CN102372597B - 合成气制乙二醇产物的分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合成气制乙二醇产物的分离方法，主要解决合成气制乙二醇产物没有涉及分离工艺报道的问题。本发明通过依次包括以下步骤：合成气制乙二醇产物进入馏份切割塔(1)分离，塔顶得到物流Ⅰ，侧线采出物流Ⅱ，塔釜得到物流Ⅲ；物流Ⅲ和萃取剂分别从萃取塔(2)的顶部和底部进入，塔顶得到物流Ⅳ，塔釜得到物流Ⅴ；物流Ⅳ进入萃取剂回收塔(3)的中部，塔顶得到回收萃取剂，返回到萃取塔底部，塔釜得到含1，2-丁二醇的萃取剂溶液；物流Ⅴ进入产品塔(4)的中部，塔顶得到含1，2-丙二醇和萃取剂的溶液，塔釜得到乙二醇产品的技术方案较好地解决了该问题，可用于合成气制乙二醇产物分离的工业生产中。

Description

合成气制乙二醇产物的分离方法

技术领域

本发明涉及一种合成气制乙二醇产物的分离方法。

背景技术

乙二醇(EG)是一种重要的有机化工原料，主要用于生产聚醋纤维、防冻剂、不饱和聚醋树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药等，此外还可用于涂料、照相显影液、刹车液以及油墨等行业，用作过硼酸铵的溶剂和介质，用于生产特种溶剂乙二醇醚等，用途十分广泛。

目前，国内外大型乙二醇生产都采用直接水合法或加压水合法工艺路线，该工艺是将环氧乙烷和水按1∶20～22(摩尔比)配成混合水溶液，在固定床反应器中于130～180℃，1.0～2.5MPa下反应18～30min，环氧乙烷全部转化为混合醇，生成的乙二醇水溶液含量大约在10％(质量分数)，然后经多效蒸发器脱水提浓和减压精馏分离得到乙二醇，但生产装置需设置多个蒸发器，消耗大量的能量用于脱水，造成生产工艺流程长、设备多、能耗高、直接影响乙二醇的生产成本。自20世纪70年代以来，国内外一些主要生产乙二醇的大公司均致力于催化水合法合成乙二醇技术的研究，主要有英荷的Shell公司、美国UCC公司和Dow公司、日本三菱化学公司，国内的大连理工大学、上海石油化工研究院、南京工业大学等。其中有代表的是Shell公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法。Shell公司自1994年报道了季铵型酸式碳酸盐阴离子交换树脂作为催化剂进行EO催化水合工艺的开发，获得EO转化率96％～98％，EG选择性97％～98％的试验结果，1997年又开发了类似二氧化硅骨架的聚有机硅烷铵盐负载型催化剂及其催化下的环氧化物水合工艺，得到了较好的转化率与选择性。美国的UCC公司主要开发了两种水合催化剂：一种是负载于离子交换树脂上的阴离子催化剂，主要是钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐以及三苯基膦络合催化剂；另一种是钼酸盐复合催化剂。在两种催化剂的应用例子中，用离子交换树脂DOWEXWSA21制备的TM催化剂，在水和EO的摩尔比为9∶1的条件下水合，EG收率为96％。应用钼酸盐复合催化剂，在水和EO的摩尔比为5∶1的条件下水合，EG收率为96.6％。催化法大大降低了水比，同时可获得高EO转化率和高EG选择性，但在催化剂制备、再生和寿命方面还存在一定的问题，如催化剂稳定性不够、制备相当复杂，难以回收利用，有的还会在产品中残留一定量的金属阴离子，需增加相应的设备来分离。碳酸乙烯酯法合成乙二醇是由环氧乙烷和二氧化碳合成碳酸乙烯酯，再以碳酸乙烯酯水解得到乙二醇。专利US4508927提出把酯化反应和水解反应分开进行。

