环氧乙烷反应器国产化研制的意义
关于环氧乙烷生产工艺的探讨
158区域治理PRACTICE作者简介：丁 虎，生于1986年，专科，助理工程师，研究方向为环氧乙烷生产与精制。
关于环氧乙烷生产工艺的探讨中海壳牌石油化工有限公司 丁虎摘要：随着我国现代化工行业的繁荣与稳定发展，环氧乙烷生产工艺在一代代的创新优化中逐渐趋向于低碳清洁、高效节能发展，大幅度提升了能源的生产效率。
但结合现阶段环氧乙烷生产工艺流程来说，其仍旧具备较大的优化空间。
基于此，本文将简要介绍环氧乙烷生产工艺的关键区域，并重点阐述工艺的优化路径，希望对化工领域的持续繁荣具有推动作用。
关键词：环氧乙烷；生产工艺；反应器；反应气中图分类号：O633.11文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）49-0158-0002近几年来，绝大多数化工企业通过直接氧化乙烯的方式生产环氧乙烷，工艺流程相对较为复杂，且原料成本相对较高，甚至在生产工艺流程中可能会出现原料和能源被浪费的情况。
整体而言，当前应用于化工领域的环氧乙烷生产工艺具备明显的可优化区域，为全面保证环氧乙烷的生产质量和效率，相关工作人员必须充分把握该工艺的生产特征，对其展开定向研究。
一、环氧乙烷生产工艺的关键区域（一）可优化范围随着现代工艺和设备创新研发水平的不断提升，环氧乙烷的生产工艺也在大量的实践中得到升级，但不可否认，其还具备可观的可优化范围，并分别集中在乙烯氧化工段、二氧化碳吸收解析工段、循环氧化阶段，需要相关领域研究人员以及生产人员予以高度关注。
这几年来，低碳节能成为化工企业发展的核心命题，能源消耗节约方法逐渐完善，能源供给层面的优化设计应该也被列入考虑范畴。
具体来说，在环氧乙烷生产工艺流程中，人员可以尝试研究化工生产单元分布，从而对工艺生产的各个环节进行优化，保证生产工艺良好的衔接度。
与此同时，相关行业人员应充分重视环氧乙烷原材料的高效利用，只有实现能源节约，环氧乙烷生产才能创造更高的价值。
（二）化工成本结合现阶段环氧乙烷化工工艺流程来看，由热量守恒问题而消耗了化工成本不容小觑。
环氧乙烷的技术进展与市场分析
钠 、 、 ） 而且杂质含量每一批差别很大 ， 钾 钙 ， 因而制得 的催 化剂重现性较差 ， 而加入有 机聚合 物后情况 大为改 观， 适 宜的聚合物包括烯烃聚合物和共聚物如聚乙烯 、 聚丙烯和
乙烯 一乙酸 乙烯 共聚 物等 ， 粉末 的粒度 为５— ０ ｍ， 其 ４ ０ｍ
最 好 为 １ ２ ０ｍ ５— ０ ｍ。
达到预期 目的。事实上 ， 该预测 已通过 以氧化铝为载体 的 ｃ Ａ 催化剂 的实验验证 。据 称 ， 些双金 属催 化剂在 ｕ— ｇ 一 相同条件下 ， 其选择性 比纯 银催化 剂高 １５ 。以前 人们 ．倍 所进行 的催化剂设计研究只是为了提高其活性或 稳定性 ，
大学 研 究 人 员 发 现 氧 杂 金 属 环 （ｘｍ ｔｌｃｃ ） 即 两 端 ｏａ ｅａａｙｌ （ ｌ ｅ
０ ０ ％ 一 ．５ 更 好 。 ．８ ０２％
在主体银浸渍制备方 面提供 了一种新 的多级活化 方 法， 即载体经银盐 浸渍后 ， 低于 空气中氧含 量的惰性 气 在 氛中分 ４级进行活化 ， 以使催化剂活性达到最佳状态 。 日本三菱化学公司研制 出带有细孔分布 、 表面酸碱性
在内的 ２ ０余套 Ｅ Ｏ生产装 置上 。该公 司还 开发 出高选择
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展
卷第 ２期
环氧乙烷化工工艺合成制作的探讨
环氧乙烷化工工艺合成制作的探讨一、环氧乙烷的理化特性及其生产工艺分析（一）环氧乙烷的理化特性环氧乙烷是一种有机化合物，化学式是C2H40，是一种有毒的致癌物质，以前被用来制造杀菌剂。
环氧乙烷易燃易爆，不易长途运输，因此有强烈的地域性。
