СПОСОБ И СИСТЕМА УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДИМЕТИЛОКСАЛАТА КАРБОНИЛИРОВАНИЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО СИНТЕЗ-ГАЗА ПРИ СРЕДНЕВЫСОКОМ И ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ И ПОЛУЧЕНИЯ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ ГИДРИРОВАНИЕМ ДИМЕТИЛОКСАЛАТА
METHOD AND SYSTEM OF DEVICES FOR PRODUCING DIMETHYLOXALATE BY CARBONYLATION OF INDUSTRIAL SYNTHESIS GAS UNDER MEDIUM-HIGH AND HIGH PRESSURE AND PRODUCTION OF ETHYLENE GLYCOL BY HYDRATION OF DIMETHYLOXALATE

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и системе устройств для получения этиленгликоля из промышленного синтез-газа, в частности, к способу и системе устройств для получения диметилоксалата карбонилированием промышленного синтез-газа при высоком давлении и получения этиленгликоля гидрированием диметилоксалата.
Уровень техники
Этиленгликоль представляет собой широко используемое химическое вещество, применяемое главным образом в различных областях производства полиэфирных волокон из полиэтилентерефталата (ПЭТ), веществ, снижающих температуру замерзания, этаноламина, взрывчатых веществ и т.д., и в больших количествах используется в качестве растворителя, смазывающего вещества и пластификатора. Доля использования этиленгликоля в отрасли производства полиэфира ПЭТ близка к 95%. В настоящее время этиленгликоль в промышленности получают, главным образом используя путь получения этиленоксида газофазным окислением нефтехимического этилена, и затем получения этиленгликоля жидкофазным каталитическим гидрированием. Однако поскольку международная цена на нефть в последние годы держалась на высоком уровне в течение длительного времени, промышленный процесс получения этиленгликоля с использованием этилена в качестве исходного вещества в настоящее время сталкивается с большими трудностями. Следовательно, вызывает широкий и постоянно растущий интерес технический путь получения этиленгликоля с использованием синтез-газа по причине его низкой себестоимости.
В настоящее время в способе получения этиленгликоля из угля главным образом используется трубчатый реактор. Однако существуют распространенные проблемы малой эффективности переноса тепла реакции, низкого коэффициента использования и низкого коэффициента плотности упаковки катализатора, влияющие на производительность реактора.
Патент (публикация № CN 101462961) раскрывает способ получения этиленгликоля и совместного получения диметилкарбоната. Этот способ включает синтез диметилоксалата и диметилкарбоната из СО и метилнитрита с проведением дистилляционной сепарации с получением продуктов диметилкарбоната, и синтез этиленгликоля каталитическим гидрированием тяжелых компонентов диметилоксалата, и дополнительно включает проведение реакции регенерации метилнитрита в системе. Однако поскольку в качестве реактора используется трубчатый реактор, отработанный газ и отработанная жидкость, полученные в ходе реакции, не используются повторно и не регенерируются, энергопотребление устройства относительно высоко, и повышающиеся национальные требования по охране окружающей среды не могут быть удовлетворены.
Патент (публикация № CN 101830806) раскрывает способ и устройство для совместного получения диметилкарбоната и диметилоксалата. В патенте используются два реактора карбонилирования, первый из которых представляет собой реактор для синтеза диметилкарбоната, а второй - реактор для синтеза диметилоксалата, метилнитрит, полученный в реакции, соответственно поступает в два реактора с получением соответственно диметилкарбоната и диметилоксалата, и затем продукты соответственно разделяют и очищают. С точки зрения конфигурации пути осуществления способа, он по существу включает простое объединение двух типов реакторов, и собственно эффект совместного получения ДМО (диметилоксалата) и ДМК (диметилкарбоната) в одном и том же устройстве не может быть реализован. В патенте оптимизация энергозатрат не осуществляется для всего способа, и меры по охране окружающей среды, которые необходимо предпринимать во время проведения реакции, также не раскрыты. Способ является просто экспериментальным способом, а не промышленным.
2
Более того, потеря NO в процессе выпуска газов и получение побочных продуктов азотной кислоты в способе реакционной обработки представляют собой сложные проблемы. Патент CN 201210531022.1 раскрывает способ, в котором полученную азотную кислоту концентрируют, и затем используют часть повторно используемого газа, содержащего NO, для взаимодействия с ней с получением NO, который возвращают обратно в реактор регенерации метилнитрита. Однако повторно используемый газ, содержащий NO, кроме того содержит большое количество газов, таких как метилнитрит и метанол, которые также будут взаимодействовать с концентрированной азотной кислотой, что приводит к получению сложных продуктов и влияет на эффективность устройства.
Таким образом, существующий способ получения этиленгликоля с использованием угля обладает главным образом такими недостатками, как низкий коэффициент использования катализатора, низкий коэффициент упаковки катализатора, невозможность полного использования ценных газов в устройстве с загрязнением ими окружающей среды, невозможность полностью использовать теплоту системы устройств, и, следовательно, социальные и экономические преимущества несовершенны.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является получение способа и системы устройств для улучшения производственной мощности устройства одной серии и реализации обработки остаточных газов, регенерации побочных продуктов и полного использования исходных веществ для решения проблем существующего способа получения этиленгликоля, связанных с низкой степенью использования исходных веществ, высокой стоимостью производства, низким коэффициентом использования катализатора, низким коэффициентом упаковки катализатора, слишком большими капиталовложениями в оборудование, невозможностью адаптации оборудования одной серии для увеличения устройства, высокого уровня потребления системы, невозможностью удовлетворения устройством постоянно возрастающих строгих национальных требований к окружающей среде на промышленных предприятиях во время использования и тому подобных.
Настоящее изобретение осуществлено посредством следующего технического решения:
Система устройств для получения диметилоксалата карбонилированием промышленного синтез-газа при высоком давлении и получения этиленгликоля гидрированием диметилоксалата содержит систему реакции карбонилирования, систему реакции этерификации, совмещенную систему регенерации продувочного газа и отработанной кислоты и систему реакции гидрирования;
система реакции карбонилирования содержит реактор карбонилирования, первый газожидкостный сепаратор, колонну промывки метанолом, колонну ректификации метанола и колонну ректификации ДМО; реактор карбонилирования снабжен верхним загрузочным отверстием, нижним разгрузочным отверстием, нижним входным отверстием для охлаждающего вещества и верхним выходным отверстием для охлаждающего вещества; первый газожидкостный сепаратор снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для газа и выходным отверстием для жидкости; колонна промывки метанолом снабжена загрузочным отверстием в верхней части, загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна ректификации метанола снабжена загрузочным отверстием в верхней части, загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна ректификации ДМО снабжена загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием;
система реакции этерификации содержит этерификационную колонну и колонну регенерации метанола; этерификационная колонна снабжена верхним загрузочным отверстием, загрузочным отверстием в верхней части, множеством загрузочных отверстий в нижней части, срединным входным отверстием для флегмы, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна регенерации метанола снабжена загрузочным отверстием в нижней половине, загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием;
совмещенная система регенерации продувочного газа и отработанной кислоты содержит колонну концентрирования азотной кислоты, колонну регенерации NO, колонну регенерации МН (метилнитрита) и резервуар для короткоцикловой безнагревной адсорбции; колонна концентрирования азотной кислоты снабжена срединным загрузочным отверстием, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием;
колонна регенерации NO снабжена верхним загрузочным отверстием, срединным загрузочным отверстием, нижним загрузочным отверстием, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна регенерации МН снабжена загрузочным отверстием в верхней части, загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; резервуар для короткоцикловой безнагревной адсорбции снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для регенерированного газа и выходным отверстием для отработанного газа;
система реакции гидрирования содержит рециркуляционный компрессор гидрирования, реактор гидрирования, второй газожидкостный сепаратор, мембранный сепаратор, колонну сепарации метанола, ректификационную колонну для легких компонентов и колонну получения этиленгликоля; рециркуляционный компрессор гидрирования содержит входное отверстие и выходное отверстие; реактор гидрирования снабжен верхним загрузочным отверстием, нижним разгрузочным отверстием, нижним входным отверстием для охлаждающего вещества и верхним выходным отверстием для охлаждающего вещества; второй газожидкостный сепаратор снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для газа и выходным отверстием для жидкости; мембранный сепаратор снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для регенерированного газа и выходным отверстием для отработанного газа; колонна сепарации метанола снабжена срединным загрузочным отверстием, верхним выходным отверстием для неконденсирующегося газа, верхним выходным отверстием для легких компонентов жидкой фазы и нижним выходным отверстием для тяжелых компонентов жидкой фазы; ректификационная колонна для легких компонентов снабжена загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна получения этиленгликоля снабжена загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием, выходным отверстием в верхней части и нижним выходным отверстием;
2
верхнее загрузочное отверстие реактора карбонилирования соединено с трубой для исходного СО и трубой для исходного N посредством трубопровода; нижнее разгрузочное отверстие реактора карбонилирования соединено с загрузочным отверстием первого газожидкостного сепаратора посредством трубопровода; выходное отверстие для газа первого газожидкостного сепаратора соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны промывки метанолом посредством трубопровода; выходное отверстие для жидкости первого газожидкостного сепаратора соединено с загрузочным отверстием в верхней части колонны ректификации метанола посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны промывки метанолом снабжено выходным патрубком А и выходным патрубком В, выходной патрубок А соединен с одним из загрузочных отверстий в нижней части этерификационной колонны посредством трубопровода, и выходной патрубок В соединен с нижним загрузочным отверстием колонны регенерации NO посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны промывки метанолом соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны ректификации метанола посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны ректификации метанола соединено с загрузочным отверстием в верхней части этерификационной колонны посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны ректификации метанола соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны ректификации ДМО посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны ректификации ДМО соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования посредством трубопровода, и верхнее выходное отверстие колонны ректификации ДМО представляет собой выходное отверстие для полученного ДМК;
2
остальные загрузочные отверстия в нижней части этерификационной колонны соответственно соединены с трубой для исходного NO и множеством труб для исходного О посредством трубопроводов; верхнее загрузочное отверстие этерификационной колонны соединено с трубой для исходного метанола посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие этерификационной колонны снабжено выходным патрубком С и выходным патрубком D, выходной патрубок С соединен со срединным входным отверстием для флегмы этерификационной колонны посредством трубопровода, и выходной патрубок D соединен с загрузочным отверстием в нижней части колонны регенерации метанола посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие этерификационной колонны соединено с верхним загрузочным отверстием реактора карбонилирования посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны регенерации метанола снабжено выходным патрубком Е и выходным патрубком F, выходной патрубок Е соединен с загрузочным отверстием в верхней части этерификационной колонны посредством трубопровода, и выходной патрубок F соединен с загрузочным отверстием в верхней части колонны регенерации МН посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны регенерации метанола соединено со срединным загрузочным отверстием колонны концентрирования азотной кислоты посредством трубопровода;
верхнее выходное отверстие колонны концентрирования азотной кислоты представляет собой выходное отверстие для стока отработанной жидкости; нижнее выходное отверстие колонны концентрирования азотной кислоты соединено со срединным загрузочным отверстием колонны регенерации NO посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны регенерации NO соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны регенерации МН посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны регенерации NO соединено с загрузочным отверстием в нижней половине колонны регенерации метанола посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны регенерации МН соединено с загрузочным отверстием резервуара для короткоцикловой безнагревной адсорбции посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны регенерации МН соединено с загрузочным отверстием в верхней части этерификационной колонны посредством трубопровода; выходное отверстие для регенерированного газа резервуара для короткоцикловой безнагревной адсорбции соединено с верхним загрузочным отверстием реактора карбонилирования посредством трубопровода; выходное отверстие для отработанного газа резервуара для короткоцикловой безнагревной адсорбции соединено с внешним регенерационным устройством посредством трубопровода;
входное отверстие рециркуляционного компрессора гидрирования соединено с трубой для исходного промышленного водорода посредством трубопровода, и выходное отверстие рециркуляционного компрессора гидрирования соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования посредством трубопровода; нижнее разгрузочное отверстие реактора гидрирования соединено с загрузочным отверстием второго газожидкостного сепаратора посредством трубопровода; выходное отверстие для газа второго газожидкостного сепаратора снабжено выходным патрубком G и выходным патрубком Н, выходной патрубок G соединен с входным отверстием рециркуляционного компрессора гидрирования посредством трубопровода, и выходной патрубок Н соединен с загрузочным отверстием мембранного сепаратора посредством трубопровода; выходное отверстие для жидкости второго газожидкостного сепаратора соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны сепарации метанола посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для неконденсирующегося газа колонны сепарации метанола соединено с загрузочным отверстием мембранного сепаратора посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для легких компонентов жидкой фазы колонны сепарации метанола снабжено выходным патрубком I и выходным патрубком J, выходной патрубок I соединен с загрузочным отверстием в верхней части колонны промывки метанолом посредством трубопровода, и выходной патрубок J соединен с верхним загрузочным отверстием колонны регенерации NO посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие для тяжелых компонентов жидкой фазы колонны сепарации метанола соединено с загрузочным отверстием в нижней части ректификационной колонны для легких компонентов посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для легких компонентов ректификационной колонны для легких компонентов соединено с внешним устройством для регенерации метанола посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие для тяжелых компонентов ректификационной колонны для легких компонентов соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны получения этиленгликоля посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны получения этиленгликоля соединено с внешним устройством для регенерации 1,2-БДО (1,2-бутандиол) посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны получения этиленгликоля соединено с внешним устройством для регенерации посредством трубопровода; выходное отверстие в верхней части колонны получения этиленгликоля представляет собой выходное отверстие для полученного этиленгликоля; и выходное отверстие для отработанного газа мембранного сепаратора соединено с внешним регенерационным устройством посредством трубопровода, и выходное отверстие для регенерированного газа мембранного сепаратора соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования посредством трубопровода.