专利CN101138725A公开了一种草酸酯加氢合成乙二醇的催化剂及其制备方法，其以金属铜为活性组分，锌为助剂，采用共沉淀法制备催化剂，但该催化剂草酸酯转化率较低，同时也没有催化剂稳定性报道。文献《石油化工》2007年第36卷第4期第340～343页介绍了一种采用Cu/SiO₂进行草酸二甲酯加氢合成乙二醇反应的研究，但该催化剂存在选择性差，且同样没有催化剂稳定性的报道。专利CN101475442A和专利CN101475443A分别对草酸酯加氢制乙二醇的工艺和催化剂制备进行了描述。目前，国内外没有文献和专利对草酸酯加氢制乙二醇产物的分离进行研究，由于产物中组分复杂，特别是乙二醇、1，2-丙二醇和1，2-丁二醇组分之间沸点接近，采用普通精馏无法将其分离，从而没有分离工艺方面的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是合成气制乙二醇产物没有涉及分离工艺报道的问题，提供一种新的合成气制乙二醇产物的分离方法。该方法具有分离简单的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下，一种合成气制乙二醇产物的分离方法，包括以下步骤：a)合成气制乙二醇产物进入馏份切割塔(1)的中部，塔顶得到含甲醇质量比≥95％的混合物物流Ⅰ，从塔的中下部侧线采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物物流Ⅱ，塔釜得到含乙二醇质量比≥90％的重组分物流Ⅲ；b)物流Ⅲ和萃取剂分别从萃取塔(2)的顶部和底部进入，塔顶得到含1，2-丁二醇质量比0～3％的萃取剂物流Ⅳ，塔釜得到含1，2-丙二醇质量比0～5％的乙二醇物流Ⅴ；c)物流Ⅳ进入萃取剂回收塔(3)的中部，塔顶得到回收萃取剂，返回到萃取塔底部，塔釜得到含1，2-丁二醇质量比≤60％的萃取剂溶液；d)物流Ⅴ进入产品塔(4)的中部，塔顶得到含1，2-丙二醇质量比≤40％的萃取剂溶液，塔釜得到乙二醇产品。其中，萃取剂选自C7～C9芳烃或者烷烃中的至少一种。

在上述技术方案中，合成气制乙醇产物中包括甲醇、乙醇、水、乙醇酸甲酯、草酸二甲酯、1，2-丙二醇、乙二醇和1，2-丁二醇组分；馏份切割塔(1)的理论塔板数为20～80，回流比为0.5～5，操作压力5～101KPa，塔顶采出控制不含乙醇酸甲酯，侧线采出控制不含1，2-丙二醇，塔釜物流控制不含草酸二甲酯；萃取塔(2)的理论塔板数为5～40，萃取剂与原料质量比为0.2～5，操作温度20～50℃；萃取剂回收塔(3)的理论塔板数为10～40，回流比为0.2～5，操作压力5～50KPa，塔顶采出控制不含1，2-丁二醇；产品塔(4)的理论塔板数为20～60，回流比为2～10，操作压力5～50KPa，塔釜采出控制不含1，2-丙二醇；萃取剂优选自甲苯、乙苯、对二甲苯或者邻二甲苯中的至少一种。

由于合成气制乙二醇产物中的组分复杂，特别是多元醇(乙二醇、1，2-丙二醇和1，2-丁二醇)之间沸点比较接近，单纯采用普通精馏的方法很难将其分离。本发明首先采用普通精馏的方法将轻组分分离，塔顶得到含甲醇质量比≥95％的混合物，侧线采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物，塔釜得到含乙二醇质量比≥90％的重组分，含乙二醇的重组分中含有少量1，2-丙二醇和1，2-丁二醇，然后采用萃取的方法将1，2-丁二醇萃取出来，选择的萃取剂与1，2-丁二醇沸点相差较大，容易分离，萃余相中含有萃取剂、1，2-丙二醇和乙二醇，由于萃取剂和1，2-丙二醇之间形成最低共沸物，因此通过普通精馏的方法就能得到乙二醇产品。使用本发明通过采用馏份切割塔、萃取塔、萃取剂回收塔、产品塔四塔流程的技术方案，使得合成气制乙二醇产物实现分离，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为合成气制乙二醇产物分离的工艺流程。

图1中，1为馏份切割塔，2为萃取塔，3为萃取剂回收塔，4为产品塔，5为原料，6为富含甲醇的混合物，7为乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物，8为富含乙二醇的重组分，9为萃取剂，10为萃取相，11为萃余相，12为回收萃取剂，13为富含1，2-丁二醇的萃取剂溶液，14为富含1，2-丙二醇和萃取剂的溶液，15为乙二醇。

