一种延长催化剂寿命的草酸酯加氢制备乙二醇的系统技术方案

一种延长催化剂寿命的草酸酯加氢制备乙二醇的系统，其属于有机合成反应器的技术领域。该反应系统中包括混合预热器、列管式反应器、气液分离器、氢气压缩循环机和氢气预热器，列管式反应器的中空催化剂填料列管中装填中空催化剂颗粒，它采用带有至少一个通孔的圆柱体状；催化剂填料层的上方设置反应物料喷管。采用带有通孔的圆柱形催化剂颗粒，在草酸酯加氢运行过程中，当结焦造成催化剂颗粒之间的粘连时，避免床层压差大幅上升，可长时间保持正常的氢酯比，延缓结焦速率；进而床层压差降低，循环功耗下降；提高催化剂加氢效率，延长催化剂的使用寿命。剂的使用寿命。剂的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种延长催化剂寿命的草酸酯加氢制备乙二醇的系统


[0001]本技术涉及一种延长催化剂寿命的草酸酯加氢制备乙二醇的系统，其属于有机合成反应器的


技术介绍

[0002]乙二醇是一种重要的、战略性的化工基本原料，用途十分广泛，大量用于聚酯和致冷剂的生产。通常，制备乙二醇主要由乙烯催化氧化生成环氧乙烷，再由环氧乙烷水合工艺制得乙二醇。然而这种工艺存在着依赖石油资源、水耗能耗高、经济效益低等诸多问题。近年来，以CO为原料制备草酸二酯，然后将草酸二酯加氢制备乙二醇的合成路线，在我国得到迅猛发展，这种工艺可利用我国相对富产的煤炭资源替代石油路线生产乙二醇，减少了对石油资源的依赖。
[0003]目前，草酸酯加氢一般采用Cu/SiO2催化剂，或者采用添加少量助剂的Cu/SiO2催化剂，宇部兴产在1985年的专利[US4551565]中采用混合球磨法制得CuMokBapOx催化剂，该催化剂草酸二乙酯转化率为100％时，乙二醇收率最高达到97.7％。1986年宇部兴产在专利[US4585890]中报道了一种Cu/SiO2催化剂，该催化剂以硅溶胶与铜氨溶液为前躯体，均匀混合后在搅拌状态下升温蒸除大部分水从而使得铜与氧化硅沉淀下来，经过水洗、干燥并焙烧后制得催化剂。该催化剂在反应压力3MPa，反应温度为215℃，氢酯比为30时，草酸二乙酯转化率为100％，乙二醇选择性为97.2％。美国UCC公司[US4677234，US4628128，US4649226]对铜基无铬催化剂也进行了大量的研究，考察了不同载体(Al2O3、SiO2、La2O3等)、助剂(K、Zn、Ag、Mo、Ba等)、制备方法等对催化活性和选择性地影响，所研制催化剂上乙二醇收率最高达到95％。CN101856615B公开了ZrO2为主要助剂的Cu/SiO2催化剂，CN102247847A公开了一种Cu/SiO2催化剂的制备方法。
[0004]自2009年我国第一套煤制乙二醇装置建成以来，已有数十套草酸酯加氢制乙二醇工业装置相继投产，总产能近千万吨。其中，关键技术CO羰基化合成草酸酯、粗乙二醇精制等工艺已经成熟，可以生产出聚酯级乙二醇，但草酸酯加氢催化剂一直存在着使用寿命较短的问题（一般使用寿命为0.5
‑
1.5年），催化剂更换频繁，严重影响乙二醇装置生产能力，增加了运行成本。
[0005]草酸酯加氢催化剂使用寿命短，主要原因是草酸二甲酯（DMO）、加氢中间产物乙醇酸甲酯（MG）以及乙二醇（EG）化学性质都很活性，在加氢工艺条件下容易聚合产生结焦物质，引起催化剂颗粒之间的黏连，因而催化剂床层阻力升高，循环氢气流量降低，氢酯比（H2与原料DMO的摩尔比）进一步降低，这样不饱和中间产物进一步增加，形成恶性循环。一般情况下，床层压差达到100Kpa，循环就不能正常运行，需要更换催化剂。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中因为床层压差高而造成的催化剂使用寿命短的问题，本技术提供一种延长催化剂寿命的草酸酯加氢制备乙二醇的系统，该反应系统中催化剂颗粒上
设置至少一个通孔；以降低床层压差，提高催化剂的加氢效率、延缓结焦速率，延长催化剂的使用寿命。
[0007]本专利技术采用的技术方案为：一种延长催化剂寿命的草酸酯加氢制备乙二醇的系统，混合预热器的混合物料出口通过管道连接至列管式反应器的反应物料进口，反应物出口通过管道连接气液分离器的待分离粗品入口，气液分离器的底部设置粗品出口，气液分离器顶部的循环氢气出口通过管道依次连接氢气压缩循环机、氢气预热器，再通过管道连接至氢气进气管，氢气进气管连接至混合预热器底部的氢气入口；
