專利名稱：：用于環(huán)氧乙烷水合制乙二醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種環(huán)氧乙垸與水直接水合制乙二醇的方法。
背景技術(shù)：
：環(huán)氧乙烷直接水合法是當(dāng)今現(xiàn)存的工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)乙二醇的唯一方法，幾乎所有的環(huán)氧乙垸廠聯(lián)產(chǎn)乙二醇，或?qū)h(huán)氧乙垸全部轉(zhuǎn)化為乙二醇，該工藝最大的缺點是能耗大，蒸發(fā)濃縮流程長，設(shè)備投資大。直接水合法工藝流程如下環(huán)氧乙烷裝置氧化系統(tǒng)來的混合氣中大致含環(huán)氧乙烷l3%(摩爾)，經(jīng)水吸收與解吸系統(tǒng)除去二氧化碳及少量醛類雜質(zhì)后，補(bǔ)充工藝循環(huán)水將水比調(diào)至2228:l(摩爾)。所得環(huán)氧乙垸水溶液進(jìn)入乙二醇反應(yīng)器，在190220°C、大于1.9MPa壓力下，反應(yīng)生成單乙二醇(簡稱MEG)(注不使用催化劑)，主要的副產(chǎn)物為二甘醇(簡稱DEG)和三甘醇(簡稱TEG)。反應(yīng)混合液大致含醇1520%(重量)，摩爾比大致為MEG:DEG:TEG=100:10:1。經(jīng)多效蒸發(fā)提濃系統(tǒng)，將醇含量提高到85%(重量)左右。最后由精制系統(tǒng)分別得到產(chǎn)品MEG及副產(chǎn)品DEG和TEG。另一種在催化劑作用下，由環(huán)氧乙垸與水直接水合制乙二醇的列管式反應(yīng)器，見附圖1，反應(yīng)器主要由殼體(l)、法蘭(2)、封頭(3)、列管(4)、列管支承板(5)、催化劑(6)、進(jìn)料分配器(7)、原料從底部進(jìn)料管(8)進(jìn)入進(jìn)料分配器(7)通過分配器后分布到個列管中，在管內(nèi)裝納米碳管樹脂催化劑直接水合制乙二醇。由于催化劑裝在列管內(nèi)，而每一根列管內(nèi)催化劑的裝載量不盡相同，帶來了每一根列管內(nèi)催化劑的承載力不同導(dǎo)致局部列管內(nèi)的催化劑先行失去活性，而且納米碳管樹脂催化劑會化學(xué)溶脹和遇熱膨脹極容易造成催化劑的破碎，甚至列管破裂，所帶來的后果是反應(yīng)轉(zhuǎn)化率下降、選擇性降低、催化劑壽命縮短。
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)中存在的環(huán)氧乙烷與水直接催化水合制乙二醇的方法中，催化反應(yīng)時納米碳管樹脂催化劑會化學(xué)溶脹和遇熱膨脹極容易造成催化劑的破碎，而且每一根列管內(nèi)催化劑的裝載量不盡相同，帶來了每一根列管內(nèi)催化劑的承載力不同導(dǎo)致局部列管內(nèi)的催化劑先行失去活性所帶來的后果是反應(yīng)轉(zhuǎn)化率下降、選擇性降3低、催化劑壽命縮短的問題，提供一種新的環(huán)氧乙烷水合制乙二醇的方法。該方法具有催化劑不易破碎，催化活性高，使用壽命長的優(yōu)點。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種環(huán)氧乙垸水合制乙二醇的方法，以環(huán)氧乙烷和水為原料，以納米碳管樹脂為催化劑，在反應(yīng)溫度為8512(TC、反應(yīng)壓力為1.01.8MPa、空速為13小時"條件下，原料以液態(tài)形式通過均溫液一固相催化反應(yīng)器，與反應(yīng)器中裝填于列管外側(cè)的催化劑接觸反應(yīng)生成乙二醇，其中所用的均溫液一固相催化反應(yīng)器，主要由一個能承受壓力的殼體(l)、法蘭(2)、封頭(3)、倒置U型列管(4)、倒置U型列管支承板(5)、防U型管傾斜擋板(6)、枝狀分配器(7)、盤狀再分配器(8)、冷卻或加熱介質(zhì)進(jìn)口(9)、冷卻或加熱介質(zhì)出口(10)和管箱隔板(11)、液態(tài)反應(yīng)物料由進(jìn)料管(12)進(jìn)、出料管(13)出，其中倒置U型列管(4)均勻分布于列管支承板(5)上，在列管支承板(5)與下封頭(3)之間形成一個管箱，且由管箱隔板(ll灘隔成冷卻或加熱介質(zhì)進(jìn)、出兩箱；在列管支承板(5)上方依此設(shè)有枝狀分配器(7)和盤狀再分配器(8);枝狀分配器(7)由至少一個物料進(jìn)料口(12)、環(huán)型進(jìn)料管(14)和至少一個枝狀管(17)組成，其中枝狀管上開設(shè)有小孔(15)，枝狀管(17)均勻分布于環(huán)型進(jìn)料管(14)上；盤狀再分配器(8)上均勻分布有與列管支承板(5)對應(yīng)的列管和均勻開設(shè)多個小孔(16)，其中倒置U型列管(4)在盤狀再分配器(8)上的開孔率為2045%，小孔(16)在盤狀再分配器(8)開孔率為110%。