催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)直接水合生產(chǎn)乙二醇存在設(shè)備投資高，能量消耗高的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)采用包括以下步驟：a)含環(huán)氧乙烷和水的物流1進(jìn)入催化水合反應(yīng)單元R，反應(yīng)后得到含乙二醇的物流6；b）物流6進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3，預(yù)熱后得到物流7；c）物流7進(jìn)入蒸發(fā)塔T中部，分離后，塔底得到乙二醇水溶液8，塔頂?shù)玫秸羝锪?；d）物流9分為物流10和物流11；物流10進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3;物流11進(jìn)入后續(xù)流程的技術(shù)方案較好地解決了該問(wèn)題，可用于環(huán)氧乙烷催化水合生產(chǎn)乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乙二醇是重要的脂肪族二元醇，用途廣泛，主要用途是生產(chǎn)聚酯樹(shù)脂，包括纖維、薄膜及工程塑料；還可直接用作冷卻劑和防凍劑；同時(shí)也是生產(chǎn)醇酸樹(shù)脂、增塑劑、油漆、膠粘劑、表面活性劑、炸藥及電容器電解液等產(chǎn)品不可缺少的物質(zhì)。
[0003]以環(huán)氧乙烷為原料制備乙二醇，主要有兩種工藝路線(xiàn):一種為直接水合法，環(huán)氧乙烷與水在一定條件下反應(yīng)生成乙二醇，反應(yīng)不需要催化劑就可以進(jìn)行，分為催化水合和非催化水合兩種工藝；另一種為碳酸亞乙酯法，即環(huán)氧乙烷在催化劑作用下，先與CO2反應(yīng)生成碳酸亞乙酯，然后水解生成乙二醇。
[0004]目前工業(yè)生產(chǎn)乙二醇采用水合法的非催化工藝，也是當(dāng)今生產(chǎn)唯一使用的方法。該方法不使用催化劑，水和環(huán)氧乙烷的摩爾比(以下簡(jiǎn)稱(chēng)水合比)為25~32:1，反應(yīng)溫度150~190°C,反應(yīng)壓力3.7~4.0MPag。在高溫高壓下環(huán)氧乙燒直接水合合成乙二醇。分離時(shí)采用多效蒸發(fā)除去60%左右的水，然后經(jīng)乙二醇(MEG)精餾塔、二乙二醇(DEG)精餾塔、三乙二醇(TEG)精餾塔進(jìn)行最終分離。該生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、設(shè)備多、反應(yīng)條件苛刻，能耗高，直接影響到乙二醇的生產(chǎn)成本。
[0005] 為了解決以上問(wèn)題，各國(guó)研究者致力于環(huán)氧乙烷催化法合成乙二醇的研究。文獻(xiàn)CN1566050公開(kāi)了一種用于環(huán)氧乙烷催化水合制備乙二醇的方法，主要解決以往環(huán)氧乙烷非催化水合水比偏高，或催化水合所用的液體酸催化劑腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，固體酸催化劑穩(wěn)定性差或穩(wěn)定性和活性不能同時(shí)達(dá)到理想狀態(tài)的缺陷。該方法使用的固體酸催化劑以鈮化合物為主要活性組份，以選自鍺、錫、鉛、銻、磷、硫、鐵或鈷中至少一種為助劑，在較低水比條件下反應(yīng)制備乙二醇。文獻(xiàn)CN101279230A公開(kāi)了一種可用于環(huán)氧乙烷催化水合合成乙二醇的均溫液-固相催化反應(yīng)器，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在對(duì)強(qiáng)放熱反應(yīng)撤熱困難、催化劑化學(xué)溶脹和遇熱膨脹易造成催化劑破碎、每根列管的阻力降不同的問(wèn)題。該反應(yīng)器主要由一個(gè)能承受壓力的殼體(1)、法蘭(2)、封頭(3)、倒置U型列管(4)、倒置U型列管支承板(5)、防U型管傾斜擋板(6)、枝狀分配器(7)和盤(pán)狀再分配器(8)、冷卻或加熱介質(zhì)進(jìn)口
