环氧乙烷催化水合制乙二醇的方法技术

本发明专利技术涉及一种环氧乙烷催化水合制乙二醇的方法，主要解决现有技术利用外界冷却水来移除水合反应的反应热，存在冷却水用量大、反应热使用效率低，整体装置能耗高的问题。本发明专利技术通过采用包括以下步骤：a）含环氧乙烷和水的物流进入催化水合反应单元，反应生成的乙二醇水溶液进入后续流程；b）催化水合反应单元产生的撤热热水用于冷冻机制冷后，再输送至催化水合反应单元循环使用的技术方案较好地解决了该问题，可用于环氧乙烷催化水合生产乙二醇的工业生产中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，主要解决现有技术利用外界冷却水来移除水合反应的反应热，存在冷却水用量大、反应热使用效率低，整体装置能耗高的问题。本专利技术通过采用包括以下步骤：a）含环氧乙烷和水的物流进入催化水合反应单元，反应生成的乙二醇水溶液进入后续流程；b）催化水合反应单元产生的撤热热水用于冷冻机制冷后，再输送至催化水合反应单元循环使用的技术方案较好地解决了该问题，可用于环氧乙烷催化水合生产乙二醇的工业生产中。【专利说明】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
乙二醇是重要的脂肪族二元醇，用途广泛，主要用途是生产聚酯树脂，包括纤维、薄膜及工程塑料；还可直接用作冷却剂和防冻剂；同时也是生产醇酸树脂、增塑剂、油漆、胶粘剂、表面活性剂、炸药及电容器电解液等产品不可缺少的物质。以环氧乙烷为原料制备乙二醇，主要有两种工艺路线:一种为直接水合法，环氧乙烷与水在一定条件下反应生成乙二醇，反应不需要催化剂就可以进行，分为催化水合和非催化水合两种工艺；另一种为碳酸亚乙酯法，即环氧乙烷在催化剂作用下，先与CO2反应生成碳酸亚乙酯，然后水解生成乙二醇。目前工业生产乙二醇采用水合法的非催化工艺，也是当今生产唯一使用的方法。该方法不使用催化剂，水和环氧乙烷的摩尔比(以下简称水合比)为25~32:1，反应温度150~190°C,反应压力3.7~4.0MPa。在高温高压下环氧乙烧直接水合合成乙二醇。分离时采用多效蒸发除去60%左右的水，然后经乙二醇(MEG)精馏塔、二乙二醇(DEG)精馏塔、三乙二醇(TEG)精馏塔进行最终分离。该生产工艺流程长、设备多、反应条件苛刻，能耗高，直接影响到乙二醇的生产成本。为了解决以上问题，各国研究者致力于环氧乙烷催化法合成乙二醇的研究。文献CN1566050公开了一种 用于环氧乙烷催化水合制备乙二醇的方法，主要解决以往环氧乙烷非催化水合水比偏高，或催化水合所用的液体酸催化剂腐蚀设备，污染环境，固体酸催化剂稳定性差或稳定性和活性不能同时达到理想状态的缺陷。该方法使用的固体酸催化剂以铌化合物为主要活性组份，以选自锗、锡、铅、锑、磷、硫、铁或钴中至少一种为助剂，在较低水比条件下反应制备乙二醇。文献CN101279230A公开了一种可用于环氧乙烷催化水合合成乙二醇的均温液-固相催化反应器，主要解决现有技术中存在对强放热反应撤热困难、催化剂化学溶胀和遇热膨胀易造成催化剂破碎、每根列管的阻力降不同的问题。该反应器主要由一个能承受压力的壳体(1)、法兰(2)、封头(3)、倒置U型列管(4)、倒置U型列管支承板(5)、防U型管倾斜挡板(6)、枝状分配器(7)和盘状再分配器(8)、冷却或加热介质进口(9)、冷却或加热介质出口(10)和管箱隔板(11)、液态反应物料由进料管(12)进、出料管(13)出组成。但是，目前的研究只是提出了一些催化水合制乙二醇的思路和初步方案，实现工业化的仍旧是环氧乙烷直接水合工艺。环氧乙烷催化水合制乙二醇是液固相放热催化反应，随着反应过程的进行，不断放出的反应热使催化剂床层温度升高。为了保护催化剂，提高反应器的效率，需要把反应热移出以降低反应温度。现有技术中的常规做法是用外界冷却水进行冷却。但是，催化水合反应的温度为9(T10(TC，是低温反应热。如果用冷却水冷却，则需要大量的冷却水，反应热未得到利用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术利用外界冷却水来移除水合反应的反应热，存在冷却水用量大、反应热使用效率低，整体装置能耗高的问题，提供一种新的。该方法降低了冷却水的用量，增加了低品位热水的使用效率，降低了整体装置的能耗。