環(huán)氧乙烷工藝概述分析解析

1、環(huán)氧乙烷情況概述裝置概況及特點(diǎn)裝置建設(shè)規(guī)模(反應(yīng)初期)EO/EG裝置能力為20.89萬噸/年當(dāng)量環(huán)氧乙烷(EOE)。工況1： 10萬噸/年高純環(huán)氧乙烷(EO)，13.89萬噸/年一乙二醇(MEG)，1.15 萬噸/年二乙二醇(DEG)，0.06萬噸/年三乙二醇(TEG)。工況2： 5.21萬噸/年高純環(huán)氧乙烷(EO)，20萬噸/年一乙二醇(MEG)，1.65萬噸/年二乙二醇(DEG)，0.087萬噸/年三乙二醇(TEG)。裝置乙烯各工況下的反應(yīng)初期與反應(yīng)末期年消耗均為150000噸。建設(shè)性質(zhì)本項(xiàng)目屬于新建項(xiàng)目。1.1.3編制依據(jù)美國科學(xué)設(shè)計(jì)公司(SD)為遼寧北方化學(xué)工業(yè)有限公司環(huán)氧工程項(xiàng)目編制

2、的 EO/EG裝置工藝包；石油化工裝置基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)內(nèi)容規(guī)定SHSG-033-2003其他設(shè)計(jì)依據(jù)參見總說明的編制依據(jù)。1.1.4裝置的組成、設(shè)計(jì)范圍和設(shè)計(jì)分工EO/EG裝置分為環(huán)氧乙烷反應(yīng)和吸收系統(tǒng)、二氧化碳脫除系統(tǒng)、環(huán)氧乙烷解 吸和再吸收系統(tǒng)、環(huán)氧乙烷精制系統(tǒng)、乙二醇反應(yīng)和蒸發(fā)系統(tǒng)、乙二醇脫水和精 制系統(tǒng)、多乙二醇分離系統(tǒng)、公用工程蒸汽和凝液系統(tǒng)等單元組成。SD公司負(fù) 責(zé)裝置的工藝包設(shè)計(jì)，中國寰球工程公司負(fù)責(zé)初步設(shè)計(jì)與施工圖設(shè)計(jì)。1.1.5裝置的年運(yùn)行時(shí)數(shù)、操作班次和裝置的定員1.1.5.1年操作小時(shí)數(shù)裝置年操作小時(shí)數(shù)為7560小時(shí)。1.1.5.2操作班次本裝置工作制度為四班三倒。1.1.5

3、.3裝置的定員裝置定員為103人。1.2原料、產(chǎn)品及副產(chǎn)品1.2.1原料的規(guī)格、用量、運(yùn)輸方式及來源EO/EG裝置主要原料為乙烯、氧氣、甲烷等，其規(guī)格見工藝說明部分，乙烯 年消耗在各工況下均為150000噸，其余原料用量根據(jù)催化劑的活性調(diào)整。各原 料用量、運(yùn)輸方式及來源情況見表1.2-1。表1.2-1原料規(guī)格、用量及來源序號(hào)物料名 稱規(guī)格年用量(噸)運(yùn)輸方式來源反應(yīng)初期反應(yīng)末期1乙烯見工藝150000150000管道乙烯裝置2氧氣說明部132610150900管道空分裝置3甲烷分550630管道乙烯裝置1.2.2產(chǎn)品和副產(chǎn)品產(chǎn)量、運(yùn)輸方式裝置的主要產(chǎn)品為高純環(huán)氧乙烷、一乙二醇，副產(chǎn)品為二乙二醇

4、、三乙 醇，其規(guī)格見工藝說明部分，產(chǎn)量與運(yùn)輸方式見表1.2-2。表1.2-2產(chǎn)品和副產(chǎn)品產(chǎn)量、運(yùn)輸方式序號(hào)物料名稱年產(chǎn)量(噸)運(yùn)輸方式工況1工況21一乙二醇(MEG)138850200000管道輸送至罐區(qū)2二乙二醇(DEG)1147016522管道輸送至罐區(qū)3三乙二醇(TEG)604870管道輸送至罐區(qū)4高純環(huán)氧乙烷(EO)10000052125管道輸送至罐區(qū)合計(jì)250924269517注：以上表格中的產(chǎn)量為反應(yīng)初期產(chǎn)量。1.3生產(chǎn)方法和技術(shù)來源1.3.1生產(chǎn)方法及技術(shù)來源裝置采用美國科學(xué)設(shè)計(jì)公司（SD）乙烯氧氣直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，環(huán)氧 乙烷水合生產(chǎn)乙二醇的專利技術(shù)。1.3.2工藝技術(shù)特點(diǎn)美

