乙二醇设计工艺优势探讨

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【摘要】本文章利用乙烯直接氧化生成环氧乙烷，再通过精馏得浓度较纯的环氧乙烷，同时塔顶气用于吸收二氧化碳和工艺循环。环氧乙烷和二氧化碳反应生成碳酸乙烯脂，通过闪蒸，分离得到较纯的碳酸乙烯脂和乙二醇。碳酸乙烯脂与甲醇反应生成乙二醇和碳酸二甲酯，通过变压精馏进行分离[1]。本项目以乙烯直接氧化工艺、EG-EC联产工艺相结合生产乙二醇和联产碳酸乙烯酯以及副产碳酸二甲酯，工艺结构及产品组成多样，经济效益较高，完全符合节能、高效、高品质产品的原则,能更好的顺应时代更新递进的需要。

【关键词】乙二醇；碳酸乙烯酯；优化

近几年，我国为了解决乙二醇依赖进口的问题，相应的建成了许多大型的乙二醇生产装置，在一定程度上解决了一部分依赖进口的问题，但是供需关系仍然差距较大。目前关于乙二醇的生产方法多种多样，主要有环氧乙烷直接水合法来制乙二醇的方法，该工艺相对成熟，但是也存在着一些不足，如能耗十分大等等。还有一些化学工作者对该工艺做出了研究与改进，克服了一些问题，并降低了成本，主要包含碳一路线的研究等。但是碳一路线虽然是以煤代替了石油来合成乙二醇，但是我国的矿物资源也越来越少，依旧不是最好的选择。

1EG/EC联产法生产乙二醇的设计工艺和优势

我们使用Aspenplus软件对乙二醇生产流程进行模拟，把该工艺过程分为两步，先是把CO2与EO进行环加成反应生成EC，接着把EC通过非均相催化或者均相催化与甲醇(MA)在催化作用下进行酯交换反应，得到联产物DMC和EG[2]。如果把EG装置联合起来，可以得到一个不用水就可以合成EG的低能耗技术。此工艺由5个生产单元组成，它们分别是环氧乙烷生产单元、碳酸乙烯酯反应单元、二氧化碳吸收单元、碳酸二甲酯-乙二醇联合生产单元、碳酸乙烯酯-乙二醇联合生产单元。1.1环氧乙烷生产工段。在此工段中乙烯作为主要原料，水、二氧化碳、氧气等作为辅助原料，保护气为甲烷，抑制剂为二氯乙烷。分别加压到2.0MPa后在混合器中与循环物料混合，通过换热器换热之后使混合物料的温度达到进入反应器时所需要温度200℃。分成相同的两股物料进入两个相同的反应器中发生反应。发生的反应为：1.1.1主反应。1.1.2副反应。乙烯氧化制环氧乙烷中起催化作用的主要是，在该工艺中我们选择YS-8520催化剂。反应后的物料经过换热器降温到67℃，保持压力。水经过加压到2.2MPa后与反应后的物料在环氧乙烷吸收塔中与其逆流接触，吸收物料中的环氧乙烷。在这里把吸收过后的尾气分为了两部分，一部分通过直接加压后循环的通入反应器，另一部分则是通入了二氧化碳吸收单元。吸收后的富含环氧乙烷物流进入环氧乙烷的解吸塔进行解吸，经过解吸后的水用作吸收剂再次循环使用。富含环氧乙烷的液体则通过换热器使其降温到常温，进入环氧乙烷精制塔中，在塔顶排除废弃气体，他底部分离出不再使用的水，中部可采出含量达99.6％的环氧乙烷。1.2二氧化碳吸收单元。通过环氧乙烷吸收塔吸收后的塔顶气体，一部分经过加压后直接通入反应器，而另一部分则进行二氧化碳的吸收（二乙醇胺为吸收剂），通过吸收过后的气体进入反应器循环后再对二氧化碳进行解吸，最后将解吸后的气体经过换热之后送入气液分离器中进行分离得二氧化碳和水。1.3碳酸乙烯酯反应单元。在2.5MPa、130℃的条件下环氧乙烷和二氧化碳反应得到碳酸乙烯酯，整个过程的选择性和转化率都近似100％。然后连续闪蒸对原料、碳酸乙烯酯和杂质气体进行分离，可制得纯度为99.6％的碳酸乙烯酯。1.4碳酸乙烯酯、乙二醇联合生产单元。在一定条件（P=2.0MPa,T=110℃)下，二氧化碳、水和环氧乙烷在管式反应器中反应得到碳酸乙烯酯和乙二醇[3]，其转化率为99.5％，其中乙二醇和碳酸乙烯酯选择性分别为36.3％和63.3％。用气液分离器分离一部分水合其他杂质回收二氧化碳，然后采用热泵精馏分离碳酸乙烯酯和乙二醇，其乙二醇纯度为99.9％。1.5碳酸二甲酯、乙二醇联合生产单元。在反应精馏塔中甲醇与碳酸乙烯酯反应得乙二醇和碳酸二甲酯，在这里由于甲醇与碳酸二甲酯形成了共沸体系，所以我们采用变压精馏的方式让其分离，可得到纯度为99.6％的碳酸二甲酯和99.9％的甲醇循环液。为了达到节约能量的目的，采用双效精馏的方式可得到纯度为99.9％的乙二醇。

2结论

在我们使用Aspenplus软件对乙二醇生产流程进行模拟设计中，不仅降低了耗能，并且把副反应吸收过后的尾气一部分通过直接加压后循环的通入反应器，做到了循环利用的效果，另一部分通入了二氧化碳吸收单元，把富含环氧乙烷物进行解吸，经过解吸后的水用作吸收剂再次循环使用。这样不仅能有效的达到节能循环利用的同时还能采出含量达99.6％的环氧乙烷。之后采用热泵精馏的方式和双效精馏的方式都能有效的提高乙二醇的提取纯度。因此，EG/EC联产法生产乙二醇的设计工艺会更加的符合节能、高效、高品质产品的原则。

参考文献

[1]齐晶.乙二醇生产工艺及市场分析[D].大庆:东北石油大学,2016.

[2]龙开周.石墨相氮化碳基材料和介孔氧化铈的合成及其催化碳酸乙烯酯酯交换反应[D].常州:常州大学,2015.

作者:邹振宇 李世畅 单位:重庆市计量质量检测研究院