CN211664982U - 一种乙二醇制备过程中的mn回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种乙二醇制备过程中的MN回收利用系统，包括粗煤气源、分离单元、HNO₃罐、甲醇罐、N₂O₄罐、酯化反应器、羰化反应器、气液分离器、甲醇精馏塔、DMO精馏塔、DMC回收系统、DMO储罐、甲醇洗涤塔、空压机、尾气反应器以及MN回收塔。优点：通过设置MN回收塔，不仅可减少一氧化氮的排放，降低原料的消耗，还能对亚硝酸甲酯(MN)充分回收利用，节省了用于生成中间产品亚硝酸甲酯(MN)的原材料，进而降低了生产成本；通过精馏，将副产物碳酸二甲酯(DMC)分离出来，可作为产品外售，并得到制备乙二醇的中间产品草酸二甲酯(DMO)；通过尾气反应器，可将氮氧化物和CO转化为N₂、CO₂后再行外排，降低了对环境的污染，具有较大的社会意义。

Description

一种乙二醇制备过程中的MN回收利用系统

技术领域：

本实用新型涉及一种回收利用系统，尤其涉及一种乙二醇制备过程中的MN回收利用系统。

背景技术：

目前，在工业生产领域，通常是采用合成气来制备乙二醇，在整个工艺过程中，草酸二甲酯(DMO)作为中间产品存在，即以煤制合成气作为原料，首先CO气相催化反应合成中间产品草酸二甲酯(DMO)，然后草酸二甲酯(DMO)催化加氢得到乙二醇。其中，在CO气相催化反应合成中间产品草酸二甲酯(DMO)的过程中，甲醇、硝酸和四氧化二氮进入到酯化反应器中充分接触，生成亚硝酸甲酯(MN)，亚硝酸甲酯(MN)进入到羰化反应器中与CO在催化剂的作用下，生成一氧化氮和草酸二甲酯(DMO)；一氧化氮通过空压机送到酯化反应器中继续参与反应，使得在后续的反应过程中无需再加入四氧化二氮；为避免循环气一氧化氮累积造成空压机电流增高，导致跳车的风险，并且抑制反应的进行，需将一定量的驰放气连续排放至尾气反应器中，其中驰放气中含有的一氧化氮氮氧化物和一氧化碳还原为氮气和二氧化碳排放至火炬系统；但由于驰放气中还含有一氧化氮，造成了一氧化氮的浪费和能耗的增加；此外，目前均是采用氮气作为空压机的轴密封气体，在生产过程中，氮气会泄漏到空压机的循环气中，造成系统中循环气压力升高，使得参与反应的一氧化氮、一氧化碳、亚硝酸甲酯(MN)等有效气的浓度降低，驰放气排放量增大，导致部分有效气外排浪费；严重影响企业的经济效益。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种可有效节能降耗、提高经济效益的乙二醇制备过程中的MN回收利用系统。

本实用新型由如下技术方案实施：

一种乙二醇制备过程中的MN回收利用系统，包括粗煤气源、分离单元、HNO₃罐、甲醇罐、N₂O₄罐、酯化反应器、羰化反应器、气液分离器、甲醇精馏塔、DMO精馏塔、DMC回收系统、DMO储罐、甲醇洗涤塔、空压机、尾气反应器以及MN回收塔；

所述粗煤气源的出气口与所述分离单元的吸附器的进气口连通，所述分离单元的CO压缩机的出口与所述羰化反应器的进料口连通；所述HNO₃罐、所述甲醇罐、所述N₂O₄罐的出口均与所述酯化反应器的进料口连通，所述酯化反应器的出料口与所述羰化反应器的进料口连通；所述羰化反应器的出料口与所述气液分离器的进料口连通，所述气液分离器的出液口与所述甲醇精馏塔的进液口连通，所述甲醇精馏塔的轻组分出口与所述酯化反应器的进料口连通；所述甲醇精馏塔的重组分出口与所述DMO精馏塔的进料口连通，所述DMO精馏塔的轻组分出口与所述DMC回收系统的进口连通；所述DMO精馏塔的重组分出口与所述DMO储罐的进口连通；

所述气液分离器的出气口与所述甲醇洗涤塔的进气口连通，所述甲醇洗涤塔的出液口与所述甲醇精馏塔的进液口连通，所述甲醇洗涤塔的出气口与所述空压机的进气口连通，所述空压机的出气口与MN回收塔的进气口连通，所述MN回收塔的气相出口与所述所述尾气反应器的进气口连通，所述尾气反应器的出气口与火炬连通；所述MN回收塔的液相出口与所述酯化反应器的进料口连通；

