[发明专利]一种乙二醇精馏的热泵耦合工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙二醇精馏的热泵耦合工艺，特别涉及一种采用热泵耦合的乙二醇精馏工艺，属于化工分离过程和节能技术领域。

背景技术

乙二醇(EG)是一种重要的有机化工原料，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领域，用途十分广泛。

目前世界上乙二醇的生产方法主要有石油路线和非石油路线两大类，石油路线工艺成熟，应用较为广泛，但受原料价格和来源的影响，生产成本较高。而基于一碳化工的合成气制取乙二醇的路线逐渐体现出原料来源广泛低廉、工艺流程短、技术经济性高等多种优势，成为研究的热点。

合成气制乙二醇可分为直接法和间接法，其中直接法是指CO和H₂在催化剂的作用下反应直接生成乙二醇，间接法包括CO氧化偶联生成草酸酯，草酸酯加氢制乙二醇和甲醛羰基化生产乙醇酸，乙醇酸酯化生成乙醇酸酯，乙醇酸酯加氢制乙二醇两种工艺。目前国内外对合成气制乙二醇的研究已经取得了突破，并已有多套工业规模装置运行，然而目前运行的装置中仍然存在一定的问题，如生产负荷偏低、产品质量不能稳定满足聚酯级要求、综合能耗高等问题。

合成气制乙二醇的蒸汽消耗主要用于乙二醇产品的精馏，与传统的石油路线相比，合成气制乙二醇引入了低级羧酸及其酯类、丙二醇、丁二醇等杂质，以上杂质的增加给乙二醇精馏系统增加了很大的难度，特别是乙二醇和1,2-丁二醇的分离，两者在常压下的沸点相差约1℃，分离难度大。专利US4966658A介绍了一种采用共沸精馏对乙二醇和丁二醇的分离方法，共沸剂选自能与乙二醇形成共沸物的C8芳烃、酮类和醚类，该方法能有效地分离乙二醇和丁二醇，但由于其需要采用共沸精馏塔和共沸剂回收塔两塔工艺，存在不仅工艺复杂，而且能耗高的缺点。中国专利CN102372598A公开了一种用非功能性树脂或分子筛为吸附剂，通过吸附分离乙二醇和丁二醇的方法，但该方法对杂质种类和含量有严格要求，适用范围有限，且未提供吸附剂再生方法。中国专利CN103553877A介绍了电石炉气制乙二醇中乙二醇精馏的方法，对乙二醇关键提纯设备产品塔采用分塔盘进料和侧采技术，脱醇塔和脱水塔合理补精乙二醇以提纯乙二醇的质量，但该方法精馏工艺的综合能耗较高。因此，优化乙二醇精馏工艺，降低精馏能耗从而节约乙二醇的生产成本提高合成气制乙二醇技术竞争力具有重要意义。

乙二醇在较高的温度下易发生脱水缩合反应生产二乙二醇与三乙二醇，在精馏操作中通常控制温度低于180℃，且乙二醇产品纯度要求高(99.9％以上)，因此乙二醇精馏常采用多塔多次减压精馏来完成。由于乙二醇精馏工艺中脱丁醇塔和乙二醇精制塔分离难度大、能耗高，占整个乙二醇精馏工艺的70％以上，但其塔顶塔釜温度相差较小(20℃以内)，特别适合采用热泵精馏，考虑两塔为减压操作，塔顶气体不适合直接压缩，所以采用间接式热泵精馏，利用塔顶气体的冷凝潜热产生低压蒸汽，低压蒸汽经热泵升压提温后作为热源再向系统供热，从而节省了蒸汽和循环水的消耗，降低乙二醇精馏工艺的综合能耗，设计和控制简单，操作方便，应用性强。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种乙二醇精馏的热泵耦合工艺，具体技术方案如下：

一种乙二醇精馏的热泵耦合工艺，用于草酸酯或乙醇酸酯加氢制备乙二醇产品精馏过程中脱除粗乙二醇中少量的丁二醇、丙二醇和重组分，其特征在于，粗乙二醇加入脱丁醇塔，塔顶蒸出的含丁二醇、丙二醇及其他轻组分的混合气体经脱丁醇塔塔顶设置的余热回收冷凝器冷凝，凝液部分回流，部分作为轻组分采出，冷凝器另一侧的水汽化产生低压蒸汽，乙二醇及重组分从塔釜排出后进入乙二醇精制塔，塔顶蒸出的乙二醇气体经乙二醇精制塔塔顶设置的余热回收冷凝器冷凝，凝液部分回流，部分作为乙二醇产品采出，冷凝器的另一侧也产生低压蒸汽，重组分从塔釜排出，将两塔余热回收冷凝器产生的低压蒸汽合并后引入热泵，升温升压后作为热源供塔釜再沸器或其他蒸汽用户使用。

所述的丁二醇包括但不限于1,2-丁二醇、1,3-丁二醇和1,4-丁二醇，尤其是1,2-丁二醇。

所述的丁二醇含量为0.1％～4.0％，优选为0.3％～2.0％。

所述的重组分包括但不限于二乙二醇、三乙二醇，尤其是二乙二醇。

所述的脱丁醇塔的操作压力为5～30kPa，塔顶操作温度为116～158℃。

所述的脱丁醇塔的摩尔回流比为50～200，优选为80～150。

所述的乙二醇精制塔的操作压力为5～30kPa，塔顶操作温度为117～160℃。