫除水(shui)(shui)(shui)分，然后(hou)(hou)進入MEG精制(zhi)工序。
5. 乙二(er)醇精制及(ji)多乙二(er)醇的分離(li)系統
經干燥(zao)塔(ta)(ta)脫除水分(fen)的(de)濃縮(suo)乙二醇(chun)溶液(ye)用泵送入(ru)MEG精制(zhi)塔(ta)(ta)，在該塔(ta)(ta)側線采出MEG產(chan)品，而塔(ta)(ta)頂物料進行(xing)回流。含(han)有(you)MEG、DEG、TEG等塔(ta)(ta)萃(cui)液(ye)則(ze)送至MEC回收塔(ta)(ta)，回收所含(han)的(de)MEG后(hou)，返回至干燥(zao)塔(ta)(ta)。在緊接的(de)兩(liang)個(ge)DEG塔(ta)(ta)、TEG塔(ta)(ta)中(zhong)(zhong)，DEG和(he)TEG作為塔(ta)(ta)頂成品進行(xing)回收。TEG塔(ta)(ta)有(you)少(shao)量釜液(ye)，其(qi)中(zhong)(zhong)含(han)有(you)四甘醇(chun)和(he)多(duo)乙二醇(chun)。這股物料可以出售或焚(fen)燒掉。MEG，DEG和(he)TEG成品冷卻(que)后(hou)，用泵送入(ru)產(chan)品儲(chu)槽中(zhong)(zhong)。
三、介(jie)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(guan)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(huan)氧(yang)乙(yi)烷(wan)反(fan)應中催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)對(dui)鐵(tie)銹(xiu)(xiu)十(shi)分敏(min)感，鐵(tie)銹(xiu)(xiu)會促(cu)進(jin)(jin)異(yi)常反(fan)應生(sheng)成乙(yi)醛，降低(di)轉化(hua)(hua)(hua)率(lv)和選擇(ze)性，嚴(yan)重(zhong)地影響(xiang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)壽命。環(huan)氧(yang)乙(yi)烷(wan)的(de)管(guan)道(dao)和閥門都要進(jin)(jin)行化(hua)(hua)(hua)學(xue)清洗(xi)及(ji)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理以清除表面污物和浮銹(xiu)(xiu)，使金(jin)屬(shu)表面生(sheng)產(chan)致密(mi)的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜，保護(hu)材(cai)質不(bu)被進(jin)(jin)一步氧(yang)化(hua)(hua)(hua)。
環氧乙烷裝(zhuang)置(zhi)的配管設計，主要(yao)是對塔(ta)、換熱(re)器、罐、泵、反應器等設備(bei)的配管設計。
