一种草酸酯加氢制乙二醇的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种草酸酯加氢制乙二醇的系统及方法。系统包括：循环氢压缩机、进出料换热器、混合器、进料保护床、循环氢加热器、加氢反应器、原料预热器、反应产物中间换热器、反应出料冷却器和气液分离罐，进出料换热器依次连接混合器、进料保护床和循环氢加热器，原料预热器连接混合器；循环氢加热器出口连接加氢反应器进口，加氢反应器出口依次连接进出料换热器、反应产物中间换热器、反应出料冷却器和气液分离罐。方法包括：氢气和草酸酯经加热后混合至完全汽化，进入加氢反应器反应制得乙二醇。本发明专利技术可以有效保证需要的反应条件，稳定控制反应器床层温升，充分回收能量、降低能耗，保证草酸酯的转化率及产品乙二醇的选择性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。系统包括：循环氢压缩机、进出料换热器、混合器、进料保护床、循环氢加热器、加氢反应器、原料预热器、反应产物中间换热器、反应出料冷却器和气液分离罐，进出料换热器依次连接混合器、进料保护床和循环氢加热器，原料预热器连接混合器；循环氢加热器出口连接加氢反应器进口，加氢反应器出口依次连接进出料换热器、反应产物中间换热器、反应出料冷却器和气液分离罐。方法包括：氢气和草酸酯经加热后混合至完全汽化，进入加氢反应器反应制得乙二醇。本专利技术可以有效保证需要的反应条件，稳定控制反应器床层温升，充分回收能量、降低能耗，保证草酸酯的转化率及产品乙二醇的选择性。【专利说明】
本专利技术涉及乙二醇制造领域，更进一步说，涉及。
技术介绍
乙二醇是重要的化工原料和战略物资，主要用于制造合成纤维(涤纶)、聚酯、聚酯多元醇、炸药、乙二醛等，并用作防冻剂、增塑剂、水力流体、表面活性剂和溶剂。在有机合成、制药、香料、涂料等领域有广泛用途。石化行业传统的乙二醇生产方法是气相乙烯与纯氧反应生成环氧乙烷，环氧乙烷从反应出料气中分离出来后，再与水发生水合反应生成乙二醇。传统的乙二醇生产方法中，氧化反应器与进料混合器的设计制造困难，系统的联锁控制安全等级要求高。原因是乙烯与纯氧直接混合，必须严格控制乙烯在爆炸范围以内，并且要避免产生静电，同时乙烯氧化反应是强放热反应，容易发生飞温。另外传统水合反应不仅生成了乙二醇，还有较多的二乙二醇、三乙二醇和多乙二醇产生，乙二醇的选择性在90%左右。水合反应后需经过脱水、乙二醇精制环节分离得到乙二醇产品，造成工艺流程长、设备多、能耗高，从而也直接影响到乙二醇的生产成本。近年来，国外新开发了环氧乙烷与二氧化碳在催化剂作用下进行酯化反应，然后水解生成乙二醇的碳酸乙烯酯法工艺路线，使得乙二醇选择性可以达到99%以上，较传统水合有明显优势，但该法仍然依赖环氧乙烷原料。20世纪70年代，受世界石油危机的影响，各国纷纷开始研究以煤为原料生产乙二醇的方法。煤制乙二醇是以煤为原料的新型煤化工技术，该技术是经煤气化获得CO、氢气，再经羰基化生成草酸酯并进一步加氢精制得到乙二醇的过程。日本宇部兴产和美国UCC公司联合开发了通过草酸丁酯合成乙二醇的工艺路线，该工艺要经过羰基化和加氢两个过程，首先以一氧化碳和丁醇为原料，进行羰基化液相反应，生成草酸丁酯，然后再经液相加氢反应，生成乙二醇。日本宇部兴产在液相法基础上又开发出羰基化加氢工艺的气相技术，可使乙二醇的选择性达到95%，但国外的煤制乙二醇技术均未得到大型化工业应用。草酸酯加氢制乙二醇是煤化工行业的一个重要方向，其生产方法和工艺流程处于研发期，目前世界上尚无一套成熟的草酸酯制乙二醇工业化装置。草酸酯加氢制乙二醇的反应比较复杂，在加氢催化剂作用下，加氢反应分多步进行，乙二醇为反应的中间产物。发生的主反应如下:R00CC00R+4H2 — H0CH2CH20H+2R0H发生的主要副反应为:H0CH2CH20H+H2 — CH3CH20H+H20开发合理的草酸酯加氢制乙二醇的系统和方法，其目的就在于反应系统能满足反应要求，反应原料的转化率以及乙二醇的选择性能够保证，同时系统设置恰当，充分考虑节倉泛。中国专利CN101475442A公布的草酸酯生产乙二醇的方法使用两个或多个反应器串联，草酸酯原料、第一股溶剂和第一股氢气首先进第一反应区，与催化剂I接触，生成含有乙二醇的第一股反应流出物；第一股反应流出物与第二股溶剂、第二股氢气混合进入至少一个第二反应区，与催化剂II接触，生成含有乙二醇的第二股反应流出物。上述方法目的是为便于测试催化剂的性能，实际上CN101475442A中公布更多的是催化剂的特征、组成及对操作条件的要求。美国专利US4112245A公布了一种气相法加氢制乙二醇的工艺方法。