乙二醇和1,2-丁二醇的反應(yīng)精餾分離精制新方法、工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工精餾分離領(lǐng)域，涉及一種乙二醇和I，2_丁二醇的分離方法、工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]乙二醇作為一種重要的基本有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚酯纖維、防凍劑、不飽和聚酯樹脂、潤滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑以及炸藥等，此外，乙二醇還可用于涂料、照相顯影液、剎車液以及油墨等行業(yè)，用作過硼酸銨的溶劑和介質(zhì)，用于生產(chǎn)特種溶劑乙二醇醚等，用途十分廣泛。而且有研究指出，乙二醇在未來液體燃料電池領(lǐng)域有很大的發(fā)展?jié)摿?。我國是乙二醇的消費(fèi)大國，國內(nèi)的乙二醇的產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足自身需求，2014年，我國乙二醇產(chǎn)量為350萬噸，而表觀消費(fèi)量達(dá)1225萬噸，因此，我國的乙二醇產(chǎn)業(yè)具有良好的發(fā)展前景。
[0003]目前，國內(nèi)外大型乙二醇生產(chǎn)都采用直接水合法或加壓水合法工藝線路，該工藝是將環(huán)氧乙烷和水按1:20?22(摩爾比)配成混合水溶液，在固定床反應(yīng)器中于130?180°C，1.0?2.5MPa下反應(yīng)18?30分鐘，環(huán)氧乙烷全部轉(zhuǎn)化為混合醇，然后經(jīng)過多效蒸發(fā)器脫水濃縮和減壓精餾分離得到乙二醇。蒸發(fā)脫水需要消耗大量的能量，為了降低成本，國內(nèi)外的一些主要的生產(chǎn)乙二醇的大公司以及科研院所開始研究催化水合法。同時(shí)，也有研究針對碳酸乙烯酯法，由環(huán)氧乙烷和二氧化碳合成碳酸乙烯酯，再以碳酸乙烯酯水解得到乙二醇，專利US 4508927,US 4500559和JP 571006631針對碳酸乙烯酯法提出了不同的工藝線路。隨著石油資源的日趨緊張，世界油價(jià)波動(dòng)較大，結(jié)合我國貧油、少氣、富煤的資源情況，在我國發(fā)展Cl化工具有非常重要的意義，從而可以減少對石油進(jìn)口的依賴，減輕環(huán)境壓力。以煤或天然氣為原料制備合成氣，合成氣通過偶聯(lián)制草酸酯，草酸酯通過加氫獲得乙二醇這一工藝被認(rèn)為是最具有工業(yè)前景的線路，國內(nèi)目前建成投產(chǎn)和在建的煤制乙二醇裝置超過20套。在草酸酯加氫制乙二醇的反應(yīng)產(chǎn)物中，除了含有甲醇、乙醇酸酯等沸點(diǎn)較低的物質(zhì)外，還含有少量I，2-丙二醇，I，2-丁二醇等與乙二醇沸點(diǎn)接近、通過普通精餾難以分離的物質(zhì)，其中，I，2-丁二醇與乙二醇沸點(diǎn)最為接近，同時(shí)形成共沸，因此最難分離。時(shí)下煤制乙二醇工藝中乙二醇精制塔通過塔頂甩料的方式提純乙二醇，為了保障高純乙二醇的回收率，不得不采用很多的理論板和高回流比，從而造成壓降過高，塔釜溫度過高，因而容易影響塔釜乙二醇的品質(zhì)。如何有效的分離乙二醇和I，2-丁二醇，降低乙二醇精制塔塔板數(shù)和回流比，提高乙二醇收率，回收高附加值的1，2_丁二醇，是降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。另外，作為可續(xù)發(fā)展的能源線路，以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)乙二醇等二元醇路線也越來越受到各國的廣泛關(guān)注，如中科院大連化學(xué)物理研究所張濤院士課題組所研究的生物質(zhì)催化法制備乙二醇。要想獲得高純度的二醇化工產(chǎn)品，也會涉及到乙二醇和I，2_丁二醇等的分離。
