环氧乙烷/乙二醇装置的优化与改造

摘 要：抚顺乙烯化工厂认识到环氧乙烷/乙二醇装置当前所处的形势，逐步对该装置进行工艺优化及改造，以满足生产及市场需要。主要列举了该装置在生产过程中遇到的设备及工艺的问题，并逐一进行了解决。其次介绍了两次国产催化剂的更换，最后介绍还需要工艺优化的方向。力争另外两种剂尽早国产化，利用膜分离技术回收乙烯，及环氧乙烷催化水合法制乙二醇等。

关键词：环氧乙烷/乙二醇装置；工艺；优化与改造

1 环氧乙烷/乙二醇装置简要的工艺过程

来自乙烯车间的高纯度乙烯（99.85%mo1）和空分装置的氧气（99.8%mol）按一定比例，在甲烷作致稳剂及银催化剂作用下，气相反应生成环氧乙烷，环氧乙烷在EO吸收塔用水吸收后与其他气体分离，含EO的富吸收液进入解吸塔解吸出EO。解吸出的EO水溶液脱除轻组分，然后将约含58.356%的EO水溶液送到EO精制塔，塔顶得高纯度EO产品，釜液送到乙二醇反应蒸发系统。环氧乙烷和水以一定比例在3.46MPa，入口194℃出口217-234℃条件下液相无催化水合生成乙二醇、二乙二醇等粗产品，经三效蒸发、脱水、乙二醇精制后分别获得MEG、DEG和TEG产品。

2 对该装置进行工艺优化及改造

（1）这个厂为了节约生产成本、降低能耗，采取了多种措施。主要体现在该厂对环氧乙烷/乙二醇装置积极维护并多次对该装置进行了技术改造，解决生产工艺上存在的问题。

a.该厂经常组织员工献言献策，筹划解决影响装置平稳度夏、过冬的瓶颈问题，制定安全生产的防护措施。

b.利用检修期间多次处理了换热器堵塞问题、更换调节阀及漏点处理等问题，清洗有腐蚀及杂质的冷换设备等。

c.解决了C402塔塔板持液量不足问题及循环气压缩机K201振动值偏大问题。

d.解决了夏季冷却水温度偏高、冷却设备冷却效果差的问题。

e.解决环氧装置氧化反应器R101下管板出现漏液问题。还对装置冲刷腐蚀严重的3.5kPa不清洁蒸汽管线进行部分更换。

f.15年投入了近500万元对装置DCS操作系统更新改造，以确保该装置长周期安全运行。

（2）该厂进一步使环氧乙烷/乙二醇装置的三剂国产化。

乙烯厂环氧乙烷/乙二醇装置是91年建成投产的全套引进国外技术生产线，大部分三剂一直沿用国外进口，采购周期长、价格昂贵，增加了产品的生产成本。

在乙烯氧化反应过程中，伴随着乙烯原料和产物环氧乙烷的完全氧化，工业上通常采用在银催化剂中加入抑制剂，如非金属氯、溴、硫和铁等的化合物，能强烈抑制二氧化碳和水的生成，避免深度氧化。抑制剂在进料/产品换热器（E101）之前加入反应器进料管道中。添加量是根据中试装置的操作而确定的，即每百万摩尔的反应器进料气加4摩尔的二氯乙烷，工业操作上最佳补充速率低至每百万摩尔进料气加0.05摩尔的二氯乙烷，因为大量的衍生氯化物经尾气压缩机进行循环。工艺设计的纯二氯乙烷补加速率为0.035kg/h到0.15kg/h之间（使用S859催化剂）。随着新型催化剂的不断推出，催化剂的活性及选择性都在不断提高，因而抑制剂的需求量也在不断变化中。虽然抑制剂的加入使催化剂活性有所降低，但选择性有很大提高。此抑制剂一直从国外进口，费用比较昂贵，在厂有关部门及车间努力下，13年环氧装置实现了抑制剂（1.2二氯乙烷）的国产化，使生产成本得到了降低。