Реактор карбонилирования снаружи соединен с дегидратационной колонной; дегидратационная колонна снабжена загрузочным отверстием и выходным отверстием для осушенного газа; верхнее выходное отверстие этерификационной колонны и выходное отверстие для регенерированного газа резервуара для короткоцикловой безнагревной адсорбции соединены с загрузочным отверстием дегидратационной колонны посредством трубопроводов; и выходное отверстие для осушенного газа дегидратационной колонны соединено с верхним загрузочным отверстием реактора карбонилирования посредством трубопровода.
Дегидратационная колонна состоит из осушителя с молекулярным ситом А и осушителя с молекулярным ситом В, работающих попеременно и регенерируемых; осушитель с молекулярным ситом А и осушитель с молекулярным ситом В заполнены адсорбентами; и адсорбенты выбраны из группы, состоящей из молекулярного сита 3А, молекулярного сита 4А, молекулярного сита 5А, молекулярного сита 9А и оксида кальция.
2
Нижнее разгрузочное отверстие реактора карбонилирования соединено с выходным теплообменником I; выходной теплообменник I снабжен входным отверстием для потока холодного вещества, выходным отверстием для потока холодного вещества, входным отверстием для потока горячего вещества и выходным отверстием для потока горячего вещества; труба для исходного СО, труба для исходного N и выходное отверстие для осушенного газа дегидратационной колонны соединены с входным отверстием для потока холодного вещества выходного теплообменника I посредством трубопроводов; выходное отверстие для потока холодного вещества выходного теплообменника I соединено с верхним загрузочным отверстием реактора карбонилирования посредством трубопровода; нижнее разгрузочное отверстие реактора карбонилирования соединено с входным отверстием для потока горячего вещества выходного теплообменника I; и выходное отверстие для потока горячего вещества выходного теплообменника I соединено с загрузочным отверстием первого газожидкостного сепаратора посредством трубопровода.
Реактор карбонилирования снаружи соединен с паровым барабаном I; паровой барабан I снабжен входным отверстием для охлаждающего вещества, выходным отверстием для охлаждающего вещества, входным отверстием для парожидкостной смеси и выходным отверстием для пара; входное отверстие для охлаждающего вещества парового барабана I соединено с трубой для исходного охлаждающего вещества посредством трубопровода; выходное отверстие для охлаждающего вещества парового барабана I соединено с нижним входным отверстием для охлаждающего вещества реактора карбонилирования посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для охлаждающего вещества реактора карбонилирования соединено с входным отверстием для парожидкостной смеси парового барабана I посредством трубопровода; и выходное отверстие для пара парового барабана I соединено с внешней системой для регенерации пара посредством трубопровода.
Рециркуляционный компрессор карбонилирования соединен с одной стороны с выходным патрубком А колонны промывки метанолом, и с другой - с загрузочным отверстием в нижней части этерификационной колонны; рециркуляционный компрессор карбонилирования снабжен входным отверстием и выходным отверстием; выходной патрубок А соединен с входным отверстием рециркуляционного компрессора карбонилирования посредством трубопровода; и выходное отверстие рециркуляционного компрессора карбонилирования соединено с загрузочным отверстием в нижней части этерификационной колонны посредством трубопровода.
Компрессор соединен с одной стороны с верхним выходным отверстием колонны регенерации NO, и с другой - с нижним загрузочным отверстием колонны регенерации МН; компрессор снабжен входным отверстием и выходным отверстием; верхнее выходное отверстие колонны регенерации NO соединено с входным отверстием компрессора посредством трубопровода; и выходное отверстие компрессора соединено с нижним загрузочным отверстием колонны регенерации МН посредством трубопровода.
Нижнее разгрузочное отверстие реактора гидрирования соединено с выходным теплообменником II; выходной теплообменник II снабжен входным отверстием для потока холодного вещества, выходным отверстием для потока холодного вещества, входным отверстием для потока горячего вещества и выходным отверстием для потока горячего вещества; нижнее выходное отверстие колонны ректификации ДМО, выходное отверстие для регенерированного газа мембранного сепаратора и выходное отверстие рециркуляционного компрессора гидрирования соединены с входным отверстием для потока холодного вещества выходного теплообменника II посредством трубопроводов; выходное отверстие для потока холодного вещества выходного теплообменника II соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования посредством трубопровода; нижнее разгрузочное отверстие реактора гидрирования соединено с входным отверстием для потока горячего вещества выходного теплообменника II посредством трубопровода; и выходное отверстие для потока горячего вещества выходного теплообменника II соединено с загрузочным отверстием второго газожидкостного сепаратора посредством трубопровода.
Верхнее загрузочное отверстие реактора гидрирования соединено с пусковым нагревательным устройством, пусковое нагревательное устройство снабжено загрузочным отверстием и разгрузочным отверстием; выходное отверстие для потока холодного вещества выходного теплообменника II соединено с загрузочным отверстием пускового нагревательного устройства посредством трубопровода; и разгрузочное отверстие пускового нагревательного устройства соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования посредством трубопровода.
Реактор гидрирования снаружи соединен с паровым барабаном II, паровой барабан II снабжен входным отверстием для охлаждающего вещества, выходным отверстием для охлаждающего вещества, входным отверстием для парожидкостной смеси и выходным отверстием для пара; входное отверстие для охлаждающего вещества парового барабана II соединено с трубой для исходного охлаждающего вещества посредством трубопровода; выходное отверстие для охлаждающего вещества парового барабана II соединено с нижним входным отверстием для охлаждающего вещества реактора гидрирования посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для охлаждающего вещества реактора гидрирования соединено с входным отверстием для парожидкостной смеси парового барабана II посредством трубопровода; и выходное отверстие для пара парового барабана II соединено с внешней системой для регенерации пара посредством трубопровода.
Второй газожидкостный сепаратор содержит газожидкостный сепаратор высокого давления и газожидкостный сепаратор низкого давления; газожидкостный сепаратор высокого давления снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для газа и выходным отверстием для жидкости; газожидкостный сепаратор низкого давления снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для газа и выходным отверстием для жидкости; выходное отверстие для потока горячего вещества выходного теплообменника II соединено с загрузочным отверстием газожидкостного сепаратора высокого давления посредством трубопровода; выходное отверстие для газа газожидкостного сепаратора высокого давления снабжено выходным патрубком K и выходным патрубком L, выходной патрубок K соединен с входным отверстием рециркуляционного компрессора гидрирования посредством трубопровода, и выходной патрубок L соединен с загрузочным отверстием газожидкостного сепаратора низкого давления посредством трубопровода; выходное отверстие для жидкости газожидкостного сепаратора высокого давления соединено со срединным загрузочным отверстием колонны сепарации метанола посредством трубопровода; выходное отверстие для газа газожидкостного сепаратора низкого давления соединено с загрузочным отверстием мембранного сепаратора посредством трубопровода; и выходное отверстие для жидкости газожидкостного сепаратора низкого давления соединено со срединным загрузочным отверстием колонны сепарации метанола посредством трубопровода.
Резервуар для абсорбции метанола расположен перед загрузочным отверстием мембранного сепаратора; резервуар для абсорбции метанола снабжен загрузочным отверстием и выходным отверстием для очищенного газа; выходное отверстие для газа газожидкостного сепаратора низкого давления и верхнее выходное отверстие для неконденсирующегося газа колонны сепарации метанола соединены с загрузочным отверстием резервуара для абсорбции метанола посредством трубопроводов; и выходное отверстие для очищенного газа резервуара для абсорбции метанола соединено с загрузочным отверстием мембранного сепаратора посредством трубопровода.
Предпочтительно, реактор карбонилирования представляет собой пластинчатый реактор, трубчатый реактор или комбинированный трубчато-пластинчатый реактор.
Предпочтительно, реактор карбонилирования представляет собой пластинчатый реактор карбонилирования с неподвижным слоем.
Предпочтительно, центр пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем снабжен фиксирующей секцией для группы пластин, в фиксирующей секции для группы пластин расположена группа пластин, и фиксирующая секция для группы пластин дополнительно снабжена нижним входным отверстием и верхним выходным отверстием; слой катализатора расположен между внешней стенкой фиксирующей секции для группы пластин и внутренней стенкой пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем; слой катализатора заполнен катализатором реакции карбонилирования, и слой катализатора дополнительно снабжен верхним входным отверстием и нижним выходным отверстием; внизу пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем нижнее входное отверстие для охлаждающего вещества пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем соединено с нижним входным отверстием фиксирующей секции для группы пластин посредством трубопровода, и нижнее выходное отверстие слоя катализатора соединено с нижним разгрузочным отверстием пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем посредством трубопровода; и вверху пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем верхнее загрузочное отверстие пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем соединено с верхним входным отверстием слоя катализатора посредством трубопровода, и верхнее выходное отверстие фиксирующей секции для группы пластин соединено с верхним выходным отверстием для охлаждающего вещества пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем посредством трубопровода.
Предпочтительно, этерификационная колонна представляет собой насадочную колонну.
Предпочтительно, этерификационная колонна представляет собой комбинированную тарельчато-насадочную колонну, имеющую тарельчатую часть и насадочную часть.
Предпочтительно, колонна промывки метанолом, колонна ректификации метанола, колонна регенерации метанола, колонна регенерации NO, колонна регенерации МН, колонна ректификации ДМО и колонна концентрирования азотной кислоты представляют собой насадочные колонны, тарельчатые колонны или колпачковые колонны.
Предпочтительно, насадки, заполняющие насадочные колонны, представляют собой нерегулярные насадки или высокоэффективные регулярные насадки; форма нерегулярной насадки представляет собой седлообразную, кольцо Рашига, кольцо Палля, уил ринг (wheel ring), седло Инталокс, сферическую или колоннообразную; и высокоэффективная регулярная насадка представляет собой гофрированную насадку, хордовую насадку или насадку импульс пакинг (impulse packing).
Предпочтительно, реактор гидрирования представляет собой пластинчатый реактор, трубчатый реактор или комбинированный трубчато-пластинчатый реактор.
Более предпочтительно, реактор гидрирования представляет собой пластинчатый реактор гидрирования с неподвижным слоем.
Предпочтительно, центр пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем снабжен фиксирующей секцией для группы пластин, в фиксирующей секции для группы пластин расположена группа пластин, и фиксирующая секция для группы пластин дополнительно снабжена нижним входным отверстием и верхним выходным отверстием; слой катализатора расположен между внешней стенкой фиксирующей секции для группы пластин и внутренней стенкой пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем; слой катализатора заполнен катализатором реакции гидрирования, и слой катализатора дополнительно снабжен верхним входным отверстием и нижним выходным отверстием; внизу пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем нижнее входное отверстие для охлаждающего вещества пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем соединено с нижним входным отверстием фиксирующей секции для группы пластин посредством трубопровода, и нижнее выходное отверстие слоя катализатора соединено с нижним разгрузочным отверстием пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем посредством трубопровода; и вверху пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем верхнее загрузочное отверстие пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем соединено с верхним входным отверстием слоя катализатора посредством трубопровода, и верхнее выходное отверстие фиксирующей секции для группы пластин соединено с верхним выходным отверстием для охлаждающего вещества пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем посредством трубопровода.
Предпочтительно, мембранный сепаратор состоит из 1-100 половолоконных мембранных модулей, соединенных параллельно или последовательно.
2
Способ получения диметилоксалата карбонилированием промышленного синтез-газа при высоком давлении и получения этиленгликоля гидрированием диметилоксалата включает стадии, на которых промышленные NO, О и метанол используют в качестве исходных веществ для проведения реакции этерификации с получением метилнитрита, затем используют промышленный СО и метилнитрит для проведения реакции карбонилирования с получением продуктов карбонилирования, в основном включающих диметилоксалат и диметилкарбонат, продукты карбонилирования разделяют с получением продуктов диметилкарбоната, диметилоксалат затем гидрируют с получением продуктов этиленгликоля, и отработанная кислота, полученная в ходе реакции этерификации, и продувочный газ, полученный в ходе реакции карбонилирования, подвергают совместной регенерации для повторного использования.
Уравнения реакций представляют собой следующие:
2
3
3
2
Реакция этерификации: 4NO+O+4CHOH→4CHONO+2HO;
3
3
2
Реакция карбонилирования: 2CO+2CHONO→(COOCH)+2NO;
3
2
2
2
2
3
Реакция гидрирования: (СООСН)+4Н→(СНОН)+2СНОН;
2
2
2
2
2
Общая реакция: 4СО+O+8Н→2(СНОН)+2HO.
