滨化集团股份有限公司化工分公司整体搬迁及综合技术改造项目
可行性研究报告－环氧丙烷装置 版次：0版
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3.生产规模及产品方案
3.1生产规模
目前化工分公司环氧丙烷生产装置产能为11万吨/年，根据装置搬迁的总体要求，既要提高装置的技术水平，降低各项消耗，减少排放，同时也要对原装置不合理、不配套部分进行相应改造，改造后生产能力可达到12万吨/年。同时根据根据滨化集团总体生产需要以及市场预测和技术经济分析，本装置生产规模确定为12万吨/年环氧丙烷。 3.2产品方案
本装置生产产品有： 环氧丙烷 12万吨/年 二氯丙烷 2.04万吨/年 年操作时间 8000小时。 3.3产品规格及理化性质
1、环氧丙烷 英文名：1,2-epoxypropane；propylnen oxide 别名：氧化丙烯 分子式：C3H6O
性能：常温下为无色液体。易燃，无腐蚀性，有极强的溶解力。 质量指标：执行GB/T14491－2001《工业用环氧丙烷》，具体见表3.3-1。
表3.3-1 环氧丙烷的质量指标
项目 优等品 外观 透明液体，无可见机械杂质 色度（铂—钴），号≤ 酸度(以乙酸计)，%，≤ 水分，%，≤ 醛（以丙醛计），%，≤ 环氧乙烷，%，≤ 5 0.003 0.02 0.010 0.01 10 0.006 0.04 0.030 0.10 20 0.01 0.10 0.10 0.30 指标 一等品 合格品 23
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2、二氯丙烷规格
执行滨化集团企业标准Q/BH065－2006，具体见表3.3-2。
表3.3-2 二氯丙烷规格
项目 单位 初馏点≥ 馏程（IBP-DP） 50％馏出温度≤ 95％馏出温度≤ 酸度（以乙酸计） 密度(20℃) 水分≤ %≤ g/cm3 %≤ 指标 50℃ 110 205 0.10 实测 1.0 24
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4.工艺技术方案
4.1工艺技术简介
目前工业化成熟的环氧丙烷合成路线主要有氯醇法和共氧化法两种。 4.1.1氯醇法
工业化的氯醇法是将氯气与水、丙烯在一定的条件下直接反应生成氯丙醇，然后用Ca(OH)2处理氯丙醇，生成环氧丙烷。
其传统工艺流程如图4.1-1所示。
图4.1-1环氧丙烷的传统工艺流程图
丙烯、氯气和水按一定配比送入氯醇化反应器中进行反应，未反应的丙烯与其余惰性气体及部分的二氯丙烷等自反应器顶部排出，经冷凝除去氯化氢和有机氯化物，丙烯循环回用。反应器底部得到氯丙醇质量分数为4％左右的溶液。将该溶液与过量约 10％的石灰乳混合后送入皂化塔中皂化，再经精馏即可得到环氧丙烷。氯醇法流程比较短，工艺成熟，操作负荷弹性大，产品选择性好、收率高，生产比较安全，对原料丙烯纯度的要求不高，投资少，但是对设备有腐蚀，生产中产生含有氯化钙的废水，并巳消耗大量的氯气。此类装置一般建在有氯气资源和排污条件的地方。
氯醇化反应在无内部构件的塔式或湍流管式反应器中进行，反应压力为常压或接近常压，温度为 60－90℃，丙烯的转化率达到 97%，氯气基本完全转化。副产物有盐酸、二氯丙烷、二氯二异丙醚和少量的其它杂质，以丙烯计的氯丙醇收率为91. 6%。氯醇
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化反应器设计的关键是防止气态丙烯和气态氯直接接触，控制生成物氯丙醇的质量分数4%左右，减少二氯丙烷的生成。另一方面，必须保证氯完全转化，否则会造成氯丙醇收率损失，并且氯与丙烯混合还会引起爆炸。
