一、裝置簡介
環氧乙(yi)烷（EO）和乙(yi)二(er)(er)醇(chun)（EG）都是重要的化(hua)工原料(liao)，也(ye)是石(shi)油化(hua)工的產(chan)品，用(yong)(yong)途十分廣泛。當前世界上EO／EG生(sheng)(sheng)產(chan)的主要技(ji)術為(wei)乙(yi)烯(xi)氧化(hua)工藝技(ji)術，即在(zai)銀(yin)催(cui)化(hua)劑作用(yong)(yong)下乙(yi)烯(xi)和氧氣直(zhi)接氧化(hua)生(sheng)(sheng)成環氧乙(yi)烷（EO），再以(yi)EO為(wei)原料(liao)在(zai)無催(cui)化(hua)劑條件下直(zhi)接水合(he)生(sheng)(sheng)成乙(yi)二(er)(er)醇(chun)(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裝置的工藝(yi)流程如圖(tu)2.24和圖(tu)2.25所示(shi)。
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(fen)脫除和EO精制系統
EO汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)餾出(chu)物經(jing)空(kong)冷(leng)(leng)器(qi)(qi)、第二冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)、第三(san)冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)冷(leng)(leng)卻冷(leng)(leng)凝(ning)后(hou)(hou)(hou)，進入汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)物緩沖(chong)(chong)罐，在(zai)此輕(qing)組(zu)分(fen)(fen)被分(fen)(fen)離出(chu)來(lai)。輕(qing)組(zu)分(fen)(fen)經(jing)汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)尾氣(qi)(qi)(qi)冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)進一步冷(leng)(leng)凝(ning)后(hou)(hou)(hou)，氣(qi)(qi)(qi)體中(zhong)的(de)(de)(de)EO大部分(fen)(fen)被冷(leng)(leng)凝(ning)回(hui)到(dao)汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)緩沖(chong)(chong)罐，將(jiang)殘(can)余(yu)的(de)(de)(de)不凝(ning)氣(qi)(qi)(qi)送(song)至殘(can)余(yu)EO吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)中(zhong)以(yi)回(hui)收(shou)(shou)環(huan)氧乙烷，殘(can)余(yu)EO吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)尾氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮機壓(ya)縮后(hou)(hou)(hou)返回(hui)EO吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，含有EO的(de)(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)液(ye)送(song)至EG汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)。汽(qi)(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)緩沖(chong)(chong)罐中(zhong)的(de)(de)(de)EO水溶液(ye)用(yong)(yong)泵送(song)至脫輕(qing)組(zu)分(fen)(fen)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)脫除的(de)(de)(de)輕(qing)組(zu)分(fen)(fen)進入塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)尾氣(qi)(qi)(qi)冷(leng)(leng)凝(ning)器(qi)(qi)回(hui)收(shou)(shou)EO，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)物料的(de)(de)(de)大部分(fen)(fen)送(song)至EG反應器(qi)(qi)，另外(wai)一部分(fen)(fen)送(song)至EO精制塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)。