CN102951999B - 一种乙二醇生产过程中的脱水方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种乙二醇生产过程中的脱水方法。该脱水方法包括吸附塔A和吸附塔B的工艺步骤，其中吸附塔A的工作步骤为a吸附：将乙二醇蒸汽进入吸附塔A进行吸附，冷凝收集得乙二醇，待吸附完毕后停止进原料气；b逆向降压：打开阀门进行逆向降压，使杂质组分脱附出来后进行放空；c升温：将完成吸附后的再生气体通过加热后再次进行吸附塔A，使吸附剂再生，d冷却步骤和e升压步骤等。吸附塔B的操作步骤与吸附塔A相同，但是在时间上相互错开。方法属于无故障操作，年工作时间可达300天以上；该脱水方法流程短，投资省，乙二醇收率高；使用寿命长，正常操作条件下吸附剂更换时间一般为15-20年。

Description

一种乙二醇生产过程中的脱水方法

技术领域

    本发明涉及化工领域的一种脱水方法，具体为一种乙二醇生产过程中的脱水方法。 

背景技术

乙二醇（Ethylene Glycol，EG或MEG）俗名甘醇，是最简单的脂肪族二元醇，也是一种重要的有机化工原料。可作为防冻剂、润滑剂、增塑剂、表面活性剂等的生产原料。因此乙二醇是一种有广泛用途的基础有机化工原料。

目前国内外工业化生产乙二醇的主要方法是环氧乙烷直接水合法。采用乙烯、氧气为原料，在银催化剂、甲烷或氮气致稳剂、氯化物抑制剂存在下，乙烯直接氧化生成环氧乙烷，在管式反应器内进行水合反应生成乙二醇，乙二醇溶液经蒸汽提浓、脱水、分馏得到乙二醇及其他副产品。整个工艺设置了与其生产能力配套的空分装置、碳酸盐的处理以及废气废液处理等***。不足之处是生产工艺流程长、设备多、能耗高，直接影响乙二醇的生产成本；目前，另外一种工业上制备乙二醇采用直接水合法的非催化水合工艺，通过环氧乙烷的水解、脱水和精馏来制备。该方法不适用催化剂、反应进料水和环氧乙烷的摩尔比为20-25:1，反应温度为150~200℃，反应压力为0.8~2.0MPa，环氧乙烷转化率接近100%，乙二醇选择性88%左右。反应中，由于乙二醇与环氧乙烷反应活性高于水与环氧乙烷的反应活性，未转化的环氧乙烷继续和产物乙二醇反应，生成二甘醇、三甘醇等副产物，为提高乙二醇的选择性，工业上常用水过量的方法来进行水解反应，这可以抑制较高级的二醇，尤其是二甘醇和三甘醇的比例，然后，将水解产物脱水到100~200ppm的残留含水量，再经精馏分离成纯的各种二醇。该方法的最大缺点是生产中需要大量的能量用于蒸发产品中约85%的水份，这会造成了能源和水的大量消耗。

所述脱水过程一般在一组压力梯度不断下降的压力塔中进行。首先在多数蒸发***进行加压处理，将从反应器得到的反应产物溶液进行浓缩；然后经多效蒸发浓缩的乙二醇水溶液，进入具有汽提段的脱水塔进行真空脱水，得到含微量水的物料。

由于上述过程中蒸汽过量，所以乙二醇的生产过程中，脱水和精制***是乙二醇装置中的重要环节，通过脱除乙二醇中的水、醛、二乙二醇（DEG）和多乙二醇等获得乙二醇（MEG），产品质量控制要求严格。由于目前常用的环氧乙烷直接水合生产乙二醇的水比大，***能耗在整个乙二醇装置中占很大比重。因此脱水***的工艺先进性和优化应用研究具有重要意义。

