CN103664516B - 合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺，解决了现有工艺分离难度高、设备投资大、运行成本高的问题。工艺包括以草酸二甲酯加氢产物的冷凝液为原料经甲醇回收/脱水脱酯预处理、精馏、精制得到乙二醇产品，其中，采用二异丁基甲酮作为共沸剂，与经甲醇回收/脱水脱酯预处理得到的粗乙二醇进行共沸精馏，得到富含乙二醇的共沸物，再将所述富含乙二醇的共沸物进行冷凝分离得到富含共沸剂的液相和富含乙二醇产品的液相，富含乙二醇产品的液相进行进一步精制得到优等品乙二醇及合格品乙二醇。本发明工艺可靠、设备投资和运行成本低、节能降耗、分离难度低、分离效果好。

Description

合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺

技术领域

本发明涉及一种乙二醇分离工艺，具体的说是一种合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺。

背景技术

现有的合成气制乙二醇的乙二醇分离方法都是采用常规精馏，由于合成气制乙二醇工艺会生成多种二元醇，典型二元醇有乙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丙二醇，这些二元醇的物性相近，相互作用可能形成共沸物，特别是乙二醇和1,2-丁二醇常压沸点相差只有约1℃，常压、真空精馏均不易将两者分离，采用常规分离方法不仅能耗高、设备投资大，且乙二醇产品指标不稳定。相同分离纯度(乙二醇质量浓度99.8%)下，乙二醇-1,2-丁二醇相对挥发度1.15时，最小理论板数78块；乙二醇-1,2-丁二醇相对挥发度1.6时，最小理论板数23块。可见采用常规精馏方法存在对乙二醇分离难度高、设备投资大、运行成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、设备投资和运行成本低、节能降耗、分离难度低、分离效果好的合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺。

技术方案包括以草酸二甲酯加氢产物的冷凝液为原料经甲醇回收/脱水脱酯预处理、精馏、精制得到乙二醇，所述精馏步骤为共沸精馏，采用二异丁基甲酮作为共沸剂，与经甲醇回收/脱水脱酯预处理得到的粗乙二醇进行共沸精馏，得到富含乙二醇的共沸物及含有二元杂醇的溶液，再将所述富含乙二醇的共沸物进行冷凝分离得到富含共沸剂的液相和富含乙二醇产品的液相，富含乙二醇产品的液相进行进一步精制得到优等品乙二醇及合格品乙二醇，富含共沸剂的液相循环利用，含有二元杂醇的溶液进行进一步处理得到作为燃料的杂醇。

所述共沸精馏步骤中，粗乙二醇送入共沸精馏塔，以二异丁基甲酮作为共沸剂进行共沸精馏，得到塔顶的富含乙二醇的共沸物和塔底含有二元杂醇的溶液，塔顶引出的富含乙二醇的共沸物换热降温至40-100℃后送入共沸剂分离器进行分离，分离出的富含共沸剂的液相回送入共沸精馏塔和补入的新鲜共沸剂一起对粗乙二醇进行共沸精馏；分离出的富含乙二醇产品的液相送入乙二醇产品塔进行精制，所述塔顶气相引出富含乙二醇的共沸物经换热副产低压蒸汽。

所述共沸精馏步骤中，控制共沸精馏的操作压力0.06-0.11MPa(A)，共沸精馏塔理论板数为35-60。

所述共沸剂二异丁基甲酮与粗乙二醇的质量流量配比为5.5-10。

所述共沸精馏塔塔底含有二元杂醇的溶液（又称塔底液）冷却至40-120℃后送至共沸剂萃取塔塔底以脱盐水为萃取剂进行萃取，得到塔顶的萃余物和塔釜的萃取物。

所述萃取物从塔底送至提浓塔中部，萃余物从塔顶送至共沸剂回收塔，塔釜回收的共沸剂返回共沸精馏塔循环利用，塔顶引出的冷凝液送至水-共沸剂分离器，上层富共沸剂液相回流至共沸剂回收塔，下层水相送至提浓塔，提浓塔塔釜引出可作为燃料的杂醇，塔顶引出废水。

所述甲醇回收/脱水脱酯预处理过程为：草酸二甲酯加氢产物的冷凝液从1#甲醇回收塔中部进料，侧线抽出回收高浓度甲醇，塔釜甲醇溶液送至2#甲醇回收塔中部，塔顶馏出回收高浓度甲醇，塔釜贫甲醇溶液送至脱轻塔中上部，塔顶脱除水及酯类（又称水-酯），塔釜得到粗乙二醇。

