催化加氫工藝提高乙二醇產(chǎn)品UV值的研究

陳悅　祝賀

摘 要：通過精餾的方法很難去除煤制乙二醇中的雜質(zhì)，但是可以利用物理方法或者化學(xué)方法去除這些雜質(zhì)，提高煤制乙二醇的UV值，最終達(dá)到提高乙二醇純度的目的。利用物理原理去除乙二醇中的雜質(zhì)，或是利用化學(xué)反應(yīng)的方法不斷提高乙二醇的UV值，即去除乙二醇在220nm-400nm波長段內(nèi)沒能去除的雜質(zhì)。

關(guān)鍵詞：乙二醇；UV值；方法對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.002

0 引言

乙二醇（EG）屬于一種特別重要的化工原料，主要用于制聚酯、合成纖維等。煤制乙二醇的工藝是一種潛力較大的新工藝路線。但是新工藝路線受原料和裝置等的影響，使生產(chǎn)的乙二醇中包含許多雜質(zhì)。乙二醇中的雜質(zhì)對其下游產(chǎn)品的生產(chǎn)有很大的影響，具體表現(xiàn)在下游產(chǎn)品的顏色和強(qiáng)度等方面。本文主要論述的時(shí)催化加氫還原和加壓蒸餾的方式不斷提高乙二醇的UV值，提高乙二醇的純度，有利于其下游產(chǎn)品的生產(chǎn)制作。

1 催化加氫工藝優(yōu)化乙二醇的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

目前，我國針對提高煤制乙二醇UV值的研究已經(jīng)取得了一定的成果。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，利用催化活性最好的D27組催化劑對煤制乙二醇進(jìn)行加氫提高UV值的實(shí)驗(yàn)，提高煤制乙二醇的純度，本實(shí)驗(yàn)主要關(guān)注的是加氫時(shí)間、溫度及氫壓力等因素對煤制乙二醇提純的影響。具體做法如下，第一步是選取一定量的事先處理的乙二醇和催化劑。第二步是將選取的實(shí)驗(yàn)原料放入高壓釜中，并且對高壓釜進(jìn)行氮?dú)馀趴?，之后添加氫源，這個(gè)過程要注意檢查，防止有缺漏。第三步是將高壓釜安置在油浴里，再進(jìn)行磁力攪拌。第四步是將反應(yīng)后的物質(zhì)進(jìn)行過濾，使濾液在一定溫度和真空的情況下，通過減壓蒸餾被催化加氫的乙二醇，之后檢測餾出物的UV值。整個(gè)實(shí)驗(yàn)中的影響因素是經(jīng)過許多次實(shí)驗(yàn)后選擇的，使催化加氫的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟谧钣欣臈l件下進(jìn)行。

2 加氫溫度對乙二醇UV值的影響

加氫溫度是影響煤制乙二醇純度的關(guān)鍵因素之一。原因是在實(shí)驗(yàn)中加氫溫度如果過低就會(huì)使分子不能夠跨越反應(yīng)能壘。加氫后溫度的變化也會(huì)對實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的速度產(chǎn)生影響，如果溫度過于高的話，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的化學(xué)反應(yīng)太過強(qiáng)烈，增加副反應(yīng)，不能提高乙二醇的UV值。在其他實(shí)驗(yàn)條件不變的基礎(chǔ)上，改變加氫溫度這一條件。在90℃時(shí)其催化加氫的反應(yīng)效果最佳。當(dāng)?shù)陀?0℃時(shí)，隨著溫度的上升，催化除雜的效果會(huì)隨之增加。原因是在較低的溫度條件下，很多反應(yīng)物不能達(dá)到反應(yīng)的最低活化能，進(jìn)而降低反應(yīng)效率。因此，提高催化加氫的反應(yīng)溫度，就能提高反應(yīng)物的活化能，進(jìn)而提高反應(yīng)效率。另外，在整個(gè)過程中乙二醇的黏度隨著反應(yīng)溫度的升高而變得越來越小，增加了催化劑在其表面的擴(kuò)散率，因此提升了反應(yīng)速率。但是隨著溫度變高，也會(huì)出現(xiàn)一系列的副反應(yīng)，進(jìn)而生成大量的雜質(zhì)。并且過高的溫度也會(huì)使催化劑失去活性，因此催化加氫的溫度最好是控制在90℃左右。

