乙二醇和1,2-丁二醇的分離方法、工藝及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于化工精餾分離領域，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】
[0002]乙二醇作為一種重要的基本有機化工原料，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，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域有很大的發(fā)展?jié)摿?。我國是乙二醇的消費大國，國內的乙二醇的產(chǎn)量遠遠不能滿足自身需求，2014年，我國乙二醇產(chǎn)量為350萬噸，而表觀消費量達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，在固定床反應器中于130?180°C，1.0?2.5MPa下反應18?30分鐘，環(huán)氧乙烷全部轉化為混合醇，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，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、US4500559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，世界油價波動較大，結合我國貧油、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為是最具有工業(yè)前景的線路，國內目前建成投產(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產(chǎn)物中，除了含有甲醇、乙醇酸酯等沸點較低的物質外，還含有少量I，2-丙二醇，I，2-丁二醇等與乙二醇沸點接近、通過普通精餾難以分離的物質，其中，I，2-丁二醇與乙二醇沸點最為接近，同時形成共沸，因此最難分離。時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。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)濟效益的關鍵。另外，作為可續(xù)發(fā)展的能源線路，以生物質為原料生產(chǎn)乙二醇等二元醇路線也越來越受到各國的廣泛關注，如中科院大連化學物理研究所張濤院士課題組所研究的生物質催化法制備乙二醇。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)如下與本申請相關的專利文獻，具體公開內容如下:
[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、去甲醇、加氫反應、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)過兩個脫輕塔脫除甲醇、乙醇酸甲酯等低沸點化合物后進入共沸精餾塔，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，塔釜物流進入下一個共沸精餾塔(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，操作簡單，成本低廉。

【發(fā)明內容】

[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，應用該方法于煤制乙二醇產(chǎn)物分離工藝中或者生物質催化制乙二醇工藝中，具有分離能耗低，目標產(chǎn)物乙二醇回收率高、純度高，同時可以回收高附加值的I，2_丁二醇等優(yōu)點，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)明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[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_丁二醇與反應劑醛/酮通過縮醛或者縮酮反應形成相應的縮醛/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，液體混合物再通過分離塔，通過精餾實現(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)過精飽對各自初品進行提純，得到乙二醇和I，2-丁二醇廣品。
[0013]而且，所述反應劑醛/酮為含I?8個碳原子的醛的一種，或者含3?8個碳原子的酮的一種。
[0014]而且，所述反應劑為乙醛或丙酮。
[0015]而且，水解后的乙二醇和I，2_丁二醇初品再進行乙二醇和I，2_丁二醇精制，進一步提純乙二醇和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)與反應劑醛或者酮(S02)進入到反應器(Rl)中反應，采出液體混合反應產(chǎn)物(S03);
[0018]⑵液體混合反應產(chǎn)物(S03)進入醛/酮回收塔(TlI)，塔頂排出主要包含未反應的醛/酮的物流(S09)，循環(huán)使用，塔釜采出縮醛/酮反應的生成物和未反應的二醇混合物流S10;
[0019]⑶塔釜物流(SlO)進入乙二醇縮醛/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)，塔釜采出為反應的二醇混合物流股(S38)，循環(huán)至反應器(Rl);
[0021](5)步驟⑶塔頂采出物流(S16)與補充的流股水(S18)進入縮醛/酮水解精餾塔(T21)，塔中部設置反應段，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)與補充的流股水(S40)進入另外一個縮醛/酮水解精餾塔(T31)，塔中部設置反應段，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，上述步驟的反應條件如下:
[0026]步驟⑴中的反應器Rl采用釜式反應器、固定床反應器的一種，操作壓力以絕對壓力計為0.5?lOatm，反應溫度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，進入反應器中的醛/酮進料量與二醇進料總量的摩爾比為I?10;
[0027]步驟⑵的醛/酮回收塔Tl I以絕對壓力計的操作壓力為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以絕對壓力計的操作壓力為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以絕對壓力計的操作壓力為0.01?5atm，回流比0.1?15;
[0030]步驟(5)的縮醛/酮水解精餾塔T21以絕對壓力計的操作壓力為0.1?lOatm，回流比
0.01?20，或者塔頂直接氣相采出，不回流，補充的水S18與S16中的水總進料量與縮醛/酮的總進料量的摩爾比為I?10;
[0031]步驟(6)的乙二醇精制塔T22以絕對壓力計的操作壓力為0.01?2atm，回流比0.01?10;
[0032]步驟(7)的縮醛/酮水解精餾塔T31以絕對壓力計的操作壓力為0.1?lOatm，回流比
0.01?20，或者塔頂直接氣相采出，補充的水S40與S37中的水總進料量與縮醛/酮的總進料量的摩爾比為I?10;
[0033]步驟(8)的I，2_丁二醇精制塔T32以絕對壓力計的操作壓力為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后分離的方式進行，物流(S16)與(S46)分別進入各自的水解單元，水解單元包含一個反應器(R2或R3)，一個醛/酮分離塔(T51或T61)，一個縮醛/酮產(chǎn)物回收塔(T52或T62)，產(chǎn)品精制塔(T53或T63)。
[0035]而且，所述反應器(R2或R3)操作壓力以絕對壓力計為0.5?1atm，反應溫度40?200°C，