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目前,全球工業化生產環氧乙烷裝置幾乎全部采用了乙烯直接氧化法。而根據制備原料乙烯的來源不同,制備工藝分為以石油法、MTO法和生物乙醇法三種,這三種制備工藝的區別在于乙烯原料的來源,分別是由石油裂解分離、煤基甲醇制烯和生物質制乙醇。
乙二醇的生產工藝主要分為兩種,即乙烯制和煤基合成氣草酸酯制,前者根據乙烯來源的不同又可以分為石腦油裂解制乙烯、乙烷裂解制乙烯(石油伴生氣、頁巖氣)和煤制甲醇制乙烯。其中,以石腦油生產乙二醇路線技術是目前業內認為應用最成熟、最廣泛的乙二醇生產技術。
環氧乙烷/乙二醇聯合生產設備,按照單元組成可分為環氧乙烷反應系統、C02脫除系統、環氧乙烷解析和再吸收系統、環氧乙烷精制系統、乙二醇反應和蒸發提濃系統、乙二醇精餾系統、水處理系統等單元組成;按照設備類別,主要分為反應器,分離設備,換熱器等設備。阿克蘇減水劑
環氧乙烷的制備過程中和反應中會產生熱量,在不同的單元環節有升溫或冷卻的需要。在這些升溫與冷卻的過程中,由于不同單元環節對溫度的要求差異較大,因而需要熱量和消耗大量冷負荷。近年來石化生產行業在我國已經是僅次于電力生產和鋼鐵制造,排名第三的能源消耗行業。
在環氧乙烷的制備過程中,乙烯氧化反應為放熱反應,產生大量的反應熱,因此裝置副產大量的蒸汽,供裝置內部使用。此外,環氧乙烷水合過程中為了保證乙二醇的收率并減少副產物的量,水合反應需要在較高的水比下進行反應,因而后續過程的乙二醇提純分離過程需消耗大量的蒸汽。
在環氧乙烷吸收解吸與再吸收的過程中為了保證吸收效果,要求吸收水必須處于較低的溫度,故吸收單元的來料溫度較低,而水合過程的起始反應溫度較高,因而需要大量熱量對其進行加熱升溫。
同樣環氧乙烷精制過程需要在140 ℃ 條件下進行分離,而產品環氧乙烷則需控制在 -15~-5 ℃ 條件下儲存,故分離后需要大量的冷卻負荷。總之,雖然裝置自產大量的蒸汽,而整個工藝流程各個單元對溫度要求的差異性較大,工藝從前到后需要經過重復的冷卻——升溫——冷卻過程,同時有壓力的變化,導致裝置整體的能耗較高。
在環氧乙烷/乙二醇聯合生產設備中,合理匹配換熱網絡和選擇高溫高壓換熱設備,可以在升溫、冷卻和壓力變化過程中,大大降低裝置公用工程的消耗量,從而實現整體裝置的節能降耗。
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