工艺生产技术(3)

2025-09-17

反应生成的CO2有98%以上在C02解吸塔中被脱除,残余物有一部分由循环气放空脱除,另一部分在系统中以NaHC03的形式,由急冷排放解吸塔釜液和EG排放单元排除。碳酸盐吸收液的浓度大致为2O%wt(碳酸钾的克当量,无乙二醇),从贮罐中周期地补充碳酸钾溶液以补偿碳酸钾的损失。

碳酸盐溶液中钾含量(碳酸钾的克当量,无乙二醇),在富吸收液中为30%,在贫吸收液(汽提后的塔釜液)中为60%,其余的钾以碳酸氢盐形式存在。

与碳酸钾溶液接触的设备是用304L制造的,以防止碳酸钾溶液中氯化物带来的应力腐蚀裂纹和碳酸氢盐的腐蚀破坏。

九、C02脱除系统的控制

反应器进料气体中C02的含量,要控制在设计的浓度之内。用在线色谱仪连续分析反应器进料气中CO2的浓度。可通过增加去CO2脱除系统的循环气流量,或增加CO2吸收塔的碳酸盐循环量以及增加CO2解吸塔再沸器的蒸汽量,来降低CO2的浓度。一般情况下,去CO2吸收塔的循环气流量要接近设计值,去CO2解吸塔再沸器的蒸汽流量要维持最小值,以确保CO2在反应器进料气中的浓度满足要求。通过以直接蒸汽加入系统中的补充水量控制碳酸盐的浓度。从V-208来的水也可以用来降低吸收剂回路中碳酸盐的浓度。

吸收剂回路中乙二醇的浓度大约为6%wt。

(三)轻组分脱除和EO精制(300#单元)

在轻组分脱除、EO精制工序中,从EO解吸塔顶出来的EO水溶液冷凝后,在轻组分塔中脱除微量的C02和其它轻组分。不凝物中的EO在残余EO吸收塔中回收,残余气体通过尾气压缩机回200#EO吸收塔中。

其余的EO水溶液在精制塔中脱水、精制。高纯度EO产品储存销售,低纯度EO作为400#乙二醇反应器的原料。

EO产品必须在氮封下储存。放空气体中的EO被放空吸收塔回收,剩余的惰性气体排放到大气中。

EO水溶液应保持在11℃以上,避免冻凝。

对于轻组分塔,残余环氧乙烷吸收塔和放空吸收塔来说,所有塔直径相对较小,用鲍尔环/IMTP填料填充。

一、轻组分脱除

轻组分脱除系统中,塔底EO物流中CO2的含量设计值小于1PPm。

EO解吸塔顶蒸汽大约含60%EO和40%的水,先在E-208中预热EO解吸塔的进料,然后和轻组分塔顶物一起进到解吸塔塔顶冷却器E-301中,温度从79℃被冷却到40℃。

不凝物主要是C02、C2H4和E0。在解吸塔顶冷却器E-302A/B中被冷却到15℃,大部分EO作为凝液回到解吸塔顶缓冲罐V-301。然而残余的不凝气中仍含70%wt的E0,因此又送到残余EO吸收塔C-303用贫吸收液进一步回收E0。残余EO吸收塔压力0.185Mpa,塔底温度43℃。塔底物料和从200#EO吸收塔来的富吸收液混合。残余EO吸收塔顶物流经尾气压缩机后回到EO吸收塔中。

从解吸塔顶冷却器来的冷凝液,经带孔的浸渍管进入解吸塔顶缓冲罐,温度40℃。解吸塔顶缓冲罐中的物料,经泵打入轻组分塔C-301,轻组分塔进料泵出口有极少量的旁路流量,经过一个内部喷射器回到解吸塔顶缓冲罐,这个喷射器能彻底混合罐中物料,以防分层。

在轻组分塔中,CO2、C2H4和其他溶解在EO水溶液中的轻组分和部分EO蒸汽一起脱除。塔顶气体回到EO解吸塔顶冷却器中以回收E0。轻组分塔塔釜含有58%wt的E0,用泵打到EO精制塔C-302中。