[0008]所述列管式反应器的外侧设置夹套，夹套上设置热水进口和蒸汽出口；列管式反应器中采用中空催化剂填料列管的上方设置反应物料喷管。
[0009]所述中空催化剂填料列管中装填中空催化剂颗粒，中空催化剂颗粒为至少设置一个通孔的圆柱体。
[0010]所述混合预热器中DMO喷管的上方设置混合层。
[0011]所述中空催化剂颗粒外径为3
‑
6mm，长度3
‑
10mm，中空催化剂颗粒上设置1
‑
5个通孔。
[0012]所述中空催化剂颗粒上设置1个通孔时，通孔的直径是催化剂颗粒圆柱体直径的1/5
‑
3/5。
[0013]目前，草酸酯加氢催化剂一般采用打片成型或挤条成型的方法，催化剂外形呈圆柱体状，一般规格尺寸为：直径3
‑
6mm，长度3
‑
10mm。
[0014]本申请中催化剂颗粒为带孔的圆柱体形式，催化剂颗粒的外径为：3
‑
6mm，长度3
‑
10mm，带有一个或多个小孔。催化剂加工成带有一个或多个小孔，可以采用常用的打片或挤条方式，加工设备、加工工艺均成熟可靠。
[0015]本技术的有益效果为：在加氢工艺条件下容易聚合产生结焦物质，引起催化剂颗粒之间的黏连，因而催化剂床层阻力升高，循环氢气流量降低。针对以上问题，采用将催化剂颗粒装载到填料管中，各填料管之间留有空隙。同时采用带有通孔的圆柱形催化剂颗粒，草酸酯加氢运行过程中，当结焦造成催化剂颗粒之间的粘连时，床层压差不会上升很多，可以长时间保持正常的氢酯比，延缓结焦速率；进而床层压差降低，循环功耗下降。
[0016]草酸二甲酯（DMO）、加氢中间产物乙醇酸甲酯（MG）以及乙二醇（EG）的分子量较大，扩散速度较慢，内扩散深度较浅，因此外表面比例对催化剂的活性影响较大。带孔的催化剂颗粒可以增加催化剂的外表面比例，因而能够提高催化剂的有效利用率、提高催化剂的活性；可以有效降低草酸酯加氢反应器的床层压差，提高催化剂加氢效率，延长催化剂的使用寿命。
附图说明
[0017]图1是一种延长催化剂寿命的草酸酯加氢制备乙二醇的系统的示意图。
[0018]图2是填料管中催化剂颗粒的状态图。
[0019]图3是单孔的催化剂颗粒的结构示意图。
[0020]图4是多孔的催化剂颗粒的结构示意图。
[0021]图中：1、混合预热器，1a、氢气入口，1b、混合层，1c、DMO喷管，2、列管式反应器，2a、反应物料进口，2b、反应物料喷管，2c、中空催化剂填料管，2d、热水进口，2e、蒸汽出口，2f、
反应物出口，3、气液分离器，3a、循环氢气出口，3b、粗品出口，3c、待分离粗品入口，4、氢气压缩循环机，5、氢气预热器，6、氢气进气管，7、中空催化剂颗粒。
具体实施方式
[0022]为了对本专利技术进行进一步详细说明，下面给出具体实施案例，但本专利技术不限于给出的实施例。
[0023]图1和图2示出了一种延长催化剂寿命的草酸酯加氢制备乙二醇的系统，混合预热器1的混合物料出口1d通过管道连接至列管式反应器2的反应物料进口2a，反应物出口2f通过管道连接气液分离器3的待分离粗品入口3c，气液分离器3的底部设置粗品出口3b，气液分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种延长催化剂寿命的草酸酯加氢制备乙二醇的系统，其特征在于：混合预热器（1）的混合物料出口（1d）通过管道连接至列管式反应器（2）的反应物料进口（2a），反应物出口（2f）通过管道连接气液分离器（3）的待分离粗品入口（3c），气液分离器（3）的底部设置粗品出口（3b），气液分离器（3）顶部的循环氢气出口（3a）通过管道依次连接氢气压缩循环机（4）、氢气预热器（5），再通过管道连接至氢气进气管（6），氢气进气管（6）连接至混合预热器（1）底部的氢气入口（1a）；所述列管式反应器（2）的外侧设置夹套，夹套上设置热水进口（2d）和蒸汽出口（2e）；列管式反应器（2）中采用中空催化剂填料列管（2c）的上方设置反应物料喷管（2b）；所述中空催化剂填料列管（2c）中装填中空催化剂颗粒（7），中空催化剂颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：周焕文，邓少亮，乔川，段恒斌，田立国，
申请(专利权)人：大连瑞克科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：