Способ получения диметилоксалата карбонилированием промышленного синтез-газа при высоком давлении и получения этиленгликоля гидрированием диметилоксалата включает следующие стадии:
2
(1) промышленные NO, O и метанол подают в этерификационную колонну для проведения реакции этерификации; содержащую метилнитрит газовую смесь вверху этерификационной колонны подают в реактор карбонилирования для проведения реакции карбонилирования; часть кислотно-спиртового раствора внизу этерификационной колонны в виде флегмы стекает в этерификационную колонну, и часть кислотно-спиртового раствора подают в колонну регенерации метанола; часть метанола, регенерированного вверху колонны регенерации метанола, возвращают в этерификационную колонну для повторного использования, и остальная часть метанола поступает в колонну регенерации МН в качестве промывочного раствора; и отработанная кислота внизу колонны регенерации метанола поступает в колонну концентрирования азотной кислоты для проведения концентрирования;
2
-1
(2) метилнитрит, поступающий из этерификационной колонны, и подаваемые промышленные СО и N поступают в реактор карбонилирования для проведения реакции карбонилирования в присутствии катализатора реакции карбонилирования, где температура проведения реакции карбонилирования составляет 30-200°C, реакционное давление составляет 1-10 МПа, и часовая объемная скорость газа составляет 3000-30000 ч;
(3) продукты карбонилирования поступают в первый газожидкостный сепаратор для проведения газожидкостной сепарации, газовая фаза поступает в колонну промывки метанолом, и жидкая фаза поступает в колонну ректификации метанола; часть компонентов газовой фазы вверху колонны промывки метанолом возвращают в этерификационную колонну, и часть компонентов газовой фазы поступает в колонну регенерации NO в качестве продувочного газа для проведения регенерации; компоненты жидкой фазы внизу колонны промывки метанолом поступают в колонну ректификации метанола для проведения ректификации и сепарации; смесь метанола и метилнитрита, регенерированную вверху колонны ректификации метанола, возвращают в этерификационную колонну для повторного использования, и тяжелые компоненты внизу колонны поступают в колонну ректификации ДМО; и продукты ДМК получают вверху колонны ректификации ДМО, и компоненты диметилоксалата внизу колонны поступают в реактор гидрирования для проведения реакции гидрирования;
2
2
(4) отработанную кислоту, поступающую из колонны регенерации метанола, концентрируют до концентрации азотной кислоты 10-68 масс. % в колонне концентрирования азотной кислоты, и затем концентрированную отработанную кислоту возвращают в колонну регенерации NO; концентрированную азотную кислоту, метанол и продувочный газ, поступающий из колонны промывки метанолом, подвергают регенерации этерификацией в колонне регенерации NO; легкие компоненты газовой фазы вверху колонны регенерации NO поступают в колонну регенерации МН, и отработанную жидкость, представляющую собой содержащую метанол азотную кислоту, полученную внизу колонны, возвращают в колонну регенерации метанола для проведения дополнительной регенерации; поток газовой фазы, полученный после промывки регенерированным метанолом в колонне регенерации МН, поступает в резервуар для короткоцикловой безнагревной адсорбции, и содержащий метилнитрит спиртовой раствор внизу колонны регенерации МН поступает в этерификационную колонну; и СО, отделенный в резервуаре для короткоцикловой безнагревной адсорбции, выпускают наружу для обработки, и регенерированный N и очищенный газ СО поступают в реактор карбонилирования для повторного использования;
(5) компоненты диметилоксалата, поступающие из колонны ректификации ДМО, смешивают с промышленным водородом, нагнетаемым рециркуляционным компрессором гидрирования, затем смесь поступает в реактор гидрирования, и проводят реакцию гидрирования в присутствии катализатора гидрирования с получением метанола, этиленгликоля и так далее, где температура проведения реакции гидрирования составляет 160-320°C, реакционное давление составляет 1-10 МПа, и часовая объемная скорость жидкости составляет 1-3 кг/кг⋅ч; и
(6) продукты гидрирования поступают во второй газожидкостный сепаратор для проведения газожидкостной сепарации, часть газовой фазы нагнетают рециркуляционным компрессором гидрирования и затем возвращают в реактор гидрирования, остальная часть газовой фазы поступает в мембранный сепаратор для проведения регенерации и затем возвращается в реактор гидрирования для повторного использования, тогда как жидкая фаза поступает в колонну получения этиленгликоля для проведения сепарации с получением продуктов этиленгликоля.
Где,
предпочтительно, реактор карбонилирования снаружи соединен с дегидратационной колонной; и газовую фазу, регенерированную в резервуаре для короткоцикловой безнагревной адсорбции, и содержащую метилнитрит газовую смесь, поступающую из верха этерификационной колонны, обезвоживают в дегидратационной колонне, и затем они поступают в реактор карбонилирования для проведения реакции карбонилирования.
Предпочтительно, дегидратационная колонна состоит из осушителя с молекулярным ситом А и осушителя с молекулярным ситом В, работающих попеременно и регенерируемых; осушитель с молекулярным ситом А и осушитель с молекулярным ситом В заполнены адсорбентами; и адсорбенты выбраны из группы, состоящей из молекулярного сита 3А, молекулярного сита 4А, молекулярного сита 5А, молекулярного сита 9А и оксида кальция. Рабочая температура осушителя с молекулярным ситом А и осушителя с молекулярным ситом В составляет 40-260°C, и давление составляет 1-10 МПа. Если специально не указано иное, давление в настоящем изобретении относится к измеренному давлению.
Предпочтительно, осушенный газ получают обработкой в дегидратационной колонне, и содержание воды в осушенном газе составляет 0,1-100 м.д.
2
Предпочтительно, реактор карбонилирования снаружи соединен с выходным теплообменником I; и промышленные СО и N и осушенный газ, поступающий из дегидратационной колонны, которые используют в качестве исходных веществ для реакции карбонилирования, обмениваются теплом с продуктами карбонилирования, поступающими из реактора карбонилирования через выходной теплообменник I, и затем поступают в реактор карбонилирования для проведения реакции карбонилирования.
Предпочтительно, часть компонентов газовой фазы, поступающих из верха колонны промывки метанолом, нагнетают рециркуляционным компрессором карбонилирования, и затем они поступают в этерификационную колонну.
Предпочтительно, легкие компоненты газовой фазы вверху колонны регенерации NO сжимают и нагнетают компрессором, и затем они поступают в колонну регенерации МН.
Предпочтительно, реактор гидрирования снаружи соединен с выходным теплообменником II; и компоненты диметилоксалата, поступающие из колонны ректификации ДМО, промышленный водород и повторно используемый газ, поступающий из нагнетающего рециркуляционного компрессора, и регенерированный газ, поступающий из мембранного сепаратора, которые используют в качестве исходных веществ для реакции гидрирования, обмениваются теплом с продуктами гидрирования, поступающими из реактора гидрирования через выходной теплообменник II, и затем поступают в реактор гидрирования для проведения реакции гидрирования.
Предпочтительно, жидкая фаза, отделенная вторым газожидкостным сепаратором, сначала поступает в колонну сепарации метанола; неконденсирующийся газ, регенерированный вверху колонны сепарации метанола, поступает в мембранный сепаратор, часть легких компонентов жидкой фазы, таких как метанол, регенерированный вверху колонны сепарации метанола, поступает в верхнюю часть колонны промывки метанолом в качестве промывочной жидкости, и остальная часть поступает в колонну регенерации NO; тяжелые компоненты жидкой фазы внизу колонны сепарации метанола поступают в ректификационную колонну для легких компонентов для проведения дополнительной сепарации и очистки; легкие компоненты вверху ректификационной колонны для легких компонентов поступают во внешнее устройство для регенерации спирта для проведения регенерации; тяжелые компоненты внизу ректификационной колонны для легких компонентов поступают в колонну получения этиленгликоля; и легкие компоненты вверху колонны получения этиленгликоля поступают во внешнее устройство для регенерации 1,2-БДО для проведения дополнительной регенерации, тяжелые компоненты внизу колонны получения этиленгликоля поступают во внешнее устройство для регенерации для проведения последующей обработки, и продукты этиленгликоля выводят из боковой линии в верхней части колонны получения этиленгликоля.
Предпочтительно, второй газожидкостный сепаратор содержит газожидкостный сепаратор высокого давления и газожидкостный сепаратор низкого давления; часть газовой фазы, отделенной газожидкостным сепаратором высокого давления, поступает в рециркуляционный компрессор гидрирования, и остальная часть поступает в газожидкостный сепаратор низкого давления; жидкая фаза, отделенная газожидкостным сепаратором высокого давления, поступает в колонну сепарации метанола; и газовая фаза, отделенная газожидкостным сепаратором низкого давления, поступает в мембранный сепаратор, и жидкая фаза, отделенная газожидкостным сепаратором низкого давления, поступает в колонну сепарации метанола.
Предпочтительно, 0,1-10 об. % газовой фазы, отделенной газожидкостным сепаратором высокого давления, поступает в газожидкостный сепаратор низкого давления.
Предпочтительно, газовая фаза, отделенная газожидкостным сепаратором низкого давления, и неконденсирующийся газ, поступающий из колонны сепарации метанола, поступают в мембранный сепаратор после абсорбции метанола в резервуаре для абсорбции метанола.
Предпочтительно, реактор карбонилирования представляет собой пластинчатый реактор, трубчатый реактор или комбинированный трубчато-пластинчатый реактор.
Более предпочтительно, реактор карбонилирования представляет собой пластинчатый реактор карбонилирования с неподвижным слоем.
Предпочтительно, центр пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем снабжен фиксирующей секцией для группы пластин, и в фиксирующей секции для группы пластин расположена группа пластин; слой катализатора расположен между внешней стенкой фиксирующей секции для группы пластин и внутренней стенкой пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем; слой катализатора заполнен катализатором реакции карбонилирования; после достижения исходными веществами для реакции карбонилирования температуры на входе в слой катализатора, исходные вещества для реакции карбонилирования поступают в слой катализатора из верха пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем для проведения реакции карбонилирования; охлаждающие вещества, вводимые снаружи, поступают в фиксирующую секцию для группы пластин из низа пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем, и их выводят из верха пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем, и теплообмен осуществляют методом обратного потока для отведения тепла, выделяемого в ходе реакции карбонилирования; и продукты карбонилирования, поступающие из низа слоя катализатора, выводят из низа пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем.
Предпочтительно, пластинчатый реактор карбонилирования с неподвижным слоем снаружи соединен с паровым барабаном I; охлаждающие вещества, вводимые снаружи, поступают в паровой барабан I, и охлаждающие вещества в паровом барабане I поступают в фиксирующую секцию для группы пластин пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем, и обмениваются теплом со слоем катализатора для отведения тепла реакции; и нагретые охлаждающие вещества, представляющие собой парожидкостную смесь, поступают в паровой барабан I для проведения газожидкостной сепарации, и полученный насыщенный пар низкого давления поступает во внешнюю систему для регенерации пара низкого давления для повторного использования.
Предпочтительно, катализатор реакции карбонилирования представляет собой коммерчески доступный катализатор, производимый Shanghai Wuzheng Engineering Technology Co., Ltd., и тип катализатора представляет собой DMO-0701T.
Предпочтительно, этерификационная колонна представляет собой насадочную колонну.
Предпочтительно, этерификационная колонна представляет собой комбинированную тарельчато-насадочную колонну, имеющую тарельчатую часть и насадочную часть.
Предпочтительно, число теоретических тарелок этерификационной колонны составляет 20-50. Порядковые номера тарелок колонны для всех колонн считаются последовательно, тарелка вверху колонны именуется первой тарелкой колонны, и затем тарелки колонны располагаются с верха к низу колонны согласно порядковым номерам.
2
Предпочтительно, при подаче в этерификационную колонну О соответственно подают на 16-ю-50-ю тарелки колонны в 2-8 циклов; NO и легкие компоненты газовой фазы, поступающие из верха колонны промывки метанолом, подают на 18-ю-50-ю тарелки колонны; свежий метанол, регенерированный метанол, поступающий из верха колонны регенерации метанола, смесь регенерированного метанола и метилнитрита, поступающую из верха колонны ректификации метанола, и содержащий метилнитрит спиртовой раствор, поступающий из низа колонны регенерации МН, подают на 1-ю-5-ю тарелки колонны; флегму из низа этерификационной колонны подают на 10-ю-25-ю тарелки колонны.
2
Предпочтительно, молярное соотношение между О, NO и метанолом в этерификационной колонне составляет (0,01-0,8):(0,1-3,2):(0,8-50).
Предпочтительно, температура вверху этерификационной колонны составляет 30-80°C, температура внизу колонны составляет 50-200°C, температура в зоне реакции составляет 50-160°C, и реакционное давление составляет 0,5-10 МПа.
Предпочтительно, колонна регенерации метанола, колонна промывки метанолом, колонна ректификации метанола колонна концентрирования азотной кислоты, колонна регенерации NO, колонна регенерации МН и колонна ректификации ДМО представляют собой насадочные колонны, тарельчатые колонны или колпачковые колонны.
Предпочтительно, насадки, заполняющие насадочные колонны, представляют собой нерегулярные насадки или высокоэффективные регулярные насадки; форма нерегулярной насадки представляет собой седлообразную, кольцо Рашига, кольцо Палля, уил ринг, седло Инталокс, сферическую или колоннообразную; и высокоэффективная регулярная насадка представляет собой гофрированную насадку, хордовую насадку или насадку импульс пакинг.
