[发明专利]工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺和装置系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业合成气制乙二醇的工艺和装置系统，尤其涉及一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺及其装置系统。

背景技术

乙二醇是一种用途广泛的化学品，主要应用于聚酯纤维(PET)、防冻剂、乙醇胺以及炸药等多种生产领域，并且作为溶剂、润滑剂和增塑剂被大量使用，而乙二醇在PET聚酯行业的应用接近95％。当前工业上乙二醇生产主要采用石油乙烯经气相氧化得环氧乙烷，再经液相催化水合制乙二醇的路线。但是随着近年来国际油价长期居高价位，目前世界以乙烯为原料制取乙二醇产业链面临巨大压力。因此，采用合成气制乙二醇技术路线由于低廉的生产成本，已越来越引起广泛的关注。

目前煤制乙二醇工艺过程中主要采用列管式反应器，普遍存在反应热量移热效率低，催化剂的利用系数和装填系数低，从而影响反应器生产能力。

专利(公开号CN101462961)提供了一种生产乙二醇并联产碳酸二甲酯的工艺，工艺过程包括CO与亚硝酸甲酯合成草酸二甲酯和碳酸二甲酯过程，蒸馏分离得到碳酸二甲酯产品过程，重组分草酸二甲酯催化加氢合成乙二醇过程，还包括系统中亚硝酸甲酯的再生反应过程。但是反应器采用列管式反应器，反应过程中产生的废气和废液没有实现循环回收再利用，装置能耗较高，不能满足国家日益增长的环保需要。

专利(公开号CN101830806)公开了一种联产碳酸二甲酯和草酸二甲酯的方法和装置，专利采用两个羰化反应器，第一个是碳酸二甲酯合成反应器，第二个是草酸二甲酯的反应器，亚硝酸甲酯反应生成后分别进入两个反应器分别产生碳酸二甲酯和草酸二甲酯，然后产物进行分离提纯，这从工艺路线设计角度看，其实质仅仅是两类反应器的简单累加，无法真正实现同一装置中DMO联产DMC的实际意义。专利中也没有对整体工艺流程进行能量优化，对反应过程中必须的环保措施也未有揭示。实验过程还未是工业化过程。

此外，在驰放过程中NO的损失以及处理反应过程中产生的硝酸副产物是个棘手的问题。专利CN201210531022.1公开了一种方法，将产生的硝酸浓缩，然后用部分含NO的循环气与之反应，产生NO₂，补充回到亚硝酸甲酯再生反应器。但是含NO的循环气中还含有大量亚硝酸甲酯和甲醇等气体，这些气体也会与浓硝酸发生反应，产物较复杂，从而影响装置效能。

综上所述，目前煤制乙二醇工艺主要存在催化剂利用率低、催化剂装填系数低，装置中有价值的气体不能充分利用，反而污染环境，装置系统热量不能充分得到利用，从而造成社会和经济效益不理想。

发明内容

本发明的目的在于解决目前生产乙二醇技术存在的原料利用率低、生产成本高、催化剂利用率低、装填系数低、设备投资过大、单系列设备无法适应装置大型化，系统消耗高以及装置使用不能满足国家日益对工业环境的要求等问题，提供一种用于提高单系列装置生产能力、尾气治理、副产回收及原料综合利用的工艺及其装置系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，包括羰化反应系统、酯化反应系统、驰放气与废酸耦合回收系统以及加氢反应系统；

所述羰化反应系统包括羰化反应器、第一气液分离器、甲醇洗涤塔、甲醇精馏塔和DMO精馏塔；所述羰化反应器设有顶部进料口、底部出料口、底部冷媒进口以及顶部冷媒出口；所述第一气液分离器设有进料口、气体出口和液体出口；所述甲醇洗涤塔设有上部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述甲醇精馏塔设有上部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述DMO精馏塔设有下部进料口、顶部出口和底部出口；

所述酯化反应系统包括酯化反应塔和甲醇回收塔；所述酯化反应塔设有顶部进料口、上部进料口、多个下部进料口、中部回流入口、顶部出口以及底部出口；所述甲醇回收塔设有中下部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；

所述驰放气与废酸耦合回收系统包括硝酸浓缩塔、NO回收塔、MN回收塔和变压吸附罐；所述硝酸浓缩塔设有中部进料口、顶部出口和底部出口；所述NO回收塔设有顶部进料口、中部进料口、底部进料口、顶部出口和底部出口；所述MN回收塔设有上部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述变压吸附罐设有进料口、回收气出口和排放气出口；