一(yi)、裝置(zhi)簡介
環氧(yang)乙(yi)烷(wan)（EO）和乙(yi)二醇（EG）都是重要的(de)化工原料(liao)(liao)，也是石(shi)油化工的(de)產品，用途十分廣(guang)泛(fan)。當(dang)前世界(jie)上EO／EG生產的(de)主(zhu)要技術為(wei)乙(yi)烯(xi)(xi)氧(yang)化工藝技術，即在(zai)銀催化劑作用下乙(yi)烯(xi)(xi)和氧(yang)氣直接氧(yang)化生成(cheng)環氧(yang)乙(yi)烷(wan)（EO），再以EO為(wei)原料(liao)(liao)在(zai)無(wu)催化劑條件下直接水合生成(cheng)乙(yi)二醇(EG)。
二、典(dian)型 EO／EG裝(zhuang)置的(de)工(gong)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(xing)的(de)EO／EG裝置的(de)工藝流程如圖2.24和圖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(fen)脫除(chu)和EO精制(zhi)系統(tong)
EO汽(qi)(qi)提塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)餾出物經(jing)(jing)(jing)空冷(leng)(leng)器(qi)、第二冷(leng)(leng)凝器(qi)、第三冷(leng)(leng)凝器(qi)冷(leng)(leng)卻冷(leng)(leng)凝后(hou)(hou)，進(jin)(jin)入汽(qi)(qi)提塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)物緩沖(chong)罐，在此輕(qing)組分(fen)被分(fen)離出來。輕(qing)組分(fen)經(jing)(jing)(jing)汽(qi)(qi)提塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)尾(wei)氣(qi)冷(leng)(leng)凝器(qi)進(jin)(jin)一步(bu)冷(leng)(leng)凝后(hou)(hou)，氣(qi)體(ti)中的(de)EO大部分(fen)被冷(leng)(leng)凝回(hui)(hui)(hui)到汽(qi)(qi)提塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)緩沖(chong)罐，將殘余的(de)不(bu)凝氣(qi)送(song)至殘余EO吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)中以(yi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)環氧乙烷，殘余EO吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)氣(qi)經(jing)(jing)(jing)尾(wei)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機壓(ya)縮(suo)后(hou)(hou)返回(hui)(hui)(hui)EO吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)，含有EO的(de)塔(ta)(ta)(ta)釜液送(song)至EG汽(qi)(qi)提塔(ta)(ta)(ta)。汽(qi)(qi)提塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)緩沖(chong)罐中的(de)EO水溶液用泵送(song)至脫輕(qing)組分(fen)塔(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)脫除(chu)的(de)輕(qing)組分(fen)進(jin)(jin)入塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)尾(wei)氣(qi)冷(leng)(leng)凝器(qi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)EO，塔(ta)(ta)(ta)釜物料(liao)的(de)大部分(fen)送(song)至EG反應(ying)器(qi)，另外一部分(fen)送(song)至EO精(jing)制塔(ta)(ta)(ta)。EO精(jing)制塔(ta)(ta)(ta)的(de)側線采出高(gao)純EO產品，經(jing)(jing)(jing)冷(leng)(leng)卻后(hou)(hou)用泵送(song)至高(gao)純EO儲罐。塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)氣(qi)經(jing)(jing)(jing)冷(leng)(leng)凝后(hou)(hou)和塔(ta)(ta)(ta)釜物料(liao)一起(qi)送(song)到EG反應(ying)器(qi)，塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)(ding)的(de)不(bu)凝氣(qi)排至尾(wei)氣(qi)吸收(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)以(yi)回(hui)(hui)(hui)收(shou)(shou)其中的(de)EO。高(gao)純EO儲罐必須采用氮封，以(yi)防止空氣(qi)漏入儲罐內(nei)(nei)，并保持(chi)罐內(nei)(nei)的(de)EO蒸氣(qi)在非(fei)爆炸范圍內(nei)(nei)。
