李超，谢士华，王琪

（天津大沽化工股份有限公司，天津 300450）

1 前言

目前国内环氧丙烷的生产方式主要有氯醇法、共氧化法和直接氧化法[1]。氯醇法生产环氧丙烷工艺简单、成熟，同时产量也是目前国内市场占比最多的。但生产过程中产生的“三废”问题也亟待解决，由于国家对环保问题的重视，目前此工艺装置已经禁止新建[2]。共氧化法虽然工艺复杂投资大，但此方法的应用大大降低了废渣废水的产生，同时联产物的销售能够降低成本。直接氧化法在国内起步较晚，工艺简单且副产物少，经济效益较高，但由于原材料的运输问题以及催化剂成本较高，且工艺还需完善，目前在国内尚处于起步阶段。本文着重介绍共氧化法（POSM）工艺过程涉及的碱洗系统的问题。

2 工艺介绍

共氧化法主要工艺流程见图1。

图1 共氧化法POSM 工艺流程图

在共氧化法POSM 工艺流程中，其中丙烯环氧化区域设置碱洗工艺，目的是除去反应中生成的酸以及催化剂中夹带的酸，酸的主要组成为：乙酸、丙酸以及大分子酸；与NaOH 反应：

图2 碱洗流程示意图

由图2 可知：当有机物料与循环碱经混合器混合后，进入碱洗罐，在此过程中物料内夹带的酸性物质与NaOH 反应，在碱洗罐内，形成的钠盐溶解在碱性溶液中，与有机物质分层后处于碱洗罐底部，经碱循环泵循环洗涤物料，洗涤后的有机物料在碱洗罐上部，经溢流过挡板后进入到有机油相区，然后用有机物料泵送至下游，由此达到洗涤物料中酸性物质的目的。

碱洗后生成的乙酸钠和丙酸钠，易溶于碱性溶液内，常规情况下，碱洗罐内物料分层情况为上部有机相，下部水相。但由制备催化剂过程携带的大分子酸与NaOH 反应生成的大分子酸钠盐，当其与水相和油相混合后，会形成乳化效应，在水相和有机相之间形成一层乳化层。

3 碱洗对系统的影响

3.1 乳化层对设备的影响

由于乳化层为油水混合态，在其与水和有机相静置分层时，并不能形成清晰的界面，且随着乳化层厚度的增加，其组成并不是稳定的，因此对于界面液位计，无论是依靠密度差还是电容差，均不能准确测量此时油水分层处的液位。最终导致乳化层夹带的水相层进入到有机相侧，经有机物料泵输送至下游，进而对下游设备造成一定的影响。

3.2 钠盐对换热器的影响

当有机物携钠盐进入到后续精馏设备后，在精馏设备处经再沸器加热后，水分蒸发，钠盐累积在换热器内，形成的结垢堵塞换热器，降低换热效率。

3.3 换热器结垢对化工生产的影响

1)消耗：换热器结垢，导致传热系数降低，为满足换热需求，需要提供更大的蒸汽量。国内外大量实验表明，设备传热表面1mm 厚的结垢，将使得蒸汽消耗增加8%～10%，这与目前国家号召的节能减排是相违背的。

2)安全：蒸汽消耗的增加，会使得换热器蒸汽侧温度过高，换热面长期处于较高温度，会使得金属的机械性能急剧降低，若换热器在带压状态下运行，由于金属抗压强度的降低，会增大泄露的发生情况，造成安全生产事故。

3）成本：对于大型的化工生产装置，保证装置长期稳定安全的生产是企业追求的第一目标。若由于单一换热器缘故造成非计划性停产，将会造成原料浪费，产品阶段性不合格，环境污染等一系列问题，对于企业来说是巨大的费用。

3.4 碱洗系统对副产品的影响

在环氧化反应器中，丙烯与EBHP 发生环氧化反应，生成环氧丙烷。

环氧丙烷（PO）在碱性环境下，会与水发生水解反应，生成丙二醇[3]。

在碱洗过程中，油相物料与碱液接触时，环境温度为碱洗工艺的重要控制指标。PO 与水反应的速率随温度的升高而升高，因此在碱洗过程中，碱洗环境温度过高，会促进副产品MPG 的生成，加大PO 的损失。同时，在后续工艺过程中，需要分离副产品，副产品生成量的增加将决定分离设备尺寸的增大，相应的也会使得蒸汽、循环水等公用工程消耗的增加。

4 防护措施

为防止乳化层对装置造成巨大影响，从源头解决问题最有效、同时成本也最低。但异辛酸与碱反应的原理已经决定了乳化层产生的必然性，因此需要另寻蹊径，目前较有效的方式为在碱洗系统中，在有机相与水相分离层处设置冲洗装置，定期冲洗排出碱洗装置中产生的乳化层，避免乳化层过度积累，缓解了乳化层对后续工艺的危害。

为避免换热器损坏造成安全问题，以及引起非计划性的停产，需要对换热器进行定期清理，工艺水的在线清理可缓解结垢现象。对于较容易结垢的区域，需要设置备用换热器，可用于换热器在线切换，从而对换热器进行彻底清理。

5 结论

在共氧化法POSM 装置中，制备环氧化反应所需催化剂的酸，与氢氧化钠反应后生成的钠盐，在油水环境中难以分离形成乳化层是整个装置的难题，但基于环氧化反应对催化剂的要求，目前尚未找到理想的替代酸。同时，为严格控制PO 产品的损失，碱洗工艺的温度为重要的控制指标。