[发明专利]一种草酸酯加氢制乙二醇的系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，进一步地说，是涉及一种草酸酯加氢制乙二醇的系统及方法。

背景技术

石化行业传统的乙二醇生产方法是气相乙烯与纯氧反应生成环氧乙烷，环氧乙烷从反应出料气中分离出来后，再与水发生水合反应生成乙二醇。传统的乙二醇生产方法中，氧化反应器与进料混合器的设计制造困难，系统的联锁控制安全等级要求高。原因是乙烯与纯氧直接混合，必须严格控制乙烯在爆炸范围以内，并且要避免产生静电，同时乙烯氧化反应是强放热反应，容易发生飞温。另外传统水合反应不仅生成了乙二醇，还有较多的二乙二醇、三乙二醇和多乙二醇产生，乙二醇的选择性在90%左右。水合反应后需经过脱水、乙二醇精制环节分离得到乙二醇产品，造成工艺流程长、设备多、能耗高，从而也直接影响到乙二醇的生产成本。近年来，国外新开发了环氧乙烷与二氧化碳在催化剂作用下进行酯化反应，然后水解生成乙二醇的碳酸乙烯酯法工艺路线，使得乙二醇选择性可以达到99%以上，较传统水合有明显优势，但该法仍然依赖环氧乙烷原料。

草酸酯加氢制乙二醇是煤化工行业的一个重要方向，其生产方法和工艺流程处于研发期，目前世界上尚无一套成熟的草酸酯制乙二醇工业化装置。草酸酯加氢制乙二醇的反应比较复杂，在加氢催化剂作用下，加氢反应分多步进行，乙二醇为反应的中间产物。

发生的主反应如下：

ROOCCOOR  + 4H₂  → HOCH₂CH₂OH + 2ROH

发生的主要副反应为：

HOCH₂CH₂OH  +  H₂  → CH₃CH₂OH  +  H₂O

开发合理的草酸酯加氢制乙二醇的系统和方法，其目的就在于反应系统能满足反应要求，反应原料的转化率以及乙二醇的选择性能够保证，同时系统设置恰当，充分考虑节能。

中国专利CN101475442A公布的草酸酯生产乙二醇的方法使用两个或多个反应器串联，草酸酯原料、第一股溶剂和第一股氢气首先进第一反应区，与催化剂I接触，生成含有乙二醇的第一股反应流出物；第一股反应流出物与第二股溶剂、第二股氢气混合进入至少一个第二反应区，与催化剂II接触，生成含有乙二醇的第二股反应流出物。上述方法目的是为便于测试催化剂的性能，实际上CN101475442A中公布更多的是催化剂的特征、组成及对操作条件的要求。

美国专利US4112245A公布了一种气相法加氢制乙二醇的工艺方法。该方法包括了对草酸酯原料组成、反应温度、反应压力、空速、催化剂及载体特征的要求。US4112245A重在强调各因素的影响，不涉及工艺流程。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种草酸酯加氢制乙二醇的系统及方法。可以稳定控制反应器温升，有效回收能量、降低能耗，保证草酸酯的转化率及产品乙二醇的选择性。

本发明的目的之一是提供一种草酸酯加氢制乙二醇的系统。

包括：循环氢压缩机1、进出料换热器2、加热器3、混合器4、加氢反应器5、原料预热器6、反应出料冷却器7和气液分离罐8。

进出料换热器2依次连接加热器3和混合器4，原料预热器6连接混合器4；混合器4出口连接加氢反应器5进口，氢气进料9经进出料换热器2、加热器3及混合器4进入加氢反应器5；草酸酯进料10经原料预热器6及混合器4进入加氢反应器5。

加氢反应器5出口依次连接进出料换热器2、原料预热器6、反应出料冷却器7和气液分离罐8。

气液分离罐8顶部出口管线依次连接循环氢压缩机1和进出料换热器2；气液分离罐8底部出口排出液相目标产物11至系统外。

气液分离罐8和循环氢压缩机1之间的管线上设有泄放管线12。

所述混合器4尽可能靠近加氢反应器5入口。

所述加氢反应器5为等温列管式反应器或等温列管反应器与固定床绝热反应器的组合。

所述加热器3为电加热、蒸汽加热或加热炉。

本发明的目的之二是提供一种草酸酯加氢制乙二醇的方法。

包含以下步骤：

（a）氢气进料和草酸酯进料分别经加热后进入混合器混合，草酸酯与氢气混合完全气化，以气相的形式直接进入加氢反应器反应。加氢反应器温度为180~300℃，压力为2.0～6.0MPag，重量空速为0.01~10 h^－1；