(9)、冷卻或加熱介質(zhì)出口(10)和管箱隔板(11)、液態(tài)反應(yīng)物料由進(jìn)料管(12)進(jìn)、出料管
(13)出組成。
[0006]但是，目前的研究只是提出了一些催化水合制乙二醇的思路和初步方案，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的仍舊是環(huán)氧乙烷直接水合工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)直接水合生產(chǎn)乙二醇存在設(shè)備投資高，能量消耗高的問(wèn)題，提供一種新的催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法。該方法具有設(shè)備投資少，能量消耗低的特點(diǎn)。[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，包括以下步驟:
a)含環(huán)氧乙烷和水的物流I進(jìn)入催化水合反應(yīng)單元R，反應(yīng)后得到含乙二醇的物流
6 ；
b)物流6進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3，預(yù)熱后得到物流7；
c)物流7進(jìn)入蒸發(fā)塔T中部，分離后，塔底得到乙二醇水溶液8，塔頂?shù)玫秸羝锪?;
d)物流9分為物流10和物流11;物流10進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3;物流11進(jìn)入后
續(xù)流程。
[0009]本發(fā)明的一種實(shí)施方式為，所述催化水合單元為一級(jí)反應(yīng)器。所述反應(yīng)器的操作條件為溫度7(Tl20°C，壓力0.4~1.5MPa，空速1.0~5.0小時(shí)-1。
[0010]本發(fā)明的另一種實(shí)施方式為，所述催化水合反應(yīng)單元包括至少兩級(jí)反應(yīng)器；至少一組相鄰的反應(yīng)器間設(shè)置有旁路級(jí)間冷卻器；除最后一級(jí)反應(yīng)器外，至少一級(jí)反應(yīng)器的出口流出物分為兩股，一股進(jìn)入下一級(jí)反應(yīng)器，另一股經(jīng)級(jí)間冷卻器冷卻后進(jìn)入下一級(jí)反應(yīng)器；進(jìn)入級(jí)間冷卻器的反應(yīng)器流出物重量占所述反應(yīng)器總流出物重量的5飛0%，優(yōu)選范圍為30~55%。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述催化水合單元包括兩級(jí)反應(yīng)器；含環(huán)氧乙烷和水的物流I進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器Rl，反應(yīng)后得到物流2 ;物流2分為物流3和物流4兩股；物流4進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器R2;物流3進(jìn)入級(jí)間冷卻器Dl換熱，換熱后得到物流5，物流5進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器R2 ；物流4和物流5在二級(jí)反應(yīng)器R2中反應(yīng)，反應(yīng)后得到含乙二醇的物流6。其中，物流3與物流4的重量比為0.05~1.5，優(yōu)選范圍為0.4~1.2。所述一級(jí)反應(yīng)器Rl的操作條件為:溫度70~120°C，優(yōu)選范圍為8(T90°C;壓力0.4~1.5MPa，優(yōu)選范圍為0.8~1.5MPa，空速1.0~5.0小時(shí)_\優(yōu)選范圍為3.0-3.5小時(shí) ' `所述二級(jí)反應(yīng)器R2的操作條件為:溫度7(Tl20°C，優(yōu)選范圍為8(T90°C;壓力0.4~1.5MPa，優(yōu)選范圍為0.8~1.5MPa，空速1.0-5.0小時(shí)―1，優(yōu)選范圍為3.0-3.5小時(shí)-1。所述級(jí)間冷卻器Dl的操作條件為:進(jìn)口溫度為7(Tl00°C，優(yōu)選范圍為8(T95°C;出口溫度為5(T75°C，優(yōu)選范圍為6(T70°C。物流4和物流5優(yōu)選方案為混合后進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器。