5、國科學(xué)設(shè)計(jì)公司（SD）的乙烯氧氣直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷水 合生產(chǎn)乙二醇的專利技術(shù)具有如下特點(diǎn)。（1）工藝流程短，裝置能耗較低。（2）環(huán)氧乙烷反應(yīng)器下部設(shè)置產(chǎn)品氣冷卻器，與反應(yīng)器一體化設(shè)計(jì)。這種 結(jié)構(gòu)大大減少了底部封頭的死角，能有效避免催化劑粉末在反應(yīng)器底部封頭的沉 積。反應(yīng)產(chǎn)品氣能及時(shí)冷卻，減小了高溫反應(yīng)產(chǎn)品氣的停留時(shí)間，能有效抑制環(huán) 氧乙烷的異構(gòu)化反應(yīng)。（3）二氧化碳吸收塔、循環(huán)氣預(yù)飽和器、洗滌塔、氣液分離罐一體化設(shè)備 設(shè)計(jì)，一方面設(shè)備布置緊湊減小占地，另一方面能大大減少大口徑不銹鋼管線及 儀表等。（4）采用再吸收、汽提工藝，一方面可配置乙二醇反應(yīng)進(jìn)料所需配比的環(huán) 氧乙烷水溶液，去除

6、回收系統(tǒng)的輕組分；另一方面又大大減少了高濃度環(huán)氧乙烷 水溶液在生產(chǎn)過程中的存在，有效提高了裝置運(yùn)行的安全性。（5）采用冷凝式多效蒸發(fā)。環(huán)氧乙烷水合壓力及乙二醇蒸發(fā)部分壓力較低， 能有效降低設(shè)備費(fèi)用。1.3.3節(jié)能措施EO/EG裝置在工藝流程設(shè)置上采取了如下節(jié)能措施：（1）采用水力透平回收富碳酸鹽溶液的能量，降低裝置能耗。（2）采用優(yōu)化的換熱流程，合理利用余熱，提高有效能效率。（3）嚴(yán)格控制循環(huán)水換熱溫差，節(jié)省循環(huán)水用量。（4）最大限度回收及再利用蒸汽凝結(jié)水，減少裝置的能耗和物耗。（5）合理采用高效板式換熱器降低裝置能耗。1.4自動(dòng)控制遼寧北方化學(xué)工業(yè)有限公司乙烯改擴(kuò)建項(xiàng)目20萬噸EO/EG裝置

7、控制和儀表系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和目標(biāo)是保證整個(gè)裝置安全生產(chǎn)和優(yōu)化操作，提高生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定 性，確保裝置的安全可靠性，降低原料的消耗。1.4.1生產(chǎn)自動(dòng)化水平本裝置將設(shè)置先進(jìn)、可靠、完備的儀表和控制系統(tǒng)，以確保生產(chǎn)裝置安全、 平穩(wěn)、長周期、高質(zhì)量的運(yùn)行。EO/EG生產(chǎn)裝置的過程控制系統(tǒng)由DCS，安全儀表系統(tǒng)SIS,基于PLC的成 套機(jī)組（如：循環(huán)氣壓縮機(jī)）控制系統(tǒng)組成。在線分析儀表PAS，包括氣相色譜 儀，氧氣分析儀，紅外分析儀等，用于進(jìn)料氣，循環(huán)氣等的組分分析和安全檢測。 此外還設(shè)有可燃和有毒氣體檢測系統(tǒng)FGDS，全廠火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)FAS。DCS通過串 行通訊對(duì)其它系統(tǒng)的信息進(jìn)行監(jiān)視。EO/EG裝置

8、的生產(chǎn)過程直接在中央控制室中監(jiān)測和控制。中央控制室設(shè)在相 鄰的乙醇胺裝置北側(cè)，按EO/EG裝置、乙醇胺裝置和空分空壓等設(shè)不同操作區(qū)。 EO/EG裝置在主控制室操作間中設(shè)置的操作監(jiān)控設(shè)備包括：DCS操作站，輔助操 作臺(tái)，可燃?xì)怏w及火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)盤和相應(yīng)的報(bào)警打印設(shè)備。這些設(shè)備用于提供裝 置正常安全運(yùn)行和緊急狀態(tài)時(shí)的各項(xiàng)操作平臺(tái)。系統(tǒng)設(shè)備機(jī)柜布置在機(jī)柜間內(nèi)。自控系統(tǒng)及主要儀表選型原則為：先進(jìn)可靠、性能價(jià)格比高的成熟系統(tǒng)及儀 表。在便于操作管理的同時(shí)也考慮今后生產(chǎn)技術(shù)及經(jīng)營管理上的發(fā)展需要。生產(chǎn)裝置控制系統(tǒng)為分散型控制系統(tǒng)，系統(tǒng)分檢測控制層，操作層及上位機(jī)。 電源、通信都用冗余配置?？刂苹芈稩/O采用