如图1所示，合成气制乙二醇产物作为原料5，原料5进入馏份切割塔1的中部，塔顶得到富含甲醇的混合物6，侧线采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物7，塔釜得到富含乙二醇的重组分8，重组分8和萃取剂9分别从萃取塔2的顶部和底部进入，塔顶得到萃取相10，塔底得到萃余相11，萃取相10进入萃取剂回收塔3的中部，塔顶得到回收萃取剂12，塔釜得到富含1，2-丁二醇的萃取剂溶液13，萃余相11进入产品塔4的中部，塔顶得到富含1，2-丙二醇和萃取剂的溶液14，塔釜得到乙二醇15。

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但是，本发明的范围并不只限于实施例所覆盖的范围。

具体实施方式

【实施例1】

按图1所示的流程，合成气制乙二醇产物作为原料5，原料5进入理论板数为60的馏份切割塔1的第40块板，操作压力为20KPa，回流比2，塔顶采出控制不含乙醇酸甲酯，侧线采出控制不含1，2-丙二醇，塔釜物流控制不含草酸二甲酯，塔顶得到富含甲醇的混合物6，侧线从第45块板采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物7，塔釜得到富含乙二醇的重组分8；重组分8和萃取剂9分别从理论板数为15的萃取塔2的顶部和底部进入，萃取选用甲苯，萃取剂与原料质量比为0.5，操作压力为常压，操作温度为40℃，塔顶得到萃取相10，塔底得到萃余相11；萃取相10进入理论板数为20的萃取剂回收塔3的第15块板，操作压力10KPa，回流比为0.5，塔顶采出控制不含1，2-丁二醇，塔顶得到回收萃取剂12，塔釜得到富含1，2-丁二醇的甲苯溶液13；萃余相11进入理论板数为20的产品塔4的第8块板，操作压力为10KPa，回流比为5，塔釜采出控制不含1，2-丙二醇，塔顶得到富含1，2-丙二醇和甲苯的溶液14，塔釜得到乙二醇15，操作稳定后，各塔的物流组成数据见表1。

【实施例2】

按图1所示的流程，合成气制乙二醇产物作为原料5，原料5进入理论板数为80的馏份切割塔1的第50块板，操作压力为5KPa，回流比0.5，塔顶采出控制不含乙醇酸甲酯，侧线采出控制不含1，2-丙二醇，塔釜物流控制不含草酸二甲酯，塔顶得到富含甲醇的混合物6，侧线从第60块板采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物7，塔釜得到富含乙二醇的重组分8；重组分8和萃取剂9分别从理论板数为15的萃取塔2的顶部和底部进入，萃取选用甲基正戊烷，萃取剂与原料质量比为0.2，操作压力为常压，操作温度为50℃，塔顶得到萃取相10，塔底得到萃余相11；萃取相10进入理论板数为40的萃取剂回收塔3的第15块板，操作压力5KPa，回流比为0.2，塔顶采出控制不含1，2-丁二醇，塔顶得到回收萃取剂12，塔釜得到富含1，2-丁二醇的甲基正戊烷溶液13；萃余相11进入理论板数为60的产品塔4的第20块板，操作压力为5KPa，回流比为2，塔釜采出控制不含1，2-丙二醇，塔顶得到富含1，2-丙二醇和甲基正戊烷的溶液14，塔釜得到乙二醇15，操作稳定后，各塔的物流组成数据见表2。

【实施例3】

按图1所示的流程，合成气制乙二醇产物作为原料5，原料5进入理论板数为20的馏份切割塔1的第12块板，操作压力为50KPa，回流比5，塔顶采出控制不含乙醇酸甲酯，侧线采出控制不含1，2-丙二醇，塔釜物流控制不含草酸二甲酯，塔顶得到富含甲醇的混合物6，侧线从第15块板采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物7，塔釜得到富含乙二醇的重组分8；重组分8和萃取剂9分别从理论板数为5的萃取塔2的顶部和底部进入，萃取选用乙苯，萃取剂与原料质量比为5，操作压力为常压，操作温度为20℃，塔顶得到萃取相10，塔底得到萃余相11；萃取相10进入理论板数为10的萃取剂回收塔3的第6块板，操作压力50KPa，回流比为5，塔顶采出控制不含1，2-丁二醇，塔顶得到回收萃取剂12，塔釜得到富含1，2-丁二醇的乙苯溶液13；萃余相11进入理论板数为60的产品塔4的第30块板，操作压力为50KPa，回流比为10，塔釜采出控制不含1，2-丙二醇，塔顶得到富含1，2-丙二醇和乙苯的溶液14，塔釜得到乙二醇15，操作稳定后，各塔的物流组成数据见表3。