3 加氫時(shí)間對乙二醇UV值的影響

加氫時(shí)間會(huì)對催化加氫反應(yīng)程度產(chǎn)生影響，這是由于乙二醇的雜質(zhì)在加氫還原反應(yīng)的過程中會(huì)產(chǎn)生一些物質(zhì)。該反應(yīng)時(shí)間過短的話會(huì)導(dǎo)致中間生成的物質(zhì)無法反應(yīng)成為最終產(chǎn)物，但是時(shí)間太長的話又會(huì)使催化劑失去活性，并伴隨著副反應(yīng)生成，最終不能提高乙二醇的純度。我們在其他催化加氫實(shí)驗(yàn)條件不變的基礎(chǔ)上，改變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的時(shí)間。在反應(yīng)時(shí)間較短的情況下，乙二醇的純度有所提高但是效果不佳。將反應(yīng)時(shí)間設(shè)定為8h時(shí)，乙二醇的純度可以獲得大幅度的提高，反應(yīng)效果良好。當(dāng)反應(yīng)的時(shí)間太長時(shí)，乙二醇的純度卻會(huì)降低。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是反應(yīng)時(shí)間過短時(shí)催化加氫的反應(yīng)并不徹底，在乙二醇中還存在著一部分的雜質(zhì)未能去除。而反應(yīng)時(shí)間過長的條件下，會(huì)使催化劑性質(zhì)發(fā)生改變，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生一些副反應(yīng)，這些副反應(yīng)會(huì)降低乙二醇的純度。因此，最佳的反應(yīng)時(shí)間在8h左右為宜。

4 氫氣壓力對乙二醇UV值的影響

我們在保持加氫時(shí)間和溫度不變的條件下，改變加氫的壓力，觀察其對乙二醇純度的影響。氫氣壓力對乙二醇UV值的影響不是很大。這是因?yàn)榇呋託涞姆磻?yīng)過程基本發(fā)生在催化劑的表面，而溶解在乙二醇實(shí)驗(yàn)溶液中的雜質(zhì)是很少的，只需要很少的溶解氫就能實(shí)現(xiàn)去除雜質(zhì)的氫氣條件，關(guān)鍵的是控制好停留和接觸的時(shí)間，保持穩(wěn)定的反應(yīng)溫度，因此，較低的氫氣壓力能夠滿足反應(yīng)發(fā)生的條件。我們考慮到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的耐壓程度，選擇在氫氣壓力為0.3MPa上網(wǎng)情況下進(jìn)行雜質(zhì)的加氫反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

5 減壓蒸餾的過程

經(jīng)過催化加氫實(shí)驗(yàn)反應(yīng)后得到的乙二醇其UV值有顯著提高，但是還是存有一部分沒有被加氫還原的雜質(zhì)，這其中還包括一些在還原反應(yīng)過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)。為消除這些雜質(zhì)，我們采取減壓蒸餾的方式進(jìn)行除雜。在減壓蒸餾的過程中需要注意的是保證實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性。在放入加氫液后，首先要做的是利用氮?dú)馀懦b置內(nèi)的空氣。由于過高的溫度會(huì)使物料氧化，增加醛的含量，因此減壓蒸餾的溫度不能太高，使裝置內(nèi)的真空程度達(dá)到最高程度，在持續(xù)低溫的條件下就能得到蒸餾后的餾液。一般情況下，我們將蒸餾溫度設(shè)定在120℃，真空程度設(shè)置為0.09MPa，就能夠有效去除催化加氫反應(yīng)后的雜質(zhì)。這對提高乙二醇的UV值有重要作用，有利于提高煤制乙二醇的純度。煤制乙二醇在進(jìn)行催化加氫除雜的過程中，我們應(yīng)當(dāng)注意加氫時(shí)間、溫度和加氫壓力對實(shí)驗(yàn)的影響，將實(shí)驗(yàn)效果達(dá)到最佳。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，我們確定最佳的加氫時(shí)間為8h，最佳加氫溫度在90℃左右，并且保持氫氣壓力為0.3MPa，最后經(jīng)過減壓蒸餾的過程就能使煤制乙二醇在220nm、275nm和350nm波長的UV值提高到67.5%、90.7%和99.9%，其中醛的含量也能夠達(dá)到國家的標(biāo)準(zhǔn)。

我國對乙二醇的需求量非常大，且當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)的乙二醇滿足不了其需求，采用進(jìn)口的方式使用乙二醇。本文的目的在于提高煤制乙二醇的質(zhì)量，促進(jìn)我國生產(chǎn)出高質(zhì)量的乙二醇，并擴(kuò)大生產(chǎn)緩解從外進(jìn)口的壓力。對催化加氫反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化，能夠有效提高乙二醇的UV值，使煤制乙二醇質(zhì)量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳衛(wèi)航，李清亞，蔣元力，王訓(xùn)遒，蔣登高.乙二醇-1，4-丁二醇二元物系6.67kPa下汽液平衡研究[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào).

[2]趙淑戰(zhàn).從副產(chǎn)物和廢水中回收和純化乙二醇[J].化工環(huán)保，2014（04）.

[3]馬永剛.電石爐氣法合成乙二醇的發(fā)展前景[J].石河子科技，2014（03）.

[4]張駿馳.天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化改造制乙二醇合成氣方案的研究[J].煉油技術(shù)與工程，2015（03）.