催化水合生產的乙二醇產品分離方法
2023-06-01 13:05:41 2
催化水合生產的乙二醇產品分離方法
【專利摘要】本發明涉及一種催化水合生產的乙二醇產品分離方法，主要解決現有技術直接水合工藝反應液中乙二醇濃度低，採用多效蒸發除水，導致工藝流程長、設備多、能耗高、生產成本高的問題。本發明通過採用包括以下步驟：來自催化水合單元的重量百分比濃度為20~40%的乙二醇水溶液進入蒸發器中部，分離後，塔底得到重量百分比濃度為60~70%的乙二醇水溶液，塔頂得到蒸汽物流的技術方案較好地解決了該問題，可用於環氧乙烷催化水合生產乙二醇的工業生產中。
【專利說明】催化水合生產的乙二醇產品分離方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種催化水合生產的乙二醇產品分離方法。
【背景技術】
[0002]乙二醇是重要的脂肪族二元醇，用途廣泛，主要用途是生產聚酯樹脂，包括纖維、薄膜及工程塑料；還可直接用作冷卻劑和防凍劑；同時也是生產醇酸樹脂、增塑劑、油漆、膠粘劑、表面活性劑、炸藥及電容器電解液等產品不可缺少的物質。
[0003]以環氧乙烷為原料製備乙二醇，主要有兩種工藝路線:一種為直接水合法，環氧乙烷與水在一定條件下反應生成乙二醇，反應不需要催化劑就可以進行，分為催化水合和非催化水合兩種工藝；另一種為碳酸亞乙酯法，即環氧乙烷在催化劑作用下，先與CO2反應生成碳酸亞乙酯，然後水解生成乙二醇。
[0004]目前工業生產乙二醇採用水合法的非催化工藝，也是當今生產唯一使用的方法。該方法不使用催化劑，水和環氧乙烷的摩爾比(以下簡稱水合比)為25~32: 1，反應溫度150~190°C,反應壓力3.7~4.0MPag。在高溫高壓下環氧乙燒直接水合合成乙二醇。分離時採用多效蒸發除去60%左右的水，然後經乙二醇(MEG)精餾塔、二乙二醇(DEG)精餾塔、三乙二醇(TEG)精餾塔進行最終分離。該生產工藝流程長、設備多、反應條件苛刻，能耗高，直接影響到乙二 醇的生產成本。
[0005]為了解決以上問題，各國研究者致力於環氧乙烷催化法合成乙二醇的研究。文獻CN1566050公開了一種用於環氧乙烷催化水合製備乙二醇的方法，主要解決以往環氧乙烷非催化水合水比偏高，或催化水合所用的液體酸催化劑腐蝕設備，汙染環境，固體酸催化劑穩定性差或穩定性和活性不能同時達到理想狀態的缺陷。該方法使用的固體酸催化劑以鈮化合物為主要活性組份，以選自鍺、錫、鉛、銻、磷、硫、鐵或鈷中至少一種為助劑，在較低水比條件下反應製備乙二醇。文獻CN101279230A公開了一種可用於環氧乙烷催化水合合成乙二醇的均溫液-固相催化反應器，主要解決現有技術中存在對強放熱反應撤熱困難、催化劑化學溶脹和遇熱膨脹易造成催化劑破碎、每根列管的阻力降不同的問題。該反應器主要由一個能承受壓力的殼體(1)、法蘭(2)、封頭(3)、倒置U型列管(4)、倒置U型列管支承板(5)、防U型管傾斜擋板(6)、枝狀分配器(7)和盤狀再分配器(8)、冷卻或加熱介質進口
(9)、冷卻或加熱介質出口(10)和管箱隔板(11)、液態反應物料由進料管(12)進、出料管
(13)出組成。
[0006]但是，目前的研究只是提出了一些催化水合制乙二醇的思路和初步方案，實現工業化的仍舊是環氧乙烷直接水合工藝。由於在反應單元，水合比高達25~32: 1，導致反應液中含有超過90重量％的水，分離時要採用四效蒸發除去其中的水，然後經乙二醇(MEG)精餾塔、二乙二醇(DEG)精餾塔、三乙二醇(TEG)精餾塔進行最終分離。該生產工藝流程長，設備多，能耗高，直接影響到乙二醇的生產成本。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題是現有技術直接水合工藝反應液中乙二醇濃度低，採用多效蒸發除水，導致工藝流程長、設備多、能耗高、生產成本高的問題，提供一種新的催化水合生產的乙二醇產品分離方法。該方法具有工藝流程短、設備少、能耗低、生產成本低的特點。
[0008]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下:一種催化水合生產的乙二醇產品分離方法，包括以下步驟:來自催化水合單元的重量百分比濃度為20~40%的乙二醇水溶液進入蒸發器中部，分離後，塔底得到重量百分比濃度為60~70%的乙二醇水溶液，塔頂得到蒸汽物流。
[0009]上述技術方案中，所述蒸發器的理論塔板數為:13~28塊，優選範圍為:17~19塊。所述蒸發器的操作壓力為0.05~0.8MPa，優選範圍為0.55~0.65MPa。塔頂操作溫度為80~200°C，優選範圍為150~160°C;塔底操作溫度為120~200°C，優選範圍為170~180°C。所述蒸發器用塔釜再沸器進行加熱，再沸器操作溫度為150~230°C，操作壓力為1.5~2.5MPa。所述塔釜再沸器優選方案為使用外界提供的中壓蒸汽提供熱量；所述中壓蒸汽壓力為1.5~2.5MPa。蒸發器塔頂得到的蒸汽物流優選方案為進入低壓工業蒸汽管網利用。
[0010]本發明方法採用催化水合技術，使反應溫度由現有直接水合工藝的150~190°C降低80~100°C，反應壓力由3.7~4.0MPag降低至0.8~1.2MPag,同時將水合比由26~33降低至5~12。
