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(yīng)的加劇使得全球氣溫上升，進(jìn)而出現(xiàn)一系列問題，為了保護(hù)環(huán)境，要實(shí)行節(jié)能減排，最大程度減少二氧化碳的排放。EOEG裝置運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，對(duì)自然環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不利影響，為了減少排放，要采取脫除工藝。對(duì)目前存在問題進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化脫除工藝，符合節(jié)能減排的要求。

環(huán)氧乙烷、乙二醇是重要的化工原料，目前被廣泛應(yīng)用，有著較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。乙二醇由環(huán)氧乙烷水合而成，采用的氯醇法已被淘汰，國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)環(huán)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(yùn)行的重點(diǎn)，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(qiáng)對(duì)影響脫碳因素的分析有一個(gè)全面了解，便于更好改進(jìn)，從而提升脫碳水平。明確EOEG裝置運(yùn)行流程和工藝，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過優(yōu)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(wěn)劑、調(diào)節(jié)劑，在規(guī)定的壓力和溫度條件下，乙烯和氧氣在實(shí)驗(yàn)設(shè)備中會(huì)發(fā)生反應(yīng)，有主要產(chǎn)物和副產(chǎn)物。在氧氣生成EO的氧化反應(yīng)中，CO2對(duì)乙烯會(huì)產(chǎn)生不利影響，通過研究發(fā)現(xiàn)，CO2和乙烯與氧氣會(huì)吸附在銀催化劑表面，由于被CO2所覆蓋，使得氧化反應(yīng)的速度降低。為了充分發(fā)揮出催化劑的作用，可以采取降低反應(yīng)器入口CO2濃度的方式，由此可見，CO2脫除單元運(yùn)行情況直接關(guān)系到催化劑作用發(fā)揮，相互之間有著密切聯(lián)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(huì)發(fā)生反應(yīng)生成碳酸氫鉀，當(dāng)溫度生改之后，會(huì)進(jìn)一步反應(yīng)，產(chǎn)物為碳酸鉀和二氧化碳，碳酸鉀能夠多次使用。反應(yīng)方程式為：K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3。通過觀察發(fā)現(xiàn)，5月15號(hào)以后，CO2吸收塔A頂CO2含量在不斷增加，這是因?yàn)槊撎夹Ч儾钜鸬?，達(dá)不到規(guī)定要求[2]。

1 脫碳單元運(yùn)行計(jì)算

為了有全面了解，要計(jì)算出催化劑反應(yīng)生成CO2量和脫碳單元脫除CO2量，可以準(zhǔn)確展現(xiàn)出脫碳單元運(yùn)行情況。

1.1 計(jì)算反應(yīng)生成CO2量

保持循環(huán)氣總量不變，反應(yīng)器進(jìn)出口△CO2將生成CO2量反映出來，利用公式來計(jì)算△CO2。統(tǒng)計(jì)反應(yīng)器5月—7月的數(shù)據(jù)信息，計(jì)算后繪制出圖。分析之后發(fā)現(xiàn)，△CO2呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢(shì)，說明CO2在慢慢減少，這和CO2濃度增加有著直接關(guān)系，在這種情況下，催化劑活性會(huì)降低，對(duì)脫除效果會(huì)產(chǎn)生不利影響。

1.2 計(jì)算脫碳單元脫除CO2量

CO2脫除率是指脫除的CO2占系統(tǒng)中總CO2的比率，在進(jìn)行計(jì)算時(shí)要采用公式。

CO2脫除率=(反應(yīng)出口CO2濃度-A頂CO2濃度)/反應(yīng)出口CO2濃度×100%，計(jì)算A頂4—6月的CO2脫除率，對(duì)結(jié)果分析可知，進(jìn)入到5月中旬以來，CO2脫除率出現(xiàn)了明顯的下降，由于沒有達(dá)到脫除效率，所以系統(tǒng)中會(huì)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(dāng)壓力提高時(shí)，吸收效果會(huì)變好；貧碳酸鹽溶液循環(huán)量增加時(shí)，吸收效果會(huì)變好；脫碳液品質(zhì)越好時(shí)，吸收效果會(huì)變好，對(duì)脫碳液的當(dāng)量、解析度等進(jìn)行分析，可以將其品質(zhì)反映出來；當(dāng)空速越高時(shí)，停留時(shí)間會(huì)縮短，對(duì)吸收會(huì)產(chǎn)生不利影響，特別是不能超過塔的泛點(diǎn)氣速。

2.1 空速對(duì)脫碳效果的影響

在5月10日，為了提升EO產(chǎn)量，對(duì)空速進(jìn)行了提升。5月25日再一次提高空速，經(jīng)過兩次提高之后，空速有了明顯的增加。通過分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)空速提高后，因?yàn)樘妓猁}循環(huán)量變化不大，導(dǎo)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(nèi)，從目前情況來看，氣速已經(jīng)超過了設(shè)計(jì)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(dāng)貧碳酸鹽溶液中K2CO3濃度增加時(shí)，CO2吸收性能呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)濃度為25%時(shí)會(huì)看見明顯節(jié)點(diǎn)?；谔妓猁}濃度的特性，當(dāng)濃度不斷上升時(shí)，結(jié)晶的幾率就會(huì)越大，為了避免結(jié)晶情況發(fā)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(dāng)量K2CO3濃度，當(dāng)量K2CO3=K2CO3濃度+0.691×KHCO3濃度。本文研究的裝置自5月15號(hào)以來，系統(tǒng)碳酸鹽不斷增加，在這種情況下，當(dāng)量濃度會(huì)有所提高[3]。

