一种大型化合成气制备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大型化合成气制备乙二醇的系统及方法，所述甲醇精馏洗涤塔的气体出口连接至酯化塔的气体进口，所述酯化塔的反应后重组分输送到所述羰化反应器，酯化塔的残液排出，所述羰化反应器的气体进口连接所述酯化塔的气体出口，所述羰化反应器反应后的重组分输送到甲醇精馏洗涤塔，所述草酸二甲酯精馏塔的出料口的草酸二甲酯加热汽化后连接所述加氢反应器的气体进口，所述加氢反应器的气体出口排出，所述乙二醇精制塔连接乙二醇精馏装置的出料口，所述乙二醇精馏装置的气体出口连接到酯化塔，所述乙二醇精馏装置的废液排出。减少装置系列数、减少设备台数，降低工程投资，降低副反应物生成、降低消耗。

System and method for preparing ethylene glycol by large combined gas

The invention discloses a system for large scale syngas preparation of ethylene glycol and the method of the gas outlet of the methanol distillation washing tower is connected to the gas inlet of the esterification tower, the esterification tower after the reaction of recombinant transmission to the carbonylation reactor, the residual liquid esterification tower discharge, gas inlet reaction for the carbonylation of connecting the gas esterification tower outlet, the carbonylation reaction after the restructuring is delivered to the methanol distillation tower, the outlet of the heating vaporization of the oxalic acid two methyl oxalate two methyl ester distillation column is connected with the gas inlet of hydrogenation reactor, the the gas hydrogenation reactor outlet, discharge glycol distillation device is connected with the ethylene glycol refining tower, gas outlet of the ethylene glycol rectification device is connected to the esterification tower, the discharged waste glycol rectification device. Reduce the number of devices, reduce the number of equipment, reduce project investment, reduce the formation of side reactions, and reduce consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种大型化合成气制备乙二醇的系统及方法
本专利技术涉及一种H2和CO合成气制乙二醇的方法，尤其涉及的是一种大型化合成气制备乙二醇的系统及方法。
技术介绍
国内外合成气制乙二醇工艺路线的催化剂制备、工艺包设计、工程化实施、工艺操作指标等已逐渐趋于成熟，但在合成气制乙二醇装置大型化、降低工程投资、节能降耗、进一步提高产品质量等方面存在诸多问题。现在已实施的列管式羰化反应器及加氢反应器限制了乙二醇大型化的发展。现有列管式羰化反应器现状：目前已投运现在运行及设计中的羰化反应器均为管式反应器，草酸二甲脂的生产规模为5×104tDMO/a、7.5×104tDMO/a、10×104tDMO/a、12.5×104tDMO/a、20×104tDMO/a，国内单套最大草酸二甲脂装置(20×104tDMO/a)的反应器的规格已选到φ6000×17793、H催＝8000的规格，给运输、安装、运行等方面带来诸多问题，管式反应器已限制大型化发展步伐。