甲醇在乙二醇裝置中的重要性

1、甲醇在乙二醇裝置中的重要性DOI：10.16640/jki.37-1222/t.2016.18.0371 概述煤制乙二醇工藝包括 COf禺聯(lián)制備草酸二甲酯(DMO和草酸 二甲酯加氫反應(yīng)生成乙二醇(EG兩個(gè)重要過(guò)程。CO崔化偶聯(lián)制備DMOfc要涉及兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)：2CH3ONO + 2CO =(COOCH32 + 2NO 2CH3OH+2NO+l/2O2= 2CH3ONO+H2O DMO加氫生成乙二醇主反應(yīng)式為：(COOCH32 + 4H2 = (CH2OH 2 + 2CH3OH 總化學(xué)反應(yīng)式： 4H2 + 2CO + l/2O2 =(CH2OH 2 + H2O。從化學(xué)反應(yīng)式看甲醇作為中間體，在生

2、產(chǎn)亞硝酸甲酯(MN)時(shí)作為反應(yīng)物，在 DMO加氫生產(chǎn)EG時(shí)作為生成物，在理論上是 不消耗的。 但在實(shí)際生產(chǎn)中由于副反應(yīng)和收率的限制， 需要向系 統(tǒng)補(bǔ)充新鮮甲醇以維持在系統(tǒng)的平衡。 因此理解甲醇在乙二醇裝 置單元操作中的作用，對(duì)于合理利用甲醇就顯得尤為重要。2 甲醇的物理性質(zhì)甲醇又稱“木醇”或“木精”， 是結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的飽和一元 醇，化學(xué)分子式為CH3OH分子量32.04，沸點(diǎn)64.7 C。甲醇 的汽化潛熱較高 1109kJ/kg ，其蒸氣與空氣混合能形成爆炸性混 合物，爆炸極限為 6-36.5%。3 甲醇在煤制乙二醇裝置單元操作中的作用3.1 反應(yīng)物料甲醇在MN制備反應(yīng)中作為重要的反應(yīng)物料之一

3、，參與生成MN具體的操作單元包括 MN再生反應(yīng)器和亞酯氣制備釜。甲醇在MN再生反應(yīng)器的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2CH3OH+2NO+l/2O2= 2CH3ONO+H2O在亞酯氣制備釜中的反應(yīng)方程式為：NaNO2+HNO3+CH3OH = NaNO3+H20+CH3ONO 乙二醇裝置運(yùn)行過(guò)程中， 需確保系統(tǒng)氮元素的平衡， 亞硝酸 甲酯（MN在煤制乙二醇裝置中直接決定了生產(chǎn)的穩(wěn)定性，因此 作為生成MN的重要原料之一的甲醇，在生產(chǎn)中要保證其品質(zhì)和 用量，以維持MN在合成循環(huán)氣中含量的穩(wěn)定，為系統(tǒng)安全、穩(wěn) 定運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。3.2 帶走熱量的媒介在煤制乙二醇裝置中， 甲醇在帶走熱量方面起到舉足輕重的 作用

4、。 甲醇帶走熱量分為兩種形式， 一種是甲醇發(fā)生相變由液態(tài) 變成氣態(tài)即氣化帶走熱量；二是甲醇液體溫度升高，帶走熱量。 其具體體現(xiàn)的操作單元包括三個(gè)部分：MN再生反應(yīng)器、甲醇洗塔、草酸酯吸收塔。在MN再生反應(yīng)器內(nèi)，生成亞硝酸甲酯是個(gè)快速的強(qiáng)放熱反 應(yīng)，甲醇不僅作為反應(yīng)物，而且作為重要的移熱介質(zhì)。甲醇噴淋 到MN再生反應(yīng)器內(nèi)部吸收大量的熱氣化并參與酯化反應(yīng)，另一部分沒(méi)有氣化的的甲醇則通過(guò)循環(huán)及時(shí)把熱量帶出MN再生反應(yīng)器，從而穩(wěn)定床層溫度。甲醇洗塔是甲醇對(duì) MN再生反應(yīng)器反應(yīng)后的氣相進(jìn)行洗滌， 降低氣相溫度，降低氣相中雜質(zhì)含量，凈化合成氣。草酸酯吸收塔是利用 DM(在甲醇中的可溶性，甲醇作為吸收 劑來(lái)

