宮 勛，湯德昌，馬 圣

（中鹽安徽紅四方股份有限公司，安徽合肥230022）

乙二醇項目以CO、H2、O2為原料，經(jīng)過氧化、酯化，在催化劑作用下經(jīng)羰化反應后生成草酸二甲酯，草酸二甲酯再經(jīng)過DMO 精餾分離提純后，在催化劑作用下與H2發(fā)生反應生成乙二醇，最后經(jīng)過精餾分離提純后生產(chǎn)出乙二醇產(chǎn)品[1]。

合成氣法制乙二醇項目主工藝路線主要包括如下工序：煤氣化工序、凈化工序、CO-H2分離工序、DMO 合成工序、DMO 精餾工序、MN 回收工序、CO 循環(huán)氣壓縮工序、EG 合成工序、H2循環(huán)氣壓縮工序、EG 精餾工序等。公用工程包括污水處理、廢氣焚燒、循環(huán)水站、空壓站、冷凍站等。本項目技術優(yōu)化改造主要集中在乙二醇精餾工序。

1 合成氣法制乙二醇精餾流程（圖1）

圖1 EG 精餾工藝流程簡圖

目前合成氣法制乙二醇項目的工藝中，EG 精餾工序采用經(jīng)典五塔流程，分別為甲醇回收塔、脫水塔、脫醇塔、EG 產(chǎn)品塔、EG 回收塔。從乙二醇合成工段來的粗甲醇與粗乙二醇進入甲醇回收塔，經(jīng)其分離后，塔頂氣相 (51.8℃) 為二甲醚、甲酸甲酯、甲醇、微量乙醇等蒸汽，經(jīng)甲醇回收塔冷凝器冷凝后，冷凝液進入甲醇回收塔回流罐，不凝氣由甲醇回收塔真空系統(tǒng)抽出以維持所需真空度。出甲醇回收塔回流罐的物料經(jīng)甲醇回收塔回流泵提升壓力后，大部分返回甲醇回收塔作為回流，少量與脫水塔塔頂采出液混合后送至甲醇分離塔進行分離。甲醇回收塔側線采出精甲醇產(chǎn)品，經(jīng)精甲醇冷卻器冷卻后送至精甲醇中間罐，再經(jīng)精甲醇輸送泵送至罐區(qū)。而塔釜液通過脫水塔進料泵打入脫水塔。

在脫水塔中，來自甲醇回收塔的粗乙二醇經(jīng)分離后，塔頂氣相為含有C2-C5醇類、乙醇酸甲酯、草酸二甲酯等輕組分的蒸汽 (～53.6℃) ，經(jīng)過脫水塔冷凝器冷凝后，液相進入脫水塔回流罐；不凝氣經(jīng)由脫水塔真空系統(tǒng)抽出以維持脫水塔真空度。出脫水塔的物料經(jīng)脫水塔回流泵提升壓力后，大部分返回脫水塔作為回流，少量采出液與來自甲醇回收塔塔頂產(chǎn)品混合后送至甲醇分離塔進行分離。

在脫醇塔中，來自脫水塔的粗乙二醇經(jīng)分離后，塔頂氣相為輕于乙二醇的二醇類（如2，3-丁二醇、1，2-丙二醇、1，2-丁二醇）蒸汽 (～139℃) ，經(jīng)過脫醇塔廢鍋、脫醇塔冷凝器和脫醇塔深冷器冷凝后,液相進入脫醇塔回流罐；不凝氣經(jīng)由脫醇塔真空系統(tǒng)抽出以維持脫醇塔真空度。出回流罐的物料經(jīng)脫醇塔回流泵提升壓力后，大部分返回脫醇塔作為回流，少量的采出送至EG 濃縮塔進行分離。

