程世青

(中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司，江蘇 南京 210048)

近年來(lái)，由于國(guó)內(nèi)外乙烯和煤制乙二醇項(xiàng)目不斷投產(chǎn)，乙二醇的總體產(chǎn)能持續(xù)提升，市場(chǎng)庫(kù)存量大，供大于求，乙二醇市場(chǎng)價(jià)格急劇下跌，價(jià)格屢創(chuàng)新低，導(dǎo)致本裝置面臨的市場(chǎng)形勢(shì)愈發(fā)嚴(yán)峻。而環(huán)氧乙烷相對(duì)于乙二醇是一種高附加值產(chǎn)品，由于其易燃易爆的危險(xiǎn)性，需要特殊的存儲(chǔ)和運(yùn)輸設(shè)備，產(chǎn)品銷售半徑有限，受國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)影響較小，經(jīng)濟(jì)效益高于乙二醇產(chǎn)品[1]。乙二醇的生產(chǎn)需要消耗大量的蒸汽和電力等能源，因此減少乙二醇產(chǎn)量可以降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)盈利能力。而現(xiàn)有的EO/EG裝置最大EO產(chǎn)能占當(dāng)量EOE的比例都在60%左右[2]。因此，利用現(xiàn)有的EO/EG裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，在當(dāng)量乙烯不變的條件下，通過(guò)增產(chǎn)環(huán)氧乙烷，降低乙二醇產(chǎn)能，提高EO在產(chǎn)品中所占的比例就變得十分必要。

本裝置始建于1983 年，于1987 年建成并一次投產(chǎn)成功，期間經(jīng)過(guò)多輪技術(shù)改造，乙二醇(EG)產(chǎn)能已達(dá)到30萬(wàn)t/a，精制環(huán)氧乙烷(EO)產(chǎn)能達(dá)到18.6萬(wàn)t/a。改造后，EO產(chǎn)能18.6萬(wàn)t/a，平衡工業(yè)級(jí)MEG副產(chǎn)品2.31萬(wàn)t/a，是目前國(guó)內(nèi)首套全環(huán)氧裝置。改造后可根據(jù)EO 和EG 的市場(chǎng)行情，調(diào)整兩者產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，增加了裝置的操作靈活性及其經(jīng)濟(jì)效益，為以后類似裝置的改造升級(jí)提供了新的思路和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，具有重大創(chuàng)新和工程意義。

1 流程概述

本次改造是利用原有裝置1#氧化系統(tǒng)，主要對(duì)EO和EG精制系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高EO精制系統(tǒng)的環(huán)氧乙烷產(chǎn)品收率。

在原EO精制系統(tǒng)中，環(huán)氧乙烷水溶液由G-512泵送至E-433/E-413進(jìn)料換熱器，管程預(yù)熱至 95 ℃ 后進(jìn)入T-430/T-410塔。環(huán)氧乙烷在塔內(nèi)和水分離、提濃，在第89/88塊塔板抽出冷卻后進(jìn)入產(chǎn)品儲(chǔ)罐。為了防止醛在塔內(nèi)累積，醛含量的脫出主要有兩個(gè)途徑，一是在塔頂冷凝器E-431/E-411上設(shè)有氣相脫甲醛管線，不被冷凝的輕組分進(jìn)入到前系統(tǒng)酸洗塔；二是在第25-26塊塔板和回流系統(tǒng)中抽出一股物料，與G-540循環(huán)水罐來(lái)的工藝循環(huán)水按1∶22摩爾比混合后進(jìn)入T-510汽提塔高醛區(qū)，從高醛區(qū)出來(lái)的含醛環(huán)氧乙烷水溶液進(jìn)入EG反應(yīng)系統(tǒng)。

改造后，EO精制系統(tǒng)維持T-410/T-430 的生產(chǎn)能力10/8.6 萬(wàn)t/a環(huán)氧乙烷產(chǎn)品生產(chǎn)能力不變，在原脫乙醛管線上擴(kuò)大口徑，并增設(shè)側(cè)線脫乙醛塔T411/T-431及再沸器E-416/E-436。環(huán)氧乙烷精制塔側(cè)線富含乙醛的EO物料從第24塊塔盤抽出送至脫乙醛塔T-411/T-431 中汽提EO進(jìn)一步提濃乙醛，減少含醛EO的排放，提高精制系統(tǒng)的EO 產(chǎn)品的收率。再沸器熱源由精制塔釜液提供，回收凝液的熱量。經(jīng)脫乙醛塔處理后，脫乙醛塔塔頂貧含乙醛的EO物料氣相返回至EO精制塔塔第25塊塔盤，塔釜富含乙醛的EO物料配水后去EG進(jìn)料緩沖罐D(zhuǎn)-511，D-511出來(lái)的物料與原EG進(jìn)料系統(tǒng)合并進(jìn)入R-520水合反應(yīng)器。

圖1 EO精制系統(tǒng)改造前(以T-430為例)

圖2 EO精制系統(tǒng)改造后(以T-430為例)

在原EG精制系統(tǒng)中，汽提塔T-510高醛區(qū)物料依次經(jīng)過(guò)進(jìn)料預(yù)熱器E-520、E-521、E-522、E-523加熱至 130 ℃ 后進(jìn)入R-520水合反應(yīng)器，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為12%的乙二醇水溶液。該溶液進(jìn)入預(yù)效蒸發(fā)器T-530，T-530的含醛工藝蒸汽作為T-531的熱源，凝液經(jīng)收集后進(jìn)入脫醛塔T-580，T-580用中壓蒸汽汽提醛，醛和蒸汽從塔頂抽出，塔釜液進(jìn)入凝液罐D(zhuǎn)-533。乙二醇水溶液經(jīng)T-530～T-536七效蒸發(fā)濃縮后得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%富乙二醇溶液，濃縮后的富乙二醇溶液進(jìn)入T-610脫水和T-620精制后，得到成品乙二醇。

