[发明专利]一种含钒酸盐的脱碳溶液

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱碳溶液，尤其涉及一种含钒酸盐的脱碳溶液。

背景技术

现有技术中，多采用直接氧化法制备环氧乙烷/乙二醇，即以银催化剂催化，使乙烯氧化生成环氧乙烷。在此法中乙烯环氧化反应对催化剂的要求有以下几点：

(1)反应活性：催化剂的反应活性好，可以降低乙烯环氧化反应的反应温度，对生成环氧乙烷更有利。

(2)选择性高：催化剂的选择性高，可以减弱副反应，减少由于副反应释放出来的热量，使反应温度容易控制在适合生成环氧乙烷反应的温度范围内，有利于提高环氧乙烷的收率，从而降低物料的损耗。

目前，国内的环氧乙烷生产装置和乙二醇生产装置多采用英荷SHELL公司的环氧乙烷/乙二醇装置，为了挖掘该装置潜力，增加产能、降低物耗，可采用Shell高选择性催化剂S-865A，该催化剂是环氧乙烷高选择性银催化剂。作为一种节能降耗新技术，其研究发展迅速，并已成功实现了工业化应用。该催化剂应用条件要求反应器的入口CO₂浓度小于2％，而目前的环氧乙烷生产装置和乙二醇生产装置的反应器的入口CO₂浓度普遍在4.5％以上。为满足应用Shell高选择性催化剂S-865A的条件，需要对二氧化碳脱除单元工艺进行改造。

现有技术中，本发明人通过对环氧乙烷生产装置和乙二醇生产装置的脱碳系统流程进行研究后，采用60～80℃的二氧化碳脱除工艺，并结合蒸汽喷射闪蒸工艺，以中国专利CN101066516中的脱碳溶液为CO₂吸收液添加到脱碳系统中，并在维持脱碳塔原有设备不改变的情况下，将钾碱浓度由原来18％～20％提高至30％～35％，钾碱液的循环量由514m³/h降低至310～330m³/h，即由699t/h降低至421.6～448.8t/h，二氧化碳解吸塔的加热蒸汽是12吨/小时，能耗为66千克标油/吨EOE。其不足之处是，脱碳塔要改填整装填料，控制分流率在50％的条件下，才能满足催化剂初期反应器入口CO₂浓度为1.8％mol和末期反应器入口CO₂浓度为2.0％mol的要求，使得环氧乙烷的时空产率可达250kg EOE/h.m³cat，平均选择性达到82.48％。但是，一旦二氧化碳吸收塔≥50％分流率时，反应器入口CO₂浓度平均值就会升为2.43％mol，比Shell高选择性催化剂S-865A对CO₂浓度的要求高出35％，不能达到初期反应器入口CO₂浓度≤1.80％mol的要求，而且比Shell高选择性催化剂S-865A对CO₂浓度的要求高出21.5％，也不能满足末期反应器入口CO₂浓度≤2.0％mol的要求，因此在实际上Shell高选择性催化剂S-865A的反应活性受到了抑制，且选择性偏低。而中国石化工程建设公司(SEI)和华东理工大学化学工艺研究所给出的建议是，若要达到初期反应器入口CO₂浓度≤1.80％mol和末期反应器入口CO₂浓度≤2.0％mol的CO₂脱除要求，必须对脱碳塔的塔内件进行改造。但是，这种改造的难度是比较大的，增加脱碳溶液的吸收能力是最有效的方法。

另外，中国专利申请CN101066516A中提供的脱碳溶液的pH在13.0～13.9之间，属于高碱度和高硼酸盐的溶液，易对脱碳系统的碳钢设备会造成严重的腐蚀，缩短了脱碳系统的碳钢设备使用寿命，因此在实际生产中乙二醇装置脱碳系统很少使用这种高碱度和高硼酸盐的溶液来脱除二氧化碳。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种含钒酸盐的脱碳溶液，该脱碳溶液具有较好的CO₂脱除效果，有效降低反应器入口的CO₂的浓度，使得环氧乙烷生产装置或乙二醇生产装置的反应器中的反应环境达到Shell高选择性催化剂S-865A发挥其性能的要求。

本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：一种含钒酸盐的脱碳溶液，所述的脱碳溶液为KVO₃、K₂HBO₃和K₂CO₃的混合溶液，该混合溶液的总碱度在31％～43％范围之间，PH值为10～12。