煤制乙二醇產(chǎn)品直接液相加氫技術(shù)應(yīng)用

宋 俊，白一霈

（壽陽(yáng)化工有限責(zé)任公司，山西 壽陽(yáng) 045400）

0 引言

壽陽(yáng)化工有限責(zé)任公司一期年產(chǎn)20 萬(wàn)t 乙二醇項(xiàng)目，采用煤制合成氣經(jīng)草酸二甲酯制乙二醇技術(shù)路線。

目前市場(chǎng)上的煤制乙二醇產(chǎn)品面臨雜質(zhì)較多，成分復(fù)雜，分離成本高的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。為維持企業(yè)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高煤制乙二醇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)對(duì)精餾裝置采出的精乙二醇直接催化液相加氫以獲得聚酯級(jí)乙二醇為目的，討論液相加氫技術(shù)在煤制乙二醇行業(yè)上的應(yīng)用。

1 改造背景

壽陽(yáng)化工乙二醇精餾裝置側(cè)采出的精乙二醇現(xiàn)通過(guò)樹(shù)脂精制單元來(lái)提高終端產(chǎn)品質(zhì)量，樹(shù)脂精制單元運(yùn)行過(guò)程中曾經(jīng)或目前存在以下問(wèn)題：①催化劑末期，通過(guò)1#樹(shù)脂后，220 nm 紫外透光率降1%～2%，通過(guò)2#樹(shù)脂后，與1#樹(shù)脂出口相比，220 nm 紫外透光率下降2%～8%，影響產(chǎn)品質(zhì)量；②1#樹(shù)脂需要定期再生，操作工勞動(dòng)量大，且再生采用堿液，產(chǎn)生大量含鹽廢水，環(huán)保壓力大；③樹(shù)脂使用壽命約為1～1.5 a，更換成本高，廢樹(shù)脂處理帶來(lái)環(huán)保壓力和成本。針對(duì)以上問(wèn)題，實(shí)施以下改造方案。

2 原理及方案

2.1 工藝原理

煤制乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量，受工藝參數(shù)變化、原料組分變化或催化劑壽命等影響，其副反應(yīng)較多，尤其在催化劑末期，乙二醇產(chǎn)品中醛、酮、酯和羧酸類(lèi)化合物等雜質(zhì)濃度增加。這些微量有機(jī)物含有C=C 和C=O 雙鍵及其共軛結(jié)構(gòu)基團(tuán)，可使乙二醇在200～400 nm 紫外區(qū)有較大的吸收，表現(xiàn)出紫外透光率的顯著下降。

乙二醇液相加氫工藝原理是乙二醇在液相加氫催化劑下進(jìn)行催化加氫，使乙二醇中對(duì)紫外有吸收的不飽和鍵－C=C－、－C=O、－C=C－C=O 與H2發(fā)生加成反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)紫外無(wú)吸收的飽和鍵，從而提高乙二醇產(chǎn)品的紫外透光率，同時(shí)降低乙二醇產(chǎn)品的醛含量，達(dá)到提高乙二醇產(chǎn)品品質(zhì)的效果。

主要反應(yīng)式如圖1 所示。

圖1 主要反應(yīng)方程式Fig.1 Principal reaction equation

2.2 液相加氫流程

液相加氫流程如圖2 所示。

圖2 液相加氫流程Fig.2 Flow of liquid phase hydrogenation

由圖2 可見(jiàn)，乙二醇進(jìn)入緩沖罐1，經(jīng)給料泵2 送往預(yù)熱器3 加熱后，與氫氣在管道混合器內(nèi)混合，進(jìn)入液相加氫反應(yīng)器5。在催化劑的作用下，乙二醇中C=O 雜質(zhì)和氫氣進(jìn)行反應(yīng)，將產(chǎn)品里影響乙二醇紫外透光率的微量物質(zhì)轉(zhuǎn)化、去除。反應(yīng)后的氣液兩相物料在反應(yīng)器的下部空間進(jìn)行氣液分離，氣相從氣液分離空間的上部在壓力調(diào)節(jié)閥排出至閃蒸槽6，液相乙二醇從反應(yīng)器底部在液位調(diào)節(jié)閥排入閃蒸槽6，出料泵送往精餾系統(tǒng)，提高聚酯級(jí)乙二醇優(yōu)等率。

2.3 改造方案

原流程為精餾裝置側(cè)采的精乙二醇，泵送至樹(shù)脂精制單元進(jìn)行質(zhì)量提升后送往優(yōu)級(jí)品罐。精餾裝置頂采的工業(yè)級(jí)乙二醇一部分經(jīng)液相加氫后返回系統(tǒng)，另一部分采出去工業(yè)品儲(chǔ)罐。

