一、裝置簡(jian)介
環(huan)(huan)氧乙烷(wan)（EO）和(he)乙二醇(chun)（EG）都(dou)是重要的化(hua)(hua)工原料，也(ye)是石油化(hua)(hua)工的產(chan)品，用途(tu)十分廣(guang)泛。當(dang)前(qian)世界上EO／EG生(sheng)產(chan)的主要技(ji)術(shu)為(wei)乙烯(xi)氧化(hua)(hua)工藝技(ji)術(shu)，即在(zai)銀催化(hua)(hua)劑作用下乙烯(xi)和(he)氧氣直接氧化(hua)(hua)生(sheng)成(cheng)環(huan)(huan)氧乙烷(wan)（EO），再以EO為(wei)原料在(zai)無催化(hua)(hua)劑條件下直接水合生(sheng)成(cheng)乙二醇(chun)(EG)。
二、典型 EO／EG裝置的(de)工(gong)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(de)EO／EG裝置的(de)工藝(yi)流程如圖2.24和(he)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. 輕組分脫除和EO精(jing)制系統
EO汽(qi)提塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)餾出(chu)物經(jing)(jing)(jing)空冷(leng)(leng)器(qi)、第二冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)、第三(san)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)冷(leng)(leng)卻(que)(que)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)后，進(jin)(jin)入汽(qi)提塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)物緩沖罐(guan)，在(zai)(zai)此輕(qing)組分(fen)(fen)被(bei)分(fen)(fen)離(li)出(chu)來(lai)。輕(qing)組分(fen)(fen)經(jing)(jing)(jing)汽(qi)提塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)尾(wei)(wei)氣(qi)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)進(jin)(jin)一步冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)后，氣(qi)體中(zhong)的(de)(de)(de)EO大部分(fen)(fen)被(bei)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)回(hui)(hui)到汽(qi)提塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)緩沖罐(guan)，將殘(can)余(yu)的(de)(de)(de)不(bu)凝(ning)(ning)氣(qi)送(song)(song)至(zhi)(zhi)殘(can)余(yu)EO吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)中(zhong)以回(hui)(hui)收環氧乙烷，殘(can)余(yu)EO吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)氣(qi)經(jing)(jing)(jing)尾(wei)(wei)氣(qi)壓縮機(ji)壓縮后返回(hui)(hui)EO吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)，含有EO的(de)(de)(de)塔(ta)(ta)釜液送(song)(song)至(zhi)(zhi)EG汽(qi)提塔(ta)(ta)。汽(qi)提塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)緩沖罐(guan)中(zhong)的(de)(de)(de)EO水溶液用泵送(song)(song)至(zhi)(zhi)脫輕(qing)組分(fen)(fen)塔(ta)(ta)，塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)脫除的(de)(de)(de)輕(qing)組分(fen)(fen)進(jin)(jin)入塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)尾(wei)(wei)氣(qi)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)回(hui)(hui)收EO，塔(ta)(ta)釜物料(liao)的(de)(de)(de)大部分(fen)(fen)送(song)(song)至(zhi)(zhi)EG反應(ying)器(qi)，另外一部分(fen)(fen)送(song)(song)至(zhi)(zhi)EO精制(zhi)塔(ta)(ta)。EO精制(zhi)塔(ta)(ta)的(de)(de)(de)側線采出(chu)高純(chun)EO產品，經(jing)(jing)(jing)冷(leng)(leng)卻(que)(que)后用泵送(song)(song)至(zhi)(zhi)高純(chun)EO儲(chu)(chu)(chu)罐(guan)。塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)氣(qi)經(jing)(jing)(jing)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)后和塔(ta)(ta)釜物料(liao)一起(qi)送(song)(song)到EG反應(ying)器(qi)，塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)不(bu)凝(ning)(ning)氣(qi)排至(zhi)(zhi)尾(wei)(wei)氣(qi)吸(xi)(xi)收塔(ta)(ta)以回(hui)(hui)收其中(zhong)的(de)(de)(de)EO。高純(chun)EO儲(chu)(chu)(chu)罐(guan)必須采用氮(dan)封，以防止空氣(qi)漏入儲(chu)(chu)(chu)罐(guan)內(nei)(nei)(nei)，并保持罐(guan)內(nei)(nei)(nei)的(de)(de)(de)EO蒸(zheng)氣(qi)在(zai)(zai)非爆(bao)炸范圍內(nei)(nei)(nei)。
4. EG反應和多效蒸(zheng)發及干(gan)燥系(xi)統
來自(zi)輕組分(fen)塔(ta)釜的(de)水(shui)／EO物(wu)(wu)(wu)流與工藝水(shui)混合(he)，預熱后(hou)進(jin)(jin)入管式(shi)EG反應(ying)器。環(huan)氧乙(yi)烷在(zai)(zai)此與水(shui)發生(sheng)水(shui)合(he)反應(ying)生(sheng)成乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)，同時副產物(wu)(wu)(wu)為二(er)乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)、三乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)及多乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)。所有EO都在(zai)(zai)EG反應(ying)器中轉化。乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)水(shui)溶液的(de)濃縮(suo)在(zai)(zai)多效(xiao)(xiao)蒸發系統(tong)中進(jin)(jin)行，第一個提濃塔(ta)的(de)熱源是EO反應(ying)器產生(sheng)的(de)中壓蒸汽(qi)，最后(hou)一個提濃塔(ta)出(chu)來的(de)低壓蒸汽(qi)用于EO回(hui)收單元。經多效(xiao)(xiao)蒸發后(hou)的(de)粗(cu)乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)和來自(zi)EG排放閃(shan)蒸塔(ta)的(de)EG物(wu)(wu)(wu)流合(he)并后(hou)首(shou)先在(zai)(zai)干燥塔(ta)中脫除水(shui)分(fen)，然后(hou)進(jin)(jin)入MEG精制工序。
5. 乙(yi)二醇精制(zhi)及多(duo)乙(yi)二醇的分離系統
經干(gan)燥塔(ta)(ta)脫除水(shui)分的(de)濃縮乙(yi)二醇溶(rong)液用(yong)泵(beng)送入MEG精制塔(ta)(ta)，在(zai)該(gai)塔(ta)(ta)側線采出MEG產(chan)品(pin)，而塔(ta)(ta)頂物料進(jin)行回(hui)流。含(han)有MEG、DEG、TEG等(deng)塔(ta)(ta)萃液則(ze)送至MEC回(hui)收(shou)塔(ta)(ta)，回(hui)收(shou)所(suo)含(han)的(de)MEG后，返回(hui)至干(gan)燥塔(ta)(ta)。在(zai)緊接的(de)兩個DEG塔(ta)(ta)、TEG塔(ta)(ta)中，DEG和TEG作(zuo)為塔(ta)(ta)頂成品(pin)進(jin)行回(hui)收(shou)。TEG塔(ta)(ta)有少量釜液，其中含(han)有四甘醇和多乙(yi)二醇。這股物料可以(yi)出售(shou)或(huo)焚燒掉。MEG，DEG和TEG成品(pin)冷卻(que)后，用(yong)泵(beng)送入產(chan)品(pin)儲槽中。
三、介(jie)質特點(dian)
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(qi)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。
環氧乙烷反應中催化(hua)(hua)劑對鐵(tie)銹(xiu)十分(fen)敏感，鐵(tie)銹(xiu)會促進(jin)異常反應生(sheng)(sheng)成(cheng)乙醛，降低(di)轉化(hua)(hua)率(lv)和選(xuan)擇(ze)性，嚴(yan)重地影(ying)響催化(hua)(hua)劑的(de)(de)壽命。環氧乙烷的(de)(de)管道和閥(fa)門都要進(jin)行化(hua)(hua)學(xue)清(qing)洗(xi)及鈍(dun)化(hua)(hua)處理以清(qing)除表(biao)面(mian)污物和浮銹(xiu)，使金(jin)屬表(biao)面(mian)生(sheng)(sheng)產致密(mi)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)，保護材質不被進(jin)一步氧化(hua)(hua)。
環氧乙烷裝置的配(pei)(pei)管(guan)設計，主(zhu)要是對塔(ta)、換熱器、罐(guan)、泵、反應(ying)器等(deng)設備(bei)的配(pei)(pei)管(guan)設計。