发明内容

本发明正是基于以上技术问题，提供操作成本低、能耗低、投资省、使用寿命长、无任何环境污染及三废排放，并且，乙二醇回收率高的一种乙二醇生产过程中的脱水方法。

本发明的技术方案为：

    一种乙二醇生产过程中的脱水方法，包括吸附塔A和吸附塔B，包括以下步骤：

a、吸附：将乙二醇蒸汽通过阀门调节然后自上而下进入吸附塔A，在常压和一定吸附压力的条件下在吸附塔A中的分子筛床层上进行吸附，将吸附后的气体经冷凝器冷凝后收集得到99.5%（V/V%）以上的乙二醇，待吸附完毕后停止进原料气；

b、逆向降压：打开阀门进行逆向降压，使被吸附塔A吸附的杂质组分脱附出来，并进行放空；

c、升温：将完成吸附后的产品气再生气体通过加热器进行加热，使再生气体的温度升高，然后通过阀门再次进行吸附塔A，使吸附塔A温度升高后，进一步脱附杂质成分后对杂质成分进行放空，使吸附剂再生，待吸附剂再生完毕后，停止再生气体进行；

d、冷却：直接将再生气体通过阀门进行吸附塔A，使吸附塔A的温度降低，同时打开阀门对再生废气进行排空，待吸附塔A的温度降到常温时，停止再生气体的进入；

e、升压：将吸附塔B中的预处理后的气体通过阀门进行吸附塔A，然后对吸附塔A进行升压，使吸附塔A达到吸附压力，为下一次吸附做好准备。升压完毕后，停止吸附塔B中的预处理后的气体进入；

吸附塔B的操作步骤与吸附塔A相同，但是在时间上相互错开，也同样具有吸附、逆向降压、升温、冷却和升压步骤。

一种乙二醇生产过程中的脱水方法，其吸附塔A的工作过程包括以下步骤：

a、吸附：原料乙二醇溶液经过汽化过热器汽化，通过加热器加热后，打开阀V102，使乙二醇蒸汽通过阀KC04自上而下通过吸附塔A，在吸附塔A内常温和吸附压力为0.1Mpa的条件下在分子筛床层上进行3-10分钟的吸附；吸附后的气体经单向阀V107和冷凝器进行冷凝后排出，吸附后的气体经冷凝器后即可得到99.5%（V/V%）以上的乙二醇，吸附完毕后，关闭阀KC04，停止进原料气，加热汽化的温度为150-170℃；

b、逆向降压：打开阀KC02，对吸附塔A中存在的气体进行逆向降压，使被吸附塔A吸附的杂质组分脱附出来，并通过阀V101进行放空；

c、升温：继续开启阀门V101，同时打开阀V105，使完成吸附后的产品气中的再生气体经过阀V109，然后进入加热器进行加热，使再生气体的温度升高，再经过阀V105进入吸附塔A，使吸附塔A中的温度升高，进一步脱附杂质成分，再经阀KC02和KC01进行放空，使吸附剂再生，待吸附剂再生完毕后关闭阀V109，停止产品气中的再生气体通过V109进入加热器；

d、冷却：继续开启阀KC02、KC01、V105，打开阀V110，使再生气体经过阀V110和V105进入吸附塔A，使吸附塔A内的温度降低，同时再生废气通过阀KC01、KC02进行放空，当吸附塔A内的温度降到常温时，关闭阀KC02、KC01和V110；

e、升压：通过打开阀门V103和调节阀V104，并调节调节阀V104的开度，使吸附塔B的一部分预处理后气体通过阀V103对使吸附塔A进行升压，使吸附塔A达到吸附压力，为下一次吸附做好准备，升压完毕，关闭阀V104。

