合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，其包括精餾塔，所述精餾塔由上部的精餾段和下部的提留段構(gòu)成，所述精餾段高度為提留段高度的2.3-2.5倍，精餾段塔徑為提留段塔徑的1.8-2.2倍，所述精餾段內(nèi)部設(shè)有規(guī)整填料，提留段內(nèi)部區(qū)設(shè)有浮閥填料。本發(fā)明的反應(yīng)精餾塔，能夠?yàn)楹铣蓺庵埔叶忌a(chǎn)出收率最高最經(jīng)濟(jì)的亞硝酸甲酯中間產(chǎn)品,并使工藝路線更優(yōu)化，降低合成氣制乙二醇的生產(chǎn)成本。
【專利說明】合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔。

【背景技術(shù)】
[0002] 乙二醇是一種重要的化工基礎(chǔ)有機(jī)原料，主要用于生產(chǎn)聚酯（可進(jìn)一步生產(chǎn)滌綸 纖維、飲料瓶、薄膜等)、防凍劑等。聚酯是我國乙二醇的主要消費(fèi)領(lǐng)域，其消費(fèi)量目前約占 國內(nèi)總消費(fèi)量的94%，其生產(chǎn)的聚酯碳纖維強(qiáng)度高、耐腐化，是世界公認(rèn)的無危害高新工程 材料。
[0003] 傳統(tǒng)的乙二醇生產(chǎn)方法是走石油化工路線，即由石油加工得到乙烯，再將乙烯氧 化生成環(huán)氧乙烷，由環(huán)氧乙烷水合生成乙二醇。隨著世界石油資源的日漸短缺，開辟新的工 藝路線已成為當(dāng)務(wù)之急?？紤]到我國的能源結(jié)構(gòu)是煤多油少，發(fā)展以煤制合成氣為原料制 取乙二醇的路線，對于我國能源的合理利用、減少對石油的依賴、解決乙烯供應(yīng)量的不足都 具有極其深意義。"煤制乙二醇"，在當(dāng)今世界尤其是國內(nèi)普遍關(guān)注的一項(xiàng)煤化工新工藝技 術(shù)。實(shí)踐證明，該路線技術(shù)上可行；煤制乙二醇技術(shù)路線長，工業(yè)裝置正在逐步成熟中，其工 業(yè)化前景看好。
[0004] 以煤加工合成氣C0+H2制乙二醇反應(yīng)中的酯化單元是將羰化單元來的含N0循環(huán) 工藝氣體、界外送來的〇 2、N02混合氣體，在溫度（KKTC )、壓力（0. 3MPa)工況下送入麗反 應(yīng)精餾塔，與塔頂噴淋的甲醇酸性水溶液進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成亞硝酸甲酯（MN)，并進(jìn)行氣液 分離，塔頂采出含有亞硝酸甲酯（MN)的氣體，送羰化單元作為原料。該反應(yīng)常壓下、無催化 齊[J、溫度在 30-80°C的條件下進(jìn)行：2N0+2CH30H+l/202 - 2CH30N0+H20。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種既能夠進(jìn)行酯化反應(yīng)又能夠進(jìn)行精餾，同時得到較高 收率亞硝酸甲酯產(chǎn)品的合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔。
[0006] 本發(fā)明的合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，包括精餾塔，所述精餾塔包 括上部的精餾段和下部的提留段，所述精餾段高度為提留段高度的2-3倍，精餾段塔徑為 提留段塔徑的2-4倍，所述精餾段內(nèi)部設(shè)有規(guī)整填料，提留段內(nèi)部區(qū)設(shè)有浮閥填料。
[0007] 所述規(guī)整填料選用雙向曲波填料，所述浮閥填料選用導(dǎo)向梯形浮閥。
[0008] 所述精餾塔的塔頂出口連接有塔頂回流裝置。
[0009] 所述塔頂回流裝置包括精餾塔冷凝器和精餾塔回流罐，所述精餾塔冷凝器的進(jìn)口 通過管路連接塔頂出口，所述精餾塔回流罐的進(jìn)口通過管路與精餾塔冷凝器的出口相連 接，所述精餾塔回流罐的一個出口通過回流泵連接到精餾塔的塔頂，精餾塔回流罐的另一 個出口連接到氣相去羰化單元。
[0010] 所述提留段的塔底出口連接有塔底回流裝置。
[0011] 所述塔底回流裝置包括與塔底出口相連接的精餾塔冷卻器，所述精餾塔冷卻器的 出口通過管路連接到精餾段的中下部位置，所述塔底出口通過管路還連接到甲醇回收塔。