正常操作时,塔釜温度35℃(0.21MPa下)。热的贫吸收液作为轻组分塔再沸器E-303的加热介质。低压蒸汽加入塔底以确保轻组分的脱除效果。

温度太低,即低于设计值,将影响C02的脱除效果,导致后面设备的严重腐蚀。

二、环氧乙烷精制塔

EO精制塔设计能力为3万吨/年的高纯度E0,其乙醛含量小于1O ppm。

在EO精制塔C-302中,EO从塔顶蒸出,塔顶气冷凝并过冷到29℃,大部分凝液作为回流,一部分作为低纯度EO产品进乙二醇反应器,这股物流含有微量杂质如C02和甲醛。

高纯度EO产品在第58块塔板侧线采出,进高纯度EO贮罐。

EO精制塔塔釜主要是含有乙二醇、醛和至少30%wt环氧乙烷的水溶液,也送到400#的乙二醇反应器。塔釜温度为60℃(0.36MPa下)。用热的贫吸收液作为再沸器E-308的加热介质。也可以将低压蒸汽注入到塔釜。

三、残余EO吸收塔

在解吸塔顶排放冷却器E-302A/B中未冷凝的气体在残余EO吸收塔C-303中和贫吸收液接触,以回收E0。富EO塔釜吸收液用泵打回到EO解吸塔中,塔顶气体经尾气压缩机回到EO吸收塔中。

残余EO吸收塔〈设计能力〉可回收96%以上进入的E0,把残余气体中的EO降到最低程度。 残余EO吸收塔(C-303)直径550mm,有两个填料段,每段高5000mm,装有Φ38mm的鲍尔环/IMTP。

四、尾气压缩机

残余EO吸收塔顶气、碳酸盐闪蒸罐顶气和从采样管路来的气体,经二级往复式尾气压缩机K-301压缩后回到循环系统,以减少乙烯和甲烷的损失。碳酸盐闪蒸罐顶气在与残余EO吸收塔顶气汇合前先在尾气压缩机循环冷却器E-304中冷却。冷凝液在尾气压缩机吸入口分离罐V一303中分离。尾气压缩机中间冷却器E-305中的冷凝液,在尾气压缩机中间分离罐V-304中分离,并送到残余EO吸收塔集水管。

下列条件可引起尾气压缩系统停车: a.入口压力太低

b.尾气压缩机入口分离罐液位高 c.尾气压缩机中间分离罐液位高 d.进残余EO吸收塔的吸收液流量太小 e.压缩机振动大、轴位移

f.润滑油中断、润滑油温度高及其他所有压缩机制造厂规定的不正常条件。

五、EO贮存

EO精制塔出来的高纯度EO产品在高纯度EO产品冷却器E-309中冷却到20℃。

低纯度EO可临时贮存在EO/水缓冲罐V-305中,经过EO水溶液贮存冷却器E-311循环冷却,把它的温度维持在40℃。贮罐必须氮封,保持0.46MPa。

高纯度EO产品用泵送到装车站,或者通过循环管线到解吸塔顶部缓冲罐或者到400#乙二醇反应单元。

贮存环氧乙烷的立式圆柱形贮罐具有暴露于潜在火灾中的面积较小的优点。

液位测量计可采用浮球、压差传感器或扭力管并安装在内部,不能用安装在外部的玻璃管液位计。

用温度记录仪了解储存EO的温度趋势。由于很难达到均匀混合,因此不同液位的温度都要测量。

采用分程压力控制把贮罐中的蒸汽排放量减至最小。当压力低于设定的安全压力时,往贮罐中充氮气;当压力高于设定压力时,蒸汽排放到放空吸收塔中。

六、EO放空吸收塔

通过在放空吸收塔C-304中与贫吸收液的接触,EO精制回流罐、EO贮罐排放物中的EO被回收。塔顶物含有氮气,排放到大气中。塔釜物流回到EO解吸塔。

(四)乙二醇反应和回收(400#单元)

