環(huán)氧乙烷裝置簡介

環(huán)氧乙烷、乙二醇裝置簡介和重點部位及設備(圖文)一，裝置簡介EO/EG(環(huán)氧乙烷/乙二醇)行業(yè)發(fā)展史及生產(chǎn)現(xiàn)狀EO/EC行業(yè)發(fā)展史環(huán)氧乙烷是石油化工的重要原料，廣泛用作防凍液、冷卻劑以及纖維和塑料生產(chǎn)的原料，還大量用于生產(chǎn)非離子表面活性劑，乙二醇醚、乙醇胺、防腐涂料以及其他多種化工產(chǎn)品。EO、EG成為聚乙烯和聚氯乙烯之后的第三大乙烯衍生物。世界上發(fā)現(xiàn)環(huán)氧乙烷這種化學物質(zhì)的時間可以追溯到1859年。當時德國化學家伍茲(Wurtz)用2—氯乙醇與氫氧化鉀溶液進行液相反應時，首先制得了EO這種產(chǎn)物，20世紀60年代以前生產(chǎn)20的主要方法氯乙醇法a9來自于他的研究成果。1931年，法國的勒福特(Lefort)成功完成了在銀催化劑上用空氣直接氧化乙烯制取EO的實驗，并開發(fā)了以空氣為氧化劑的直接氧化法。1938年，美國聯(lián)合炭化物公司(UCC)采用此方法建成了世界上第一座直接氧化法生產(chǎn)EO的工廠。1953年，美國科學設計公司(即本裝置的專利商SD公司)也開發(fā)了以空氣為氧化劑的SD技術，并建成了2。7X104t/a的生產(chǎn)裝置。第二次世界大戰(zhàn)后，由于肋的需求量增加，原料乙烯隨著石油化工的發(fā)展而廉價易得，純氧的供應又有來源，世界上一些工業(yè)發(fā)達的國家便對直接氧化法加強了改進的研究。1958年，美國殼牌油晶開發(fā)公司(ShellOilDevelopmentCo.)最先完成了以純氧替代空氣直接氧化乙烯制取EO的實驗，開發(fā)了SheH技術。隨即建成了一座2XI04t/a的工業(yè)裝置。此后，空氣法和氧氣法就成了世界生產(chǎn)EO的兩大主要方法。原先占統(tǒng)治地位的氯乙醇法逐漸被淘汰?？諝夥ㄊ褂每諝庾鲅趸瘎?，氧化反應分為二段或三段完成，系統(tǒng)中因為大量氣體循環(huán)，需要相應規(guī)模的吸收、解吸、空氣壓縮以及凈化等設備，顯然，工藝流程比較復雜，動力消耗也較大;而且，系統(tǒng)中惰性氣體含量多，循環(huán)排空量大，乙烯損失也較大。而氧氣法由于工藝流程較短，反應物濃度高，雖然反應轉化率低一些，但是選擇性高，損失乙烯少得多。因此，純氧直接氧化法的經(jīng)濟效益遠遠高于空氣直接氧化法。另外，20世紀70年代以后，隨著石油化工工業(yè)工程能力和對石油化工產(chǎn)品需求的飛速發(fā)展，EO生產(chǎn)裝置的規(guī)模不斷擴大，空氣法生產(chǎn)EO的技術經(jīng)濟指標遠遠落后于純氧氧化法。因此世界上空氣法生產(chǎn)EO的裝置逐步被淘汰，要么這些裝置進行技術改造轉變成純氧氧化法，要么干脆關閉了。從世界EO/EG的生產(chǎn)技術上，形成了Shell、SD和UCC三家居于統(tǒng)治地位的格局，而且三家均采用乙烯在銀催化劑上進行純氧氧化這一基本化學原理。乙二醇(MEG)及其同系物二乙二醇(DEG)和三乙二醇(TEG)都是非常重要的有機原料?，F(xiàn)代乙二醇的生產(chǎn)均是采用EO水合反應生成。一般地，現(xiàn)代生產(chǎn)裝置都是聯(lián)合生產(chǎn)E0和EG產(chǎn)品。遠在1859年，人們就可以通過乙二醇二醋酸酯和氫氧化鉀進行水解制取乙二醇。到1860年由環(huán)氧乙烷水解法制取乙二醇的試驗成功。1904年，用乙二醇又合成了硝化乙二醇酯，并發(fā)現(xiàn)這一化合物能降低硝化甘油的凝固點。在第一次世界大戰(zhàn)期間，德國由于缺少甘油制造炸藥，同時為了解決硝化甘油容易結塊問題，便利用硝化乙二醇酯作為硝化甘油的代用品。于是，研究并采用了從酒精脫水制乙烯出發(fā)，先轉化成二氯乙烷，再經(jīng)脫水制成乙二醇的工藝。但是，由于此法的收率較低，設備腐蝕問題又極其嚴重，所以后來很少采用。