环氧乙烷的沸点为10.7℃，蒸汽压为1094mmHg/20℃。
这些物理特性都使得环氧乙烷有非常好的穿透能力，能够有效的接触到待灭菌物品的每一个表面，进而灭活微生物。
环氧乙烷气体分子在灭菌过程中有较好的稳定性。
这使得环氧乙烷气体在穿透待灭菌物品时，自身不会发生分解或者降解，能够有效的保证每一待灭菌物品表面的有效气体浓度，进而保障灭菌质量。
（二）环氧乙烷生产工艺现状及其改进的必要性①环氧乙烷生产工艺的现状分析。
目前大部分化工厂所使用的环氧乙烷生产方法是，乙烯直接氧化生产环氧乙烷，通过在反应器中乙烯和纯氧反应，乙烯被纯氧氧化产出环氧乙烷。
②环氧乙烷生产工艺改进的必要性。
由于直接氧化法涉及到的原材料费用相对较高、流程工艺相对复杂的特点，很容易导致大量的乙烯生产原料、能源资源被浪费。
同时，随着低碳清洁能源发展概念的不断深入，非常有必要对环氧乙烷生产工艺进行改进。
二、影响环氧乙烷化工工艺合成制作的主要因素分析结合工作经验，影响环氧乙烷化工工艺合成制作的因素主要有：①压力因素。
乙烯氧化实验中不论正副反应都是不可逆的，因此增加反应装置的压力有助于环氧乙烷的生成和收集，因此在工业利用乙烯氧化制取环氧乙烷大多采用加压的方法，但是由于压力过大对装置就会有损坏，所以选择合适的压力装置非常重要。
②温度因素。
温度是影响化学反应速率的因素之一，通常增加温度就会加快反应速率、使反应更加彻底。
但是有机化学的化学反应中往往有很多副反应，因此其产物并不单一，某实验为有机物氧化化学反应制取氧化物，因此副反应主要为乙烯与氧气反应生成二氧化碳和水，因此在这个实验中单一的升高温度是不可取，不论是副反应还是正反应都是会随着温度增加分子运动更加剧烈的，但是由于不同的实验受到试验温度的影响不同，因此可以选择一个环氧乙烷生成率相对最大的温度对实验进行温度设定。
石化重大装备国产化取得新进展
二 石化装置现状及取得的成绩
对于石化 装备 ，在２ 世纪８ ～９ 年代建设 的７ ０ ０ ０ ０ 套３
环氧 乙烷 反应 器等 。总的 认为 ，我 国石化 装备制 造业 经过２ 多年的发展 ，技术水平和制造能 力都有很大的进 ０
￣ｔ Ｌ烯工程，其设备基本上是成套引进，后来经过２ ／ ， ａ ０
维普资讯
化重大装备国产化
取得新进展
中国石 油化工集 团公 司原重大装备 国产化 办公室主任 王廷俊
一 刖 吾
多年的攻关 ，乙烯裂解炉 、乙烯压缩机 、乙烯冷箱 、聚 乙烯和聚丙烯反应器等逐步实现 了国产化 ，并应用到 了 上 述乙烯项 目第一轮和第二轮改造 中去 ，３万 ～６万ｔ ０ ０ ／ ａ 乙烯重大装备按投资 计算 ，国产化率达到７％。进入２ ０ １
关 的经验 ，基 本具 备 了研 制百 万吨 乙烯 重大 装备 的条 件。建议继续按 照科研 、设计 、制 造、用户相结合的办 法 ，依托重点建设项 目研制石化建设需 要的重大设备 ， 实现大 型乙烯设备 国产化 ，提高我 国石 化装备重大装备
的制造 能力和水平。
依托在福建８万ｔ 乙烯和天津、镇海１０ ／乙烯工程 ０ ／ ａ ０ 万ｔ ａ 中。在福建乙烯冷箱的国内外招标中，国内一组冷箱比
制 过３ 万ｔ ￣ ６ 万 ｔ 的乙 烯三 机 的基 础上 ，采 用 更 ０ 级 Ｉ０ 级 ］
制造 公司联 合研 制 ，将 依托 在天津 ４ 万ｔ 聚 丙烯装 置 ５ ／ ａ
中。
加 先 进 的 设 计 和 制造 技 术 ， 力争 把 乙 烯 三 机 技 术 水 平达 到 世 界 先 进 水 平 。
世纪 ，我国 国民经济快速发展 ，为 了满足 国家经济发展
环氧乙烷反应器子系统的改进控制研究
意， 并且系统控制策略单一 。所 以提高环氧 乙烷装
置的过程控制技术是解决 当前我 国环氧 乙烷供 需矛 盾的一条较便捷 的途径。
２ 改进 的环 氧 乙烷 反 应 器 控 制 方 案
则使用此仪器测量 的环 氧乙烷浓度数据调整氧气进