[0012] 在所述精餾段的中上部位置設(shè)有原料甲醇進(jìn)料口，在所述提留段與精餾段的連接 部設(shè)有酯化反應(yīng)循環(huán)氣進(jìn)口。
[0013] 本發(fā)明精餾段的填料采用雙向曲波填料又名CHA0PAK填料。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：雙向 波紋、彎曲通道、斜交錯排列、旋轉(zhuǎn)90°安裝。波紋板片有兩種軋紋，水平皺紋或雙向點(diǎn)波 紋。反向小波紋沖孔形狀呈平行四邊形、矩形或長圓形；型號有250Y。雙向曲波填料，每米 填料的壓力降比單向斜波、雙向斜波和單向曲波填料都低，通量比三者都大，是一種更低壓 降、更高通量的規(guī)整填料。其壓降更低基于兩點(diǎn)：一是相鄰兩盤填料波紋通道由單向斜波填 料的135°尖角變成了 135°彎道；二是除了單向斜波填料斜交錯的主波紋氣道之外，還有 與主氣道交錯的、由反向波紋構(gòu)成的分氣道。主氣道和分氣道形成了向斜上方的氣道網(wǎng)絡(luò)， 因此通量比單向曲波填料仍能提高5%以上。
[0014] 原精餾塔全塔設(shè)計都是不銹鋼絲網(wǎng)規(guī)整填料，因?yàn)轷セ磻?yīng)是在提留段完成，浮 閥填料更容易發(fā)生反應(yīng)，酯化反應(yīng)是一個氣相反應(yīng)，試驗(yàn)證明在浮閥塔板上的氣液接觸面 積更大，傳熱效果更好，更容易發(fā)反應(yīng)，并且酯化反應(yīng)是一個瞬間反應(yīng)。原有精餾塔(提留 段）均是規(guī)整填料，不利于酯化反應(yīng)；原有精餾塔精餾段和提留段塔徑一樣，不利于酯化反 應(yīng)，改進(jìn)后不僅提高了酯化反應(yīng)效果還降低了精餾塔生產(chǎn)成本；原有冷凝器設(shè)置是內(nèi)冷冷 凝器，就是在塔頂內(nèi)是全回流，沒有完全考慮酯化反應(yīng)問題，而本發(fā)明冷凝器設(shè)置為外冷， 根據(jù)酯化反應(yīng)的最大化來計算回流比，而不是根據(jù)精餾塔原理來計算回流比，因?yàn)樵撍?要作用是酯化反應(yīng)，其次是完成精餾塔作用；原精餾塔沒有塔底液的循環(huán)，本發(fā)明建立了塔 釜液的再回流，一部分塔釜液去甲醇回收塔回收甲醇，一部分塔釜液還回精餾段，從而更好 節(jié)約甲醇，降低甲醇回收塔消耗；本發(fā)明為了更好地完成酯化反應(yīng)，設(shè)計降低了進(jìn)料口。
[0015] 本發(fā)明的提留段填料選用導(dǎo)向梯形浮閥，導(dǎo)向梯形浮閥在吸取國內(nèi)外應(yīng)用條形浮 閥、固舌和導(dǎo)向篩板等塔板經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計研發(fā)的高性能浮閥塔板。閥片吸收了 V 型柵板的特點(diǎn)，將矩形閥片改為梯形閥片，使氣流的推液作用得到了加強(qiáng)，閥體的前方增加 一個開孔，在真正發(fā)揮導(dǎo)向作用的同時，加強(qiáng)了閥體的推液作用。在結(jié)構(gòu)上，采用可上下浮 動調(diào)節(jié)氣體流通面積的浮閥結(jié)構(gòu)，克服了 V型柵板操作彈性小的缺點(diǎn)。試驗(yàn)研究和實(shí)際應(yīng) 用表明，采用噴射型導(dǎo)向梯形浮閥使塔板的性能得到了較大的改善。
[0016] 精餾段和提留段采用了不同的填料方式，其優(yōu)勢在于：1.不易卡死和脫落，不對 稱結(jié)構(gòu)不易裝錯方向，安裝簡便；2.獨(dú)特的液流推動機(jī)理大大降低塔板上液面梯度和液 相返混程度；3.干板壓降和總板壓降大大降低；4.漏液下限大大降低；5.霧沫夾帶量??； 6.板上清液層高度降低；7.抗堵塞性能增強(qiáng)8.傳質(zhì)性能提高。9.操作彈性和穩(wěn)定性提 商。
[0017] 本發(fā)明亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔是亞硝酸甲酯的生產(chǎn)，是合成乙二醇重要的第一 步；本發(fā)明亞硝酸甲酯的反應(yīng)，不需要在特定的反應(yīng)器里完成，在該精餾塔內(nèi)即可完成， 該精餾塔不僅是反應(yīng)塔又是精餾塔，并且該反應(yīng)很容易進(jìn)行，不需要催化劑，反應(yīng)溫度在 30-80°C之間，常壓即可。
