乙二醇精馏加碱改造实施探讨

宋 俊

(阳煤集团寿阳化工有限责任公司，山西 寿阳 045400)

引 言

截至2020年年底，国内乙二醇产能达到1 583万t/a，下游聚酯需求支撑不足，另有进口冲击，公共事件影响下的出口受阻，乙二醇供给侧整体过剩，导致乙二醇价格持续下探，多套装置停工或转产避险。随着新增炼化一体化项目的建成投产，市场竞争势必更加激烈，这对乙二醇的产品质量提出了更高要求[1-2]。对于煤制乙二醇行业来讲，如何继续提高煤制乙二醇的紫外透光率、提高煤制乙二醇的市场竞争力是行业长期重要的研究方向。

1 装置简介

本企业采用煤制合成气→CO气相催化偶联合成草酸二甲酯(DMO)→DMO加氢制乙二醇路线。

乙二醇精馏装置是分离提纯乙二醇并回收甲醇。主产品分聚酯级乙二醇和工业品乙二醇，副产品有杂醇油、轻质醇、重质醇。

粗醇经过C1塔回收甲醇，在C2塔中脱除水和部分低沸点的一元醇和小分子酯类，在C3塔中分离出轻于乙二醇的二醇类和酯类等，从C4塔侧采聚酯级乙二醇，在C5塔顶进一步回收部分工业级乙二醇，其流程简图见图1。

2 改造原因

有研究表明[1-2]，影响煤制乙二醇220 nm紫外透光率的杂质主要是乙二醇中的酯类物质(如乙醇酸甲酯和甲酸甲酯)、醇类在较高温度和有氧情况下生成的低级羧酸和醛类以及在精馏过程中酯交换反应产生的酯类等(如乙醇酸乙二醇酯和甲酸乙二醇酯等)。其在220 nm处有较强的吸收，直接影响了乙二醇的产品质量。

图1 乙二醇精馏装置

而随着加氢催化剂使用时间的延长，产品的转化率和催化剂的选择性降低，增多的杂质组分如微量的草酸二甲酯、乙醇酸甲酯、甲酸甲酯等进入精馏系统并积累，导致乙二醇产品的紫外透光率下降，而且这些副产物也会造成填料及设备的酸性腐蚀。

企业为保证良好的产品紫外透光率，不定期会利用前工序检修降负机会对C3和C4进行水汽洗塔操作以去除长期积累的副产杂质。但洗塔操作在有效清除杂质以提升品质的同时也带来额外的水汽消耗和增加污水处理难度的问题。

考虑杂质主要为酯类，而酯类在碱性条件下可以发生水解反应，生成的醇类和羧酸盐可通过精馏系统副产回用或采出。综合以上原因决定向精馏系统中引入碱处理。

3 改造方案

3.1 确定加碱位置

考虑到碱解反应的产物甲醇可以通过C1塔回收以减少甲醇消耗，所以将加碱的位置确定在C1塔，而且，粗乙二醇中的杂质在C1塔底聚集，在此处加入稀碱可以使反应更加充分。

3.2 确定加碱浓度

粗醇进料量：36 t/h;杂质组分分析：乙醇酸甲酯(相对分子质量：90)0.02%，草酸二甲酯(相对分子质量：118)0.001%;16%稀碱相对密度1.175。确定碱的投入量：20 L/h。

3.3 改造的实施

2020年8月，对乙二醇精馏系统进行了加碱改造。

新增设备材料：2 m3的稀碱配置罐(带磁翻板液位计)，1台隔膜式计量泵，5台DN15不锈钢截止阀，若干管件、管道。

装置区外的脱盐水和32%的碱液以1：1比例在稀碱罐中配置成16%的稀碱液，通过计量泵经C1塔釜泵回流线送至C1塔釜。改造后工艺流程图见图2。

图2 改造后工艺流程图

4 改造效果

乙二醇精馏加碱改造于2020年9月份投用，对加碱前、后的乙二醇产品质量数据进行整理，整理结果见表1。

表1 加碱前后乙二醇产品质量的数据对比

由表1可以看出，在对脱甲醇塔塔釜进行加碱后，乙二醇产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，从洗塔次数来看，加碱改造后乙二醇的洗塔次数从每季度一次减少到每半年一次。

5 改造评价

通过对脱甲醇塔塔釜加入碱后，乙二醇产品中220 nm的紫外线透过率得到了很大提高。通过加入碱液后，酯类发生水解反应生成了羧酸和醇，羧酸和碱发生中和反应生成有机盐，有效地脱除了酯类和羧酸使得紫外透光率得到了较大幅度的提升。

同时，需要注意合理控制加碱量，生成的有机盐类在乙二醇中的溶解性较差，容易在填料或再沸器表面形成盐垢影响精馏效能，因此每年至少进行一次汽水洗塔操作。

6 结语

煤制乙二醇在我国仍有较广阔的前景，需要通过弥补其UV值较低的不足增强整体竞争力。在乙二醇精馏系统中加碱对提高乙二醇产品220 nm的紫外线透过率十分有效，并且有效减少了精馏系统的洗塔次数，保证精馏装置的长周期运行，可广泛应用于煤制乙二醇企业。