[0012]本發(fā)明方法中，含環(huán)氧乙烷和水的物流I中，環(huán)氧乙烷和水的摩爾比為1:(5~12)。
[0013]本發(fā)明方法中，蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3的操作條件為:催化反應(yīng)產(chǎn)物入口溫度80^1 IO0C ,出口溫度為:11(T160°C ;優(yōu)選范圍為催化反應(yīng)產(chǎn)物入口溫度85~95°C，出口溫度為14(Tl50°C。物流10與物流11的重量比為5~50%，優(yōu)選范圍為30~40%。所述蒸發(fā)塔的塔板數(shù)為:13~24塊，優(yōu)選范圍為:17~19塊。所述蒸發(fā)器的操作壓力為0.05~0.8 MPa,優(yōu)選范圍為0.55~0.65MPa。塔頂操作溫度為10(T200°C，優(yōu)選范圍為15(Tl60°C ;塔底操作溫度為12(T20(TC，優(yōu)選范圍為17(T18(TC。所述蒸發(fā)器用塔釜再沸器進(jìn)行加熱，再沸器操作溫度為15(T230°C，操作壓力為1.5^2.5MPa。所述塔釜再沸器優(yōu)選方案為使用外界提供的中壓蒸汽提供熱量；所述中壓蒸汽壓力為1.5^2.5MPa。蒸發(fā)塔塔頂?shù)玫降恼羝锪鲀?yōu)選方案為進(jìn)入低壓工業(yè)蒸汽管網(wǎng)利用。
[0014]本發(fā)明方法優(yōu)選方案為催化水合反應(yīng)單元產(chǎn)生的撤熱熱水用于冷凍機(jī)D2制冷后，再輸送至催化水合反應(yīng)單元循環(huán)使用。其中，所述冷凍機(jī)制冷熱水的操作條件為:進(jìn)口溫度為85~95°C，出口溫度為75~85°C。[0015]環(huán)氧乙烷催化水合制乙二醇是液固相放熱催化反應(yīng)，隨著反應(yīng)過(guò)程的進(jìn)行，不斷放出的反應(yīng)熱使催化劑床層溫度升高。為了提高反應(yīng)器的效率，需要把反應(yīng)熱移出以降低反應(yīng)溫度。本發(fā)明方法中的反應(yīng)器可以選擇傳統(tǒng)的列管式固定床反應(yīng)器，催化劑裝載于列管中，換熱介質(zhì)從列管外通過(guò)。原料從底部進(jìn)料管進(jìn)入進(jìn)料分配器，通過(guò)分配器后分布到各個(gè)列管中。但由于該反應(yīng)屬于強(qiáng)放熱反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)催化劑會(huì)化學(xué)溶脹和遇熱膨脹極容易造成催化劑的破碎，使催化劑使用壽命短，并且每根列管內(nèi)裝載的催化劑量不盡相同，運(yùn)行時(shí)每根列管的阻力降不同影響反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率與選擇性。因此，本發(fā)明方法中使用的反應(yīng)器優(yōu)選方案為選擇文獻(xiàn)CN101279230A公開(kāi)的一種均溫液一固相催化反應(yīng)器，其中的列管是倒置U型列管，催化劑裝填在倒置U型列管的外側(cè)，故反應(yīng)器催化劑裝填系是列管式固定床反應(yīng)器的I~2倍，并且催化劑裝卸方便、阻力降穩(wěn)定、對(duì)催化劑化學(xué)溶脹和遇熱膨脹造成的催化劑的體積增大有一個(gè)很好的緩沖空間，使催化劑不宜被擠破碎。 [0016]本發(fā)明方法中，原料物流I可以從一級(jí)反應(yīng)器的頂部進(jìn)入反應(yīng)器，也可以從底部進(jìn)入反應(yīng)器。同樣，一級(jí)反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)液可以從頂部進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器，也可以從底部進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器。相應(yīng)地，分別從二級(jí)反應(yīng)器的底部和頂部得到乙二醇水溶液物流6。