5、吸收反應(yīng)冷卻分離后氣態(tài) DMO同時(shí)甲醇吸收大量工藝氣熱 量氣化，降溫效果非常顯著。3.3防止DMO吉晶的洗滌劑DMOI煤制乙二醇生產(chǎn)中關(guān)鍵的中間產(chǎn)品，其主要特性是： 熔點(diǎn)54C，溶于甲醇、乙醇等。DMO在常溫下會(huì)結(jié)晶，因此，在 工藝、設(shè)備、生產(chǎn)控制等諸多方面都需要加以控制，否則一旦發(fā) 生結(jié)晶堵塞設(shè)備管線， 便會(huì)造成局部甚至整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的被迫停 車(chē)，嚴(yán)重影響裝置安全、穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì) DMC易結(jié)晶采取的措施 主要有以下四個(gè)方面：(1) 工藝配管時(shí)，DMC物料的工藝管線走向從高往低布置， 盡量不出現(xiàn)死角和 U型彎。如不可避免，須在管線的最低點(diǎn)處設(shè) 排凈導(dǎo)淋；(2) 對(duì)DMC物料的塔器、儲(chǔ)槽、工藝管線

6、、閥門(mén)、儀表、 分析取樣等根據(jù)實(shí)際情況采取不同的保溫和伴熱措施；(3) 在生產(chǎn)控制上，嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，防止出現(xiàn)DMC濃 度高且溫度低的情況。(4) 在DMC泵進(jìn)口管線上增加甲醇洗滌管線，在開(kāi)、停車(chē) 前用甲醇對(duì)機(jī)泵和管線等設(shè)備進(jìn)行置換清洗。對(duì)于防止結(jié)晶的手段上，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上（ 1）（ 2）（3） 這三個(gè)方面一般都能實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中要加強(qiáng)（4）中的甲醇洗滌DMO勺實(shí)施與應(yīng)用，特別是停車(chē)前用甲醇置換沖洗 DMO寸機(jī) 泵等設(shè)備尤為重要。3.4調(diào)整加氫DMO進(jìn)料濃度在煤制乙二醇工藝中，DMO加氫制乙二醇工段 DM（濃度需控 制在一定范圍內(nèi)，而調(diào)節(jié)進(jìn)料濃度的唯一手段就是在 DMC中補(bǔ)入 一定量勺甲醇

7、，甲醇勺量直接影響加氫反應(yīng)：補(bǔ)入量較多，DM（濃度過(guò)低，一方面增加了機(jī)泵的負(fù)荷，另 一方面從化學(xué)平衡來(lái)講， 由于甲醇在加氫系統(tǒng)為反應(yīng)物， 甲醇進(jìn) 料含量過(guò)高，抑制DMO加氫反應(yīng)。補(bǔ)入量較少，DMO濃度過(guò)高，加氫反應(yīng)溫度過(guò)低時(shí)易結(jié)焦， 溫度過(guò)高時(shí)反應(yīng)熱點(diǎn)易集中， 副反應(yīng)增多， 從而影響催化劑的選 擇性和使用壽命。因此，根據(jù)裝置負(fù)荷的大小，按DMOA甲醇的比例合理配入 甲醇的量，寸于穩(wěn)定加氫進(jìn)料和系統(tǒng)的安全、 穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。3.5 DMO的吸收劑利用DMOfe甲醇中的可溶性，在草酸酯吸收塔內(nèi)，甲醇作為 吸收劑來(lái)吸收羰化反應(yīng)冷卻分離后氣體中氣態(tài) DMO避免DMOr 入到壓縮機(jī)等后續(xù)系統(tǒng)。3.6提

8、純DMO濃度在DMOt餾提純中占主要雜質(zhì)的組分為碳酸二甲酯，碳酸二 甲酯的沸點(diǎn)為90.1 C，在常壓下與甲醇形成共沸物，共沸溫度63.8 C,與DMO勺沸點(diǎn)相差比較大，因此可以利用甲醇、碳酸二 甲酯與草酸酯的沸點(diǎn)不同， 將系統(tǒng)中的甲醇、 碳酸二甲酯等其它 無(wú)用組分分離。在DMOI純過(guò)程中，通過(guò)向精餾塔釜補(bǔ)入少量的甲醇，使DM（和甲醇形成共沸物，從而提高 DMO勺純度。3.7 機(jī)泵的密封沖洗介質(zhì)在乙二醇裝置中，甲醇作為部分DM係的密封沖洗介質(zhì)。甲 醇密封沖洗的投用， 大大延長(zhǎng)了機(jī)泵填料的使用壽命， 穩(wěn)定了裝 置的生產(chǎn)，避免了原料的浪費(fèi)，提高了裝置現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生面貌，保障 了操作人員的職業(yè)健康。4 結(jié)束語(yǔ)本