1915年由氯乙醇制取乙二醇的專利發(fā)表，到1922年，美國UCC首先用此法建了第一個工業(yè)生產(chǎn)車間，以后道化學公司(DOW)相繼也用此法建設了兩套生產(chǎn)裝置。從此以后，氯乙醇法就成為60年代以前生產(chǎn)乙二醇的主要方法。1940年，美國杜邦公司又開發(fā)出甲醛和一氧化碳合成法。由于此法的反應需要在高溫下進行，雖曾經(jīng)一度建廠生產(chǎn)，但發(fā)展始終受到限制。到20世紀50年代，由于石油化工的興起和迅速發(fā)展，解決了乙烯的來源問題，從此人們便紛紛轉向用環(huán)氧乙烷水解法生產(chǎn)乙二醇。到1975年，世界上所有乙二醇產(chǎn)品已經(jīng)全部是由環(huán)氧乙烷水解法生產(chǎn)的。目前國外又開發(fā)出生產(chǎn)乙二醇的一些新方法、新技術，但大都未正式應用到大規(guī)模生產(chǎn)之中。EO/EG行業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀隨著高性能銀催化劑的開發(fā)和成功運用、工藝技術的日益完善以及EO/EG產(chǎn)品應用市場的開拓和發(fā)展，EO/EG已經(jīng)成為乙烯系列繼聚乙烯和聚氯乙烯之后的第三大乙烯衍生物工業(yè)。2001年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，世界有120多套裝置生產(chǎn)EO、EG，其生產(chǎn)能力分別達到約1630X104t/a和1566XI04t/a,其中美國分別占總能力的26。6%和23.8%;西歐為17。2%和t0.9%;日本為5.6%和5.1%;其余分布在中東和亞太地區(qū)。截止2001年，我國(不包括臺灣)共有EO/EG裝置11套，當量環(huán)氧乙烷(EOE)舛XI04tt/a,其中EG生產(chǎn)能力83.1XI04t/a,商品EO生產(chǎn)能力共27.7XI04tt/a。生產(chǎn)規(guī)模最大的是南京楊子裝置，2000年該裝置擴能至30XI04t/aEG,生產(chǎn)規(guī)模最小的是吉聯(lián)裝置，只有4XI04t/aEG當量。從專利技術上，所有裝置均是引進國外，世界主要3大EO/EG專利商在國內(nèi)均能夠找到蹤影。遼化裝置是中國最早引進的空氣法裝置，后來采用UCC專利技術進行了氧氣法改造，代表了UCC20世紀60年代的專利技術。燕化裝置70年代從美國SD公司引進，是我國最早引進的氧氣法裝置，代表了SD公司70年代的技術。之后，在80年代至90年代，中國又陸續(xù)引進了SD公司的上海金山裝置、南京楊子裝置、北京東方裝置、新疆獨山子裝置和吉電、吉聯(lián)裝置，天津聯(lián)化、茂名和撫順裝置則是引進Shell專利技術?？傮w上看，后引進的裝置由于技術的先進性，裝置能耗較低，經(jīng)濟效益明顯;Shell裝置比SD裝置在MEG產(chǎn)品UV值等質(zhì)量指標上要好一些。目前，我國實際生產(chǎn)EO/EG當量能力還不能滿足國內(nèi)市場需求，因而，國外的石化巨頭如BASF、BP、Shell紛紛花巨資在中國進行石化投資，BASF與南京楊子合作投資30,億美元建設楊巴一體化石化項目；Shell與中國海洋石油總公司合作投資40億美元在廣東惠州建設中海殼牌石化項目；英國BP與上海金山合資建設90XI04t/a乙烯項目，這三個項目均建設有至少30XI04tt/aEO/EG裝置，這三家項目上馬后將在國內(nèi)EO/EG市場占據(jù)主導競爭地位。裝置的單元組成與工藝流程工藝路線