9、冗余配置，檢測系統(tǒng)采用單一配置。由于大型石化裝置中國產(chǎn)DCS系統(tǒng)較少運(yùn)用，因而DCS系統(tǒng)擬采用進(jìn)口（含 主機(jī)、通訊系統(tǒng)及元件、操作站），但機(jī)柜及機(jī)架盡量用合資廠產(chǎn)品，并由其成 套。主裝置安全聯(lián)鎖采用進(jìn)口的SIS系統(tǒng)，由國內(nèi)集成供應(yīng)。1.4.2主要儀表選型由于EO/EG裝置大部分為爆炸區(qū)，現(xiàn)場儀表選用防爆型儀表，以本安型為主， 也有隔爆型或其他防爆類型。原則上變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器等現(xiàn)場儀 表設(shè)備采用420mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，支持HART通信協(xié)議。流量測量優(yōu)先選用差壓式流量儀表。涉及原料和成品計(jì)量的儀表采用質(zhì)量流 量計(jì)，容積式流量計(jì)或帶直管段及溫度壓力補(bǔ)償?shù)目装宀顗鹤兯推?。液位儀表以差壓式液位變

10、送器為主，采用普通差壓變送器或雙法蘭差壓變送 器。貯罐或球罐液位測量采用雷達(dá)或伺服式浮子液位計(jì)，在精度要求不高的常壓 環(huán)境也可選用液位變送器。對(duì)量程小于1000mm的場合也可以用浮筒液位計(jì)。就 地液位指示選用玻璃板液位計(jì)或磁性翻板液位計(jì)。壓力遠(yuǎn)傳選用壓力變送器，測量壓差或微壓力選用差壓變送器，測量腐蝕性 或易堵介質(zhì)的壓力選用膜片密封式法蘭壓力變送器。就地壓力指示一般選用 100mm彈簧管壓力表，小量程及絕對(duì)壓力測量選用膜盒壓力表，有腐蝕或易堵 介質(zhì)壓力測量選用膜片隔離式壓力表。溫度測量采用熱電偶（T/C）和Pt100熱電阻（RTD），需要進(jìn)入控制回路或 SIS的采用一體化溫度變送器。關(guān)鍵場合，

11、測溫元件采用雙支型，一支與溫度變 送器連接供實(shí)際測量使用，另一支與溫度變送器連接作為測量備用。就地溫度指 示選用雙金屬溫度計(jì)。調(diào)節(jié)閥和聯(lián)鎖切斷閥全部采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，僅切斷循環(huán)氣流路用的大閥門 用電動(dòng)閘閥。調(diào)節(jié)閥以柱塞型為主，也有采用V型球閥和蝶閥。切斷閥以球閥為 主，少量也采用柱塞型。分析儀表用質(zhì)譜儀測量進(jìn)出EO反應(yīng)器循環(huán)氣組分和C-115出口循環(huán)氣組分， 根據(jù)分析數(shù)據(jù)可進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。用磁氧分析儀測量氧氣含量，用紅外分析儀測量 乙烯含量。紅外、磁氧氣分析儀放在成套供應(yīng)的現(xiàn)場分析器小屋內(nèi)。采樣和預(yù)處 理系統(tǒng)由分析系統(tǒng)集成商設(shè)計(jì)提供。采用可燃?xì)怏w檢測器測量環(huán)境中可燃?xì)怏w含量，有些場合需要可燃介質(zhì)

12、含量 超標(biāo)時(shí)進(jìn)行聯(lián)鎖。采用EO毒氣檢測器測量EO的泄漏量以保護(hù)操作人員安全。1.5裝置位置EO/EG裝置西側(cè)為環(huán)氧操作室與乙醇胺裝置，北側(cè)是乙烯罐區(qū)與丁二烯裝 置，東側(cè)為第二循環(huán)水場，南側(cè)為脫鹽水裝置。裝置長為205米，寬120米，占 地面積約24600m2。裝置總圖位置見1070-30-40-310-0000-001。1.6公用工程的技術(shù)規(guī)格表1.6-1公用工程規(guī)格序號(hào)公用工程名稱單位規(guī)格參數(shù)序號(hào)公用工程名稱單位規(guī)格參數(shù)1生活水水質(zhì)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-85壓力Mpa.GN0.30 （暫定）溫度C常溫2新鮮水（過濾水）壓力（供給）MpaG0.3溫度C常溫PH7-9濁度mg/l5