在乙二醇產(chǎn)品塔中，來自脫醇塔的粗乙二醇經(jīng)分離后,塔頂蒸汽經(jīng)乙二醇產(chǎn)品塔廢鍋、乙二醇產(chǎn)品塔二冷和乙二醇產(chǎn)品塔深冷器冷凝后，液相進入乙二醇產(chǎn)品塔回流罐；不凝氣經(jīng)由乙二醇產(chǎn)品塔真空系統(tǒng)抽出，以維持乙二醇產(chǎn)品塔真空度。出回流罐的物料經(jīng)乙二醇產(chǎn)品塔回流泵提升壓力后，大部分返回產(chǎn)品塔作為回流，其余塔頂產(chǎn)品與來自乙二醇回收塔塔頂?shù)囊叶蓟旌虾?，送至工業(yè)級乙二醇冷卻器，冷卻后去往液相加氫單元。乙二醇產(chǎn)品塔側線采出聚酯級乙二醇產(chǎn)品，經(jīng)聚酯級乙二醇產(chǎn)品冷卻器冷卻后送至聚酯級乙二醇產(chǎn)品中間罐，再經(jīng)聚酯級乙二醇輸送泵送至罐區(qū)。

在乙二醇回收塔中，來自產(chǎn)品塔的粗乙二醇經(jīng)分離后，塔頂蒸汽經(jīng)乙二醇回收塔冷凝器和乙二醇回收塔深冷器冷凝后，液相進入乙二醇產(chǎn)品塔回流罐；不凝氣經(jīng)由乙二醇產(chǎn)品塔真空系統(tǒng)抽出，以維持乙二醇回收塔真空度。出回流罐中的液體，經(jīng)乙二醇回收塔回流泵提升壓力后，大部分返回回收塔作為回流，其余送至工業(yè)級乙二醇冷卻器冷卻后，送往液相加氫單元。

2 存在問題及優(yōu)化措施

由于在草酸二甲酯加氫過程中會產(chǎn)生種類繁多的微量雜質，部分雜質的沸點與乙二醇沸點接近，特別是1,2-BDO 與乙二醇的沸點非常接近，容易產(chǎn)生共沸，利用常規(guī)精餾很難徹底去除，只能通過減壓精餾及其他分離措施去除這些微量雜質，從而提高精乙二醇的產(chǎn)品品質和收率[2]。

2.1 影響乙二醇收率的因素

本項目采用的減壓精餾雖使得裝置達產(chǎn)達標，但從脫醇塔塔頂輕質二元醇中損失的乙二醇較多，降低了乙二醇的收率，經(jīng)濟性有所下降。影響乙二醇收率的因素主要有以下幾方面：（1）由于乙二醇合成工序銅系催化劑性能及生產(chǎn)操作的影響，粗乙二醇中含有微量乙醇酸甲酯、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、乙醇等副產(chǎn)物，其中一部分副產(chǎn)物與乙二醇一起作為輕質二元醇采出，從而影響乙二醇的收率。表1 為某公司30 萬t/年乙二醇項目脫醇塔頂輕質二元醇在實際生產(chǎn)過程中的組成，該股物流在滿負荷生產(chǎn)時的流量為1 700 kg/h。

表1 輕質二元醇組分表 (w/% )

（2）乙二醇回收塔操作不當，造成塔釜重組分中乙二醇含量過高，從而影響乙二醇的收率。表2 為某公司30 萬t/年乙二醇回收塔塔釜重質二元醇在實際生產(chǎn)過程中的組成，該股物流在滿負荷生產(chǎn)時的流量為325 kg/h。

表2 重質二元醇組分表 (w/% )

（3）乙二醇采用真空精餾，系統(tǒng)容易泄漏而吸入空氣，造成與甲醇及其他物質反應生成甲醛、甲酸，同時產(chǎn)生其他醛、酮、羧酸等雜質，從而在分離過程中帶走部分乙二醇，造成收率下降；另一方面，吸入的空氣會引起系統(tǒng)真空度波動，導致精餾操作不穩(wěn)，難度加大，影響分離效果。

對比上表可知，對乙二醇收率產(chǎn)生影響最大的為脫醇塔頂?shù)妮p組分。由于乙二醇與12-BDO 的沸點在真空條件下異常接近，為保證乙二醇產(chǎn)品質量，脫醇塔頂必須采出大量的輕質二元醇，從而浪費了大量的乙二醇，影響了乙二醇的收率，所以對脫醇塔頂輕質二元醇中的乙二醇進行濃縮回收顯得尤為重要。