[0017]本發(fā)明方法采用環(huán)氧乙烷催化水合技術(shù)，使反應(yīng)溫度由現(xiàn)有技術(shù)的15(T190°C降低至80-ιοο?，從而省去了現(xiàn)有直接水合技術(shù)的預(yù)熱過(guò)程，減少了中壓蒸汽的耗量。
[0018]本發(fā)明方法將反應(yīng)壓力由現(xiàn)有直接水合技術(shù)3.7~4.0MPa減少至0.8~1.2MPa，降低了反應(yīng)進(jìn)料加壓泵能耗。
[0019]本發(fā)明方法將現(xiàn)有直接水合技術(shù)中水合比26~33降低至5~12，從反應(yīng)單元出來(lái)的反應(yīng)液中乙二醇的濃度高(20-40重量％)，降低了反應(yīng)后的分離難度；減少了后續(xù)步驟一效、二效、三效三臺(tái)蒸發(fā)塔和蒸發(fā)塔高通量再沸器，僅用一個(gè)蒸發(fā)塔就可以將乙二醇水溶液中含水量降低至35%以下。節(jié)省了設(shè)備投資，降低了能耗。
[0020]本發(fā)明方法增加了一臺(tái)乙二醇水溶液蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器，蒸發(fā)塔頂部產(chǎn)生的工藝蒸汽一部分利用于蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱，保證泡點(diǎn)進(jìn)料。與常規(guī)物料不通過(guò)進(jìn)料預(yù)熱器直接進(jìn)入蒸發(fā)塔相比，采用本發(fā)明方法既提高了低壓工藝蒸汽的利用率，也提高了蒸發(fā)塔的全塔效率，降低了能耗。
[0021]本發(fā)明方法優(yōu)選方案將催化水合反應(yīng)產(chǎn)生的8(T90°C的反應(yīng)撤熱熱水用于乙二醇裝置冷凍機(jī)制冷，降低了冷卻水用量32噸/噸乙二醇，比現(xiàn)有技術(shù)減少了冷卻水用量15倍，使低品位反應(yīng)熱得到了充分的利用，降低了整體裝置的能耗。
[0022]綜上所述，采用本發(fā)明方法，與現(xiàn)有直接水合技術(shù)相比，可以減少設(shè)備投資30%，降低能耗5 %，取得了較好的技術(shù)效果。
[0023]此外，本發(fā)明方法在常規(guī)環(huán)氧乙烷直接水合法生產(chǎn)乙二醇裝置的基礎(chǔ)上，優(yōu)選方案采用兩級(jí)反應(yīng)器，同時(shí)在兩級(jí)反應(yīng)器之間設(shè)置旁路級(jí)間冷卻器。從一級(jí)反應(yīng)器出來(lái)的物流，一部分經(jīng)級(jí)間冷卻器冷卻后，再與另一部分一起進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器。這樣，經(jīng)過(guò)一級(jí)反應(yīng)器反應(yīng)，環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到80%，但此時(shí)出口物流的溫度已很高，可以達(dá)到85、5°C，如果繼續(xù)反應(yīng)或者直接進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器，會(huì)使催化劑失活。一級(jí)反應(yīng)器出口的一部分物流經(jīng)級(jí)間冷卻器冷卻后，再與另一部分物流混合，混合物流溫度可以降至75~85°C，進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器反應(yīng)后，環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到100%。因此，采用本發(fā)明方法，催化劑使用壽命長(zhǎng)，可以保證反應(yīng)器長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到100%，不會(huì)有未反應(yīng)的環(huán)氧乙燒進(jìn)入后續(xù)流程而帶來(lái)安全隱患。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖，以二級(jí)反應(yīng)器為例。
