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工业乙二醇制备之合成气法一.可行性分析二.工艺流程三.主要设备四.催化剂的选择一.可行性分析1.我国煤炭资源丰富而石油资源不足2.现行煤气化技术成熟,原料易得,流程经济3.流程环保,污染低二.工艺流程1.合成气偶联制草酸二甲酯由两步化学反应组成:首先为CO在催化剂的作用下,与亚硝酸甲酯反应生成草酸二甲酯和NO,称为偶联反应,反应方程式如下:2CO+2CH3ONO=(COOCH3)2+2NO其次为偶联反应生成的NO与甲醇和O2反应生成亚硝酸甲酯,称为再生反应,反应方程式如下:2NO+2CH3OH+1/2O2=2CH3ONO+H2O生成的亚硝酸甲酯返回偶联过程循环使用。总反应式为:2CO+1/2O2+2CH3OH=(COOCH3)2+H2O2.草酸二甲酯加氢制取乙二醇草酸二甲酯加氢是一个串联反应,首先草酸二甲酯加氢生成中间产物乙醇酸甲酯,乙醇酸甲酯再加氢生成乙二醇,总反应、主反应方程式如下:(COOCH3)2+4H2=(CH2OH)2+2CH3OH3.主要设备1.空分装置2.列管式固定床反应器3.草酸二甲酯催化加氢反应装置9蒸汽空冷塔膨胀机汽轮机下塔上塔增效塔主冷压力氮气去压缩机分子筛高压氧气4.7MPa污氮气去水冷塔粗氩气低压氮气去水冷塔污氮气去分子筛1.空分装置在工业区的空气含尘量一般为1-5mg/m3。灰尘粒度为0.5-20μm,以10000m3/h制氧机的加工空气量估算,每天随加工空气带到空分装置的灰尘就有10kg之多。空压机如果直接吸入这样脏的空气,很快就会损坏,因此,在进入空压机之前均设置空气过滤器,清除空气中的固体杂质。固体杂质颗粒直径大于100μm的在重力作用下会自动降落,小0.1μm的极小粒子不致引起危害,所以需要净除的对象为100-0.1μm的尘粒,空气过滤器主要捕集的是100-0.1μm的尘粒.净除后空气中含固体杂质的量小于0.5mg/m3。A、空气过滤系统一、除尘的方式:1、过滤除尘:使含尘气体通过滤料,将尘粒分离捕集。2、惯性除尘:是使气流进行急剧的方向改变,借尘粒本身的惯性力作用将其分离。3、离心力除尘:使含尘气体作旋转运动。4、洗涤除尘:液滴、液膜、气泡、粘附。5、静电除尘。二、过滤器的分类:空气过滤器可分为干式或湿式两种。干式过滤器属于表面式过滤器,靠织物网眼阻挡尘粒;湿式过滤器靠油膜粘住灰尘。自洁式过滤器B、空压机及增压机系统原料空气压缩机和增压空气压缩机作用:提供带压原料空气结构:成套进口德国曼透平公司的产品,由汽轮机拖动两台离心式压缩机空压机排气量:251000Nm3/h,0.595MPa(A)增压机流量压力一级:6000Nm3/h,0.80MPa(A)一段:25000Nm3/h,2.82MPa(A)二段:83000Nm3/h,7.30MPa(A)原料空气压缩机和增压空气压缩机原料空气压缩机和增压空气压缩机均采用离心式压缩机,由透平蒸汽轮机驱动。原料空气压缩机的作用是为装置提供带压原料气,增压空气压缩机的作用是为装置提供膨胀及液氧气化的气源。原料空气压缩机空压机为水平剖分外挂悬臂蜗室结构,第一级叶轮外挂悬臂,入口处带有可调进口导叶,第二、三、四级叶轮与一级叶轮同向布置,一、二、三级后均设内置式中间冷却器。增压空气压缩机型式:整体齿轮式进入空气增压机的空气经增压机第一段增压后分为两股:一股直接出增压机,经后冷却器冷却后进入膨胀机的增压风机中增压,然后被冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器,再从高压板式换热器中部抽出进入膨胀机去膨胀。膨胀后的空气直接送入下塔。另一股空气在增压机的第二段继续增压并经后冷却器冷却至常温后进入高压板式换热器,与高压液氧及返流污氮气进行换热。这部分高压空气从换热器底部抽出经节流进入下塔。C、预冷系统空气冷却塔作用:把空压机出来的高温气体(116℃)冷却到17℃结构:填料塔使用方式:空气从空冷塔下部进入,在填料表面与自上而下流过的冷却水和常温水进行热质交换,使空气冷却并洗除空气中的一些有害杂质,冷却水来自水冷塔。D、纯化系统分子筛纯化系统作用:吸附空气中水分、乙炔、CO2及一些碳氢化合物。结构:卧式圆筒体,内设支承栅架。使用方式:由于分子筛的吸附特性将空气中的水份、乙炔、CO2等吸附,后被高温气体反向再生。分子筛吸附器成对交替使用,一只工作时,另一只被再生。设置此系统的必要性空气是多组分组成,除氧气、氮气等气体组分外,还有水蒸汽、二氧化碳、乙炔及少量的灰尘等固体杂质。这些杂质随空气进入空压机与空气分离装置中会到来较大危害,固体杂质会磨损空压机运转部件,堵塞冷却器,降低冷却效果;水蒸气和二氧化碳在空气冷却过程中会冻结析出,将堵塞设备及气体管道,致使空分装置无法生产;乙炔进入空分装置后会导致爆炸事故的发生,所以为了保证制氧机的安全运行,清除这些杂质是非常有必要的。在正常生产时,冷凝蒸发器液氧中的乙炔、碳氢化合物是空分装置的主要引爆源,必须对其严格控制。液氧的安全排放是冷凝蒸发器防爆的一个有力措施,不能忽视。主冷液氧液位不能长期处于低液位,尽可能避免低液位,低液位易造成乙炔等CH化合物增浓,造成危险。乙炔、碳氢化合物在液氧中的含量极限值规定如下:空分装置的安全操作化合物名称正常值报警值停车值乙炔0.01PPm0.1PPm1PPm碳氢化合物30PPm以下50PPm100PPm2.列管式固定床反应器3.草酸二甲酯催化加氢反应装置四.催化剂的选择以Cu-Cr组分为主体的催化剂:在3.0MPa的压力下乙二醇的收率达到97.2%硅负载的铜催化剂:载体硅经过去离子处理,在氢气压力为1~10MPa、反应温度为180~240℃、氢酯比为10~100、气相空速为5000~15000h-1的操作条件下,乙二醇收率可达95%以上.
本文标题:合成气法制备乙二醇
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