專利名稱：合成乙二醇所需的合成氣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成乙二醇所需的合成氣的制備方法。
背景技術(shù)：
乙二醇(EG)又稱甘醇，是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、不飽和聚酯樹脂和防凍劑等，在化工生產(chǎn)和日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。近年來，世界聚酯產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，EG的需求與日俱增。傳統(tǒng)的乙二醇生產(chǎn)方法是以石油為原料，由乙烯催化氧化得到環(huán)氧乙烷，再由環(huán)氧乙烷水合生成乙二醇。但是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)是“貧油富煤”，石油的短缺造成國(guó)內(nèi)乙二醇供應(yīng)量嚴(yán)重不足，而乙二醇的需求量則保持快速增長(zhǎng)。因此，以煤基合成氣為原料，氧化偶聯(lián)制草酸二甲酯，進(jìn)而加氫合成乙二醇的非石油工藝路線引起了人們的極大關(guān)注。根據(jù)乙二醇合成工藝要求，原料氣中的H2/C0應(yīng)在2. 0左右，而目前水煤漿加壓氣化得到的粗煤氣組成中H2/C0 —般為0. 6 0. 8，不能滿足乙二醇合成的需要，因此必須通過CO變換對(duì)粗煤氣進(jìn)行組成調(diào)整。文獻(xiàn)CN200710087573.2公開了一種粉煤氣化低水/氣耐硫變換工藝。該工藝流程以Shell粗煤氣為原料，原料氣首先進(jìn)入氣液分離器，從分離器頂部出來的粗煤氣被加熱至180 220°C，進(jìn)入脫毒槽脫除去雜質(zhì)后，進(jìn)入第一反應(yīng)器進(jìn)行變換反應(yīng)，其中的第一反應(yīng)器入口的水/氣體積比為0. 15 0. 20，入口溫度為180 220°C，第一反應(yīng)器床層的熱點(diǎn)溫度為330 400°C，空速是6000 9000小時(shí)-1，反應(yīng)壓力3. 0 4. OMPa,第一反應(yīng)器入口粗煤氣中干基CO的體積含量為55 70%。該工藝采用的催化劑為CO耐硫變換反應(yīng)催化劑。目前大部分變換工藝都是配套合成氨裝置，變換的目的是使CO盡可能多地轉(zhuǎn)化，得到H2,出變換工段氣體中的CO干基含量一般可達(dá)到0. 5 I. 5%。而乙二醇合成原料氣要求H2/C0應(yīng)在2. 0左右，即出變換工段的CO干基含量應(yīng)該控制在25 30%左右。而且與粉煤氣化相比，水煤漿氣化所得的合成氣的水/氣比較高，變換反應(yīng)的推動(dòng)力更大，因此如何控制變換反應(yīng)的深度，使出變換裝置的氣體能夠恰好滿足乙二醇合成工藝的要求，是目前水煤漿氣化制乙二醇裝置需要解決的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在出變換反應(yīng)器的合成氣中仏/CO的比例不能滿足乙二醇生產(chǎn)需要的問題，提供一種新的合成乙二醇所需的合成氣的制備方法。該方法得到的合成氣能夠滿足乙二醇合成工藝對(duì)原料氣中h2/co摩爾比的要求。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，包括以下步驟 a)以水煤氣為原料，將原料分為兩部分；第一部分進(jìn)入變換反應(yīng)器，使水煤氣部分轉(zhuǎn)化成含CO2和H2的物流I ;
b)物流I與第二部分原料混合，得到合成乙二醇所需的合成氣；其中，第一部分原料體積為原料總體積的40 60%。上述技術(shù)方案中，第一部分原料體積優(yōu)選范圍為原料總體積的45 55%。所述變換反應(yīng)器的反應(yīng)條件為入口溫度為180 260°C，床層熱點(diǎn)溫度為330 450°C，空速為2000 7000小時(shí)-I，反應(yīng)壓力為3. 0 8. 5MPa (A);優(yōu)選范圍為:入口溫度為200 240°C，床層熱點(diǎn)溫度為330 450° C，空速為3000 6000小時(shí)'反應(yīng)壓力為3. 0 4. 5MPa(A)；其中所用催化劑為CO變換反應(yīng)催化劑。原料水煤氣中H2/C0的摩爾比為0. 5 0. 85，優(yōu)選范圍為0. 65 0. 75。