已投运的管式反应器床层阻力在0.12-0.15MPa，按照循环气量7025.2Nm3/tDMO、压力0.135MPa压降计算，每生产1吨DMO需要循环机的电耗为186.19KW.h/tDMO；水路采用强制循环造成上部移热能力差，强制循环倍率一般在6-8倍，按照循环倍率8计算，则上部催化剂管的外围热水夹汽率在12.5％(1/8×100％)，上部催化剂管外围水夹汽率非常高，导致上部催化剂管移热能力差；羰化反应为秒级反应，反应主要集中在催化剂管上部反应，下部起平衡作用，而上部水侧夹汽率高，影响床层移热功能。气侧热量传递到水侧的过程中，气侧与水侧的△t直接影响传热效果，在同样的传热系数K前提下，则△t越小，则传热能力越差，也就是说管式反应器看似换热面积大，而起到移走床层热量主要依靠催化剂管上部的换热面积，而下部由于△t变小，移走催化剂床层热量较少；全厂突然停电时，水路切换到自然循环不及时，由于反应热量集聚，催化剂床层超温，亚硝酸脂发生热分解，极易造成爆炸事故，这也是部分厂家羰化反应发生爆炸的主要原因之一；催化剂原始装填时，通过测压降确保每一个催化剂管阻力相同，但氢化或投运一段时间后，催化剂管中的催化剂下沉高度及密度不一样，则每一个催化剂床层阻力有区别，势必造成每一个催化剂床层气量不一样，带来催化剂利用率降低；管式反应器难以消除管与壳体之间的热应力，国内单台最大的羰化反应器(φ6000×17793反应器，催化剂床层高度达8000mm)，初期开停车波动较大，因为应力问题造成羰化反应器泄露；部分新装置，由于人员对羰化反应中亚硝酸脂热分解认识不够，催化剂装填与管板上表面平齐，初期试车时，发生压下酸脂热分解，管板被烧穿，被迫更换新反应器；目前在建的50×104tEG/a的羰化反应为2个系列、管式羰化反应器由8台组成，不仅占地面积大、工程造价高，易造成气体偏流，操作难度大。现有列管式加氢反应器现状：加氢催化剂中试时，加氢反应器催化剂换热管选择φ25或φ32规格。实施工业化装置时，软件包技术商为了实现催化剂装填量大及床层阻力低等目标，已经将催化剂管放大到φ45～φ70之间，选用大管径的催化剂换热管虽然满足了催化剂装填量大及床层阻力低的目的，但带来的是氢酯比高、循环量大、管壁温度低(部分催化剂存在“冷壁效应”)，势必造成运行能耗高，催化剂出力率低，工程难以大型化等缺点。目前已投运及设计中的列管式加氢反应器均为管式反应器，单台乙二醇反应器生产规模为2.5×104tEG/a、5×104tEG/a、10×104tEG/a，大部分10×104tEG/a规模乙二醇加氢装置采用两个以上列管式加氢反应器并联运行。国内仅有一套10×104tEG/a乙二醇加氢装置加氢反应器为单台，规格已选到φ6800，催化剂管高度达10000mm，给运输、安装、运行等方面带来诸多问题，因催化剂床层阻力过大无法运行，造成投资几十亿的固定资产闲置，管式反应器已限完全制合成气制乙二醇大型化发展步伐。目前在建的50×104tEG/a的加氢反应为2个系列、列管式加氢反应器由8台组成，采取单系列4台并联，由于加氢反应易结焦及催化剂易粉化，造成反应器及反应器中每一根催化剂管阻力不同，则会出现气体偏流，催化剂床层局部超温、副反应物高、催化剂利用率低，精馏分离工序蒸汽消耗高以及操作难度大等现象；已投运的管式加氢反应器床层阻力在0.25-0.35MPa，按照循环气量30438.8Nm3/tEG、压力0.30MPa压降计算，每生产1吨EG需要循环机的电耗为132.98KW.h/tEG；水路采用强制循环造成上部移热能力差，强制循环倍率一般在6-8倍，按照循环倍率8计算，则上部催化剂管的外围热水夹汽率在12.5％(1/8×100％)，上部催化剂管外围水夹汽率非常高，导致上部催化剂管移热能力差；全厂突然停电时，水路切换到自然循环不及时，反应热量集聚，催化剂床层超温，极易造成催化剂床层结焦，进一步加大催化剂床层阻力。装置系列数现状：国内已投运最大乙二醇装置为30×104tEG/a，而实际为三套20×104tDMO/a羰化系列(单套羰化反应器为两台DN4600列管式反应器并联)，三套10×104tEG/a加氢系列(单套加氢反应器为两台DN4200列管式反应器并联)，两套15×104tEG/a精馏分离装置。占地面积大，至少浪费60％以上土地。由于羰化、加氢催化剂床层温度高，副反应物多，乙二醇精馏分离装置蒸汽消耗高达9～11t/tEG。国内已投运20×104tEG/a乙二醇装置均为两套20×104tDMO/a羰化系列(单套羰化反应器为两台DN4600列管式反应器并联)，两套10×104tEG/a加氢系列(单套加氢反应器为两台DN4200列管式反应器并联)，两套10×104tEG/a精馏分离装置。国内外合成气制乙二醇装置没有真正意义上实现装置大型化，装置系列数多、工程投资大、管理难度大、运行能耗高、运行费用高、乙二醇产品合格率低，不能够完全取代石油路线的乙二醇。