【实施例4】

按图1所示的流程，合成气制乙二醇产物作为原料5，原料5进入理论板数为50的馏份切割塔1的第35块板，操作压力为30KPa，回流比3，塔顶采出控制不含乙醇酸甲酯，侧线采出控制不含1，2-丙二醇，塔釜物流控制不含草酸二甲酯，塔顶得到富含甲醇的混合物6，侧线从第40块板采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物7，塔釜得到富含乙二醇的重组分8；重组分8和萃取剂9分别从理论板数为20的萃取塔2的顶部和底部进入，萃取选用甲苯，萃取剂与原料质量比为0.5，操作压力为常压，操作温度为40℃，塔顶得到萃取相10，塔底得到萃余相11；萃取相10进入理论板数为30的萃取剂回收塔3的第15块板，操作压力15KPa，回流比为0.4，塔顶采出控制不含1，2-丁二醇，塔顶得到回收萃取剂12，塔釜得到富含1，2-丁二醇的甲苯溶液13；萃余相11进入理论板数为30的产品塔4的第12块板，操作压力为15KPa，回流比为4，塔釜采出控制不含1，2-丙二醇，塔顶得到富含1，2-丙二醇和甲苯的溶液14，塔釜得到乙二醇15，操作稳定后，各塔的物流组成数据见表4。

【实施例5】

按图1所示的流程，合成气制乙二醇产物作为原料5，原料5进入理论板数为65的馏份切割塔1的第40块板，操作压力为15KPa，回流比2，塔顶采出控制不含乙醇酸甲酯，侧线采出控制不含1，2-丙二醇，塔釜物流控制不含草酸二甲酯，塔顶得到富含甲醇的混合物6，侧线从第45块板采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物7，塔釜得到富含乙二醇的重组分8；重组分8和萃取剂9分别从理论板数为10的萃取塔2的顶部和底部进入，萃取选用甲苯，萃取剂与原料质量比为0.5，操作压力为常压，操作温度为40℃，塔顶得到萃取相10，塔底得到萃余相11；萃取相10进入理论板数为15的萃取剂回收塔3的第10块板，操作压力20KPa，回流比为0.6，塔顶采出控制不含1，2-丁二醇，塔顶得到回收萃取剂12，塔釜得到富含1，2-丁二醇的甲苯溶液13；萃余相11进入理论板数为15的产品塔4的第6块板，操作压力为20KPa，回流比为6，塔釜采出控制不含1，2-丙二醇，塔顶得到富含1，2-丙二醇和甲苯的溶液14，塔釜得到乙二醇15，操作稳定后，各塔的物流组成数据见表5。

【实施例6】

按图1所示的流程，合成气制乙二醇产物作为原料5，原料5进入理论板数为60的馏份切割塔1的第40块板，操作压力为20KPa，回流比2，塔顶采出控制不含乙醇酸甲酯，侧线采出控制不含1，2-丙二醇，塔釜物流控制不含草酸二甲酯，塔顶得到富含甲醇的混合物6，侧线从第45块板采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物7，塔釜得到富含乙二醇的重组分8；重组分8和萃取剂9分别从理论板数为15的萃取塔2的顶部和底部进入，萃取选用对二甲苯，萃取剂与原料质量比为0.5，操作压力为常压，操作温度为40℃，塔顶得到萃取相10，塔底得到萃余相11；萃取相10进入理论板数为20的萃取剂回收塔3的第15块板，操作压力10KPa，回流比为0.5，塔顶采出控制不含1，2-丁二醇，塔顶得到回收萃取剂12，塔釜得到富含1，2-丁二醇的对二甲苯溶液13；萃余相11进入理论板数为20的产品塔4的第8块板，操作压力为10KPa，回流比为5，塔釜采出控制不含1，2-丙二醇，塔顶得到富含1，2-丙二醇和对二甲苯的溶液14，塔釜得到乙二醇15，操作稳定后，各塔的物流组成数据见表6。