[0025]圖2為現(xiàn)有直接水合技術(shù)的工藝流程示意圖(省略了塔釜再沸器)。
[0026]圖1中，R為催化水合單元，Rl為一級(jí)反應(yīng)器，R2為二級(jí)反應(yīng)器，Dl為級(jí)間冷卻器，D2為冷凍機(jī)，D3為蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器，T為蒸發(fā)塔，I為含環(huán)氧乙烷和乙二醇的原料物流，2為一級(jí)反應(yīng)器流出物流，物流2分為物流3和物流4兩股，物流3進(jìn)入級(jí)間冷卻器Dl，換熱后得到物流5，6為二級(jí)反應(yīng)器流出物流，7為蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器流出物流，8為蒸發(fā)塔塔底物流(產(chǎn)品乙二醇溶液)，9為蒸發(fā)塔塔頂蒸汽物流，物流9分為物流10和物流11，10為進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器的加熱物流，11為進(jìn)入后續(xù)流程的物流，12為從催化水合單元流出的撤熱熱水，13從冷凍機(jī)D2流出、進(jìn)入催化水合單元的撤熱熱水，14為蒸發(fā)塔塔釜再沸器，15為熱水循環(huán)泵。
[0027]圖2中，I為含環(huán)氧乙烷和乙二醇的原料物流，16為反應(yīng)器進(jìn)料一級(jí)加熱器，17為反應(yīng)器進(jìn)料二級(jí)加熱器，18為反應(yīng)器進(jìn)料三級(jí)加熱器，19為經(jīng)三級(jí)加熱器加熱后、進(jìn)入反應(yīng)器的物流，20為直接水合反應(yīng)器，21為反應(yīng)液，22為一效蒸發(fā)器，23為二效蒸發(fā)器，24為三效蒸發(fā)器，25為四效蒸發(fā)器，26為一效蒸發(fā)器塔頂蒸汽物流，27為一效蒸發(fā)器塔釜物流，28為二效蒸發(fā)器塔頂蒸汽物流，29為二效蒸發(fā)器塔釜物流，30為三效蒸發(fā)器塔頂蒸汽物流，31為三效蒸發(fā)器塔釜物流，32為四效蒸發(fā)器塔頂蒸汽物流，33為四效蒸發(fā)器塔底乙二醇產(chǎn)品。
[0028]圖1中，含環(huán)氧乙烷和水的物流I進(jìn)入催化水合反應(yīng)單元R，反應(yīng)后得到含乙二醇的物流6。物流6進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)`料預(yù)熱器D3，預(yù)熱后得到物流7。物流7進(jìn)入蒸發(fā)塔T中部，分離后，塔底得到重量百分比濃度為60~70%的乙二醇水溶液8，塔頂?shù)玫秸羝锪?。物流9分為物流10和物流11 ;物流10進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3;物流11進(jìn)入后續(xù)流程。催化水合反應(yīng)單元R產(chǎn)生的撤熱熱水12用于冷凍機(jī)制冷后，從冷凍機(jī)流出的物流13由熱水泵15再輸送至催化水合反應(yīng)單元循環(huán)使用。其中，所述催化水合反應(yīng)單元包括兩級(jí)反應(yīng)器，在一級(jí)反應(yīng)器出口和二級(jí)反應(yīng)器進(jìn)口之間設(shè)置旁路級(jí)間冷卻器D1，以確保進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器的物料溫度適宜。
[0029]圖2中，含環(huán)氧乙烷和水的物流I經(jīng)過(guò)反應(yīng)器進(jìn)料一級(jí)加熱器16、二級(jí)加熱器17和三級(jí)加熱器18加熱后，得到物流19。物流19進(jìn)入直接水合反應(yīng)器20反應(yīng)后，得到物流21。物流21依次經(jīng)一效蒸發(fā)器22、二效蒸發(fā)器23、三效蒸發(fā)器24和四效蒸發(fā)器25除水后，在四效蒸發(fā)器塔釜得到重量百分比濃度為60-70%的乙二醇水溶液33。各蒸發(fā)器的塔頂蒸汽物流26、28、30和32可為各蒸發(fā)器塔釜再沸器提供熱量，也可以送至低壓工藝蒸汽管網(wǎng)利用。
