淺談煤制乙二醇合成工藝

崔士彬（洛陽永金化工有限公司,河南 洛陽 471100）

近10年來，由于聚酯工業(yè)迅速發(fā)展，國內市場對乙二醇的需求量與日俱增。而我國緊靠石油生產乙二醇的生產能力遠遠不足以人們需求，大部分只能靠進口來維持乙二醇行業(yè)的發(fā)展，近幾年，我國引進多套煤制乙二醇工藝裝置，煤制乙二醇的生產能力的強大發(fā)展勢在必行，就目前草酸二甲酯加氫生產乙二醇的生產工藝淺談一下自己的見解。

1 乙二醇的合成工藝

1.1 亞硝酸甲酯(MN)的合成

該反應的反應方程式為：

該反應在酯化塔中進行，因為用的氧氣是純氧，所以需要注意的是避免氧穿透，再者因為有CO和O2的同時存在，難免會有NO2生成，NO2與H2O的同時存在又會促使硝酸生成，所以我們保持NO越高含量，酯化反應可以快速的發(fā)生，減少二氧化氮與水反應生成硝酸的機會，減少硝酸的生成。因為此反應劇烈且放出大量熱，所以必須嚴格控制反應的溫度，及時調整工藝指標，避免飛溫現(xiàn)象發(fā)生，又因為亞硝酸甲酯極易溶于甲醇，所以此塔不適宜過低的溫度而使得亞硝酸甲酯氣體過多溶于甲醇而不能有效地利用。

1.2 草酸二甲酯(DMO)的合成

此反應的反應方程式為：

此羰化反應是需要一定溫度、壓力以及催化劑才能完成，此反應需要嚴格的控制比例，若CO和MN的比例不合適就會使反應大量產生碳酸二甲酯（DMC）。由于反應放出巨大熱量，為了使反應器中的熱量能及時有效地送出，在汽包與反應器夾套之間設置多臺泵強制夾套里過熱水做循環(huán)流動。此反應產生的DMO比較特殊，純態(tài)此物質在54℃便會結晶，所以此產物的存儲需要處處夾帶伴熱。一但DMO結晶，管道以及泵的疏通較麻煩并且后段的生產會產生諸多堵塞問題。 1.3乙二醇（EG）合成

此反應的反應方程式為：

此加氫反應也是在一定壓力一定溫度和催化劑的前提下發(fā)生的，生成EG的反應比較溫和，易于操作，但由于H2的占有比例遠遠多于DMO，所以一但過加氫則會使已經(jīng)生成的EG變成乙醇。所以此反應要嚴格控制其溫度。

2 反應工藝流程之間的優(yōu)化措施以及影響系統(tǒng)負荷提高的因素

2.1 系統(tǒng)中進羰化反應器前的NO的高低在系統(tǒng)中占著舉足輕重的地位，對其含量的控制應遵循以下生產理念。

2.1.1 根據(jù)酯化副反應方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO，NO含量高可以抑制該反應的發(fā)生，即越有不利于硝酸的生成；

2.1.2 根據(jù)酯化反應方程式

NO越高，酯化反應可以快速的發(fā)生，減少二氧化氮與水反應生成硝酸的機會，減少硝酸的生成。

2.1.3 根據(jù)羰化反應方程式

2CO+2CH3ONO=(COOCH3)2+2NO，NO含量越低越有利于DMO的生成，NO含量越高越不利于DMO的生成；

2.1.4 根據(jù)反應方程式2NO+2CO=N2+2CO2，NO含量越高，越有利于該副反應的發(fā)生，系統(tǒng)中要保證一定量的氮氣和二氧化碳的存在，保證氮氣和二氧化碳的分壓，才有可能抑制該反應的發(fā)生。

綜上所述，循環(huán)氣中NO和MN的含量較高的話，因氮氣和二氧化碳的含量一定，即CO的含量偏低，會造成CO與亞酯氣的比低于2，這樣在羰化反應器內，生成DMC的副反應會增多，如果不能分離出來，帶入加氫系統(tǒng)，會因發(fā)生副反應影響產品的透光率。循環(huán)氣中NO含量低，雖然有利于DMO的生成，但因發(fā)生副反應生成硝酸而損失的MN的量增加，再者NO含量過低，氧氣易穿透酯化塔，從安全因素考慮，NO含量不宜過低。

2.2 影響系統(tǒng)負荷提升的因素

2.2.1 羰化反應的反應熱較大，所以此反應在反應時會有些惰性氣體來稀釋有效氣體的反應，起到一定的保護作用，但是隨著負荷的提高，有效氣體組分肯定是隨之提高，則惰性保護氣體含量會被迫減少，此條件對反應比較劇烈的羰化反應的加大負荷起到一定的制約作用②循環(huán)氣壓縮機的循環(huán)量的大小也會影響負荷的提高，若反應的單程轉化率一定的情況下，加大循環(huán)氣量則可以加大產品產量，但是壓縮機的循環(huán)量不是可以大幅度提高的，一但選型之后參數(shù)也就確定，所以壓縮機的循環(huán)量的大小也是后期制約負荷提升的因素之一。③在加氫反應器里H2與DMO的摩爾比只有達到一個比較合適的比例才能使反應安全穩(wěn)定地發(fā)生，然而系統(tǒng)中H2與DMO的摩爾比不是一成不變的，隨著負荷的提高H2與DMO的摩爾比是等比例縮小的，一但小到一定程度此反應就會有反應不完全甚至因不完全反應的物料在催化器床層積累而堵塞催化劑，這樣的話加氫系統(tǒng)就會崩潰，因此H2與DMO的摩爾比隨著系統(tǒng)負荷的提高而逐漸降低也是影響系統(tǒng)負荷提升的一個重大因素。④因為MN易容與甲醇，系統(tǒng)中的廢甲醇需要外排，這樣的話同樣也將好不易產生的MN又白白浪費掉了。因此建立MN的平衡也至關重要，一但MN的平衡破壞則將影像系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3 結語

對于煤制乙二醇裝置的生產研究非常有意義，因為這將關乎到企業(yè)的產量、產品的成本以及企業(yè)的利潤和長久發(fā)展。如果生產工藝的指標參數(shù)根據(jù)實際情況優(yōu)化一下的話，可能會達到意想不到的效果，目前煤制乙二醇技術還沒達到成熟的階段，所以在摸索前進的道路上我們應該研究優(yōu)化一下可行的方法。使企業(yè)的生產實現(xiàn)多、快、好、省的長期穩(wěn)定地發(fā)展。

[1]華強.催化水合法合成乙二醇研究[D]南京：南京工業(yè)大學,2003.

[2]趙鳳閣.乙二醇制備方法的專利技術進展及評述,精細與專用化學品2011年7月19（7）38-41.