一、裝置簡介
環(huan)氧(yang)乙(yi)烷(wan)（EO）和乙(yi)二醇（EG）都是(shi)(shi)重要(yao)的化工原料，也是(shi)(shi)石油化工的產(chan)品，用途十分廣泛。當前世界上EO／EG生產(chan)的主(zhu)要(yao)技(ji)術(shu)為乙(yi)烯氧(yang)化工藝技(ji)術(shu)，即在(zai)銀催(cui)化劑(ji)作用下(xia)乙(yi)烯和氧(yang)氣直接氧(yang)化生成環(huan)氧(yang)乙(yi)烷(wan)（EO），再以EO為原料在(zai)無催(cui)化劑(ji)條件下(xia)直接水合生成乙(yi)二醇(EG)。
二、典型 EO／EG裝(zhuang)置的工藝(yi)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(de)EO／EG裝(zhuang)置的(de)工藝流程如圖2.24和圖2.25所示(shi)。
1. 環(huan)氧乙烷(wan)反應(ying)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(fen)脫除和EO精制系統
EO汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)餾出(chu)物(wu)(wu)經(jing)(jing)(jing)空冷(leng)(leng)(leng)(leng)器(qi)(qi)、第二冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)、第三冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)后(hou)(hou)，進(jin)入汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)物(wu)(wu)緩沖罐(guan)(guan)(guan)，在此輕(qing)組(zu)(zu)分(fen)被分(fen)離出(chu)來。輕(qing)組(zu)(zu)分(fen)經(jing)(jing)(jing)汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)尾氣(qi)(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)進(jin)一(yi)(yi)步冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)后(hou)(hou)，氣(qi)(qi)體中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)EO大部(bu)分(fen)被冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)回(hui)(hui)(hui)到汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)緩沖罐(guan)(guan)(guan)，將殘(can)余的(de)(de)不(bu)凝(ning)氣(qi)(qi)送(song)(song)(song)至(zhi)(zhi)殘(can)余EO吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)(ta)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)以回(hui)(hui)(hui)收(shou)環氧(yang)乙烷，殘(can)余EO吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)(qi)經(jing)(jing)(jing)尾氣(qi)(qi)壓縮機壓縮后(hou)(hou)返回(hui)(hui)(hui)EO吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)(ta)，含有(you)EO的(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)釜(fu)液送(song)(song)(song)至(zhi)(zhi)EG汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)。汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)緩沖罐(guan)(guan)(guan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)EO水溶液用(yong)泵(beng)送(song)(song)(song)至(zhi)(zhi)脫(tuo)輕(qing)組(zu)(zu)分(fen)塔(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)脫(tuo)除的(de)(de)輕(qing)組(zu)(zu)分(fen)進(jin)入塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)尾氣(qi)(qi)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)EO，塔(ta)(ta)(ta)釜(fu)物(wu)(wu)料的(de)(de)大部(bu)分(fen)送(song)(song)(song)至(zhi)(zhi)EG反應(ying)器(qi)(qi)，另外一(yi)(yi)部(bu)分(fen)送(song)(song)(song)至(zhi)(zhi)EO精制塔(ta)(ta)(ta)。EO精制塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)側(ce)線采出(chu)高純EO產品，經(jing)(jing)(jing)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)后(hou)(hou)用(yong)泵(beng)送(song)(song)(song)至(zhi)(zhi)高純EO儲(chu)罐(guan)(guan)(guan)。塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)(qi)經(jing)(jing)(jing)冷(leng)(leng)(leng)(leng)凝(ning)后(hou)(hou)和(he)塔(ta)(ta)(ta)釜(fu)物(wu)(wu)料一(yi)(yi)起(qi)送(song)(song)(song)到EG反應(ying)器(qi)(qi)，塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)的(de)(de)不(bu)凝(ning)氣(qi)(qi)排至(zhi)(zhi)尾氣(qi)(qi)吸(xi)收(shou)塔(ta)(ta)(ta)以回(hui)(hui)(hui)收(shou)其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)EO。高純EO儲(chu)罐(guan)(guan)(guan)必須(xu)采用(yong)氮封，以防(fang)止空氣(qi)(qi)漏入儲(chu)罐(guan)(guan)(guan)內(nei)，并保持罐(guan)(guan)(guan)內(nei)的(de)(de)EO蒸(zheng)氣(qi)(qi)在非爆炸范圍內(nei)。
4. EG反應和多效(xiao)蒸發及干燥系統
來(lai)自輕組分(fen)塔(ta)釜的(de)(de)水(shui)／EO物(wu)流與(yu)工(gong)(gong)藝(yi)水(shui)混合(he)，預熱(re)后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)管式EG反(fan)應器(qi)。環氧乙烷在(zai)(zai)(zai)此與(yu)水(shui)發生(sheng)水(shui)合(he)反(fan)應生(sheng)成乙二(er)(er)醇(chun)，同時(shi)副產物(wu)為(wei)二(er)(er)乙二(er)(er)醇(chun)、三乙二(er)(er)醇(chun)及多(duo)乙二(er)(er)醇(chun)。所(suo)有EO都在(zai)(zai)(zai)EG反(fan)應器(qi)中(zhong)轉(zhuan)化。乙二(er)(er)醇(chun)水(shui)溶液的(de)(de)濃(nong)縮在(zai)(zai)(zai)多(duo)效蒸(zheng)發系統(tong)中(zhong)進(jin)(jin)(jin)行，第一個提濃(nong)塔(ta)的(de)(de)熱(re)源是EO反(fan)應器(qi)產生(sheng)的(de)(de)中(zhong)壓蒸(zheng)汽，最后(hou)(hou)一個提濃(nong)塔(ta)出來(lai)的(de)(de)低壓蒸(zheng)汽用于EO回收單元。經(jing)多(duo)效蒸(zheng)發后(hou)(hou)的(de)(de)粗乙二(er)(er)醇(chun)和來(lai)自EG排放(fang)閃蒸(zheng)塔(ta)的(de)(de)EG物(wu)流合(he)并后(hou)(hou)首先(xian)在(zai)(zai)(zai)干燥(zao)塔(ta)中(zhong)脫(tuo)除水(shui)分(fen)，然后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)入(ru)(ru)MEG精制(zhi)工(gong)(gong)序(xu)。
5. 乙(yi)二醇精(jing)制及多(duo)乙(yi)二醇的分(fen)離系統
經干(gan)燥(zao)塔(ta)(ta)(ta)脫除水分的濃縮乙二醇溶(rong)液用泵送(song)入MEG精(jing)制塔(ta)(ta)(ta)，在該塔(ta)(ta)(ta)側(ce)線采出(chu)MEG產(chan)品(pin)，而塔(ta)(ta)(ta)頂物料進(jin)行回(hui)(hui)流。含(han)有(you)MEG、DEG、TEG等塔(ta)(ta)(ta)萃液則送(song)至MEC回(hui)(hui)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)，回(hui)(hui)收(shou)(shou)所含(han)的MEG后，返回(hui)(hui)至干(gan)燥(zao)塔(ta)(ta)(ta)。在緊(jin)接的兩個DEG塔(ta)(ta)(ta)、TEG塔(ta)(ta)(ta)中(zhong)(zhong)，DEG和(he)TEG作為塔(ta)(ta)(ta)頂成品(pin)進(jin)行回(hui)(hui)收(shou)(shou)。TEG塔(ta)(ta)(ta)有(you)少量釜液，其(qi)中(zhong)(zhong)含(han)有(you)四(si)甘醇和(he)多(duo)乙二醇。這股物料可(ke)以出(chu)售(shou)或(huo)焚燒掉(diao)。MEG，DEG和(he)TEG成品(pin)冷卻后，用泵送(song)入產(chan)品(pin)儲(chu)槽中(zhong)(zhong)。
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(huan)氧(yang)(yang)乙(yi)(yi)烷反應中催(cui)化(hua)劑(ji)對鐵(tie)銹十分敏感，鐵(tie)銹會促進異常反應生(sheng)成(cheng)乙(yi)(yi)醛(quan)，降低轉(zhuan)化(hua)率和選擇性，嚴(yan)重地(di)影響(xiang)催(cui)化(hua)劑(ji)的壽命。環(huan)氧(yang)(yang)乙(yi)(yi)烷的管道和閥門都要進行化(hua)學清洗及(ji)鈍(dun)化(hua)處理以清除表面污物和浮銹，使金屬表面生(sheng)產致(zhi)密的鈍(dun)化(hua)膜，保(bao)護材質不被進一步氧(yang)(yang)化(hua)。
環氧乙烷(wan)裝置的配(pei)管設計，主要是對塔、換(huan)熱器(qi)(qi)、罐、泵、反應器(qi)(qi)等設備的配(pei)管設計。
