EOEG装置CO2脱除单元运行分析

马华程(福建古雷石化有限公司，福建 漳州 363000)

0 引言

温室效应的加剧使得全球气温上升，进而出现一系列问题，为了保护环境，要实行节能减排，最大程度减少二氧化碳的排放。EOEG装置运行中会产生二氧化碳，对自然环境会产生不利影响，为了减少排放，要采取脱除工艺。对目前存在问题进行分析，在此基础上优化脱除工艺，符合节能减排的要求。

环氧乙烷、乙二醇是重要的化工原料，目前被广泛应用，有着较高经济价值。乙二醇由环氧乙烷水合而成，采用的氯醇法已被淘汰，国内主要生产环氧乙烷的工艺有乙烯在银催化剂上的空气或者氧气直接氧化法，效果比较好。CO2脱除一直是EOEG装置运行的重点，目前采用的工艺存在滞后性，CO2脱除效果不是很好，本文就这一问题展开探讨，加强对影响脱碳因素的分析有一个全面了解，便于更好改进，从而提升脱碳水平。明确EOEG装置运行流程和工艺，对相关参数进行调整，通过优化来改善CO2脱除效果[1]。

EOEG装置的原料是乙烯和氧气，使用银催化剂、致稳剂、调节剂，在规定的压力和温度条件下，乙烯和氧气在实验设备中会发生反应，有主要产物和副产物。在氧气生成EO的氧化反应中，CO2对乙烯会产生不利影响，通过研究发现，CO2和乙烯与氧气会吸附在银催化剂表面，由于被CO2所覆盖，使得氧化反应的速度降低。为了充分发挥出催化剂的作用，可以采取降低反应器入口CO2浓度的方式，由此可见，CO2脱除单元运行情况直接关系到催化剂作用发挥，相互之间有着密切联系。本文研究的装置，采用本菲尔工艺来脱除CO2，碳酸钾溶液和CO2会发生反应生成碳酸氢钾，当温度生改之后，会进一步反应，产物为碳酸钾和二氧化碳，碳酸钾能够多次使用。反应方程式为：K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。通过观察发现，5月15号以后，CO2吸收塔A顶CO2含量在不断增加，这是因为脱碳效果变差引起的，达不到规定要求[2]。

1 脱碳单元运行计算

为了有全面了解，要计算出催化剂反应生成CO2量和脱碳单元脱除CO2量，可以准确展现出脱碳单元运行情况。

1.1 计算反应生成CO2量

保持循环气总量不变，反应器进出口△CO2将生成CO2量反映出来，利用公式来计算△CO2。统计反应器5月—7月的数据信息，计算后绘制出图。分析之后发现，△CO2呈现出不断下降的趋势，说明CO2在慢慢减少，这和CO2浓度增加有着直接关系，在这种情况下，催化剂活性会降低，对脱除效果会产生不利影响。

1.2 计算脱碳单元脱除CO2量

CO2脱除率是指脱除的CO2占系统中总CO2的比率，在进行计算时要采用公式。

CO2脱除率=(反应出口CO2浓度-A顶CO2浓度)/反应出口CO2浓度×100%，计算A顶4—6月的CO2脱除率，对结果分析可知，进入到5月中旬以来，CO2脱除率出现了明显的下降，由于没有达到脱除效率，所以系统中会有更多CO2，而且浓度比较高。

2 影响脱碳效果的因素

影响CO2吸收的因素比较多，当压力提高时，吸收效果会变好；贫碳酸盐溶液循环量增加时，吸收效果会变好；脱碳液品质越好时，吸收效果会变好，对脱碳液的当量、解析度等进行分析，可以将其品质反映出来；当空速越高时，停留时间会缩短，对吸收会产生不利影响，特别是不能超过塔的泛点气速。

2.1 空速对脱碳效果的影响

在5月10日，为了提升EO产量，对空速进行了提升。5月25日再一次提高空速，经过两次提高之后，空速有了明显的增加。通过分析发现，当空速提高后，因为碳酸盐循环量变化不大，导致脱碳效果变差，出口的CO2有了明显提升。将该塔的气速控制在一定范围内，从目前情况来看，气速已经超过了设计要求。

2.2 贫碳酸盐溶液

贫碳酸盐溶液浓度。贫碳酸盐溶液液是影响CO2脱碳效果的重要因素之一，当贫碳酸盐溶液中K2CO3浓度增加时，CO2吸收性能呈现出先上升后下降的趋势，当浓度为25%时会看见明显节点。基于碳酸盐浓度的特性，当浓度不断上升时，结晶的几率就会越大，为了避免结晶情况发生，要求碳酸盐浓度要小于25%，而且是K2CO3和KHCO3混合溶液。浓度选用当量K2CO3浓度，当量K2CO3=K2CO3浓度+0.691×KHCO3浓度。本文研究的装置自5月15号以来，系统碳酸盐不断增加，在这种情况下，当量浓度会有所提高[3]。