[0004]據(jù)檢索，發(fā)現(xiàn)如下與本申請相關(guān)的專利文獻(xiàn)，具體公開內(nèi)容如下:
[0005]1、專利CN 101928201公開了一種煤制乙二醇粗產(chǎn)品的提純工藝，提純工藝通過皂化反應(yīng)、去甲醇、加氫反應(yīng)、三塔精餾以及吸附處理，從煤制乙二醇粗產(chǎn)品中獲得高純度的乙二醇產(chǎn)品，然而I，2-丁二醇僅僅通過與乙二醇的共沸去除，不僅造成1,2-丁二醇這一高附加值的產(chǎn)品損失，同時(shí)還影響了乙二醇的收率。
[0006]2、專利CN 102276418提出使用針對來自草酸酯加氫制乙二醇產(chǎn)品的工藝的乙二醇和1，2_ 丁二醇的混合液，通過采用ZSM-5、Y型沸石或β沸石的至少一種吸附劑，吸附1，2_丁二醇從而獲得乙二醇的純化，然而沒有指出乙二醇的回收率，對于I，2_丁二醇的回收利用也沒有涉及。
[0007]3、專利CN103193594公開了一種使用與乙二醇不互溶的二氧五環(huán)類化合物作為共沸劑，采用共沸精餾的方法從草酸酯加氫液相產(chǎn)物中分離提純乙二醇的方法，液相混合物經(jīng)過兩個(gè)脫輕塔脫除甲醇、乙醇酸甲酯等低沸點(diǎn)化合物后進(jìn)入共沸精餾塔，塔頂采出共沸劑與乙二醇共沸物，分相后共沸劑回流塔頂，乙二醇進(jìn)入乙二醇精制塔，該方法隨原料的組成不同，乙二醇的回收率變化較大，從99.1 %下降到89.65 %，同時(shí)I，2-丁二醇的回收也欠佳考慮。
[0008]4、專利CN 102372596提出通過使用共沸精餾分離乙二醇、丙二醇、丁二醇的分離工藝，合成氣制乙二醇產(chǎn)物經(jīng)過餾分切割塔脫出輕組分后，經(jīng)過共沸精餾塔(2)，塔頂通過采出富含I，2-丙二醇的乙二醇溶液除去丙二醇，塔釜物流進(jìn)入下一個(gè)共沸精餾塔(3)，塔釜采出富含I，2-丁二醇的乙二醇溶液，塔頂分相后共沸劑回到塔頂，采出乙二醇物流進(jìn)入乙二醇精致塔，同樣可以看到，通過甩料的方式脫出丙二醇和丁二醇，不能保障乙二醇的高回收率，同時(shí)乙二醇作為含量大的組分，與共沸劑從塔頂共沸分離的操作對節(jié)能不利。
[0009]綜上所述，目前在本領(lǐng)域中急需一種能夠有效分離乙二醇和I，2_丁二醇的方法，回收高附加值的I，2-丁二醇，提高乙二醇的回收率和品質(zhì)，操作簡單，成本低廉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種乙二醇和I，2_丁二醇的分離方法、工藝及裝置，應(yīng)用該方法于煤制乙二醇產(chǎn)物分離工藝中或者生物質(zhì)催化制乙二醇工藝中，具有分離能耗低，目標(biāo)產(chǎn)物乙二醇回收率高、純度高，同時(shí)可以回收高附加值的I，2_丁二醇等優(yōu)點(diǎn)，尤其是針對形成共沸的乙二醇和I，2-丁二醇混合物的分離，整個(gè)分離工藝過程操作簡單、能耗較小，而且乙二醇，丁二醇(或者丁二醇縮醛/酮)產(chǎn)品純度高，乙二醇回收率高。
