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环氧乙烷装置副产CO2的回收利用

【有关经济管理的论文】摘 要:乙烯法生产环氧乙烷的过程中会发生副反应,生成大量的CO2,直接排放不仅会污染环境,还会造成资源浪费,因此回收利用二氧化碳有重大意义。简述了CO2的利用现状,分析了当前环氧乙烷装置副产CO2的主要利用途径,并根据本厂自身的情况提出合适的副产二氧化碳回收

摘 要:乙烯法生产环氧乙烷的过程中会发生副反应,生成大量的CO2,直接排放不仅会污染环境,还会造成资源浪费,因此回收利用二氧化碳有重大意义。简述了CO2的利用现状,分析了当前环氧乙烷装置副产CO2的主要利用途径,并根据本厂自身的情况提出合适的副产二氧化碳回收利用的方法。

关键词:环氧乙烷;二氧化碳;回收利用
中图分类号:TQ 074 文献标识码:A
二氧化碳是最主要的温室气体,由于人类的生产、生活而产生的CO2逐年增加,据报道,到2030年,地球平均温度会因此而升高1.5℃~4.5℃,继而导致气候异常,自然灾害频发等一系列生态环境问题。控制CO2排放量,将排放的CO2进行回收、固定、利用及再资源化成为当今世界各国的重大战略课题之一[1]。
1 二氧化碳的来源
本装置采用美国科学设计(SD)公司的工艺技术,于2010年12月建成投产,设计年产6万吨环氧乙烷。装置以生物乙醇或石油乙烯和氧气为原料,在银催化剂的作用下乙烯和氧气反应生产环氧乙烷。
由于副反应的存在,在生产环氧乙烷的同时会产生大量CO2,根据SD工艺包提供的数据,CO2排放气大约每年(以8000小时计)会产生1.75万吨CO2,而且随着催化剂老化,选择性的降低,副反应增加,CO2生成量还会增大,此外排放气中CO2纯度较高,仅有水和少量轻烃等杂质,回收较为容易。
2 二氧化碳的应用现状
在常温常压下,CO2为无色无嗅的气体,在不同条件下,CO2也可以气、液、固三种状态存在,固态CO2也叫干冰。其化学性质不活泼,既不可燃,也不助燃,无毒,与强碱有强烈的作用,能生成碳酸盐,在一定条件及催化剂作用下,CO2还能参加很多化学反应。根据其利用形式,分别从直接利用和深加工两个方面进行简述[2]。
2.1直接利用
目前世界上生产的CO2主要被直接利用,主要的直接用作焊接保护剂,饲料充气,食品储存,油田 驱油,烟丝膨化,灭火剂。除此之外,CO2还可应用于人工降雨、气体肥料、舞台的烟雾效果等,在生产和生活中发挥着巨大的作用。
2.2 深加工利用
CO2除了直接利用以外,还可以用来深加工,生产下游产品[3]。如:无机化工,碳酸酯,催化氢化等
3 EO装置副产二氧化碳的回收与利用现状
全国EO装置共约30多套,各装置对二氧化碳的利用情况不同,分析其原因,主要是受技术可靠性、其他原料来源以及产品市场和经济效益的影响。北京、上海为一线城市,啤酒汽水等饮料消费大,对充气添加剂CO2的需求量也大;抚顺石化、新疆独山子石化对CO2进行回收利用到现有的其它装置中[6],更多EO装置的副产CO2被直接排放。
4 本厂环氧乙烷装置副产二氧化碳回收利用的工艺方案
从二氧化碳的回收与利用的主要因素技术可靠性、其他原料来源以及产品市场和经济效益进行分析,根据本厂的自身情况,提出合理的建议。
4.1 利用形式
4.1.1 直接利用
CO2直接利用具有投资少,工艺简单,技术可靠等优点,但周边消费能力低,而且产品附加值较低,经济效益较差。
4.1.2 深加工利用
可用来生产尿素、二氧化硅、一氧化碳、碳酸盐、制取脂肪酸和水杨酸及其衍生物,工艺成熟,但同样面临市场问题。
CO2生产碳酸酯产品技术较为成熟,而且产品应用广泛,提高产品附加值,增长产业链,提高企业抗风险能力,所需原料环氧乙烷从本装置获取,甲醇可由附近工厂供应。而催化氢化技术不太成熟,风险太大。
综上所述,副产CO2可采用直接利用、无机化工、碳酸酯的方式来利用,但是由于直接利用附加值较低、无机化工市场差、污水处理能力低等原因,不太适合。生产碳酸酯既有广阔的市场前景,也有原料方面的优势,因此,发展碳酸酯产品是一条不错的利用途径。
4.2工艺路线
4.2.1 碳酸乙烯酯
碳酸乙烯酯(EC)是一种杂环酮,是一种性能优良的溶剂和化工中间体,可用作纺织/印染/高分子合成及电化学方面的溶剂,近几年来,还被应用于锂电池和碳酸二甲酯的生产,应用广泛。
早在20世纪70年代,就开发了以二氧化碳和环氧乙烷为原料直接酯化制取碳酸乙烯酯的工艺,首先在联邦德国实现了工业化。目前,国内的唐山朝阳化工总厂、江苏泰兴大明化工厂等均采用此方法。但均相法存在生成物难分离,催化剂用量大且回收再利用困难等缺点。非均相法具有生成物分离较简单,催化剂易再生循环使用,工业前景好[7]。
4.2.2碳酸二甲酯
碳酸二甲酯(DMC)是近年来广受国内外关注的环保型绿色化工产品,1992年,在欧洲通过了非毒性化学品注册登记,属于无毒或微毒化工产品。以甲醇、CO2、环氧乙烷为原料的直接法是将酯交换的两步反应合并为一步反应[8],环氧乙烷在催化剂作用下开环生成中间产物,再由CO2插入反应生成碳酸乙烯酯,然后在催化剂作用下与甲醇酯交换生成DMC,联产乙二醇。
5 结论
综上所述,通过分析,回收环氧乙烷装置副产CO2来生产碳酸酯类是一条较好的途径,本厂周边有大量甲醇生产厂家,原料来源优势明显,该工艺较为成熟,生产的碳酸酯产品应用广泛、市场前景好,既可实现CO2的回收利用,又可将本装置生产的环氧乙烷进行深加工,增长产业链,提高抗风险能力。
参考文献
[1]沈国良,徐铁军,傅承碧,等.利用二氧化碳制取碳酸醋的研究[C].第十届中国科协年会: 二氧化碳减排和绿色化利用与发展研讨会论文集, 郑州, 2008, 9: 277-281.
[2]沈国良, 陈远南, 虞琦,等.二氧化碳在化工中的利用[C].第十届中国科协年会: 二氧化碳减排和绿色化利用与发展研讨会论文集, 郑州,2008, 9: 172-174.
[3]秦旭东, 王燕, 宋洪强, 等. CO2 在精细化工生产中的应用[J]. 精细与专用化学品, 2007, 15(10): 11-13.
作者简介
李知远(1984-),男,山东滕州人,现任山东滕州开元生化有限公司储运管理员

 
 
 
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