高纯环氧乙烷工艺技术对比分析

本文就生产高纯环氧乙烷装置的SD工艺和Shell工艺进行对比，分析各自的优缺点，供拟采用氧气氧化生产高纯环氧乙烷产品的企业参考。

对比基准

采用SD工艺和Shell工艺的两套生产高纯环氧乙烷装置情况见表1。

由表1可见，A公司采用SD工艺，B公司采用Shell工艺，规模均为200kt/a高纯环氧乙烷，操作时间同是8000h，当量环氧乙烷量和副产乙二醇量稍有差别，对比基准基本一致。

两种高纯环氧乙烷工艺对比

1.原料路线

原料乙烯和纯氧与循环气混合后，进固定床环氧乙烷反应器，在高选择性含银催化剂的作用下发生乙烯氧化反应，主反应生成环氧乙烷，还有一些副反应的发生。反应产生的热量一部分随产物带走使之温度升高，其余部分由反应器壳程锅炉水汽化移走。

2.催化剂 

由于环氧乙烷生产成本中原料乙烯成本通常占70%以上，各专利商把开发高性能催化剂作为降低环氧乙烷生产成本主要手段，围绕着高性能催化剂的研制做了大量工作。改进银催化剂的方向，主要以高选择性、高活性和长寿命为主，同时也要考虑耐热、抗毒、催化剂制备的重现性和易于再生等方面。自上世纪90年代Ag－Ｒe－Cs体系出现以后，银催化剂的研发取得重大突破，以Shell、DOW和SD公司为主线，研究重点是高铼酸铵及其助剂，选择性得到大幅提高，初选择性可高达90%左右，但其活性和稳定性差。近年来，高选择性催化剂研究重点是催化剂稳定性，对载体改进，新的牌号催化剂不断推出，选择性已超过90%，催化剂的活性和稳定性日趋提高。

SD公司研制出带有细孔分布、表面酸碱性适中的高表面积载体。在银中添加碱性成份，使选择性增加，并研究出利用过热蒸汽进行干燥的方法，使银与添加组分均匀地附在载体上，大幅度降低反应温度，提高催化剂选择性和寿命，这种高选择性产品Syndox－400系列已在多套装置上应用成功。A公司200kt高纯环氧乙烷装置采用的即为Syndox－400系列。

Shell继1990年推出Ag－Ｒe－Cs体系的高选择性催化剂S－880系列后，银催化剂的研发工作进步很快。从多方面着手对该系列催化剂进行改进与完善，主要进行提高其活性的研究工作，以降低催化剂末期反应温度，从而延长催化剂的使用寿命。相继推出了S－882、S－886、S－888等型号催化剂。高选择性催化剂初始温度明显下降，选择性下降缓慢，反应条件更趋于温和。B公司200kt高纯环氧乙烷装置采用的即为高选择性催化剂S－888。SD和Shell两家公司所提供的催化剂情况见表2。

3.产品质量

SD工艺和Shell工艺生产出的高纯环氧乙烷产品质量相同，高于《工业用环氧乙烷》GB/T13098－2006中的优等品的指标，见表3。

结论 

比较Shell和SD这两大专利商提供的催化剂性能，其选择性基本相当，都在88%以上。Shell与SD的催化剂性能相比具有优势，Shell催化剂在选择性基本相当的情况下，其平均寿命为4年，比SD长1年。