Предпочтительно, число теоретических тарелок колонны регенерации метанола составляет 5-50, температура вверху колонны составляет 40-150°C, температура внизу колонны составляет 60-230°C, и давление вверху колонны составляет 0,01-2,0 МПа.
Предпочтительно, флегмовое число для легких компонентов вверху колонны регенерации метанола составляет 0,1-3,0.
Предпочтительно, доля части, которая повторно поступает в этерификационную колонну, в регенерированном метаноле вверху колонны регенерации метанола составляет 10-90 масс. %.
Предпочтительно, число теоретических тарелок колонны промывки метанолом составляет 10-50, температура вверху колонны составляет 15-70°C, температура внизу колонны составляет 10-100°C, и давление вверху колонны составляет 0,9-10 МПа.
Предпочтительно, доля продувочного газа в компонентах газовой фазы вверху колонны промывки метанолом составляет 0,05-5 об. %.
Предпочтительно, колонна ректификации метанола представляет собой колонну экстракционной ректификации, число теоретических тарелок которой составляет 10-60, температура вверху колонны составляет 50-150°C, температура внизу колонны составляет 130-250°C, и давление вверху колонны составляет 0,01-0,5 МПа.
Предпочтительно, число теоретических тарелок колонны концентрирования азотной кислоты составляет 1-30, температура вверху колонны составляет 30-110°C, температура внизу колонны составляет 60-160°C, и давление вверху колонны составляет 0,01-0,3 МПа.
Предпочтительно, флегмовое число для легких компонентов вверху колонны концентрирования азотной кислоты составляет 0,01-3.
Предпочтительно, число теоретических тарелок колонны регенерации NO составляет 5-30, температура вверху колонны составляет 30-120°C, температура внизу колонны составляет 50-200°C, и давление вверху колонны составляет 1-10 МПа.
Предпочтительно, продувочный газ подают на 5-ю-30-ю тарелки колонны регенерации NO; концентрированную азотную кислоту подают на 1-ю-10-ю тарелки колонны регенерации NO; и регенерированный метанол, поступающий из верха колонны сепарации метанола, подают на 1-ю-10-ю тарелки колонны.
Предпочтительно, молярное соотношение между азотной кислотой, метанолом и NO в продувочном газе колонны регенерации NO составляет (1,1-10):(2-100):(1-5).
Предпочтительно, число теоретических тарелок колонны регенерации МН составляет 10-60, температура вверху колонны составляет 0-50°C, температура внизу колонны составляет 0-80°C, и реакционное давление составляет 1-10 МПа.
Предпочтительно, число теоретических тарелок колонны ректификации ДМО составляет 10-50, температура вверху колонны составляет 80-120°C, температура внизу колонны составляет 120-200°C, и работу проводят при нормальном или пониженном давлении.
Предпочтительно, флегмовое число для легких компонентов вверху колонны ректификации ДМО составляет 0,1-100.
2
2
2
2
Предпочтительно, компоненты очищенного газа, регенерированного в резервуаре для короткоцикловой безнагревной адсорбции, включают 60-80 об. % N и 20-40 об. % СО; и отделенный газ CO составляет 0,1-5 об. % всего поступающего газа, где концентрация CO составляет 99,8-99,9 об. %; и отделенный газ CO может быть подвергнут обработке во внешнем устройстве.
Предпочтительно, реактор гидрирования представляет собой пластинчатый реактор, трубчатый реактор или комбинированный трубчато-пластинчатый реактор.
Более предпочтительно, реактор гидрирования представляет собой пластинчатый реактор гидрирования с неподвижным слоем.
Предпочтительно, центр пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем снабжен фиксирующей секцией для группы пластин, и в фиксирующей секции для группы пластин расположена группа пластин; слой катализатора расположен между внешней стенкой фиксирующей секции для группы пластин и внутренней стенкой пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем; слой катализатора заполнен катализатором реакции гидрирования; после достижения исходными веществами для реакции гидрирования температуры на входе в слой катализатора, исходные вещества для реакции гидрирования поступают в слой катализатора из верха пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем для проведения реакции гидрирования; охлаждающие вещества, вводимые снаружи, поступают в фиксирующую секцию для группы пластин из низа пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем, и их выводят из верха пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем, и теплообмен осуществляют методом обратного потока для отведения тепла, выделяемого в ходе реакции гидрирования; и продукты гидрирования, поступающие из низа слоя катализатора, выводят из низа пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем.
Предпочтительно, пластинчатый реактор гидрирования с неподвижным слоем снаружи соединен с паровым барабаном II; охлаждающие вещества, вводимые снаружи, поступают в паровой барабан II, и охлаждающие вещества в паровом барабане II поступают в фиксирующую секцию для группы пластин пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем и обмениваются теплом со слоем катализатора для отведения тепла реакции; и нагретые охлаждающие вещества, представляющие собой парожидкостную смесь, поступают в паровой барабан II для проведения газожидкостной сепарации, и полученный насыщенный пар низкого давления поступает во внешнюю систему для регенерации пара низкого давления для повторного использования.
Предпочтительно, охлаждающие вещества представляют собой воду или теплопроводящее масло, и предпочтительно представляют собой воду.
Предпочтительно, пластинчатый реактор гидрирования с неподвижным слоем снаружи соединен с пусковым нагревательным устройством; на начальной стадии запуска температура не удовлетворяет условиям проведения реакции, исходные вещества для реакции гидрирования поступают в пусковое нагревательное устройство для проведения предварительного нагрева, и после достижения при помощи предварительного нагрева температуры на входе в слой катализатора исходные вещества для реакции гидрирования поступают в слой катализатора для проведения реакции гидрирования; на начальной стадии запуска пусковое нагревательное устройство представляет собой единственный источник тепла для реакции гидрирования в пластинчатом реакторе гидрирования с неподвижным слоем, и источником тепла для пускового нагревательного устройства является пар низкого давления.
Предпочтительно, катализатор реакции гидрирования представляет собой коммерчески доступный катализатор, производимый Shanghai Wuzheng Engineering Technology Co., Ltd., и тип катализатора представляет собой MEG-801T.
Предпочтительно, число теоретических тарелок колонны сепарации метанола составляет 10-40, температура вверху колонны составляет 40-70°C, температура внизу колонны составляет 80-180°C, и работу проводят при нормальном или пониженном давлении; и флегмовое число для легких компонентов вверху колонны сепарации метанола составляет 0,1-3.
Предпочтительно, число теоретических тарелок ректификационной колонны для легких компонентов составляет 10-60, температура вверху колонны составляет 58-90°C, температура внизу колонны составляет 70-160°C, и абсолютное давление вверху колонны составляет 5-50 кПа.
Предпочтительно, флегмовое число для легких компонентов вверху ректификационной колонны для легких компонентов составляет 1-50.
Предпочтительно, число теоретических тарелок колонны получения этиленгликоля составляет 30-100, температура вверху колонны составляет 100-150°C, температура внизу колонны составляет 130-230°C, и абсолютное давление вверху колонны составляет 5-50 кПа; и флегмовое число для легких компонентов вверху колонны получения этиленгликоля составляет 50-200, или полное орошение.
Предпочтительно, мембранный сепаратор состоит из 1-100 половолоконных мембранных модулей, соединенных параллельно или последовательно.
Предпочтительно, допустимое давление для наружной поверхности трубок мембранного сепаратора составляет 4,75 МПа, и максимальный перепад давления составляет 1,5 МПа (между исходным газом и пермеатом); и наибольшая рабочая температура для мембранного сепаратора составляет 85°C.
Предпочтительно, концентрация водорода в очищенном газе, полученном в ходе сепарации и очистки, осуществляемых мембранным сепаратором, составляет 88-99,00 об. %, и степень регенерации водорода составляет 90-98,5%.
2
4
2
2
Основным принципом работы мембранного сепаратора является то, что частичный перепад давлений между газами с двух сторон половолоконной мембраны используется в качестве движущей силы, и цель сепарации достигается в ходе таких стадий, как пермеация-растворение-диффузия-десорбция, используя то свойство, что селективная проницаемость половолоконной мембраны различается для разных видов газов. Исходный газ проходит с наружной поверхности волокон половолоконного мембранного модуля, пермеат проходит через поры трубки, и остаточный газ поступает в следующий половолоконный мембранный модуль. Поскольку степень проницаемости для Н на поверхности мембраны в десятки раз больше, чем для CH, N, Ar и т.д., после того, как Н поступает в каждую половолоконную трубку и собирается, его выпускают из нижней части мембранного сепаратора, и ретенат (остаточный газ) выпускают из верхней части половолоконного мембранного модуля. Внутренняя часть половолоконного мембранного модуля представляет собой сердцевину, состоящую из 1000-100000 половолоконных мембранных трубок, и волоконные трубки изготавливают посредством особой обработки высокомолекулярных материалов. Исходный газ поступает из бокового отверстия сепаратора, газ подвергается растворению, пермеации и диффузии на стенках волокон, когда газ, текущий вниз с внешних сторон пучков волоконных трубок, соприкасается с внешними поверхностями половолоконных мембранных трубок, и различные типы газов разделяются ввиду различий в их способности к растворению и пермеации.
Настоящее изобретение обладает следующими техническими эффектами и преимуществами:
Поскольку системы карбонилирования и этерификации работают при высоком давлении, требование к объему оборудования для крупномасштабного устройства для получения этиленгликоля из синтез-газа может быть существенно снижено, облегчается увеличение производительности устройства одной серии, облегчается обеспечение безопасности работы устройства и уменьшаются капиталовложения в оборудование.
Поскольку способ повторного использования отработанной азотной кислоты и способ повторного использования продувочного газа высоко связаны, отработанная жидкость, получаемая в устройстве, может быть повторно обработана и использована в качестве исходного вещества для регенерации продувочного газа, содержащего большое количество монооксида углерода, для получения метилнитрита, необходимого для проведения основной реакции. Объединенная технология способа является научной и оправданной, полное повторное использование выгружаемого отработанного газа и отработанной жидкости проводят в одном реакторе, и она является экономически целесообразной и экологически приемлемой.
Метилнитрит является веществом, чувствительным к температуре, его разложение усиливается с увеличением температуры, в особенности после того, когда температура превышает определенное значение, реакция получения диметилоксалата карбонилированием с помощью СО является высокоэкзотермической реакцией, и поэтому использование подходящего реактора для поддержания равномерного распределения тепла в слое катализатора и контроля за температурой в высокотемпературной зоне реакции является ключевым для предупреждения разложения метилнитрита и повышения выхода продуктов. Пластинчатый реактор карбонилирования в настоящем изобретении представляет собой пластинчатый реактор, в котором проводят реакцию получения диметилоксалата карбонилированием с помощью СО, свойство равномерного распределения температуры реактора может быть полностью использовано, что позволяет достичь свойств улучшения пространственно-временного выхода диметилоксалата и повторного использования теплоты реакции. В то же время, улучшены коэффициент использования катализатора и коэффициент использования объема реактора, увеличен коэффициент упаковки катализатора и улучшена производительность реактора. Такие свойства реакции могут также обеспечить такие же эффекты энергосбережения и снижения потребления при получении этиленгликоля гидрированием диметилоксалата.
Посредством регенерации продувочного газа в части способа, относящейся к гидрированию, ценный источник водорода полностью сохраняется, уменьшается потребление чистого угля, снижается общее энергопотребление и выброс загрязняющих веществ устройством, что имеет достаточно объективное значение. Более того, для системы мембранного сепаратора, используемой для регенерации продувочного газа в части способа, относящейся к гидрированию, давление в реакционной системе при равной нагрузке может быть уменьшено на приблизительно 1 МПа, и для системы компрессора уменьшение давления на выходе может существенно снизить энергопотребление. Ценный источник водорода полностью сохраняется, уменьшается потребление чистого угля, снижается общее энергопотребление и выброс загрязняющих веществ устройством, что имеет достаточно объективное значение. Посредством использования системы мембранного сепаратора повышается скорость реакции гидрирования, и дневной выход этиленгликоля увеличивается на приблизительно 10% по сравнению с традиционным способом.
Суммируя вышеизложенное, путем использования способа при высоком давлении и пластинчатого реактора эффективно решаются затруднения, связанные с увеличением устройства, снижаются капиталовложения в оборудование, посредством регенерации отработанного тепла реакции реализуется эффективная регенерация тепла, снижается энергопотребление установки для получения этиленгликоля и потребление пара и охлаждающей воды; и путем совмещения процессов, связанных с отработанным газом и отработанной жидкостью, снижен выброс токсических веществ и достигается двойная цель энергосбережения и охраны окружающей среды. В настоящем изобретении реализовано полное повторное использование выгружаемого отработанного газа и отработанной жидкости и совокупное использование энергии теплоты реакции устройства и тепла, отделяемого из колонн, улучшена эффективность использования энергии, снижено энергопотребление, и существенно значение применения в промышленности. Настоящее изобретение гарантирует развития технологии получения этиленгликоля из синтез-газа в сторону более экологически приемлемой, высокоэффективной и более энергосберегающей. Настоящее изобретение является технически обоснованным и экономически целесообразным.
