環氧乙烷/乙二醇裝置副產二氧化碳的回收利用

摘 要：文章通過對揚子石化環氧乙烷/乙二醇裝置副產二氧化碳回收利用必要性的論述和可行性分析，采取措施對裝置副產二氧化碳進行回收利用。結果表明二氧化碳的回收與利用，不僅提高了裝置的經濟效益，而且減少二氧化碳對大氣的排放，節省了資源，保護了環境。

關鍵詞：環氧乙烷/乙二醇裝置；二氧化碳；回收；利用

中圖分類號：TQ223 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）9-0169-02

氣候變暖已經成為了一個全球性的氣候問題，受到越來越多的人的關注。而二氧化碳是造成溫室效應的主要氣體，溫室效應是近半個世紀以來熱門的研究課題，也是關系全球環境的重要問題。由于人類對燃料使用量的日益增加，向大氣中排放的CO2越來越多，同時，人類對森林的大量砍伐，造成地球上的森林面積急劇減少，植物對CO2的光合再生作用日趨減弱，大氣中CO2的濃度逐步升高，致使全球氣候變暖，導致溫室效應，從而對全球的生態系統產生了一系列的影響，直接危害全球工農業生產、人類健康和生存環境以及生物物種。中國政府承諾到2020年單位GDP 的CO2排放量要比2005年降低40%～45%，并將其作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃；從另一個角度看，CO2又是重要的C1資源及化工原料。因此，如何變廢為寶、綜合利用CO2已經成為人們普遍關注的問題。揚子石化乙二醇裝置采用美國SD公司專利技術，于1987年建成投產，1999年8月完成擴容改造，生產能力增加到24萬 t/年；2013年3月，新增18萬 t/年環氧乙烷改造裝置投產，形成兩套氧化系統、一套環氧乙烷精制系統、一套乙二醇精制系統，年產40萬 t當量環氧乙烷的規模。在生產過程中，乙烯可以部分氧化生成環氧乙烷或完全氧化生成二氧化碳和水，環氧乙烷本身也可以氧化為二氧化碳和水。由于二氧化碳在循環反應氣中的含量過高會抑制氧化反應，因此在工藝上使用碳酸鉀溶液進行吸收和解吸，最后排放到大氣中。

1 環氧乙烷/乙二醇裝置副產二氧化碳的計算

根據環氧乙烷催化劑使用壽命周期的特性，在催化劑使用初期，平均選擇性高，副反應少，副產二氧化碳少；在催化劑使用末期，平均選擇性低，副產二氧化碳多。下面分別就催化劑使用初、末期數據對二氧化碳生成量進行計算說明，詳見表1。

1#氧化系統催化劑末期粗二氧化碳排放量為15t /h，2#氧化系統催化劑末期粗二氧化碳排放量為9 t/h，催化劑末期二氧化碳生成量為：15×80.54%+9×80.30%=19.308 t/h，催化劑末期全年排放量約15.45萬 t。

由此可見生成二氧化碳的量是很大的，尤其是在催化劑使用末期、選擇性較低的情況下副產二氧化碳的量是催化劑初期的1.5倍。如果二氧化碳直接排放到大氣中，不僅對裝置形象造成了負面影響，也造成了碳資源的浪費，增加了溫室氣體的排放。

2 二氧化碳的回收

2.1 回收的必要性

乙二醇裝置氧化反應生成的廢氣CO2，原始設計放空大氣，1995年增加了CO2壓縮機C-201，將CO2送往乙烯裝置用于中和廢堿，但僅能用總量的1/3，還有2/3的量放空。

2009年，揚子石化與BP合資建設年產500 kt醋酸裝置，與之配套的一氧化碳裝置同步建設。CO2作為重要的C1資源，可作為生產一氧化碳的原料，減少天然氣使用量。2010年4月，新增二氧化碳壓縮機C-260建成中交，將富余的二氧化碳氣體輸送到一氧化碳裝置作為生產原料。

2013年揚子乙二醇18萬 t/年環氧乙烷改造裝置建成投產，形成兩套氧化系統、一套環氧乙烷精制和乙二醇精制系統，年產38萬 t當量環氧乙烷的生產規模，同時二氧化碳排放量進一步增大。

新增18萬 t環氧乙烷改造裝置按原有設計，CO2脫除系統所產CO2將全部放空，根據當前揚子石化物料綜合利用情況，1#氧化系統產生的CO2不能滿足芳烴廠CO裝置的生產需要，同時二氧化碳壓縮機目前出口流量只有設計的一半（4 000 NM3/h左右）。

2.2 回收的可行性

根據新增18萬噸環氧乙烷改造裝置CO2排放工藝條件（見表2）和乙二醇裝置CO2回收壓縮機C-260設計能力：壓縮機排量為8 228 NM3/h（正常輸送量為12.7 t/h），入口壓力0.07 MPa，入口管線操作溫度45 ℃，公稱直徑為DN500?？稍鲈O18萬 t環氧乙烷改造裝置CO2脫除系統至C-260的輸送管線，有效利用新裝置所產CO2，減少溫室氣體排放，多創效益。

2.3 工藝流程簡介

乙二醇裝置兩套氧化系統碳酸鹽再生塔T-220/T-2220脫除的混合氣（主要為CO2）經空冷器E-221/E-2221冷卻脫水后，一起進入二氧化碳壓縮機C-260前冷凝器E-261進行冷卻，冷卻后的氣體進入前分離器D-261將水分脫除，之后CO2氣體以微負壓進入C-260，獲取動力后經后冷卻器、后分離器后外送至芳烴廠一氧化碳裝置。為防止壓縮機的喘振，出口氣體經后分離器后一部分經防喘振閥CPV-271回到壓縮機入口，可通過調節此閥門開度調整壓縮機運行狀態。如圖1所示：

3 經濟效益核算

3.1 基礎數據及取值說明

4 結 語

乙二醇裝置副產CO2如果直接排放至大氣，會造成嚴重的環境污染，又浪費了寶貴的碳資源。揚子環氧乙烷/乙二醇裝置CO2的回收與利用，是企業實現清潔生產的必然要求，是社會發展的需要。從分析到最終的實踐證明，通過CO2壓縮機，將乙二醇裝置富余的CO2氣體輸送到一氧化碳裝置作為生產原料，可實現低投入高回報，對企業、對環境、對社會都是非常有益的。

CO2的回收利用還有許多更為廣闊的領域可以去開發、去運用，充分回收、利用外排CO2，可以為我國的企業創造更高的經濟效益和更好的社會效益。

參考文獻：

[1] 鄭京.溫室效應對環境的影響[J].山東環境，2003，（1）.

[2] 王濤.溫室效應和CO2的處置技術[J].世界鋼鐵，2005，（4）.

[3] 郝廣平，李文翠，陸安慧.納米結構多孔固體在二氧化碳吸附分離中的應用[J].化工進展，2012，（11）.