一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)及方法，所述甲醇精餾洗滌塔的氣體出口連接至酯化塔的氣體進(jìn)口，所述酯化塔的反應(yīng)后重組分輸送到所述羰化反應(yīng)器，酯化塔的殘液排出，所述羰化反應(yīng)器的氣體進(jìn)口連接所述酯化塔的氣體出口，所述羰化反應(yīng)器反應(yīng)后的重組分輸送到甲醇精餾洗滌塔，所述草酸二甲酯精餾塔的出料口的草酸二甲酯加熱汽化后連接所述加氫反應(yīng)器的氣體進(jìn)口，所述加氫反應(yīng)器的氣體出口排出，所述乙二醇精制塔連接乙二醇精餾裝置的出料口，所述乙二醇精餾裝置的氣體出口連接到酯化塔，所述乙二醇精餾裝置的廢液排出。減少裝置系列數(shù)、減少設(shè)備臺(tái)數(shù)，降低工程投資，降低副反應(yīng)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.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)涉及一種H2和CO合成氣制乙二醇的方法，尤其涉及的是一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
國(guó)內(nèi)外合成氣制乙二醇工藝路線的催化劑制備、工藝包設(shè)計(jì)、工程化實(shí)施、工藝操作指標(biāo)等已逐漸趨于成熟，但在合成氣制乙二醇裝置大型化、降低工程投資、節(jié)能降耗、進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面存在諸多問(wèn)題。現(xiàn)在已實(shí)施的列管式羰化反應(yīng)器及加氫反應(yīng)器限制了乙二醇大型化的發(fā)展。現(xiàn)有列管式羰化反應(yīng)器現(xiàn)狀：目前已投運(yùn)現(xiàn)在運(yùn)行及設(shè)計(jì)中的羰化反應(yīng)器均為管式反應(yīng)器，草酸二甲脂的生產(chǎn)規(guī)模為5×104tDMO/a、7.5×104tDMO/a、10×104tDMO/a、12.5×104tDMO/a、20×104tDMO/a，國(guó)內(nèi)單套最大草酸二甲脂裝置(20×104tDMO/a)的反應(yīng)器的規(guī)格已選到φ6000×17793、H催＝8000的規(guī)格，給運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行等方面帶來(lái)諸多問(wèn)題，管式反應(yīng)器已限制大型化發(fā)展步伐。已投運(yùn)的管式反應(yīng)器床層阻力在0.12-0.15MPa，按照循環(huán)氣量7025.2Nm3/tDMO、壓力0.135MPa壓降計(jì)算，每生產(chǎn)1噸DMO需要循環(huán)機(jī)的電耗為186.19KW.h/tDMO；水路采用強(qiáng)制循環(huán)造成上部移熱能力差，強(qiáng)制循環(huán)倍率一般在6-8倍，按照循環(huán)倍率8計(jì)算，則上部催化劑管的外圍熱水夾汽率在12.5％(1/8×100％)，上部催化劑管外圍水夾汽率非常高，導(dǎo)致上部催化劑管移熱能力差；羰化反應(yīng)為秒級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)主要集中在催化劑管上部反應(yīng)，下部起平衡作用，而上部水側(cè)夾汽率高，影響床層移熱功能。