煤制乙二醇產品直接液相加氫技術應用

宋 俊，白一霈

（壽陽化工有限責任公司，山西 壽陽 045400）

0 引言

壽陽化工有限責任公司一期年產20 萬t 乙二醇項目，采用煤制合成氣經草酸二甲酯制乙二醇技術路線。

目前市場上的煤制乙二醇產品面臨雜質較多，成分復雜，分離成本高的現實問題。為維持企業穩定經濟運行，提高煤制乙二醇的市場競爭力，通過對精餾裝置采出的精乙二醇直接催化液相加氫以獲得聚酯級乙二醇為目的，討論液相加氫技術在煤制乙二醇行業上的應用。

1 改造背景

壽陽化工乙二醇精餾裝置側采出的精乙二醇現通過樹脂精制單元來提高終端產品質量，樹脂精制單元運行過程中曾經或目前存在以下問題：①催化劑末期，通過1#樹脂后，220 nm 紫外透光率降1%～2%，通過2#樹脂后，與1#樹脂出口相比，220 nm 紫外透光率下降2%～8%，影響產品質量；②1#樹脂需要定期再生，操作工勞動量大，且再生采用堿液，產生大量含鹽廢水，環保壓力大；③樹脂使用壽命約為1～1.5 a，更換成本高，廢樹脂處理帶來環保壓力和成本。針對以上問題，實施以下改造方案。

2 原理及方案

2.1 工藝原理

煤制乙二醇產品質量，受工藝參數變化、原料組分變化或催化劑壽命等影響，其副反應較多，尤其在催化劑末期，乙二醇產品中醛、酮、酯和羧酸類化合物等雜質濃度增加。這些微量有機物含有C=C 和C=O 雙鍵及其共軛結構基團，可使乙二醇在200～400 nm 紫外區有較大的吸收，表現出紫外透光率的顯著下降。

乙二醇液相加氫工藝原理是乙二醇在液相加氫催化劑下進行催化加氫，使乙二醇中對紫外有吸收的不飽和鍵－C=C－、－C=O、－C=C－C=O 與H2發生加成反應，轉變為對紫外無吸收的飽和鍵，從而提高乙二醇產品的紫外透光率，同時降低乙二醇產品的醛含量，達到提高乙二醇產品品質的效果。

主要反應式如圖1 所示。

圖1 主要反應方程式Fig.1 Principal reaction equation

2.2 液相加氫流程

液相加氫流程如圖2 所示。

圖2 液相加氫流程Fig.2 Flow of liquid phase hydrogenation

由圖2 可見，乙二醇進入緩沖罐1，經給料泵2 送往預熱器3 加熱后，與氫氣在管道混合器內混合，進入液相加氫反應器5。在催化劑的作用下，乙二醇中C=O 雜質和氫氣進行反應，將產品里影響乙二醇紫外透光率的微量物質轉化、去除。反應后的氣液兩相物料在反應器的下部空間進行氣液分離，氣相從氣液分離空間的上部在壓力調節閥排出至閃蒸槽6，液相乙二醇從反應器底部在液位調節閥排入閃蒸槽6，出料泵送往精餾系統，提高聚酯級乙二醇優等率。

2.3 改造方案

原流程為精餾裝置側采的精乙二醇，泵送至樹脂精制單元進行質量提升后送往優級品罐。精餾裝置頂采的工業級乙二醇一部分經液相加氫后返回系統，另一部分采出去工業品儲罐。

改造新增的管線管件閥門及流程等如圖3 所示。

圖3 改造方案流程Fig.3 Flow of reconstruction scheme

由圖3 可見，原流程中的①③⑤號閥門關閉，②④號閥門保持開位，同時開啟新增的⑥⑦或⑧號閥門。精餾裝置頂采的工業級乙二醇通過②號閥直接采出去工業品儲罐。精餾裝置側采的精乙二醇，通過新增的⑥號閥送往液相加氫裝置，加氫后的產品經④⑦號閥送至樹脂精制單元后送往優級品儲罐，同時，如加氫后的產品分析數據達到優級品品質，可直接通過⑧號閥送至優級品儲罐。

3 改造效果分析

3.1 改造前乙二醇產品過樹脂質量提升單元

EG 催化劑末期，乙二醇產品過樹脂質量提升后紫外變化值見表1。

表1 乙二醇產品通過質量提升單元紫外透光率數據Table 1 Uv of ethylene glycol products through quality improvement unit

EG 催化劑在初期和穩定期工況下，樹脂質量提升對乙二醇產品紫外具有正作用提升能力，隨著催化劑使用至末期，粗品中雜質較多，進入樹脂質量提升后，一定程度抑制樹脂質量提升能力，在乙二醇產品220 nm 紫外透光率84%左右工況下、通過1#樹脂紫外透光率降低1%～2%，通過2#樹脂紫外透光率降低3%～4%，降低乙二醇產品質量。

3.2 改造后乙二醇產品過液相加氫裝置

EG 催化劑末期，乙二醇產品通過液相加氫后紫外及醛含量變化值見表2。

表2 乙二醇產品通過液相加氫紫外透光率及醛含量實驗數據Table 2 Experimental data of uv and aldehyde content of ethylene glycol products by liquid phase hydrogenation

EG 催化劑末期，隨著雜質增多，乙二醇產品質量越差，紫外越差，在乙二醇產品通過樹脂質量提升后，也無法保證產品質量的工況下，選擇乙二醇產品通過液相加氫裝置，使乙二醇產品中-C=C-、-C=O、-C=C-C=O 等雜質與H2進行加氫反應，轉化為對紫外不吸收的飽和鍵物質，提升產品質量。在該工況下，乙二醇產品220 nm 紫外透光率78%左右，275 nm 紫外透光率90%左右，通過液相加氫后，220 nm 紫外透光率提高約5%～8%，275 nm 紫外透光率提高約5%～8%，同時降低產品醛含量，達到乙二醇國標值范圍內，確保催化劑末期乙二醇產品外賣，提高企業競爭力。

4 結語

綜上所述，壽陽化工有限責任公司通過乙二醇產品液相加氫實驗，證明液相加氫對提高乙二醇產品質量有顯著效果，增加乙二醇產品液相加氫項目，可以延長樹脂使用壽命，減少含鹽廢水量，降低生產環保壓力，尤其在催化劑末期，乙二醇產品雜質較多工況下，在樹脂質量提升單元對乙二醇產品質量提升具抑制作用下，通過液相加氫裝置提高產品質量，增加企業效益，提高了煤制乙二醇的整體競爭力。