乙二醇和1,2-丁二醇的分離方法、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(shù)脂、潤(rùn)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(guò)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(lái)液體燃料電池領(lǐng)域有很大的發(fā)展?jié)摿?。我?guó)是乙二醇的消費(fèi)大國(guó)，國(guó)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(guó)乙二醇產(chǎn)量為350萬(wàn)噸，而表觀消費(fèi)量達(dá)1225萬(wàn)噸，因此，我國(guó)的乙二醇產(chǎn)業(yè)具有良好的發(fā)展前景。
[0003]目前，國(guó)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(guò)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(guó)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(kāi)始研究催化水合法。同時(shí)，也有研究針對(duì)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、US4500559和JP 571006631針對(duì)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(guó)貧油、少氣、富煤的資源情況，在我國(guó)發(fā)展Cl化工具有非常重要的意義，從而可以減少對(duì)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(guò)偶聯(lián)制草酸酯，草酸酯通過(guò)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(guó)內(nèi)目前建成投產(chǎn)和在建的煤制乙二醇裝置超過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)高，塔釜溫度過(guò)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(lái)越受到各國(guó)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(huì)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(qǐng)相關(guān)的專利文獻(xiàn)，具體公開(kāi)內(nèi)容如下:
[0005]1、專利CN 101928201公開(kāi)了一種煤制乙二醇粗產(chǎn)品的提純工藝，提純工藝通過(guò)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(guò)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(duì)來(lái)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(guò)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(méi)有指出乙二醇的回收率，對(duì)于I，2_丁二醇的回收利用也沒(méi)有涉及。
[0007]3、專利CN103193594公開(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)餾分切割塔脫出輕組分后，經(jīng)過(guò)共沸精餾塔(2)，塔頂通過(guò)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(guò)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(duì)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(jiǎn)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_丁二醇的分離精制方法、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(duì)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(guò)程操作簡(jiǎn)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(wèn)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精制方法，首先將乙二醇和I，2_丁二醇與反應(yīng)劑醛/酮通過(guò)縮醛或者縮酮反應(yīng)形成相應(yīng)的縮醛/酮產(chǎn)物液體混合物，回收乙二醇和I，2-丁二醇的縮醛/酮產(chǎn)物液體混合物中的醛/酮，液體混合物再通過(guò)分離塔，通過(guò)精餾實(shí)現(xiàn)不同縮醛/酮產(chǎn)物的分離，然后水解縮醛/酮產(chǎn)物獲得乙二醇和I，2_丁二醇初品，最后分別經(jīng)過(guò)精飽對(duì)各自初品進(jìn)行提純，得到乙二醇和I，2-丁二醇廣品。
[0013]而且，所述反應(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。
[0014]而且，所述反應(yīng)劑為乙醛或丙酮。
[0015]而且，水解后的乙二醇和I，2_丁二醇初品再進(jìn)行乙二醇和I，2_丁二醇精制，進(jìn)一步提純乙二醇和I，2-丁二醇。
[0016]一種乙二醇和I，2-丁二醇混合物的分離精制工藝，方法包含以下步驟:
[0017]⑴含乙二醇和I，2-丁二醇的物流(SOl)與反應(yīng)劑醛或者酮(S02)進(jìn)入到反應(yīng)器(Rl)中反應(yīng)，采出液體混合反應(yīng)產(chǎn)物(S03);
[0018]⑵液體混合反應(yīng)產(chǎn)物(S03)進(jìn)入醛/酮回收塔(TlI)，塔頂排出主要包含未反應(yīng)的醛/酮的物流(S09)，循環(huán)使用，塔釜采出縮醛/酮反應(yīng)的生成物和未反應(yīng)的二醇混合物流S10;
[0019]⑶塔釜物流(SlO)進(jìn)入乙二醇縮醛/酮產(chǎn)物分離塔(T12)，塔頂采出乙二醇縮醛/酮產(chǎn)物與水的共沸物(S16)，塔釜采出含I，2_丁二醇縮醛/酮產(chǎn)物的流股(S17);
[0020]⑷塔釜采出物流(S17)進(jìn)入I，2_丁二醇縮醛/酮產(chǎn)物分離塔(T13)，塔頂采出丁二醇縮醛/酮產(chǎn)物與水的混合物流股(S37)，塔釜采出為反應(yīng)的二醇混合物流股(S38)，循環(huán)至反應(yīng)器(Rl);
[0021](5)步驟⑶塔頂采出物流(S16)與補(bǔ)充的流股水(S18)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(S23)，循環(huán)使用，塔釜采出含水的乙二醇流股(S24);
[0022](6)步驟(5)塔釜采出物流(S24)進(jìn)入乙二醇精制塔(T22)，塔頂排除水(S30)，循環(huán)使用，塔釜采出乙二醇產(chǎn)品(S31);
[0023](7)步驟⑷塔頂采出物流(S37)與補(bǔ)充的流股水(S40)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(S45)，循環(huán)使用，塔釜采出含水的1，2-丁二醇流股(546);
[0024](8)步驟⑵塔釜采出物流(S46)進(jìn)入I，2_丁二醇精制塔(T32)，塔頂排除水(S52)，循環(huán)使用，塔釜采出I，2-丁二醇產(chǎn)品(S53)。
[0025]而且，上述步驟的反應(yīng)條件如下:
[0026]步驟⑴中的反應(yīng)器Rl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(duì)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(shù)脂催化劑的一種或者混合，進(jìn)入反應(yīng)器中的醛/酮進(jìn)料量與二醇進(jìn)料總量的摩爾比為I?10;
[0027]步驟⑵的醛/酮回收塔Tl I以絕對(duì)壓力計(jì)的操作壓力為0.1?lOatm，回流比0.01?15，或者直接氣相采出，不回流；
[0028]步驟⑶的乙二醇縮醛/酮產(chǎn)物分離塔T12以絕對(duì)壓力計(jì)的操作壓力為0.5?lOatm，回流比0.1?15;
[0029]步驟⑷的丁二醇縮醛/酮產(chǎn)物分離塔T13以絕對(duì)壓力計(jì)的操作壓力為0.01?5atm，回流比0.1?15;
[0030]步驟(5)的縮醛/酮水解精餾塔T21以絕對(duì)壓力計(jì)的操作壓力為0.1?lOatm，回流比
0.01?20，或者塔頂直接氣相采出，不回流，補(bǔ)充的水S18與S16中的水總進(jìn)料量與縮醛/酮的總進(jìn)料量的摩爾比為I?10;
[0031]步驟(6)的乙二醇精制塔T22以絕對(duì)壓力計(jì)的操作壓力為0.01?2atm，回流比0.01?10;
[0032]步驟(7)的縮醛/酮水解精餾塔T31以絕對(duì)壓力計(jì)的操作壓力為0.1?lOatm，回流比
0.01?20，或者塔頂直接氣相采出，補(bǔ)充的水S40與S37中的水總進(jìn)料量與縮醛/酮的總進(jìn)料量的摩爾比為I?10;
[0033]步驟(8)的I，2_丁二醇精制塔T32以絕對(duì)壓力計(jì)的操作壓力為0.01?2atm，回流比0.01 ?10
[0034]而且，所述步驟(5)和步驟(7)的縮醛/酮產(chǎn)物的水解采用先反應(yīng)后分離的方式進(jìn)行，物流(S16)與(S46)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(R2或R3)，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)。
[0035]而且，所述反應(yīng)器(R2或R3)操作壓力以絕對(duì)壓力計(jì)為0.5?1atm，反應(yīng)溫度40?200°C，