Вышеприведенное решение по оптимизации способа может существенно повысить выход продукта и никогда ранее не упоминалось в какой-либо литературе. С точки зрения энергопотребления, способ, предлагаемый в настоящем изобретении, также особенно эффективен, обладает свойством существенного уменьшения энергопотребления и позволяет достичь очень существенного эффекта путем совместного использования стадий повторного использования полезных веществ, в особенности посредством высокого совмещения способа повторного использования отработанной азотной кислоты и способа повторного использования продувочного газа, способа их сепарации, и повторного использования и регенерации водорода из отработанного газа, получаемого в ходе реакции.
Краткое описание графических материалов
Фиг. 1 демонстрирует систему устройств (часть) для получения диметилоксалата карбонилированием промышленного синтез-газа при высоком давлении и получения этиленгликоля гидрированием диметилоксалата.
Фиг. 2 демонстрирует систему устройств (часть) для получения диметилоксалата карбонилированием промышленного синтез-газа при высоком давлении и получения этиленгликоля гидрированием диметилоксалата.
Описание нумерации составляющих:
1: реактор карбонилирования; 2: паровой барабан I; 3: выходной теплообменник I; 4: первый газожидкостный сепаратор; 5: колонна ректификации метанола; 6: колонна ректификации ДМО; 7: колонна промывки метанолом; 8: рециркуляционный компрессор карбонилирования; 9: этерификационная колонна; 10: дегидратационная колонна; 11: колонна регенерации метанола; 12: колонна концентрирования азотной кислоты; 13: колонна регенерации NO; 14: компрессор; 15: колонна регенерации МН; 16: резервуар для короткоцикловой безнагревной адсорбции; 17: реактор гидрирования; 18: паровой барабан II; 19: пусковое нагревательное устройство; 20: выходной теплообменник II; 21: газожидкостный сепаратор высокого давления; 22: колонна сепарации метанола; 23: ректификационная колонна для легких компонентов; 24: колонна получения этиленгликоля; 25: рециркуляционный компрессор гидрирования; 26: газожидкостный сепаратор низкого давления; 27: резервуар для абсорбции метанола; 28: мембранный сепаратор.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Техническое решение по настоящему изобретению будет далее описано посредством конкретных вариантов осуществления. Следует понимать, что одна или более из стадий способа, упомянутых в настоящем изобретении, не исключает ситуации, при которой используются другие стадии способа перед и после стадий, или между этими ясно упомянутыми стадиями могут быть включены стадии другого способа; и также следует понимать, что данные варианты осуществления необходимы только для описания настоящего изобретения, а не для ограничения его объема. Кроме того, если не указано иное, порядковые номера всех стадий способа служат просто удобным отличительным признаком для стадий способа, и не предназначены для ограничения последовательности проведения стадий способа или ограничения объема осуществления настоящего изобретения, и вариации или регулирование соответствующих отношений между ними следует рассматривать как составляющее объем осуществления настоящего изобретения в случае, когда техническое содержание существенно не меняется.
Экспериментальные способы, конкретные условия проведения которых не указаны явным образом в вариантах осуществления ниже, обычно осуществляют в соответствии со стандартными условиями, например, условиями, рекомендуемыми в химических руководствах по проведению или производителями.
Как продемонстрировано на Фиг. 1 и Фиг. 2, система устройств для получения диметилоксалата карбонилированием промышленного синтез-газа при высоком давлении и получения этиленгликоля гидрированием диметилоксалата содержит систему реакции карбонилирования, систему реакции этерификации, совмещенную систему регенерации продувочного газа и отработанной кислоты, и систему реакции гидрирования;
система реакции карбонилирования содержит реактор карбонилирования 1, первый газожидкостный сепаратор 4, колонну промывки метанолом 7, колонну ректификации метанола 5 и колонну ректификации ДМО 6; реактор карбонилирования 1 снабжен верхним загрузочным отверстием, нижним разгрузочным отверстием, нижним входным отверстием для охлаждающего вещества и верхним выходным отверстием для охлаждающего вещества; первый газожидкостный сепаратор 4 снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для газа и выходным отверстием для жидкости; колонна промывки метанолом 7 снабжена загрузочным отверстием в верхней части, загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна ректификации метанола 5 снабжена загрузочным отверстием в верхней части, загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна ректификации ДМО 6 снабжена загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием;
система реакции этерификации содержит этерификационную колонну 9 и колонну регенерации метанола 11; этерификационная колонна 9 снабжена верхним загрузочным отверстием, загрузочным отверстием в верхней части, множеством загрузочных отверстий в нижней части, срединным входным отверстием для флегмы, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна регенерации метанола 11 снабжена загрузочным отверстием в нижней половине, загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием;
совмещенная система регенерации продувочного газа и отработанной кислоты содержит колонну концентрирования азотной кислоты 12, колонну регенерации NO 13, колонну регенерации МН 15 и резервуар для короткоцикловой безнагревной адсорбции 16; колонна концентрирования азотной кислоты 12 снабжена срединным загрузочным отверстием, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна регенерации NO 13 снабжена верхним загрузочным отверстием, срединным загрузочным отверстием, нижним загрузочным отверстием, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна регенерации МН 15 снабжена загрузочным отверстием в верхней части, загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; резервуар для короткоцикловой безнагревной адсорбции 16 снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для регенерированного газа и выходным отверстием для отработанного газа;
система реакции гидрирования содержит рециркуляционный компрессор гидрирования 14, реактор гидрирования 17, второй газожидкостный сепаратор, мембранный сепаратор 28, колонну сепарации метанола 22, ректификационную колонну для легких компонентов 23 и колонну получения этиленгликоля 24; рециркуляционный компрессор гидрирования 14 содержит входное отверстие и выходное отверстие; реактор гидрирования 17 снабжен верхним загрузочным отверстием, нижним разгрузочным отверстием, нижним входным отверстием для охлаждающего вещества и верхним выходным отверстием для охлаждающего вещества; второй газожидкостный сепаратор снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для газа и выходным отверстием для жидкости; мембранный сепаратор 28 снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для регенерированного газа и выходным отверстием для отработанного газа; колонна сепарации метанола 22 снабжена срединным загрузочным отверстием, верхним выходным отверстием для неконденсирующегося газа, верхним выходным отверстием для легких компонентов жидкой фазы и нижним выходным отверстием для тяжелых компонентов жидкой фазы; ректификационная колонна для легких компонентов 23 снабжена загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием и нижним выходным отверстием; колонна получения этиленгликоля 24 снабжена загрузочным отверстием в нижней части, верхним выходным отверстием, выходным отверстием в верхней части и нижним выходным отверстием;
2
верхнее загрузочное отверстие реактора карбонилирования 1 соединено с трубой для исходного СО и трубой для исходного N посредством трубопровода; нижнее разгрузочное отверстие реактора карбонилирования 1 соединено с загрузочным отверстием первого газожидкостного сепаратора 4 посредством трубопровода; выходное отверстие для газа первого газожидкостного сепаратора 4 соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны промывки метанолом 7 посредством трубопровода; выходное отверстие для жидкости первого газожидкостного сепаратора 4 соединено с загрузочным отверстием в верхней части колонны ректификации метанола 5 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны промывки метанолом 7 снабжено выходным патрубком А и выходным патрубком В, выходной патрубок А соединен с одним из загрузочных отверстий в нижней части этерификационной колонны 9 посредством трубопровода, и выходной патрубок В соединен с нижним загрузочным отверстием колонны регенерации NO 13 посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны промывки метанолом 7 соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны ректификации метанола 5 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны ректификации метанола 5 соединено с загрузочным отверстием в верхней части этерификационной колонны 9 посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны ректификации метанола 5 соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны ректификации ДМО 6 посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны ректификации ДМО 6 соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования 17 посредством трубопровода, и верхнее выходное отверстие колонны ректификации ДМО 6 представляет собой выходное отверстие для полученного ДМК;
2
остальные загрузочные отверстия в нижней части этерификационной колонны 9 соответственно соединены с трубой для исходного NO и множеством труб для исходного O посредством трубопроводов; верхнее загрузочное отверстие этерификационной колонны 9 соединено с трубой для исходного метанола посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие этерификационной колонны 9 снабжено выходным патрубком С и выходным патрубком D, выходной патрубок С соединен со срединным входным отверстием для флегмы этерификационной колонны 9 посредством трубопровода, и выходной патрубок D соединен с загрузочным отверстием в нижней части колонны регенерации метанола 11 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие этерификационной колонны 9 соединено с верхним загрузочным отверстием реактора карбонилирования 1 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны регенерации метанола 11 снабжено выходным патрубком Е и выходным патрубком F, выходной патрубок Е соединен с загрузочным отверстием в верхней части этерификационной колонны 9 посредством трубопровода, и выходной патрубок F соединен с загрузочным отверстием в верхней части колонны регенерации МН 15 посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны регенерации метанола 11 соединено со срединным загрузочным отверстием колонны концентрирования азотной кислоты 12 посредством трубопровода;
верхнее выходное отверстие колонны концентрирования азотной кислоты 12 представляет собой выходное отверстие для стока отработанной жидкости; нижнее выходное отверстие колонны концентрирования азотной кислоты 12 соединено со срединным загрузочным отверстием колонны регенерации NO 13 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны регенерации NO 13 соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны регенерации МН 15 посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны регенерации NO 13 соединено с загрузочным отверстием в нижней половине колонны регенерации метанола 11 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны регенерации МН 15 соединено с загрузочным отверстием резервуара для короткоцикловой безнагревной адсорбции 16 посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны регенерации МН 15 соединено с загрузочным отверстием в верхней части этерификационной колонны 9 посредством трубопровода; выходное отверстие для регенерированного газа резервуара для короткоцикловой безнагревной адсорбции 16 соединено с верхним загрузочным отверстием реактора карбонилирования 1 посредством трубопровода; выходное отверстие для отработанного газа резервуара для короткоцикловой безнагревной адсорбции 16 соединено с внешним регенерационным устройством посредством трубопровода;
входное отверстие рециркуляционного компрессора гидрирования 14 соединено с трубой для исходного промышленного водорода посредством трубопровода, и выходное отверстие рециркуляционного компрессора гидрирования 14 соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования 17 посредством трубопровода; нижнее разгрузочное отверстие реактора гидрирования 17 соединено с загрузочным отверстием второго газожидкостного сепаратора посредством трубопровода; выходное отверстие для газа второго газожидкостного сепаратора снабжено выходным патрубком G и выходным патрубком Н, выходной патрубок G соединен с входным отверстием рециркуляционного компрессора гидрирования 14 посредством трубопровода, и выходной патрубок Н соединен с загрузочным отверстием мембранного сепаратора 28 посредством трубопровода; выходное отверстие для жидкости второго газожидкостного сепаратора соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны сепарации метанола 22 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для неконденсирующегося газа колонны сепарации метанола 22 соединено с загрузочным отверстием мембранного сепаратора 28 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для легких компонентов жидкой фазы колонны сепарации метанола 22 снабжено выходным патрубком I и выходным патрубком J, выходной патрубок I соединен с загрузочным отверстием в верхней части колонны промывки метанолом 7 посредством трубопровода, и выходной патрубок J соединен с верхним загрузочным отверстием колонны регенерации NO 13 посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие для тяжелых компонентов жидкой фазы колонны сепарации метанола 22 соединено с загрузочным отверстием в нижней части ректификационной колонны для легких компонентов 23 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для легких компонентов ректификационной колонны для легких компонентов 23 соединено с внешним устройством для регенерации метанола посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие для тяжелых компонентов ректификационной колонны для легких компонентов 23 соединено с загрузочным отверстием в нижней части колонны получения этиленгликоля 24 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие колонны получения этиленгликоля 24 соединено с внешним устройством для регенерации 1,2-БДО посредством трубопровода; нижнее выходное отверстие колонны получения этиленгликоля 24 соединено с внешним устройством для регенерации посредством трубопровода; выходное отверстие в верхней части колонны получения этиленгликоля 24 представляет собой выходное отверстие для полученного этиленгликоля; и выходное отверстие для отработанного газа мембранного сепаратора 28 соединено с внешним регенерационным устройством посредством трубопровода, и выходное отверстие для регенерированного газа мембранного сепаратора 28 соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования 17 посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления реактор карбонилирования 1 снаружи соединен с дегидратационной колонной 10; дегидратационная колонна 10 снабжена загрузочным отверстием и выходным отверстием для осушенного газа; верхнее выходное отверстие этерификационной колонны 9 и выходное отверстие для регенерированного газа резервуара для короткоцикловой безнагревной адсорбции 16 соединены с загрузочным отверстием дегидратационной колонны 10 посредством трубопроводов; и выходное отверстие для осушенного газа дегидратационной колонны 10 соединено с верхним загрузочным отверстием реактора карбонилирования 1 посредством трубопровода.
Дегидратационная колонна состоит из осушителя с молекулярным ситом А и осушителя с молекулярным ситом В, работающих попеременно и регенерируемых; и осушитель с молекулярным ситом А и осушитель с молекулярным ситом В заполнены адсорбентами.