得到的合成乙二醇所需的合成氣中H2/C0的摩爾比為I. 8 2. 2，優(yōu)選范圍為I. 9 2. I。本發(fā)明方法中的原料水煤氣可以是粉煤合成氣，也可以水煤漿合成氣。本發(fā)明方法采用原料氣一股進(jìn)入變換爐進(jìn)行深度變換，將部分一氧化碳和水蒸氣在催化劑的作用下，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣；另一股不需要進(jìn)行組分的處理，走旁路與變換后的煤氣摻混，通過調(diào)節(jié)變換氣量與旁路氣量的比例，使出變換工段、進(jìn)入乙二醇裝置的原料氣中H2/C0的摩爾比達(dá)到I. 9 2. 1，符合乙二醇生產(chǎn)工藝的要求，取得了較好的技術(shù)效果。下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I來自水煤漿氣化工序的粗煤氣分成兩部分，第一部分進(jìn)入變換爐進(jìn)行變換，使粗煤氣轉(zhuǎn)化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤氣中CO的濕基摩爾含量為18. 8%，H2的濕基摩爾含量為13.6%。變換爐入口溫度為235°C，反應(yīng)壓力為4. 6MPa(A)，空速為350(^小時(shí)，水氣比為I. 4，出變換爐的氣體溫度為392°C。物流I和第二部分氣體原料混合，得到合成乙二醇所需的合成氣。第二部分氣體原料氣量占粗煤氣總氣量的49. 9% (體積比)。混合后氣體中的CO濕基含量為10. 79%，H2濕基含量為21. 56%，H2/C0 = I. 998，滿足乙二醇合成工藝的要求。實(shí)施例2來自水煤漿氣化工序的粗煤氣分成兩部分，第一部分進(jìn)入變換爐進(jìn)行變換，使粗煤氣轉(zhuǎn)化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤氣中CO的濕基摩爾含量為17. 6%, H2的濕基摩爾含量為14.7%。變換爐入口溫度為235°C，反應(yīng)壓力為4. 9MPa(A)，空速為380(^小時(shí)，水氣比為I. 4，出變換爐的氣體溫度為380°C。物流I和第二部分氣體原料混合，得到合成乙二醇所需的合成氣。第二部分氣體原料氣量占粗煤氣總氣量的53. 5% (體積比)?；旌虾髿怏w中的CO濕基含量為10. 74%, H2濕基含量為21. 59%, H2/C0 = 2. 01，滿足乙二醇合成工藝的要求。實(shí)施例3來自水煤漿氣化工序的粗煤氣分成兩部分，第一部分進(jìn)入變換爐進(jìn)行變換，使粗煤氣轉(zhuǎn)化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤氣中CO的濕基摩爾含量為20. 03%,H2的濕基摩爾含量為12. 55%。變換爐入口溫度為240°C，反應(yīng)壓力為4. 3MPa(A)，空速為300()-1小時(shí)，水氣比為I : 4，出變換爐的氣體溫度為409°C。物流I和第二部分氣體原料混合，得到合成乙二醇所需的合成氣。第二部分氣體原料氣量占粗煤氣總氣量的46. 6% (體積比)?；旌虾髿怏w中的CO濕基含量為10. 89%，H2濕基含量為21.69%，H2/CO = I. 992，滿足乙二醇合成工藝的要求。
實(shí)施例4來自水煤漿氣化工序的粗煤氣分成兩部分，第一部分進(jìn)入變換爐進(jìn)行變換，使粗煤氣轉(zhuǎn)化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤氣中CO的濕基摩爾含量為21. 4%, H2的濕基摩爾含量為14. 19%。變換爐入口溫度為240°C，反應(yīng)壓力為3. 9MPa(A)，空速為250(^小時(shí)，水氣比為I. 4，出變換爐的氣體溫度為421°C。物流I和第二部分氣體原料混合，得到合成乙二醇所需的合成氣。第二部分氣體原料氣量占粗煤氣總氣量的47. 6% (體積比)?；旌虾髿怏w中的CO濕基含量為11. 76%，H2濕基含量為23. 50%,H2/C0 = I. 998，滿足乙二醇合成工藝的要求。實(shí)施例5來自水煤漿氣化工序的粗煤氣分成兩部分，第一部分進(jìn)入變換爐進(jìn)行變換，使粗煤氣轉(zhuǎn)化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤氣中CO的濕基摩爾含量為18. 8%，H2的濕基摩爾含量為13. 6%。變換爐入口溫度為245°C，反應(yīng)壓力為3. 7MPa(A)，空速為2100^小時(shí)，水氣比為I. 