所述精制步骤中：由所述共沸剂分离器分离出的富含乙二醇产品的液相送入乙二醇产品塔进行精馏，侧线引出优等品乙二醇，塔釜液为合格品乙二醇；塔顶冷却后的冷凝液进入设置集液包的回流罐，由回流罐分离出的富乙二醇液相回流至乙二醇产品塔，富共沸剂液相一部分回流，其余部分馏出送至水-共沸剂分离器。

本发明中以草酸二甲酯加氢产物的冷凝液为原料，该冷凝液是合成气经常规的冷凝分离方法获得的中间产物。由于常规精馏方法易受1,2-丁二醇等沸点相近的二元醇含量的干扰，这就要求草酸二甲酯加氢反应的操作条件需严格控制，要求产物分布稳定，但实际生产中产物的分布难免波动，这就对后续的精馏控制系统提出了很高的要求，易导致乙二醇产品不稳定。发明人为了解决上述问题，仍以该中间产物为原料，在进行预处理获得粗乙二醇后，再通过共沸精馏的原理加入共沸剂，并限定采用二异丁基甲酮作为共沸剂，由于共沸剂二异丁基甲酮可选择性的与乙二醇形成低共沸物（常压下共沸点为159℃），这种低共沸物（又称富含乙二醇的共沸物）与1,2-丁二醇等二元醇等其它醇类的沸点差别较大（常压下与1,2-丁二醇沸点的温度差可达到37℃），因此在一定压力条件控制下，该低共沸物会从共沸精馏塔的塔顶馏出，而其它醇类则会被留在塔底不会析出，从而降低了1,2-丁二醇等二元醇的含量对共沸精馏的影响，也降低了草酸二甲酯加氢反应、精馏系统的操作难度，同时增强了优等品乙二醇产品质量的稳定性。并且由塔顶馏出的富含乙二醇的共沸物温度较高（温度为140-162℃），且由于共沸剂与乙二醇形成的共沸物为非均相共沸物，因而可很容易的利用共沸物分离器通过冷凝相分离的方法将共沸剂和乙二醇分离开来，而在对富含乙二醇的共沸物降温过程中，还可通过换热的方式副产低压蒸汽，该部分低压蒸汽可作为热源回用于本系统中（如用于1#甲醇回收塔再沸器、2#甲醇回收塔侧线再沸器、提浓塔再沸器），达到节能降耗的目的。

所述共沸精馏步骤中，控制共沸精馏的操作压力0.06-0.11MPa(A)，该操作压力下可实现产出优等品乙二醇及节省操作费用的目的，该范围值不可过高或过低，过高会使共沸精馏塔的全塔温度高，导致乙二醇等二元醇相互发生副反应，生成不利精馏的杂质，影响乙二醇产品的质量；过低会使塔顶共沸物中乙二醇含量变低，使得共沸剂循环量增加，导致后续的共沸剂回收系统负荷增大，操作费用增加。共沸精馏塔理论板数为35-60，严格控制该理论板数是设备投资和操作费用的综合考虑，过高会使得共沸精馏塔的投资大，过低会增加回流量，增加操作费用；进一步的，所述共沸剂二异丁基甲酮与粗乙二醇的质量流量配比为5.5-10，控制在该配比范围是为了满足技术及经济性的要求，过高会使得后续共沸剂回收系统的设备投资和操作费用增加，过低会使得塔顶乙二醇夹带量降低，导致乙二醇产品的回收率降低。

进一步的，由于共沸剂与乙二醇会形成非均相共沸物，乙二醇产品塔顶部馏出的冷却后的冷凝液送入带有集液包的回流罐，富乙二醇液相回流至乙二醇产品塔，可进一步提高乙二醇的回收率。

有益效果：

1.用共沸精馏替代普通精馏，特别选用二异丁基甲酮作为共沸剂，抗杂质干扰能力强，解决了过去普通精馏存在的乙二醇和1,2-丁二醇常压沸点相差只有约1℃，常压、真空精馏均不易将两者分离，采用常规分离方法不仅能耗高、设备投资大，操作难度高、且乙二醇产品指标不稳定的问题，本发明工艺能够稳定的获得高回收率（96%以上）和高纯度的优等品乙二醇（纯度为99.8%以上）及合格品乙二醇（纯度为99.0%），较现有的乙二醇分离方法比较，工艺方法更为可靠、操作难度降低、设备投资可降低30%，能耗下降25%。

