乙二醇精餾加堿改造實施探討

宋 俊

(陽煤集團壽陽化工有限責(zé)任公司，山西 壽陽 045400)

引 言

截至2020年年底，國內(nèi)乙二醇產(chǎn)能達到1 583萬t/a，下游聚酯需求支撐不足，另有進口沖擊，公共事件影響下的出口受阻，乙二醇供給側(cè)整體過剩，導(dǎo)致乙二醇價格持續(xù)下探，多套裝置停工或轉(zhuǎn)產(chǎn)避險。隨著新增煉化一體化項目的建成投產(chǎn)，市場競爭勢必更加激烈，這對乙二醇的產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高要求[1-2]。對于煤制乙二醇行業(yè)來講，如何繼續(xù)提高煤制乙二醇的紫外透光率、提高煤制乙二醇的市場競爭力是行業(yè)長期重要的研究方向。

1 裝置簡介

本企業(yè)采用煤制合成氣→CO氣相催化偶聯(lián)合成草酸二甲酯(DMO)→DMO加氫制乙二醇路線。

乙二醇精餾裝置是分離提純乙二醇并回收甲醇。主產(chǎn)品分聚酯級乙二醇和工業(yè)品乙二醇，副產(chǎn)品有雜醇油、輕質(zhì)醇、重質(zhì)醇。

粗醇經(jīng)過C1塔回收甲醇，在C2塔中脫除水和部分低沸點的一元醇和小分子酯類，在C3塔中分離出輕于乙二醇的二醇類和酯類等，從C4塔側(cè)采聚酯級乙二醇，在C5塔頂進一步回收部分工業(yè)級乙二醇，其流程簡圖見圖1。

2 改造原因

有研究表明[1-2]，影響煤制乙二醇220 nm紫外透光率的雜質(zhì)主要是乙二醇中的酯類物質(zhì)(如乙醇酸甲酯和甲酸甲酯)、醇類在較高溫度和有氧情況下生成的低級羧酸和醛類以及在精餾過程中酯交換反應(yīng)產(chǎn)生的酯類等(如乙醇酸乙二醇酯和甲酸乙二醇酯等)。其在220 nm處有較強的吸收，直接影響了乙二醇的產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 乙二醇精餾裝置

而隨著加氫催化劑使用時間的延長，產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率和催化劑的選擇性降低，增多的雜質(zhì)組分如微量的草酸二甲酯、乙醇酸甲酯、甲酸甲酯等進入精餾系統(tǒng)并積累，導(dǎo)致乙二醇產(chǎn)品的紫外透光率下降，而且這些副產(chǎn)物也會造成填料及設(shè)備的酸性腐蝕。

企業(yè)為保證良好的產(chǎn)品紫外透光率，不定期會利用前工序檢修降負機會對C3和C4進行水汽洗塔操作以去除長期積累的副產(chǎn)雜質(zhì)。但洗塔操作在有效清除雜質(zhì)以提升品質(zhì)的同時也帶來額外的水汽消耗和增加污水處理難度的問題。

考慮雜質(zhì)主要為酯類，而酯類在堿性條件下可以發(fā)生水解反應(yīng)，生成的醇類和羧酸鹽可通過精餾系統(tǒng)副產(chǎn)回用或采出。綜合以上原因決定向精餾系統(tǒng)中引入堿處理。

3 改造方案

3.1 確定加堿位置

考慮到堿解反應(yīng)的產(chǎn)物甲醇可以通過C1塔回收以減少甲醇消耗，所以將加堿的位置確定在C1塔，而且，粗乙二醇中的雜質(zhì)在C1塔底聚集，在此處加入稀堿可以使反應(yīng)更加充分。

3.2 確定加堿濃度

粗醇進料量：36 t/h;雜質(zhì)組分分析：乙醇酸甲酯(相對分子質(zhì)量：90)0.02%，草酸二甲酯(相對分子質(zhì)量：118)0.001%;16%稀堿相對密度1.175。確定堿的投入量：20 L/h。

3.3 改造的實施

2020年8月，對乙二醇精餾系統(tǒng)進行了加堿改造。

新增設(shè)備材料：2 m3的稀堿配置罐(帶磁翻板液位計)，1臺隔膜式計量泵，5臺DN15不銹鋼截止閥，若干管件、管道。

裝置區(qū)外的脫鹽水和32%的堿液以1：1比例在稀堿罐中配置成16%的稀堿液，通過計量泵經(jīng)C1塔釜泵回流線送至C1塔釜。改造后工藝流程圖見圖2。

圖2 改造后工藝流程圖

4 改造效果

乙二醇精餾加堿改造于2020年9月份投用，對加堿前、后的乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)進行整理，整理結(jié)果見表1。

表1 加堿前后乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量的數(shù)據(jù)對比

由表1可以看出，在對脫甲醇塔塔釜進行加堿后，乙二醇產(chǎn)品中的乙二醇含量增加了0.04%，220 nm紫外透光率增加了6.85，250 nm紫外透光率增加了0.10%，275 nm紫外透光率增加了0.27%，350 nm紫外透光率增加了0.01%。而且，從洗塔次數(shù)來看，加堿改造后乙二醇的洗塔次數(shù)從每季度一次減少到每半年一次。

5 改造評價

通過對脫甲醇塔塔釜加入堿后，乙二醇產(chǎn)品中220 nm的紫外線透過率得到了很大提高。通過加入堿液后，酯類發(fā)生水解反應(yīng)生成了羧酸和醇，羧酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成有機鹽，有效地脫除了酯類和羧酸使得紫外透光率得到了較大幅度的提升。

同時，需要注意合理控制加堿量，生成的有機鹽類在乙二醇中的溶解性較差，容易在填料或再沸器表面形成鹽垢影響精餾效能，因此每年至少進行一次汽水洗塔操作。

6 結(jié)語

煤制乙二醇在我國仍有較廣闊的前景，需要通過彌補其UV值較低的不足增強整體競爭力。在乙二醇精餾系統(tǒng)中加堿對提高乙二醇產(chǎn)品220 nm的紫外線透過率十分有效，并且有效減少了精餾系統(tǒng)的洗塔次數(shù)，保證精餾裝置的長周期運行，可廣泛應(yīng)用于煤制乙二醇企業(yè)。