13、.6溶解固形物（TDS）mg/l390-520鹽mg/l390-520總硬度mmol/l7.3堿度mmol/l5.72氯離子mg/l46.443冷卻水壓力（供給）MpaG0.4壓力（回水）MpaG0.2溫度（供給）C30溫度（回水）C40CL-Mg/l300濃縮倍數(shù)3-5污垢系數(shù)m 2 K/W3.44x10-44脫鹽水壓力（供給）MpaGN0.4溫度C常溫（40）PH6-9序號(hào)公用工程名稱單位規(guī)格參數(shù)電導(dǎo)率（25C）p s/cm0.3二氧化硅含量M g/l20總鐵Mg/l0.02銅M g/l5油Mg/l0.35高壓消防水壓力MpaGN0.8溫度C常溫6高壓蒸汽壓力MpaG4.177溫度C385

14、107中壓蒸汽壓力MpaG1.4溫度C260108低壓蒸汽壓力MpaG0.35溫度C1909回收冷凝液壓力MpaG0.3溫度C9510熱水（伴熱）：供水壓力MpaG0.8供水溫度C95回水壓力MpaGM0.5回水溫度C7011儀表空氣壓力MpaGM0.6溫度C環(huán)境（40）序號(hào)公用工程名稱單位規(guī)格參數(shù)油含量8ppm,或 10mg/m3塵含量mg/m31塵直徑仇m3露點(diǎn)（操作壓力下）CW -4012工廠空氣壓力MpaG0.6溫度C環(huán)境（W40）13低壓氮?dú)猓ㄟB續(xù)）壓力MpaG0.6溫度C環(huán)境（W40）純度Vol%M99.99含氧量Ppm volW5COPpm volW5溫度C環(huán)境（W40）14高壓

15、氮?dú)猓ㄩg斷）壓力MpaGM6.0其它指標(biāo)同低壓 氮15燃料氣備用燃料氣為LPG蒸汽壓力MpaG0.4溫度C環(huán)境（W40）15電力1)66kV進(jìn)全廠總變2)10kV10kV電源66kV/10.5kV（用于M5000kW電機(jī)，由66kV變電站66kV/10.5kV變壓器直序號(hào)公用工程名稱單位規(guī)格參數(shù)供）供電形式AC/3相3線/中線不接地電壓V10000 + 5%頻率Hz501%3)6kV電源66kV/6.3kV供電形式AC/3相3線/中線不接地電壓V6000+ 7%頻率Hz50+1%4)380V/220V 電源電壓V380V/220V供電形式AC/3相4線/中線接地電壓V380+7/-10% ,

16、220+7/-10%頻率Hz50+1%短路容量66kv:31.54A/6kv:43.3A1.7主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表1.7-1裝置技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一覽表序號(hào)指標(biāo)名稱單位數(shù)量備注工況1工況2一設(shè)計(jì)規(guī)模（反應(yīng)初期）一乙二醇（MEG）t/a138850200000高純環(huán)氧乙烷（EO）t/a10000052125二乙二醇（DEG）t/a1147016522三乙二醇（TEG）t/a604870二主要原料和輔助原料1主要原料乙烯t/a150000氧氣t/a132610(SOR) / 150900(EOR)序號(hào)指標(biāo)名稱單位數(shù)量備注工況1工況2甲烷t/a550(SOR) / 630(EOR)2輔助原料二氯乙烷（EC）

17、kg/a3000碳酸鉀kg/a7600 （初始裝填76000）NaOH (20% wt)t/a1180H2SO4(98% wt)t/a190NaHSO3(100% wt)t/a210消泡劑（CO2系統(tǒng)）kg/a320消泡劑（吸收水系統(tǒng)）kg/a1120硼酸100% wtkg/a630 （初始裝填6300）五氧化二釩100% wtkg/a1250 （初始裝填12500）三催化劑EO反應(yīng)催化劑m3191（初始裝填）3年乙烯脫硫催化劑m310 （初始裝填）4年MEG精制樹脂m35.7 （初始裝填）5年脫醛樹脂m313.4 （初始裝填）4年陽離子交換樹脂m313.6 （初始裝填）4年陰離子交換樹脂m324.6 （初始裝填）4年四燃料氣kg/h70五動(dòng)力和公用物料消耗循環(huán)水m3/h10938脫鹽水m3/h9.714.2高壓蒸汽（4.0MPaG）t/h3.4323.55反應(yīng)初期2.6124.93反應(yīng)末期中壓蒸汽（1.4MPaG）t/h27.9720.97反應(yīng)初期9.18