2.通过优化预处理步骤，采用两级甲纯回收加一级脱轻，副产高纯度的甲纯（甲醇纯度≥99.9(wt)%），脱醇脱酯效果好。

3.共沸精馏塔顶部馏出的富含乙二醇的共沸物即可作为直接热源使用，也可副产低压蒸汽用于系统回用，达到节能降耗的目的；经共沸剂分离器分离出的共沸剂可循环利用，降低了运行成本。

4.对于共沸精馏塔底部的含有二元杂醇的塔底液进行进一步处理，以进一步分离杂醇以及共沸剂，使共沸剂的回收率进一步提高（回收率可达99.95%以上），同时，通过分离水份，也能得到除水率更高的杂醇，使作为燃料的杂醇的燃烧值更高。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

其中，1-1#甲醇回收塔、2-2#甲醇回收塔、3-脱轻塔、4-共沸精馏塔、5-冷凝冷却器、6-共沸剂分离器、7-乙二醇产品塔、8-冷凝器、9-回流罐、10-冷凝器、11-共沸剂萃取塔、12-共沸剂回收塔、13-水-共沸剂分离器、14-提浓塔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明工艺作进一步解释说明：

工艺实施例：

一.甲醇回收/脱水脱酯预处理：草酸二甲酯加氢产物的冷凝液从1#甲醇回收塔1中部进料，侧线抽出回收高浓度甲醇（甲醇纯度≥99.9(wt)%），塔釜甲醇溶液送至2#甲醇回收塔2中部，塔顶馏出回收高浓度甲醇（甲醇纯度≥99.9(wt)%），塔釜贫甲醇溶液送至脱轻塔3中上部，塔顶脱除水及酯类，塔釜得到粗乙二醇；其中，1#甲醇回收塔1的操作压力为常压，2#甲醇回收塔2的操作压力0.06-0.08MPa(A)，脱轻塔3的操作压力0.015-0.035MPa(A)；

二.共沸精馏：所述粗乙二醇送入共沸精馏塔4，以二异丁基甲酮作为共沸剂进行共沸精馏，得到塔顶的富含乙二醇的共沸物（温度是。。。）以及塔底含有二元杂醇的塔底液（温度是。。。）；塔顶引出的富含乙二醇的共沸物经冷凝冷却器5（先与锅炉给水间接换热副产蒸汽再进一步水冷）降温至40-100℃后送入共沸剂分离器6（该共沸剂分离器操作压力0.06-0.11MPa(A)，操作温度40-100℃），分离出的富含共沸剂的液相回送入共沸精馏塔4和补入的新鲜共沸剂一起对粗乙二醇进行共沸精馏；分离出的富含乙二醇产品的液相送入乙二醇产品塔7进行精馏，所述富含乙二醇的共沸物经换热副产0.2-0.45MPa(A)低压蒸汽，控制共沸精馏的操作压力0.06-0.11MPa(A)，共沸精馏塔4理论板数为35-60，共沸剂二异丁基甲酮与粗乙二醇的质量流量配比为5.5-10。

三.精制：由所述共沸剂分离器6分离出的富含乙二醇的液相送入乙二醇产品塔7（操作压力0.010-0.025MPa(A)）进行精馏，侧线引出优等品乙二醇，塔釜液为合格品乙二醇；塔顶气相经冷凝器10降温后产生的冷凝液进入设有集液包的回流罐9，由回流罐9分离出的富乙二醇液相回流至乙二醇产品塔7，富共沸剂液相一部分回流，其余部分馏出送至水-共沸剂分离器13。

四.杂醇和共沸剂分离回收：所述共沸精馏塔4塔底含有二元杂醇的塔底液冷却至40-120℃后送至共沸剂萃取塔11（操作压力0.1-0.3MPa(A)，操作温度40-120℃）塔底以脱盐水为萃取剂进行萃取，得到塔顶的萃余物和塔釜的萃取物；所述萃取物从塔底送至提浓塔14中部，萃余物从塔顶送至共沸剂回收塔12（操作压力0.04-0.06MPa(A)），塔釜回收的共沸剂返回共沸精馏塔循环利用，塔顶引出的气相经冷凝器8降温冷凝后送至水-共沸剂分离器13，上层富共沸剂液相回流至共沸剂回收塔12，下层水相送至提浓塔14，提浓塔14塔釜引出可作为燃料的杂醇，塔顶引出废水。

