EOEG裝置CO2脫除單元運行分析

馬華程(福建古雷石化有限公司，福建 漳州 363000)

0 引言

溫室效應的加劇使得全球氣溫上升，進而出現一系列問題，為了保護環境，要實行節能減排，最大程度減少二氧化碳的排放。EOEG裝置運行中會產生二氧化碳，對自然環境會產生不利影響，為了減少排放，要采取脫除工藝。對目前存在問題進行分析，在此基礎上優化脫除工藝，符合節能減排的要求。

環氧乙烷、乙二醇是重要的化工原料，目前被廣泛應用，有著較高經濟價值。乙二醇由環氧乙烷水合而成，采用的氯醇法已被淘汰，國內主要生產環氧乙烷的工藝有乙烯在銀催化劑上的空氣或者氧氣直接氧化法，效果比較好。CO2脫除一直是EOEG裝置運行的重點，目前采用的工藝存在滯后性，CO2脫除效果不是很好，本文就這一問題展開探討，加強對影響脫碳因素的分析有一個全面了解，便于更好改進，從而提升脫碳水平。明確EOEG裝置運行流程和工藝，對相關參數進行調整，通過優化來改善CO2脫除效果[1]。

EOEG裝置的原料是乙烯和氧氣，使用銀催化劑、致穩劑、調節劑，在規定的壓力和溫度條件下，乙烯和氧氣在實驗設備中會發生反應，有主要產物和副產物。在氧氣生成EO的氧化反應中，CO2對乙烯會產生不利影響，通過研究發現，CO2和乙烯與氧氣會吸附在銀催化劑表面，由于被CO2所覆蓋，使得氧化反應的速度降低。為了充分發揮出催化劑的作用，可以采取降低反應器入口CO2濃度的方式，由此可見，CO2脫除單元運行情況直接關系到催化劑作用發揮，相互之間有著密切聯系。本文研究的裝置，采用本菲爾工藝來脫除CO2，碳酸鉀溶液和CO2會發生反應生成碳酸氫鉀，當溫度生改之后，會進一步反應，產物為碳酸鉀和二氧化碳，碳酸鉀能夠多次使用。反應方程式為：K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。通過觀察發現，5月15號以后，CO2吸收塔A頂CO2含量在不斷增加，這是因為脫碳效果變差引起的，達不到規定要求[2]。

1 脫碳單元運行計算

為了有全面了解，要計算出催化劑反應生成CO2量和脫碳單元脫除CO2量，可以準確展現出脫碳單元運行情況。

1.1 計算反應生成CO2量

保持循環氣總量不變，反應器進出口△CO2將生成CO2量反映出來，利用公式來計算△CO2。統計反應器5月—7月的數據信息，計算后繪制出圖。分析之后發現，△CO2呈現出不斷下降的趨勢，說明CO2在慢慢減少，這和CO2濃度增加有著直接關系，在這種情況下，催化劑活性會降低，對脫除效果會產生不利影響。

1.2 計算脫碳單元脫除CO2量

CO2脫除率是指脫除的CO2占系統中總CO2的比率，在進行計算時要采用公式。

CO2脫除率=(反應出口CO2濃度-A頂CO2濃度)/反應出口CO2濃度×100%，計算A頂4—6月的CO2脫除率，對結果分析可知，進入到5月中旬以來，CO2脫除率出現了明顯的下降，由于沒有達到脫除效率，所以系統中會有更多CO2，而且濃度比較高。

2 影響脫碳效果的因素

影響CO2吸收的因素比較多，當壓力提高時，吸收效果會變好；貧碳酸鹽溶液循環量增加時，吸收效果會變好；脫碳液品質越好時，吸收效果會變好，對脫碳液的當量、解析度等進行分析，可以將其品質反映出來；當空速越高時，停留時間會縮短，對吸收會產生不利影響，特別是不能超過塔的泛點氣速。

2.1 空速對脫碳效果的影響

在5月10日，為了提升EO產量，對空速進行了提升。5月25日再一次提高空速，經過兩次提高之后，空速有了明顯的增加。通過分析發現，當空速提高后，因為碳酸鹽循環量變化不大，導致脫碳效果變差，出口的CO2有了明顯提升。將該塔的氣速控制在一定范圍內，從目前情況來看，氣速已經超過了設計要求。

2.2 貧碳酸鹽溶液

貧碳酸鹽溶液濃度。貧碳酸鹽溶液液是影響CO2脫碳效果的重要因素之一，當貧碳酸鹽溶液中K2CO3濃度增加時，CO2吸收性能呈現出先上升后下降的趨勢，當濃度為25%時會看見明顯節點。基于碳酸鹽濃度的特性，當濃度不斷上升時，結晶的幾率就會越大，為了避免結晶情況發生，要求碳酸鹽濃度要小于25%，而且是K2CO3和KHCO3混合溶液。濃度選用當量K2CO3濃度，當量K2CO3=K2CO3濃度+0.691×KHCO3濃度。本文研究的裝置自5月15號以來，系統碳酸鹽不斷增加，在這種情況下，當量濃度會有所提高[3]。