一、乙二醇反应

乙二醇反应是在液相中进行的,长管式反应器为环氧乙烷完全水解提供所需的停留时间。

反应在混合喷嘴M-401和反应预热器E-402和E-403就已开始进行。在乙二醇R-401反应器中继续进行绝热反应。在反应器入口温度为194℃(扩能后设计为198℃)、停留时间为3分钟的条件下,99.999%以上的EO被水解。

生成乙二醇的反应是放热反应,因此含有过量的水和乙二醇的产品离开反应器时的温度为217℃(扩能后设计为234℃)。

需要把保证足够的压力使反应系统保持液相。气相EO在反应器中基本上不反应,因此应避免EO汽化。

反应器是一个8\的管子,总长98米(扩能后改为119米),物流以湍动的活塞式流动通过反应器以避免返混生成多乙二醇。乙二醇反应器自动停车联锁如下:

1.水、EO水溶液进料控制阀前后压差低。 2.来到300#的EO水溶液流量低。 3.水缓冲罐的液位低。 4.循环水进料流量低。 5.反应器入口温度低。 6.反应器入口温度高。 7.反应器出口压力低。

8.乙二醇反应器进料泵温度高。

一旦联锁停车,乙二醇反应器进料泵就停止运行,进料和产品出料线将被切断。

EO水溶液流量低或乙二醇反应器进料泵温度高联锁可防止造成泵中EO/H2O混合物的危险过热现象。

反应器入口进料温度低联锁可防止EO反应不完全。

反应器入口温度高和反应器出口压力低联锁防止EO在反应器中汽化,发生不完全反应。 如果进料中EO含量减少,乙二醇产品中MEG组分比例将增加,随之被闪蒸出去的水份也会增加。乙二醇的循环会增加多乙二醇产品的比例,降低MEG产品的最终产量。

这套EG装置设计的最佳进料浓度是含7.9%wt的EO、微量MEG的水,这个条件下的产品最终组成是 MEG91.6%wt、 DEG7.9%wt、 TEG0.5%wt、0.02%wt多乙二醇。

二、多效闪蒸及乙二醇浓缩

乙二醇反应器的产物含有88.9%wt的水,经乙二醇反应器产品闪蒸塔C-401,第一EG浓缩塔C-402,第二EG浓缩塔C-403和乙二醇脱水塔C-404使水含量小于0.01%wt。

通过多效闪蒸把水蒸发掉,回收乙二醇反应器产品中的乙二醇。乙二醇反应器产品闪蒸塔的再沸器由20KG中压蒸汽供热。塔顶蒸汽作为下一步闪蒸即第一浓缩塔再沸器的热源。第一浓缩塔顶蒸汽又作为第二浓缩塔再沸器的热源。从乙二醇反应器产品闪蒸塔塔釜来的乙二醇溶液(15.37%wtEG)作为第一浓缩塔进料,在这里被浓缩到含乙二醇25.1%。C401及C402有16块浮阀塔板,C403有18块塔板。每一塔顶有一小股回流以减少乙二醇在塔顶馏出物中的含量,回流液来自清洁凝液闪蒸罐V-401。

三、乙二醇脱水

第二浓缩塔釜液(77.6%wt乙二醇)进入乙二醇脱水塔C-404中,脱水塔在真空下操作,基本上把剩余的水分全部脱除。粗乙二醇由脱水塔塔釜泵送到乙二醇精制部分500#单元。脱水塔直径是1250mm,有两段Sulzer Mellapak250Y的填料(顶段为2940mm,底段为2940mm)

脱水塔C-404进料有以下物流组成:乙二醇第二浓缩塔塔液,MEG塔顶产物(巴氏分离段馏分),乙二醇排放闪蒸塔C-406塔顶产物和MEG循环塔C-502塔顶产物。这些物料在塔(C-404)进料管线的上游混合。