乙烯和氧在銀催化劑作用下，通過固定床反應器發(fā)生氧化反應，主反應生成環(huán)氧乙烷,主要副反應生成二氧化碳。用碳酸鉀溶液吸收循環(huán)氣中的二氧化碳。環(huán)氧乙烷用水吸收，然后解吸和再吸收，生產(chǎn)出不含乙烯、氧、二氧化碳等雜質(zhì)的濃度為9.5%—10.5%的環(huán)氧乙烷水溶液。一部分精餾生產(chǎn)環(huán)氧乙烷產(chǎn)品，另一部分水合生成乙二醇溶液。乙二醇溶液經(jīng)過多效蒸發(fā)及干燥塔分離出水，再進行乙二醇精餾得到一乙二醇、二乙二醇、三乙二醇產(chǎn)品?；驹?!)乙烯氣化主反應；n衣要副反應:瞬存飾皿嚴叫十2琢》-異構一CH/HO(乙垂嚴嘔置理世界'?^RiskMW.com（2）環(huán)氧乙烷水合主反應土CH2—CI^+H2O―HOCH2CH2OH-8i.3M7n?]O （MEG—乙二聲）(DEG二乙二鶴】*HOCILCH2OdICHjOCH.ClJjOHHOC^CH2OH+傀一￡也(DEG二乙二鶴】*HOCILCH2OdICHjOCH.ClJjOH0HOCH2^3OCH2CH2OH+CH^CH,O組成單元環(huán)氧乙烷/L-醇裝置主要是由乙烯氧化反應，循環(huán)氣壓縮，二氧化碳吸收、解吸，環(huán)：氧乙烷吸收、解吸和再吸收，輕組分脫除、環(huán)氧乙烷精餾、環(huán)氧乙烷水合反應，多效蒸發(fā),乙二醇精餾等單元構成。環(huán)氧乙烷反應系統(tǒng)：原料乙烯、氧氣和致穩(wěn)氮氣（甲烷）來自界區(qū)。乙烯、氧氣和致穩(wěn)氣，在循環(huán)壓縮機的出口側，與貧循環(huán)氣混合，混合氣中乙烯和氧控制一定的濃度，通過氣一氣熱交換器管程與反應器出口氣體換熱后，進入填充銀催化劑的列管式固定床反應器，在銀催化劑的作用下，在一定的溫度和壓力下，進行氧化反應生成環(huán)氧乙烷。從反應器下部出來的生成氣體經(jīng)換熱器降溫后進入環(huán)氧乙烷水洗塔（D—115），在這里與貧循環(huán)水逆流接觸，吸收其中的環(huán)氧乙烷和其他一些反應產(chǎn)物。未被吸收的塔頂氣體回到循環(huán)壓縮機的進口，以補充壓力損失。經(jīng)循環(huán)壓縮機增壓后的循環(huán)氣，大部分直接循環(huán)到反應器原料系統(tǒng)，少部分先送到二氧化碳脫除系統(tǒng)脫除C02后，再返回壓縮機出口的反應器原料系統(tǒng)，以維持循環(huán)氣中的C02含量不變。（2） C02脫除系統(tǒng)來自循環(huán)壓縮機氣量大約為循環(huán)氣量10%的氣體進入接觸塔，在此與來自再生塔的熱碳酸鉀溶液接觸，C02經(jīng)化學吸收，即碳酸鉀與C02反應生成碳酸氫鉀，未反應的氣體返回到循環(huán)氣系統(tǒng)。來自C02接觸塔塔釜的富碳酸氫鉀溶液，經(jīng)過減壓閥減壓后進入再生塔，閃蒸析出部分C02，通過加熱使碳酸氫鉀還原為碳酸鉀，放出C02。（3） 環(huán)氧乙烷解析和再吸收系統(tǒng)來自環(huán)氧乙烷水洗塔的富循環(huán)水，經(jīng)換熱、減壓閃蒸后進入解吸塔頂部，環(huán)氧乙烷以及其他輕組分和不凝氣體被解吸。被解吸出來的環(huán)氧乙烷和水蒸氣進入再吸收塔被水吸收，并調(diào)整加水量，以保持再吸收塔釜液中含10%（質(zhì)量）的環(huán)氧乙烷，將此塔釜液送到乙二醇原料解吸塔。（4） 環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)來自乙二醇原料解吸塔的釜液，一部分進人環(huán)氧乙烷精制塔，經(jīng)過精餾、脫醛處理，生產(chǎn)商品E0。（5） 乙二醇反應和蒸發(fā)提濃系統(tǒng)來自再吸收塔塔釜約為10%（質(zhì)量）的環(huán)氧乙烷水溶液，在乙二醇原料解析塔用蒸汽脫除C02，來自環(huán)氧乙烷精制塔含醛的環(huán)氧乙烷也在此得以回收。釜液加熱升溫后送到乙二醇水合反應器。進入乙二醇反應器的水和環(huán)氧乙烷的混合物比例為22：1（摩爾），在管式反應器內(nèi)環(huán)氧乙烷基本上全部轉化，轉化率在99.9%—99.99%。