一、裝置簡介
環(huan)氧乙(yi)烷(wan)（EO）和(he)乙(yi)二(er)醇（EG）都(dou)是重要的(de)化(hua)工(gong)原(yuan)料，也是石油化(hua)工(gong)的(de)產(chan)品，用(yong)途十分廣泛。當前世界上(shang)EO／EG生產(chan)的(de)主要技術(shu)(shu)為(wei)(wei)乙(yi)烯氧化(hua)工(gong)藝技術(shu)(shu)，即在銀(yin)催化(hua)劑作用(yong)下乙(yi)烯和(he)氧氣直接(jie)氧化(hua)生成環(huan)氧乙(yi)烷(wan)（EO），再以EO為(wei)(wei)原(yuan)料在無催化(hua)劑條(tiao)件下直接(jie)水合生成乙(yi)二(er)醇(EG)。
二、典型 EO／EG裝置(zhi)的工藝及(ji)特點(dian)
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(dian)型的(de)EO／EG裝置的(de)工藝流程如(ru)圖2.24和(he)圖2.25所(suo)示。
1. 環氧乙烷反(fan)應(ying)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. 輕組分脫除和EO精制系統
EO汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)餾(liu)出(chu)物(wu)經(jing)空(kong)冷(leng)(leng)器(qi)、第二(er)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)、第三冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)冷(leng)(leng)卻(que)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)后，進入(ru)汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)物(wu)緩(huan)沖罐(guan)(guan)，在(zai)此輕(qing)(qing)組(zu)分被分離出(chu)來。輕(qing)(qing)組(zu)分經(jing)汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)尾氣(qi)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)進一(yi)步冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)后，氣(qi)體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)EO大部(bu)(bu)分被冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)回(hui)(hui)到汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)緩(huan)沖罐(guan)(guan)，將殘余(yu)的(de)(de)(de)(de)不凝(ning)(ning)氣(qi)送(song)至(zhi)殘余(yu)EO吸收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)中(zhong)以(yi)回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)環(huan)氧乙烷，殘余(yu)EO吸收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)經(jing)尾氣(qi)壓縮(suo)機壓縮(suo)后返回(hui)(hui)EO吸收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，含有EO的(de)(de)(de)(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)液送(song)至(zhi)EG汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)。汽(qi)提(ti)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)緩(huan)沖罐(guan)(guan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)EO水溶液用泵送(song)至(zhi)脫輕(qing)(qing)組(zu)分塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)脫除的(de)(de)(de)(de)輕(qing)(qing)組(zu)分進入(ru)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)尾氣(qi)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)器(qi)回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)EO，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)物(wu)料的(de)(de)(de)(de)大部(bu)(bu)分送(song)至(zhi)EG反(fan)應(ying)器(qi)，另外一(yi)部(bu)(bu)分送(song)至(zhi)EO精(jing)制塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)。