在脱水塔内把粗乙二醇的水含量减少到小于l00ppm以回收乙二醇,塔顶的MEG含量小于0.04%。

脱水塔的操作压力可使塔顶蒸汽在48℃和11.2KPa的条件下,能用冷却水冷凝下来,一部分塔顶冷凝液作为脱水塔的回流,其余部分的凝液送到污水处理系统。塔釜的操作条件:温度为140℃,压力13.1KPa。

四、乙二醇排放回收

EO解吸塔塔釜乙二醇排放液中的水、乙二醇和盐类,在EG排放闪蒸塔C-406中减压闪蒸,从塔顶回收水和乙二醇,少量有机盐及二乙二醇从塔釜排至V113或X023。EG排放闪蒸塔从乙二醇排放液中可回收98%的MEG。

乙二醇排放闪蒸塔精馏段和提馏段分别装有六层浮阀塔板和三层筛板塔板。精馏段选用浮阀塔板的目的,是为了稀释从下一块塔板来的夹带液体,提馏段液体含有盐类,第九块塔板夹带的液滴几乎不含有盐类。

乙二醇排放闪蒸塔的操作压力为8.OKPaG,这样蒸汽在45℃下很容易被冷却水冷凝下来。 从乙二醇排放闪蒸塔来的没有被回收的乙二醇和盐类形成了乙二醇残液。闪蒸塔选取用了一个强制循环抑制蒸发型再沸器避免碳酸氢钠析出。塔顶冷凝器是内冷型使压力降达到最小,乙二醇残液用泵打出处理。

乙二醇排放闪蒸塔已设计成可在超负荷40%的情况下工作。

(五)乙二醇精制(500#单元)

为了防止在很低的温度下操作发生产品热裂解,乙二醇精制部分的塔都在真空下操作。最高的塔釜温度设计为176℃。由于泄漏空气中的氧气可以使产品发生氧化生成醛类等氧化产物,降低产品质量,因此塔和它们的附属设备要最大限度地防止空气泄漏。由于受到塔允许压力降的限制,所以使用具有较低压力降的填料--苏尔士BX型和Mellapak252Y的填料。液体在这两种型式的填料上滞留量较少。塔内气体负荷的波动会很快地影响到产品的组成,因此用塔的温度与再沸器蒸汽流量串级调节塔的热量输入,以保证塔的温度稳定和塔的气相负荷稳定。C501塔的回流是通过回流罐的液位和流量的串级调节来控制。为防止固体颗粒在塔内填料上的聚积,每个塔釜泵出口都有40um的筒式过滤器,这样在正常操作条件可以通过经常更换过滤器来保持系统清洁。

选用降膜型再沸器,可最大程度地降低乙二醇产品的热裂解,这种再沸器具有下列优点: ----通过再沸器后增加很小压力,乙二醇初沸点的上升可忽略不计 ----由于膜蒸发的特性,乙二醇的表面温度低 ----再沸器内乙二醇的停留时间短

也可选择强制循环型性再沸器,但是由于存在着潜在的腐蚀问题,选择它并不十分理想。

一、MEG精制

MEG产品的精制部分包括两个填料塔:MEG精制塔C-501和MEG循环塔C-502。 MEG塔

从脱水塔来的粗乙二醇进入MEG塔,MEG产品从塔顶侧线采出。

塔的直径为1350mm,并有三段Sulzer Mellapak250Y型填料总高为8190mm。

塔顶蒸汽在158℃和28KPa的条件下,上升至热虹吸型冷凝器E-501内被冷凝。从蒸汽冷凝闪蒸罐(V-401)来的清洁冷凝液在E501管程产生0.3MPa的公用工程级蒸汽。

为了使MEG在真空系统中损失最小,在回流罐V-503顶部安装了一个用冷却水换热的放空冷凝器E-502。

微量的水和其它轻组分经真空系统离开塔。

精制的MEG是在巴式精馏段下采出,并冷却到45℃,DEG含量小于500ppmwt。 为了避免MEG产品吸收水分,贮存时MEG产品要N2封。

塔釜温度164℃,压力30.7KPa。 MEG循环塔

乙二醇精制塔釜液仍含有大约82%wt的MEG,这些MEG在MEG循环塔内回收。该塔直径1000mm,只有一段高为5040mm的Sulzer Mellapak 250Y填料。

