论文部分内容阅读
摘 要：传统工艺是石化路线，传统路线生产工艺流程长、设备多、能耗高、成本较高。经改进采用碳一化路线，相比传统路线该路线生产工艺流程缩短、设备减少、能耗降低、成本低下。本文介绍了工业生产乙二醇反应器的设计进行改进。经改进采用碳一化路线，相比传统路线该路线生产工艺流程縮短、设备减少、能耗降低、成本低下。
关键词：乙二醇；反应器；设计
乙二醇（EG），俗称甘醇，是最简单和最重要的脂肪族二元醇，更是一种重要的有机化工原料。它既可以作为生产醇酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯纤维和聚酯塑料的重要原料，也可以作为高沸点溶剂。随着近几年全球聚酯产品市场消费的增加和乙二醇生产工艺的不断创新，世界范围内乙二醇的生产发展很快。工艺以合成气和甲醇为原料，甲醇以Na2CO3为催化剂脱氢制备的甲醛以羰基化反应生成乙醇酸，乙醇酸酯化加氢生成乙二醇，精馏后获得浓度达到99.9%的乙二醇产品。
1流程介绍
工艺流程分为以下四个工段：甲醇氧化脱氢工段、甲醛羰基化工段、乙醇酸酯化工段、合成工段。
1.1氧化脱氢工段。本段工艺主要模拟的是甲醇在0.1MPa，650℃条件下，以Na2CO3为主要成分的催化剂氧化脱氢生成甲醛。工艺中的主要反应为：
2CH2OH→2HCHO+H2
1.2羰基化工段。本段工艺主要模拟的是甲醛与CO，H2O在6.9MPa，50℃条件下，用酸性离子液体作为催化剂进行羰基化反应生成乙醇酸。工艺中的主反应为：
HCHO+CO+H2O→HOCH2COOH
1.3酯化工段。本工段工艺乙醇酸与甲醇在2MPa，380℃条件下，用SO42-/ZrO2催化剂发生酯化反应生成乙醇酸甲酯。其中，主反应为：
HOCH2COOH+CH3OH→HOCH2COOCH3+H2O
1.4合成工段。本工段工艺乙醇酸甲酯与氢气在210℃，3.5MPa条件下，以Cu-Cr催化剂发生加氢反应。
2改进后的反应器
甲醛羰基化化反应器示意图。
3甲醛羰基化反应中，反应器设计改进，改进后有如下优点
3.1反应器内外壁产生的温差应力小，有补偿热应力引起的变形能力，能适应管内管间物料温差较大的操作，大大增加了管板的稳定性和耐用性，从而提高了甲醛氧化反应器的耐用性。
3.2在氧化筒内壁中进行绝热保护，筒体外壁采用汽液冷却，避免氧化筒材料在高温下出现强度、塑性及抗氧化性显著下降的情况，因此大大降低了氧化筒材料的报废率，从而大大提高了甲醛氧化反应器的使用寿命。
3.3同时在羰基化反应中使用了多段式固定床反应器，使原料多次触碰催化剂，使其反应的更加彻底。反应器结构简单，能容纳较多的催化剂，使反应物与催化剂充分接触，温度分布合理，产能大，转化率高。
参考文献：
[1]沈菊华.国内外乙二醇生产发展概况[J].化工科技市场，2003（6）：12-15.
[2]尹安远，陈梁锋，戴维林等.草酸酯催化加氢制备乙二醇研究进展[J].化学世界，2008（6）：369-373.
[3]范进.乙二醇的生产技术进展及市场前景分析[J].日用化学品科学，2014，1（37）：9-31.
[4]赵宇培，刘定华，刘晓勤.合成气合成乙二醇工艺进展和展望[J].天然气化工，2006，31（3）：56-60.
[5]张翔宇.环氧乙烷/乙二醇工艺技术比较[J].化工设计，2006，16（3）：7-12.
[6]唐永良.环氧乙烷催化法合成乙二醇的研究进展[J].合成纤维，2005，11，23-27.
