[发明专利]草酸二甲酯加氢制备乙二醇的方法和装置

说明书

本发明提供了一种草酸二甲酯加氢制备乙二醇的方法和装置，其中采用了镍基催化剂以提高催化剂操作温度窗的上限温度；同时，本发明还采用多级反应，能够降低循环氢气量，从而降低循环压缩机能耗；本发明的装置可以采用绝热反应器，可降低设备成本。

技术领域

本发明涉及草酸二甲酯加氢制备乙二醇的方法及装置，特别涉及在绝热条件下草酸二甲酯分段加氢制备乙二醇的方法及装置。

背景技术

乙二醇是一种重要的化工原料，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，也大量用作溶剂、润滑剂和增塑剂，产业用途十分广泛。工业上乙二醇主要以石油路线，乙烯气相氧化制得环氧乙烷再经液相催化水合生产出乙二醇。随着近年国际油价上涨，以乙烯为原料生产乙二醇的乙二醇产业链面临的压力逐渐增大。加上利用合成气(来自煤)为原料制乙二醇的工艺路线日渐成熟而且生产成本越来越有竞争力，使合成气制乙二醇技术引起广泛关注。

目前煤制乙二醇工艺中主要采用列管反应器，普遍存在反应生成热的移热效率低等问题。对于反应器移热的需求主要是来自加氢反应发出的反应热导致的温升，在没有外界的移热或加热的情况下称为绝热温升。当一个反应体系的绝热温升超过该反应体系的合适反应温度或催化剂能承受的温度时，就需要对反应器进行移热，降低反应温度。如果反应器移热量不足的话会导致反应温度过高，从反应机理上会促进副反应的发生，另外也会导致催化剂加速老化和结焦的情况。

草酸二甲酯加氢制乙二醇反应公式：

DMO+2H₂＝MG+CH₃OH (1)

MG+2H₂＝EG+CH₃OH (2)

EG+H₂＝CH₃CH₂OH+H₂O (3)

上述反应分别为草酸二甲酯(DMO)加氢生成乙醇酸甲酯(MG)(反应1)，乙醇酸甲酯加氢生成乙二醇(EG)(反应2)，和反应体系中乙二醇可能被加氢生成小量的乙醇(反应3)，以上反应均为放热反应。

在主流工艺中，草酸二甲酯加氢到乙二醇的两步反应是在同一台反应器中同时发生的。主要原因是因为传统工艺利用的催化剂使用温度范围窄，一般为200±5℃，故两步反应均发生在单一的等温反应器中会更有利于生产操作。在这种反应体系中氢气与草酸二甲酯的比例一般会维持在100左右。过高会促进乙二醇的加氢反应(反应3)，增加副产品乙醇的选择性；过低会减慢乙醇酸甲酯的加氢反应(反应2)，导致乙二醇收率降低。

如在CN108607475A中提及，目前大多数草酸二甲酯加氢生成乙二醇工艺中都使用列管式等温反应器。对于加氢反应器的研究和开发主要在于提升反应器移热效能、增加反应器产能的方向。

如在CN104841339A中提及，工业上一般利用列管反应器来处理操作温度窄的问题，等温反应器一般结构复杂，制造成本比绝热反应器高。

如在CN101475442A中表示主流工艺使用的是铜体系的催化剂，存在催化剂容易失活的问题。主要原因为积碳和活性组分晶体烧结变大，在加氢过程中放热集中，活性中心的温度会比宏观的催化剂床层温度高出很多，对催化剂的寿命影响很大。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服上述的问题，本发明提供用草酸二甲酯加氢生成乙二醇的方法，和用于草酸二甲酯加氢生成乙二醇的装置。

在本发明的一个方面中，提供了一种用草酸二甲酯加氢生成乙二醇的方法，该方法可以包括：