离开急冷段的气体与35℃的贫吸收液逆向接触吸收E0，苛性碱连续加到贫吸收液中维持pH值在7.3-7.5之间，以确保脱除气体中残余的少量酸性化合物，并把消泡剂加到贫吸收液中（消泡剂应为无硅级），13年消泡剂（聚乙醚乙二醇）也实现了国产化，使生产成本得到了降低。

环氧装置银催化剂的采购一直以来受壳牌公司制约，随着国产催化剂的逐步成熟，该厂积极与国内厂家联系，探索催化剂使用的国产化可行性，解决了使用国产剂的瓶颈问题，进行选择性、产率及经济性分析，积极与国内唯一的环氧乙烷催化剂的生产厂家北京燕山研究院的专家联系请教相关的技术细节，并对使用厂进行调研，取得了大量技术资料和使用信息，为催化剂的使用创造了条件。15年4月环氧装置在检修期间进行了银催化剂的更换，成功实现银催化剂国产化，为装置减少近2000万的成本投入。

3 这个厂环氧乙烷/乙二醇装置还需要在以下三个方面进行优化

3.1 该厂还有另外两种剂：硫吸附剂（活性炭）和脱氧剂（联氨）未国产化

由法国CECA公司生产的硫吸附剂（活性炭），用于脱除乙烯甲烷进料中的硫。为确保催化剂使用寿命，硫含量要小于0.0lPPmwt，为满足这个条件，用装有活性碳的脱硫床来脱除硫。以及由美国MOUSER公司生产的脱氧剂（联氨），用于脱除BFW中的氧。硫吸附剂及脱氧剂一直从国外进口，该厂正在积极探索为这两种剂国产化的实施而努力。如果实现国产化，必然降低一定的生产成本。

3.2 利用膜分离技术回收乙烯

为了防止氢在循环系统的积累，国内绝大多数装置均采用通过排放循环气的方式解决，该厂也不例外。由于循环气中含有大量的乙烯，势必造成乙烯的损失，增加了物耗和生产成本。如果利用膜分离技术回收乙烯成功的话，就会大大节省乙烯原料，从而节约了生产成本。

乙烯膜回收原理：有机蒸汽膜法回收系统主要采用“反向”选择性高分子复合膜，在一定的渗透推动力作用下，根据不同气体分子在膜中的溶解扩散性能的差异、可凝性有机蒸汽（如乙烯、丙烯、重烃等）与惰性气体（如氢气、氮气、甲烷等）相比，被优化先吸附渗透，从而达到分离的目的。

3.3 环氧乙烷催化水合法制乙二醇

目前大部分乙二醇的生产主要采用直接水合法即加压水合法的工艺，在绝热管式反应器中，EO与水按一定比例，在高温、高压下非催化水合反应生成乙二醇，由于EO也可与乙二醇及其较高级的同系物发生系列副反应，因此导致二乙二醇、三乙二醇等副产品产生。以上反应和副反应均是放热反应。并且反应是同时发生的，生成各级乙二醇比例基本上取决于反应器中水和EO的初步比例，很小程度取决于原料中乙二醇含量的多少。当选取反应器中水与EO重量比为11.5：1时，乙二醇的选择性为91.6%（wt）的。

该生产工艺存在最大的问题是需要设置多个蒸发器，需要消耗大量的能量用于脱水、从而造成生产工艺流程长、需要设备多、能源消耗高，直接影响乙二醇的生产成本。随着市场对乙二醇的大量需求，一些主要生产乙二醇的大公司正在致力于乙二醇合成新技术的研究开发，新的制备工艺正不断地被开发出来，其中进入最后开发阶段的有EO催化水合制EG技术和EO经EO制EG技术。EO催化水合法制EG是相对非催化水合法而言的，针对目前直接水合法和EO摩尔比高的缺点，开发水合催化剂能大大降低水比。从而降低生产成本。

参考文献

[1]康明艳，王蕾，等.石油化工生产过程操作与控制[M].化学工业出版社.

[2]王龙兰，王志，罗松，等.环氧乙烷工业生产中脱醛的工艺优化[J].中国化工贸易.

作者简介：曹宝友（1970，12-），男，籍贯：辽宁省抚顺市，现职称：工程师，学历：大学本科，研究方向：计量管理。