2
В предпочтительном варианте режима осуществления нижнее разгрузочное отверстие реактора карбонилирования 1 соединено с выходным теплообменником I 3; выходной теплообменник I 3 снабжен входным отверстием для потока холодного вещества, выходным отверстием для потока холодного вещества, входным отверстием для потока горячего вещества и выходным отверстием для потока горячего вещества; труба для исходного СО, труба для исходного N и выходное отверстие для осушенного газа дегидратационной колонны 10 соединены с входным отверстием для потока холодного вещества выходного теплообменника I 3 посредством трубопроводов; выходное отверстие для потока холодного вещества выходного теплообменника I 3 соединено с верхним загрузочным отверстием реактора карбонилирования 1 посредством трубопровода; нижнее разгрузочное отверстие реактора карбонилирования 1 соединено с входным отверстием для потока горячего вещества выходного теплообменника I 3; и выходное отверстие для потока горячего вещества выходного теплообменника I 3 соединено с загрузочным отверстием первого газожидкостного сепаратора 4 посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления реактор карбонилирования 1 снаружи соединен с паровым барабаном I 2; паровой барабан I 2 снабжен входным отверстием для охлаждающего вещества, выходным отверстием для охлаждающего вещества, входным отверстием для парожидкостной смеси и выходным отверстием для пара; входное отверстие для охлаждающего вещества парового барабана I 2 соединено с трубой для исходного охлаждающего вещества посредством трубопровода; выходное отверстие для охлаждающего вещества парового барабана I 2 соединено с нижним входным отверстием для охлаждающего вещества пластинчатого реактора карбонилирования 1 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для охлаждающего вещества реактора карбонилирования 1 соединено с входным отверстием для парожидкостной смеси парового барабана I 2 посредством трубопровода; и выходное отверстие для пара парового барабана I 2 соединено с внешней системой для регенерации пара посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления рециркуляционный компрессор карбонилирования 8 соединен с одной стороны с выходным патрубком А колонны промывки метанолом 7, и с другой - с загрузочным отверстием в нижней части этерификационной колонны 9; рециркуляционный компрессор карбонилирования 8 снабжен входным отверстием и выходным отверстием; выходной патрубок А соединен с входным отверстием рециркуляционного компрессора карбонилирования 8 посредством трубопровода; и выходное отверстие рециркуляционного компрессора карбонилирования 8 соединено с загрузочным отверстием в нижней части этерификационной колонны 9 посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления компрессор 14 соединен с одной стороны с верхним выходным отверстием колонны регенерации NO 13, и с другой - с нижним загрузочным отверстием колонны регенерации МН 15; компрессор 14 снабжен входным отверстием и выходным отверстием; верхнее выходное отверстие колонны регенерации NO 13 соединено с входным отверстием компрессора 14 посредством трубопровода; и выходное отверстие компрессора соединено с нижним загрузочным отверстием колонны регенерации МН 15 посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте режима осуществления нижнее разгрузочное отверстие реактора гидрирования 17 соединено с выходным теплообменником II 20; выходной теплообменник II 20 снабжен входным отверстием для потока холодного вещества, выходным отверстием для потока холодного вещества, входным отверстием для потока горячего вещества и выходным отверстием для потока горячего вещества; нижнее выходное отверстие колонны ректификации ДМО 6, выходное отверстие для регенерированного газа мембранного сепаратора 28 и выходное отверстие рециркуляционного компрессора гидрирования 25 соединены с входным отверстием для потока холодного вещества выходного теплообменника II 20 посредством трубопроводов; выходное отверстие для потока холодного вещества выходного теплообменника II 20 соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования 17 посредством трубопровода; нижнее разгрузочное отверстие реактора гидрирования 17 соединено с входным отверстием для потока горячего вещества выходного теплообменника II 20 посредством трубопровода; и выходное отверстие для потока горячего вещества выходного теплообменника II 20 соединено с загрузочным отверстием второго газожидкостного сепаратора посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления верхнее загрузочное отверстие реактора гидрирования 17 соединено с пусковым нагревательным устройством 19; пусковое нагревательное устройство 19 снабжено загрузочным отверстием и разгрузочным отверстием; выходное отверстие для потока холодного вещества выходного теплообменника II 20 соединено с загрузочным отверстием пускового нагревательного устройства 19 посредством трубопровода; и разгрузочное отверстие пускового нагревательного устройства соединено с верхним загрузочным отверстием реактора гидрирования 17 посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления реактор гидрирования 17 снаружи соединен с паровым барабаном II 18; паровой барабан II 18 снабжен входным отверстием для охлаждающего вещества, выходным отверстием для охлаждающего вещества, входным отверстием для парожидкостной смеси и выходным отверстием для пара; входное отверстие для охлаждающего вещества парового барабана II 18 соединено с трубой для исходного охлаждающего вещества посредством трубопровода; выходное отверстие для охлаждающего вещества парового барабана II 18 соединено с нижним входным отверстием для охлаждающего вещества реактора гидрирования 17 посредством трубопровода; верхнее выходное отверстие для охлаждающего вещества реактора гидрирования 17 соединено с входным отверстием для парожидкостной смеси парового барабана II 18 посредством трубопровода; и выходное отверстие для пара парового барабана II 18 соединено с внешней системой для регенерации пара посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления второй газожидкостный сепаратор содержит газожидкостный сепаратор высокого давления 21 и газожидкостный сепаратор низкого давления 26; газожидкостный сепаратор высокого давления 21 снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для газа и выходным отверстием для жидкости; газожидкостный сепаратор низкого давления 26 снабжен загрузочным отверстием, выходным отверстием для газа и выходным отверстием для жидкости; нижнее разгрузочное отверстие реактора гидрирования 17 соединено с загрузочным отверстием газожидкостного сепаратора высокого давления 21 посредством трубопровода; выходное отверстие для газа газожидкостного сепаратора высокого давления 21 снабжено выходным патрубком K и выходным патрубком L, выходной патрубок K соединен с входным отверстием рециркуляционного компрессора гидрирования 25 посредством трубопровода, и выходной патрубок L соединен с загрузочным отверстием газожидкостного сепаратора низкого давления 26 посредством трубопровода; выходное отверстие для жидкости газожидкостного сепаратора высокого давления 21 соединено со срединным загрузочным отверстием колонны сепарации метанола 22 посредством трубопровода; выходное отверстие для газа газожидкостного сепаратора низкого давления 26 соединено с загрузочным отверстием мембранного сепаратора 28 посредством трубопровода; и выходное отверстие для жидкости газожидкостного сепаратора низкого давления 26 соединено со срединным загрузочным отверстием колонны сепарации метанола 22 посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления резервуар для абсорбции метанола 27 расположен перед загрузочным отверстием мембранного сепаратора 28; резервуар для абсорбции метанола 27 снабжен загрузочным отверстием и выходным отверстием для очищенного газа; выходное отверстие для газа газожидкостного сепаратора низкого давления 26 и верхнее выходное отверстие для неконденсирующегося газа колонны сепарации метанола 22 соединены с загрузочным отверстием резервуара для абсорбции метанола 27 посредством трубопроводов; и выходное отверстие для очищенного газа резервуара для абсорбции метанола 27 соединено с загрузочным отверстием мембранного сепаратора 28 посредством трубопровода.
Реактор карбонилирования 1 представляет собой пластинчатый реактор, трубчатый реактор или комбинированный трубчато-пластинчатый реактор.
В предпочтительном варианте осуществления реактор карбонилирования 1 представляет собой пластинчатый реактор карбонилирования с неподвижным слоем;
центр пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем снабжен фиксирующей секцией для группы пластин, в фиксирующей секции для группы пластин расположена группа пластин, и фиксирующая секция для группы пластин дополнительно снабжена нижним входным отверстием и верхним выходным отверстием; слой катализатора расположен между внешней стенкой фиксирующей секции для группы пластин и внутренней стенкой пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем; слой катализатора заполнен катализатором реакции карбонилирования, и слой катализатора дополнительно снабжен верхним входным отверстием и нижним выходным отверстием; внизу пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем нижнее входное отверстие для охлаждающего вещества пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем соединено с нижним входным отверстием фиксирующей секции для группы пластин посредством трубопровода, и нижнее выходное отверстие слоя катализатора соединено с нижним разгрузочным отверстием пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем посредством трубопровода; и вверху пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем верхнее загрузочное отверстие пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем соединено с верхним входным отверстием слоя катализатора посредством трубопровода, и верхнее выходное отверстие фиксирующей секции для группы пластин соединено с верхним выходным отверстием для охлаждающего вещества пластинчатого реактора карбонилирования с неподвижным слоем посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления этерификационная колонна 9 представляет собой насадочную колонну.
В предпочтительном варианте осуществления этерификационная колонна 9 представляет собой комбинированную тарельчато-насадочную колонну, имеющую тарельчатую часть и насадочную часть.
В предпочтительном варианте осуществления колонна промывки метанолом 7, колонна ректификации метанола 5, колонна регенерации метанола 11, колонна регенерации NO 13, колонна регенерации МН 15, колонна ректификации ДМО 6 и колонна концентрирования азотной кислоты 12 представляют собой насадочные колонны, тарельчатые колонны или колпачковые колонны.
В предпочтительном варианте осуществления насадки, заполняющие насадочные колонны, представляют собой нерегулярные насадки или высокоэффективные регулярные насадки; форма нерегулярной насадки представляет собой седлообразную, кольцо Рашига, кольцо Палля, уил ринг, седло Инталокс, сферическую или колоннообразную; и высокоэффективная регулярная насадка представляет собой гофрированную насадку, хордовую насадку или насадку импульс пакинг.
Реактор гидрирования 17 представляет собой пластинчатый реактор, трубчатый реактор или комбинированный трубчато-пластинчатый реактор.
В предпочтительном варианте осуществления реактор гидрирования 17 представляет собой пластинчатый реактор гидрирования с неподвижным слоем;
центр пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем снабжен фиксирующей секцией для группы пластин, в фиксирующей секции для группы пластин расположена группа пластин, и фиксирующая секция для группы пластин дополнительно снабжена нижним входным отверстием и верхним выходным отверстием; слой катализатора расположен между внешней стенкой фиксирующей секции для группы пластин и внутренней стенкой пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем; слой катализатора заполнен катализатором реакции гидрирования, и слой катализатора дополнительно снабжен верхним входным отверстием и нижним выходным отверстием; внизу пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем нижнее входное отверстие для охлаждающего вещества пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем соединено с нижним входным отверстием фиксирующей секции для группы пластин посредством трубопровода, и нижнее выходное отверстие слоя катализатора соединено с нижним разгрузочным отверстием пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем посредством трубопровода; и вверху пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем верхнее загрузочное отверстие пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем соединено с верхним входным отверстием слоя катализатора посредством трубопровода, и верхнее выходное отверстие фиксирующей секции для группы пластин соединено с верхним выходным отверстием для охлаждающего вещества пластинчатого реактора гидрирования с неподвижным слоем посредством трубопровода.
В предпочтительном варианте осуществления мембранный сепаратор 28 состоит из 1-100 половолоконных мембранных модулей, соединенных параллельно или последовательно.
Как продемонстрировано на Фиг. 1 и Фиг. 2, способ получения диметилоксалата карбонилированием промышленного синтез-газа при высоком давлении и получения этиленгликоля гидрированием диметилоксалата, предложенный в настоящем изобретении, выполняют следующим образом:
2
2
NO, поступающий из трубы 18, свежий метанол, поступающий из трубы 26, и О, подаваемый в 2-8 циклов, приходят в противоточный газожидкостный контакт в колонне этерификации 9 для проведения реакции этерификации, газовая смесь, содержащая МН, полученная вверху колонны, и регенерированный в резервуаре для абсорбции метанола газ, поступающий из трубы 39, объединяются и затем поступают в дегидратационную колонну 10 через трубу 24 для проведения дегидратации, осушенный газ, полученный после дегидратации, смешивают с СО, поступающим из трубы 1, и N, поступающим из трубы 2 через трубу 25, и затем газовая смесь, которую используют в качестве исходного газа для реакции карбонилирования, поступает в трубу 3. Внизу этерификационной колонны 9 находится кислая отработанная жидкость, содержащая большое количество метанола, и за исключением некоторого количества кислой отработанной жидкости, которая в виде флегмы стекает в этерификационную колонну 9 через трубу 20, остальная часть кислой отработанной жидкости вместе с кислой отработанной жидкостью, содержащей метанол, поступающей из трубы 33, поступает в колонну регенерации метанола 11 через трубу 21 для проведения регенерации метанола; легкие метанольные компоненты, полученные вверху колонны регенерации метанола 11, проходят через трубу 28, и затем их разделяют, и за исключением части, поступающей в колонну регенерации МН 15 в качестве промывочной жидкости через трубу 29, остальная часть и свежий метанол, поступающий из трубы 26, объединяются, и затем их используют в качестве источника спирта для этерификационной колонны 9 через трубу 22; и содержащая кислоту отработанная вода, полученная внизу колонны регенерации метанола 11, поступает в колонну концентрирования азотной кислоты 12 через трубу 27 для проведения концентрирования азотной кислоты.