[0018] 來自羰化單元的混合氣體，通過壓縮機(jī)將混合氣體送至酯化單元，進(jìn)入本發(fā)明的 反應(yīng)精餾塔下部。在反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)段即提留段，循環(huán)氣與上部噴淋的甲醇溶液逆流接 觸，發(fā)生酯化反應(yīng)，生成亞硝酸甲酯和水，同時伴隨有副反應(yīng)生成硝酸。塔頂部設(shè)有冷卻器， 將塔頂出口氣冷卻至5°C，分離出其中的液相并回流后，氣相送往羰化單元。塔釜為含有少 量硝酸的甲醇水溶液，經(jīng)反應(yīng)精餾塔塔釜泵增壓后，部分循環(huán)至精餾塔中部，部分送至甲醇 回收塔。
[0019] 原精餾塔也能發(fā)生酯化反應(yīng)，但酯化反應(yīng)并非最終精餾塔的目的，也即在原設(shè)計 的精餾塔中并不能很好的進(jìn)行酯化反應(yīng)，而本發(fā)明是以酯化反應(yīng)為目的而設(shè)計，原有設(shè)計 反應(yīng)是一個液液反應(yīng)： CH30H (1) + Η0Ν0 (1) - CH30N0 (1)(亞硝酸甲酯）+ H20 (1) 而經(jīng)本發(fā)明改進(jìn)后的反應(yīng)是氣液反應(yīng)：因?yàn)闅庖悍磻?yīng)效果更好。
[0020] CH30H (1) + N2〇3 (g) ^ CH30N0 (g) + H20 (1) 本發(fā)明的反應(yīng)精餾塔，能夠?yàn)楹铣蓺庵埔叶忌a(chǎn)出收率最高最經(jīng)濟(jì)的亞硝酸甲酯中 間產(chǎn)品，并使工藝路線更優(yōu)化，降低合成氣制乙二醇的生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖中：1、精餾塔；11精餾段；12、提留段；2、精餾塔再沸器；3、精餾塔冷卻器；4、精 餾塔冷凝器；5、精餾塔回流罐；6、回流泵；7、塔釜循環(huán)泵。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 如圖1所示，本發(fā)明的合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，包括精餾塔1， 精餾塔1包括上部的精餾段11和下部的提留段12,精餾段11和提留段12的連接部為過渡 段，精餾段11高度為提留段12高度的2-3倍，精餾段11塔徑為提留段12塔徑的2-4倍， 所述精餾段11內(nèi)部設(shè)有規(guī)整填料一雙向曲波填料，提留段12內(nèi)部區(qū)設(shè)有浮閥填料一導(dǎo) 向梯形浮閥；精餾塔1的塔頂出口連接有塔頂回流裝置；塔頂回流裝置包括精餾塔冷凝器4 和精餾塔回流罐5,精餾塔冷凝器4的進(jìn)口通過管路連接塔頂出口，精餾塔回流罐5的進(jìn)口 通過管路與精餾塔冷凝器4的出口相連接，精餾塔回流罐5的一個出口通過回流泵連接到 精餾塔1的塔頂，精餾塔回流罐5的另一個出口連接到氣相去羰化單元；提留段12的塔底 出口連接有塔底回流裝置；塔底回流裝置包括與塔底出口相連接的精餾塔冷卻器3,精餾 塔冷卻器3的出口通過管路連接到精餾段11的中下部位置，塔底出口通過管路還連接到甲 醇回收塔；在所述精餾段11的中上部位置設(shè)有原料甲醇進(jìn)料口，原料甲醇可以是外界新鮮 甲醇或者是來自甲醇回收塔，在所述提留段12與精餾段11的連接部設(shè)有酯化反應(yīng)循環(huán)氣 進(jìn)口。
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明的精餾塔高可以設(shè)計為36300mm，提留段高10450mm，精餾段 (11)高25300mm，精餾段（11)塔徑4200mm，提留段（12)塔徑1200mm，生產(chǎn)工藝條件：壓力 0. 3-0. 4MPaG，塔釜溫度80-100°C，塔頂出口溫度：5°C，混合氣體組分：N2、CO、NO、MN (亞硝 酸甲酯)、CH30H。反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)原理： 總反應(yīng)：2N0+2CH30H+l/202 - 2CH30N0+H20 反應(yīng)過程：2N0+02=2N02 no2+no=n2〇3 2CH30H+N203=2 CH30N0 (亞硝酸甲酯）+H20 ch3oh+n2o3= ch3ono+hono ch3oh+hono= ch3ono+h2o 本發(fā)明亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔是亞硝酸甲酯的生產(chǎn)，是合成乙二醇重要的第一步；本 發(fā)明亞硝酸甲酯的反應(yīng)，不需要在特定的反應(yīng)器里完成，在該精餾塔內(nèi)即可完成，該精餾塔 不僅是反應(yīng)塔又是精餾塔，并且該反應(yīng)很容易進(jìn)行，不需要催化劑，反應(yīng)溫度在80-10(TC之 間，常壓即可。