貧碳酸鹽溶液解析度。貧碳酸鹽溶液轉化率可以直接反映出貧碳酸鹽溶液中KHCO3占貧碳酸鹽溶液中總K2CO3當量濃度的百分比，以百分比為計量單位。當貧碳酸鹽溶液轉化率升高時，K2CO3的濃度會變低。在計算轉化率時要依據公式，保證結果的準確性，觀察后發現，自5月份以來，從整體情況來看，貧碳酸鹽溶液轉化率有所提升，上升了1%左右，轉化率之所以會上升，主要原因時加熱蒸汽量降低。

貧碳酸鹽溶液中活性成分。為了改善脫碳效果，要向貧碳酸鹽溶液中增加活性成分，主要包括硼酸、五氧化二釩等，存在形式為硼酸鉀和偏釩酸鉀。硼酸鉀可以讓貧碳酸鹽溶液活性得到提升，偏釩酸鉀可以起到防腐的作用。查閱相關資料，其中提到了偏釩酸鹽對于提高貧碳酸鹽溶液活性起到了重要作用，通常對濃度有著嚴格的要求，要大于0.8%。貧碳酸鹽溶液中硼酸鉀濃度為4%，偏釩酸鹽濃度為1%左右，這是正常水平。貧碳酸鹽溶液液中雜質含量。貧碳酸鹽溶液中的雜質比較多，包括多種鹽類物質，例如弱酸、草酸鹽等，當這些雜質的含量越低時，貧碳酸鹽溶液的品質就越好，吸收效果會更好。隨著使用時間的延長，貧碳酸鹽溶液中各雜質含量會逐漸增多，在10%左右。

2.3 溫度和壓力

碳酸鉀溶液吸收過程是哈與化學吸收，會向外釋放熱量，當溫度升高時，對CO2氣體吸收會產生不利影響，但也存在著優勢，會使得反應速度變快，通過研究發現，溫度和反應速度有著直接聯系，研究發現溫度和反應速度呈正比關系，可以加快碳酸鉀的溶解，溶液循環量會有所減少，溶液的粘度也會降低，綜合分析來看，溫度升高對二氧化碳吸收是有利的，能夠起到促進作用。需要注意的是，進料溫度有著特定要求，必須要高于結晶溫度。當壓力增加時，CO2的分壓也會增加，有助于吸收，控制好操作壓力，一般為2 MPa，壓力增加的同時，空速也有了提高，會讓脫碳效果變差。為了保證良好脫碳效果，要保證操作溫度和壓力的合理性。

2.4 貧碳酸鹽溶液循環量

在設計要求之內，當提高循環量時，脫碳效果會得到改善。但是也存在著不足之處，主要表現為循環量提高會導致解析溫度下降，有效K2CO3濃度會出現降低的情況[4]。

3 探討

通過上文分析，明確了影響吸收CO2的因素，在此基礎上進行優化，對于改善脫碳效果有很大幫助。優化措施主要包括以下方面。

3.1 提高碳酸鹽循環量，優化冷熱流配比

在進行優化之前，冷流和熱流分別為1 400 t/h、30 t/h，總計1 430 t/h。調整之后，冷流和熱流都有了提升，分別為1 430 t/h和50 t/h，總計1 480 t/h，總量提高了3.5%左右，另外要適當提高熱流占的比例。

3.2 提高碳酸鹽品質

碳酸鹽品質使用時間過長品質會下降，為了保持良好品質，要每月置換一次，置換時控制好置換量。另外還要補充新鮮碳酸，同時適當提升貧碳酸鹽溶液濃度，在原有基礎上提升2%左右，CO2脫除效果會更好。

3.3 提升解析溫度

當脫碳液當量濃度不斷增加時，塔釜溫度也會有所提升，對于解析效果改善可以起到促進作用。在提升解析溫度時要控制好，不能過高，必須在合理范圍之內，避免產生不利影響。

3.4 優化日常操作

改變傳統操作方式，積極引入新理念，加入消泡劑的方式要做出改變，在線過濾投用操作，解析塔液控PID參數調整，視脫碳單元操作穩定性會提升。在傳統模式下，操作中存在一些不合理的地方，導致影響到脫碳效果，很難達到預期要求。為了改善這種情況，要對日常操作做出適當調整，保證具有科學合理性，可以優化CO2脫除效果。

通過分析發現，空速提高導致了脫碳效果變差，這是主要原因，但脫碳液循環量卻沒有相應的提升，存在不匹配情況。另外脫碳液中雜質濃度會上升，也是影響脫碳效果的因素之一。了解到影響CO2的因素，在此基礎上做出改變，首先在提高空速的同時要提高脫碳液循環量，保證相互適應。其次要及時置換脫碳液，可以讓雜質的含量降低。

二氧化碳的排放會加劇溫室效應，導致氣候溫度上升，因此控制和減少碳排放量具有重要意義，符合節能環保要求。對于EOEG裝置而言，在生產中會產生CO2，目前采用的技術水平有限，脫碳效果不是很好，因此要進行改進，對影響因素做出適當調整，包括溫度、壓力等，實現有效控制，為脫碳效果提供可靠的保障。明確EOEG裝置CO2脫除的重要意義，可以起到保護自然環境的作用。

4 結語

綜上所述，文章主要探討了EOEG裝置運行中影響CO2脫除效果的因素，并提出了改善措施。通過優化工藝，對各項參數做出適當調整，保證CO2脫除具有良好效果。加強對EOEG裝置的研究，不斷引入新技術、新理念，增強裝置的環保性，提升技術應用水平最大程度減少碳排放量。