所述甲醇罐的出口还与所述甲醇洗涤塔和所述MN回收塔的进液口连通。

进一步的，所述分离单元的CO压缩机的出口还与所述空压机的密封气进口连通。

进一步的，所述分离单元包括吸附器、深冷箱、PSA提氢装置以及CO压缩机，所述吸附器的出气口与所述深冷箱的进气口连通，所述深冷箱的出气口与所述PSA提氢装置的进气口连通；所述深冷箱的出液口与所述CO压缩机的进口连通。

本实用新型的优点：

本实用新型通过设置MN回收塔，不仅可减少一氧化氮的排放，降低原料的消耗，还能对亚硝酸甲酯(MN)充分回收利用，节省了用于生成中间产品亚硝酸甲酯(MN)的原材料，进而降低了生产成本；通过精馏，将副产物碳酸二甲酯(DMC)分离出来，可作为产品外售，并得到制备乙二醇的中间产品草酸二甲酯(DMO)；通过尾气反应器，可将一氧化氮和CO转化为N₂、CO₂后再行外排，降低了对环境的污染，具有较大的社会意义；此外，通过将CO作为空压机的轴密封气，既可以保证系统压力稳定，又可以减少驰放气排放量，进而减少有效气体外排浪费，提高有效气利用率，降低生产成本。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例的系统结构示意图；

图中：粗煤气源1、分离单元2、吸附器2.1、深冷箱2.2、PSA提氢装置2.3、CO压缩机2.4、HNO₃罐3、甲醇罐4、N₂O₄罐5、酯化反应器6、羰化反应器7、气液分离器8、甲醇精馏塔9、DMO精馏塔10、DMC回收系统11、DMO储罐12、甲醇洗涤塔13、空压机14、尾气反应器15、MN回收塔16、火炬17。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示的一种乙二醇制备过程中的MN回收利用系统，包括粗煤气源1、分离单元2、HNO₃罐3、甲醇罐4、N₂O₄罐5、酯化反应器6、羰化反应器7、气液分离器8、甲醇精馏塔9、DMO精馏塔10、DMC回收系统11、DMO储罐12、甲醇洗涤塔13、空压机14、尾气反应器15以及MN回收塔16；

分离单元2包括吸附器2.1、深冷箱2.2、PSA提氢装置2.3以及CO压缩机2.4，吸附器2.1的出气口与深冷箱2.2的进气口连通，深冷箱2.2的出气口与PSA提氢装置2.3的进气口连通；深冷箱2.2的出液口与CO压缩机2.4的进口连通。

粗煤气源1的出气口与分离单元2的吸附器2.1的进气口连通，分离单元2的CO压缩机2.4的出口与羰化反应器7的进料口连通；HNO₃罐3、甲醇罐4、N₂O₄罐5的出口均与酯化反应器6的进料口连通，酯化反应器6的出料口与羰化反应器7的进料口连通；羰化反应器7的出料口与气液分离器8的进料口连通，气液分离器8的出液口与甲醇精馏塔9的进液口连通，甲醇精馏塔9的轻组分出口与酯化反应器6的进料口连通；甲醇精馏塔9的重组分出口与DMO精馏塔10的进料口连通，DMO精馏塔10的轻组分出口与DMC回收系统11的进口连通；DMO精馏塔10的重组分出口与DMO储罐12的进口连通；

气液分离器8的出气口与甲醇洗涤塔13的进气口连通，甲醇洗涤塔13的出液口与甲醇精馏塔9的进液口连通，甲醇洗涤塔13的出气口与空压机14的进气口连通，空压机14的出气口与MN回收塔16的进气口连通，MN回收塔16的气相出口与尾气反应器15的进气口连通，尾气反应器15的出气口与火炬17连通；MN回收塔16的液相出口与酯化反应器6的进料口连通；

甲醇罐4的出口还与甲醇洗涤塔13和MN回收塔16的进液口连通。

分离单元2的CO压缩机2.4的出口还与空压机14的密封气进口连通。

工作原理：

粗煤气首先经分离单元2的吸附器2.1将粗煤气中的H₂O和CO₂吸附掉，之后经温度在-185℃的深冷箱2.2，将CO冷却为液态从气体中分离出来，然后液态的从进入CO压缩机2.4内缓冲成CO气体；分离出CO后剩余的气体经PSA提氢装置2.3分离出H₂。

