煤制乙二醇产品直接液相加氢技术应用

宋 俊，白一霈

（寿阳化工有限责任公司，山西 寿阳 045400）

0 引言

寿阳化工有限责任公司一期年产20 万t 乙二醇项目，采用煤制合成气经草酸二甲酯制乙二醇技术路线。

目前市场上的煤制乙二醇产品面临杂质较多，成分复杂，分离成本高的现实问题。为维持企业稳定经济运行，提高煤制乙二醇的市场竞争力，通过对精馏装置采出的精乙二醇直接催化液相加氢以获得聚酯级乙二醇为目的，讨论液相加氢技术在煤制乙二醇行业上的应用。

1 改造背景

寿阳化工乙二醇精馏装置侧采出的精乙二醇现通过树脂精制单元来提高终端产品质量，树脂精制单元运行过程中曾经或目前存在以下问题：①催化剂末期，通过1#树脂后，220 nm 紫外透光率降1%～2%，通过2#树脂后，与1#树脂出口相比，220 nm 紫外透光率下降2%～8%，影响产品质量；②1#树脂需要定期再生，操作工劳动量大，且再生采用碱液，产生大量含盐废水，环保压力大；③树脂使用寿命约为1～1.5 a，更换成本高，废树脂处理带来环保压力和成本。针对以上问题，实施以下改造方案。

2 原理及方案

2.1 工艺原理

煤制乙二醇产品质量，受工艺参数变化、原料组分变化或催化剂寿命等影响，其副反应较多，尤其在催化剂末期，乙二醇产品中醛、酮、酯和羧酸类化合物等杂质浓度增加。这些微量有机物含有C=C 和C=O 双键及其共轭结构基团，可使乙二醇在200～400 nm 紫外区有较大的吸收，表现出紫外透光率的显著下降。

乙二醇液相加氢工艺原理是乙二醇在液相加氢催化剂下进行催化加氢，使乙二醇中对紫外有吸收的不饱和键－C=C－、－C=O、－C=C－C=O 与H2发生加成反应，转变为对紫外无吸收的饱和键，从而提高乙二醇产品的紫外透光率，同时降低乙二醇产品的醛含量，达到提高乙二醇产品品质的效果。

主要反应式如图1 所示。

图1 主要反应方程式Fig.1 Principal reaction equation

2.2 液相加氢流程

液相加氢流程如图2 所示。

图2 液相加氢流程Fig.2 Flow of liquid phase hydrogenation

由图2 可见，乙二醇进入缓冲罐1，经给料泵2 送往预热器3 加热后，与氢气在管道混合器内混合，进入液相加氢反应器5。在催化剂的作用下，乙二醇中C=O 杂质和氢气进行反应，将产品里影响乙二醇紫外透光率的微量物质转化、去除。反应后的气液两相物料在反应器的下部空间进行气液分离，气相从气液分离空间的上部在压力调节阀排出至闪蒸槽6，液相乙二醇从反应器底部在液位调节阀排入闪蒸槽6，出料泵送往精馏系统，提高聚酯级乙二醇优等率。

2.3 改造方案

原流程为精馏装置侧采的精乙二醇，泵送至树脂精制单元进行质量提升后送往优级品罐。精馏装置顶采的工业级乙二醇一部分经液相加氢后返回系统，另一部分采出去工业品储罐。

改造新增的管线管件阀门及流程等如图3 所示。

图3 改造方案流程Fig.3 Flow of reconstruction scheme

由图3 可见，原流程中的①③⑤号阀门关闭，②④号阀门保持开位，同时开启新增的⑥⑦或⑧号阀门。精馏装置顶采的工业级乙二醇通过②号阀直接采出去工业品储罐。精馏装置侧采的精乙二醇，通过新增的⑥号阀送往液相加氢装置，加氢后的产品经④⑦号阀送至树脂精制单元后送往优级品储罐，同时，如加氢后的产品分析数据达到优级品品质，可直接通过⑧号阀送至优级品储罐。

3 改造效果分析

3.1 改造前乙二醇产品过树脂质量提升单元

EG 催化剂末期，乙二醇产品过树脂质量提升后紫外变化值见表1。

表1 乙二醇产品通过质量提升单元紫外透光率数据Table 1 Uv of ethylene glycol products through quality improvement unit

EG 催化剂在初期和稳定期工况下，树脂质量提升对乙二醇产品紫外具有正作用提升能力，随着催化剂使用至末期，粗品中杂质较多，进入树脂质量提升后，一定程度抑制树脂质量提升能力，在乙二醇产品220 nm 紫外透光率84%左右工况下、通过1#树脂紫外透光率降低1%～2%，通过2#树脂紫外透光率降低3%～4%，降低乙二醇产品质量。

3.2 改造后乙二醇产品过液相加氢装置

EG 催化剂末期，乙二醇产品通过液相加氢后紫外及醛含量变化值见表2。

表2 乙二醇产品通过液相加氢紫外透光率及醛含量实验数据Table 2 Experimental data of uv and aldehyde content of ethylene glycol products by liquid phase hydrogenation

EG 催化剂末期，随着杂质增多，乙二醇产品质量越差，紫外越差，在乙二醇产品通过树脂质量提升后，也无法保证产品质量的工况下，选择乙二醇产品通过液相加氢装置，使乙二醇产品中-C=C-、-C=O、-C=C-C=O 等杂质与H2进行加氢反应，转化为对紫外不吸收的饱和键物质，提升产品质量。在该工况下，乙二醇产品220 nm 紫外透光率78%左右，275 nm 紫外透光率90%左右，通过液相加氢后，220 nm 紫外透光率提高约5%～8%，275 nm 紫外透光率提高约5%～8%，同时降低产品醛含量，达到乙二醇国标值范围内，确保催化剂末期乙二醇产品外卖，提高企业竞争力。

4 结语

综上所述，寿阳化工有限责任公司通过乙二醇产品液相加氢实验，证明液相加氢对提高乙二醇产品质量有显著效果，增加乙二醇产品液相加氢项目，可以延长树脂使用寿命，减少含盐废水量，降低生产环保压力，尤其在催化剂末期，乙二醇产品杂质较多工况下，在树脂质量提升单元对乙二醇产品质量提升具抑制作用下，通过液相加氢装置提高产品质量，增加企业效益，提高了煤制乙二醇的整体竞争力。