在皂化反应中，氯丙醇在氢氧化钙的作用下脱除氯化氢生成环氧丙烷。皂化反应在不锈钢制的塔式反应器中进行，上部设计为筛板塔。蒸汽从塔底进入使生成的粗环氧丙烷从塔顶吹出。皂化温度控制在80－85℃，塔顶压力为负压。皂化反应器设计和操作的技术关键在于进皂化塔前的氯丙醇水溶液必须和碱液充分混合并控制PH，使生成的环氧丙烷尽快从塔顶馏出。一般，皂化反应的氯丙醇转化率为 99%，环氧丙烷的收率达到 96%。由于传统氯醇法工艺使用石灰皂化，所有的氯最终以CaCl2的形式消耗，产生大量含CaCl2和有机氯化物的污水。计算表明每生产1t环氧丙烷，约产生2.1t CaCl2和至少50t废水。
在这种生产方法中，氯气并未进入到产品中,而是最终转化为CaCl2随废水排放,根据其它同类装置测算，每生产1t环氧丙烷需消耗1.38t氯气和1.8tCaO、产生1.5tCaCl2废物。目前氯醇法的生产能力约占世界总生产能力的40%，我国生产环氧丙烷的方法以氯醇法为主，占总生产能力65%。 4.1.2共氧化法
共氧法也称过氧化物法、哈康法或间接氧化法，是以乙苯或异丁烷的过氧化物为氧化剂，丙烯为主要原料。当以异丁烷为原料时，化学反应式如下：
2CH3CH(CH3)2+1.5O2 CH3COOH(CH3)2+CH3COH(CH3)2 CH3COOH(CH3)2+CH3CH—CH2 CH3CHOCH2+CH3COH(CH3)2 （环氧丙烷） （叔丁醇）
第1步无需催化剂，但第2步需用含钼均相催化剂。如以乙苯为原料，其化学反应式如下：
2C6H5CH2CH3+1.5O2 C6H5CH(OOH)CH3+C6H5CH(OH)CH3 C6H5CH(OOH)CH3+CH3CH—CH2 CH3CHOCH2+C6H5CH(OH)CH3
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（环氧丙烷） 过乙酸法制环氧丙烷工艺流程如图4.1-2。
图4.1-2 过乙酸法制环氧丙烷工艺流程
注：1,2,3－反应器；4－汽提塔；5－丙烯汽提塔；6－轻组分塔；7－环氧丙烷塔；8－回收塔；9－精制塔。
将丙烯及含过乙酸和稳定剂乙酸乙酯的溶液通入一系列反应器1～3中，在温度50～80℃、压力0.9～1.2MPa的条件下进行环氧化反应，经过2～3h,97%～98%的过乙酸发生反应，环氧丙烷的收率为90%～92%。然后，反应产物进入汽提塔，在表压为0.13～0.5MPa的条件下汽提，从塔顶出来的丙烯及环氧丙烷经冷凝、压缩后进入压力为1.2～1.5MPa的丙烯汽提塔，汽提出的丙烯从塔顶循环回反应。
异丁烷共氧化工艺的特点是异丁烷和氧气在一组氧化器内在137℃、3.15MPa、停留时间10h的条件下，经液相反应得到叔丁基过氧化氢（TBHP）和叔丁醇（TBA）。丙烯的环氧化反应在釜式水平多级环氧化反应器中进行，反应时丙烯鼓泡进入溶有钼系催化剂的TBHP和TBA的混合物中，TBHP在TBA中的质量分数为40%，反应温度121℃，压力3.61MPa，TBHP的转化率98%，环氧丙烷的选择性为98.4%。异丁烷共氧化工艺得到的产物环氧丙烷和联产TBA的质量比约为1/（2.43－2.67）。TBA可以直接和甲醇一步反应得到MTBE。
乙苯共氧化工艺的特点是乙苯和氧气首先在液相反应器内反应得到乙苯的过氧化物（EBHP），反应温度141℃，压力0.35MPa，停留时间4h。丙烯的环氧化反应在分段
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