料 的期望值 和阀门的开度 ， 同时启 动人 工神 经 网络 模型 的校正功能 ， 跟踪仪器 的工作 ， 检验测量数据 的 偏差 ； 当其不能正 常工作 时 ， 则启动人工神经 网络模 型到在线工作状态 ， 根据 质谱仪 Ａ的环氧 乙烷反应
收稿 日期 ：０ ００ —５ 修改稿 ） ２ １ －５２ （
立环氧 乙烷反应 器模 型， 由模型输 出值调整反应 器氧 气进料控制 的期 望值 ， 并 然后通过提 高氧 气进料控制 的快速 性和 准确性 来实现 对环 氧 乙烷反 应器的优 化控 制。仿真结果验证 了改进控制方案 的有效性 。
关 键 词 ： 环 氧 乙烷 反 应 器 ； 经 网络 ； 化 控 制 神 优
制 的核心 ， 即要得 到期望 的环 氧乙烷浓 度就必 须使 反应器入 口处 的氧气浓度达 到设定 的值 。本文应用 神经 网络建立环氧 乙烷反 应器模 型 ， 根据此 模型 并 来调整氧气 阀门逻 辑 ＰＤ的期 望设定 值 ， Ｉ 实现 反应 器氧气进料 的优化 控制 ， 而就 实现 了整个反 应器 从
尹成 强 张 雷鸣 高 洁 ， ，
（． １ 聊城大学 汽车与交通工程学院 ， 山东 聊城 ２ ２ ５ ；． ５ ０ ９ ２ 上海西 门子 自动化有限公司 ， 上海 ２０ ３ ） ０ ０ ０
摘 要 ： 针 对 环 氧 乙烷 反 应 器控 制 存 在 的 问题 ， 用 一 种 改 进 的 控 制 方 法 。首 先 基 于径 向基 神 经 网络 系统 建 采
打破国外供应商垄断 催生首台国产EO反应器——扬子石化首台国产化EO反应器采购案例
规 划攻 关 研 制 的重 大 设备 之一 。截 至 ２ ０ ０ ９年 ， 中国石化
通过技 术交 流 ，扬子 石化 摸清 了国 内外 制造商 的制造
重 大 装 备 国产 化 取 得 了显 著 成 果 ，但 Ｅ Ｏ反 应 器仍 未 实 能力 ，认识到 国内制造企业与 国外制造商还存在差距 。国外
迫在眉 睫 。
化设备制造业能力较强 的中国第一重 型机 械集 团公 司 （ 以下 简称 “ 一重” ） 、中国第二重 型机械集 团公 司 （ 以下简称 “ 二
中国石化长期 致力于重大装备国产化
重” ）和南京化学工业有限公 司化工机械厂 （ 以下简称南化
早 在上世 纪八 十年代 中期 ，中 国石 化成 立 了重 大装 备 机 ）参加本次 Ｅ Ｏ反 应器 的技术交 流。在报 中 国石化集 团公 国产化办公 室 ，主要负责石油石化重 大设 备 国产 化 的规 划 、 司物资装备部 同意后 ，最终德 国的 Ｄ ＷＥ、日本的 Ｉ Ｉ Ｈ 、印度 指 导 和推 进 工作 。Ｅ Ｏ反 应器 是 中 国石化 重 大装 备 国产 化 的 Ｌ Ｔ、一重 、二 重和南化 机等 ６ ＆ 家供应 商进行技术交流 。
Ｄ ＷＥ、日本 的 Ｉ Ｉ Ｈ 、印度 的 Ｌ Ｔ、中国一重和南化机等五家 ＆
并 不支持 将该 反应器 放在 中国制造 。扬 子石化要 想采 购到 供应商 。 过开标评标 ， 经 最后南 化机 以 １ ９ ． 亿元人 民币 中标 ， １ 国产化 的反应 器 ，就要 先解 决如何 获得专 利商 生产许 可 的 比国外 最低 的报价 低 ２ ２ ８ ７万元 。为扬 子石化节 约了巨额采
厂 家索要 过亿 的高 昂修理 费 。 这更加 让 中国石化人 认识 到 ，
环氧乙烷的应用领域与新产品开发研究
环氧乙烷的应用领域与新产品开发研究环氧乙烷，化学式为C2H4O，是一种重要的有机化合物，具有广泛的应用领域和潜在的新产品开发价值。
本文将介绍环氧乙烷的应用领域，并探讨其在新产品开发研究中的潜力。
一、环氧乙烷的应用领域1. 生物医药领域环氧乙烷具有较强的杀菌作用，广泛应用于生物医药领域。
例如，它可以用于消毒灭菌剂的生产，以确保医疗器械和药品的无菌性。
此外，在医疗设备的制造过程中，环氧乙烷也用于杀灭潜在的微生物污染。
