一、裝置簡介
環(huan)氧(yang)(yang)乙(yi)(yi)烷(wan)（EO）和(he)乙(yi)(yi)二(er)醇(chun)（EG）都是重要(yao)的化(hua)工(gong)原料，也是石油化(hua)工(gong)的產品，用途十(shi)分廣泛(fan)。當前世界上EO／EG生產的主要(yao)技術(shu)為(wei)乙(yi)(yi)烯氧(yang)(yang)化(hua)工(gong)藝技術(shu)，即在(zai)銀催化(hua)劑作用下(xia)(xia)乙(yi)(yi)烯和(he)氧(yang)(yang)氣直接氧(yang)(yang)化(hua)生成(cheng)環(huan)氧(yang)(yang)乙(yi)(yi)烷(wan)（EO），再以EO為(wei)原料在(zai)無催化(hua)劑條件下(xia)(xia)直接水合(he)生成(cheng)乙(yi)(yi)二(er)醇(chun)(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。
典型的EO／EG裝置的工(gong)藝(yi)流程如圖(tu)2.24和圖(tu)2.25所示。
1. 環氧乙烷(wan)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(zu)分脫除和(he)EO精制系統
EO汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)餾出(chu)物經空冷(leng)(leng)器、第二(er)冷(leng)(leng)凝器、第三冷(leng)(leng)凝器冷(leng)(leng)卻(que)冷(leng)(leng)凝后(hou)，進入汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)物緩沖(chong)罐(guan)，在此輕(qing)組分被分離出(chu)來。輕(qing)組分經汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)尾氣冷(leng)(leng)凝器進一步(bu)冷(leng)(leng)凝后(hou)，氣體中(zhong)(zhong)的(de)(de)EO大(da)部(bu)(bu)分被冷(leng)(leng)凝回到汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)緩沖(chong)罐(guan)，將殘余的(de)(de)不(bu)凝氣送至(zhi)(zhi)殘余EO吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)中(zhong)(zhong)以回收(shou)(shou)環氧乙(yi)烷，殘余EO吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣經尾氣壓(ya)縮機壓(ya)縮后(hou)返回EO吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，含有(you)EO的(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)液送至(zhi)(zhi)EG汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)。汽(qi)提(ti)(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)緩沖(chong)罐(guan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)EO水溶液用(yong)泵送至(zhi)(zhi)脫輕(qing)組分塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)脫除的(de)(de)輕(qing)組分進入塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)尾氣冷(leng)(leng)凝器回收(shou)(shou)EO，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)物料(liao)的(de)(de)大(da)部(bu)(bu)分送至(zhi)(zhi)EG反應器，另外一部(bu)(bu)分送至(zhi)(zhi)EO精(jing)制(zhi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)。EO精(jing)制(zhi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)側線(xian)采出(chu)高純(chun)(chun)EO產品(pin)，經冷(leng)(leng)卻(que)后(hou)用(yong)泵送至(zhi)(zhi)高純(chun)(chun)EO儲罐(guan)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣經冷(leng)(leng)凝后(hou)和塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)物料(liao)一起送到EG反應器，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)的(de)(de)不(bu)凝氣排至(zhi)(zhi)尾氣吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)以回收(shou)(shou)其中(zhong)(zhong)的(de)(de)EO。高純(chun)(chun)EO儲罐(guan)必須采用(yong)氮(dan)封，以防止空氣漏入儲罐(guan)內，并(bing)保持罐(guan)內的(de)(de)EO蒸氣在非(fei)爆炸范圍內。
4. EG反應和多效蒸發及干燥系統
來自輕組(zu)分塔(ta)釜的(de)水(shui)(shui)(shui)／EO物流與工(gong)藝水(shui)(shui)(shui)混合(he)，預熱后(hou)進入管(guan)式EG反(fan)(fan)應(ying)器(qi)。環氧乙烷在此與水(shui)(shui)(shui)發(fa)生(sheng)水(shui)(shui)(shui)合(he)反(fan)(fan)應(ying)生(sheng)成乙二(er)(er)醇(chun)(chun)，同時副(fu)產物為二(er)(er)乙二(er)(er)醇(chun)(chun)、三乙二(er)(er)醇(chun)(chun)及多(duo)乙二(er)(er)醇(chun)(chun)。所(suo)有EO都在EG反(fan)(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)(zhong)轉化。乙二(er)(er)醇(chun)(chun)水(shui)(shui)(shui)溶(rong)液的(de)濃縮在多(duo)效蒸(zheng)(zheng)發(fa)系(xi)統中(zhong)(zhong)進行，第一(yi)個提濃塔(ta)的(de)熱源是EO反(fan)(fan)應(ying)器(qi)產生(sheng)的(de)中(zhong)(zhong)壓蒸(zheng)(zheng)汽，最后(hou)一(yi)個提濃塔(ta)出(chu)來的(de)低壓蒸(zheng)(zheng)汽用于EO回收單元。經多(duo)效蒸(zheng)(zheng)發(fa)后(hou)的(de)粗乙二(er)(er)醇(chun)(chun)和來自EG排放閃蒸(zheng)(zheng)塔(ta)的(de)EG物流合(he)并后(hou)首先(xian)在干燥塔(ta)中(zhong)(zhong)脫除水(shui)(shui)(shui)分，然后(hou)進入MEG精(jing)制工(gong)序。
5. 乙二醇(chun)精(jing)制及多(duo)乙二醇(chun)的(de)分離系統
經干燥塔(ta)(ta)(ta)(ta)脫除(chu)水(shui)分的(de)(de)濃縮(suo)乙(yi)二醇溶液用泵送(song)入(ru)MEG精制(zhi)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，在該塔(ta)(ta)(ta)(ta)側線采(cai)出MEG產品(pin)，而塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)物料(liao)進行(xing)回(hui)流。含有MEG、DEG、TEG等塔(ta)(ta)(ta)(ta)萃液則送(song)至MEC回(hui)收塔(ta)(ta)(ta)(ta)，回(hui)收所含的(de)(de)MEG后(hou)，返回(hui)至干燥塔(ta)(ta)(ta)(ta)。在緊接(jie)的(de)(de)兩個(ge)DEG塔(ta)(ta)(ta)(ta)、TEG塔(ta)(ta)(ta)(ta)中，DEG和TEG作為塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)成品(pin)進行(xing)回(hui)收。TEG塔(ta)(ta)(ta)(ta)有少量釜液，其中含有四甘醇和多(duo)乙(yi)二醇。這股物料(liao)可以(yi)出售(shou)或焚(fen)燒掉。MEG，DEG和TEG成品(pin)冷(leng)卻后(hou)，用泵送(song)入(ru)產品(pin)儲(chu)槽中。
三、介質特(te)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)烷反應中催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)對鐵(tie)銹(xiu)十分敏感，鐵(tie)銹(xiu)會(hui)促進異常反應生成乙(yi)醛，降低轉(zhuan)化(hua)率和(he)選擇性(xing)，嚴重地(di)影響催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)的壽命。環氧乙(yi)烷的管道和(he)閥門都要進行化(hua)學清(qing)洗(xi)及鈍(dun)化(hua)處理以清(qing)除表面污物和(he)浮銹(xiu)，使金屬表面生產致(zhi)密的鈍(dun)化(hua)膜，保護材質(zhi)不被(bei)進一步氧化(hua)。
環(huan)氧(yang)乙烷裝置(zhi)的配管(guan)設(she)計(ji)，主要是(shi)對塔、換熱(re)器(qi)、罐、泵、反應器(qi)等設(she)備的配管(guan)設(she)計(ji)。