该方法包括了对草酸酯原料组成、反应温度、反应压力、空速、催化剂及载体特征的要求。US4112245A重在强调各因素的影响，不涉及工艺流程。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了。可以稳定控制反应器温 升，有效回收能量、降低能耗，保证草酸酯的转化率及产品乙二醇的选择性。本专利技术的目的之一是提供一种草酸酯加氢制乙二醇的系统。包括:循环氢压缩机、进出料换热器、混合器、进料保护床、循环氢加热器、加氢反应器、原料预热器、反应产物中间换热器、反应出料冷却器和气液分离罐，进出料换热器依次连接混合器、进料保护床和循环氢加热器，原料预热器连接混合器；循环氢加热器出口连接加氢反应器进口，加氢反应器出口依次连接进出料换热器、反应产物中间换热器、反应出料冷却器和气液分离罐；气液分离罐顶部出口管线依次连接循环氢压缩机和进出料换热器；气液分离罐底部管线连接反应产物中间换热器，反应产物中间换热器顶部出口连通界外；气液分离罐和循环氢压缩机之间的管线上设有泄放管线。所述混合器、进料保护床和循环氢加热器优选设置在靠近加氢反应器入口 ；所述加氢反应器可采用固定床反应器、列管式反应器、移动床或流化床反应器等，本专利技术中可优选等温列管式反应器。所述出料换热器、混合器、循环氢加热器和加氢反应器可以为一台，也可以多台并联，根据实际情况而定，优选两台或三台并联；所述的进料保护床可以脱除残余的固体粉末或颗粒，可采用本领域中通常的设备，起到脱除作用即可，本专利技术中优选固定床或过滤器。所述循环氢加热器为可采用本领域中通常的加热设备，如电加热、蒸汽加热或加热炉等。本专利技术的目的之二是提供一种草酸酯加氢制乙二醇的方法。包括:氢气和草酸酯经加热后混合至完全汽化，进入加氢反应器反应制得乙二醇。具体包括以下步骤:(a)氢气进料和草酸酯进料分别经加热后进入混合器混合至完全汽化，进入进料保护床脱除残余的固体粉末或颗粒，经循环氢加热器加热到180~250°C，进入加氢反应器反应，加氢反应器温度为150-300°C，压力为2.0~6.0MPag，重量空速为0.01~10h-1 ；(b)加氢反应器出料依次与氢气进料和汽液分离罐液相产物换热，经冷却后进入气液分离罐；(c)气液分离罐分离出的液相产物经与加氢产物换热后进入后续分离单元，顶部富氢气相通过循环氢压缩机在系统内循环，并通过泄放管线维持循环氢系统内非氢气体含量稳定。其中，所述氢气进料加热至150-300°C后进入混合器；所述草酸酯进料加热至100-200°C后进入混合器；所述加氢反应器出料经冷却至40-80°C后进入气液分离罐。具体的说，本专利技术所述的方法可以包括加氢反应部分、换热网络部分和循环氢部分。 加氢反应部分包括:原料氢气与循环氢混合，经进出料换热器加热至15(T300°C后进混合器。在混合器内氢气与预热后的草酸酯原料充分混合，并将草酸酯完全汽化。混合气体经进料保护床脱除残余的固体粉末或颗粒，接着经循环氢加热器加热到180~250°C的温度进入加氢反应器。在加氢反应器内设置多层温度测点，以检测温度分布及最大温升。加氢反应器入口、出口和床层内设置有高温联锁，当温度达到设定值时，联锁切断草酸酯进料和循环氢加热器的热源。换热网络部分包括:加氢反应器气相出料温度为18(T350°C。反应器出料与循环氢换热，可将循环氢预热到15(T30(TC。反应出料再与汽液分离罐底部液相换热，将液相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种草酸酯加氢制乙二醇的系统，其特征在于所述系统包括：循环氢压缩机、进出料换热器、混合器、进料保护床、循环氢加热器、加氢反应器、原料预热器、反应产物中间换热器、反应出料冷却器和气液分离罐；进出料换热器依次连接混合器、进料保护床和循环氢加热器，原料预热器连接混合器；循环氢加热器出口连接加氢反应器进口；加氢反应器出口依次连接进出料换热器、反应产物中间换热器、反应出料冷却器和气液分离罐；气液分离罐顶部出口管线依次连接循环氢压缩机和进出料换热器；气液分离罐底部管线连接反应产物中间换热器，反应产物中间换热器顶部出口连通界外；气液分离罐和循环氢压缩机之间的管线上设有泄放管线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨照，马立国，刘江峰，肖雪军，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中国石化工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：