2. 塑料工业环氧乙烷是塑料工业中的一种重要原料。
通过环氧乙烷聚合反应，可以生产出聚环氧乙烷，该材料具有良好的耐热性和绝缘性能，被广泛应用于电子、电器、建筑等领域。
3. 化工行业环氧乙烷可作为重要的化工中间体，用于合成其他有机化合物。
例如，它可以与脂肪醇反应，制备环氧乙烷醇醚类化合物，用于涂料、油墨、胶黏剂等的生产。
4. 农业领域环氧乙烷在农业领域也有一定的应用。
它可以作为农药的成分，用于杀虫剂和除草剂的生产。
此外，环氧乙烷还可以用于果蔬的灭菌和保鲜，延长其货架期。
二、环氧乙烷的新产品开发研究随着科技的进步和社会的发展，对环氧乙烷的新产品开发研究也越来越受到重视。
以下是几个潜在的新产品开发方向：1. 高性能涂料环氧乙烷可以用于合成高性能的涂料，具有优异的耐磨、耐候性能。
新型环氧乙烷涂料可以应用于汽车、船舶、建筑等领域，提升涂层的耐久性和装饰效果。
2. 高效清洁剂环氧乙烷具有较强的溶解能力和杀菌作用，在清洁剂领域有广阔的应用前景。
通过研发新型环氧乙烷清洁剂，可以提高清洗效果，减少对环境的影响。
3. 环保材料传统的环氧乙烷制造过程中，会产生一定的废气和废水。
因此，环保型环氧乙烷材料的研究成为新产品开发的重要方向。
通过改进制造工艺，减少废物的产生，开发出环保型环氧乙烷材料，以满足市场对环保产品的需求。
4. 生物可降解材料近年来，生物可降解材料备受关注。
环氧乙烷可以通过与其他生物基原料反应，制备出生物可降解的环氧树脂。
环氧乙烷的市场前景与应用领域分析
环氧乙烷的市场前景与应用领域分析环氧乙烷是一种重要的化学原料，广泛应用于各个领域。
本文将对环氧乙烷的市场前景和应用领域进行分析。
一、环氧乙烷的市场前景近年来，环氧乙烷市场需求呈现稳步增长的趋势。
主要原因如下：1. 化工行业的发展：环氧乙烷是化工行业的重要原料之一，用途广泛。
随着全球化进程的加快，化工行业的需求持续增长，促使环氧乙烷市场保持稳定增长。
2. 能源行业的发展：环氧乙烷是石油炼制的重要产品，在能源行业中有广泛应用。
能源需求的增加将进一步推动环氧乙烷市场的发展。
3. 新兴市场的崛起：亚太地区等新兴市场对环氧乙烷的需求不断增长，这将为环氧乙烷市场提供新的增长点和发展机遇。
二、环氧乙烷的应用领域1. 化学工业：环氧乙烷可以用于生产聚氧乙烯醇，聚氨酯等化学品。
这些化学品广泛应用于塑料、涂料、胶粘剂、合成纤维等领域，推动了环氧乙烷市场的增长。
2. 医药行业：环氧乙烷是一种重要的消毒剂，在医药行业中被广泛应用于医疗器械的灭菌和消毒。
随着医疗行业的不断发展，环氧乙烷市场在医药领域的应用潜力巨大。
3. 化妆品行业：环氧乙烷在化妆品中作为驱动剂和分散剂使用，能够提高产品的质地和稳定性，满足消费者对高品质化妆品的需求。
4. 农业领域：环氧乙烷在农药和杀虫剂的生产中发挥着关键作用，用于改善农产品品质和提高农业生产效率。
三、环氧乙烷市场的挑战和机遇1. 环保压力：环氧乙烷生产和使用过程中会产生一定的环境污染，面临环保压力。
环氧乙烷生产企业需要加强环保治理和技术创新，以减少对环境的不良影响。
2. 安全隐患：环氧乙烷是易燃易爆的化学品，使用和存储过程中存在一定的安全风险。
企业需要严格遵守相关安全规章制度，确保生产和使用的安全性。
3. 新技术的应用：新技术的出现为环氧乙烷的生产和应用带来了新的机遇。
例如，基于生物质的环氧乙烷生产技术具有更低的碳排放和环境友好性，有望在未来取得广泛应用。
综上所述，环氧乙烷具有广阔的市场前景和应用领域。
