环氧乙烷/乙二醇装置运行工艺优化及节能措施探讨

摘 要：乙烯衍生物中，环氧乙烷（EO）是一种基础性化工原料，通常用于生产乙二醇（EG），所以，环氧乙烷/乙二醇（即EO/EG）装置运行是我国石油化工的一项重要工艺。该研究以我国某石油化工企业为例，分析与探讨该企业20万t/aEO/EG装置运行工艺的优化与节能策略。

关键词：乙二醇;环氧乙烷;运行工艺;节能措施

我国某石化企业20万t/aEO/EG装置主要选用的是Shell专利技术，5万t/a的EO生产能力，扩能改造后，可提升EO产能19万t/a，EO装置投运后也暴露出很多运行问题，例如装置能耗过高、EO反应器测温度保护套漏水等。基于所存在的问题对其展开工艺优化，效果显著。该研究以我国某石油化工企业为例，分析与探讨该企业20万t/aEO/EG装置运行工艺的优化与节能策略。

1 装置能耗情况

某石化公司EO/EG装置能耗分析发现，蒸汽、锅炉水、循环水、电、氮气、风以及新鲜水共同组成装置能耗，其中氮气、锅炉水、风以及新鲜水在装置综合能耗中占据较小的比例，而循环水、蒸汽以及电则占据较大比例，对装置整体综合能耗产生直接性影响。

2 装置能耗分析

与EO/EG装置生产实际相结合发现，造成能耗比较高的原因包括：①EO反应器漏水。EO反应器中的R101A运行异常，进料负荷固定情况下，增加反应器入口的二氧化碳含量，提升反应温度，一个月内银催化剂选择性降低3%[1]。且EO吸收塔碱洗段碱液采出量明显增大，通过检查结果显示，EO反应器中的R101A封头保护套出现泄漏;②装置频繁吸收液换热器热效果比较差，进入环氧乙烷解吸塔内的吸收液温度比较低，加之沸器蒸汽存在偏大的消耗量，导致装置能耗偏大;③反应器催化剂具有较高选择性，而且副反应也比较少，同时反应器放热量也比较少，造成外补蒸汽量相对比较大。

3 EO/EG装置的节能优化措施

石化公司投运EO/EG装置以来蒸汽用量始终处于偏高状态，中压蒸汽消耗量始终在设计值35.2t/h以上，其主要原因在于高选择性银催化剂的应用，反应热下降造成二次蒸汽减少。

3.1 低温水单元的节能优化措施

该石化企业的低温水单元所用技术为蒸汽喷射制冷技术，1200t/h的处理量，为装置提供低温冷却水温度为20℃。然而，因为制造与设计缺陷，该单元综合能力较低，所设计的低温水与实际温度相差5℃，蒸汽消耗量也高于设计值50t/h，再加上蒸汽量比较大，循环水冷凝喷射蒸汽无法满足设计要求，又因為有氧与较高温度环境下循环水直接和碳钢材质塔壁接触，严重腐蚀设备。数据分析发现[2]，该石化企业位于东北地区，且东北冬季温度相对较低，最低循环水温度只有12℃，明显比设计供水温度低。所以，冬季可更改低温水设备为循环水冷却。夏季温度比较高，需要在二次改造EO期间直接选用溴化锂机组，从而使夏季装置满负荷运行得以实现[3]。

3.2 换热器的节能优化措施

从根本上说，换热器E209的主要作用是实现EO解吸塔进料和塔底物料的热量交换。换热器E209运行期间换热效果不理想，会增加EO解析塔的蒸汽消耗量，导致装置冷负荷的加大，导致装置不能实现满负荷生产，对二氧化碳吸收效果产生影响。基于以上情况，应该对换热器E209进行重新设计，而且投运后，需要降低装置消耗蒸汽量到50t/h。

3.3 反应系统的节能优化措施

实际生产过程中，需要严格控制反应器运行参数，CH4、O2及C2H4的浓度应高于56%、8%、30%。除此之外，还必须对循环气系统尾气排放进行严格控制，对EC加入量及时优化。通过以上措施，保证催化剂选择性比预期值高1%。

3.4 二氧化碳脱除系统的节能优化措施

二氧化碳脱除系统运行状况会对反应器入口循环气内二氧化碳浓度产生直接影响，进而会对银催化剂选择性产生影响。如果系统内二氧化碳脱除不足，会提升反应温度，对反应转化为副反应方向较为有利，增加放热量，导致银催化剂选择性的下降。所以需要优化二氧化碳脱除系统工艺：首先，经常性检测碳酸盐组分，依照催化剂寿命周期与分析数据对碳酸盐浓度进行调整，对碳酸盐活化剂予以适当补充;其次，更换进口消泡剂为国有产品，保证系统内消泡剂充足，以改善其实际运行状况，避免发泡;再次，对二氧化碳解吸塔真空度与温度进行合理控制，以达到理想解吸效果。同时也需要避免碳酸盐中乙二醇浓度过高。

4 总结

随着近些年环氧乙烷下游精细化工产品的迅猛发展，再加上市场需求的不断增大，该装置存在极为广阔的未来发展前景。本研究基于我国某石化企业20万t/a的EO/EG装置运行期间所存在的一系列问题，选取了针对性降低能耗与优化运行的措施，解决了困扰石化公司装置运行的诸多问题，为石化公司创造了更为可观、理想的经济收益，有利于石化公司的健康、可持续发展。

参考文献：

[1]张继东，叶剑云，李俊恒，等.环氧乙烷/乙二醇工艺换热网络优化[J].石油石化绿色低碳，2014，4（3）：5-10.

[2]丁良辉，刘从容，李乾军，等.外部反应精馏强化的环氧乙烷制乙二醇工艺模拟及其热泵节能研究[J].石油学报（石油加工），2017，33（3）：563-570.

[3]侯维，刘革，苏君来，等.环氧乙烷/乙二醇装置运行工艺优化及节能措施[J].石化技术与应用，2016，34（2）：144-147.