環(huán)氧乙烷/乙二醇裝置運(yùn)行工藝優(yōu)化及節(jié)能措施探討

摘 要：乙烯衍生物中，環(huán)氧乙烷（EO）是一種基礎(chǔ)性化工原料，通常用于生產(chǎn)乙二醇（EG），所以，環(huán)氧乙烷/乙二醇（即EO/EG）裝置運(yùn)行是我國石油化工的一項(xiàng)重要工藝。該研究以我國某石油化工企業(yè)為例，分析與探討該企業(yè)20萬t/aEO/EG裝置運(yùn)行工藝的優(yōu)化與節(jié)能策略。

關(guān)鍵詞：乙二醇;環(huán)氧乙烷;運(yùn)行工藝;節(jié)能措施

我國某石化企業(yè)20萬t/aEO/EG裝置主要選用的是Shell專利技術(shù)，5萬t/a的EO生產(chǎn)能力，擴(kuò)能改造后，可提升EO產(chǎn)能19萬t/a，EO裝置投運(yùn)后也暴露出很多運(yùn)行問題，例如裝置能耗過高、EO反應(yīng)器測(cè)溫度保護(hù)套漏水等?；谒嬖诘膯栴}對(duì)其展開工藝優(yōu)化，效果顯著。該研究以我國某石油化工企業(yè)為例，分析與探討該企業(yè)20萬t/aEO/EG裝置運(yùn)行工藝的優(yōu)化與節(jié)能策略。

1 裝置能耗情況

某石化公司EO/EG裝置能耗分析發(fā)現(xiàn)，蒸汽、鍋爐水、循環(huán)水、電、氮?dú)狻L(fēng)以及新鮮水共同組成裝置能耗，其中氮?dú)狻㈠仩t水、風(fēng)以及新鮮水在裝置綜合能耗中占據(jù)較小的比例，而循環(huán)水、蒸汽以及電則占據(jù)較大比例，對(duì)裝置整體綜合能耗產(chǎn)生直接性影響。

2 裝置能耗分析

與EO/EG裝置生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合發(fā)現(xiàn)，造成能耗比較高的原因包括：①EO反應(yīng)器漏水。EO反應(yīng)器中的R101A運(yùn)行異常，進(jìn)料負(fù)荷固定情況下，增加反應(yīng)器入口的二氧化碳含量，提升反應(yīng)溫度，一個(gè)月內(nèi)銀催化劑選擇性降低3%[1]。且EO吸收塔堿洗段堿液采出量明顯增大，通過檢查結(jié)果顯示，EO反應(yīng)器中的R101A封頭保護(hù)套出現(xiàn)泄漏;②裝置頻繁吸收液換熱器熱效果比較差，進(jìn)入環(huán)氧乙烷解吸塔內(nèi)的吸收液溫度比較低，加之沸器蒸汽存在偏大的消耗量，導(dǎo)致裝置能耗偏大;③反應(yīng)器催化劑具有較高選擇性，而且副反應(yīng)也比較少，同時(shí)反應(yīng)器放熱量也比較少，造成外補(bǔ)蒸汽量相對(duì)比較大。

3 EO/EG裝置的節(jié)能優(yōu)化措施

石化公司投運(yùn)EO/EG裝置以來蒸汽用量始終處于偏高狀態(tài)，中壓蒸汽消耗量始終在設(shè)計(jì)值35.2t/h以上，其主要原因在于高選擇性銀催化劑的應(yīng)用，反應(yīng)熱下降造成二次蒸汽減少。