[0025] 通過壓縮機(jī)將酯化反應(yīng)循環(huán)氣體送至酯化單元，進(jìn)入本發(fā)明的反應(yīng)精餾塔下部。 在反應(yīng)精餾塔的反應(yīng)段即提留段，循環(huán)氣與上部噴淋的甲醇溶液逆流接觸，發(fā)生酯化反應(yīng)， 生成亞硝酸甲酯和水，同時伴隨有副反應(yīng)生成硝酸。塔頂部設(shè)有冷卻器，將塔頂出口氣冷卻 至5°C，分離出其中的液相并回流后，氣相送往羰化單元。塔釜為含有少量硝酸的甲醇水溶 液，經(jīng)反應(yīng)精餾塔塔釜泵增壓后，部分循環(huán)至精餾塔中部，部分送至甲醇回收塔，得到塔頂 組分(包含氮?dú)?、一氧化碳、一氧化氮、亞硝酸甲酯、甲醇）中亞硝酸甲酯摩爾分?jǐn)?shù)在10-13%， 而采用現(xiàn)有技術(shù)所得塔頂組分中亞硝酸甲酯摩爾分?jǐn)?shù)一般在5-7%，即本發(fā)明的反應(yīng)精餾 塔，能夠?yàn)楹铣蓺庵埔叶忌a(chǎn)出收率最高最經(jīng)濟(jì)的亞硝酸甲酯中間產(chǎn)品，并使工藝路線 更優(yōu)化，降低合成氣制乙二醇的生產(chǎn)成本。
【權(quán)利要求】
1. 合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，包括精餾塔（1)，其特征在于，所述精餾 塔（1)包括上部的精餾段（11)和下部的提留段（12)，所述精餾段（11)高度為提留段（12) 高度的2-3倍，精餾段（11)塔徑為提留段（12)塔徑的2-4倍，所述精餾段（11)內(nèi)部設(shè)有規(guī) 整填料，提留段（12)內(nèi)部區(qū)設(shè)有浮閥填料。
2. 如權(quán)利要求1所述合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，其特征在于，所述規(guī) 整填料選用雙向曲波填料，所述浮閥填料選用導(dǎo)向梯形浮閥。
3. 如權(quán)利要求1所述合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，其特征在于，所述精 餾塔（1)的塔頂出口連接有塔頂回流裝置。
4. 如權(quán)利要求3所述合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，其特征在于，所述塔 頂回流裝置包括精餾塔冷凝器（4)和精餾塔回流罐（5)，所述精餾塔冷凝器（4)的進(jìn)口通過 管路連接塔頂出口，所述精餾塔回流罐（5)的進(jìn)口通過管路與精餾塔冷凝器（4)的出口相 連接，所述精餾塔回流罐（5)的一個出口通過回流泵連接到精餾塔（1)的塔頂，精餾塔回流 罐（5)的另一個出口連接到氣相去羰化單元。
5. 如權(quán)利要求1所述合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，其特征在于，所述提 留段（12 )的塔底出口連接有塔底回流裝置。
6. 如權(quán)利要求5所述合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，其特征在于，所述塔 底回流裝置包括與塔底出口相連接的精餾塔冷卻器（3)，所述精餾塔冷卻器（3)的出口通 過管路連接到精餾段（11)的中下部位置，所述塔底出口通過管路還連接到甲醇回收塔。
7. 如權(quán)利要求1所述合成氣制乙二醇的亞硝酸甲酯反應(yīng)精餾塔，其特征在于，在所述 精餾段（11)的中上部位置設(shè)有原料甲醇進(jìn)料口，在所述提留段（12)與精餾段（11)的連接 部設(shè)有酯化反應(yīng)循環(huán)氣進(jìn)口。
【文檔編號】C07C201/04GK104086428SQ201410292292
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】李久玉, 周軍, 趙以輝 申請人:安徽淮化股份有限公司