工業生產乙二醇反應器設計改進

童建穎

摘 要：傳統工藝是石化路線，傳統路線生產工藝流程長、設備多、能耗高、成本較高。經改進采用碳一化路線，相比傳統路線該路線生產工藝流程縮短、設備減少、能耗降低、成本低下。本文介紹了工業生產乙二醇反應器的設計進行改進。經改進采用碳一化路線，相比傳統路線該路線生產工藝流程縮短、設備減少、能耗降低、成本低下。

關鍵詞：乙二醇；反應器；設計

乙二醇（EG），俗稱甘醇，是最簡單和最重要的脂肪族二元醇，更是一種重要的有機化工原料。它既可以作為生產醇酸樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酯纖維和聚酯塑料的重要原料，也可以作為高沸點溶劑。隨著近幾年全球聚酯產品市場消費的增加和乙二醇生產工藝的不斷創新，世界范圍內乙二醇的生產發展很快。工藝以合成氣和甲醇為原料，甲醇以Na2CO3為催化劑脫氫制備的甲醛以羰基化反應生成乙醇酸，乙醇酸酯化加氫生成乙二醇，精餾后獲得濃度達到99.9%的乙二醇產品。

1流程介紹

工藝流程分為以下四個工段：甲醇氧化脫氫工段、甲醛羰基化工段、乙醇酸酯化工段、合成工段。

1.1氧化脫氫工段。本段工藝主要模擬的是甲醇在0.1MPa，650℃條件下，以Na2CO3為主要成分的催化劑氧化脫氫生成甲醛。工藝中的主要反應為：

2CH2OH→2HCHO+H2

1.2羰基化工段。本段工藝主要模擬的是甲醛與CO，H2O在6.9MPa，50℃條件下，用酸性離子液體作為催化劑進行羰基化反應生成乙醇酸。工藝中的主反應為：

HCHO+CO+H2O→HOCH2COOH

1.3酯化工段。本工段工藝乙醇酸與甲醇在2MPa，380℃條件下，用SO42-/ZrO2催化劑發生酯化反應生成乙醇酸甲酯。其中，主反應為：

HOCH2COOH+CH3OH→HOCH2COOCH3+H2O

1.4合成工段。本工段工藝乙醇酸甲酯與氫氣在210℃，3.5MPa條件下，以Cu-Cr催化劑發生加氫反應。

2改進后的反應器

甲醛羰基化化反應器示意圖。

3甲醛羰基化反應中，反應器設計改進，改進后有如下優點

3.1反應器內外壁產生的溫差應力小，有補償熱應力引起的變形能力，能適應管內管間物料溫差較大的操作，大大增加了管板的穩定性和耐用性，從而提高了甲醛氧化反應器的耐用性。

3.2在氧化筒內壁中進行絕熱保護，筒體外壁采用汽液冷卻，避免氧化筒材料在高溫下出現強度、塑性及抗氧化性顯著下降的情況，因此大大降低了氧化筒材料的報廢率，從而大大提高了甲醛氧化反應器的使用壽命。

3.3同時在羰基化反應中使用了多段式固定床反應器，使原料多次觸碰催化劑，使其反應的更加徹底。反應器結構簡單，能容納較多的催化劑，使反應物與催化劑充分接觸，溫度分布合理，產能大，轉化率高。

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