CN102531839A

CN102531839A - 一种从混合水溶液中吸附乙二醇的方法

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Publication number: CN102531839A
Application number: CN2010106045915A
Authority: CN
Inventors: 王祥云; 景强; 俞钟敏
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Nanjing Chemical Industry Group Co Ltd
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Research Institute of Sinopec Nanjing Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: CN102531839B

Abstract

从混合水溶液中吸附乙二醇的方法，属于石油化工技术领域。针对含有乙二醇以及其他盐类化合物的混合水溶液，吸附分离乙二醇，提出了吸附剂和吸附-脱附的方法。吸附剂为活性炭，对于相同原料和制备方法的活性炭，其比表面积500～1500m²/g；孔容积0.4～1.2cc/g；平均孔半径0.5～1.5nm；活性炭的外形为成型炭、破碎炭或粉末炭，粒径4目至60目；吸附操作温度60-110℃，压力0.1～5.0MPa(A)，水溶液的液时空速0.1～10h^-1。根据吸附-脱附的时间长短，采用两台或者三台活性炭吸附器并联操作，其中一台进行吸附操作，另外一台或者两台进行脱附操作、或者处于备用状态，并定时相互切换。采用本发明方法，使混合水溶液可以正常发挥原有的作用；同时水溶液中乙二醇得以分离回收。

Description

一种从混合水溶液中吸附乙二醇的方法

技术领域：本发明属石油化工技术领域，具体涉及一种从混合水溶液中吸附乙二醇的吸附剂和吸附-脱附的方法。

背景技术：乙烯在催化剂作用下生成环氧乙烷并进而生产乙二醇，在氧化反应过程中有10～20％的乙烯生成CO₂，需要脱除循环气中CO₂防止其浓度过高影响催化效果，通常采用碳酸钾水溶液吸收气体中的CO₂。由于循环气中含有少量的混合乙二醇(一乙二醇、二乙二醇、三乙二醇)，因为溶液再生温度远低于乙二醇沸点，它们溶入碳酸钾水溶液之后就很难随再生气体带出去。因此，长期运行的碳酸钾脱碳溶液中溶入混合乙二醇的浓度一般在5～10％，它将影响溶液的脱碳效率，增大粘度，容易发泡。

因此，需要开发从碳酸钾水溶液中去除混合乙二醇的吸附剂和“吸附-脱附”的操作条件。该技术也可以应用到其他含盐的乙二醇水溶液吸附分离回收乙二醇；由于含有盐份，它们往往不宜采用精馏方法进行分离。该方法还可以应用到其他含盐的乙二醇之外有机物水溶液，吸附分离回收其中的有机物，不过吸附剂以及操作条件需要做相应调整。

国内外已有采用吸附方法除去乙二醇产品中其他杂质的报道；至今尚未见吸附分离回收含盐水溶液中乙二醇的报道。

我们选活性炭为吸附剂，它可以是煤制活性炭，也可以是果壳、椰壳制活性炭。由于活性炭原料和制备方法不同，使其微晶碳结构、表面结构相差很大。大量试验结果表明：原料和制备方法是影响吸附效果的主要因素；对于相同原料和制备方法的活性炭，比表面积、孔容积、平均孔半径较大则吸附效果更好。

脱附也是本方法成功的重要因素，必须选择吸附能力强同时脱附速度快而且能脱附干净的活性炭，并通过试验获得最佳的操作条件。

发明内容：本发明的目的是针对含有乙二醇的混合水溶液，提出吸附乙二醇的吸附剂和吸附-脱附的方法。

本发明的主要技术方案是：

(1)吸附剂选为活性炭，它可以是煤制活性炭，也可以是果壳、椰壳制活性炭。对于相同原料和制备方法的活性炭，比表面积500～1500m²/g优选800～1300m²/g；孔容积0.4～1.2cc/g，优选0.5～1.0cc/g；平均孔半径0.5～1.5nm，优选0.7～1.2nm；活性炭的外形在成型炭、破碎炭、粉末炭当中优选破碎炭，粒径4目至60目，优选4目至30目。

(2)吸附操作条件为，温度60～110℃，优选70～90℃；压力0.1～5.0MPa(A)，优选0.3～3.0MPa(A)；水溶液的液时空速0.1～10h^-1，优选0.2～8.0h^-1。