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环氧乙烷反应器国产化研制的意义环氧乙烷反应器国产化研制的意义|设计s讨算环氧乙烷反应器国产化研制的意义赵景玉,翟立宏,赵石军jt|摘要0瓶要鳃环氯乙娆桶甩逸'|对环每尧{乙二醇工业发艮妖6场迸话分授i阆述了环氧乙烧反泣lj..|器鼠产化硪战咯薏义?||薯l|i叠l|誊|薯i薯?囊0l?;li i蕾薯l寻莨:环氧乙环氧乙二醇工,韭誊环氧乙娆5器薯i?叠叠il|ji--|l lljt固翁獒号文献鼹薯B文章编号3—3355l0i魄'-响彭||- DomesticManufacturemce.斌EoR蜘誓h武‰ao心mI|.j|l一?|||~tmet:e~oroomiesand明醢矗簿蘸甚Q心忙删卺舔n铺蠢弧?媾罐|_I眶G?峨馘毪briefedh~feinlkstrategicsignificance进EQ健州娥Ldm哆馥I-... 一?K畦Wor~:EOEO~G;EOreactorl||?..0|0譬000.||强尊?蕞|叠环氧乙烷别名氧化乙烯,英文名称epoxyethane或ethyleneoxide,分子式为C2H4O.在室温下为无色气体,低温时为无色易流动液体,有醚臭,高浓度时有刺激臭,爆炸极限3%,100%, 常压下沸点为10.7qC,属于高度危害介质.高纯环氧乙烷的储存必须有氮封,必须保持储罐内环氧乙烷蒸汽在非爆炸极限范围之内,还必须配备冷冻系统确保环氧乙烷储存温度在一6,0之间,因此为避免引起自爆,环氧乙烷不能做长途运输,因而很少作为商品单独出售,而是就地加工转化为下游产品.1环氧乙烷的用途环氧乙烷(EO)是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要石化产品.目前国内环氧乙烷主要用于水合反应生产乙二醇,以满足国内日益增长的对聚酯纤维和树脂需求.同时环氧乙烷(EO)还可以衍生出几十种重要的精细石油化工中间体,广泛应用于洗染,电子,医药,农药, 纺织,造纸,汽车,合成材料,石油开采与炼制等众多领域.2工业发展状况以及市场分析2.1市场供需状况2006年,我国环氧乙烷(环氧乙烷)产能达到 1.8xlOt/y,商品量达到5xl0t/y,国内规模化环氧乙烷生产装置建设发展呈现出迅速增长的势头. 中石化和中石油等多家企业加速扩建和新建大规模环氧乙烷生产装置,预计"十一五"期间,我国环氧乙烷产能将达到4.5xlOt/y以上.尽管如此,而我国环氧乙烷需求量的增长速度为10%,15%,从现在的5.6xlOt/y将达到7xl06t/y以上,产品仍然是供不应求.国内环氧乙烷需求巨大,市场前景广阔.造成这种局面的主要原因有以下两点. (1)下游产品市场需求量发展迅速目前在我国,约有65%环氧乙烷被用来生产乙二醇.其余则作为生产聚醚型非离子表面活性剂,乙醇胺,乙二醇醚等精细化工产品的有机化工原料.现有国内环氧乙烷装置的规模和产能较小, 产量远远不能满足国内正在发展的下游产品的需要.由于环氧乙烷不易长途运输,所以环氧乙烷不能从国外直接进口,而只能大量进口环氧乙烷的衍 1.一重集团大连设计研究院有限公司高级工程师,辽宁大连116600工卫工2.1o年第2期(总134期)赫13yz.js@站礴i 一重技商生物乙二醇以及各种精细化工产品.因此,加速环氧乙烷装置的建设可以调整国内环氧乙烷的衍生物乙二醇以及各种精细化工产品的结构,解决供需矛盾,减少对进口的依赖,使化工行业能健康地发展,创造更高的经济和社会效益.(2)调整产品结构实现延伸产业健康发展目前,我国不仅环氧乙烷供应严重不足,而且分布极不合理.尤其在经济发达和市场集中的地区,环氧乙烷的供求矛盾更加突出.因此,必须在这些地区的乙烯厂新建规模化的环氧乙烷装置, 实现环氧乙烷管道输送,有效解决环氧乙烷运输安全和成本问题,以缓解现有的供求状况. 尽管目前环氧乙烷的主要下游产品是乙二醇, 但是国家已越来越重视其它规模化新建环氧乙烷深加工产品,比如表面活性剂,乙醇胺,乙二醇醚等精细化工产品的生产.由于这些产品用途广泛,国内市场需求强劲,附加值高.所以,规模化的发展环氧乙烷产能,有利于调整产品结构,增加国际竞争力.2.2生产技术进展目前,世界上环氧乙烷工业化生产装置几乎全部采用以银为催化剂的乙烯直接氧化法.