环氧乙烷/乙二醇装置副产二氧化碳的回收的技术

　　中图分类号：TQ223 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）9-0169-02
　　气候变暖已经成为了一个全球性的气候问题，受到越来越多的人的关注。而二氧化碳是造成温室效应的主要气体，温室效应是近半个世纪以来热门的研究课题，也是关系全球环境的重要问题。由于人类对燃料使用量的日益增加，向大气中排放的CO2越来越多，同时，人类对森林的大量砍伐，造成地球上的森林面积急剧减少，植物对CO2的光合再生作用日趋减弱，大气中CO2的浓度逐步升高，致使全球气候变暖，导致温室效应，从而对全球的生态系统产生了一系列的影响，直接危害全球工农业生产、人类健康和生存环境以及生物物种。中国政府承诺到2020年单位GDP 的CO2排放量要比2005年降低40%～45%，并将其作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划；从另一个角度看，CO2又是重要的C1资源及化工原料。因此，如何变废为宝、综合利用CO2已经成为人们普遍关注的问题。扬子石化乙二醇装置采用美国SD公司专利技术，于1987年建成投产，1999年8月完成扩容改造，生产能力增加到24万 t/年；2013年3月，新增18万 t/年环氧乙烷改造装置投产，形成两套氧化系统、一套环氧乙烷精制系统、一套乙二醇精制系统，年产40万 t当量环氧乙烷的规模。在生产过程中，乙烯可以部分氧化生成环氧乙烷或完全氧化生成二氧化碳和水，环氧乙烷本身也可以氧化为二氧化碳和水。由于二氧化碳在循环反应气中的含量过高会抑制氧化反应，因此在工艺上使用碳酸钾溶液进行吸收和解吸，最后排放到大气中。
　　1 环氧乙烷/乙二醇装置副产二氧化碳的计算
　　根第一论文网专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临据环氧乙烷催化剂使用寿命周期的特性，在催化剂使用初期，平均选择性高，副反应少，副产二氧化碳少；在催化剂使用末期，平均选择性低，副产二氧化碳多。下面分别就催化剂使用初、末期数据对二氧化碳生成量进行计算说明，详见表1。
　　1#氧化系统催化剂末期粗二氧化碳排放量为15t /h，2#氧化系统催化剂末期粗二氧化碳排放量为9 t/h，催化剂末期二氧化碳生成量为：15×80.54%+9×80.30%=19.308 t/h，催化剂末期全年排放量约15.45万 t。
　　由此可见生成二氧化碳的量是很大的，尤其是在催化剂使用末期、选择性较低的情况下副产二氧化碳的量是催化剂初期的1.5倍。如果二氧化碳直接排放到大气中，不仅对装置形象造成了负面影响，也造成了碳资源的浪费，增加了温室气体的排放。
　　2 二氧化碳的回收
　　2.1 回收的必要性
　　乙二醇装置氧化反应生成的废气CO2，原始设计放空大气，1995年增加了CO2压缩机C-201，将CO2送往乙烯装置用于中和废碱，但仅能用总量的1/3，还有2/3的量放空。
　　2009年，扬子石化与BP合资建设年产500 kt醋酸装置，与之配套的一氧化碳装置同步建设。CO2作为重要的C1资源，可作为生产一氧化碳的原料，减少天然气使用量。2010年4月，新增二氧化碳压缩机C-260建成中交，将富余的二氧化碳气体输送到一氧化碳装置作为生产原料。
　　2013年扬子乙二醇18万 t/年环氧乙烷改造装置建成投产，形成两套氧化系统、一套环氧乙烷精制和乙二醇精制系统，年产38万 t当量环氧乙烷的生产规模，同时二氧化碳排放量进一步增大。
　　新增18万 t环氧乙烷改造装置按原有设计，CO2脱除系统所产CO2将全部放空，根据当前扬子石化物料综合利用情况，1#氧化系统产生的CO2不能满足芳烃厂CO装置的生产需要，同时二氧化碳压缩机目前出口流量只有设计的一半（4 000 NM3/h左右）。
　　2.2 回收的可行性
　　根据新增18万吨环氧乙烷改造装置CO2排放工艺条件（见表2）和乙二醇装置CO2回收压缩机C-260设计能力第一论文网专业提供论文写作、写作论文的服务，欢迎光临：压缩机排量为8 228 NM3/h（正常输送量为12.7 t/h），入口压力0.07 MPa，入口管线操作温度45 ℃，公称直径为DN500。可增设18万 t环氧乙烷改造装置CO2脱除系统至C-260的输送管线，有效利用新装置所产CO2，减少温室气体排放，多创效益。
　　2.3 工艺流程简介
　　乙二醇装置两套氧化系统碳酸盐再生塔T-220/T-2220脱除的混合气（主要为CO2）经空冷器E-221/E-2221冷却脱水后，一起进入二氧化碳压缩机C-260前冷凝器E-261进行冷却，冷却后的气体进入前分离器D-261将水分脱除，之后CO2气体以微负压进入C-260，获取动力后经后冷却器、后分离器后外送至芳烃厂一氧化碳装置。为防止压缩机的喘振，出口气体经后分离器后一部分经防喘振阀CPV-271回到压缩机入口，可通过调节此阀门开度调整压缩机运行状态。如图1所示：
　　3 经济效益核算
　　3.1 基础数据及取值说明
　　4 结 语
　　乙二醇装置副产CO2如果直接排放至大气，会造成严重的环境污染，又浪费了宝贵的碳资源。扬子环氧乙烷/乙二醇装置CO2的回收与利用，是企业实现清洁生产的必然要求，是社会发展的需要。从分析到最终的实践证明，通过CO2压缩机，将乙二醇装置富余的CO2气体输送到一氧化碳装置作为生产原料，可实现低投入高回报，对企业、对环境、对社会都是非常有益的。
　　CO2的回收利用还有许多更为广阔的领域可以去开发、去运用，充分回收、利用外排CO2，可以为我国的企业创造更高的经济效益和更好的社会效益。
　　参考文献：
　　[1] 郑京.温室效应对环境的影响[J].山东环境，2003，（1）.
　　[2] 王涛.温室效应和CO2的处置技术[J].世界钢铁，2005，（4）.