采用催化加氫工藝提高乙二醇UV值的研究

宇艷會

（安陽永金化工有限公司，河南安陽 455133）

采用催化加氫工藝提高乙二醇UV值的研究

宇艷會

（安陽永金化工有限公司，河南安陽 455133）

乙二醇的UV值是衡量乙二醇質量的一個重要指標，基于此，結合乙二醇的性質、傳統生產工藝、草酸酯加氫合成路徑等，對催化加氫工藝提高乙二醇UV值進行研究。結果表明，催化加氫溫度控制在90℃，化學反應時間8h，氫氣壓力0.3MPa，加圧蒸留保持120℃的溫度和0.09MPa的真空度，是最佳的優化條件。

催化加氫；乙二醇；UV值

1 乙二醇概述

1.1 乙二醇的性質

乙二醇（EG），俗名甘醇。冰點為-13.2℃，沸點為471K，凝固點為262K，閃點為111.1℃。一般情況下，乙二醇表現出來的狀態為無色透明的液體，比較粘稠，帶有甜味，具有吸濕的能力［1］。此外，乙二醇的揮發性比較低，有較高的閃點，易燃。

1.2 乙二醇的傳統生產工藝

1.2.1 環氧乙烷水合法。首先讓高濃度的環氧乙烷經過環氧乙烷再吸收塔，然后配置環氧乙烷和水的混合物，其中環氧乙烷和水的質量比為1∶10。隨后，把該混合物和離開水解反應器的水和乙二醇的混合物換熱。當預熱溫度達到預期的120～160℃時，讓混合物進入到水解反應器。然后進行水解，水解溫度控制在190～200℃，水解時間約為30min，水解時壓力控制在2.23MPa。因為整個反應為放熱反應，所以反應過程中不斷換熱，可以達到很好的節能效果。最后，水解過后的混合物經過減壓和降溫處理后進入到多級的蒸餾系統，經過精餾系統之后，塔頂得到的就是純凈的乙二醇成品，塔釜留下的就是副產品。這樣的生產路徑現在最大的缺點就是耗能太高，不利于節能和產生效益。

1.2.2 乙烯直接水合法。乙烯在含催化劑的醋酸溶液中于160℃、2.84MPa條件下水合生成乙二醇、乙二醇二乙酸酯，其中催化劑一般采用的是TeO2和48%HBr。這兩種物質的混合物可在70～130℃、0.12MPa下經酸催化水解成乙二醇。采用該生產方法，乙烯的轉化效率為60%，選擇性為97%。該生產路徑具有的優點是產品的選擇性高，但是整個過程的耗能比較高，而且催化劑具有一定的腐蝕性，對設備的要求也比較高，所以已經面臨淘汰［2］。

1.2.3 二氯乙烷水解法。乙烯和氯氣通過一定的化學反應可以制得1，2-二氯乙烷，在100～200℃、8～10MPa壓力下，在介質中水解15～60min（反應的介質必須為堿性），得到純度為85%的乙二醇。該方法也存在著

腐蝕比較嚴重的問題，且生成的氯化鈉副產物的分離存在一定的困難。所以，經濟效益的提高存在一定的問題。

1.3 煤制乙二醇的草酸酯加氫合成路徑

1.3.1 草酸二甲酯的生產過程。①生產草酸二甲酯首先要制備原料氣體。第一步，通過分離液態的空氣獲得氧氣，然后在爐內部與煤反應，經過脫硫處理后獲得一氧化碳氣體。第二步，首先獲得水煤氣，然后經過脫硫凈化，再經過高溫和低溫的變換，最后制得氫氣。②原料氣還需要經過一定的處理，采用催化氧化的方法去除其中的氧和氫。此時的混合氣體就是一氧化碳原料氣。③將處理過的一氧化碳原料氣按照一定比例和亞硝酸酯混合，經過催化反應、冷凝，即可得到產物草酸酯［3］。

1.3.2 草酸二甲酯生成乙二醇的過程。在反應發生之前，要在發生反應的容器內裝填粗細在40～60目的催化劑，目的是讓反應發生的速率比較合適。另外，還需要在反應容器的兩端放入一定的石英砂，目的是防止反應容器內發生溝流?？刂坪梅磻膲毫蜏囟龋瑏喯跛狨ト芤盒枰酶邏旱挠嬃勘么蛉氲椒磻萜鲀?，氫氣的量由高壓的質量流量計來控制，兩者在反應容器內充分混合且發生化學反應，最后可以得到高純度的乙二醇［4］。

