75-21-8/高純環(huán)氧乙烷工藝技術對比分析

本文就生產(chǎn)高純環(huán)氧乙烷裝置的SD工藝和Shell工藝進行對比，分析各自的優(yōu)缺點，供擬采用氧氣氧化生產(chǎn)高純環(huán)氧乙烷產(chǎn)品的企業(yè)參考。

對比基準

采用SD工藝和Shell工藝的兩套生產(chǎn)高純環(huán)氧乙烷裝置情況見表1。

由表1可見，A公司采用SD工藝，B公司采用Shell工藝，規(guī)模均為200kt/a高純環(huán)氧乙烷，操作時間同是8000h，當量環(huán)氧乙烷量和副產(chǎn)乙二醇量稍有差別，對比基準基本一致。

兩種高純環(huán)氧乙烷工藝對比

1.原料路線

原料乙烯和純氧與循環(huán)氣混合后，進固定床環(huán)氧乙烷反應器，在高選擇性含銀催化劑的作用下發(fā)生乙烯氧化反應，主反應生成環(huán)氧乙烷，還有一些副反應的發(fā)生。反應產(chǎn)生的熱量一部分隨產(chǎn)物帶走使之溫度升高，其余部分由反應器殼程鍋爐水汽化移走。

2.催化劑

由于環(huán)氧乙烷生產(chǎn)成本中原料乙烯成本通常占70%以上，各專利商把開發(fā)高性能催化劑作為降低環(huán)氧乙烷生產(chǎn)成本主要手段，圍繞著高性能催化劑的研制做了大量工作。改進銀催化劑的方向，主要以高選擇性、高活性和長壽命為主，同時也要考慮耐熱、抗毒、催化劑制備的重現(xiàn)性和易于再生等方面。自上世紀90年代Ag－Ｒe－Cs體系出現(xiàn)以后，銀催化劑的研發(fā)取得重大突破，以Shell、DOW和SD公司為主線，研究重點是高錸酸銨及其助劑，選擇性得到大幅提高，初選擇性可高達90%左右，但其活性和穩(wěn)定性差。近年來，高選擇性催化劑研究重點是催化劑穩(wěn)定性，對載體改進，新的牌號催化劑不斷推出，選擇性已超過90%，催化劑的活性和穩(wěn)定性日趨提高。

SD公司研制出帶有細孔分布、表面酸堿性適中的高表面積載體。在銀中添加堿性成份，使選擇性增加，并研究出利用過熱蒸汽進行干燥的方法，使銀與添加組分均勻地附在載體上，大幅度降低反應溫度，提高催化劑選擇性和壽命，這種高選擇性產(chǎn)品Syndox－400系列已在多套裝置上應用成功。A公司200kt高純環(huán)氧乙烷裝置采用的即為Syndox－400系列。

Shell繼1990年推出Ag－Ｒe－Cs體系的高選擇性催化劑S－880系列后，銀催化劑的研發(fā)工作進步很快。從多方面著手對該系列催化劑進行改進與完善，主要進行提高其活性的研究工作，以降低催化劑末期反應溫度，從而延長催化劑的使用壽命。相繼推出了S－882、S－886、S－888等型號催化劑。高選擇性催化劑初始溫度明顯下降，選擇性下降緩慢，反應條件更趨于溫和。B公司200kt高純環(huán)氧乙烷裝置采用的即為高選擇性催化劑S－888。SD和Shell兩家公司所提供的催化劑情況見表2。

3.產(chǎn)品質量

SD工藝和Shell工藝生產(chǎn)出的高純環(huán)氧乙烷產(chǎn)品質量相同，高于《工業(yè)用環(huán)氧乙烷》GB/T13098－2006中的優(yōu)等品的指標，見表3。

結論

比較Shell和SD這兩大專利商提供的催化劑性能，其選擇性基本相當，都在88%以上。Shell與SD的催化劑性能相比具有優(yōu)勢，Shell催化劑在選擇性基本相當?shù)那闆r下，其平均壽命為4年，比SD長1年。