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　　氧氣氧化法制環(huán)氧乙烷工藝中,乙烯氧化反應單元氧化反應器易發(fā)生“飛溫”,而導致火災爆炸等重大事故的原因:主副反應均為放熱反應;副反應為完全氧化反應,反應熱為主反應的十幾倍;溫度升高將導致反應選擇性下降,速率加快,系統進(jìn)入“自熱”狀況,進(jìn)而導致熱失控,甚至引發(fā)火災爆炸事故。 溫度控制是保證氧氣氧化法制環(huán)氧乙烷生產(chǎn)安全的關(guān)鍵, 建議工業(yè)生產(chǎn)中采用改善反應器結構、改良催化劑、改進(jìn)換熱方式、加入抑制劑以及采用比熱容更大的甲烷氣致穩、用沸水汽化代替徹熱、采用小管徑、分段冷卻法等控溫措施。

　　1　反應器結構的改進(jìn)

　　可通過(guò)擴大反應管的直徑、減少反應管根數或串聯(lián)多個(gè)反應器的方法減弱反應狀態(tài)的差異,降低局部飛溫發(fā)生的可能性。

　　2　催化劑的改進(jìn)

　　可通過(guò)在原料氣中帶入微量抑制劑,使催化劑部分毒化,降低催化性能;在原料氣入口附近反應管上層放一定高度的惰性載體稀催化劑,或放一定高度已部分老化催化劑,降低入口附近反應速率以降低放熱速率;選用傳熱性能好的環(huán)形載體催化劑,環(huán)形可克服球形載體催化劑氣體走短路的缺點(diǎn),氣體攪動(dòng)激烈,傳質(zhì)傳熱速率快,有利于熱量的移出。

　　3　換熱方式的改善

　　增大換熱面積及合理選擇載熱體以增大換熱系數。一般反應溫度在240℃以下宜采用加壓熱水作載熱體。反應溫度在250～300℃可采用揮發(fā)性低的礦物油或聯(lián)苯醚混合物等有機載熱體。反應溫度在300℃以上則需用熔鹽作載熱體。

　　4　抑制劑的加入

　　在原料乙烯氣體混合物中加入微量二氯乙烷抑制劑,可提高催化劑的選擇性,減少反應放熱量,降低熱點(diǎn)溫度。

　　5　采用甲烷代替N2 致穩

　　甲烷比熱容是氮氣比熱容的1. 35倍,因而有利于反應熱被循環(huán)氣帶出。在相同負荷下,甲烷致穩與氮氣致穩相比, EO的反應溫度可降低2～3℃,選擇性提高1% ,因而反應熱效應減少。甲烷致穩時(shí)：乙烯控制在25%，氧小于8%(摩爾分數)。

　　6.用沸水汽化代替徹熱

　　沸水汽化徹熱的特點(diǎn)是反應熱易帶走，基本上能維持殼層恒溫，反應器列管具有均勻的溫度分布。

　　7.采用小管徑

　　熱油徹熱管徑越細，徑向溫差越小;反之管徑越粗，徑向溫差越大。

　　8、采用分段冷卻法

　　改變除熱速率，使與放熱速率盡可能平衡。

　　1、氧化反應器

　　乙烯與純氧的氧化反應在氧化反應器中進(jìn)行，反應產(chǎn)物是環(huán)氧乙烷。由于乙烯、環(huán)氧乙烷都是易燃易爆物質(zhì)，且又有氧存在，因此如果控制不好，就可能發(fā)生爆炸事故。

　　a.嚴格控制好乙烯、純氧、致穩甲烷的混合比例。

　　b.嚴格控制反應溫度不超過(guò)290℃，反應壓力不超過(guò)2.0MPa。

　　c.聯(lián)鎖控制系統要處于完好狀態(tài)。

　　d.定期用高溫測厚儀對反應器壁厚及其管道進(jìn)行檢測，并做好記錄。

　　e.裝銀催化劑時(shí)，必須保護好，銀脫落催化劑球會(huì )萎縮。生產(chǎn)進(jìn)水會(huì )使銀催化劑中毒。

　　2、環(huán)氧乙烷泵

　　環(huán)氧乙烷的分解爆炸溫度571℃，如果達到此溫度無(wú)需進(jìn)空氣就會(huì )發(fā)生爆炸。由于環(huán)氧乙烷易氣化，如對環(huán)氧乙烷泵操作不當，會(huì )產(chǎn)生氣蝕造成空轉，使泵內溫度升高，容易達到環(huán)氧乙烷的分解爆炸溫度;如環(huán)氧乙烷泵的葉輪安裝不正，會(huì )發(fā)生擦壁，也能使溫度升高達到分解爆炸溫度。為防止環(huán)氧乙烷泵的溫度升高，設有防止泵憋壓的聯(lián)鎖控制和軸承溫升聯(lián)鎖控制。該泵設有水噴淋保護。