[0030]下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
【具體實(shí)施方式】
[0031]【比較例I】
采用圖2所示流程，含環(huán)氧乙烷和水的物流I經(jīng)過(guò)反應(yīng)器進(jìn)料一級(jí)加熱器16、二級(jí)加熱器17和三級(jí)加熱器18加熱后，得到物流19。物流19進(jìn)入直接水合反應(yīng)器21反應(yīng)，反應(yīng)后得到物流21。物流21中乙二醇的濃度為10.68重量％。物流21依次經(jīng)一效蒸發(fā)器22、二效蒸發(fā)器23、三效蒸發(fā)器24和四效蒸發(fā)器25除水后，在四效蒸發(fā)器塔釜得到乙二醇水溶液33。乙二醇選擇性為90.0%。物流33中，乙二醇濃度為60.67重量％，二乙二醇濃度為4.11重量％，三乙二醇濃度為0.21重量％。含環(huán)氧乙烷和水的物流I中，環(huán)氧乙烷和水的摩爾比為30。
[0032]環(huán)氧乙烷直接水合反應(yīng)器的操作條件為:反應(yīng)溫度190°C，反應(yīng)壓力3.72MPa，反應(yīng)出口溫度210°C。
[0033]一效蒸發(fā)器的操作條件為:塔板數(shù)為16塊，操作溫度為216.1°C，操作壓力為
2.14MPa，塔頂溫度為216.1°C，塔釜溫度為218.6°C。一效再沸器操作溫度為228.2°C，操作壓力為2.7MPa。
[0034]二效蒸發(fā)器的操作條件為:塔板數(shù)為16塊，操作溫度為204.9°C，操作壓力為1.7IMPa,塔頂溫度為204.9 V，塔釜溫度為208.3°C。二效再沸器操作溫度為216°C，操作壓力為 2.14MPa。
[0035]三效蒸發(fā)器的操作條件為:塔板數(shù)為16塊，操作溫度為190.4°C，操作壓力為
1.26MPa，塔頂溫度為190.4°C，塔釜溫度為196.2°C。三效再沸器操作溫度為204.9°C，操作壓力為1.7IMPaο
[0036]四效蒸 發(fā)器的操作條件為:塔板數(shù)為18塊，操作溫度為159.3°C，操作壓力為
0.605MPa,塔頂溫度為159.3°C，塔釜溫度為201.3°C。四效再沸器操作溫度為190.3°C，操作壓力為1.26MPa。
[0037]以40萬(wàn)噸規(guī)模計(jì)，能量消耗為1020MJ/t，設(shè)備費(fèi)用為13628萬(wàn)元。
[0038]【實(shí)施例1】
采用圖1所示流程，含環(huán)氧乙烷和水的物流I進(jìn)入催化水合反應(yīng)單元R，反應(yīng)后得到含乙二醇的物流6。物流6進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3，預(yù)熱后得到物流7。物流7進(jìn)入蒸發(fā)塔T中部，分離后，塔底得到乙二醇水溶液8，塔頂?shù)玫秸羝锪?。物流9分為物流10和物流11 ;物流10進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3;物流11送至低壓工藝蒸汽管網(wǎng)利用。蒸發(fā)器再沸器5使用界外提供的中壓蒸汽提供熱量。其中，催化水合反應(yīng)單位為一級(jí)反應(yīng)器。乙二醇選擇性為96%。蒸發(fā)塔塔底物流8中，乙二醇濃度為51.89重量％，二乙二醇濃度為11.29重量％，三乙二醇濃度為1.38重量％。乙二醇產(chǎn)品的總濃度為64.56重量％(乙二醇產(chǎn)品包括乙二醇、二乙二醇、三乙二醇)。
[0039]含環(huán)氧乙烷和水的物流I中，環(huán)氧乙烷和水的摩爾比為10。
[0040]反應(yīng)器的操作條件為:進(jìn)口溫度80°C，壓力1.1MPa，空速3.0小時(shí)'
[0041]催化水合反應(yīng)單元生成的乙二醇水溶液6中，乙二醇濃度為26.83重量％。
[0042]蒸發(fā)器的操作條件為:塔板數(shù)為18塊，操作壓力為0.5906MPa，塔頂溫度為158.4°C，塔釜溫度為 171.8。。。
[0043]再沸器操作溫度為197.50C，操作壓力為1.6 MPa。