2.2 提升乙二醇收率的措施

（1）增加EG 濃縮塔，將脫醇塔頂輕質二元醇中EG與輕組分進行分離，并將大部分EG 回收，減小脫醇塔運行壓力，降低循環(huán)水及蒸汽消耗。即使因為催化劑或操作不當引起乙醇酸甲酯、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、乙醇等副產(chǎn)物增多，EG 濃縮塔也能緩解脫醇塔運行壓力，將大部分EG 回收。

（2）控制EG 回收塔操作壓力在11 kPa（A）以內(nèi)，塔釜操作溫度在140℃以內(nèi)，從而控制塔釜重組分中EG含量，減少EG 損失。

（3）由于乙二醇精餾為真空精餾，且系統(tǒng)存在熱應力膨脹或者收縮，從而引起系統(tǒng)泄漏吸入空氣，故在精餾系統(tǒng)開車之前需嚴格檢查氣密性，將各個導淋閥和放空閥加絲堵或者法蘭蓋；對各熱應力連接管線的法蘭處或螺紋連接處用密封膠堵漏；做好全廠協(xié)調工作，避免其他工序的波動影響精餾操作的穩(wěn)定性。

3 技術優(yōu)化及其效果

3.1 優(yōu)化后工藝流程（圖2）

在EG 濃縮塔中，來自脫醇塔的輕質二元醇經(jīng)分離后，塔頂氣相為混合醇酯（如2，3-丁二醇、1，2-丙二醇、1，2-丁二醇、乙二醇、乙醇酸甲酯等）的蒸汽 (～119.2℃) ，經(jīng)過EG 濃縮塔冷凝器冷凝后,液相進入EG 濃縮塔回流罐；不凝氣經(jīng)由EG 濃縮塔真空系統(tǒng)抽出，以維持EG 濃縮塔真空度。出EG 濃縮塔回流罐的物料經(jīng)EG 濃縮塔回流泵提升壓力后，大部分返回EG 濃縮塔作為回流，少量的輕組分采出送至罐區(qū)。EG 濃縮塔塔釜出料由EG 濃縮塔采出泵送至液相加氫工段。

圖2 優(yōu)化后的EG 精餾工藝流程簡圖

圖3 EG 濃縮塔流程簡圖

3.2 EG 濃縮塔理論計算結果

根據(jù)實際生產(chǎn)運行取得的數(shù)據(jù)，運用化工模擬軟件進行反復核算，得到EG 濃縮塔的理論計算結果，由此對乙二醇精餾裝置作出技術優(yōu)化，如表3 所示。

4 技術效果

按照上述30 萬t 規(guī)模計算：正常生產(chǎn)消耗1.7 MPa 蒸汽4 t/h，蒸汽按150 元/t 計算，蒸汽費用600 元/h。電耗40 kW·h，電費按0.55 元計算，消耗電費22 元/h。裝置投資按400 萬元計算，按10 年直接折舊，折舊費50 元/h。

表3 EG 濃縮塔理論計算結果

運行總費用估算：

（600+22+50）×8 000=537.6 萬元/年

輕組分中乙二醇占70% 以上，按回收50% 乙二醇，乙二醇價格按照5 000 元/t 計算：

1 700×50% ×8 000×5 000=3 400 萬元/年

輕組分直接外賣價格按照2 500 元/t 計算，為1 700 萬元/年

增加效益估算：3 400-1 700-537.6=1 162.4 萬元/年

5 結束語

目前合成氣制乙二醇技術尚未完全成熟，正處于升級改造階段。按本文技術優(yōu)化后，不僅提高了產(chǎn)品的回收率和裝置整體經(jīng)濟性，而且增強了化工生產(chǎn)的可操作性，為同類型裝置的生產(chǎn)技術改造提供了一定的參考和幫助。