[0011 ] 本發明方法中，由於採用來自環氧乙烷催化水合單元的濃度高達20~40 %的乙二醇水溶液為進料，減少了分離流程中蒸發器的數量，僅用一個蒸發器就可以將乙二醇水溶液中含水量降低至30~40%，降低了反應後分離的操作難度和設備費用，降低了能耗；可以減少設備費用30%以上，`降低能耗5%，取得了較好的技術效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明工藝流程示意圖。
[0013]圖2為現有直接水合工藝流程示意圖，其中省略了塔釜再沸器。
[0014]圖1中，I為來自催化水合單元的反應液，2為蒸發器，3為塔底乙二醇產品，4為塔頂蒸汽物流，5為塔釜再沸器。
[0015]圖2中，6為來自直接水合單元的反應液，7為一效蒸發器，8為二效蒸發器，9為三效蒸發器，10為四效蒸發器，11為一效蒸發器塔釜物流，12為一效蒸發器塔頂蒸汽物流，13為二效蒸發器塔釜物流，14為二效蒸發器塔頂蒸汽物流，15為三效蒸發器塔釜物流，16為三效蒸發器塔頂蒸汽物流，17為塔底乙二醇產品，18為四效蒸發器塔頂蒸汽物流。
[0016]圖1中，來自催化水合單元的重量百分比濃度為20~40%的乙二醇水溶液I進入蒸發器2中部。分離後，塔底得到重量百分比濃度為60~70%的乙二醇水溶液3，塔頂得到蒸汽物流4。
[0017]圖2中，來自直接水合單元的重量百分比濃度為10~20%的乙二醇水溶液6，依次經一效蒸發器7、二效蒸發器8、三效蒸發器9和四效蒸發器10除水後，在四效蒸發器塔釜得到重量百分比濃度為60~70%的乙二醇水溶液17。各蒸發器的塔頂蒸汽物流12、14、16和18可為各蒸發器塔釜再沸器提供熱量，也可以送至低壓工藝蒸汽管網利用。[0018]下面通過實施例對本發明作進一步闡述。
【具體實施方式】
[0019]【實施例1】
[0020]採用圖1所示流程，催化水合反應單元生成的乙二醇水溶液I進入蒸發器2進行分離，塔底乙二醇混合溶液3進入後續流程分離。塔頂產生的工藝蒸汽4送至低壓工藝蒸汽管網利用。蒸發器再沸器5使用界外提供的中壓蒸汽提供熱量。乙二醇混合溶液3中，乙二醇濃度為51.89重量％，二乙二醇濃度為11.29重量％，三乙二醇濃度為1.38重量％。乙二醇產品的總濃度為64.56重量％ (乙二醇產品包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇)。
[0021]其中，催化水合反應單元生成的乙二醇水溶液I中，乙二醇濃度為21.53重量％，二乙二醇濃度為4.68重量％，三乙二醇濃度為0.57重量％。
[0022]蒸發器的操作條件為:理論塔板數為18塊，操作壓力為0.5906MPa，塔頂溫度為158.4°C，塔釜溫度為 171.8。。。
[0023]再沸器操作溫度為197.50C，操作壓力為1.6MPa。
[0024]以40萬噸/年規模計，整個工藝流程能耗見表1。
[0025]表1
【權利要求】
1.一種催化水合生產的乙二醇產品分離方法，包括以下步驟:來自催化水合單元的重量百分比濃度為20-40%的乙二醇水溶液進入蒸發器中部，分離後，塔底得到重量百分比濃度為60-70%的乙二醇水溶液，塔頂得到蒸汽物流。
2.根據權利要求1所述催化水合生產的乙二醇產品分離方法，其特徵在於所述蒸發器的理論塔板數為:13~28塊。
3.根據權利要求2所述催化水合生產的乙二醇產品分離方法，其特徵在於所述蒸發器的理論塔板數為:17~19塊。
4.根據權利要求1所述催化水合生產的乙二醇產品分離方法，其特徵在於所述蒸發器的操作壓力為0.05~0.8MPa。
5.根據權利要求4所述催化水合生產的乙二醇產品分離方法，其特徵在於所述蒸發器的操作壓力為0.55~0.65MPa。
6.根據權利要求1所述催化水合生產的乙二醇產品分離方法，其特徵在於塔頂操作溫度為8(T200°C，塔底操作溫度為12(T200°C。
7.根據權利要求6所述催化水合生產的乙二醇產品分離方法，其特徵在於塔頂操作溫度為15(Tl60°C，塔底操作溫度為17(Tl80°C。
8.根據權利要求1所述催化水合生產的乙二醇產品分離方法，其特徵在於所述蒸發器用塔釜再沸器進行加熱，再沸器操作溫度為15(T230°C，操作壓力為1.5~2.5MPa。
9.根據權利要求8所述催化水合生產的乙二醇產品分離方法，其特徵在於所述塔釜再沸器使用外界提供的中壓蒸汽提供熱量；所述中壓蒸汽壓力為1.5^2.5MPa。
10.根據權利要求1所述催化水合生產的乙二醇產品分離方法，其特徵在於蒸發器塔頂得到的蒸汽物流進入低壓工業蒸`汽管網利用。
【文檔編號】C07C31/20GK103709002SQ201210377872
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月8日 優先權日:2012年10月8日
【發明者】陳迎, 薛宏慶, 張藝, 賈微, 賈震, 許慎豔 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中石化上海工程有限公司