123℃、5.7KPa的塔顶蒸汽在塔顶冷却水换热器E-505中冷凝下来。塔顶产品送到脱水塔C404回收分解产生的轻组分。

塔釜液中MEG含量小于0.04%WT,温度为168℃,压力为7.7KPa。

二、DEG塔

MEG循环塔釜液进入DEG塔,在装置扩能改造后有两台DEG塔并联。两台塔的设计能力、操作要求完全相同。塔的直径600mm。有两段Sulzer BX型填料,总高为3740mm。在每段填料的

上面有2个Mellapak250Y分布器元件有助于液体的分布。

130℃、1.12KPa的塔顶蒸汽进入塔顶冷却器E-507被冷却水冷凝下来。

精制的塔顶DEG产品含0.05%wtMEG和0.05%wt TEG,被冷却到45℃,收集在N2封的贮罐中。

DEG塔塔釜操作条件:压力2.9Kpa,温度176℃。

三、TEG塔

TEG塔可回收DEG塔釜物中96.5%以上的TEG。塔直径250mm,有两段Sulzer BX型填料,总高1700mm。151℃、0.9KPa的塔顶蒸汽在塔内部冷却器用冷却水冷凝下来,TEG产品被进一步冷却到45℃收集在N2封的中间贮罐中。

在167℃时塔釜液含有3.2%的反应产生的TEG和多乙二醇,用泵送至V113或X023。

(六)低温水循环系统

因为循环冷却水系统的温度较高(30℃),不能满足不同部位的操作需要,必须提供一套低温水系统,该系统包括缓冲罐(T-050)、低温水循环泵(P-050A/B)、循环水增压泵(P-051A/B)和制冷机Z-050。

低温水系统的制冷由吸收制冷系统Z-050来完成的,用贫吸收液做热源,将系统温度从20℃降到10℃。

循环泵(P-050A/B)有一台自动备用,保证低温水供应不中断。

缓冲罐必须具有足够大的容积,能够容纳整个系统的水,还有一定的富余,以保证正常操作。

(七)蒸汽和凝液综合利用

一、蒸汽系统

工厂中所用的公用蒸汽的压力为3.25MPa,温度390℃(过热)和压力1.1 MPa,温度240℃。不可能进一步把EO/EG的蒸汽系统和界区外的其他装置进行综合考虑,这意味着输出的过量蒸汽要降级为低压蒸汽。如果这些低压蒸汽在工厂里没有得到利用将最终被放空。

EO/EG联合装置的公用蒸汽有三个质量等级,分别叫过热公用工程级、饱和公用工程级、饱和工艺级。

工艺流程图中采用下列术语描述不同的蒸汽系统: 1、工厂综合公用工程级 a)高压过热公用工程级蒸汽 SH 35K,3.25 MPa,390℃ b)中压过热公用工程级蒸汽 1.0 K,1.1 MPa,240℃ 2、EO装置产生的蒸汽 中压饱和公用工程级

SH 20K,2.06 MPa,V-110产生 SH1 4K,1.49 MPa,V-109产生 3、EG装置产生的蒸汽 低压饱和公用工程级

SH 2K,0.296 MPa,V-401和V-501产生 低压饱和工艺级

3.5 KPS,0.46 MPa,C-403和V-405产生 2 KPS,0.296 MPa,V-402产生

工艺级蒸汽含有部分乙二醇和微量的醛。只有在EO反应器产率非常低及新鲜催化剂在工况2操作的头几周的情况下才使用过热蒸汽SH 35K。在X-011中,SH 35K蒸汽降温后作为SH 20K管网的补充蒸汽。

在乙二醇回收单元使用多效闪蒸,中间蒸汽压力为1.58 MPa和1.15 MPa,设计值17 KPS


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