2 采用催化加氫工藝提高乙二醇UV值的試驗研究

2.1 采用催化加氫工藝提高乙二醇的UV值的試驗介紹

目前，采用催化加氫工藝提高乙二醇UV值的方法還沒有應用到具體的工業生產中，該方法僅僅是從理論走到了試驗的過程。其具體的試驗情況如下：①選取一定量的乙二醇和催化劑作為試驗樣品，選取高催化活性的D27作為催化劑，采用控制單一變量的做法，即只有測試的物理量發生變化；②主要設備是高壓釜，使用之前需要將高壓釜中充滿氮氣，以排除其中的氧氣，隨后用氫氣將添加的氮氣排除；③在試驗的過程中，高壓釜采用油浴加熱的方法，攪拌采用磁力攪拌；④試驗處理階段，包括生成物的過濾、減壓蒸餾、乙二醇UV值的測定。

2.2 加入氫氣的溫度對于產品UV值的影響

氫氣的溫度是試驗中一個非常重要的影響因素。根據常識，化學反應發生是存在一個能量壁壘的，如果反應物質的能量過低，就不能提供充足的能量去打破能量壁壘。但是，一味地提高氫氣的溫度也是不可以的，溫度過高會發生很多的副反應，影響乙二醇的純度。另外，這個反應是需要催化劑參加的反應，而且催化劑的活性也是需要考慮在內的，催化劑的活性對反應速率有著很大的影響。經過試驗測定和評估，試驗溫度的升高會使反應物質的活化能增加，溫度的升高也會使物質的表面粘度降低，利于反應的發生。試驗發現，催化劑的催化效率在90℃時是最高的，所以可以得出如下結論，催化加氫的溫度控制在90℃是最好的。

2.3 加入氫氣的時間對于產品UV值的影響

化學反應的發生是需要時間的，一般在一定的時間范圍內，反應的時間越長，反應進行的越徹底。但是，對于這種有催化劑參與的化學反應，化學反應進行的時間過長，可能會使催化劑中毒，失去原有的催化效率，催化劑催化效率的降低將對化學反應的進行帶來非常大的影響。而且，反應時間的無限延長還可能使化學反應生成很多副產物，造成最終的產品雜質過多。經過試驗測定，該化學反應時間在8h左右最佳。

2.4 加入氫氣的壓力對于產品UV值的影響

氫氣的壓力對于產品UV值的影響不是很大。在保障其他條件一定的前提下，改變不同的氫氣壓力，對化學反應的影響不是很大。通過理論分析，因為是催化反應，所以反應基本上是在催化劑的表面進行的，而且乙二醇中溶解的雜質基本上可以忽略不計。所以，氫氣的壓力只要能滿足正常的反應發生條件就可以，而且反應的壓力要盡可能低，這樣才能創造更大的經濟效益。經過反復的試驗研究，氫氣壓力在0.3MPa時比較合適。

2.5 減壓蒸餾過程對于產品UV值的影響

通過以上試驗，加氫的過程已經可以讓產品的UV值得到很大的提高。但是，還有一部分雜質沒有被去除。剩余去雜質的過程將在減壓蒸餾過程中完成。在減壓蒸餾的過程中，最需要注意的就是保障裝置的氣密性。首先用充氮的辦法排除其中的空氣，避免空氣中的氧氣氧化里面的還原性物質。此外，減壓蒸餾的過程不能在過高的溫度下進行，持續的低溫環境是最佳的反應條件。試驗數據表明，120℃的溫度和0.09MPa的真空度是最佳的反應條件。

3 結語

經過以上的除雜步驟，產品的UV值可以得到很大的提高。經過試驗測定，已經可以很好地滿足國標中的規定。隨著石油的減少，煤制乙二醇是一個很有前途的發展方向，對于煤制乙二醇的研究還有很多的工作需要做。

［1］陳衛航，李清亞，蔣元力，等.乙二醇-1，4-丁二醇二元物系6.67kPa下汽液平衡研究［J］.高?；瘜W工程學報，2015（1）：238-241.

［2］趙淑戰.從副產物和廢水中回收和純化乙二醇［J］.化工環保，2014（4）：335.

［3］馬永剛.電石爐氣法合成乙二醇的發展前景［J］.石河子科技，2014（3）：37-39.

［4］張駿馳.天然氣蒸汽轉化改造制乙二醇合成氣方案的研究［J］.煉油技術與工程，2015（3）：22-26.

Study on Improving the UV Value of Ethylene Glycol by Catalytic Hydrogenation Process

Yu Yanhui
（Anyang Yong Jin Chemical Co.Ltd.，Anyang Henan 455133）

Ethylene glycol UV value is an important index to measure the quality of glycol,based on this,in combina?tion with the nature of ethylene glycol,the traditional production process,the synthesis route of oxalic ester hydroge?nation,improving the UV value of ethylene glycol by catalytic hydrogenation process was studied.The results showed that the optimal condition was 90℃of the catalytic hydrogenation,eight hours of reaction time,0.3MPa of hydrogen pressure,with pressure distillation maintain 120℃and 0.09MPa vacuum.

catalytic hydrogenation；ethylene glycol；UV value

TQ223.162

A

1003-5168（2016）10-0133-02

2016-09-20

宇艷會（1974-），女，大專，助理工程師，研究方向：煤制乙二醇。