4，出變換爐的氣體溫度為404°C。物流I和第二部分氣體原料混合，得到合成乙二醇所需的合成氣。第二部分氣體原料氣量占粗煤氣總氣量的51.0% (體積比)。混合后氣體中的CO濕基含量為10. 80%,H2濕基含量為21. 51%,H2/C0 = I. 992，滿足乙二醇合成工藝的要求。對(duì)比例I來自水煤漿氣化工序的粗煤氣全部進(jìn)入變換爐進(jìn)行變換，使粗煤氣轉(zhuǎn)化成含CO2和H2的物流。其中，原料粗煤氣中⑶的濕基摩爾含量為18.8%，H2的濕基摩爾含量為13.6%。變換爐入口溫度為235°C，反應(yīng)壓力為4. 6MPa(A)，空速為350()-1小時(shí)，水氣比為I. 4，出變換爐的氣體溫度為392°C。變換后氣體中的CO濕基含量為3. 16%，H2濕基含量為30. 39%,H2/C0 = 9. 62，不能滿足乙二醇合成工藝的要求。
權(quán)利要求
1.一種合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，包括以下步驟 a)以水煤氣為原料，將原料分為兩部分；第一部分進(jìn)入變換反應(yīng)器，使水煤氣部分轉(zhuǎn)化成含CO2和H2的物流I ; b)物流I與第二部分原料混合，得到合成乙二醇所需的合成氣； 其中，第一部分原料體積為原料總體積的40 60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，其特征在于第一部分原料體積為原料總體積的45 55%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，其特征在于所述變換反應(yīng)器的反應(yīng)條件為入口溫度為180 260°C，床層熱點(diǎn)溫度為330 450°C，空速為2000 7000小時(shí)―1，反應(yīng)壓力為3. O 8. 5MPa(A)，所用催化劑為CO變換反應(yīng)催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，其特征在于所述變換反應(yīng)器的反應(yīng)條件為入口溫度為200 240°C，床層熱點(diǎn)溫度為330 450°C，空速為3000 6000小時(shí)―1，反應(yīng)壓力為3. O 4. 5MPa (A)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，其特征在于原料水煤氣中H2/C0的摩爾比為O. 5 O. 85。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，其特征在于原料水煤氣中H2/C0的摩爾比為O. 65 O. 75。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，其特征在于得到的合成乙二醇所需的合成氣中H2/C0的摩爾比為I. 8 2. 2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，其特征在于得到的合成乙二醇所需的合成氣中H2/C0的摩爾比為I. 9 2. I。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成乙二醇所需的合成氣的制備方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在出變換反應(yīng)器的合成氣中H2/CO的比例不能滿足乙二醇生產(chǎn)需要的問題。本發(fā)明通過采用包括以下步驟a)以水煤氣為原料，將原料分為兩部分；第一部分進(jìn)入變換反應(yīng)器，使水煤氣部分轉(zhuǎn)化成含CO2和H2的物流I；b)物流I與第二部分原料混合，得到合成乙二醇所需的合成氣；其中，第一部分原料體積為原料總體積的40～60％的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可應(yīng)用于合成乙二醇所需的合成氣的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)C01B3/12GK102616737SQ20111003298
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者周瑩, 李勇, 王江義, 王紅, 石鋒, 董萬霞 申請(qǐng)人:中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司