工業(yè)生產(chǎn)乙二醇反應(yīng)器設(shè)計(jì)改進(jìn)

童建穎

摘 要：傳統(tǒng)工藝是石化路線，傳統(tǒng)路線生產(chǎn)工藝流程長、設(shè)備多、能耗高、成本較高。經(jīng)改進(jìn)采用碳一化路線，相比傳統(tǒng)路線該路線生產(chǎn)工藝流程縮短、設(shè)備減少、能耗降低、成本低下。本文介紹了工業(yè)生產(chǎn)乙二醇反應(yīng)器的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。經(jīng)改進(jìn)采用碳一化路線，相比傳統(tǒng)路線該路線生產(chǎn)工藝流程縮短、設(shè)備減少、能耗降低、成本低下。

關(guān)鍵詞：乙二醇；反應(yīng)器；設(shè)計(jì)

乙二醇（EG），俗稱甘醇，是最簡單和最重要的脂肪族二元醇，更是一種重要的有機(jī)化工原料。它既可以作為生產(chǎn)醇酸樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酯纖維和聚酯塑料的重要原料，也可以作為高沸點(diǎn)溶劑。隨著近幾年全球聚酯產(chǎn)品市場消費(fèi)的增加和乙二醇生產(chǎn)工藝的不斷創(chuàng)新，世界范圍內(nèi)乙二醇的生產(chǎn)發(fā)展很快。工藝以合成氣和甲醇為原料，甲醇以Na2CO3為催化劑脫氫制備的甲醛以羰基化反應(yīng)生成乙醇酸，乙醇酸酯化加氫生成乙二醇，精餾后獲得濃度達(dá)到99.9%的乙二醇產(chǎn)品。

1流程介紹

工藝流程分為以下四個(gè)工段：甲醇氧化脫氫工段、甲醛羰基化工段、乙醇酸酯化工段、合成工段。

1.1氧化脫氫工段。本段工藝主要模擬的是甲醇在0.1MPa，650℃條件下，以Na2CO3為主要成分的催化劑氧化脫氫生成甲醛。工藝中的主要反應(yīng)為：

2CH2OH→2HCHO+H2

1.2羰基化工段。本段工藝主要模擬的是甲醛與CO，H2O在6.9MPa，50℃條件下，用酸性離子液體作為催化劑進(jìn)行羰基化反應(yīng)生成乙醇酸。工藝中的主反應(yīng)為：

HCHO+CO+H2O→HOCH2COOH

1.3酯化工段。本工段工藝乙醇酸與甲醇在2MPa，380℃條件下，用SO42-/ZrO2催化劑發(fā)生酯化反應(yīng)生成乙醇酸甲酯。其中，主反應(yīng)為：

HOCH2COOH+CH3OH→HOCH2COOCH3+H2O

1.4合成工段。本工段工藝乙醇酸甲酯與氫氣在210℃，3.5MPa條件下，以Cu-Cr催化劑發(fā)生加氫反應(yīng)。

2改進(jìn)后的反應(yīng)器

甲醛羰基化化反應(yīng)器示意圖。

3甲醛羰基化反應(yīng)中，反應(yīng)器設(shè)計(jì)改進(jìn)，改進(jìn)后有如下優(yōu)點(diǎn)

3.1反應(yīng)器內(nèi)外壁產(chǎn)生的溫差應(yīng)力小，有補(bǔ)償熱應(yīng)力引起的變形能力，能適應(yīng)管內(nèi)管間物料溫差較大的操作，大大增加了管板的穩(wěn)定性和耐用性，從而提高了甲醛氧化反應(yīng)器的耐用性。

3.2在氧化筒內(nèi)壁中進(jìn)行絕熱保護(hù)，筒體外壁采用汽液冷卻，避免氧化筒材料在高溫下出現(xiàn)強(qiáng)度、塑性及抗氧化性顯著下降的情況，因此大大降低了氧化筒材料的報(bào)廢率，從而大大提高了甲醛氧化反應(yīng)器的使用壽命。

3.3同時(shí)在羰基化反應(yīng)中使用了多段式固定床反應(yīng)器，使原料多次觸碰催化劑，使其反應(yīng)的更加徹底。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，能容納較多的催化劑，使反應(yīng)物與催化劑充分接觸，溫度分布合理，產(chǎn)能大，轉(zhuǎn)化率高。

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