(3)对于含有其他盐类化合物的水溶液，脱附必须将盐类物质也脱附出来，因此采用水蒸气脱附，或者热氮气脱附乙二醇之后再用少量水蒸汽脱附盐类，水蒸气脱附的操作条件为，水蒸汽温度100～275℃，优选100～150℃；压力为0.1～6.0MPa(A)，优选0.1～0.50MPa(A)；水蒸汽空速100～2000h^-1，优选300～1500h^-1。

(4)采用热氮气进行脱附的操作条件为，温度180～330℃，优选200～300℃；压力常压或者负压0.001～0.10MPa(A)，优选0.005～0.10MPa(A)；氮气空速10～500h^-1，优选20～200h^-1。

(5)根据吸附-脱附的时间长短确定采用两台或者三台活性炭吸附器并联操作，其中一台进行吸附操作、另外一台或者两台进行脱附操作，或者处于备用状态(更换活性炭，维修等)；并定时相互切换。

(6)根据脱附的方式来确定脱附物的处理方法。对采用热氮气脱附，然后用水蒸汽分步脱附的产物，乙二醇含量较高的脱附水溶液，分离氮气后提纯回收；而含盐水溶液则可以返回原混合水溶液系统继续使用，或者送去废水处理系统。

附图说明：附图为本发明实施例工艺流程简图。

附图中，1-被吸附的混合水溶液入口；2-氮气入口；3-氮气加热器；4-蒸汽入口；5-活性炭吸附器；6-吸附后水溶液出口；7-氮气冷却器；8-氮气和乙二醇出口；9-蒸汽和水溶液中的盐份出口。

具体实施方式：下面结合附图和实施例对本发明加以详细描述。

如附图1。吸附过程，被吸附的混合水溶液从(1)进入活性炭吸附器(5)在选定的温度60～110℃，优选70～90℃；压力0.1～5.0MPa(A)，优选0.3～3.0MPa(A)；水溶液的液时空速0.1～10h^-1，优选0.2～8.0h^-1操作条件下，吸附混合乙二醇，吸附后的水溶液从(6)口出来返回溶液系统。

热氮气脱附时，氮气从(2)经过氮气加热器(3)进入活性炭吸附器(5)在选定的温度180～330℃，优选190～300℃；压力常压或者负压0.001～0.10MPa(A)，优选0.005～0.10MPa(A)；氮气空速10～500h^-1，优选20～200h^-1操作条件下脱附混合乙二醇。脱附的氮气、乙二醇混合物经过氮气冷却器(7)冷却分离，由(8)氮气和乙二醇分别出去。

水蒸气脱附时，蒸汽从(4)进入活性炭吸附器(5)，在选定的温度100～275℃，优选100～150℃；压力为0.1～6.0MPa(A)，优选0.1～0.50MPa(A)；水蒸汽空速100～2000h^-1，优选300～1500h^-1操作条件下脱附盐类，脱附出的盐水溶液由(9)蒸汽和水溶液中的盐份出口，回收利用，或者送去废水处理系统。

实施例1

某装置乙烯氧化反应器尾气脱碳的碳酸盐水溶液中含有6～8％的混合乙二醇(EG)，采用本技术，用活性炭吸附EG，温度80℃，压力0.5MPa，水溶液的液时空速5.0h^-1操作条件下吸附混合乙二醇，吸附后的碳酸盐水溶液返回溶液系统。直至活性炭吸附EG接近饱和，即出口溶液中乙二醇含量与活性炭入口溶液相近，切换该活性炭吸附器为脱附状态，将另一台吸附器转为吸附状态。

向原吸附器通入热氮气，氮气温度270℃，压力为常压，氮气空速50h^-1条件下脱附混合乙二醇，脱附出的氮气、水、乙二醇混合物经氮气冷却器冷却分离，氮气循环使用，乙二醇回收。该过程至出口氮气中乙二醇含量低于0.1％为止。

切换将水蒸汽通入该吸附器，水蒸汽温度150℃，压力0.5MPa(A)，水蒸汽空速1500h^-1操作条件下脱附盐类，脱附出的盐水溶液作为系统补水回收利用，而多余部分送去废水处理系统。该过程至出口水溶液中乙二醇含量低于0.1％为止。

至此，活性炭吸附器脱附完成，准备再一次切换为吸附状态。

实施例2

某装置乙烯氧化反应器尾气脱碳的碳酸盐水溶液中含有5～6％的混合乙二醇(EG)，采用本技术，用活性炭吸附EG，温度90℃，压力0.8MPa，水溶液的液时空速4.5h^-1操作条件下，吸附混合乙二醇，吸附后的碳酸盐水溶液返回溶液系统。直至活性炭吸附EG接近饱和，出口溶液中乙二醇含量与活性炭入口溶液相近，切换该活性炭吸附器为脱附状态，将另一台吸附器转为吸附状态。

