采用催化加氢工艺提高乙二醇UV值的研究

宇艳会

（安阳永金化工有限公司，河南安阳 455133）

采用催化加氢工艺提高乙二醇UV值的研究

宇艳会

（安阳永金化工有限公司，河南安阳 455133）

乙二醇的UV值是衡量乙二醇质量的一个重要指标，基于此，结合乙二醇的性质、传统生产工艺、草酸酯加氢合成路径等，对催化加氢工艺提高乙二醇UV值进行研究。结果表明，催化加氢温度控制在90℃，化学反应时间8h，氢气压力0.3MPa，加圧蒸留保持120℃的温度和0.09MPa的真空度，是最佳的优化条件。

催化加氢；乙二醇；UV值

1 乙二醇概述

1.1 乙二醇的性质

乙二醇（EG），俗名甘醇。冰点为-13.2℃，沸点为471K，凝固点为262K，闪点为111.1℃。一般情况下，乙二醇表现出来的状态为无色透明的液体，比较粘稠，带有甜味，具有吸湿的能力［1］。此外，乙二醇的挥发性比较低，有较高的闪点，易燃。

1.2 乙二醇的传统生产工艺

1.2.1 环氧乙烷水合法。首先让高浓度的环氧乙烷经过环氧乙烷再吸收塔，然后配置环氧乙烷和水的混合物，其中环氧乙烷和水的质量比为1∶10。随后，把该混合物和离开水解反应器的水和乙二醇的混合物换热。当预热温度达到预期的120～160℃时，让混合物进入到水解反应器。然后进行水解，水解温度控制在190～200℃，水解时间约为30min，水解时压力控制在2.23MPa。因为整个反应为放热反应，所以反应过程中不断换热，可以达到很好的节能效果。最后，水解过后的混合物经过减压和降温处理后进入到多级的蒸馏系统，经过精馏系统之后，塔顶得到的就是纯净的乙二醇成品，塔釜留下的就是副产品。这样的生产路径现在最大的缺点就是耗能太高，不利于节能和产生效益。

1.2.2 乙烯直接水合法。乙烯在含催化剂的醋酸溶液中于160℃、2.84MPa条件下水合生成乙二醇、乙二醇二乙酸酯，其中催化剂一般采用的是TeO2和48%HBr。这两种物质的混合物可在70～130℃、0.12MPa下经酸催化水解成乙二醇。采用该生产方法，乙烯的转化效率为60%，选择性为97%。该生产路径具有的优点是产品的选择性高，但是整个过程的耗能比较高，而且催化剂具有一定的腐蚀性，对设备的要求也比较高，所以已经面临淘汰［2］。

1.2.3 二氯乙烷水解法。乙烯和氯气通过一定的化学反应可以制得1，2-二氯乙烷，在100～200℃、8～10MPa压力下，在介质中水解15～60min（反应的介质必须为碱性），得到纯度为85%的乙二醇。该方法也存在着

腐蚀比较严重的问题，且生成的氯化钠副产物的分离存在一定的困难。所以，经济效益的提高存在一定的问题。

1.3 煤制乙二醇的草酸酯加氢合成路径

1.3.1 草酸二甲酯的生产过程。①生产草酸二甲酯首先要制备原料气体。第一步，通过分离液态的空气获得氧气，然后在炉内部与煤反应，经过脱硫处理后获得一氧化碳气体。第二步，首先获得水煤气，然后经过脱硫净化，再经过高温和低温的变换，最后制得氢气。②原料气还需要经过一定的处理，采用催化氧化的方法去除其中的氧和氢。此时的混合气体就是一氧化碳原料气。③将处理过的一氧化碳原料气按照一定比例和亚硝酸酯混合，经过催化反应、冷凝，即可得到产物草酸酯［3］。

1.3.2 草酸二甲酯生成乙二醇的过程。在反应发生之前，要在发生反应的容器内装填粗细在40～60目的催化剂，目的是让反应发生的速率比较合适。另外，还需要在反应容器的两端放入一定的石英砂，目的是防止反应容器内发生沟流。控制好反应的压力和温度，亚硝酸酯溶液需要用高压的计量泵打入到反应容器内，氢气的量由高压的质量流量计来控制，两者在反应容器内充分混合且发生化学反应，最后可以得到高纯度的乙二醇［4］。

2 采用催化加氢工艺提高乙二醇UV值的试验研究

2.1 采用催化加氢工艺提高乙二醇的UV值的试验介绍

目前，采用催化加氢工艺提高乙二醇UV值的方法还没有应用到具体的工业生产中，该方法仅仅是从理论走到了试验的过程。其具体的试验情况如下：①选取一定量的乙二醇和催化剂作为试验样品，选取高催化活性的D27作为催化剂，采用控制单一变量的做法，即只有测试的物理量发生变化；②主要设备是高压釜，使用之前需要将高压釜中充满氮气，以排除其中的氧气，随后用氢气将添加的氮气排除；③在试验的过程中，高压釜采用油浴加热的方法，搅拌采用磁力搅拌；④试验处理阶段，包括生成物的过滤、减压蒸馏、乙二醇UV值的测定。