其专利技术大部分仍然被英荷Shell,美国SD以及UCC三家公司所垄断.其中Shel1只提供氧气法技术,SD 提供空气法和氧气法.在我国由于SD 公司在工艺流程上具有一定的优势,近几年来从国外引进的几套装置基本采用了sD公司的专利技术.近几年环氧乙烷生产技术主要呈现以下几方面的发展趋势: (1)开发高性能的催化剂以降低乙烯消耗由于环氧乙烷原料乙烯短缺,Shell,SD, UCC,三菱化学,ICI,BASF,DOW化学,赫斯公司以及我国燕山石化研究院均对这类催化剂进行了开发和研制.主要目的是实现规模生产,降低物耗,能耗从而降低成本,提高经济效益;(2)建设地点向原料丰富地区转移由于环氧乙烷原料乙烯短缺,成本过高,全球一些新建装置已被迫停产或延期开工,因此环氧乙烷装置的选址必然会向原料供应充足,成本较低的国家和地区转移;(3)生产装置大型化和规模化随着下游各种精细化工产品产业的不断发展, 环氧乙烷装置越来越趋向规模化,大型化,目的是调整产品结构,提高环氧乙烷企业的竞争力和经济 1401o 年第2期(总134期)CFHIyz.js@ 效益.2.3环氧乙烷/乙二醇联产装置的发展及市场分析目前,国内环氧乙烷的主要用途仍然是生产乙二醇,约占环氧乙烷产能的65%.所以环氧乙烷扩建仍然以为乙二醇配套为主.(1)生产原理环氧乙烷/乙二醇的生产主要以氧气氧化法为主,生产关键技术主要由Shell,DOW,SD三家公司掌握,其中SD公司以其成熟的工艺流程设计在国内占有绝对优势.三家公司的工艺原理及生产流程大同小异,均由环氧乙烷氧化反应,环氧乙烷回收,二氧化碳脱除,环氧乙烷精制,乙二醇水合反应,多效蒸发以及干燥,乙二醇精制以及储存等主要单元组成.环氧乙烷无需经过长途运输,直接转化为以乙二醇为主的下游产品嘲;(2)国内发展状况分析我国自上世纪70年代开始引进环氧乙烷亿二醇联产装置以来,截止2005年共有11套联产装置,环氧乙烷亿二醇生产厂家大多数为中石油和中石化两大公司所有,共生产乙二醇1.01×106t. 而根据统计,仅2005年我国乙二醇进口量却高达 4xlOt,进口依存度高达78.6%,创进口历史最高纪录.今后几年随着我国聚酯工业的快速发展,我国乙二醇的消费量不断增加,乙二醇的供求关系将呈现以下两种发展趋势:?环氧乙烷/乙二醇装置建设步伐加快虽然国内对现有的环氧乙烷二醇装置进行挖潜改造,扩大装置的生产规模,加强技术管理, 降低生产成本,但是由于产能有限,仍然无法满足国内对乙二醇的需求量.因此近几年陆续新建和扩建多套环氧乙烷/乙二醇装置,如上海石化新建一套3.8xlOt的乙二醇生产装置;扬子石化将新建一套年1.8xlOt乙二醇生产装置;辽阳石油化纤公司扩建2x10t乙二醇生产装置;四川乙烯新建一套年3.6x10t乙二醇装置,计划于2009年建成投产;茂名石化新建一套年1xlOt乙二醇生产装置;天津新建一套年4.2xlOst乙二醇装置,计划于2009年建成投产.镇海炼化新建一套6.5xlOt 乙二醇生产装置,计划于2009年建成投产.预计到2010年国内生产能力将达到约4xlOt,可见乙二醇在我国发展速度之迅猛.?乙二醇自给率呈逐年下降趋势由于国内聚酯工业需求强劲,市场对乙二醇需 |.设计s计算求以每年10%的速度快速递增,预计2010年乙二醇的需求量将达到约7.1xl0t.因此,即使国内所有乙二醇装置满负荷生产,仍然不能够满足国内需求,需要大量从国外进口,乙二醇生产具有巨大发展空间.3环氧乙烷反应器的研制3.1环氧乙烷反应器的研制背景截止2005年我国共引进11套环氧乙烷生产装置,但其规模和产能都比较小,2006年后又有多家企业计划建设大规模环氧乙烷生产装置,如天津联化,武汉石化,镇海炼化以及独山子石化等企业等,这将使我国环氧乙烷的生产能力迅速增加,设计环氧乙烷产量将翻一番,但是环氧乙烷的产量依旧远远不能满足需要.