一种乙二醇生产过程中的脱水方法，其吸附塔B的工作过程包括以下步骤：

a'、吸附：原料乙二醇溶液经过汽化过热器汽化，通过加热器加热后，打开阀V102，使乙二醇蒸汽通过阀KC05自上而下通过吸附塔B，在吸附塔B内常温和吸附压力为0.1Mpa的条件下在分子筛床层上进行3-10分钟的吸附；吸附后的气体经单向阀V108和冷凝器进行冷凝后排出，吸附后的气体经冷凝器后即可得到99.5%（V/V%）以上的乙二醇，吸附完毕后，关闭阀KC05，停止进原料气，加热汽化的温度为150-170℃；

b'、逆向降压：打开阀KC03，对吸附塔A中存在的气体进行逆向降压，使被吸附塔A吸附的杂质组分脱附出来，并通过阀V101进行放空；

c'、升温：继续开启阀门V101，同时打开阀V106，使完成吸附后的产品气中的再生气体经过阀V109，然后进入加热器进行加热，使再生气体的温度升高，再经过阀V106进入吸附塔B，使吸附塔B中的温度升高，进一步脱附杂质成分，再经阀KC03和KC01进行放空，使吸附剂再生，待吸附剂再生完毕后关闭阀V109，停止产品气中的再生气体通过V109进入加热器；

d'、冷却：继续开启阀KC03、KC01、V106，打开阀V110，使再生气体经过阀V110和V106进入吸附塔A，使吸附塔A内的温度降低，同时再生废气通过阀KC01、KC03进行放空，当吸附塔A内的温度降到常温时，关闭阀KC03、KC01和V110；

e'、升压：通过打开阀门V103和调节阀V104，并调节调节阀V104的开度，使吸附塔A的一部分预处理后气体通过阀V103对使吸附塔B进行升压，使吸附塔B达到吸附压力，为下一次吸附做好准备，升压完毕，关闭阀V104。这里请你特别注意查看吸附塔B的工作过程。

吸附塔B的操作步骤与吸附塔A相同，但是在时间上相互错开，具体安排如下表所示：

这就保持了产品气的不断产出。

分子筛为3??型溴石分子筛。分子筛在吸附停止后，继续在绝对压力为0.02-0.05Mpa的压力下开始解析，当温度降到130℃时，解析停止，再开始下一轮分子筛的吸附和解析过程。分子筛的吸附停止后，在常压下用产品气冲洗吸附A塔对分子筛进行再生，当温度降到170℃时，解析停止，再开始下一轮分子筛的吸附和解析过程。

上述吸附和解析过程中，可通过预先设计的自动控制***，控制分子筛吸附塔的阀门切换，即当吸附塔内温度升高到160-220℃，关闭进料阀门，使吸附塔由吸附状态进入解析状态，完成吸附塔的再生过程；当吸附塔内温度降低到130-170℃时，打开进料阀门，进入下一个周期的吸附过程。如此往复，可得到99.5%（体积比）的脱水乙二醇。

本发明所述的泡点温度是随着进料乙二醇水溶液的浓度变化而变化的。若从多效蒸发***得到的乙二醇水溶液的浓度约为80%（wt），则其泡点温度约140℃。

本发明所述的工艺是利用分子筛对从多效蒸发***中得到的浓缩的乙二醇水溶液进行脱水处理，即将从多效蒸发***中得到的浓缩的乙二醇溶液经加热汽化后，再加热到150-170℃，本发明所述泡点温度≥140℃，此时从多效蒸发***中得到的浓缩的乙二醇溶液全部汽化，作为该专利所述工艺的原料气，并在0.1-0.4Mpa的吸附压力下通过一组变温吸附装置，该装置由两个吸附塔组成，吸附塔中的吸附剂床层由直径为0.05-0.1mm的球状分子筛（3??分子筛）组成；原料气在吸附剂床层上进行3-10分钟的吸附，吸附后的气体经冷凝即可得到99.5%（V/V%）以上的的乙二醇溶液。