EO精(jing)制塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)側(ce)線采出(chu)高純EO產品，經(jing)冷(leng)(leng)卻(que)后用泵送(song)至(zhi)高純EO儲(chu)罐(guan)(guan)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)經(jing)冷(leng)(leng)凝(ning)(ning)后和塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)釜(fu)物(wu)料一(yi)起送(song)到EG反(fan)應(ying)器(qi)，塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)的(de)(de)(de)(de)不凝(ning)(ning)氣(qi)排至(zhi)尾氣(qi)吸收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)以(yi)回(hui)(hui)收(shou)(shou)(shou)(shou)(shou)其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)EO。高純EO儲(chu)罐(guan)(guan)必(bi)須采用氮(dan)封，以(yi)防(fang)止空(kong)氣(qi)漏入(ru)儲(chu)罐(guan)(guan)內，并(bing)保(bao)持罐(guan)(guan)內的(de)(de)(de)(de)EO蒸氣(qi)在(zai)非(fei)爆炸范圍(wei)內。
4. EG反(fan)應和多效蒸發及干燥(zao)系(xi)統(tong)
來自(zi)(zi)輕(qing)組分(fen)塔(ta)(ta)(ta)(ta)釜的(de)水／EO物流(liu)與工藝水混合(he)，預熱后(hou)進入(ru)(ru)管式EG反(fan)應(ying)(ying)器。環(huan)氧(yang)乙(yi)烷在此與水發(fa)(fa)生水合(he)反(fan)應(ying)(ying)生成(cheng)乙(yi)二(er)醇(chun)，同時(shi)副產(chan)物為二(er)乙(yi)二(er)醇(chun)、三乙(yi)二(er)醇(chun)及多(duo)乙(yi)二(er)醇(chun)。所有EO都在EG反(fan)應(ying)(ying)器中轉(zhuan)化。乙(yi)二(er)醇(chun)水溶液的(de)濃縮(suo)在多(duo)效(xiao)蒸發(fa)(fa)系統中進行，第一個提濃塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)熱源是EO反(fan)應(ying)(ying)器產(chan)生的(de)中壓蒸汽，最后(hou)一個提濃塔(ta)(ta)(ta)(ta)出來的(de)低壓蒸汽用(yong)于EO回收單元。經多(duo)效(xiao)蒸發(fa)(fa)后(hou)的(de)粗乙(yi)二(er)醇(chun)和來自(zi)(zi)EG排(pai)放閃蒸塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)EG物流(liu)合(he)并(bing)后(hou)首(shou)先在干燥塔(ta)(ta)(ta)(ta)中脫除(chu)水分(fen)，然后(hou)進入(ru)(ru)MEG精(jing)制工序。
5. 乙(yi)二醇精制及多(duo)乙(yi)二醇的(de)分離系統
經干(gan)燥塔(ta)(ta)脫除水分的(de)濃縮(suo)乙二醇(chun)溶(rong)液(ye)用泵送入MEG精制塔(ta)(ta)，在該塔(ta)(ta)側線(xian)采(cai)出(chu)MEG產(chan)品，而塔(ta)(ta)頂物(wu)料(liao)進行回(hui)流。含(han)(han)有MEG、DEG、TEG等塔(ta)(ta)萃液(ye)則送至(zhi)MEC回(hui)收塔(ta)(ta)，回(hui)收所(suo)含(han)(han)的(de)MEG后，返回(hui)至(zhi)干(gan)燥塔(ta)(ta)。在緊接的(de)兩(liang)個(ge)DEG塔(ta)(ta)、TEG塔(ta)(ta)中(zhong)，DEG和(he)TEG作為塔(ta)(ta)頂成品進行回(hui)收。TEG塔(ta)(ta)有少量釜液(ye)，其中(zhong)含(han)(han)有四甘醇(chun)和(he)多乙二醇(chun)。這股物(wu)料(liao)可以出(chu)售(shou)或焚(fen)燒掉。MEG，DEG和(he)TEG成品冷卻后，用泵送入產(chan)品儲槽中(zhong)。
三、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)乙(yi)烷反應(ying)中催化(hua)(hua)劑對(dui)鐵銹(xiu)(xiu)十分敏感(gan)，鐵銹(xiu)(xiu)會促進(jin)(jin)異常反應(ying)生成乙(yi)醛，降低轉化(hua)(hua)率和選擇(ze)性，嚴重地影響催化(hua)(hua)劑的壽命。環(huan)氧(yang)乙(yi)烷的管道和閥門都要進(jin)(jin)行(xing)化(hua)(hua)學清(qing)洗及鈍化(hua)(hua)處(chu)理(li)以清(qing)除表面(mian)污(wu)物和浮銹(xiu)(xiu)，使金屬表面(mian)生產(chan)致(zhi)密的鈍化(hua)(hua)膜，保護(hu)材質不被進(jin)(jin)一步氧(yang)化(hua)(hua)。
環氧乙烷(wan)裝置的(de)配(pei)管設(she)計，主(zhu)要(yao)是對塔、換(huan)熱器、罐、泵(beng)、反應器等(deng)設(she)備的(de)配(pei)管設(she)計。