由此可见我国环氧乙烷工业市场需求与发展前景之好.环氧乙烷规模化大型化的发展趋势,势必提高对单台环氧乙烷反应器生产能力的要求.因此环氧乙烷反应器大型化,是其制造技术的一个重要发展方向.环氧乙烷反应器属于列管式固定床反应器, 其设计,制造难度较大.[3I亚太地区能够生产大型环氧乙烷反应器的主要企业有日本的IHI公司和印度的LT公司.2007年9月以前国内环氧乙烷反应器均从国外进口.如果国内大型环氧乙烷反应器全部被国外所垄断,全部依赖进口,不仅价格高而且行业发展会因此受到限制,不利于国内环氧乙烷行业的健康发展,尤其对一些有实力民营企业的发展更为不利.因此大型环氧乙烷反应器国产化研制迫在眉睫.2007年l0月SD公司与中国一重签订设计,制造碳钢(低合金钢)环氧乙烷反应器授权合同,成为国内首家集设计,制造为一体的环氧乙烷反应器的制造企业.2009年8月中国一重又拥有了制造双相不锈钢环氧乙烷反应器的授权,从而成为中国第一家可以同时设计,制造碳钢,双相不锈钢制大型环氧乙烷反应器的重型企业. 3.2环氧乙烷反应器大型化的挑战与机遇近年来为增加企业竞争力,降低能耗.美国 SD以及DOW化学公司已经开发了大型环氧乙烷反应器生产技术.采用SD专利技术由中国一重设计并制造的吉林博海,山东菏泽以及河南商丘3台环氧乙烷反应器,单台重量均为500t;扬子石化 18万吨/年环氧乙烷装置2台环氧乙烷反应器,单台重量均超过800t.采用DOW化学公司专利技术的天津石化百万吨乙烯乙二醇装置环氧乙烷反应器单台重量1182t.由于环氧乙烷反应器向大型化发展,环氧乙烷下游设备规格也随之大型化,18000 in 的超大型换热器,大直径的吸收塔,分离器设备也纷纷投产,由此带动了化工容器一系列设计, 制造,检测等技术的革新.因此环氧乙烷反应器的大型化发展在向管壳式设备制造技术提出挑战的同时,也给国内重型压力容器制造企业提供了新的发展机遇.3.3中国一重研制环氧乙烷反应器的技术优势自2007年9月进行环氧乙烷反应器研制以来, 中国一重已经设计并制造了2台环氧乙烷反应器. 预计2009年又将完成另一台环氧乙烷反应器的设计.与国外相比,尽管在反应器分布技术,均匀散热技术,设计软件开发和制造技术等方面存在一定差距,但在进行环氧乙烷反应器设计,制造中中国一重也具有以下几个方面的技术优势:(1)大型设备装配方面的优势由于环氧乙烷反应器的大型化,反应器直径均在05000mm以上,重量均在500t以上.以1× 10t乙二醇装置中的环氧乙烷反应器为例,其外形尺寸为mm:05160x15000,重约560t,属特大型列管式固定床反应器,因此反应器的卷板,加工,组装,对焊工艺复杂,难度大,尤其反应器管板的加工,壳程格栅的装配,更需要具有大型设备的装配能力才能完成.而中国一重自从研制出第一台加氢反应器以来,已经自主设计,制造出千吨级加氢反应器.在大型设备的装配方面有着丰富的经验,已经具备了大型环氧乙烷反应器的装配能力;(2)锻件方面的优势由于环氧乙烷反应工艺以及介质的特殊性,必须对反应器管板锻件的原材料,力学性能都提出特殊的要求才能满足反应器大型化的设计,使用要求.同国内换热器制造厂家相比,中国一重在锻件的供应以及质量控制方面具有独特的优势.因为一方面中国一重150MN水压机已投入使用,可以锻出超大直径管板,从而保证了管板锻件的供应,不仅可以降低成本而且可以节约制造时间;另一方面中国一重有着核电,加氢反应器锻件制造经验和基础,在锻件材料,冶炼,浇注,性能热处理,无损检测,取样以及质量控制上拥有成熟的经验,从而 2010年第2期(总134期)g;yz.js@犄l 一重技了Ic保证了大型管板锻件质量符合设计和使用要求; (3)设计,加工制造上的优势环氧乙烷反应器大型化对反应器提出了更高的设计要求.GB151明确指出该标准只适用于换热管的分布(k<1.5)且设备直径不大于2600 mm刚性管板的计算方法.