贫碳酸盐溶液解析度。贫碳酸盐溶液转化率可以直接反映出贫碳酸盐溶液中KHCO3占贫碳酸盐溶液中总K2CO3当量浓度的百分比，以百分比为计量单位。当贫碳酸盐溶液转化率升高时，K2CO3的浓度会变低。在计算转化率时要依据公式，保证结果的准确性，观察后发现，自5月份以来，从整体情况来看，贫碳酸盐溶液转化率有所提升，上升了1%左右，转化率之所以会上升，主要原因时加热蒸汽量降低。

贫碳酸盐溶液中活性成分。为了改善脱碳效果，要向贫碳酸盐溶液中增加活性成分，主要包括硼酸、五氧化二钒等，存在形式为硼酸钾和偏钒酸钾。硼酸钾可以让贫碳酸盐溶液活性得到提升，偏钒酸钾可以起到防腐的作用。查阅相关资料，其中提到了偏钒酸盐对于提高贫碳酸盐溶液活性起到了重要作用，通常对浓度有着严格的要求，要大于0.8%。贫碳酸盐溶液中硼酸钾浓度为4%，偏钒酸盐浓度为1%左右，这是正常水平。贫碳酸盐溶液液中杂质含量。贫碳酸盐溶液中的杂质比较多，包括多种盐类物质，例如弱酸、草酸盐等，当这些杂质的含量越低时，贫碳酸盐溶液的品质就越好，吸收效果会更好。随着使用时间的延长，贫碳酸盐溶液中各杂质含量会逐渐增多，在10%左右。

2.3 温度和压力

碳酸钾溶液吸收过程是哈与化学吸收，会向外释放热量，当温度升高时，对CO2气体吸收会产生不利影响，但也存在着优势，会使得反应速度变快，通过研究发现，温度和反应速度有着直接联系，研究发现温度和反应速度呈正比关系，可以加快碳酸钾的溶解，溶液循环量会有所减少，溶液的粘度也会降低，综合分析来看，温度升高对二氧化碳吸收是有利的，能够起到促进作用。需要注意的是，进料温度有着特定要求，必须要高于结晶温度。当压力增加时，CO2的分压也会增加，有助于吸收，控制好操作压力，一般为2 MPa，压力增加的同时，空速也有了提高，会让脱碳效果变差。为了保证良好脱碳效果，要保证操作温度和压力的合理性。

2.4 贫碳酸盐溶液循环量

在设计要求之内，当提高循环量时，脱碳效果会得到改善。但是也存在着不足之处，主要表现为循环量提高会导致解析温度下降，有效K2CO3浓度会出现降低的情况[4]。

3 探讨

通过上文分析，明确了影响吸收CO2的因素，在此基础上进行优化，对于改善脱碳效果有很大帮助。优化措施主要包括以下方面。

3.1 提高碳酸盐循环量，优化冷热流配比

在进行优化之前，冷流和热流分别为1 400 t/h、30 t/h，总计1 430 t/h。调整之后，冷流和热流都有了提升，分别为1 430 t/h和50 t/h，总计1 480 t/h，总量提高了3.5%左右，另外要适当提高热流占的比例。

3.2 提高碳酸盐品质

碳酸盐品质使用时间过长品质会下降，为了保持良好品质，要每月置换一次，置换时控制好置换量。另外还要补充新鲜碳酸，同时适当提升贫碳酸盐溶液浓度，在原有基础上提升2%左右，CO2脱除效果会更好。

3.3 提升解析温度

当脱碳液当量浓度不断增加时，塔釜温度也会有所提升，对于解析效果改善可以起到促进作用。在提升解析温度时要控制好，不能过高，必须在合理范围之内，避免产生不利影响。

3.4 优化日常操作

改变传统操作方式，积极引入新理念，加入消泡剂的方式要做出改变，在线过滤投用操作，解析塔液控PID参数调整，视脱碳单元操作稳定性会提升。在传统模式下，操作中存在一些不合理的地方，导致影响到脱碳效果，很难达到预期要求。为了改善这种情况，要对日常操作做出适当调整，保证具有科学合理性，可以优化CO2脱除效果。

通过分析发现，空速提高导致了脱碳效果变差，这是主要原因，但脱碳液循环量却没有相应的提升，存在不匹配情况。另外脱碳液中杂质浓度会上升，也是影响脱碳效果的因素之一。了解到影响CO2的因素，在此基础上做出改变，首先在提高空速的同时要提高脱碳液循环量，保证相互适应。其次要及时置换脱碳液，可以让杂质的含量降低。

二氧化碳的排放会加剧温室效应，导致气候温度上升，因此控制和减少碳排放量具有重要意义，符合节能环保要求。对于EOEG装置而言，在生产中会产生CO2，目前采用的技术水平有限，脱碳效果不是很好，因此要进行改进，对影响因素做出适当调整，包括温度、压力等，实现有效控制，为脱碳效果提供可靠的保障。明确EOEG装置CO2脱除的重要意义，可以起到保护自然环境的作用。

4 结语

综上所述，文章主要探讨了EOEG装置运行中影响CO2脱除效果的因素，并提出了改善措施。通过优化工艺，对各项参数做出适当调整，保证CO2脱除具有良好效果。加强对EOEG装置的研究，不断引入新技术、新理念，增强装置的环保性，提升技术应用水平最大程度减少碳排放量。