液相加氫工藝在煤制乙二醇裝置中的應(yīng)用

趙博 劉暢

摘要：目前，科技在不斷發(fā)展，社會在不斷進步，煤基合成氣法制乙二醇工藝反應(yīng)過程中，生成多種副產(chǎn)物，其中的不飽和物質(zhì)對乙二醇產(chǎn)品紫外透光率造成很大的影響。通過技術(shù)改造增設(shè)液相加氫裝置，對脫重塔頂及產(chǎn)品精餾塔頂采出的乙二醇進行加氫處理。根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)，液相加氫前后乙二醇220nm紫外透光率平均提升了1.77倍，275nm紫外透光率平均提升了2.47倍，液相加氫裝置運行效果明顯。介紹了煤制乙二醇液相加氫技術(shù)改造工藝流程，對液相加氫催化劑裝填、裝置開、停車進行了闡述，介紹了工廠運行經(jīng)驗及各種注意事項，可為國內(nèi)乙二醇生產(chǎn)廠家產(chǎn)品提質(zhì)增效提供一些參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：液相加氫;煤制乙二醇;產(chǎn)品質(zhì)量

引言

乙二醇是重要的化工原料，其主要用途是制造聚酯樹脂和防凍劑，隨著我國聚酯產(chǎn)業(yè)和汽車保有量的迅猛發(fā)展，帶動了乙二醇需求大幅攀升。目前，我國乙二醇主要由中石油、中石化等公司生產(chǎn)，產(chǎn)能只有200萬t/a左右，自2002年以來進口依存度一直在70%以上。我國乙二醇仍以石油法生產(chǎn)為主，利用煤作為原料生產(chǎn)乙二醇可以部分緩解國內(nèi)乙二醇嚴重依賴進口的問題，為能源選擇多樣化創(chuàng)造條件。

一、乙二醇的基本概述

乙二醇是在石油化工領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)原料，主要作用是用來對炸藥、防凍劑、化妝品、醇酸樹脂、聚酯樹脂、增塑劑等化工產(chǎn)品進行生產(chǎn)，除了這些產(chǎn)品之外，乙二醇也可以用來做電容器介質(zhì)、色譜分析試劑等特殊要求的工作。對于乙二醇而言，它的制備工藝主要是依靠非石油法和石油乙烯法，從字面上即可看出，后者對于石油的依賴性是非常強的，并且在制備過程中能耗情況極高;而“非石油法”，也就是通過煤合成氣催化加氫的技術(shù)來對乙二醇進行合成，具有廢棄物排放量少、能耗低、成本低等獨特優(yōu)點，對于我國煤資源相對豐富、但少油、缺氣的能源現(xiàn)狀而言是比較好的選擇。

二、我國煤制乙二醇現(xiàn)狀

目前，制作提取乙二醇的基本途徑有兩個，分別為：石油制法與非石油制法，而這兩種方式間最大的區(qū)別就在于會不會用到石油。在運用石油制法的過程中，采用的最重要的原料為氧氣與乙烯，通過各種相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)最終將氧氣與乙烯合成乙二醇。總結(jié)來講，采用石油制法制作提取乙二醇的方式并沒有太高的技術(shù)含量，但是其制作的效率會比較高，所以這種制作途徑無論在國內(nèi)還是國外都極受歡迎，目前已發(fā)展的非常成熟。但是如果想將這種方式在我們國家進行大范圍的應(yīng)用還是非常困難的，就我國的實際狀態(tài)來講，石油含量低是最大的缺陷。在我們國家進行工業(yè)生產(chǎn)時所采用的石油，大都是從國外進口而來，如果制作乙二醇所用的石油也依靠進口的話，就會產(chǎn)生更高的成本，進而無法利用其為企業(yè)帶來更好的運營狀態(tài)和收益，使得市場中長久存在乙二醇短缺的情況。因此，不管是從成本方面來看，還是從市場保有量來講，石油制法均不是一個長久的、最佳的方式。

三、液相加氫工藝在煤制乙二醇裝置中的應(yīng)用

3.1系統(tǒng)開車

新裝催化劑首次開車前應(yīng)對R401催化劑床層的黑色催化劑粉末進行清洗。從正常進料流程進料，排放至地下廢液槽。從R401出料取樣點取樣，乙二醇色度小于5為合格。清洗合格后保持R401催化劑滿液位保護狀態(tài)。（1）開啟T407頂和T405頂出料閥向R401緩慢進液，控制R401壓力在0.30～0.35MPa，并維持壓力穩(wěn)定。（2）開啟R401出口自調(diào)節(jié)閥向V418進液建立液位，待液位達到40%后，開啟P429向粗乙二醇儲槽進料。（3）投用E430加熱蒸汽，R401床層緩慢升溫，最后將溫度控制在70～80℃。（4）逐漸開大氫氣進料閥，控制床層溫度在90～100℃。（5）待V418壓力達到10kPa，開啟放空閥至火炬，并維持壓力穩(wěn)定。（6）分析P429指標正常后，出料由粗乙二醇儲槽改進T404。