而环氧乙烷反应器属于超大型化列管式反应器,其管板强度计算已超过了常规的设计范围.因此必须借助于有限元分析手段对反应器进行详细的整体应力分析计算,对管板进行合理的设计从而控制结构设计上的应力 (包括热应力)并解决管束的振动问题[41. 而中国一重在2004年制造的两台与环氧乙烷反应器类似的设备即c2大型列管式固定床反应器项目上,已成功解决了管板应力计算以及管束震动问题(该设备目前已运行近三年情况良好),在该类设备的设计和制造方面取得了一定的经验, 具有一定的优势.此外,中国一重早于2007年先后制造了15 台螺纹锁紧环换热器,已成功的解决了厚管板钻孑L的技术难题,并于2008年引进大直径数控管板钻床,保证了环氧乙烷反应器管板的钻孔精度. 对于设备直径大于5500mill反应器,一般采用反应管材料为SA789(双相不锈钢)并与管板上堆焊层E308L强度焊的管束连接结构.这种连接结构虽然能有效降低管束的重量,但是管板的堆焊以及堆焊的变形控制却是一个不可避免的制造难关.而中国一重已经攻克了该技术难关,与同行业相比,在大型管板的堆焊技术方面具有绝对的优势.(4)管束装配,胀接方面的优势C2大型列管式固定床反应器制造,15台螺纹锁紧环换热器的制造,尤其是大型换热器的成功研制已为中国一重换热器的制造积累了一定的经验,也标志着中国一重在厚管板的液压胀接,大型换热器穿管等管束装配技术方面具有一定的优势.(5)无损检测技术的优势近年来中国一重除了大力发展传统的检测手段以外,已成功地将TOFD用于厚壁加氢反应器无损检测,以替代射线检测技术,并在这一领域有着扎实的技术基础和丰富的实践经验.TOFD无损检测技术不仅可以避免射线检测条件的制约,而且还可以节约大量的时间.因此TOFD无损检测技 16一2010年第2期(总134期)CFHIyz.js@ 与第术的长足发展,对现场组焊大型环氧乙烷反应器的无损检测意义重大.4结语从上述分析可知,为解决国内乙二醇的短缺, 各种精细化工产品的需要而导致环氧乙烷自给率的不足的问题,未来我国将扩建和新建环氧乙烷装置,环氧乙烷工业必定有一个较大发展.为提高我国环氧乙烷在行业中的竞争力,除引进国外先进技术外,十分有必要发展国产化技术.尤其是催化剂的开发和关键设备的国产化.环氧乙烷反应器的研制正符合我国行业发展的需要,具有广阔的前景. 从全球角度看,由于乙烯原料的短缺,环氧乙烷/ 乙二醇行业必然会向原料相对充足且生产成本较低的地区转移,因此必定会淘汰美国等发达国家规模较小的装置,而在中东等地区新建一批技术先进, 大规模的环氧乙烷/乙二醇联产装置.由此可见, 环氧乙烷国产化研制不仅给我国环氧乙烷行业的健康发展提供了坚实的基础,而且也为中国一重未来发展提供了一个广阔平台.中国一重已成功将加氢反应器国产化,在大型石化设备设计,材料,装配以及制造方面积累了丰富的经验.尤其是锻造工艺水平的不断提高以及 150MN水压机的建成投产确立了中国一重在环氧乙烷反应器制造技术上的领先地位.环氧乙烷反应器的研制成功,不仅打破了国外几家制造公司在该领域内的垄断,是中国一重石化设备发展的又一个里程碑,而且标志着中国一重在拥有炼油关键设备 (加氢反应器)的先进制造技术的基础上,已经具备开发和制造化工领域关键设备的能力,提高了中国一重的竞争力,对中国一重今后的的发展具有重要的战略意义!参考文献[1]钱伯章.一重签约首台国产环氧乙烷反应器.石油化工设备,2008.037(001).[2]李翠清,刘守义.环氧乙烷反应器工况模拟.北京石油化工学院学报.2002.015(004).【3]唐玉雁.环氧乙烷反应器研究.化学工程,2001. [4]邢瑞芝.环氧乙烷反应器的安全设计问题.化学反应工程与工艺, 1997,Vol12,No.4.[5]陈光荣.环氧乙烷反应器系统的技术特点及新进展.扬子石油化工.1990.收稿日期:2009—08—15。