氧气氧化法制环氧乙烷工艺中,乙烯氧化反应单元氧化反应器易发生“飞温”,而导致火灾爆炸等重大事故的原因:主副反应均为放热反应;副反应为完全氧化反应,反应热为主反应的十几倍;温度升高将导致反应选择性下降,速率加快,系统进入“自热”状况,进而导致热失控,甚至引发火灾爆炸事故。 温度控制是保证氧气氧化法制环氧乙烷生产安全的关键, 建议工业生产中采用改善反应器结构、改良催化剂、改进换热方式、加入抑制剂以及采用比热容更大的甲烷气致稳、用沸水汽化代替彻热、采用小管径、分段冷却法等控温措施。

　　1　反应器结构的改进

　　可通过扩大反应管的直径、减少反应管根数或串联多个反应器的方法减弱反应状态的差异,降低局部飞温发生的可能性。

　　2　催化剂的改进

　　可通过在原料气中带入微量抑制剂,使催化剂部分毒化,降低催化性能;在原料气入口附近反应管上层放一定高度的惰性载体稀催化剂,或放一定高度已部分老化催化剂,降低入口附近反应速率以降低放热速率;选用传热性能好的环形载体催化剂,环形可克服球形载体催化剂气体走短路的缺点,气体搅动激烈,传质传热速率快,有利于热量的移出。

　　3　换热方式的改善

　　增大换热面积及合理选择载热体以增大换热系数。一般反应温度在240℃以下宜采用加压热水作载热体。反应温度在250～300℃可采用挥发性低的矿物油或联苯醚混合物等有机载热体。反应温度在300℃以上则需用熔盐作载热体。

　　4　抑制剂的加入

　　在原料乙烯气体混合物中加入微量二氯乙烷抑制剂,可提高催化剂的选择性,减少反应放热量,降低热点温度。

　　5　采用甲烷代替N2 致稳

　　甲烷比热容是氮气比热容的1. 35倍,因而有利于反应热被循环气带出。在相同负荷下,甲烷致稳与氮气致稳相比, EO的反应温度可降低2～3℃,选择性提高1% ,因而反应热效应减少。甲烷致稳时：乙烯控制在25%，氧小于8%(摩尔分数)。

　　6.用沸水汽化代替彻热

　　沸水汽化彻热的特点是反应热易带走，基本上能维持壳层恒温，反应器列管具有均匀的温度分布。

　　7.采用小管径

　　热油彻热管径越细，径向温差越小;反之管径越粗，径向温差越大。

　　8、采用分段冷却法

　　改变除热速率，使与放热速率尽可能平衡。

　　1、氧化反应器

　　乙烯与纯氧的氧化反应在氧化反应器中进行，反应产物是环氧乙烷。由于乙烯、环氧乙烷都是易燃易爆物质，且又有氧存在，因此如果控制不好，就可能发生爆炸事故。

　　a.严格控制好乙烯、纯氧、致稳甲烷的混合比例。

　　b.严格控制反应温度不超过290℃，反应压力不超过2.0MPa。

　　c.联锁控制系统要处于完好状态。

　　d.定期用高温测厚仪对反应器壁厚及其管道进行检测，并做好记录。

　　e.装银催化剂时，必须保护好，银脱落催化剂球会萎缩。生产进水会使银催化剂中毒。

　　2、环氧乙烷泵

　　环氧乙烷的分解爆炸温度571℃，如果达到此温度无需进空气就会发生爆炸。由于环氧乙烷易气化，如对环氧乙烷泵操作不当，会产生气蚀造成空转，使泵内温度升高，容易达到环氧乙烷的分解爆炸温度;如环氧乙烷泵的叶轮安装不正，会发生擦壁，也能使温度升高达到分解爆炸温度。为防止环氧乙烷泵的温度升高，设有防止泵憋压的联锁控制和轴承温升联锁控制。该泵设有水喷淋保护。

　　a.该泵不能有泄漏，如有泄漏要立即检修。

　　b.防泵憋压和轴承温升的联锁控制要处于完好状态。

　　c.定期检查水喷淋保护系统，要保持畅通好用。

　　3、环氧乙烷贮罐

　　环氧乙烷在有酸、碱、醛的环境下易发生聚合反应，能放出大量的热;与水反应也能放出大量的热。由于这些反应放出的大量热 ，会导致环氧乙烷的分解操作，因此环氧乙烷的贮罐中绝不能有酸、碱、醛、水等物质。为保证环氧乙烷贮罐的安全，用冷冻盐水保持5℃左右的低温，而且用0.2MPa的氮气进行氮封，以使气相组成过离爆炸极限。环氧乙烷贮罐设有水喷淋保护。

　　a.贮罐的液位要低于80%，存放环氧乙烷的贮槽必须清洁，并保持在0℃一下。

　　b.贮罐中绝不能混入酸、碱、醛、水等。

　　c.氮封系统要维持正常。水喷淋系统要保证畅通好用。

　　4、其它部位

　　a.纯氧由氧压机供给。氧压机易发生着火事故，因此要加强巡检，做好记录，准确分析判断异常情况，以便及时采取有力的防护和补救措施。输送纯氧的管道必须干净，不能有油脂。

　　b.定期检测接地系统，保证良好接地，符合静电接地要求。

　　c.环氧乙烷装槽车或钢瓶长距离运输，要充以0.7MPa的氮封进行保护，槽车或钢瓶要符合有关安全要求。

　　d.环氧乙烷沸点低，极易发挥，不要用手接触，以防冻伤。

　　e.环氧乙烷进入眼内会造成眼发炎或失明，因此在排放环氧乙烷时，要做好个人防护。

　　f.定期校验可燃气体报警仪，保证处于完好状态。

　　防止反应气“尾烧”及异构

　　1、建议反应器出口处增加一台冷却器,在此段的列管内填充载有微量氯化铯的三氧化二铝球，馆外通冷却水降温。

　　2.改变反应器结构，将反应器上、下封头内腔设计制造成喇叭状，使反应后的物料迅速离开高温区;喇叭状还可以减少进入反应器的含氧混合气在进口处返混造成乙烯燃烧的现象，使气体分布更均化。

　　乙烯氧化制环氧乙烷主副反应均为强放热反应,温度对反应选择性较为敏感,对于这种反应最好采用流化床反应器。由于所使用催化剂原因选用了列管式固定床反应器,该类反应器的显著缺点就是:传热效果差。

　　列管式固定床反应器

　　1.为了减少管中催化剂床层的径向温差，一般采用小管径，常用的是直径为25-30的无缝钢管，但管子数目要相应增多

　　2.为降低床层阻力，常采用球形催化剂

　　3.合理选择载热体和载热体的温度控制

　　A、反应温度在240℃以下采用加压热水作为载体

　　B、反应温度在250-300℃可采用挥发性低的矿物油或苯醚混合物等有机载热体。

　　C、反应温度在300℃以上则需要用熔盐作载热体。

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