　　a.該泵不能有泄漏，如有泄漏要立即檢修。

　　b.防泵憋壓和軸承溫升的聯(lián)鎖控制要處于完好狀態(tài)。

　　c.定期檢查水噴淋保護系統，要保持暢通好用。

　　3、環(huán)氧乙烷貯罐

　　環(huán)氧乙烷在有酸、堿、醛的環(huán)境下易發(fā)生聚合反應，能放出大量的熱;與水反應也能放出大量的熱。由于這些反應放出的大量熱 ，會(huì )導致環(huán)氧乙烷的分解操作，因此環(huán)氧乙烷的貯罐中絕不能有酸、堿、醛、水等物質(zhì)。為保證環(huán)氧乙烷貯罐的安全，用冷凍鹽水保持5℃左右的低溫，而且用0.2MPa的氮氣進(jìn)行氮封，以使氣相組成過(guò)離爆炸極限。環(huán)氧乙烷貯罐設有水噴淋保護。

　　a.貯罐的液位要低于80%，存放環(huán)氧乙烷的貯槽必須清潔，并保持在0℃一下。

　　b.貯罐中絕不能混入酸、堿、醛、水等。

　　c.氮封系統要維持正常。水噴淋系統要保證暢通好用。

　　4、其它部位

　　a.純氧由氧壓機供給。氧壓機易發(fā)生著(zhù)火事故，因此要加強巡檢，做好記錄，準確分析判斷異常情況，以便及時(shí)采取有力的防護和補救措施。輸送純氧的管道必須干凈，不能有油脂。

　　b.定期檢測接地系統，保證良好接地，符合靜電接地要求。

　　c.環(huán)氧乙烷裝槽車(chē)或鋼瓶長(cháng)距離運輸，要充以0.7MPa的氮封進(jìn)行保護，槽車(chē)或鋼瓶要符合有關(guān)安全要求。

　　d.環(huán)氧乙烷沸點(diǎn)低，極易發(fā)揮，不要用手接觸，以防凍傷。

　　e.環(huán)氧乙烷進(jìn)入眼內會(huì )造成眼發(fā)炎或失明，因此在排放環(huán)氧乙烷時(shí)，要做好個(gè)人防護。

　　f.定期校驗可燃氣體報警儀，保證處于完好狀態(tài)。

　　防止反應氣“尾燒”及異構

　　1、建議反應器出口處增加一臺冷卻器,在此段的列管內填充載有微量氯化銫的三氧化二鋁球，館外通冷卻水降溫。

　　2.改變反應器結構，將反應器上、下封頭內腔設計制造成喇叭狀，使反應后的物料迅速離開(kāi)高溫區;喇叭狀還可以減少進(jìn)入反應器的含氧混合氣在進(jìn)口處返混造成乙烯燃燒的現象，使氣體分布更均化。

　　乙烯氧化制環(huán)氧乙烷主副反應均為強放熱反應,溫度對反應選擇性較為敏感,對于這種反應最好采用流化床反應器。由于所使用催化劑原因選用了列管式固定床反應器,該類(lèi)反應器的顯著(zhù)缺點(diǎn)就是:傳熱效果差。

　　列管式固定床反應器

　　1.為了減少管中催化劑床層的徑向溫差，一般采用小管徑，常用的是直徑為25-30的無(wú)縫鋼管，但管子數目要相應增多

　　2.為降低床層阻力，常采用球形催化劑

　　3.合理選擇載熱體和載熱體的溫度控制

　　A、反應溫度在240℃以下采用加壓熱水作為載體

　　B、反應溫度在250-300℃可采用揮發(fā)性低的礦物油或苯醚混合物等有機載熱體。

　　C、反應溫度在300℃以上則需要用熔鹽作載熱體。

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