工艺生产技术.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑工艺生产技术 其次章 工艺生产技术 第一节 生产原理 （一）氧化回响机理 乙烯氧化过程，按氧化程度可分为选择氧化（片面氧化）和深度氧化（完全氧化）两种处境，乙烯分子中碳-碳双键〈C=C〉具有突出的回响活性，在确定条件下可实现碳-碳双键选择性氧化，生成环氧乙烷但在通常的氧化条件下，乙烯的分子骨架轻易被破坏，而发生深度氧化生成二氧化碳和水为使乙烯氧化回响尽可能的约束在生成目的产物——环氧乙烷的方向上，目前工业上乙烯直接氧化生成EO的最正确催化剂均采用银催化剂 在银催化剂作用下的回响方程式如下： Ag催化剂 C2H4 + 1/2O2————→CH2——CH2 + 24.7KCal/mol （1） ╲ ╱ O 另外，乙烯直接氧化还有副产物生成，其中C02和水最多测验已证明这些副产物以两条不同的路线生成的。

首先，乙烯直接氧化生成CO2和水并伴随着大量寿命极短的片面氧化中间产物： C2H4+302—→CO2十2H2O+320KCal/mol （2） 这一回响用氯化物来加以抑制，该氯化物为催化剂抑制剂即1，2-二氯乙烷（EDC），EO自身有也确定的阻拦进一步氧化的才能 C2H4 + 3O2→CH3CHO （3） C2H4 + O2→2CH2O （4） 在回响过程中如有碱金属或碱土金属存在时，将催化这一回响 C02还由EO氧化而得，这时它首先被异构为乙醛，然后很快被氧化为C02和H20回响速度由EO异构化操纵 CH2——CH2→CH3-CHO （5） ╲ ╱ O CH3CHO+5/2O2→2CO2+2H2O （6） 回响器副产物中除C02和H20以外还有微量的乙醛和甲醛。

它们在精制单元中从EO和EG中分开掉，以上氧化回响均是放热回响 （二）二氧化碳脱除机理 本装置采用碳酸盐溶液吸收CO2，以脱除氧化回响的副产物CO2，此吸收为化学吸收 K2C03 + CO2 + H2O→2KHC03 + 6.4KCal/mol 应分五步举行： +-H2O===H + OH （1） 2-+ K2C03===C03 + 2K （2） +2--` H + C03===HC03 （3） +- K + HC03 ===KHC03 （4） -CO2 + OH===HC03- （5） 速度由第五步操纵，在接近大气压下，用蒸汽汽提富碳酸盐液，将CO2从系统中解析出来，排至大气 KHCO3→K2C03+C02十H2O （三）环氧乙烷加压水合回响机理 本装置在绝热管式回响器中，EO与水按确定比例，在高温、高压下非催化剂水合回响生 成乙二醇，由于EO也可与乙二醇及其较高级的同系物发生系列副回响， 因此导致二乙二醇、三乙二醇等副产品产生。

回响方程式如下： CH2——CH2+H2O一→CH2OHCH2OH (MEG)+22KCal/mol ╲ ╱ O HOCH2CH2OH+ CH2——CH2一→HOCH2CH20CH2CH2OH（DEG）+25KCal/mol ╲ ╱ O DEG+ CH2——CH2一→HOCH2CH20CH2CH20CH2CH2OH+2525KCal/mo1 ╲ ╱ O 以上回响和副回响均是放热的并且回响是同时发生的，生成各级乙二醇比例根本上取决于回响器中水和EO的初步比例，很小程度取决于原料中乙二醇含量的多少 选中取回响器中水与EO重量比为11.5：1时，可得到91.6%（Wt）的一乙二醇 其次节 工艺流程 （一）EO回响片面(100#单元) 一、循环气系统 从200#来的循环气首先与崭新乙烯、甲烷混合，然后进入氧气混合喷嘴M-101，氧气在这里参与循环气中 混合喷嘴确保在安好、可控条件下使氧气与循环气达成充分的混合，补充抑制剂后，回响器进料气体在E101中被EO回响产品气体从77（78）℃加热到148（152）℃。

被预热的回响器进料气体进入列管式EO回响器（R-101），在回响器中，乙烯和氧气在银催化剂床层上举行回响，主要生成E0；副产品有二氧化碳、水和微量的醛类离开回响器的产品气体温度为234（282）℃ 回响产品气体经过三次冷却 在产品第一冷却器(E-102)中，通过产生中压蒸汽，回响产品气体被冷却到202（207）℃，在进料/产品换热器（E-101）中被冷却到138℃，在产品其次冷却器（E-203）中被进一步冷却到51(53)℃ 循环气量取决于气时空速（GHSV），以获得最大EO回响器收率/转化率循环气的量在催化剂初期（SOC）与催化剂末期（EOC）的区别相对较小（SOC 160853 kg/hr，EOC 161356 kg/hr） 二、乙烯进料 为确保催化剂使用寿命，硫含量要小于0.0lPPMwt，为得志这个条件，用装有活性碳的脱硫床来脱除硫用分析仪连续测量烃类进料中的硫含量 脱硫床下游设有乙烯过滤器(S-102)，以防止固体颗粒(铁锈、铁屑、碳粉)进入循环气管道 一旦氧气进料中断，乙烯和甲烷进料自动切断假设乙烯进料压力太低（不能直接进入循环气），或被污染（如混进甲醇、硫），就会被送到循环压缩机（K201）或CO2吸收器中。