[0044]以40萬(wàn)噸規(guī)模計(jì)，與【比較例I】相比，整個(gè)工藝流程能耗降低4.5%，設(shè)備投資減少 38%ο
[0045]【實(shí)施例2】同【實(shí)施例1】，只是催化水合反應(yīng)單元R產(chǎn)生的撤熱熱水12用于冷凍機(jī)制冷后，從冷凍機(jī)流出的物流13由熱水泵15再輸送至催化水合反應(yīng)單元循環(huán)使用。
[0046]其中，冷凍機(jī)制冷熱水的操作條件為:進(jìn)口溫度為85°C，出口溫度為75°C。
[0047]以40萬(wàn)噸規(guī)模計(jì)，與【比較例I】相比，整個(gè)工藝流程能耗降低5.6%，設(shè)備投資減少 32%。
[0048]【實(shí)施例3】
同【實(shí)施例1】，只是催化水合反應(yīng)單元為兩級(jí)反應(yīng)器。含環(huán)氧乙烷和水的物流I從底部進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器，反應(yīng)后，在頂部得到反應(yīng)液物流2。物流2分為兩股，物流3和物流4。物流3進(jìn)入級(jí)間冷卻器Dl進(jìn)行冷卻，冷卻后得到物流5。物流5和物流4從底部進(jìn)入二級(jí)催化水合反應(yīng)器，反應(yīng)后，在反應(yīng)器頂部得到乙二醇水溶液6。物流6中，乙二醇的濃度為26.83重量％，乙二醇選擇性為96%。蒸發(fā)塔塔底物流8中，乙二醇濃度為51.89重量％，二乙二醇濃度為11.29重量％，三乙二醇濃度為1.38重量％。乙二醇產(chǎn)品的總濃度為64.56重量％。
[0049]物流3與物流4的重量比為1.0。一級(jí)催化水合反應(yīng)器Rl的操作條件為:進(jìn)口溫度80°C，出口溫度90°C，壓力1.1MPa,空速3.0小時(shí)―1。二級(jí)催化水合反應(yīng)器R2的操作條件為:進(jìn)口溫度80°C，出口溫度86°C，壓力1.1MPa，空速3.0小時(shí)―1。級(jí)間冷卻器Dl的操作條件為:進(jìn)口溫度為90°C，出口溫度70°C。
[0050]蒸發(fā)器的操作條件為:塔板數(shù)為18塊，操作壓力為0.5906MPa，塔頂溫度為158.4°C，塔釜溫度為 171.8。。。
[0051]再沸器操作溫度為197.5°C，操作壓力為1.6MPa。
`[0052]以40萬(wàn)噸規(guī)模計(jì)，與【比較例I】相比，整個(gè)工藝流程能耗降低4.8%，設(shè)備投資減少 35%。
[0053]【實(shí)施例4】
同【實(shí)施例3】，只是催化水合反應(yīng)單元R產(chǎn)生的撤熱熱水12用于冷凍機(jī)制冷后，從冷凍機(jī)流出的物流13由熱水泵15再輸送至催化水合反應(yīng)單元循環(huán)使用。
[0054]其中，冷凍機(jī)制冷熱水的操作條件為:進(jìn)口溫度為85°C，出口溫度為75°C。
[0055]以40萬(wàn)噸規(guī)模計(jì)，與【比較例I】相比，整個(gè)工藝流程能耗降低7.5%，設(shè)備投資減少 30 %。
【權(quán)利要求】
1.一種催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，包括以下步驟: a)含環(huán)氧乙烷和水的物流I進(jìn)入催化水合反應(yīng)單元R，反應(yīng)后得到含乙二醇的物流6 ； b)物流6進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3，預(yù)熱后得到物流7； c)物流7進(jìn)入蒸發(fā)塔T中部，分離后，塔底得到乙二醇水溶液8，塔頂?shù)玫秸羝锪?； d)物流9分為物流10和物流11;物流10進(jìn)入蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3;物流11進(jìn)入后續(xù)流程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，其特征在于所述催化水合單元為一級(jí)反應(yīng)器；所述一級(jí)反應(yīng)器的操作條件為溫度7(T120 °C，壓力0.Π.5MPa，空速1.0~5.0小時(shí)'