EO精制塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)側線(xian)采出(chu)高純(chun)EO產(chan)品，經(jing)冷(leng)(leng)卻后(hou)(hou)(hou)用(yong)(yong)泵送(song)至高純(chun)EO儲(chu)罐。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)冷(leng)(leng)凝(ning)后(hou)(hou)(hou)和塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)物料一起送(song)到(dao)EG反應器(qi)(qi)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)的(de)(de)(de)不凝(ning)氣(qi)(qi)(qi)排至尾氣(qi)(qi)(qi)吸(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)以(yi)回(hui)收(shou)(shou)其中(zhong)的(de)(de)(de)EO。高純(chun)EO儲(chu)罐必須采用(yong)(yong)氮封，以(yi)防止空(kong)氣(qi)(qi)(qi)漏入儲(chu)罐內(nei)，并保持(chi)罐內(nei)的(de)(de)(de)EO蒸氣(qi)(qi)(qi)在(zai)非爆(bao)炸范(fan)圍內(nei)。
4. EG反應和多效蒸發及干燥系統
來自輕(qing)組分塔釜(fu)的水(shui)(shui)／EO物(wu)流(liu)與工(gong)藝水(shui)(shui)混合，預熱(re)后(hou)進(jin)入(ru)管式EG反(fan)(fan)應器(qi)。環氧乙(yi)烷在(zai)(zai)此(ci)與水(shui)(shui)發(fa)生(sheng)(sheng)水(shui)(shui)合反(fan)(fan)應生(sheng)(sheng)成(cheng)乙(yi)二(er)醇(chun)，同時副(fu)產(chan)物(wu)為二(er)乙(yi)二(er)醇(chun)、三乙(yi)二(er)醇(chun)及(ji)多乙(yi)二(er)醇(chun)。所有EO都在(zai)(zai)EG反(fan)(fan)應器(qi)中轉化。乙(yi)二(er)醇(chun)水(shui)(shui)溶液的濃縮在(zai)(zai)多效(xiao)蒸發(fa)系統中進(jin)行(xing)，第一個(ge)(ge)提濃塔的熱(re)源是(shi)EO反(fan)(fan)應器(qi)產(chan)生(sheng)(sheng)的中壓蒸汽，最(zui)后(hou)一個(ge)(ge)提濃塔出來的低(di)壓蒸汽用于EO回收單(dan)元。經(jing)多效(xiao)蒸發(fa)后(hou)的粗乙(yi)二(er)醇(chun)和(he)來自EG排放閃蒸塔的EG物(wu)流(liu)合并后(hou)首先在(zai)(zai)干燥塔中脫除水(shui)(shui)分，然后(hou)進(jin)入(ru)MEG精制(zhi)工(gong)序。
5. 乙(yi)二(er)醇精制及(ji)多(duo)乙(yi)二(er)醇的分離(li)系統
經干燥(zao)塔(ta)(ta)脫除(chu)水(shui)分的濃縮乙二醇溶液用泵(beng)送入MEG精制塔(ta)(ta)，在該(gai)塔(ta)(ta)側線采出MEG產品(pin)，而塔(ta)(ta)頂(ding)物料進行(xing)回流。含(han)有(you)MEG、DEG、TEG等塔(ta)(ta)萃液則(ze)送至MEC回收塔(ta)(ta)，回收所含(han)的MEG后，返回至干燥(zao)塔(ta)(ta)。在緊(jin)接的兩(liang)個DEG塔(ta)(ta)、TEG塔(ta)(ta)中(zhong)，DEG和(he)TEG作(zuo)為塔(ta)(ta)頂(ding)成(cheng)(cheng)品(pin)進行(xing)回收。TEG塔(ta)(ta)有(you)少量釜液，其中(zhong)含(han)有(you)四甘(gan)醇和(he)多乙二醇。這股(gu)物料可以出售(shou)或焚(fen)燒掉(diao)。MEG，DEG和(he)TEG成(cheng)(cheng)品(pin)冷卻后，用泵(beng)送入產品(pin)儲槽中(zhong)。
三(san)、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(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(yi)烷(wan)反應中催(cui)化劑(ji)對鐵銹(xiu)(xiu)十分敏感，鐵銹(xiu)(xiu)會促進異常(chang)反應生成乙(yi)醛(quan)，降低轉化率和選擇(ze)性(xing)，嚴重(zhong)地(di)影響催(cui)化劑(ji)的壽命。環氧乙(yi)烷(wan)的管道(dao)和閥門都要(yao)進行化學清洗及鈍化處理以清除表面污物和浮銹(xiu)(xiu)，使金(jin)屬(shu)表面生產致密的鈍化膜(mo)，保護材質不被(bei)進一步氧化。
環氧乙(yi)烷裝置的配管設(she)計，主要是對塔(ta)、換熱器、罐、泵、反應器等設(she)備的配管設(she)計。