甲醇、硝酸和四氧化二氮进入到酯化反应器6中充分接触，生成亚硝酸甲酯(MN)，亚硝酸甲酯(MN)之后进入到羰化反应器7与CO压缩机2.4送出的CO进行反应，生成NO和草酸二甲酯(DMO)；由于在生成草酸二甲酯(DMO)的同时，还会有反应副产物碳酸二甲酯(DMC)生成，且会有部分亚硝酸甲酯(MN)、CO和甲醇未完全反应，故，由羰化反应器7排出的物料中会含有NO、草酸二甲酯(DMO)、CO、甲醇、亚硝酸甲酯(MN)以及碳酸二甲酯(DMC)；将上述物料送入气液分离器8中进行气液分离，分离得到的液体中主要含有草酸二甲酯(DMO)、甲醇和碳酸二甲酯(DMC)，还含有夹带的少量气体；进入甲醇精馏塔9后，根据不同物质的沸点不同，使气体由轻组分出口返回到酯化反应器6中重新参与反应；草酸二甲酯(DMO)和碳酸二甲酯(DMC)则由重组分出口送入DMO精馏塔10中，经过精馏后，碳酸二甲酯(DMC)由DMO精馏塔10的轻组分出口送入DMC回收系统11对DMC进行回收利用；草酸二甲酯(DMO)由DMO精馏塔10的重组分出口送入DMO储罐12暂存，作为制备乙二醇的中间原料。

经气液分离器8分离得到的气体中则主要含有NO、CO和亚硝酸甲酯(MN)和少量的草酸二甲酯(DMO)、碳酸二甲酯(DMC)；经甲醇洗涤塔13后将含有少量草酸二甲酯(DMO)、碳酸二甲酯(DMC)的醇溶液送入甲醇精馏塔9；洗涤后的气体中含有NO、CO和亚硝酸甲酯(MN)，经空压机14进入MN回收塔16中。MN回收塔16上设有进气口、进液口、气相出口和液相出口，空气和由空压机14送入的气体一同进入MN回收塔16后与由进液口进入MN回收塔16的甲醇溶液相混合；NO、空气和甲醇反应最终生成亚硝酸甲酯(MN)，对应的反应方程式为：NO+0.5O₂＝NO2，NO₂+NO＝N₂O₃，2CH₃OH+N₂O₃＝2CH₃ONO(MN)+H₂O

亚硝酸甲酯(MN)溶解在甲醇溶液中，由液相出口送至酯化反应器6中，实现对亚硝酸甲酯(MN)的回收利用，节省了用于生成中间产品亚硝酸甲酯(MN)的原材料，进而降低了生产成本。

部分未反应的NO和CO则由气相出口进入尾气反应器15中，通过向尾气反应器15通入氢气，通过加氢还原反应，生成N₂、CO₂等，最终由火炬17排出。

另外，本实施例中采用深冷箱2.2分离出的CO代替氮气作为空压机14的轴密封气，CO泄漏到循环气中可一同参与反应，保证系统压力稳定，减少驰放气排放量，进而减少有效气体外排浪费，提高有效气利用率，降低生产成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种乙二醇制备过程中的MN回收利用系统，其特征在于，包括粗煤气源、分离单元、HNO₃罐、甲醇罐、N₂O₄罐、酯化反应器、羰化反应器、气液分离器、甲醇精馏塔、DMO精馏塔、DMC回收系统、DMO储罐、甲醇洗涤塔、空压机、尾气反应器以及MN回收塔；

所述粗煤气源的出气口与所述分离单元的吸附器的进气口连通，所述分离单元的CO压缩机的出口与所述羰化反应器的进料口连通；所述HNO₃罐、所述甲醇罐、所述N₂O₄罐的出口均与所述酯化反应器的进料口连通，所述酯化反应器的出料口与所述羰化反应器的进料口连通；所述羰化反应器的出料口与所述气液分离器的进料口连通，所述气液分离器的出液口与所述甲醇精馏塔的进液口连通，所述甲醇精馏塔的轻组分出口与所述酯化反应器的进料口连通；所述甲醇精馏塔的重组分出口与所述DMO精馏塔的进料口连通，所述DMO精馏塔的轻组分出口与所述DMC回收系统的进口连通；所述DMO精馏塔的重组分出口与所述DMO储罐的进口连通；

所述气液分离器的出气口与所述甲醇洗涤塔的进气口连通，所述甲醇洗涤塔的出液口与所述甲醇精馏塔的进液口连通，所述甲醇洗涤塔的出气口与所述空压机的进气口连通，所述空压机的出气口与MN回收塔的进气口连通，所述MN回收塔的气相出口与所述尾气反应器的进气口连通，所述尾气反应器的出气口与火炬连通；所述MN回收塔的液相出口与所述酯化反应器的进料口连通；

所述甲醇罐的出口还与所述甲醇洗涤塔和所述MN回收塔的进液口连通。

2.根据权利要求1所述的一种乙二醇制备过程中的MN回收利用系统，其特征在于，所述分离单元的CO压缩机的出口还与所述空压机的密封气进口连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种乙二醇制备过程中的MN回收利用系统，其特征在于，所述分离单元包括吸附器、深冷箱、PSA提氢装置以及CO压缩机，所述吸附器的出气口与所述深冷箱的进气口连通，所述深冷箱的出气口与所述PSA提氢装置的进气口连通；所述深冷箱的出液口与所述CO压缩机的进口连通。

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