向原吸附器通入热氮气，氮气温度280℃，压力为常压，氮气空速80h^-1条件下脱附混合乙二醇，脱附出的氮气、水、乙二醇混合物经氮气冷却器冷却分离，氮气循环使用，乙二醇回收。该过程至出口氮气中乙二醇含量低于0.1％为止。

切换将水蒸汽通入该吸附器，水蒸汽温度130℃，压力0.3MPa(A)，水蒸汽空速1800h^-1操作条件下脱附盐类，脱附出的盐水溶液作为系统补水回收利用，多余部分送去废水处理系统。该过程至出口水溶液中乙二醇含量低于0.1％为止。

实施例3

某装置含有Na盐水溶液中含有10％的混合乙二醇(EG)，采用本技术，用活性炭吸附EG，温度80℃，压力0.5MPa，水溶液的液时空速5.0h^-1操作条件下，吸附混合乙二醇，吸附后的Na盐水溶液返回溶液系统。直至活性炭吸附EG接近饱和，即出口溶液中乙二醇含量与活性炭入口溶液相近，切换该活性炭吸附器为脱附状态，将另一台吸附器转为吸附状态。

切换将水蒸汽通入该吸附器，水蒸汽温度150℃，压力0.5MPa(A)，水蒸汽空速1500h^-1操作条件下脱附盐类，脱附出的盐水溶液回收利用，多余部分则送去废水处理系统。该过程至出口水溶液中乙二醇含量低于0.1％为止。

实施例4

某装置含有Na盐水溶液中含有3％的混合乙二醇(EG)，采用本技术，用活性炭吸附EG，温度80℃，压力0.5MPa，水溶液的液时空速5.0h^-1操作条件下，吸附混合乙二醇，吸附后的Na盐水溶液返回溶液系统。直至活性炭吸附EG接近饱和，即出口溶液中乙二醇含量与活性炭入口溶液相近，切换该活性炭吸附器为脱附状态，将另一台吸附器转为吸附状态。

将水蒸汽通入该吸附器，水蒸汽温度170℃，压力0.8MPa(A)，水蒸汽空速1000h^-1操作条件下脱附混合乙二醇和盐类，脱附出的乙二醇和盐的水溶液分离后回收利用。该过程至出口水溶液中乙二醇含量低于0.1％为止。

Claims

1.一种从混合水溶液中吸附乙二醇的方法，其特征在于吸附剂为活性炭，其比表面积500～1500m²/g；孔容积0.4～1.2cc/g；平均孔半径0.5～1.5nm；活性炭的外形为成型炭、破碎炭或粉末炭，粒径4目至60目；吸附操作温度60～110℃，压力0.1～5.0MPa(A)，水溶液的液时空速0.1～10h^-1。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于活性炭为煤制活性炭、果壳或椰壳制活性炭。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于活性炭的比表面积800～1300m²/g；孔容积5～1.0cc/g；平均孔半径7～1.2nm。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于活性炭的外形为破碎炭，粒径4目至30目。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于吸附操作温度温度70～90℃，压力0.3～3.0MPa(A)，水溶液的液时空速优选0.2～8.0h^-1。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于对于含有盐类化合物的水溶液，采用水蒸气脱附，或者采用热氮气脱附乙二醇之后再用少量水蒸汽脱附盐类，水蒸气脱附的操作条件为，水蒸汽温度100～275℃，压力为0.1～6.0MPa(A)，水蒸汽空速100～2000h^-1。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于热氮气脱附的操作条件为，温度180～330℃，压力常压或者负压0.001～0.10MPa(A)，氮气空速10～500h^-1。

8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于热氮气脱附的操作条件为，温度200～300℃，压力常压或者负压0.005～0.10MPa(A)，氮气空速20～200h^-1。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于水蒸汽脱附的操作条件为，水蒸汽温度100～150℃，压力为0.1～0.50MPa(A)；水蒸汽空速300～1500h^-1。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于根据吸附-脱附的时间长短采用两台或者三台活性炭吸附器并联操作，其中一台进行吸附操作，另外一台或者两台进行脱附操作、或者处于备用状态，并定时切换。