第三篇_第五章_环氧乙烷乙二醇装置

第五章环氧乙烷/乙二醇装置

第一节概述

环氧乙烷（EO）、乙二醇（EG）都是重要的基本化工原料，亦是石油化工的产品，用途十分广泛。

通常，乙二醇由环氧乙烷水合而成。环氧乙烷的生产方法之一——氯醇法在国外已被淘汰，国内尚保留有年产1.5万吨的氯醇法制环氧乙烷装置。当前生产环氧乙烷的主要工艺是乙烯在银催化剂上的空气或氧气直接氧化法。

目前我国较为大型的空气法年产4.4万吨乙二醇已经改造为年产6万吨乙二醇并采用直接氧化法的装置建在辽阳化纤总厂。70年代引进的年产6万吨乙二醇和1987年引进的年产20万吨乙二醇，以及1987年签订合同引进的另两套分别为年产12万吨、6万吨的四套乙二醇装置均采用直接氧化法工艺。四套装置分别建在燕山、扬子、金山及抚顺。

一、生产方法

乙烯气相直接氧化法分为空气法与氧气法两种。

辽化采用原西德虚尔斯(Huels )空气氧化法专利技术，由法国引进。燕化采用的氧气法系美国S.D公司（美国科学设计公司）的专利技术，由日本日曹公司承建。

下面仅以乙烯直接氧化法生产环氧乙烷的工艺为主要内容介绍。

工艺原理是乙烯在银催化剂上与氧发生部分氧化反应生成环氧乙烷，其主反应是：

主要副反应：

CO2和水：

除乙醛外，反应中还有少量的其它副产物生成，其反应机理及形成原因尚不清楚。

环氧乙烷与水在一定条件下水合制得一乙二醇、二乙二醇及三乙二醇等醇类。

由乙烯、氧气（或空气）、致稳气（N2, CH4等）、适量抑制剂（二氯乙烷）组成的混合气，通过置于固定床反应管中的银催化剂发生反应生成环氧乙烷。含环氧乙烷的反应气经水吸收、汽提、脱除CO2，水合生成乙二醇，少部分环氧乙烷水溶液经过精制得精环氧乙烷。

环氧乙烷和水直接生成乙二醇的同时，还有少量的副反应：环氧乙烷和乙二醇

及较高的同系物反应，生成二乙二醇及更少量的三乙二醇、多乙二醇。

二、工艺流程

S.D公司专利技术生产乙二醇的工艺简略如下：

1.乙烯氧化及循环气压缩

将乙烯与氧气混入循环气中，在N2致稳条件下使氧含量达7%，乙烯含量达15%，CO210%，Ar约<12，（用甲烷做致稳气时，O28％，C2H425%）然后使循环气与反应

器出来的反应气体换热，升温后进入填有Ag催化剂的固定床，在约200~270℃，平均

压力2. 1MPa条件下进行反应，生成环氧乙烷。

出反应器的混合气被进料冷却，到EO吸收塔。混合气中的EO被工艺循环水吸收，塔顶出去的气体经分离除水并增压后，再补加新鲜原料气、抑制剂去反应器。约10%

的循环气经CO2脱除后返回循环气系统。

2. CO2脱除系统

将来自循环气系统的CO2（浓度约7~10%），占总循环量约10%的循环气进入接

触塔，气体中的CO2被30%浓度左右的热碳酸钾溶液吸收生成碳酸氢钾，可将CO2下

降至3%左右。脱除的塔顶气含CO2，水和烃类杂质，可一并送出界区，碱液不断再生

循环使用。

3.环氧乙烷解析和再吸收

从环氧乙烷再吸收塔来的稀环氧乙烷水溶液与解析塔底液进行热交换，预热后进

入解析塔，将环氧乙烷蒸出，解析塔塔顶馏出气中含E0约75%，其余大部分是水蒸气

和CO2，还有少量的乙烯等。再吸收塔使用来自环氧乙烷精制工段的EO精制塔底含EO

的水和来自乙二醇反应及蒸发工段的工艺循环水进行EO的再吸收。未被吸收的乙烯、CO2、烃类排入蒸汽过热炉做燃料烧掉。再吸收塔还回收其它设备尾气中的EO，约含10%左右，去乙二醇原料解析塔。此塔除增浓环氧乙烷水溶液还起着全装置含环氧乙

烷尾气的水洗涤塔的作用。

环氧乙烷解析塔底的釜液中残留了副反应生成的少量蚁酸、醋酸等杂质，会随时

间的增加而逐渐积累，用加入适量的NaOH水溶液中和酸类杂质以维持pH=8~9。这釜

液与环氧乙烷吸收塔来的富吸收液换热冷却后，大部分循环到环氧乙烷吸收塔，少部

分去工艺循环水处理装置（U-550系统），以阴、阳离子交换树脂除去中和盐类及杂质、CO2 ，然后做为四效蒸发后两效的回流液，以回收其中的MEG，使工艺循环水

中的MEG维持在5%以下。

4．环氧乙烷精制

来自醇反应原料解析塔的一部分环氧乙烷水溶液，进入环氧乙烷精制塔。塔顶馏分为含甲醛的EO，经冷却冷凝，凝液部分回流，部分去乙二醇原料解析塔，从第一侧线得到含有乙醛的EO，从塔底得到含有乙醛的水(产品EO含醛<10ppm)。另外，塔底物料经热交换和冷却后循环到再吸收塔作吸收水用，塔顶不凝物去乙二醇原料解析塔，进入乙二醇反应工段。

5.乙二醇反应及蒸发工段

从再吸收塔来的EO水溶液，在乙二醇原料解析塔内经直接蒸汽加热，全部除掉溶解在水中的CO2，以保证产品质量和防止CO2对设备的腐蚀。蒸出的气体中含有一定量的EO，返回再吸收塔回收。

乙二醇原料解析塔釜液，一部分送至环氧乙烷精制塔，大部分做为乙二醇反应的

原料。原料经预热、加热后进入管式反应器，进行水合反应，EO全部转化。

反应得到含MEG12.55％（重量比）的水溶液，该水溶液经顺式四效蒸发器浓缩，将乙二醇溶液浓缩至约85%以后送至粗乙二醇贮槽。四效蒸发器塔顶配有回流水，以减少浓缩罐顶蒸汽带出的乙二醇水溶液进脱水塔，使釜液含水量低于0.5％，然后送MEG成品塔进行分离。

MEG的分离，在两个塔内进行：即从一乙二醇塔侧线采出合格的MEG产品，经水冷却后送产品贮槽，塔底为MEG、DEG、TEG、PEG（多乙二醇）的乙二醇液体，送乙二醇回塔；在乙二醇回收塔塔底得到不含MEG的釜液：DEG、TEG、PEG的液体去粗DEG贮槽、从乙二醇回收塔顶回收的MEG回到粗乙二醇槽。

6.多乙二醇的分离

DEG、TEG、PEG的分离在多乙二醇塔内交替进行，将一乙二醇工段一乙二醇回收塔底的釜液中连续分离出DEG和TEG+PEG。DEG经冷却后送二乙二醇成品贮槽，TEG+PEG去粗TEG贮槽，从TEG+PEG液体中连续分离出TEG和PEG，TEG从塔顶经冷凝去TEG贮槽，塔底PEG去多乙二醇贮槽。

工艺流程见图3-5-1。

图3-5-1 乙二醇装置工艺流程图（一）