4. EG反(fan)應和(he)多效(xiao)蒸(zheng)發及干燥系統(tong)
來自輕(qing)組分塔釜的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)／EO物流與工(gong)藝水(shui)(shui)混合，預熱(re)后進(jin)入管式(shi)EG反(fan)應(ying)器(qi)。環氧(yang)乙(yi)(yi)(yi)烷在(zai)此與水(shui)(shui)發生(sheng)水(shui)(shui)合反(fan)應(ying)生(sheng)成乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)，同時副產物為二(er)(er)乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)、三(san)乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)及多(duo)(duo)乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)。所有EO都在(zai)EG反(fan)應(ying)器(qi)中(zhong)(zhong)轉(zhuan)化。乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)水(shui)(shui)溶液的(de)(de)(de)(de)濃縮(suo)在(zai)多(duo)(duo)效蒸(zheng)發系統中(zhong)(zhong)進(jin)行，第一個(ge)提濃塔的(de)(de)(de)(de)熱(re)源是EO反(fan)應(ying)器(qi)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)壓蒸(zheng)汽，最(zui)后一個(ge)提濃塔出來的(de)(de)(de)(de)低(di)壓蒸(zheng)汽用于EO回收單元(yuan)。經多(duo)(duo)效蒸(zheng)發后的(de)(de)(de)(de)粗乙(yi)(yi)(yi)二(er)(er)醇(chun)和(he)來自EG排放閃(shan)蒸(zheng)塔的(de)(de)(de)(de)EG物流合并后首先在(zai)干燥(zao)塔中(zhong)(zhong)脫除(chu)水(shui)(shui)分，然后進(jin)入MEG精制(zhi)工(gong)序。
5. 乙二(er)(er)醇(chun)精制及(ji)多乙二(er)(er)醇(chun)的分離系統(tong)
經干燥(zao)塔(ta)(ta)脫除水分的濃縮(suo)乙(yi)(yi)二醇溶液用(yong)泵送(song)入(ru)MEG精制塔(ta)(ta)，在該塔(ta)(ta)側線采出MEG產品(pin)，而塔(ta)(ta)頂物料進(jin)行(xing)回(hui)流。含有(you)MEG、DEG、TEG等塔(ta)(ta)萃液則送(song)至(zhi)(zhi)MEC回(hui)收塔(ta)(ta)，回(hui)收所含的MEG后，返回(hui)至(zhi)(zhi)干燥(zao)塔(ta)(ta)。在緊接的兩個DEG塔(ta)(ta)、TEG塔(ta)(ta)中，DEG和TEG作為塔(ta)(ta)頂成(cheng)品(pin)進(jin)行(xing)回(hui)收。TEG塔(ta)(ta)有(you)少量釜液，其中含有(you)四甘醇和多乙(yi)(yi)二醇。這(zhe)股(gu)物料可以出售或焚燒掉。MEG，DEG和TEG成(cheng)品(pin)冷卻后，用(yong)泵送(song)入(ru)產品(pin)儲(chu)槽中。
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(guan)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(fan)(fan)應中(zhong)催化(hua)(hua)劑對鐵銹十分(fen)敏感，鐵銹會促進異常(chang)反(fan)(fan)應生(sheng)成(cheng)乙(yi)醛，降低轉(zhuan)化(hua)(hua)率(lv)和選擇(ze)性，嚴(yan)重地影響催化(hua)(hua)劑的壽命。環氧乙(yi)烷的管(guan)道(dao)和閥門都要進行化(hua)(hua)學清洗及鈍化(hua)(hua)處理(li)以清除表面(mian)污物(wu)和浮銹，使(shi)金屬表面(mian)生(sheng)產(chan)致密(mi)的鈍化(hua)(hua)膜，保護材質不被進一步氧化(hua)(hua)。
環氧乙烷裝置(zhi)的(de)配管(guan)設計，主要是對塔、換熱器、罐、泵、反(fan)應器等設備的(de)配管(guan)設計。