上述技術(shù)方案中，反應(yīng)器倒置U型列管(4)優(yōu)選方案以三角形或四角形排列，開口段由倒置U型列管支承管板(5)固定。反應(yīng)器枝狀分配器(7)和盤狀再分配器(8)上優(yōu)選方案為均勻開設(shè)多個小孔。反應(yīng)時物料由進(jìn)料口(12)進(jìn)入到環(huán)型進(jìn)料管(14)上，然后通過枝狀分配器(7)和盤狀再分配器(8)的分配反應(yīng)物料以活塞流形態(tài)進(jìn)入催化劑床層與催化劑充分接觸后從出料管(13)出反應(yīng)器。本發(fā)明用于環(huán)氧乙垸與水直接催化水合制乙二醇的方法，在反應(yīng)時，催化劑床層徑相溫差為31(TC，催化劑膨脹率達(dá)1221%時，由于催化劑置于列管外側(cè)，所以催化劑都不會擠破碎，但采用固定床列管反應(yīng)器，催化劑床層徑相溫差為518°C，催化劑膨脹率達(dá)25%時催化劑就會被擠破碎，列管內(nèi)催化劑阻力降急劇增加導(dǎo)致活性下降甚至無法正常運轉(zhuǎn)。采用本發(fā)明的環(huán)氧乙烷與水直接催化水合制乙二醇的方法，其催化劑壽命可達(dá)8000小時以上，取得了較好的技術(shù)效果。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)器示意圖；圖2是本發(fā)明環(huán)氧乙垸與水直接催化水合制乙二醇反應(yīng)器的示意圖；圖3是本發(fā)明環(huán)氧乙烷與水直接催化水合制乙二醇反應(yīng)器中枝狀進(jìn)料分布器(7)的示意圖4是本發(fā)明環(huán)氧乙垸與水直接催化水合制乙二醇反應(yīng)器中盤狀再分布器(8)的示意圖。本發(fā)明環(huán)氧乙垸與水直接催化水合制乙二醇的方法所采用的反應(yīng)器，見圖2，主要包括一個能承受壓力的殼體(l)、法蘭(2)、封頭(3)、倒置U型列管(4)、倒置U型列管支承板(5)、防U型管傾斜擋板(6)、枝狀分配器(7)和盤狀再分配器(8)、冷卻或加熱介質(zhì)進(jìn)口(9)、冷卻或加熱介質(zhì)出口(10)和管箱隔板(11)、液態(tài)反應(yīng)物料由進(jìn)料管(12)進(jìn)、出料管(13)出；其中倒置U型列管(4)均勻分布于列管支承板(5)上，在列管支承板(5)與下封頭(3)之間形成一個管箱，且由管箱隔板(11)相隔成冷卻或加熱介質(zhì)進(jìn)(8)、出(8)兩箱；在列管支承板(5)上方依此設(shè)有枝狀分配器(7)和盤狀再分配器(8);枝狀分配器(7)至少有一個物料進(jìn)料口(12)、環(huán)型進(jìn)料管(14)和至少一個枝狀管(17)組成，其中枝狀管上開設(shè)有小孔(15)，孔徑120毫米，枝狀管(17)均勻分布于環(huán)型進(jìn)料管(14)上；盤狀再分配器(8)上均勻分布有與列管支承板(5)對應(yīng)的列管和均勻開設(shè)多個小孔(16)，其中倒置U型列管(4)在盤狀再分配器(8)上的開孔率為2045%，小孔(16)在盤狀再分配器(8)開孔率為110%，孔徑110毫米。反應(yīng)溫度通過調(diào)節(jié)冷卻或加熱介質(zhì)的溫度來加以控制。本發(fā)明因催化劑裝在U型管外側(cè)，故增加了催化劑裝填系數(shù)，達(dá)到75%以上。而列管式固定床反應(yīng)器催化劑裝填系數(shù)通常在30%左右。本發(fā)明反應(yīng)器由于撤熱或加熱管采用U型列管(4)，開口段由倒置U型列管支承板(5)固定，另一段可自由伸縮，增加了結(jié)構(gòu)可靠性。下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。具體實施例方式實施例1用本發(fā)明一種均溫液—固相催化反應(yīng)器見圖2，來完成環(huán)氧乙垸與水催化直接水合制乙二醇，反應(yīng)器直徑2.6米，高6.0米，裝復(fù)合型催化劑，合成壓力0.72.0MPa，原料成分環(huán)氧乙垸與水，摩爾比1:8，進(jìn)料量37.5噸/小時，催化劑熱點溫度9012(TC，U型管內(nèi)載體溫度與U型管外側(cè)催化劑熱點溫度之間溫差<15^。催化劑壽命達(dá)8000小時以上。在同樣操作條件下，采用列管式固定床反應(yīng)器見圖1，列管中催化劑長時間受熱、膨脹，造成催化劑擠破碎、使用壽命縮短。用本發(fā)明反應(yīng)器見圖2，由于催化劑裝在U型列管外側(cè)，催化劑長時間受熱、膨脹也不宜擠破碎，催化劑使用壽命增加一倍以上。采用相同催化劑兩者技術(shù)數(shù)據(jù)見表1。