[ 为保证乙烯进料温度恒定，增设乙烯加热器El001，保证乙烯进料温度在20～30℃] 三、氧气进料和混合系统 界区(空分)来的氧在与循环气混合前，经过滤器（S-101）除掉固体颗粒 为制止氧气浓度超出爆炸极限，对该工序要随时随地举行测量， 然而在氧气喷嘴处无法实现在氧气混合喷嘴处，氧气浓度分布在100%到10%之间不等（EOC时的EO回响器进料数据） [在氧气混合喷嘴处，氧气浓度要从100%降到8%左右] 氧气混合配有自动装置，可自动切断、放空和氮气吹扫这些设备确保在回响器停车和奇怪处境下氧气不泄漏到装置中 氧气停车系统动作时两个快速关闭阀和流量操纵阀关闭只要快速关闭阀一关闭，两个自动放空阀就会开启，把操纵阀和快速关闭阀之间的氧气放空 高纯度氮气在这些阀门的下游引进管中，以吹扫连接混合喷嘴的管线，防止形成爆炸性混合物 在系统通氧前，混合喷嘴务必用氮气吹扫从安好方面考虑，为防止烃类化合物倒流，氮气务必连续吹扫混合喷嘴，直到氧气流量连续而且稳定 如有奇怪处境发生，操纵系统就会自动切断氧气进料。

这些奇怪处境可能是回响器失控，或开车时参数波动，以及其它潜在的危害因素包括：流量、温度、气体浓度，以及lOO#和200#的液位达成极限值 氧气混合喷嘴(M-101) 这种特殊布局的氧气混合喷嘴，可使氧气只需很短的管道就能快速地稀释，配有一些测量仪防止形成火源，确保混合过程安好举行 通过两种气流的压力和流速的适当平衡实现了快速混合并防止烃类气体进入氧气管线用两个不同直径的同心喷射器（置于管中象面包圈）把氧气注入烃气流中为使流速、压力分布平匀，上、下游各要安装一段直管，管长最小是管径的10倍，这样使开、停车期间需要的吹扫气流量最小 混合喷嘴要安装在装置外围，远离主要设备/管道系统，以制止着火对邻近管线、设备等造成冲击喷嘴要水平安装，周边有混凝土墙养护 四、氮气吹扫系统 从界区来的氮气压力为O．6Mpa(G)，经过氮气压缩机(K-101)增压到4.6MPa后用于氧气停车系统氮气经过一个防止返回系统和氮气分开罐（V-104）后用于其它方面氮气总管压力为0.6Mpa(G) 开、停车所用的氮气有三个不同作用的贮罐 氮气缓冲罐(V-101)在5秒中内供给的流量至少是环状喷嘴及吹扫的氧气管道体积的二 3 倍，压力为3.9Mpa，体积为0.4M。

停车用氮气贮罐（V102）无需重新起动氮气压缩机就可在2分钟内弥漫V-101，得志至少二次连续停车的需要 开车用氮气贮罐(V-103)供给的开车吹扫用氮气的设计流量可连续20分钟达成15%的 DOF(在EOC时,氧气设计流量)开车过程中，如还需要更多的氮气就要连续起动氮气压缩机 氮气压缩机K101的总才能是DOF的15% 五、致稳剂甲烷 甲烷作为致稳剂加到循环气中，甲烷的作用优于氮气，它可使爆炸极限提高及回响器入口氧浓度提高 甲烷在脱硫床(V-107)上游加到乙烯进料管道中离开脱硫床的甲烷中硫含量不能超过0.1ppm硫含量通过分析仪举行连续监测 甲烷参与量的设计值最大可达SOC的200%，确保开车时能够快速充入循环气中 六、催化剂抑制剂系统 为获得最正确的EO产率，务必使用抑制剂来抑制乙烯完全氧化生成二氧化碳的回响使用1.2-二氯乙烷（DCE）作抑制剂 抑制剂在进料/产品换热器(E-101)之前参与回响器进料管道中添加量是根据单程试验装置而定的，每百万mole的回响器进料气加4 mole的DCE。

工业最正确操作低至每百万mole进料气加0.05 mole的DCE，由于大量的衍生氯化物经尾气压缩机举行循环工艺设计的纯EDC补加速率为0.035kg/hr到0.15kg/hr(使用S-859催化剂) 3 抑制剂加料罐（V105）容积为0.3m,由Vl02罐氮气充压，以保证连续加料氧气混合站联锁系统发生联锁，可立刻中断DCE加料 七、EO回响器进料/产品热交换器系统 该系统包括E101、E102、E203在进料/产品换热器E101中，回响器进料气体从77（78℃） 预热到148（152）℃，而回响器产品气体那么从202（207）℃冷却到135（138）℃；在产品第一冷却器E102中，回响器出口气体从234。