改造新增的管線管件閥門(mén)及流程等如圖3 所示。

圖3 改造方案流程Fig.3 Flow of reconstruction scheme

由圖3 可見(jiàn)，原流程中的①③⑤號(hào)閥門(mén)關(guān)閉，②④號(hào)閥門(mén)保持開(kāi)位，同時(shí)開(kāi)啟新增的⑥⑦或⑧號(hào)閥門(mén)。精餾裝置頂采的工業(yè)級(jí)乙二醇通過(guò)②號(hào)閥直接采出去工業(yè)品儲(chǔ)罐。精餾裝置側(cè)采的精乙二醇，通過(guò)新增的⑥號(hào)閥送往液相加氫裝置，加氫后的產(chǎn)品經(jīng)④⑦號(hào)閥送至樹(shù)脂精制單元后送往優(yōu)級(jí)品儲(chǔ)罐，同時(shí)，如加氫后的產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)達(dá)到優(yōu)級(jí)品品質(zhì)，可直接通過(guò)⑧號(hào)閥送至優(yōu)級(jí)品儲(chǔ)罐。

3 改造效果分析

3.1 改造前乙二醇產(chǎn)品過(guò)樹(shù)脂質(zhì)量提升單元

EG 催化劑末期，乙二醇產(chǎn)品過(guò)樹(shù)脂質(zhì)量提升后紫外變化值見(jiàn)表1。

表1 乙二醇產(chǎn)品通過(guò)質(zhì)量提升單元紫外透光率數(shù)據(jù)Table 1 Uv of ethylene glycol products through quality improvement unit

EG 催化劑在初期和穩(wěn)定期工況下，樹(shù)脂質(zhì)量提升對(duì)乙二醇產(chǎn)品紫外具有正作用提升能力，隨著催化劑使用至末期，粗品中雜質(zhì)較多，進(jìn)入樹(shù)脂質(zhì)量提升后，一定程度抑制樹(shù)脂質(zhì)量提升能力，在乙二醇產(chǎn)品220 nm 紫外透光率84%左右工況下、通過(guò)1#樹(shù)脂紫外透光率降低1%～2%，通過(guò)2#樹(shù)脂紫外透光率降低3%～4%，降低乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 改造后乙二醇產(chǎn)品過(guò)液相加氫裝置

EG 催化劑末期，乙二醇產(chǎn)品通過(guò)液相加氫后紫外及醛含量變化值見(jiàn)表2。

表2 乙二醇產(chǎn)品通過(guò)液相加氫紫外透光率及醛含量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2 Experimental data of uv and aldehyde content of ethylene glycol products by liquid phase hydrogenation

EG 催化劑末期，隨著雜質(zhì)增多，乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量越差，紫外越差，在乙二醇產(chǎn)品通過(guò)樹(shù)脂質(zhì)量提升后，也無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量的工況下，選擇乙二醇產(chǎn)品通過(guò)液相加氫裝置，使乙二醇產(chǎn)品中-C=C-、-C=O、-C=C-C=O 等雜質(zhì)與H2進(jìn)行加氫反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為對(duì)紫外不吸收的飽和鍵物質(zhì)，提升產(chǎn)品質(zhì)量。在該工況下，乙二醇產(chǎn)品220 nm 紫外透光率78%左右，275 nm 紫外透光率90%左右，通過(guò)液相加氫后，220 nm 紫外透光率提高約5%～8%，275 nm 紫外透光率提高約5%～8%，同時(shí)降低產(chǎn)品醛含量，達(dá)到乙二醇國(guó)標(biāo)值范圍內(nèi)，確保催化劑末期乙二醇產(chǎn)品外賣(mài)，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，壽陽(yáng)化工有限責(zé)任公司通過(guò)乙二醇產(chǎn)品液相加氫實(shí)驗(yàn)，證明液相加氫對(duì)提高乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量有顯著效果，增加乙二醇產(chǎn)品液相加氫項(xiàng)目，可以延長(zhǎng)樹(shù)脂使用壽命，減少含鹽廢水量，降低生產(chǎn)環(huán)保壓力，尤其在催化劑末期，乙二醇產(chǎn)品雜質(zhì)較多工況下，在樹(shù)脂質(zhì)量提升單元對(duì)乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量提升具抑制作用下，通過(guò)液相加氫裝置提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加企業(yè)效益，提高了煤制乙二醇的整體競(jìng)爭(zhēng)力。