[7]崔小明.环氧乙烷合成乙二醇的研究进展[J].杭州化工，2006，36（3）：11-19.
[8]崔小明.环氧乙烷合成乙二醇的研究进展[J].精细石油化工进展，2007，7（7）：19-26.
关键词：乙二醇；反应器；设计
乙二醇（EG），俗称甘醇，是最简单和最重要的脂肪族二元醇，更是一种重要的有机化工原料。它既可以作为生产醇酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯纤维和聚酯塑料的重要原料，也可以作为高沸点溶剂。随着近几年全球聚酯产品市场消费的增加和乙二醇生产工艺的不断创新，世界范围内乙二醇的生产发展很快。工艺以合成气和甲醇为原料，甲醇以Na2CO3为催化剂脱氢制备的甲醛以羰基化反应生成乙醇酸，乙醇酸酯化加氢生成乙二醇，精馏后获得浓度达到99.9%的乙二醇产品。
1流程介绍
工艺流程分为以下四个工段：甲醇氧化脱氢工段、甲醛羰基化工段、乙醇酸酯化工段、合成工段。
1.1氧化脱氢工段。本段工艺主要模拟的是甲醇在0.1MPa，650℃条件下，以Na2CO3为主要成分的催化剂氧化脱氢生成甲醛。工艺中的主要反应为：
2CH2OH→2HCHO+H2
1.2羰基化工段。本段工艺主要模拟的是甲醛与CO，H2O在6.9MPa，50℃条件下，用酸性离子液体作为催化剂进行羰基化反应生成乙醇酸。工艺中的主反应为：
HCHO+CO+H2O→HOCH2COOH
1.3酯化工段。本工段工艺乙醇酸与甲醇在2MPa，380℃条件下，用SO42-/ZrO2催化剂发生酯化反应生成乙醇酸甲酯。其中，主反应为：
HOCH2COOH+CH3OH→HOCH2COOCH3+H2O
1.4合成工段。本工段工艺乙醇酸甲酯与氢气在210℃，3.5MPa条件下，以Cu-Cr催化剂发生加氢反应。
2改进后的反应器
甲醛羰基化化反应器示意图。
3甲醛羰基化反应中，反应器设计改进，改进后有如下优点
3.1反应器内外壁产生的温差应力小，有补偿热应力引起的变形能力，能适应管内管间物料温差较大的操作，大大增加了管板的稳定性和耐用性，从而提高了甲醛氧化反应器的耐用性。
3.2在氧化筒内壁中进行绝热保护，筒体外壁采用汽液冷却，避免氧化筒材料在高温下出现强度、塑性及抗氧化性显著下降的情况，因此大大降低了氧化筒材料的报废率，从而大大提高了甲醛氧化反应器的使用寿命。
3.3同时在羰基化反应中使用了多段式固定床反应器，使原料多次触碰催化剂，使其反应的更加彻底。反应器结构简单，能容纳较多的催化剂，使反应物与催化剂充分接触，温度分布合理，产能大，转化率高。
参考文献：
[1]沈菊华.国内外乙二醇生产发展概况[J].化工科技市场，2003（6）：12-15.
[2]尹安远，陈梁锋，戴维林等.草酸酯催化加氢制备乙二醇研究进展[J].化学世界，2008（6）：369-373.
[3]范进.乙二醇的生产技术进展及市场前景分析[J].日用化学品科学，2014，1（37）：9-31.
[4]赵宇培，刘定华，刘晓勤.合成气合成乙二醇工艺进展和展望[J].天然气化工，2006，31（3）：56-60.
[5]张翔宇.环氧乙烷/乙二醇工艺技术比较[J].化工设计，2006，16（3）：7-12.
[6]唐永良.环氧乙烷催化法合成乙二醇的研究进展[J].合成纤维，2005，11，23-27.
[7]崔小明.环氧乙烷合成乙二醇的研究进展[J].杭州化工，2006，36（3）：11-19.
[8]崔小明.环氧乙烷合成乙二醇的研究进展[J].精细石油化工进展，2007，7（7）：19-26.