氣側(cè)熱量傳遞到水側(cè)的過(guò)程中，氣側(cè)與水側(cè)的△t直接影響傳熱效果，在同樣的傳熱系數(shù)K前提下，則△t越小，則傳熱能力越差，也就是說(shuō)管式反應(yīng)器看似換熱面積大，而起到移走床層熱量主要依靠催化劑管上部的換熱面積，而下部由于△t變小，移走催化劑床層熱量較少；全廠突然停電時(shí)，水路切換到自然循環(huán)不及時(shí)，由于反應(yīng)熱量集聚，催化劑床層超溫，亞硝酸脂發(fā)生熱分解，極易造成爆炸事故，這也是部分廠家羰化反應(yīng)發(fā)生爆炸的主要原因之一；催化劑原始裝填時(shí)，通過(guò)測(cè)壓降確保每一個(gè)催化劑管阻力相同，但氫化或投運(yùn)一段時(shí)間后，催化劑管中的催化劑下沉高度及密度不一樣，則每一個(gè)催化劑床層阻力有區(qū)別，勢(shì)必造成每一個(gè)催化劑床層氣量不一樣，帶來(lái)催化劑利用率降低；管式反應(yīng)器難以消除管與殼體之間的熱應(yīng)力，國(guó)內(nèi)單臺(tái)最大的羰化反應(yīng)器(φ6000×17793反應(yīng)器，催化劑床層高度達(dá)8000mm)，初期開(kāi)停車波動(dòng)較大，因?yàn)閼?yīng)力問(wèn)題造成羰化反應(yīng)器泄露；部分新裝置，由于人員對(duì)羰化反應(yīng)中亞硝酸脂熱分解認(rèn)識(shí)不夠，催化劑裝填與管板上表面平齊，初期試車時(shí)，發(fā)生壓下酸脂熱分解，管板被燒穿，被迫更換新反應(yīng)器；目前在建的50×104tEG/a的羰化反應(yīng)為2個(gè)系列、管式羰化反應(yīng)器由8臺(tái)組成，不僅占地面積大、工程造價(jià)高，易造成氣體偏流，操作難度大。現(xiàn)有列管式加氫反應(yīng)器現(xiàn)狀：加氫催化劑中試時(shí)，加氫反應(yīng)器催化劑換熱管選擇φ25或φ32規(guī)格。實(shí)施工業(yè)化裝置時(shí)，軟件包技術(shù)商為了實(shí)現(xiàn)催化劑裝填量大及床層阻力低等目標(biāo)，已經(jīng)將催化劑管放大到φ45～φ70之間，選用大管徑的催化劑換熱管雖然滿足了催化劑裝填量大及床層阻力低的目的，但帶來(lái)的是氫酯比高、循環(huán)量大、管壁溫度低(部分催化劑存在“冷壁效應(yīng)”)，勢(shì)必造成運(yùn)行能耗高，催化劑出力率低，工程難以大型化等缺點(diǎn)。目前已投運(yùn)及設(shè)計(jì)中的列管式加氫反應(yīng)器均為管式反應(yīng)器，單臺(tái)乙二醇反應(yīng)器生產(chǎn)規(guī)模為2.5×104tEG/a、5×104tEG/a、10×104tEG/a，大部分10×104tEG/a規(guī)模乙二醇加氫裝置采用兩個(gè)以上列管式加氫反應(yīng)器并聯(lián)運(yùn)行。國(guó)內(nèi)僅有一套10×104tEG/a乙二醇加氫裝置加氫反應(yīng)器為單臺(tái)，規(guī)格已選到φ6800，催化劑管高度達(dá)10000mm，給運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行等方面帶來(lái)諸多問(wèn)題，因催化劑床層阻力過(guò)大無(wú)法運(yùn)行，造成投資幾十億的固定資產(chǎn)閑置，管式反應(yīng)器已限完全制合成氣制乙二醇大型化發(fā)展步伐。目前在建的50×104tEG/a的加氫反應(yīng)為2個(gè)系列、列管式加氫反應(yīng)器由8臺(tái)組成，采取單系列4臺(tái)并聯(lián)，由于加氫反應(yīng)易結(jié)焦及催化劑易粉化，造成反應(yīng)器及反應(yīng)器中每一根催化劑管阻力不同，則會(huì)出現(xiàn)氣體偏流，催化劑床層局部超溫、副反應(yīng)物高、催化劑利用率低，精餾分離工序蒸汽消耗高以及操作難度大等現(xiàn)象；已投運(yùn)的管式加氫反應(yīng)器床層阻力在0.25-0.35MPa，按照循環(huán)氣量30438.8Nm3/tEG、壓力0.30MPa壓降計(jì)算，每生產(chǎn)1噸EG需要循環(huán)機(jī)的電耗為132.98KW.h/tEG；水路采用強(qiáng)制循環(huán)造成上部移熱能力差，強(qiáng)制循環(huán)倍率一般在6-8倍，按照循環(huán)倍率8計(jì)算，則上部催化劑管的外圍熱水夾汽率在12.5％(1/8×100％)，上部催化劑管外圍水夾汽率非常高，導(dǎo)致上部催化劑管移熱能力差；全廠突然停電時(shí)，水路切換到自然循環(huán)不及時(shí)，反應(yīng)熱量集聚，催化劑床層超溫，極易造成催化劑床層結(jié)焦，進(jìn)一步加大催化劑床層阻力。