利用分子筛对水的吸附作用及可脱附性，采用自动控制气相变压吸附手段，在工艺流程上使用多塔交替吸附再生的方式，自动实现连续脱水及在线再生。

在不同的生产装置中，脱水工序要求的进料浓度是不同的。由于泡点温度与溶液的浓度有一定的关系，本发明所述的泡点温度是随着进料乙二醇水溶液的浓度变化而变化的。若从多效蒸发***得到的乙二醇水溶液的浓度约为80%（wt），则其泡点温度约140℃。

在上述吸附和解析过程中，可通过预先设计的自动控制***，控制分子筛吸附塔的阀门切换，采用自动控制气相变压吸附手段，在工艺流程上使用多塔交替吸附再生的方式，自动实现连续脱水及在线再生。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）  高度自动化，无人操作，操作成本低，能耗低；

（2）  本方法属于无故障操作，年工作时间可达300天以上；

（3）  流程短，投资省，乙二醇收率高；

（4）  使用寿命长，正常操作条件下吸附剂更换时间一般为15-20年；

（5）  无任何环境污染及三废排放；

（6）   脱水深度高。

附图说明

图1为本发明的生产工艺流程图

其中，KC01—KC05为程控阀；V101—V103为截止阀；V104为调节阀；V105—V108为单向阀。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明作进一步的详细描述。

但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1：

一种乙二醇生产过程中的脱水方法，其吸附塔A和吸附塔B的工作过程包括以下步骤：

a'、原料乙二醇溶液经过汽化过热器汽化，通过加热器加热后，打开阀V102，使乙二醇蒸汽通过阀KC05自上而下通过吸附塔B，在吸附塔B内常温和吸附压力为0.1Mpa的条件下在分子筛床层上进行3-10分钟的吸附；吸附后的气体经单向阀V108和冷凝器进行冷凝后排出，吸附后的气体经冷凝器后即可得到99.5%（V/V%）以上的乙二醇，吸附完毕后，关闭阀KC05，停止进原料气，加热汽化的温度为150-170℃。

 a、吸附：原料乙二醇溶液经过汽化过热器汽化，通过加热器加热后，打开阀V102，使乙二醇蒸汽通过阀KC04自上而下通过吸附塔A，在吸附塔A内常温和吸附压力为0.1Mpa的条件下在分子筛床层上进行3-10分钟的吸附；吸附后的气体经单向阀V107和冷凝器进行冷凝后排出，吸附后的气体经冷凝器后即可得到99.5%（V/V%）以上的乙二醇，吸附完毕后，关闭阀KC04，停止进原料气，加热汽化的温度为150-170℃；当吸附塔A在完成吸附步骤的时候，吸附塔B正在完成逆向降压步骤、升温步骤、冷却步骤和升压步骤。当吸附塔A在完成吸附步骤的时候，吸附塔B同时在进行b'步骤逆向降压：打开阀KC03，对吸附塔A中存在的气体进行逆向降压，使被吸附塔A吸附的杂质组分脱附出来，并通过阀V101进行放空；

c'、升温：继续开启阀门V101，同时打开阀V106，使完成吸附后的产品气中的再生气体经过阀V109，然后进入加热器进行加热，使再生气体的温度升高，再经过阀V106进入吸附塔B，使吸附塔B中的温度升高，进一步脱附杂质成分，再经阀KC03和KC01进行放空，使吸附剂再生，待吸附剂再生完毕后关闭阀V109，停止产品气中的再生气体通过V109进入加热器；

d'、冷却：继续开启阀KC03、KC01、V106，打开阀V110，使再生气体经过阀V110和V106进入吸附塔A，使吸附塔A内的温度降低，同时再生废气通过阀KC01、KC03进行放空，当吸附塔A内的温度降到常温时，关闭阀KC03、KC01和V110；

e'、升压：通过打开阀门V103和调节阀V104，并调节调节阀V104的开度，使吸附塔A的一部分预处理后气体通过阀V103对使吸附塔B进行升压，使吸附塔B达到吸附压力，为下一次吸附做好准备，升压完毕，关闭阀V104。

