[发明专利]草酸酯加氢制备乙二醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种草酸酯加氢生产乙二醇的方法，特别是关于一种使用两级开孔挡板型进口气体预分布器的反应器进行草酸二甲酯或草酸二乙酯加氢生产乙二醇的方法。

背景技术

乙二醇(EG)是一种重要的石油化工基础有机原料，它可以以任意比例与水混和，沸点高、凝固点低。主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药等，此外还可用于涂料、照相显影液、刹车液以及油墨等行业，用作过硼酸铵的溶剂和介质，用于生产特种溶剂乙二醇醚等，用途十分广泛。

目前，国内外大型乙二醇的工业化生产都采用环氧乙烷直接水合法的工艺路线，即先经石油路线合成乙烯，再氧化乙烯生产环氧乙烷，最后由环氧乙烷非催化水合反应得到EG。生产技术基本上由荷兰Shell、美国Halcon-SD以及美国UCC三家公司所垄断。此生产工艺的经济效益由于受石油价格的制约，波动较大。

近年来，随着聚酯纤维、聚酯塑料和防冻液等对乙二醇的大量需求，人们开始致力于乙二醇新的合成技术的研究和开发工作。Shell公司、UCC公司、莫斯科门捷列夫化工学院等相继开发了环氧乙烷催化水合法制乙二醇生产技术；Halcon-SD、UCC、Dow化学、日本触媒化学以及三菱化学等公司相继开发了碳酸乙烯酯法制乙二醇生产技术。另外，由于世界石油资源的短缺和天然气资源相对丰富，美国UCC以及日本宇部兴产等公司也开展了由合成气制乙二醇新工艺的研究和开发工作。在石油价格居高不下的今天，寻找一条经济合理的乙二醇合成路线已经成为研究热点。以合成气为主要原料合成乙二醇工艺(以合成气气相反应合成草酸酯(第一步)，草酸酯再加氢到乙二醇(第二步)的两步法技术路线)，以其原料来源广泛和低廉、技术经济性高等众多优点，而备受重视。

草酸酯加氢是一个串联反应，首先草酸酯加氢生成中间产物乙醇酸酯，乙醇酸酯再加氢生成乙二醇，乙二醇过度加氢则生成副产物乙醇。采用草酸酯加氢生产乙二醇的工艺可分为以Ru等贵金属催化剂为主的液相均相加氢法和以铜基催化剂为主的非均相气相或液相加氢法。其中，均相液相加氢需在高压下进行，反应速率慢，产品的分离回收困难，负载型非均相液相催化加氢存在选择性低等缺点，而采用负载型催化剂进行气相加氢具有较好的转化率及选择性，是今后研究的方向。国外多家公司对该技术作了研究，并为自己的草酸酯加氢催化剂和工艺申请了专利，如意大利的蒙特爱迪生集团、美国ARCO公司、日本宇部兴产公司、美国UCC公司及安格公司，其中最具有竞争力的无铬的铜系催化剂是宇部兴产与美国UCC公司联合开发的催化剂及安格公司的催化剂。就目前而言，国内也已有多家科研单位和相关企业院所从事该技术的研究及开发工作，但整体进展比较迟缓。其中，对该技术研究较多的主要有天津大学碳一化工实验室、华东理工大学和福建中科院福建物质结构研究所，福建物构所从1982年就开始有关CO催化合成乙二醇的研究，是国内进展快、规模大、最富有成就的研究的单位，由他们研发成功的应用全新工艺流程和核心催化剂制备技术建设的20万吨乙二醇项目已于2007年8月在内蒙古通辽经济开发区开工，建成后将是首个以褐煤为原料生产乙二醇的大工业装置。国内多家企业对该技术也极为关切。虽然，国内外已有多家科研单位和相关企业院所对该技术的进行了研究及开发工作，并为其草酸酯加氢催化剂和工艺申请了专利，但有关草酸酯加氢合成乙二醇生产装置的核心设备之一的轴向流固定床气固催化反应器的研究报道极少。

轴向流固定床气固催化反应器性能优劣的重要标志之一，是催化剂床层中各部位的催化剂能否获得均匀利用。一台设计不良的轴向流固定床气固催化反应器，会由于气流分布不均匀，使催化剂床层中出现死区和短路，致使一部分催化剂超负荷而过早失活，另一部分催化剂却几乎不起作用，从而导致反应器内整个反应过程恶化，反应器性能下降。