離開反應器的乙二醇和二、三乙二醇的稀溶液（濃度15%質(zhì)量）經(jīng)順流式多效蒸發(fā)塔蒸發(fā)濃縮后，溶液濃度達到約等于85%（質(zhì)量），送至粗乙二醇儲槽。（6） 乙二醇精餾系統(tǒng)將含有15%（質(zhì)量）水的粗乙二醇，在脫水塔中脫水、排醛，塔釜液用釜液泵，送到一乙二醇精制塔中提純，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)乙二醇產(chǎn)品。塔釜液用釜液泵輸送到一乙二醇回收塔中，從塔上部抽出一乙二醇和少量二乙二醇，循環(huán)回粗乙二醇槽，基本上不含一乙二醇的釜液，用釜液泵送至多乙二醇塔生產(chǎn)二乙二醇、三乙二醇等副產(chǎn)品。水處理系統(tǒng)本系統(tǒng)是由離子交換裝置、脫氣塔、過濾器等組成。把采出的工藝循環(huán)水通人離子交換器里，經(jīng)過陰離子交換除去有機酸，進而送到脫氣塔，用泵將處理過的工藝水送回工藝水循環(huán)系統(tǒng)達到回收EG的目的。離子交換裝置可以進行“全自動”及“手動”運轉。全自動運轉由程控器編程實現(xiàn)，制水、再生自動切換。原料及產(chǎn)品性質(zhì)1?原料原料性質(zhì)見表3—37。喪3^37塩斛性質(zhì)*許務矗1壓力：肝忘y.JSHPn哲障：環(huán)屯毎區(qū)覽爭：尹曲一強氓｛灶召】STA;-iw.-i'C ftjft：-btB.81^燃點陰代 3.0?*-28.6%址JL疫陷簾臟味怕忙佯，啟凱毀人點爭鶴帝磚.收瞌ft2SA:2.75M^輕克：出境31淮均蠱ft.*：-I83T：惟粧池化紀瀏化*勒導解于點“在盲型時不泡話注"時許番商歳不廟辰魚,.社在喜詛跡鬼桔機”犠耳寒種元空舟理3嵌想第扎吐力戲,Mil巧莖匱：奸■由寓址乩!&.W忍淖耙邯電r-2tB.8i弋濤點：”1対.卯€41圧力:0.1MPmffijfil；-l?J-5T： -IN-St無強、無氐可邀性％it*蠱毎于朮'優(yōu)“遵畢張花話當汞再下需誠生剽lc.聞代想斛爭反屯 RL怡倔世界 *JEw#)i2?產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì)見表3—38。

規(guī) 惜主理物理學性i一乙二弊軸眾:無色透明"無BL威衣氐啟刃比務費〔崔<1匸訕扎訓悔-壓；訶］餉咒水井：百戰(zhàn)踐⑹巴陥計h召山厳養(yǎng)二乙二哮如二己弋醉，百0」瑤拎理性變’囚點rllfiT 轉比：惟代越點：1幻熔鳶：-止巧栢對存圧訂.門54（砂0十）戦宙件距過甘崔｛百三即h能馬水以任可出制輪將”黑溥冇大丈降低水的城點，儲與詫哥有機ISH此學性審:配與珈償■卄用生駆：盤Kflf生樹，與捲憐再生昭RL與黑席盛杵用肚耳ItM甲丁氐代麗生掘由燒二乙二靜DEG外理：無隹態(tài)唧液惦?無機嫌亂爪桔t■率遜H8t）TA：clSOt忑二醉：嗚0.13倔1閩〕'芽乙二賂詢眾性J&：閃點；］旳弋 坦蟲:細策海杜沖； 熔m也1對密皿訂」1解卩（心弋\化豐忤醸；類霰于-乙二醉.打即探忙”脫*一％臨聲合呻 風瞼蜀理世界3二醉TEG外Jfl:尤芭曲琦也帶鍥W色耒程門機一Lkl乍睛j恠M5￡弟-彌t｛萍厲湼.址：ZW-3fflt隹度；有3弓掘J1性冋點訶66t fflA：P4t縊點：跚兀 ffiAt-4JH2也與水訊餐恂出擁聖察化學性質(zhì)供槪于一己二卑4_環(huán)載乙快蠟現(xiàn):元色遇明.無機械東戍總REWQB*iT：sO.l%滋rf｛田己咗計h五D-阪促樹理堆重：閃A：<-18TC i&mt能點血TC 熔直七ffStitatSLTQXhO^H1.5is9（if性桓卑:」昭-inn醫(yī)f在逡％中密■）倦勺木總丈8f井寺EOfM氐住甸比舉互君肋性謨；殲必于義壞龍簪占nftAMW.corn二、重點部位及設備（一）重點部位1.環(huán)氧乙烷反應系統(tǒng)乙烯和氧在銀催化劑作用下，通過固定床反應器發(fā)生乙烯氧化反應，主反應生成環(huán)氧乙烷，主要副反應生成二氧化碳。用導熱油或水移出反應熱。N2或C