貧碳酸鹽溶液解析度。貧碳酸鹽溶液轉(zhuǎn)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(dāng)量濃度的百分比，以百分比為計(jì)量單位。當(dāng)貧碳酸鹽溶液轉(zhuǎn)化率升高時(shí)，K2CO3的濃度會(huì)變低。在計(jì)算轉(zhuǎn)化率時(shí)要依據(jù)公式，保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，觀察后發(fā)現(xiàn)，自5月份以來，從整體情況來看，貧碳酸鹽溶液轉(zhuǎn)化率有所提升，上升了1%左右，轉(zhuǎn)化率之所以會(huì)上升，主要原因時(shí)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(guān)資料，其中提到了偏釩酸鹽對(duì)于提高貧碳酸鹽溶液活性起到了重要作用，通常對(duì)濃度有著嚴(yán)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(zhì)含量。貧碳酸鹽溶液中的雜質(zhì)比較多，包括多種鹽類物質(zhì)，例如弱酸、草酸鹽等，當(dāng)這些雜質(zhì)的含量越低時(shí)，貧碳酸鹽溶液的品質(zhì)就越好，吸收效果會(huì)更好。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，貧碳酸鹽溶液中各雜質(zhì)含量會(huì)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(xué)吸收，會(huì)向外釋放熱量，當(dāng)溫度升高時(shí)，對(duì)CO2氣體吸收會(huì)產(chǎn)生不利影響，但也存在著優(yōu)勢(shì)，會(huì)使得反應(yīng)速度變快，通過研究發(fā)現(xiàn)，溫度和反應(yīng)速度有著直接聯(lián)系，研究發(fā)現(xiàn)溫度和反應(yīng)速度呈正比關(guān)系，可以加快碳酸鉀的溶解，溶液循環(huán)量會(huì)有所減少，溶液的粘度也會(huì)降低，綜合分析來看，溫度升高對(duì)二氧化碳吸收是有利的，能夠起到促進(jìn)作用。需要注意的是，進(jìn)料溫度有著特定要求，必須要高于結(jié)晶溫度。當(dāng)壓力增加時(shí)，CO2的分壓也會(huì)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(shí)，空速也有了提高，會(huì)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(huán)量

在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)，當(dāng)提高循環(huán)量時(shí)，脫碳效果會(huì)得到改善。但是也存在著不足之處，主要表現(xiàn)為循環(huán)量提高會(huì)導(dǎo)致解析溫度下降，有效K2CO3濃度會(huì)出現(xiàn)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(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于改善脫碳效果有很大幫助。優(yōu)化措施主要包括以下方面。

3.1 提高碳酸鹽循環(huán)量，優(yōu)化冷熱流配比

在進(jìn)行優(yōu)化之前，冷流和熱流分別為1 400 t/h、30 t/h，總計(jì)1 430 t/h。調(diào)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(jì)1 480 t/h，總量提高了3.5%左右，另外要適當(dāng)提高熱流占的比例。

3.2 提高碳酸鹽品質(zhì)

碳酸鹽品質(zhì)使用時(shí)間過長(zhǎng)品質(zhì)會(huì)下降，為了保持良好品質(zhì)，要每月置換一次，置換時(shí)控制好置換量。另外還要補(bǔ)充新鮮碳酸，同時(shí)適當(dāng)提升貧碳酸鹽溶液濃度，在原有基礎(chǔ)上提升2%左右，CO2脫除效果會(huì)更好。

3.3 提升解析溫度

當(dāng)脫碳液當(dāng)量濃度不斷增加時(shí)，塔釜溫度也會(huì)有所提升，對(duì)于解析效果改善可以起到促進(jìn)作用。在提升解析溫度時(shí)要控制好，不能過高，必須在合理范圍之內(nèi)，避免產(chǎn)生不利影響。

3.4 優(yōu)化日常操作

改變傳統(tǒng)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(shù)調(diào)整，視脫碳單元操作穩(wěn)定性會(huì)提升。在傳統(tǒng)模式下，操作中存在一些不合理的地方，導(dǎo)致影響到脫碳效果，很難達(dá)到預(yù)期要求。為了改善這種情況，要對(duì)日常操作做出適當(dāng)調(diào)整，保證具有科學(xué)合理性，可以優(yōu)化CO2脫除效果。

通過分析發(fā)現(xiàn)，空速提高導(dǎo)致了脫碳效果變差，這是主要原因，但脫碳液循環(huán)量卻沒有相應(yīng)的提升，存在不匹配情況。另外脫碳液中雜質(zhì)濃度會(huì)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(chǔ)上做出改變，首先在提高空速的同時(shí)要提高脫碳液循環(huán)量，保證相互適應(yīng)。其次要及時(shí)置換脫碳液，可以讓雜質(zhì)的含量降低。

二氧化碳的排放會(huì)加劇溫室效應(yīng)，導(dǎo)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(jié)能環(huán)保要求。對(duì)于EOEG裝置而言，在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生CO2，目前采用的技術(shù)水平有限，脫碳效果不是很好，因此要進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)影響因素做出適當(dāng)調(diào)整，包括溫度、壓力等，實(shí)現(xiàn)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(hù)自然環(huán)境的作用。

4 結(jié)語

綜上所述，文章主要探討了EOEG裝置運(yùn)行中影響CO2脫除效果的因素，并提出了改善措施。通過優(yōu)化工藝，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)做出適當(dāng)調(diào)整，保證CO2脫除具有良好效果。加強(qiáng)對(duì)EOEG裝置的研究，不斷引入新技術(shù)、新理念，增強(qiáng)裝置的環(huán)保性，提升技術(shù)應(yīng)用水平最大程度減少碳排放量。