[0011]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0012]一種乙二醇和I，2_丁二醇混合物的分離方法，含有乙二醇和I，2_丁二醇的進(jìn)料與反應(yīng)劑醛/酮通過縮醛/縮酮經(jīng)過反應(yīng)精餾過程得到相應(yīng)的含有乙二醇縮醛/縮酮產(chǎn)物、I，2-丁二醇縮醛/縮酮產(chǎn)物液體混合物，根據(jù)液體混合物沸點(diǎn)差異，通過精餾將乙二醇縮醛/縮酮產(chǎn)物和I，2_丁二醇縮醛/縮酮產(chǎn)物分離，然后再經(jīng)過反應(yīng)精餾水解縮醛/酮產(chǎn)物獲得高純度乙二醇和I，2-丁二醇產(chǎn)品。
[0013]而且，還包括對乙二醇和I，2_丁二醇產(chǎn)物進(jìn)行精制的步驟。
[0014]而且，反應(yīng)劑醛/酮為含I?8個(gè)碳原子的醛的一種，或者含3?8個(gè)碳原子的酮的一種。
[0015]而且，反應(yīng)劑醛/酮為乙醛或丙酮。
[0016]一種分離乙二醇和I，2-丁二醇混合物的工藝，工藝包括以下步驟:
[0017]⑴含乙二醇和I，2-丁二醇的物流SOl與反應(yīng)劑醛/酮(S02)進(jìn)入到反應(yīng)精餾塔(Tll)，反應(yīng)精餾塔(Tll)的中下部設(shè)置反應(yīng)，塔頂采出主要包含未反應(yīng)的醛/酮和反應(yīng)的產(chǎn)物(S07);
[0018]⑵塔頂采出產(chǎn)物(S07)進(jìn)入醛/酮回收塔(T12)，塔頂排出主要包含未反應(yīng)的醛/酮的物流(S12)，循環(huán)回收使用，塔釜采出主要包含縮酮/酮產(chǎn)物和水的物流(S13);
[0019]⑶塔釜采出物流(S13)進(jìn)入縮醛/酮產(chǎn)物分離塔(T13)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)縮醛/酮產(chǎn)物的切割分離，塔頂采出乙二醇縮醛/酮產(chǎn)物與水的共沸物(S19)，塔釜采出I，2_丁二醇縮醛/酮產(chǎn)物的水流股(S20);
[0020]⑷步驟⑶塔頂采出乙二醇縮醛/酮產(chǎn)物與水的共沸物(S19)與補(bǔ)充的流股水(S21)進(jìn)入縮醛/酮水解精餾塔T21，塔中部設(shè)置反應(yīng)段，塔頂排出水解產(chǎn)物醛/酮(S26)，循環(huán)使用，塔釜采出含水的乙二醇流股(S27);
[0021](5)步驟⑷塔釜采出含水的乙二醇流股(S27)進(jìn)入乙二醇精制塔(T22)，塔頂排除水(S33)，循環(huán)使用，塔釜采出乙二醇產(chǎn)品；
[0022](6)步驟⑶塔釜采出I，2_丁二醇縮醛/酮產(chǎn)物的水流股(S20)與補(bǔ)充的流股水(S36)進(jìn)入另外一個(gè)縮醛/酮水解精餾塔T31，塔中部設(shè)置反應(yīng)段，塔頂排出水解產(chǎn)物醛/酮S41，循環(huán)使用，塔釜采出含水的I，2-丁二醇流股；
[0023](7)步驟(6)塔釜采出含水的I，2_丁二醇流股(S42)進(jìn)入I，2_丁二醇精制塔(T32)，塔頂排除水(S48)，循環(huán)使用，塔釜采出I，2-丁二醇產(chǎn)品。
[0024]而且，所述步驟⑷和步驟(6)中的縮醛/酮產(chǎn)物的物流(S19)與(S20)分別進(jìn)入各自的水解單元，水解單元包含一個(gè)反應(yīng)器(Rl或R2)，一個(gè)醛/酮分離塔(T51或T61)，一個(gè)縮醛/酮產(chǎn)物回收塔(T52或T62)，產(chǎn)品精制塔(T53或T63)。反應(yīng)器(R1，R2)采用釜式反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器的一種，操作壓力以絕對壓力計(jì)為0.5?lOatm，反應(yīng)溫度40?200°C，催化采用固體酸或固體堿樹脂催化劑的一種或者混合;醛/酮分離塔(T51，T61)操作壓力以絕壓計(jì)為0.5?10&加，回流比0.01?15，