【实施例7】

按图1所示的流程，合成气制乙二醇产物作为原料5，原料5进入理论板数为60的馏份切割塔1的第40块板，操作压力为20KPa，回流比2，塔顶采出控制不含乙醇酸甲酯，侧线采出控制不含1，2-丙二醇，塔釜物流控制不含草酸二甲酯，塔顶得到富含甲醇的混合物6，侧线从第45块板采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物7，塔釜得到富含乙二醇的重组分8；重组分8和萃取剂9分别从理论板数为15的萃取塔2的顶部和底部进入，萃取选用邻二甲苯，萃取剂与原料质量比为0.5，操作压力为常压，操作温度为40℃，塔顶得到萃取相10，塔底得到萃余相11；萃取相10进入理论板数为20的萃取剂回收塔3的第15块板，操作压力10KPa，回流比为0.5，塔顶采出控制不含1，2-丁二醇，塔顶得到回收萃取剂12，塔釜得到富含1，2-丁二醇的邻二甲苯溶液13；萃余相11进入理论板数为20的产品塔4的第8块板，操作压力为10KPa，回流比为5，塔釜采出控制不含1，2-丙二醇，塔顶得到富含1，2-丙二醇和邻二甲苯的溶液14，塔釜得到乙二醇15，操作稳定后，各塔的物流组成数据见表7。

Claims (1)

1.一种合成气制乙二醇产物的分离方法，依次包括以下步骤：

合成气制乙二醇产物作为原料，原料进入理论板数为60的馏份切割塔的第40块板，操作压力为20KPa，回流比2，塔顶采出控制不含乙醇酸甲酯，侧线采出控制不含1，2-丙二醇，塔釜物流控制不含草酸二甲酯，塔顶得到富含甲醇的混合物，侧线从第45块板采出乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物，塔釜得到富含乙二醇的重组分；所述重组分和萃取剂分别从理论板数为15的萃取塔的顶部和底部进入，萃取剂选用甲苯，萃取剂与原料质量比为0.5，操作压力为常压，操作温度为40℃，塔顶得到萃取相，塔底得到萃余相；所述萃取相进入理论板数为20的萃取剂回收塔的第15块板，操作压力10KPa，回流比为0.5，塔顶采出控制不含1，2-丁二醇，塔顶得到回收萃取剂，塔釜得到富含1，2-丁二醇的甲苯溶液；所述萃余相进入理论板数为20的产品塔的第8块板，操作压力为10KPa，回流比为5，塔釜采出控制不含1，2-丙二醇，塔顶得到富含1，2-丙二醇和甲苯的溶液，塔釜得到乙二醇；

所述原料的组成以重量百分比计为：甲醇87.12％，乙醇0.20％，水0.02％，草酸二甲酯0.05％，乙醇酸甲酯0.25％，1，2-丙二醇0.40％，乙二醇11.78％，1，2-丁二醇0.18％；

所述富含甲醇的混合物以重量百分比计组成为：甲醇99.75％，乙醇0.23％，水0.02％；

所述乙醇酸甲酯和草酸二甲酯的混合物以重量百分比计组成为：水0.01％，草酸二甲酯16.66％，乙醇酸甲酯83.32％，1，2-丙二醇0.01％；

所述富含乙二醇的重组分以重量百分比计组成为：1，2-丙二醇3.24％，乙二醇95.31％，1，2-丁二醇1.45％；

所述萃取相以重量百分比计组成为：1，2-丁二醇0.39％，甲苯99.61％；

所述萃余相以重量百分比计组成为：1，2-丙二醇3.04％，乙二醇89.38％，甲苯7.58％；

所述富含1，2-丁二醇的甲苯溶液以重量百分比计组成为：1，2-丁二醇52.75％，甲苯47.25％；

所述富含1，2-丙二醇和甲苯的溶液以重量百分比计组成为：1，2-丙二醇28.34％，乙二醇2.99％，甲苯68.67％；

所述塔釜得到的乙二醇以重量百分比计组成为：乙二醇99.99％，甲苯0.01％。