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注EO為環(huán)氧乙垸，EG為乙二醇另外，在同樣年產(chǎn)量下，用本發(fā)明的反應(yīng)器在催化劑拆、裝比列管式固定床反應(yīng)器要省時、省力。另外，采用本發(fā)明的用于環(huán)氧乙烷與水直接催化水合制乙二醇反應(yīng)系統(tǒng)，在不同溫度、不同壓力和空速的情況下所采集的數(shù)據(jù)見表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從以上數(shù)據(jù)得到反應(yīng)溫度在90105。C、壓力在1.21.3MPa、空速小時"在1.22.5之間，反應(yīng)具有很好EO轉(zhuǎn)化率％和EG選擇性％。權(quán)利要求1、一種環(huán)氧乙烷水合制乙二醇的方法，以環(huán)氧乙烷和水為原料，以納米碳管樹脂為催化劑，在反應(yīng)溫度為85～120℃、反應(yīng)壓力為1.0～1.8MPa、空速為1～3小時-1條件下，原料以液態(tài)形式通過均溫液-固相催化反應(yīng)器，與反應(yīng)器中裝填于列管外側(cè)的催化劑接觸反應(yīng)生成乙二醇，其中所用的均溫液-固相催化反應(yīng)器，主要由一個能承受壓力的殼體(1)、法蘭(2)、封頭(3)、倒置U型列管(4)、倒置U型列管支承板(5)、防U型管傾斜擋板(6)、枝狀分配器(7)、盤狀再分配器(8)、冷卻或加熱介質(zhì)進(jìn)口(9)、冷卻或加熱介質(zhì)出口(10)和管箱隔板(11)、液態(tài)反應(yīng)物料由進(jìn)料管(12)進(jìn)、出料管(13)出，其中倒置U型列管(4)均勻分布于列管支承板(5)上，在列管支承板(5)與下封頭(3)之間形成一個管箱，且由管箱隔板(11)相隔成冷卻或加熱介質(zhì)進(jìn)、出兩箱；在列管支承板(5)上方依此設(shè)有枝狀分配器(7)和盤狀再分配器(8)；枝狀分配器(7)由至少一個物料進(jìn)料口(12)、環(huán)型進(jìn)料管(14)和至少一個枝狀管(17)組成，其中枝狀管上開設(shè)有小孔(15)，枝狀管(17)均勻分布于環(huán)型進(jìn)料管(14)上；盤狀再分配器(8)上均勻分布有與列管支承板(5)對應(yīng)的列管和均勻開設(shè)多個小孔(16)，其中倒置U型列管(4)在盤狀再分配器(8)上的開孔率為20～45％，小孔(16)在盤狀再分配器(8)開孔率為1～10％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧乙烷水合制乙二醇的方法，其特征在于反應(yīng)器倒置U型列管(4)以三角形或四角形排列，開口段由倒置U型列管支承板(5)固定。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧乙烷水合制乙二醇的方法，其特征在于反應(yīng)器枝狀分配器(7)和盤狀再分配器(8)上均勻開設(shè)多個小孔。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于環(huán)氧乙烷水合制乙二醇的方法，主要解決以往技術(shù)中存在時強(qiáng)放熱撤熱困難，催化劑由于化學(xué)溶脹和遇熱膨脹易造成催化劑破碎，列管阻力降不同的問題。本發(fā)明通過采用以環(huán)氧乙烷和水為原料，以納米碳管樹脂為催化劑，在反應(yīng)溫度為85～120℃、反應(yīng)壓力為1.0～1.8MPa、空速為1～3小時^-1條件下，原料以液態(tài)形式通過均溫液—固相催化反應(yīng)器，與列管外側(cè)的催化劑接觸反應(yīng)生成乙二醇，其中所用的均溫液—固相催化反應(yīng)器，主要由一個能承受壓力的殼體(1)、法蘭(2)、封頭(3)、倒置U型列管(4)、倒置U型列管支承板(5)、防U型管傾斜擋板(6)、枝狀分配器(7)和盤狀再分配器(8)、冷卻或加熱介質(zhì)進(jìn)口(9)、冷卻或加熱介質(zhì)出口(10)和管箱隔板(11)、液態(tài)反應(yīng)物料由進(jìn)料管(12)進(jìn)、出料管(13)出組成的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于環(huán)氧乙烷水合制乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)中。文檔編號C07C31/00GK101306984SQ20071004070公開日2008年11月19日申請日期2007年5月16日優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日發(fā)明者孫翟宗,費泰康申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院