甲醇在乙二醇裝置中的重要性

張士祥（河南能源化工集團新鄉永金化工有限公司，河南 新鄉453800）

甲醇在乙二醇裝置中的重要性

張士祥
（河南能源化工集團新鄉永金化工有限公司，河南 新鄉453800）

新鄉永金煤制乙二醇裝置中，甲醇在整個生產工藝中起著重要的作用。在乙二醇生產中，甲醇既扮演著反應物、傳熱媒介的角色，同時還起到作為吸收劑、洗滌劑等重要作用。本文結合生產實際，對甲醇在乙二醇裝置中的重要作用進行歸納總結，從而指導甲醇系統的優化，提高甲醇利用率。

乙二醇；甲醇；重要性

1　概述

煤制乙二醇工藝包括CO偶聯制備草酸二甲酯（DMO）和草酸二甲酯加氫反應生成乙二醇（EG）兩個重要過程。

CO催化偶聯制備DMO主要涉及兩個化學反應∶

DMO加氫生成乙二醇主反應式為：

從化學反應式看甲醇作為中間體，在生產亞硝酸甲酯（MN）時作為反應物，在DMO加氫生產EG時作為生成物，在理論上是不消耗的。但在實際生產中由于副反應和收率的限制，需要向系統補充新鮮甲醇以維持在系統的平衡。因此理解甲醇在乙二醇裝置單元操作中的作用，對于合理利用甲醇就顯得尤為重要。

2　甲醇的物理性質

甲醇又稱“木醇”或“木精”，是結構最為簡單的飽和一元醇，化學分子式為CH3OH，分子量32.04，沸點64.7℃。甲醇的汽化潛熱較高1109kJ/kg，其蒸氣與空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸極限為6-36.5%。

3　甲醇在煤制乙二醇裝置單元操作中的作用

3.1反應物料

甲醇在MN制備反應中作為重要的反應物料之一，參與生成MN，具體的操作單元包括MN再生反應器和亞酯氣制備釜。

甲醇在MN再生反應器的化學反應方程式為：

在亞酯氣制備釜中的反應方程式為：

乙二醇裝置運行過程中，需確保系統氮元素的平衡，亞硝酸甲酯（MN）在煤制乙二醇裝置中直接決定了生產的穩定性，因此作為生成MN的重要原料之一的甲醇，在生產中要保證其品質和用量，以維持MN在合成循環氣中含量的穩定，為系統安全、穩定運行提供基礎保障。

冬季住宅的取暖方式調查結果如圖1所示。其中火炕的比例為52%，火墻的比例為23%，暖氣片的比例為19%；另外，火爐的比例為2%，地熱的比例為4%，說明北方農村地區冬季的取暖形式主要以火炕為主[1]，其次是火墻、暖氣片。隨著農村經濟水平提高，也有少數住宅采用地熱取暖，同時較偏遠落后村鎮仍存在火爐取暖。

3.2帶走熱量的媒介

在煤制乙二醇裝置中，甲醇在帶走熱量方面起到舉足輕重的作用。甲醇帶走熱量分為兩種形式，一種是甲醇發生相變由液態變成氣態即氣化帶走熱量；二是甲醇液體溫度升高，帶走熱量。其具體體現的操作單元包括三個部分：MN再生反應器、甲醇洗塔、草酸酯吸收塔。

在MN再生反應器內，生成亞硝酸甲酯是個快速的強放熱反應，甲醇不僅作為反應物，而且作為重要的移熱介質。甲醇噴淋到MN再生反應器內部吸收大量的熱氣化并參與酯化反應，另一部分沒有氣化的的甲醇則通過循環及時把熱量帶出MN再生反應器，從而穩定床層溫度。