 b、逆向降压：打开阀KC02，对吸附塔A中存在的气体进行逆向降压，使被吸附塔A吸附的杂质组分脱附出来，并通过阀V101进行放空；

c、升温：继续开启阀门V101，同时打开阀V105，使完成吸附后的产品气中的再生气体经过阀V109，然后进入加热器进行加热，使再生气体的温度升高，再经过阀V105进入吸附塔A，使吸附塔A中的温度升高，进一步脱附杂质成分，再经阀KC02和KC01进行放空，使吸附剂再生，待吸附剂再生完毕后关闭阀V109，停止产品气中的再生气体通过V109进入加热器；

d、冷却：继续开启阀KC02、KC01、V105，打开阀V110，使再生气体经过阀V110和V105进入吸附塔A，使吸附塔A内的温度降低，同时再生废气通过阀KC01、KC02进行放空，当吸附塔A内的温度降到常温时，关闭阀KC02、KC01和V110；

e、升压：通过打开阀门V103和调节阀V104，并调节调节阀V104的开度，使吸附塔B的一部分预处理后气体通过阀V103对使吸附塔A进行升压，使吸附塔A达到吸附压力，为下一次吸附做好准备，升压完毕，关闭阀V104。

吸附塔A和吸附塔B的工作原理一致，不过在时间上是相互错开的，当吸附塔A在完成吸附步骤的时候，吸附塔B正在完成b'步骤逆向降压、c'步骤升温、d'步骤冷却和e'步骤升压，在吸附塔里完成吸附步骤的时间=逆向降压步骤的时间+升温步骤的时间+冷却步骤的时间+升压步骤的时间。

时序如下：

这就保持了产品气的不断产出。

实施例2：

一种乙二醇生产过程中的脱水方法，其吸附塔A和吸附塔B的工作过程包括以下步骤：

原料乙二醇溶液经过汽化过热器汽化，通过加热器加热后，打开阀V102，使乙二醇蒸汽通过阀KC05自上而下通过吸附塔B，在吸附塔B内常温和吸附压力为0.1Mpa的条件下在分子筛床层上进行8分钟的吸附；吸附后的气体经单向阀V108和冷凝器进行冷凝后排出，吸附后的气体经冷凝器后即可得到99.5%（V/V%）以上的乙二醇，吸附完毕后，关闭阀KC05，停止进原料气，

a、吸附：原料乙二醇溶液经过汽化过热器汽化，通过加热器加热后，打开阀V102，使乙二醇蒸汽通过阀KC04自上而下通过吸附塔A，在吸附塔A内常温和吸附压力为0.1Mpa的条件下在分子筛床层上进行8分钟的吸附；吸附后的气体经单向阀V107和冷凝器进行冷凝后排出，吸附后的气体经冷凝器后即可得到99.5%（V/V%）以上的乙二醇，吸附完毕后，关闭阀KC04，停止进原料气，加热汽化的温度为160℃；当吸附塔A在完成吸附步骤的时候，吸附塔B正在完成逆向降压步骤、升温步骤、冷却步骤和升压步骤。当吸附塔A在完成a吸附步骤的时候，吸附塔B同时在进行b'步骤逆向降压：打开阀KC03，对吸附塔A中存在的气体进行逆向降压，使被吸附塔A吸附的杂质组分脱附出来，并通过阀V101进行放空；c'、升温：继续开启阀门V101，同时打开阀V106，使完成吸附后的产品气中的再生气体经过阀V109，然后进入加热器进行加热，使再生气体的温度升高，再经过阀V106进入吸附塔B，使吸附塔B中的温度升高，进一步脱附杂质成分，再经阀KC03和KC01进行放空，使吸附剂再生，待吸附剂再生完毕后关闭阀V109，停止产品气中的再生气体通过V109进入加热器；d'、冷却：继续开启阀KC03、KC01、V106，打开阀V110，使再生气体经过阀V110和V106进入吸附塔A，使吸附塔A内的温度降低，同时再生废气通过阀KC01、KC03进行放空，当吸附塔A内的温度降到常温时，关闭阀KC03、KC01和V110；e'、升压：通过打开阀门V103和调节阀V104，并调节调节阀V104的开度，使吸附塔A的一部分预处理后气体通过阀V103对使吸附塔B进行升压，使吸附塔B达到吸附压力，为下一次吸附做好准备，升压完毕，关闭阀V104。