2.2 加入氢气的温度对于产品UV值的影响

氢气的温度是试验中一个非常重要的影响因素。根据常识，化学反应发生是存在一个能量壁垒的，如果反应物质的能量过低，就不能提供充足的能量去打破能量壁垒。但是，一味地提高氢气的温度也是不可以的，温度过高会发生很多的副反应，影响乙二醇的纯度。另外，这个反应是需要催化剂参加的反应，而且催化剂的活性也是需要考虑在内的，催化剂的活性对反应速率有着很大的影响。经过试验测定和评估，试验温度的升高会使反应物质的活化能增加，温度的升高也会使物质的表面粘度降低，利于反应的发生。试验发现，催化剂的催化效率在90℃时是最高的，所以可以得出如下结论，催化加氢的温度控制在90℃是最好的。

2.3 加入氢气的时间对于产品UV值的影响

化学反应的发生是需要时间的，一般在一定的时间范围内，反应的时间越长，反应进行的越彻底。但是，对于这种有催化剂参与的化学反应，化学反应进行的时间过长，可能会使催化剂中毒，失去原有的催化效率，催化剂催化效率的降低将对化学反应的进行带来非常大的影响。而且，反应时间的无限延长还可能使化学反应生成很多副产物，造成最终的产品杂质过多。经过试验测定，该化学反应时间在8h左右最佳。

2.4 加入氢气的压力对于产品UV值的影响

氢气的压力对于产品UV值的影响不是很大。在保障其他条件一定的前提下，改变不同的氢气压力，对化学反应的影响不是很大。通过理论分析，因为是催化反应，所以反应基本上是在催化剂的表面进行的，而且乙二醇中溶解的杂质基本上可以忽略不计。所以，氢气的压力只要能满足正常的反应发生条件就可以，而且反应的压力要尽可能低，这样才能创造更大的经济效益。经过反复的试验研究，氢气压力在0.3MPa时比较合适。

2.5 减压蒸馏过程对于产品UV值的影响

通过以上试验，加氢的过程已经可以让产品的UV值得到很大的提高。但是，还有一部分杂质没有被去除。剩余去杂质的过程将在减压蒸馏过程中完成。在减压蒸馏的过程中，最需要注意的就是保障装置的气密性。首先用充氮的办法排除其中的空气，避免空气中的氧气氧化里面的还原性物质。此外，减压蒸馏的过程不能在过高的温度下进行，持续的低温环境是最佳的反应条件。试验数据表明，120℃的温度和0.09MPa的真空度是最佳的反应条件。

3 结语

经过以上的除杂步骤，产品的UV值可以得到很大的提高。经过试验测定，已经可以很好地满足国标中的规定。随着石油的减少，煤制乙二醇是一个很有前途的发展方向，对于煤制乙二醇的研究还有很多的工作需要做。

［1］陈卫航，李清亚，蒋元力，等.乙二醇-1，4-丁二醇二元物系6.67kPa下汽液平衡研究［J］.高校化学工程学报，2015（1）：238-241.

［2］赵淑战.从副产物和废水中回收和纯化乙二醇［J］.化工环保，2014（4）：335.

［3］马永刚.电石炉气法合成乙二醇的发展前景［J］.石河子科技，2014（3）：37-39.

［4］张骏驰.天然气蒸汽转化改造制乙二醇合成气方案的研究［J］.炼油技术与工程，2015（3）：22-26.

Study on Improving the UV Value of Ethylene Glycol by Catalytic Hydrogenation Process

Yu Yanhui
（Anyang Yong Jin Chemical Co.Ltd.，Anyang Henan 455133）

Ethylene glycol UV value is an important index to measure the quality of glycol,based on this,in combina⁃tion with the nature of ethylene glycol,the traditional production process,the synthesis route of oxalic ester hydroge⁃nation,improving the UV value of ethylene glycol by catalytic hydrogenation process was studied.The results showed that the optimal condition was 90℃of the catalytic hydrogenation,eight hours of reaction time,0.3MPa of hydrogen pressure,with pressure distillation maintain 120℃and 0.09MPa vacuum.

catalytic hydrogenation；ethylene glycol；UV value

TQ223.162

A

1003-5168（2016）10-0133-02

2016-09-20

宇艳会（1974-），女，大专，助理工程师，研究方向：煤制乙二醇。