[发明专利]一种电石炉尾气净化分离新方法及其在乙二醇生产中的应用

说明书

技术领域

    本发明涉及净化、分离等化工技术领域，特别涉及到一种电石炉尾气净化分离新方法及其在乙二醇生产中的应用。

背景技术

乙二醇（EG）是一种重要的有机化工原料，可以与对苯二甲酸（PTA）反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），即聚酯树脂，可作为聚酯纤维和聚酯塑料的原料，这是目前乙二醇最主要的用途。乙二醇还可以与邻苯二甲酸、顺丁烯二酸和反丁烯二酸等多元酸反应生成相应的聚合物，统称醇酸树脂。其次乙二醇还可以直接用于防冻液和配制发动机的冷却剂，乙二醇的二硝酸酯可以用于炸药，同时也是生产增塑剂、油漆、粘胶剂和电容器电解液等产品不可缺少的重要物质。

中国聚酯行业的发展带动了乙二醇消费量持续增长。2013年中国乙二醇的进口量825万吨，消费量1170万吨，进口依存度达70%，过去十年，中国乙二醇进口依存度也一直高达70%，且随着聚酯消费量增加，乙二醇需求逐年增加，预计到2020年，乙二醇需求量将达到2000万吨。

目前世界上乙二醇的生产方法主要包括石化方法和碳一（C1）化工方法两种。石化方法包括环氧乙烷（EO）水合法和碳酸乙烯酯（EC）方法，这两种石化方法都是由EO出发的，其大部分生产成本由石油化工的下游产品EO的价格决定。但是上世纪七十年代石油危机以来，人们清楚的认识到，能源和有机合成化工不能过多的依赖有限的石油资源为基础，而应该调整原料路线和产品结构，向原料和产品多元化的方向发展。由此，以煤炭和天然气转化利用为主的C1化工开发利用被提到了新的高度。EG的C1化学过程主要包括CO直接加氢法和通过草酸酯加氢以及通过甲醛等为原料制备等，而CO通过草酸酯制备EG越来越引起人们的高度重视，尤其是对于中国“多煤、少油、缺气”的能源状况，这种方法更具有现实意义。合成气法间接生产乙二醇的反应式如下：

2CO + 2RONO ——(COOR)₂ + 2 NO           （1-1）

2NO + 2ROH + 1/2O₂ ——2RONO + H₂O       （1-2）

2CO + 2ROH + 1/2O₂ ——(COOR)₂ + H₂O        （1-3）

(COOR)₂ + 4H₂ ——(CH₂OH)₂ +2 ROH       （1-4）

总反应式：

2CO + 1/2O₂ +4H₂ ——(CH₂OH)₂ + H₂O           （1-5）

电石炉尾气是电石生产过程中的废气，采用密闭电石炉生产每吨电石副产尾气400～450m³，据内蒙古电石工业协会统计，2013年全国电石产量2234万吨，据此计算副产的电石尾气近100亿m³/年。电石炉尾气成分复杂，除含有CO、H₂外，还含N₂、CH₄，以及微量的S、P、As、F、HCN、O₂、Cl、不饱和烃等，其中CO含量 70～90%，H₂ 含量8～15%，由于缺乏成熟可靠的尾气净化分离技术，我国每年有约90%的电石炉尾气被用于低附加值的工业燃气或放空烧掉，这样既增加CO₂的排放量，对环境造成污染，又浪费了宝贵的资源。电石炉尾气经合适方法净化后用于高附加值乙二醇的生产是一条变废为宝的经济路线。

专利CN103204470A《电石炉气变换深度净化用于分离提纯CO与H₂的工艺》中提出电石炉气直接经过变换后再净化脱除各种杂质，虽然能分离CO与H₂，但由于电石炉气重硫含量低，该专利的变换采用低温变换需要补硫，变换后又需要MDEA溶液脱硫，整个工艺流程冗长，能耗高，经济性较差。

专利CN102627280A《一种电石炉气净化提浓CO的方法》中提出电石炉气经过净化后CO采用变压吸附进行提浓，但是未提到其中H₂原料的分离方法。

发明内容