 b、逆向降压：打开阀KC02，对吸附塔A中存在的气体进行逆向降压，使被吸附塔A吸附的杂质组分脱附出来，并通过阀V101进行放空；

c、升温：继续开启阀门V101，同时打开阀V105，使完成吸附后的产品气中的再生气体经过阀V109，然后进入加热器进行加热，使再生气体的温度升高，再经过阀V105进入吸附塔A，使吸附塔A中的温度升高，进一步脱附杂质成分，再经阀KC02和KC01进行放空，使吸附剂再生，待吸附剂再生完毕后关闭阀V109，停止产品气中的再生气体通过V109进入加热器；

d、冷却：继续开启阀KC02、KC01、V105，打开阀V110，使再生气体经过阀V110和V105进入吸附塔A，使吸附塔A内的温度降低，同时再生废气通过阀KC01、KC02进行放空，当吸附塔A内的温度降到常温时，关闭阀KC02、KC01和V110；

e、升压：通过打开阀门V103和调节阀V104，并调节调节阀V104的开度，使吸附塔B的一部分预处理后气体通过阀V103对使吸附塔A进行升压，使吸附塔A达到吸附压力，为下一次吸附做好准备，升压完毕，关闭阀V104。 

Claims (3)

1.一种乙二醇生产过程中的脱水方法，该脱水方法包括吸附塔A和吸附塔B的工艺步骤，其特征在于包括以下步骤：

a、吸附：将乙二醇蒸汽通过阀门调节然后自上而下进入吸附塔A，在常温和一定吸附压力的条件下在吸附塔A中的分子筛床层上进行吸附，将吸附后的气体经冷凝器冷凝后收集得到99.5%（V/V%）以上的乙二醇，待吸附完毕后停止进原料气；

b、逆向降压：打开阀门进行逆向降压，使被吸附塔A吸附的杂质组分脱附出来，并进行放空；

c、升温：将完成吸附后的产品气再生气体通过加热器进行加热，使再生气体的温度升高，然后通过阀门再次进入吸附塔A，使吸附塔A温度升高后，进一步脱附杂质成分后对杂质成分进行放空，使吸附剂再生，待吸附剂再生完毕后，停止再生气体进入；

d、冷却：直接将再生气体通过阀门进入吸附塔A，使吸附塔A的温度降低，同时打开阀门对再生废气进行排空，待吸附塔A的温度降到常温时，停止再生气体的进入；

e、升压：将吸附塔B中的预处理后的气体通过阀门进入吸附塔A，然后对吸附塔A进行升压，使吸附塔A达到吸附压力，为下一次吸附做好准备，升压完毕后，停止吸附塔B中的预处理后的气体进入；

吸附塔B的操作步骤与吸附塔A相同，但是在时间上相互错开，当吸附塔A在完成步骤a的时候，吸附塔B同时在完成步骤b'、步骤c'、步骤d'和步骤e'。

2.根据权利要求1所述的乙二醇生产过程中的脱水方法，其特征在于：步骤a中所述的一定吸附压力是指压力为0.1-0.4Mpa时，其吸附的时间为3-10分钟。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的乙二醇生产过程中的脱水方法，其特征在于：步骤a中所述的乙二醇蒸汽是指将乙二醇溶液经过汽化过热器和加热器加热后的气体，加热汽化的温度为150-170℃。