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，其特征在于所述催化水合反應(yīng)單元包括至少兩級(jí)反應(yīng)器；至少一組相鄰的反應(yīng)器間設(shè)置有旁路級(jí)間冷卻器；除最后一級(jí)反應(yīng)器外，至少一級(jí)反應(yīng)器的出口流出物分為兩股，一股進(jìn)入下一級(jí)反應(yīng)器，另一股經(jīng)級(jí)間冷卻器冷卻后進(jìn)入下一級(jí)反應(yīng)器；進(jìn)入級(jí)間冷卻器的反應(yīng)器流出物重量占所述反應(yīng)器總流出物重量的5飛0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，其特征在于所述催化水合單元包括兩級(jí)反應(yīng)器； 含環(huán)氧乙烷和水的物流I進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器R1，反應(yīng)后得到物流2 ;物流2分為物流3和物流4兩股； 物流4進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器R2; 物流3進(jìn)入級(jí)間冷卻器Dl換熱，換熱后得到物流5，物流5進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器R2 ； 物流4和物流5在二級(jí)反應(yīng)器R2中反應(yīng)，反應(yīng)后得到含乙二醇的物流6。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，其特征在于物流3與物流4的重量比為0.05~1.5 ;—級(jí)反應(yīng)器Rl的操作條件為:溫度7(Tl20°C，壓力0.4~1.5MPa，空速1.0~5.0小時(shí)―1 ;二級(jí)反應(yīng)器R2的操作條件為:溫度7(Tl20°C，壓力0.4~1.5MPa，空速1.0-5.0小時(shí)―1 ;級(jí)間冷卻器Dl的操作條件為:進(jìn)口溫度為7(Tl20°C，出口溫度為50~75°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，其特征在于含環(huán)氧乙烷和水的物流I中，環(huán)氧乙烷和水的摩爾比為1:(5~12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，其特征在于蒸發(fā)塔進(jìn)料預(yù)熱器D3的操作條件為:催化反應(yīng)產(chǎn)物入口溫度8(TllO°C，出口溫度為:11(T160°C;物流10與物流11的重量比為5~50%，操作壓力為0.05、.8MPa，塔頂操作溫度為10(T20(TC，塔底操作溫度為 120^200 0C ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，其特征在于所述蒸發(fā)塔用塔釜再沸器進(jìn)行加熱，再沸器操作溫度為15(T230°C，操作壓力為1.5^2.5MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，其特征在于催化水合反應(yīng)單元產(chǎn)生的撤熱熱水用于冷凍機(jī)D2制冷后，再輸送至催化水合反應(yīng)單元循環(huán)使用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化水合生產(chǎn)乙二醇的方法，其特征在于所述冷凍機(jī)制冷熱水的操作條件為:進(jìn)口溫度為85~95°C，出口溫度為75~85°C。
【文檔編號(hào)】C07C29/10GK103708999SQ201210377196
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月8日
【發(fā)明者】陳迎, 薛宏慶, 張藝, 賈微, 賈震, 許慎艷 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中石化上海工程有限公司