按照上述工艺方法的实施例1-5中草酸二甲酯加氢冷凝液的组成见表1：

表1：草酸二甲酯加氢冷凝液的组成及含量(wt%)

实施例1-5中工艺参数见表2：

表2：实施例对应的工艺参数

注：P-操作压力/KPa(A)，T-操作温度/℃,NT-理论板数，r-共沸剂二异丁基甲酮与粗乙二醇的质量流量配比

实施例1-5中优等品乙二醇分析结果见表3：

表3：优等品乙二醇分析结果

实施例1-5中乙二醇、共沸剂回收率果见表4：

表4：乙二醇产品、共沸剂回收率

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						乙二醇产品	96.4	96.6	84.0	96.7	96.1
共沸剂	99.98	99.99	99.98	99.99	99.96

表5GB/T4649-2008工业用乙二醇

Claims (6)

1.一种合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺，包括以草酸二甲酯加氢产物的冷凝液为原料经甲醇回收/脱水脱酯预处理、精馏、精制得到乙二醇产品，其特征在于，所述精馏步骤为共沸精馏，采用二异丁基甲酮作为共沸剂，与经甲醇回收/脱水脱酯预处理得到的粗乙二醇进行共沸精馏，所述共沸剂二异丁基甲酮与粗乙二醇的质量流量配比为5.5-10，控制共沸精馏的操作压力0.06-0.11MPa(A)，共沸精馏塔理论板数为35-60，分别得到富含乙二醇的共沸物和含有二元杂醇的溶液，再将所述富含乙二醇的共沸物进行冷凝分离得到富含共沸剂的液相和富含乙二醇产品的液相，富含乙二醇产品的液相进行进一步精制得到优等品乙二醇及合格品乙二醇，富含共沸剂的液相循环利用，含有二元杂醇的溶液进行进一步处理得到作为燃料的杂醇。

2.如权利要求1所述的合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺，其特征在于，所述共沸精馏步骤中，粗乙二醇送入共沸精馏塔，以二异丁基甲酮作为共沸剂进行共沸精馏，得到塔顶的富含乙二醇的共沸物和塔底含有二元杂醇的溶液，塔顶引出的富含乙二醇的共沸物换热降温至40-100℃后送入共沸剂分离器进行液液分离，分离出的富含共沸剂的液相回送入共沸精馏塔和补入的新鲜共沸剂一起对粗乙二醇进行共沸精馏；分离出的富含乙二醇产品的液相送入乙二醇产品塔进行精馏，所述塔顶气相引出富含乙二醇的共沸物经换热副产低压蒸汽。

3.如权利要求2所述的合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺，其特征在于，所述共沸精馏塔塔底含有二元杂醇的溶液冷却至40-120℃后送至共沸剂萃取塔塔底以脱盐水为萃取剂进行萃取，得到塔顶的萃余物和塔釜的萃取物。

4.如权利要求3所述的合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺，其特征在于，所述萃取物从塔底送至提浓塔中部，萃余物从塔顶送至共沸剂回收塔，塔釜回收的共沸剂返回共沸精馏塔循环利用，塔顶引出的冷凝液送至水-共沸剂分离器，上层富共沸剂液相回流至共沸剂回收塔，下层水相送至提浓塔，提浓塔塔釜引出可作为燃料的杂醇，塔顶引出废水。

5.如权利要求1或2所述的合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺，其特征在于，所述甲醇回收/脱水脱酯预处理过程为：草酸二甲酯加氢产物的冷凝液从1#甲醇回收塔中部进料，侧线抽出回收高浓度甲醇，塔釜甲醇溶液送至2#甲醇回收塔中部，塔顶馏出回收高浓度甲醇，塔釜贫甲醇溶液送至脱轻塔中上部，塔顶脱除水及酯类，塔釜得到粗乙二醇。

6.如权利要求1或2所述的合成气制乙二醇的乙二醇分离工艺，其特征在于，所述精制步骤中：由所述共沸剂分离器分离出的富含乙二醇产品的液相送入乙二醇产品塔进行精馏，侧线引出优等品乙二醇，塔釜液为合格品乙二醇；塔顶冷凝液进入设有集液包的回流罐，由回流罐分离出的富乙二醇液相回流至乙二醇产品塔，富共沸剂液相一部分回流，其余部分馏出送至水-共沸剂分离器。