2.基本原理
3.组成单元
环氧乙烷/L-醇装置主要是由乙烯氧化反应,循环气压缩,二氧化碳吸收、解吸,环:氧乙烷吸收、解吸和再吸收,轻组分脱除、环氧乙烷精馏、环氧乙烷水合反应,多效蒸发,乙二醇精馏等单元构成。
(1)环氧乙烷反应系统:
原料乙烯、氧气和致稳氮气(甲烷)来自界区。乙烯、氧气和致稳气,在循环压缩机的出口侧,与贫循环气混合,混合气中乙烯和氧控制一定的浓度,通过气—气热交换器管程与反应器出口气体换热后,进入填充银催化剂的列管式固定床反应器,在银催化剂的作用下,在一定的温度和压力下,进行氧化反应生成环氧乙烷。
从反应器下部出来的生成气体经换热器降温后进入环氧乙烷水洗塔(D—115),在这里与贫循环水逆流接触,吸收其中的环氧乙烷和其他一些反应产物。未被吸收的塔顶气体回到循环压缩机的进口,以补充压力损失。经循环压缩机增压后的循环气,大部分直接循环到反应器原料系统,少部分先送到二氧化碳脱除系统脱除C02后,再返回压缩机出口的反应器原料系统,以维持循环气中的C02含量不变。
(2)C02脱除系统
来自循环压缩机气量大约为循环气量10%的气体进入接触塔,在此与来自再生塔的热碳酸钾溶液接触,C02经化学吸收,即碳酸钾与C02反应生成碳酸氢钾,未反应的气体返回到循环气系统。来自C02接触塔塔釜的富碳酸氢钾溶液,经过减压阀减压后进入再生塔,闪蒸析出部分C02,通过加热使碳酸氢钾还原为碳酸钾,放出C02。
(3)环氧乙烷解析和再吸收系统
来自环氧乙烷水洗塔的富循环水,经换热、减压闪蒸后进入解吸塔顶部,环氧乙烷以及其他轻组分和不凝气体被解吸。被解吸出来的环氧乙烷和水蒸气进入再吸收塔被水吸收,并调整加水量,以保持再吸收塔釜液中含10%(质量)的环氧乙烷,将此塔釜液送到乙二醇原料解吸塔。
(4)环氧乙烷精制系统
来自乙二醇原料解吸塔的釜液,一部分进人环氧乙烷精制塔,经过精馏、脱醛处理,生产商品EO。
(5)乙二醇反应和蒸发提浓系统
来自再吸收塔塔釜约为10%(质量)的环氧乙烷水溶液,在乙二醇原料解析塔用蒸汽脱除C02,来自环氧乙烷精制塔含醛的环氧乙烷也在此得以回收。釜液加热升温后送到乙二醇水合反应器。进入乙二醇反应器的水和环氧乙烷的混合物比例为22:1(摩尔),在管式反应器内环氧乙烷基本上全部转化,转化率在99.9%—99.99%。离开反应器的乙二醇和二、三乙二醇的稀溶液(浓度15%质量)经顺流式多效蒸发塔蒸发浓缩后,溶液浓度达到约等于85%(质量),送至粗乙二醇储槽。
(6)乙二醇精馏系统
将含有15%(质量)水的粗乙二醇,在脱水塔中脱水、排醛,塔釜液用釜液泵,送到一乙二醇精制塔中提纯,生产出优质乙二醇产品。塔釜液用釜液泵输送到一乙二醇回收塔中,从塔上部抽出一乙二醇和少量二乙二醇,循环回粗乙二醇槽,基本上不含一乙二醇的釜液,用釜液泵送至多乙二醇塔生产二乙二醇、三乙二醇等副产品。
(7)水处理系统
本系统是由离子交换装置、脱气塔、过滤器等组成。把采出的工艺循环水通人离子交换器里,经过阴离子交换除去有机酸,进而送到脱气塔,用泵将处理过的工艺水送回工艺水循环系统达到回收EG的目的。离子交换装置可以进行“全自动”及“手动”运转。全自动运转由程控器编程实现,制水、再生自动切换。
(三)原料及产品性质
1.原料
2.产品性质
(一)重点部位
1.环氧乙烷反应系统
乙烯和氧在银催化剂作用下,通过固定床反应器发生乙烯氧化反应,主反应生成环氧乙烷,主要副反应生成二氧化碳。用导热油或水移出反应热。N2或CH4为致稳气用来稀释乙烯与氧气的混合浓度使之保持在爆炸范围以外。由于反应温度、压力、杂质、反应物配比等因素都会对环氧乙烷反应过程产生影响,反应条件十分苛刻,操作不当会出现燃烧甚至爆炸的事故,因此该系统设置了三十多个联锁,以确保装置的安全。
2.环氧乙烷罐区
环氧乙烷是装置的主要产品之一,爆炸范围为3%—100%,沸点10.7℃,性质非常活泼,因而在生产、储存、装车、运输过程中要严格执行相关的安全规章制度。环氧乙烷产品要求是在N2封情况下低温(—5℃)储存,若发生泄漏喷溅在身上会发生冻伤,遇见火星将引起着火爆炸,是装置十分危险的区域。
(二)重点设备
乙二醇装置重点设备为循环气压缩机和冷冻机。此外,还有部分特殊阀门如氧气混合站电磁阀,这些阀门出现问题会使装置部分停工或全装置停工,甚至有可能导致恶性事故的发生。
1.循环气压缩机该机为装置的心脏,若出现问题不能运转,装置只能停工。一般乙二醇装置只设置一台压缩机(原动机可选用不同动力,为蒸汽透平和电动机),因而机组的运行状况对保证装置安全生产非常重要。
2.冷冻机该机为环氧乙烷产品低温储存冷冻液降温,若出现问题不能运转,环氧乙烷产品不能储存,精馏系统只能停工,对装置经济效益的影响很大。
3.特殊阀门环氧乙烷反应中的氧气混合站系统,是影响装置开车和联锁停车的执行系统,其电磁阀动作要求灵敏、迅速,其中联锁发生时负责切断进料和打开放空的阀门要求0.2秒动作,以保证反应系统联锁后安全停车。