Исходные вещества для реакции карбонилирования, поступающие из трубы 3, обмениваются теплом с продуктами реакции карбонилирования, выгружаемыми из низа реактора карбонилирования 1, через выходной теплообменник I 3, и затем поступают в слой катализатора из верха реактора карбонилирования 1 для проведения реакции карбонилирования; и одновременно очищенная вода, поступающая извне системы, поступает в паровой барабан I 2 через трубу 8, охлаждающие вещества в паровом барабане I 2 поступают в фиксирующую секцию для группы пластин из низа реактора карбонилирования 1 и обмениваются теплом со слоем катализатора для отведения тепла, выделенного в ходе реакции, нагретые охлаждающие вещества, представляющие собой парожидкостную смесь, выводят из верха реактора карбонилирования 1, и затем они поступают в паровой барабан I 2 для проведения газожидкостной сепарации, и полученный насыщенный пар низкого давления поступает во внешнюю систему для регенерации пара низкого давления через трубу 7 для повторного использования. Продукты реакции карбонилирования обмениваются теплом через выходной теплообменник I 3 и затем поступают в первый газожидкостный сепаратор 4 для проведения газожидкостной сепарации, и компоненты газовой фазы с наибольшим содержанием ДМК (диметилкарбоната) поступают в колонну промывки метанолом 7 через трубу 11 и вступают в противоточный контакт с регенерированным метанолом, поступающим из трубы 57; тяжелые компоненты ДМО внизу первого газожидкостного сепаратора 4 и метанольная промывочная жидкость, содержащая МН (метилнитрит), ДМК и ДМО (диметилоксалат), внизу колонны промывки метанолом 7, поступают в колонну ректификации метанола 5 соответственно через трубу 10 и трубу 12, и два потока веществ приходят в противоточный контакт для проведения экстракции и сепарации; большая часть легких компонентов газовой фазы вверху колонны промывки метанолом 7 проходит через рециркуляционный компрессор карбонилирования 8 и поступает в этерификационную колонну 9 для повторного использования через трубу 17, и небольшую часть используют в качестве продувочного газа, поступающего в колонну регенерации NO 13 через трубу 32 для проведения регенерации; смесь метанола и метилнитрита, регенерированную вверху колонны ректификации метанола 5, возвращают в этерификационную колонну для повторного использования через трубу 14, и тяжелые компоненты внизу колонны поступают в колонну ректификации ДМО 6 через трубу 13; продукты ДМК получают вверху колонны ректификации ДМО 6, и компоненты диметилоксалата внизу колонны поступают в трубу 15, и их используют в качестве исходных веществ для реакции гидрирования.
2
2
Вверху колонны концентрирования азотной кислоты 12 находится в основном содержащая кислоту отработанная вода, которая стекает наружу через трубу 30 для проведения экологически приемлемой обработки, и концентрированная азотная кислота внизу колонны поступает в колонну регенерации NO 13 через трубу 31, ее используют в качестве источника кислоты, и она приходит в противоточный контакт с регенерированным метанолом, поступающим из трубы 57, и продувочным газом, поступающим из трубы 32, для проведения регенерации этерификацией для регенерации NO из продувочного газа; содержащая метанол отработанная жидкость на основе азотной кислоты внизу колонны регенерации NO 13 поступает в колонну регенерации метанола 11 через трубу 33 для повторного использования, и содержащие МН легкие компоненты, полученные вверху колонны, нагнетают компрессором 14, и затем они поступают в колонну регенерации МН 15. В колонне регенерации МН 15 содержащие МН легкие компоненты приходят в противоточный контакт с регенерированным метанолом, поступающим из трубы 29, где МН элюируется и поступает в этерификационную колонну 9 из низа колонны через трубу 36, легкие компоненты газовой фазы вверху колонны поступают в резервуар для короткоцикловой безнагревной адсорбции 16 через трубу 37 для проведения короткоцикловой безнагревной адсорбции, содержащая СО газовую смесь после удаления CO поступает в дегидратационную колонну 10 через трубу 39, и удаленный газ CO может быть выпущен наружу для проведения обработки.
2
4
2
Промышленный водород, поступающий из трубы 54, и повторно используемый газ, поступающий из трубы 53, смешивают, затем нагнетают рециркуляционным компрессором гидрирования 25, и затем они поступают в трубу 55, затем газовую смесь смешивают с компонентами диметилоксалата, поступающими из трубы 15, и регенерированным водородом, поступающим из трубы 68, с получением смеси, используемой в качестве исходных веществ для реакции гидрирования, и смесь поступает в выходной теплообменник II 20 через трубу 40, обменивается теплом с продуктами реакции гидрирования, выводимыми из низа реактора гидрирования 17, и затем поступает в слой катализатора из верха реактора гидрирования 17 для проведения каталитической реакции гидрирования; и одновременно очищенная вода, поступающая извне, поступает в паровой барабан II 18 через трубу 48, охлаждающие вещества в паровом барабане II 18 поступают в фиксирующую секцию для группы пластин из низа реактора гидрирования 17 через трубу 49 и обмениваются теплом со слоем катализатора для отведения тепла, выделенного в ходе реакции, нагретые охлаждающие вещества, представляющие собой парожидкостную смесь, выводят из верха реактора гидрирования 17, и затем они поступают в паровой барабан II 18 для проведения газожидкостной сепарации, и полученный насыщенный пар низкого давления поступает во внешнюю систему для регенерации пара низкого давления через трубу 47 для повторного использования. Продукты реакции гидрирования поступают в газожидкостный сепаратор высокого давления 21 через трубу 44 после обмена теплом для проведения газожидкостной сепарации, газовая фаза проходит через трубу 51, затем большую часть газовой фазы используют в качестве повторно используемого газа, поступающего в трубу 53 для повторного использования, и оставшаяся часть газа поступает в газожидкостный сепаратор низкого давления 26 через трубу 52 для проведения газожидкостной сепарации; жидкая фаза метанола вытекает из газожидкостного сепаратора низкого давления 26 через трубу 64, газовая фаза и неконденсирующийся газ, поступающий из трубы 58, объединяются в трубе 65 и затем поступают в резервуар для абсорбции метанола 27 через трубу 66 для дополнительного удаления метанола, газ, полученный после удаления жидкости, поступает в мембранный сепаратор 28 через трубу 67, и после регенерации, проведенной мембранной системой, за исключением небольшой части неконденсирующегося газа, такого как СО, СО и СН, которые выпускают из трубы 69, большую часть регенерированного Н нагнетают, и затем она поступает в трубу 68 для повторного использования.
Жидкая фаза неочищенных продуктов этиленгликоля, отделенная газожидкостным сепаратором высокого давления 21, вытекает из трубы 50, объединяется с жидкой фазой метанола, поступающей из трубы 64, и затем поступает в колонну сепарации метанола 22; некоторое количество неконденсирующегося газа выпускают из верха колонны сепарации метанола 22 через трубу 58 для проведения повторного использования, легкие компоненты жидкой фазы вверху колонны поступают в трубу 57, и жидкая фаза внизу колонны поступает в ректификационную колонну для легких компонентов 23 через трубу 56 для проведения сепарации; легкие компоненты, такие как легкие компоненты этанол и метилгликолят, вверху ректификационной колонны для легких компонентов 23 поступают во внешнее устройство для регенерации спирта через трубу 60 для проведения регенерации, смесь многоатомных спиртов внизу колонны поступает в колонну получения этиленгликоля 24 через трубу 59 для проведения дополнительной очистки, смесь легких компонентов, содержащую в основном 1,2-БДО и этиленгликоль, подвергают дополнительной регенерации через трубу 63, этиленгликоль, полученный в верхней боковой линии тела колонны, собирают в виде продуктов через трубу 62, и смесь, содержащая небольшое количество этиленгликоля и поликонденсата этиленгликоля, внизу колонны поступает наружу для проведения обработки.
На начальной стадии запуска пусковое нагревательное устройство 19 используют для нагрева исходных веществ для реакции гидрирования, в качестве источника тепла используют пар низкого давления, исходные вещества для реакции гидрирования, поступающие из трубы 40, поступают в трубу 45, их предварительно нагревают пусковым нагревательным устройством 19 до температуры на входе в слой катализатора, и затем они поступают в слой катализатора из верха реактора гидрирования 17 через трубу 46 и трубу 42 для проведения реакции гидрирования.
Пример осуществления промышленного получения путем использования вышеприведенного способа выполнения представляет собой следующий:
2
2
2
2
2
2
Легкие компоненты (компоненты: 5,22 об. % МН, 22,12 об. % СО, 58,5 об. % N, 11,14 об. % NO, 0,63 об. % CO, 1,57 об. % метанола и 0,82 об. % остальных), поступавшие из верха колонны промывки метанолом, и NO, поступавший извне, смешивали, затем смесь поступала в этерификационную колонну 9 (внутренний диаметр: 50 мм, высота: 2600 мм, число теоретических тарелок: 25, структура тарелок колонны: насадочная колонна), и ее подавали на 25-ю тарелку колонны, и O поступал в этерификационную колонну 9 в три цикла соответственно на 22-ю, 23-ю и 25-ю тарелки колонны, и приходил в противоточный газожидкостный контакт со свежим метанолом, подаваемым на 1-ю тарелку колонны вверху колонны, жидкой смесью, содержавшей регенерированный метанол, поступавшей из колонны регенерации метанола 11, смесью метанола и метилнитрита, подававшейся на 5-ю тарелку колонны и регенерированной в колонне ректификации метанола 5, спиртовым раствором, содержащим метилнитрит, поступавшим из низа колонны регенерации МН 15, и флегмой из низа колонны, подававшейся на 10-ю тарелку колонны для проведения реакции этерификации (где молярное соотношение между O, NO и метанолом составляло 0,1:0,6:50). Температура вверху этерификационной колонны 9 составляла 50°C, температура внизу колонны составляла 90°C, температура в зоне реакции составляла 70±10°C, и реакционное давление составляло 2 МПа. Вещества, выгружаемые из низа этерификационной колонны 9 (компоненты: 71,8 масс. % метанола, 8,0 масс. % МН и 20,2 масс. % остальных тяжелых компонентов, таких как кислота и вода, полученных в ходе реакции), собирали, и затем они поступали в колонну регенерации метанола 11 для регенерации. Компоненты газовой фазы (компоненты: 10,05 об. % МН, 26,42 об. % СО, 55,88 об.% N, 5,2 об. % NO, 0,60 об. % CO, 1,57 об. % метанола и 0,28 об. % остальных) вверху этерификационной колонны 9 поступали в дегидратационную колонну 10 для дегидратации. После проведения дегидратации в дегидратационной колонне 10 (абсорбент: молекулярное сито 4А, рабочая температура: 43°C, давление: 1,9 МПа, где молекулярное сито А и молекулярное сито В работали попеременно и регенерировались), получали осушенный газ с содержанием воды 60 м.д.
2
Содержащая кислоту отработанная спиртовая жидкость внизу этерификационной колонны 9 поступала в колонну регенерации метанола 11 (внутренний диаметр: 50 мм, высота: 2100 мм, число теоретических тарелок: 20, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 120°C, температура внизу колонны: 140°C, давление вверху колонны: 0,7 МПа, и флегмовое число для легких компонентов вверху колонны: 1,2), вверху колонны находились содержащие метанол легкие компоненты (компоненты: 90 масс. % метанола, 8 масс. % МН, 2 масс. % HO), часть которых (составлявшая 75 масс. %) объединялась с восполненным свежим метанолом и поступала в верхнюю часть этерификационной колонны 9, и остальную часть использовали в качестве промывочной жидкости в колонне регенерации МН 15; и содержащая кислоту отработанная вода внизу колонны регенерации метанола 11 поступала в колонну концентрирования азотной кислоты 12 для проведения концентрирования азотной кислоты.
-1
Центр реактора карбонилирования 1 (пластинчатый реактор с неподвижным слоем, внутренний диаметр: 320 мм, высота: 2000 мм) был снабжен фиксирующей секцией для группы пластин, в фиксирующей секции для группы пластин располагались три группы пластин, и в каждой группе было по три пластины; и слой катализатора располагался между внешней стенкой фиксирующей секции для группы пластин и внутренней стенкой реактора карбонилирования 1 и был заполнен катализатором реакции высокого давления (коммерчески доступный катализатор, производимый Shanghai Wuzheng Engineering Technology Co., Ltd., тип которого представлял собой DMO-0701T). Осушенный газ, поступавший из дегидратационной колонны 10, смешивали с обезвоженным промышленным СО (99 об. %), использованным в качестве исходного вещества для реакции карбонилирования, и азотом, использованным в качестве источника инертного газа, и затем смесь обменивалась теплом с продуктами реакции карбонилирования через выходной теплообменник I 3, затем ее предварительно нагревали до 95°C, сначала она поступала в верхнюю часть реактора карбонилирования 1 и затем поступала в слой катализатора с радиальным режимом течения для проведения реакции карбонилирования (температура горячей зоны слоя катализатора: 130°C, реакционное давление: 1,8 МПа, часовая объемная скорость газа: 10000 ч); и продукты карбонилирования затем поступали в выходной теплообменник 3 для обмена теплом, и затем поступали в первый газожидкостный сепаратор 4, в котором проводили разделение газожидкостной смеси.
Охлаждающее вещество в фиксирующей секции для группы пластин реактора карбонилирования 1 представляло собой водную среду, очищенная вода, поступавшая извне системы, поступала в паровой барабан I 2 для восполнения израсходованной воды, вода в паровом барабане I поступала в фиксирующую секцию для группы пластин реактора карбонилирования 1 для обмена теплом со слоем катализатора для отведения тепла, выделенного в ходе реакции, нагретая вода, представлявшая собой парожидкостную смесь, поступала в паровой барабан для проведения газожидкостной сепарации, и полученный низкотемпературный насыщенный пар доставляли к внешней системе труб для пара низкого давления для проведения повторного использования.
