[发明专利]一种基于静态熔融结晶装置提纯煤制乙二醇的方法

说明书

本发明公开了一种基于静态熔融结晶装置提纯煤制乙二醇的方法，利用物系中各组分的熔点差异，采用化学结晶提纯技术来分离提纯煤制乙二醇。静态熔融结晶装置主要包括熔融结晶器，低温恒温循坏器，真空油泵。本发明采用管式静态熔融结晶，利用低温恒温循环器在外管循环控温，向内管传热，通过逐步降温使晶体自内管生长；结晶到达终点时，使用真空油泵在结晶管底部的排液口抽排母液；进一步采取升温发汗操作，逐步升温使含有杂质的汗液排出；从而使得煤制乙二醇中的1,2‑丁二醇和1,2‑丙二醇得以分离。本发明通过调节温度参数和多级熔融结晶分离实现两组份二元醇混合物系的分离提纯，可以得到高纯度的乙二醇产品，利于大规模推广。

技术领域

本发明涉及一种基于静态熔融结晶装置提纯煤制乙二醇的方法，具体地说是一种利用组分间的熔点差异进行熔融结晶后再发汗的化学结晶提纯方法，属于化学分离技术领域。

背景技术

乙二醇作为大宗化工产品，在化工领域中占有重要地位。在防冻液、增塑剂、炸药以及合成下游精细化学品方面均有广泛应用，尤其是在聚酯行业，优级乙二醇作为主要原料，不可或缺，这也是乙二醇最重要的利用方向。近些年，随聚酯行业的强劲需求，乙二醇需求量不断增长，虽然中国的乙二醇产能在不断扩大，但仍不能满足市场需求。据中国海关总署统计，2018年中国乙二醇进口量为980万吨，自给率仍维持在50%左右。

国外乙二醇的生产主要集中在中东和北美地区，多采用石油/天然气路线，从全球来看，该路线占比超过90%，由乙烯先合成环氧乙烷，再合成乙二醇。生产技术成熟，杂质含量较少，生产的乙二醇质量满足国家标准和聚酯行业要求。目前中国采用石油路线生产乙二醇占比约57%。受中国能源布局限制，中国的煤资源相对丰富，国家政策也更倾向于煤资源的开发和利用，近几年大力支持煤制乙二醇的发展，主要为合成气催化偶联制草酸酯，再经加氢制乙二醇。此路线存在一定缺点，生产的乙二醇体系杂质种类复杂多样，对后续分离提纯提出更高的要求。

杂质体系中除含有大量甲醇、乙醇、水等低沸点物质外，还含有1,2-丁二醇，1,2-丙二醇等组分。其中1,2-丁二醇含量最大，其常压沸点约为193°C，乙二醇为196~198°C，1,2-丙二醇为187°C，沸点相近，且在乙二醇摩尔分数为0.47时，可与1,2-丁二醇形成共沸混合物；若使用传统的精馏技术进行分离较为困难，且能耗过高，同时二元醇受热易发生副反应，生成醛类、醚类等化合物，使得分离体系更为复杂。

Lloyd验证使用正辛烯，3-蒈烯等作为共沸剂（美国专利US5425853，1995），Berg在气液平衡釜中使用环己酮、甲基异戊基酮等作为共沸剂（美国专利US4935102，1990；美国专利US4966658,1990），采用均相共沸精馏的方法分离乙二醇~1,2-丁二醇的二元醇物系。肖剑等采用萃取和精馏结合的办法进行分离（中国专利CN102372601，2012），戴传波将萃取和共沸精馏进行耦合，分离1,2-丁二醇（中国专利CN103772148，2013），此外还有吸附分离的方法（中国专利CN102219641，2011），但上述方法均未见有大规模应用报道。

熔融结晶是化工分离、高效提纯的一个重要单元，具有安全、绿色、低温操作、高效等优点。熔融结晶工艺中，既存在已经工业化应用的如MWB，4C，Brodie型，KCP型结晶器，也存在如降膜式，夹套管式的实验室装置；玻璃管式熔融结晶是最简单的熔融结晶仪器，其设备构成单一，操作简便，在实验室研究中为最常用设备。阎建民，肖文德等利用旋转床悬浮结晶分离乙二醇和1,2-丙二醇，1,2-丁二醇（中国专利CN102100975，2011），但其装置复杂，流体输送要求更为苛刻。利用简单的静态熔融结晶法进行分离未见报道，在技术上存在可行性（乙二醇理论熔点-13°C，1,2-丁二醇理论熔点-53°C，1,2-丙二醇理论熔点-60°C），同时为工业化分离应用提供新的方向。

发明内容

本发明旨在提供一种基于静态熔融结晶装置提纯煤制乙二醇的方法。