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种大型化合成气制备乙二醇的系统及方法，实现低能耗的大型化制备乙二醇。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术一种大型化合成气制备乙二醇的系统，包括酯化塔、羰化反应器、甲醇精馏洗涤塔、草酸二甲酯精馏塔、加氢反应器、乙二醇精馏装置、乙二醇精制塔；所述甲醇精馏洗涤塔的气体出口连接至酯化塔的气体进口，所述酯化塔的反应后重组分输送到所述羰化反应器，酯化塔的残液排出，所述羰化反应器的气体进口连接所述酯化塔的气体出口，所述甲醇精馏洗涤塔的气体进口连接羰化反应器的气体出口，所述羰化反应器反应后的重组分输送到甲醇精馏洗涤塔，所述甲醇精馏洗涤塔反应后的重组分输送到草酸二甲酯精馏塔，所述草酸二甲酯精馏塔的出料口的草酸二甲酯加热汽化后连接所述加氢反应器的气体进口，所述加氢反应器的出料口连接乙二醇精馏装置，所述加氢反应器的气体出口排出，所述乙二醇精制塔连接乙二醇精馏装置的出料口，所述乙二醇精馏装置的气体出口连接到酯化塔，所述乙二醇精馏装置的废液排出。所述系统还包括废液处理装置和尾气处理装置，所述酯化塔的气体进口连接废液处理装置的气体出口，酯化塔的残液排入废液处理装置，乙二醇精馏装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型化合成气制备乙二醇的系统，其特征在于，包括酯化塔、羰化反应器、甲醇精馏洗涤塔、草酸二甲酯精馏塔、加氢反应器、乙二醇精馏装置、乙二醇精制塔；所述甲醇精馏洗涤塔的气体出口连接至酯化塔的气体进口，所述酯化塔的反应后重组分输送到所述羰化反应器，酯化塔的残液排出，所述羰化反应器的气体进口连接所述酯化塔的气体出口，所述甲醇精馏洗涤塔的气体进口连接羰化反应器的气体出口，所述羰化反应器反应后的重组分输送到甲醇精馏洗涤塔，所述甲醇精馏洗涤塔反应后的重组分输送到草酸二甲酯精馏塔，所述草酸二甲酯精馏塔的出料口的草酸二甲酯加热汽化后连接所述加氢反应器的气体进口，所述加氢反应器的出料口连接乙二醇精馏装置，所述加氢反应器的气体出口排出，所述乙二醇精制塔连接乙二醇精馏装置的出料口，所述乙二醇精馏装置的气体出口连接到酯化塔，所述乙二醇精馏装置的废液排出。

【技术特征摘要】
1.一种大型化合成气制备乙二醇的系统，其特征在于，包括酯化塔、羰化反应器、甲醇精馏洗涤塔、草酸二甲酯精馏塔、加氢反应器、乙二醇精馏装置、乙二醇精制塔；所述甲醇精馏洗涤塔的气体出口连接至酯化塔的气体进口，所述酯化塔的反应后重组分输送到所述羰化反应器，酯化塔的残液排出，所述羰化反应器的气体进口连接所述酯化塔的气体出口，所述甲醇精馏洗涤塔的气体进口连接羰化反应器的气体出口，所述羰化反应器反应后的重组分输送到甲醇精馏洗涤塔，所述甲醇精馏洗涤塔反应后的重组分输送到草酸二甲酯精馏塔，所述草酸二甲酯精馏塔的出料口的草酸二甲酯加热汽化后连接所述加氢反应器的气体进口，所述加氢反应器的出料口连接乙二醇精馏装置，所述加氢反应器的气体出口排出，所述乙二醇精制塔连接乙二醇精馏装置的出料口，所述乙二醇精馏装置的气体出口连接到酯化塔，所述乙二醇精馏装置的废液排出。2.根据权利要求1所述的一种大型化合成气制备乙二醇的系统，其特征在于，所述系统还包括废液处理装置和尾气处理装置，所述酯化塔的气体进口连接废液处理装置的气体出口，酯化塔的残液排入废液处理装置，乙二醇精馏装置的废液排放至废液处理装置，甲醇精馏洗涤塔的气体出口一部分连接至废液处理装置，所述加氢反应器的气体出口连接到尾气处理装置，所述乙二醇精馏装置的废液排放至废液处理装置。3.根据权利要求1所述的一种大型化合成气制备乙二醇的系统，其特征在于，所述乙二醇精馏装置包括脱甲醇塔、脱轻塔、脱乙醇塔、乙二醇精馏塔和乙二醇回收塔；所述脱甲醇塔的物料进口连接加氢反应器的出料口，所述脱轻塔的物料进口连接脱甲醇塔的塔釜物料出口，所述脱轻塔的塔釜物料出口连接脱乙醇塔的物料进口进行减压蒸馏，所述脱乙醇塔的塔釜物料出口连接乙二醇精馏塔，所述乙二醇精馏塔的塔釜物料出口得到乙二醇，所述乙二醇精馏塔的塔顶物料出口和脱乙醇塔的塔顶物料出口分别连接乙二醇回收塔。4.一种如权利要求1或2所述的系统制备乙二醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)酯化工序：甲醇与一氧化氮、氧气的反应生成亚硝酸脂；(2)羰化工序：将反应得到的亚硝酸脂与一氧化碳发生耦合生成草酸二甲脂及碳酸二甲脂；(3)羰化合成气分离工序：将草酸二甲脂、碳酸二甲脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆新，王揽月，
申请(专利权)人：南京敦先化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32