3.2原料加熱系統(tǒng)

原料加熱系統(tǒng)按一套系列設(shè)置，兩臺原料輸送泵一開一備;預(yù)熱后粗乙二醇進入加氫反應(yīng)器。來自界外的粗乙二醇首先進入原料緩沖罐，緩沖后用原料輸送泵送至進料換熱器。原料緩沖罐正常操作溫度為40℃～85℃，采用氮封控制壓力，通過分程調(diào)節(jié)維持罐內(nèi)壓力在0.1MPaG左右，壓力低時向緩沖罐充氮氣，壓力高時向廢氣系統(tǒng)排氣。罐底合格品乙二醇經(jīng)原料輸送泵后的壓力在0.7MPaG左右，以保證加氫反應(yīng)壓力維持在0.6MPaG左右。進料換熱器將乙二醇溶液加熱至～85℃，熱源為0.5MPaG飽和蒸汽。控制乙二醇脫丁二醇塔回流液、精制塔回流液、刮膜再沸器頂部物料混合后的溫度在乙二醇液相加氫操作溫度范圍內(nèi)。在正常運行時，上述物料不經(jīng)過換熱器換熱，通過緩沖泵加壓后直接進入加氫反應(yīng)器。

3.3催化劑裝填要求

（1）加氫催化劑裝填時，彈簧裝填高度距離下管口15～20mm，彈簧及銷子裝填檢查無遺漏，再裝瓷球;（2）列管逐根裝填，每根列管瓷球裝填200mL，裝填后從下部檢查瓷球裝填無遺漏，測量空管高度為7920mm;（3）催化劑同樣逐根裝填，每管裝填量為2.5袋，催化劑裝填高度5m，催化劑裝填后空管高度1800～2000mm，單臺反應(yīng)器裝填催化劑17t。

3.4系統(tǒng)停車

（1）關(guān)閉氫氣閥門、E430加熱蒸汽閥、T405進料閥。

（2）保持T407進料閥，將R401催化劑床層溫度降至常溫，同時關(guān)小R401至V418進料閥，待R401液位漫過催化劑床層后停R401的進料。保證R401滿液位，催化劑床層完全浸泡在乙二醇中。（3）根據(jù)V418液位停P429。（4）保持R401壓力0.2MPa，嚴禁壓力過低后空氣進入R401催化劑床層。

3.5液相加氫反應(yīng)系統(tǒng)

乙二醇液相加氫反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)置一臺加氫反應(yīng)器。來自界區(qū)的氫氣經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥減壓至0.55MPaG，與加熱后的乙二醇混合后再從頂部進入液相加氫反應(yīng)器R-3503。加氫反應(yīng)器的壓力通過調(diào)節(jié)進料氫氣的流量來控制，加氫反應(yīng)器的反應(yīng)條件為0.5MPaG，80℃～110℃，乙二醇和氫氣自上而下通過反應(yīng)器催化劑床層。加氫反應(yīng)開始后，隨著氫氣消耗，反應(yīng)器氣相中惰性組分的濃度逐漸升高，因此在開車初期需要定期分析反應(yīng)器下段的氣體組成。當氫氣濃度小于90%時，打開反應(yīng)器下段放空管線上的放空閥，并調(diào)節(jié)放空氣體的流量，將未反應(yīng)的氫氣和惰性氣體排放至火炬系統(tǒng)。為防止馳放氣夾帶乙二醇液體，也可以選擇將放空氣送至閃蒸罐V-3522。當裝置穩(wěn)定后，設(shè)置定值排放，用放空管線上的調(diào)節(jié)閥和流量計自動調(diào)節(jié)放空氣體的流量。催化劑體積空速為2.5h-1。加氫反應(yīng)器為滴流床反應(yīng)器，乙二醇溶液與氫氣并流向下，氫氣為連續(xù)相，乙二醇溶液為分散相。加氫后的乙二醇溶液從反應(yīng)器底出料，通過物料自身的壓力和液位控制系統(tǒng)送至氣液分離罐。

結(jié)語

降低系統(tǒng)中的不飽和物質(zhì)是提升乙二醇產(chǎn)品透光率的關(guān)鍵。公司通過技術(shù)改造增設(shè)液相加氫裝置，對部分關(guān)鍵物料進行加氫處理，從而保證了乙二醇產(chǎn)品收率一直穩(wěn)定在99%左右。公司乙二醇產(chǎn)品應(yīng)用在長絲、短纖、碳酸級/水瓶級瓶片聚酯高端客戶，液相加氫裝置為公司創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟及社會效益。

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