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下:一种，包括以下步骤: a)含环氧乙烷和水的物流进入催化水合反应单元，反应生成的乙二醇水溶液进入后续流程； b)催化水合反应单元产生的撤热热水用于冷冻机制冷后，再输送至催化水合反应单元循环使用。上述技术方案中，所述冷冻机制冷热水的操作条件为:进口温度为85~95°C，出口温度为75~85°C。本专利技术的一种实施方式为，所述催化水合反应单元为一级反应器。反应条件为:温度7(Tl20°C，压力0.4~1.5MPa，空速1.0~5.0小时'本专利技术的另一种实施方式为，所述催化水合反应单元包括至少两级反应器；至少一组相邻的反应器间设置有旁路级间冷却器；除最后一级反应器外，至少一级反应器的出口流出物分为两股，一股进入下一级反应器，另一股经级间冷却器冷却后进入下一级反应器；进入级间冷却器的反应器流出物重量占所述反应器总流出物重量的5飞0%。上述技术方案中，进入级间冷却器的反应器流出物重量优选范围为占所述反应器总流出物重量的30-55%。所述催化水合单元优选方案为包括两级反应器。含环氧乙烷和水的物流I进入一级反应器R1，反应后得到物流2 ;物流2分为物流3和物流4两股；物流4进入二级反应器R2;物流3进入级间冷却器Dl换热，换热后得到物流5，物流5进入二级反应器R2 ;物流4和物流5在二级反应器R2中反应，反应后得到含乙二醇的物流6。上述技术方案中，物流3与物流4的重量比为0.05~1.5，优选范围为0.11.2。所述一级反应器Rl的操作条件为:温度7(T90°C，优选范围为8(T90°C ;压力0.1?.5MPa，优选范围为0.8~1.5MPa，空速1.0~5.0小时 '优选范围为3.0~3.5小时-1。所述二级反应器R2的操作条件为:温度7(T90°C，优选范围为8(T90°C ;压力0.4~1.5MPa，优选范围为0.8~1.5MPa，空速1.0~5.0小时―1，优选范围为3.0~3.5小时 ' 所述级间冷却器Dl的操作条件为:进口温度为7(Tl00°C，优选范围为8(T95°C ;出口温度为5(T75°C，优选范围为60^700C。物流4和物流5优选方案为混合后进入二级催化水合反应器。含环氧乙烷和水的物流I中，环氧乙烷和水的摩尔比优选范围为1: (5~12)。环氧乙烷催化水合制乙二醇是液固相放热催化反应，随着反应过程的进行，不断放出的反应热使催化剂床层温度升高。为了提高反应器的效率，需要把反应热移出以降低反应温度。本专利技术方法中的反应器可以选择传统的列管式固定床反应器，催化剂装载于列管中，换热介质从列管外通过。原料从底部进料管进入进料分配器，通过分配器后分布到各个列管中。但由于该反应属于强放热反应。反应时催化剂会化学溶胀和遇热膨胀极容易造成催化剂的破碎，使催化剂使用寿命短，并且每根列管内装载的催化剂量不尽相同，运行时每根列管的阻力降不同影响反应的转化率与选择性。因此，本专利技术方法中使用的反应器优选方案为选择文献CN101279230A公开的一种均温液一固相催化反应器，其中的列管是倒置U型列管，催化剂装填在倒置U型列管的外侧，故反应器催化剂装填系是列管式固定床反应器的I~2倍，并且催化剂装卸方便、阻力降稳定、对催化剂化学溶胀和遇热膨胀造成的催化剂的体积增大有一个很好的缓冲空间，使催化剂不宜被挤破碎。本专利技术方法中，原料物流可以从一级反应器的顶部进入反应器，也可以从底部进入反应器。同样，一级反应器出来的反应液可以从顶部进入二级反应器，也可以从底部进入二级反应器。相应地，分别从二级反应器的底部和顶部得到产品乙二醇水溶液。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧乙烷催化水合制乙二醇的方法，包括以下步骤：a）含环氧乙烷和水的物流进入催化水合反应单元，反应生成的乙二醇水溶液进入后续流程；b）催化水合反应单元产生的撤热热水用于冷冻机制冷后，再输送至催化水合反应单元循环使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张艺，刘圆圆，陈迎，贾微，贾震，许慎艳，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中石化上海工程有限公司，
类型：发明
国别省市：