裝置系列數(shù)現(xiàn)狀：國(guó)內(nèi)已投運(yùn)最大乙二醇裝置為30×104tEG/a，而實(shí)際為三套20×104tDMO/a羰化系列(單套羰化反應(yīng)器為兩臺(tái)DN4600列管式反應(yīng)器并聯(lián))，三套10×104tEG/a加氫系列(單套加氫反應(yīng)器為兩臺(tái)DN4200列管式反應(yīng)器并聯(lián))，兩套15×104tEG/a精餾分離裝置。占地面積大，至少浪費(fèi)60％以上土地。由于羰化、加氫催化劑床層溫度高，副反應(yīng)物多，乙二醇精餾分離裝置蒸汽消耗高達(dá)9～11t/tEG。國(guó)內(nèi)已投運(yùn)20×104tEG/a乙二醇裝置均為兩套20×104tDMO/a羰化系列(單套羰化反應(yīng)器為兩臺(tái)DN4600列管式反應(yīng)器并聯(lián))，兩套10×104tEG/a加氫系列(單套加氫反應(yīng)器為兩臺(tái)DN4200列管式反應(yīng)器并聯(lián))，兩套10×104tEG/a精餾分離裝置。國(guó)內(nèi)外合成氣制乙二醇裝置沒(méi)有真正意義上實(shí)現(xiàn)裝置大型化，裝置系列數(shù)多、工程投資大、管理難度大、運(yùn)行能耗高、運(yùn)行費(fèi)用高、乙二醇產(chǎn)品合格率低，不能夠完全取代石油路線的乙二醇。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)低能耗的大型化制備乙二醇。本專利技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本專利技術(shù)一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)，包括酯化塔、羰化反應(yīng)器、甲醇精餾洗滌塔、草酸二甲酯精餾塔、加氫反應(yīng)器、乙二醇精餾裝置、乙二醇精制塔；所述甲醇精餾洗滌塔的氣體出口連接至酯化塔的氣體進(jìn)口，所述酯化塔的反應(yīng)后重組分輸送到所述羰化反應(yīng)器，酯化塔的殘液排出，所述羰化反應(yīng)器的氣體進(jìn)口連接所述酯化塔的氣體出口，所述甲醇精餾洗滌塔的氣體進(jìn)口連接羰化反應(yīng)器的氣體出口，所述羰化反應(yīng)器反應(yīng)后的重組分輸送到甲醇精餾洗滌塔，所述甲醇精餾洗滌塔反應(yīng)后的重組分輸送到草酸二甲酯精餾塔，所述草酸二甲酯精餾塔的出料口的草酸二甲酯加熱汽化后連接所述加氫反應(yīng)器的氣體進(jìn)口，所述加氫反應(yīng)器的出料口連接乙二醇精餾裝置，所述加氫反應(yīng)器的氣體出口排出，所述乙二醇精制塔連接乙二醇精餾裝置的出料口，所述乙二醇精餾裝置的氣體出口連接到酯化塔，所述乙二醇精餾裝置的廢液排出。