3.1 低溫水單元的節(jié)能優(yōu)化措施

該石化企業(yè)的低溫水單元所用技術(shù)為蒸汽噴射制冷技術(shù)，1200t/h的處理量，為裝置提供低溫冷卻水溫度為20℃。然而，因?yàn)橹圃炫c設(shè)計(jì)缺陷，該單元綜合能力較低，所設(shè)計(jì)的低溫水與實(shí)際溫度相差5℃，蒸汽消耗量也高于設(shè)計(jì)值50t/h，再加上蒸汽量比較大，循環(huán)水冷凝噴射蒸汽無法滿足設(shè)計(jì)要求，又因?yàn)橛醒跖c較高溫度環(huán)境下循環(huán)水直接和碳鋼材質(zhì)塔壁接觸，嚴(yán)重腐蝕設(shè)備。數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)[2]，該石化企業(yè)位于東北地區(qū)，且東北冬季溫度相對(duì)較低，最低循環(huán)水溫度只有12℃，明顯比設(shè)計(jì)供水溫度低。所以，冬季可更改低溫水設(shè)備為循環(huán)水冷卻。夏季溫度比較高，需要在二次改造EO期間直接選用溴化鋰機(jī)組，從而使夏季裝置滿負(fù)荷運(yùn)行得以實(shí)現(xiàn)[3]。

3.2 換熱器的節(jié)能優(yōu)化措施

從根本上說，換熱器E209的主要作用是實(shí)現(xiàn)EO解吸塔進(jìn)料和塔底物料的熱量交換。換熱器E209運(yùn)行期間換熱效果不理想，會(huì)增加EO解析塔的蒸汽消耗量，導(dǎo)致裝置冷負(fù)荷的加大，導(dǎo)致裝置不能實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)，對(duì)二氧化碳吸收效果產(chǎn)生影響?；谝陨锨闆r，應(yīng)該對(duì)換熱器E209進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，而且投運(yùn)后，需要降低裝置消耗蒸汽量到50t/h。

3.3 反應(yīng)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化措施

實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)器運(yùn)行參數(shù)，CH4、O2及C2H4的濃度應(yīng)高于56%、8%、30%。除此之外，還必須對(duì)循環(huán)氣系統(tǒng)尾氣排放進(jìn)行嚴(yán)格控制，對(duì)EC加入量及時(shí)優(yōu)化。通過以上措施，保證催化劑選擇性比預(yù)期值高1%。

3.4 二氧化碳脫除系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化措施

二氧化碳脫除系統(tǒng)運(yùn)行狀況會(huì)對(duì)反應(yīng)器入口循環(huán)氣內(nèi)二氧化碳濃度產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而會(huì)對(duì)銀催化劑選擇性產(chǎn)生影響。如果系統(tǒng)內(nèi)二氧化碳脫除不足，會(huì)提升反應(yīng)溫度，對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為副反應(yīng)方向較為有利，增加放熱量，導(dǎo)致銀催化劑選擇性的下降。所以需要優(yōu)化二氧化碳脫除系統(tǒng)工藝：首先，經(jīng)常性檢測(cè)碳酸鹽組分，依照催化劑壽命周期與分析數(shù)據(jù)對(duì)碳酸鹽濃度進(jìn)行調(diào)整，對(duì)碳酸鹽活化劑予以適當(dāng)補(bǔ)充;其次，更換進(jìn)口消泡劑為國有產(chǎn)品，保證系統(tǒng)內(nèi)消泡劑充足，以改善其實(shí)際運(yùn)行狀況，避免發(fā)泡;再次，對(duì)二氧化碳解吸塔真空度與溫度進(jìn)行合理控制，以達(dá)到理想解吸效果。同時(shí)也需要避免碳酸鹽中乙二醇濃度過高。

4 總結(jié)

隨著近些年環(huán)氧乙烷下游精細(xì)化工產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，再加上市場(chǎng)需求的不斷增大，該裝置存在極為廣闊的未來發(fā)展前景。本研究基于我國某石化企業(yè)20萬t/a的EO/EG裝置運(yùn)行期間所存在的一系列問題，選取了針對(duì)性降低能耗與優(yōu)化運(yùn)行的措施，解決了困擾石化公司裝置運(yùn)行的諸多問題，為石化公司創(chuàng)造了更為可觀、理想的經(jīng)濟(jì)收益，有利于石化公司的健康、可持續(xù)發(fā)展。

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