甲醇洗塔是甲醇對MN再生反應器反應后的氣相進行洗滌，降低氣相溫度，降低氣相中雜質含量，凈化合成氣。

草酸酯吸收塔是利用DMO在甲醇中的可溶性，甲醇作為吸收劑來吸收反應冷卻分離后氣態DMO。同時甲醇吸收大量工藝氣熱量氣化，降溫效果非常顯著。

3.3防止DMO結晶的洗滌劑

DMO是煤制乙二醇生產中關鍵的中間產品，其主要特性是：熔點54℃，溶于甲醇、乙醇等。DMO在常溫下會結晶，因此，在工藝、設備、生產控制等諸多方面都需要加以控制，否則一旦發生結晶堵塞設備管線，便會造成局部甚至整個生產系統的被迫停車，嚴重影響裝置安全、穩定運行。針對DMO易結晶采取的措施主要有以下四個方面：

（1）工藝配管時，DMO物料的工藝管線走向從高往低布置，盡量不出現死角和U型彎。如不可避免，須在管線的最低點處設排凈導淋；

（2）對DMO物料的塔器、儲槽、工藝管線、閥門、儀表、分析取樣等根據實際情況采取不同的保溫和伴熱措施；

（3）在生產控制上，嚴格控制工藝指標，防止出現DMO濃度高且溫度低的情況。

（4）在DMO泵進口管線上增加甲醇洗滌管線，在開、停車前用甲醇對機泵和管線等設備進行置換清洗。

對于防止結晶的手段上，在設計和生產上（1）（2）（3）這三個方面一般都能實現，在實際生產中要加強（4）中的甲醇洗滌DMO的實施與應用，特別是停車前用甲醇置換沖洗DMO對機泵等設備尤為重要。

3.4調整加氫DMO進料濃度

在煤制乙二醇工藝中，DMO加氫制乙二醇工段DMO濃度需控制在一定范圍內，而調節進料濃度的唯一手段就是在DMO中補入一定量的甲醇，甲醇的量直接影響加氫反應：

補入量較多，DMO濃度過低，一方面增加了機泵的負荷，另一方面從化學平衡來講，由于甲醇在加氫系統為反應物，甲醇進料含量過高，抑制DMO加氫反應。

補入量較少，DMO濃度過高，加氫反應溫度過低時易結焦，溫度過高時反應熱點易集中，副反應增多，從而影響催化劑的選擇性和使用壽命。

因此，根據裝置負荷的大小，按DMO和甲醇的比例合理配入甲醇的量，對于穩定加氫進料和系統的安全、穩定運行至關重要。

3.5DMO的吸收劑

利用DMO在甲醇中的可溶性，在草酸酯吸收塔內，甲醇作為吸收劑來吸收羰化反應冷卻分離后氣體中氣態DMO，避免DMO帶入到壓縮機等后續系統。

3.6提純DMO濃度

在DMO精餾提純中占主要雜質的組分為碳酸二甲酯，碳酸二甲酯的沸點為90.1℃，在常壓下與甲醇形成共沸物，共沸溫度63.8℃，與DMO的沸點相差比較大，因此可以利用甲醇、碳酸二甲酯與草酸酯的沸點不同，將系統中的甲醇、碳酸二甲酯等其它無用組分分離。在DMO提純過程中，通過向精餾塔釜補入少量的甲醇，使DMO和甲醇形成共沸物，從而提高DMO的純度。

3.7機泵的密封沖洗介質

在乙二醇裝置中，甲醇作為部分DMO泵的密封沖洗介質。甲醇直接減少0.3Kg，去除車削量0.1Kg，即每件節約原材料0.2Kg，全年按85萬件計算，直接節約原材料費用0.2Kg×850000件×4.2元/ Kg=71.4萬元；由于輪輞大孔車削量大大減少，立車日常機物料消耗如車刀桿、車刀片減少一半，每年減少2萬元；立車負荷降低，故障降低明顯，據初步計算，四臺立車日常維修費用每年節約10萬元。加上立車工序設備屬生產線瓶頸設備，強度降低后，大大降低生產線停線損失，提高生產效率，節約能源等其他損失。

圖8　為該發明的實體圖

圖9　為該發明的焊槍進退機構

5　結語

持續改進是企業創新發展、不斷提高的永恒主題。利用“四新”技術，敢于打破陳規、勇于創新、持續改善，提升工藝技術水平、提升產品加工技術能力和手段，是打造精品，提升產品競爭力的根本。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.037