Жидкую фазу (метанол: 1,16 масс. %, ДМК: 0,45 масс. %, ДМО: 97,6 масс. %, остальные: 0,79 масс. %), выводимую из первого газожидкостного сепаратора 4, использовали в качестве экстрагирующего агента, и она поступала в колонну ректификации метанола 5 для проведения сепарации; компоненты газовой смеси, содержащей ДМК, выводимые из колонны промывки метанолом 7 (внутренний диаметр: 50 мм, высота: 3200 мм, число теоретических тарелок: 30, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 28,1°C, температура внизу колонны: 39,8°C, давление вверху колонны: 1,5 МПа), приходили в противоточный контакт с регенерированным метанолом (содержание: 99,9 масс. %), поступавшим из колонны сепарации метанола 22, для элюирования ДМК и ДМО из газовой смеси, большая часть легких компонентов газовой фазы вверху колонны промывки метанолом 7 поступала в этерификационную колонну 9 через рециркуляционный компрессор карбонилирования 8 для повторного использования оксидов азота, полученных в ходе реакции карбонилирования; небольшую часть неконденсирующегося газа (составлявшую 0,5 об. %) использовали в качестве продувочного газа, и она поступала в колонну регенерации NO 13 для проведения регенерации; и жидкая фаза внизу колонны промывки метанолом 7 поступала в колонну ректификации метанола 5 для проведения сепарации.
Легкие компоненты (метанол: 88,2 масс. %, МН: 11,8 масс. %) вверху колонны ректификации метанола 5 (внутренний диаметр: 50 мм, высота: 2600 мм, колонна экстракционной ректификации, число теоретических тарелок: 25, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 73,12°C, температура внизу колонны: 185,0°C, давление вверху колонны: 0,1 МПа) поступали в этерификационную колонну 9, и их использовали в качестве одного из источников спирта, и тяжелые компоненты, содержащие ДМК и ДМО, внизу колонны поступали в колонну ректификации ДМО 6 для проведения сепарации.
ДМК вверху колонны ректификации ДМО 6 (внутренний диаметр: 50 мм, высота: 3000 мм, число теоретических тарелок 28, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 103°C, температура внизу колонны: 180°C, работала при нормальной температуре, флегмовое число: 50) собирали в качестве продукта (чистота продукта ДМК: 99,41 масс. %); и тяжелые компоненты (чистота ДМО: 99,9 масс. %) внизу колонны использовали в качестве исходных веществ для части, относящейся к гидрированию.
Вверху колонны концентрирования азотной кислоты 12 (внутренний диаметр: 32 мм, высота: 850 мм, число теоретических тарелок: 8, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 64°C, температура внизу колонны: 87°C, давление вверху колонны: 0,15 МПа, флегмовое число: 0,05) находилась в основном содержащая кислоту отработанная вода, стекавшая наружу для проведения экологически приемлемой обработки, и в результате концентрирования, проведенного внизу колонны, получали концентрированную азотную кислоту с концентрацией 68 масс. %, которую использовали в качестве источника кислоты для колонны регенерации NO 13.
3
2
2
В колонне регенерации NO 13 (внутренний диаметр: 32 мм, высота: 2100 мм, число теоретических тарелок: 20, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 50°C, температура внизу колонны: 100°C, давление вверху колонны: 1,4 МПа) продувочный газ, поступавший из колонны промывки метанолом 7, подавали на 20-ю тарелку колонны, и регенерированный метанол (99,9 масс. %), подававшийся на 1-ю тарелку колонны и поступавший из колонны сепарации метанола 22, и концентрированная азотная кислота, подававшаяся на 6-ю тарелку колонны и поступавшая из колонны концентрирования азотной кислоты 12, приходили в противоточный контакт для проведения регенерации этерификацией. Молярное соотношение между NO в продувочном газе, HNO в концентрированной азотной кислоте и метанолом составляло 1:2,5:20. Легкие компоненты (компоненты: 21,1 об. % СО, 0,6 об. % СО, 20,8 об. % МН, 55,7 об. % N, 1,8 об. % метанола) вверху колонны регенерации NO 13 нагнетали компрессором 14, и затем они поступали в колонну регенерации МН 15; и тяжелые компоненты (компоненты: 71,8 масс. % метанола и 28,2 масс. % других тяжелых компонентов, таких как кислота и вода, полученные в ходе реакции) внизу колонны регенерации NO поступали на 3-ю тарелку колонны регенерации метанола 11 для проведения регенерации.
2
2
2
2
Вещества, загружаемые в колонну регенерации МН 15 (внутренний диаметр: 32 мм, высота: 3200 мм, число теоретических тарелок: 30, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 30,8°C, температура внизу колонны: 41,3°C, давление вверху колонны: 2 МПа), приходили в противоточный контакт с регенерированным метанолом, подававшимся на 1-ю тарелку колонны и поступавшим из колонны регенерации метанола 11, для абсорбции большого количества МН из входящего газа, остальные газы (компоненты: 27,3 об. % СО, 0,8 об. % СО, 71,9 об. % N) поступали в резервуар для короткоцикловой безнагревной адсорбции 16 из верха колонны, и вещества (компоненты: 79,3 мол. % метанола, 20,7 мол. % МН) внизу колонны поступали на 5-ю тарелку этерификационной колонны 9 для проведения повторного использования. Газовая фаза вверху колонны регенерации МН 15 подвергалась короткоцикловой безнагревной адсорбции, проводимой в резервуаре для короткоцикловой безнагревной адсорбции 16, очищенный газ (N: 72 об. %, СО: 28 об %) поступал в дегидратационную колонну 10 для обработки и затем поступал в реактор карбонилирования 1, и 0,95 об. % газа (компоненты: 99.8 об. % CO) выпускали наружу для проведения обработки.
Центр реактора гидрирования 17 (пластинчатый реактор гидрирования с неподвижным слоем, внутренний диаметр: 325 мм, высота: 900 мм) был снабжен фиксирующей секцией для группы пластин, в фиксирующей секции для группы пластин располагались три группы пластин, и в каждой группе было по три пластины; и слой катализатора располагался между внешней стенкой фиксирующей секции для группы пластин и внутренней стенкой реактора гидрирования и был заполнен катализатором реакции гидрирования (коммерчески доступный катализатор, производимый Shanghai Wuzheng Engineering Technology Co., Ltd., тип которого представлял собой MEG-801T).
2
Промышленный Н (чистота: 99,9 об. %) и повторно используемый газ (компоненты: 96 об. % водорода, 0,05 об. % метанола, 0,02 об. % азота, 0,02 об. % монооксида углерода, 3 об. % метанола, 0,91 об. % остальных), поступавший из газожидкостного сепаратора высокого давления 21, нагнетали рециркуляционным компрессором гидрирования 25, и затем они объединялись с диметилоксалатом (99,9 масс. %), поступавшим из низа колонны ректификации ДМО 6, и затем смесь поступала в выходной теплообменник II 20 пластинчатого реактора гидрирования 17, ее предварительно нагревали до 175°C, сначала смесь поступала в верхнюю часть реактора гидрирования 17 и затем поступала в слой катализатора с радиальным режимом течения для проведения реакции гидрирования (температура горячей зоны слоя катализатора: 190°C, реакционное давление: 3,0 МПа, часовая объемная скорость жидкости: 2,8 кг/кг ч); и продукты гидрирования выгружали из низа, затем они поступали в выходной теплообменник II 20 для обмена теплом, и затем поступали в газожидкостный сепаратор высокого давления 21, в котором проводили газожидкостную сепарацию.
На начальной стадии запуска вещества, проходившие через выходной теплообменник II 20, поступали в пусковое нагревательное устройство 19 для проведения предварительного нагрева, предварительно нагретый газ использовали в качестве исходного газа, и после достижения температуры на входе в слой катализатора исходный газ поступал в слой катализатора для проведения реакции гидрирования.
Охлаждающее вещество в фиксирующей секции для группы пластин реактора гидрирования 17 представляло собой водную среду, очищенная вода, поступавшая извне системы, поступала в паровой барабан II 18 для восполнения израсходованной воды, вода в паровом барабане II 18 поступала в фиксирующую секцию для группы пластин реактора гидрирования 17 для обмена теплом со слоем катализатора для отведения тепла, выделенного в ходе реакции, нагретая вода, представлявшая собой парожидкостную смесь, поступала в паровой барабан II для проведения газожидкостной сепарации, и полученный низкотемпературный насыщенный пар доставляли к внешней системе труб для пара низкого давления для осуществления повторного использования.
После сепарации продуктов гидрирования газожидкостным сепаратором высокого давления 21 большую часть газовой фазы использовали в качестве повторно используемого газа, и она поступала в рециркуляционный компрессор гидрирования 25, оставшийся неконденсирующийся газ (составлявший 1,2 об. %) поступал в газожидкостный сепаратор низкого давления 26, и жидкая фаза (метанол: 50,1 масс. %, этиленгликоль: 48,55 масс. %, метилгликолят: 0,06 масс. %, этанол: 0,39 масс. %, БДО: 0,12 масс. %, остальные: 0,78 масс. %), выводимая из газожидкостного сепаратора высокого давления 21, поступала в колонну сепарации метанола 22 для проведения сепарации.
Жидкий газ, отделенный газожидкостным сепаратором низкого давления 26, поступал в колонну сепарации метанола 22 для проведения сепарации, газовую фазу подвергали обработке в резервуаре для абсорбции метанола 27 (внутренний диаметр: 160 мм, высота: 900 мм) для дополнительного удаления метанола, и затем полученная в нем газовая фаза (компоненты: 97 об. % водорода, 0,15 об. % метанола, 0,06 об. % азота, 0,27 об. % монооксида углерода и 2,52 об. % остальных) поступала в мембранный сепаратор 28 для проведения повторного использования. Водород (чистота: 99,9 об. %), отделенный мембранным сепаратором, предварительно нагревали в выходном теплообменнике II, и затем он поступал в пластинчатый реактор гидрирования 17, и только небольшую часть неконденсирующегося газа, богатого метаном и подобными компонентами, использовали в качестве продувочного газа и выпускали наружу для проведения повторного использования.
В колонне сепарации метанола 22 (внутренний диаметр: 50 мм, высота: 2600 мм, число теоретических тарелок: 25, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 50,82°C, температура внизу колонны: 171°C, абсолютное давление вверху колонны: 90 кПа) вещества подавали на 12-ю тарелку колонны, неконденсирующийся газ вверху колонны поступал в резервуар для абсорбции метанола 27 для обработки и затем поступал в мембранный сепаратор 28, флегмовое число вверху колонны составляло 1,6, и выгружаемые вещества (99,9 масс. % метанола и 0,1 масс. % других низкокипящих компонентов) из верха колонны собирали, и затем они соответственно поступали в колонну промывки метанолом 7 и колонну регенерации NO 13; и тяжелые компоненты (компоненты: 96 масс. % этиленгликоля, 0,12 масс. % метилгликолята, 2,68 масс. % 1,2-БДО, 0,8 масс. % этанола, 0,4 масс. % остальных компонентов) внизу колонны сепарации метанола 22 поступали в ректификационную колонну для легких компонентов 23.
Неочищенные продукты этанола (98 масс. % этанола и 2 масс. % метилгликолята) выводили из верха ректификационной колонны для легких компонентов 23 (внутренний диаметр: 50 мм, высота: 4000 мм, число теоретических тарелок: 40, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 83,8°C, температура внизу колонны: 146,9°C, абсолютное давление вверху колонны: 16 кПа, флегмовое число вверху колонны: 50) и доставляли наружу для проведения их сбора; и тяжелые компоненты (97,9 масс. % этиленгликоля, 2,1 масс. % 1,2-БДО) внизу колонны доставляли в колонну получения этиленгликоля 24.
В колонне получения этиленгликоля 24 (внутренний диаметр: 50 мм, высота: 6500 мм, число теоретических тарелок: 60, заполнена высокоэффективными регулярными насадками, температура вверху колонны: 130°C, температура внизу колонны: 170,1°C, абсолютное давление вверху колонны: 5 кПа) флегмовое число вверху колонны составляло 98, компоненты вверху колонны (компоненты: 19,79 масс. % 1,2-БДО, 80 масс. % этиленгликоля, 0,21 масс. % остальных) собирали снаружи и регенерировали в качестве побочных продуктов, небольшое количество этиленгликоля и поликонденсат этиленгликоля внизу колонны доставляли наружу для обработки, и конечные продукты этиленгликоля (содержание: 99,99 масс. %) собирали с 5-й тарелки колонны боковой линии тела колонны получения этиленгликоля 24.
Вышеприведенные варианты осуществления используются лишь в качестве иллюстративных с целью описания принципа и эффектов настоящего изобретения, и не ограничивают настоящее изобретение. Специалист в данной области может получить модификацию или вариант вышеприведенных вариантов осуществления, не отдаляясь от идеи и объема настоящего изобретения. Следовательно, все эквивалентные модификации или вариации, полученные специалистами в данной области, не отдаляясь от идеи и сущности настоящего изобретения, будут попадать в объем формулы настоящего изобретения.