改造后，來(lái)自ME-41401/43401混合器的含EO物料經(jīng)過(guò)混合器M-51201配水后得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.3%環(huán)氧乙烷水溶液，進(jìn)入新增的EG進(jìn)料緩沖罐D(zhuǎn)-511，D-511釜液經(jīng)G-516泵加壓后進(jìn)入EG進(jìn)料系統(tǒng)，從R-520出來(lái)的物料經(jīng)過(guò)預(yù)效蒸發(fā)器T-530和一效蒸發(fā)器T-531后得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%乙二醇水溶液，原七效蒸發(fā)系統(tǒng)減少為二效蒸發(fā)。T-531塔釜乙二醇水溶液經(jīng)G-539加壓后送至新增的T-2610脫水處理，T-2620塔精制后得到成品乙二醇。T-580塔釜脫醛后的凝液進(jìn)入新增D-537凝液罐中，D-537凝液罐配有釜液泵G-537和G-538。G-537泵用于EG進(jìn)料系統(tǒng)的加熱，回收凝液熱量。G-538泵出口凝液去蒸發(fā)系統(tǒng)回流總管，為T-530/531提供熱回流，原G-541泵的回流停用。

圖3 EG精制系統(tǒng)改造前

圖4 EG精制系統(tǒng)改造后

2 改造節(jié)能措施

1)EO 精制塔含醛EO 排放增設(shè)脫乙醛塔，進(jìn)一步提濃含醛EO 的乙醛含量，降低EO 的排放，提高精制系統(tǒng)的EO 產(chǎn)品率，充分利用精制塔釜液的余熱，降低單噸EOE 的能耗及物耗。

2)T-530和T-531蒸發(fā)器采用原T-580脫醛塔釜液作熱回流降低蒸汽及循環(huán)水的消耗。

3)充分閃蒸脫乙醛后的工藝凝液，回收余熱并降低循環(huán)水的消耗。

4)優(yōu)化公用工程消耗：蒸汽凝液最大限度地回收再利用，減少裝置的能耗及物耗；提高裝置控制水平，優(yōu)化控制操作單元，減少排放，降低能耗及物耗。

5)采用先進(jìn)控制系統(tǒng)，提高裝置控制水平，優(yōu)化控制操作單元最大限度降低裝置能耗。

6)采用新型高效機(jī)泵，降低裝置用電負(fù)荷，提高能量轉(zhuǎn)換效率；

7)盡量選用高效換熱設(shè)備，如高效板式換熱設(shè)備，提高能量回收率，降低循環(huán)水消耗；

3 技術(shù)標(biāo)定

2022年8月10日，正式進(jìn)料開(kāi)車，之后成功產(chǎn)出合格環(huán)氧乙烷產(chǎn)品。為了考察全環(huán)氧結(jié)構(gòu)調(diào)整效果，驗(yàn)證環(huán)氧乙烷、乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量能否到達(dá)設(shè)計(jì)要求，以及單位當(dāng)量環(huán)氧乙烷能耗情況，對(duì)裝置運(yùn)行情況進(jìn)行了 72 h 技術(shù)標(biāo)定。標(biāo)定期間1#氧化裝置運(yùn)行負(fù)荷為100%，標(biāo)定時(shí)間從2022年10月20日8∶00～2022年10月23日8∶00，裝置標(biāo)定期間主要分析結(jié)果如表1所示。

表1 標(biāo)定期間主要分析結(jié)果

3.1 產(chǎn)品質(zhì)量分析

此次改造的核心是環(huán)氧乙烷精制塔脫醛流程的改變，因此，產(chǎn)品的脫醛效果是這次改造成功的關(guān)鍵。系統(tǒng)中醛含量對(duì)精制系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要，醛含量高會(huì)生成醛類聚合物導(dǎo)致相應(yīng)管線堵塞[3]，從表1標(biāo)定期間的分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，兩座精制塔的環(huán)氧乙烷產(chǎn)品和回流管中醛含量都遠(yuǎn)低于控制指標(biāo)，表明的新增的脫乙醛塔脫醛效果理想。乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量也超出了設(shè)計(jì)時(shí)的國(guó)標(biāo)工業(yè)級(jí)乙二醇，產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)到聚酯級(jí)，表明此次改造成功。

3.2 產(chǎn)品能耗分析

經(jīng)過(guò)改造后全環(huán)氧模式下，EO相對(duì)于EOE的占比從0.59提高到0.94，遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)同類型裝置，達(dá)到了最初增產(chǎn)環(huán)氧乙烷減產(chǎn)乙二醇的目的。除此之外，改造后裝置的能耗大幅降低，但與設(shè)計(jì)值仍有一定的差距，工藝指標(biāo)還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。

表2 改造前后的能耗與EO占比

4 結(jié)論

原EO/EG裝置在結(jié)構(gòu)調(diào)整之后整體運(yùn)行平穩(wěn)，生產(chǎn)正常，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，能耗大幅降低，達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平，為國(guó)內(nèi)同類裝置的改造提供了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。調(diào)整之后的當(dāng)量環(huán)氧乙烷(EOE)能力的接近95%用于生產(chǎn)精制環(huán)氧乙烷(EO)產(chǎn)品，通過(guò)新的脫醛方案設(shè)計(jì)，減少的精制環(huán)氧乙烷的損失，保證了產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)能，達(dá)到了預(yù)期的效果。