所述系統(tǒng)還包括廢液處理裝置和尾氣處理裝置，所述酯化塔的氣體進(jìn)口連接廢液處理裝置的氣體出口，酯化塔的殘液排入廢液處理裝置，乙二醇精餾裝置的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)，其特征在于，包括酯化塔、羰化反應(yīng)器、甲醇精餾洗滌塔、草酸二甲酯精餾塔、加氫反應(yīng)器、乙二醇精餾裝置、乙二醇精制塔；所述甲醇精餾洗滌塔的氣體出口連接至酯化塔的氣體進(jìn)口，所述酯化塔的反應(yīng)后重組分輸送到所述羰化反應(yīng)器，酯化塔的殘液排出，所述羰化反應(yīng)器的氣體進(jìn)口連接所述酯化塔的氣體出口，所述甲醇精餾洗滌塔的氣體進(jìn)口連接羰化反應(yīng)器的氣體出口，所述羰化反應(yīng)器反應(yīng)后的重組分輸送到甲醇精餾洗滌塔，所述甲醇精餾洗滌塔反應(yīng)后的重組分輸送到草酸二甲酯精餾塔，所述草酸二甲酯精餾塔的出料口的草酸二甲酯加熱汽化后連接所述加氫反應(yīng)器的氣體進(jìn)口，所述加氫反應(yīng)器的出料口連接乙二醇精餾裝置，所述加氫反應(yīng)器的氣體出口排出，所述乙二醇精制塔連接乙二醇精餾裝置的出料口，所述乙二醇精餾裝置的氣體出口連接到酯化塔，所述乙二醇精餾裝置的廢液排出。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)，其特征在于，包括酯化塔、羰化反應(yīng)器、甲醇精餾洗滌塔、草酸二甲酯精餾塔、加氫反應(yīng)器、乙二醇精餾裝置、乙二醇精制塔；所述甲醇精餾洗滌塔的氣體出口連接至酯化塔的氣體進(jìn)口，所述酯化塔的反應(yīng)后重組分輸送到所述羰化反應(yīng)器，酯化塔的殘液排出，所述羰化反應(yīng)器的氣體進(jìn)口連接所述酯化塔的氣體出口，所述甲醇精餾洗滌塔的氣體進(jìn)口連接羰化反應(yīng)器的氣體出口，所述羰化反應(yīng)器反應(yīng)后的重組分輸送到甲醇精餾洗滌塔，所述甲醇精餾洗滌塔反應(yīng)后的重組分輸送到草酸二甲酯精餾塔，所述草酸二甲酯精餾塔的出料口的草酸二甲酯加熱汽化后連接所述加氫反應(yīng)器的氣體進(jìn)口，所述加氫反應(yīng)器的出料口連接乙二醇精餾裝置，所述加氫反應(yīng)器的氣體出口排出，所述乙二醇精制塔連接乙二醇精餾裝置的出料口，所述乙二醇精餾裝置的氣體出口連接到酯化塔，所述乙二醇精餾裝置的廢液排出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括廢液處理裝置和尾氣處理裝置，所述酯化塔的氣體進(jìn)口連接廢液處理裝置的氣體出口，酯化塔的殘液排入廢液處理裝置，乙二醇精餾裝置的廢液排放至廢液處理裝置，甲醇精餾洗滌塔的氣體出口一部分連接至廢液處理裝置，所述加氫反應(yīng)器的氣體出口連接到尾氣處理裝置，所述乙二醇精餾裝置的廢液排放至廢液處理裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型化合成氣制備乙二醇的系統(tǒng)，其特征在于，所述乙二醇精餾裝置包括脫甲醇塔、脫輕塔、脫乙醇塔、乙二醇精餾塔和乙二醇回收塔；所述脫甲醇塔的物料進(jìn)口連接加氫反應(yīng)器的出料口，所述脫輕塔的物料進(jìn)口連接脫甲醇塔的塔釜物料出口，所述脫輕塔的塔釜物料出口連接脫乙醇塔的物料進(jìn)口進(jìn)行減壓蒸餾，所述脫乙醇塔的塔釜物料出口連接乙二醇精餾塔，所述乙二醇精餾塔的塔釜物料出口得到乙二醇，所述乙二醇精餾塔的塔頂物料出口和脫乙醇塔的塔頂物料出口分別連接乙二醇回收塔。4.一種如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)制備乙二醇的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)酯化工序：甲醇與一氧化氮、氧氣的反應(yīng)生成亞硝酸脂；(2)羰化工序：將反應(yīng)得到的亞硝酸脂與一氧化碳發(fā)生耦合生成草酸二甲脂及碳酸二甲脂；(3)羰化合成氣分離工序：將草酸二甲脂、碳酸二甲脂...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王慶新，王攬?jiān)?/a>，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京敦先化工科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇,32