宋憲生鄭衛(wèi)(．安陽永金化工投資管理有限公司， 河南 鄭州 450000；．安陽永金化工有限公司， 河南 安陽 45533)

煤制乙二醇加氫催化劑不鈍化無氧卸出的研究

宋憲生1鄭衛(wèi)2(1．安陽永金化工投資管理有限公司， 河南 鄭州 450000；2．安陽永金化工有限公司， 河南 安陽 455133)

乙二醇，又稱甘醇，是一種非常重要的工業(yè)原料，在很多的化工生產(chǎn)方面都會用到。傳統(tǒng)的乙二醇生產(chǎn)方法有環(huán)氧乙烷水合法、乙烯直接水合法以及二氯乙烷水解法。這些傳統(tǒng)的方法存在自己的優(yōu)點和缺點，但是現(xiàn)在有更加先進的技術煤制乙二醇方法。所謂的煤制乙二醇指的是一氧化碳偶聯(lián)合生成草酸酯，生成的草酸酯又通過加氫工藝生成乙二醇的過程。這種方法在帶來好處的同時也存在這一些需要改進的方面。加氫的過程是需要催化劑參加的，但是反應過后催化劑的處理很復雜，而且需要的時間比較長。本文就將根據(jù)工作中的經(jīng)驗，介紹一種新型的催化劑處理辦法，提高工藝的效率和安全系數(shù)，并間接的提高經(jīng)濟效益。

煤制乙二醇;催化劑;不鈍化

1 概述

1.1 乙二醇的概述

乙二醇，又稱甘醇，在一般的情況下，乙二醇為無色透明的液體，具有一定的黏度，帶有一定的甜味。乙二醇的吸濕能力比較好，揮發(fā)性差，閃點比較高，易燃。

乙二醇因為具有良好的物理化學性質(zhì)，所以是制造很多化工產(chǎn)品的原材料。比如，很多的防凍液中都有乙二醇。乙二醇作為一種有機物，是一種很好的有機溶劑。乙二醇可以溶解很多的纖維和樹脂等材料。

1.2 乙二醇傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝

傳統(tǒng)的乙二醇生產(chǎn)工藝有環(huán)氧乙烷水合法、乙烯直接水合法以及二氯乙烷水解法這三種常見的辦法。其中，環(huán)氧乙烷水合法耗能太高，不利于節(jié)能降耗。乙烯直接水合法中選擇的催化劑具有一定的腐蝕性，對于設備的要求比較高。最后，二氯乙烷水解法的生產(chǎn)過程也會帶有一定的腐蝕性，而且副產(chǎn)物的分離比較困難，這三種方法都面臨著淘汰。

2 目前該技術的發(fā)展水平及現(xiàn)狀

煤制乙二醇已經(jīng)是一種趨勢，他具有自己獨特的優(yōu)勢?，F(xiàn)在化工廠普遍采用的辦法是將反應分為兩部分來進行。第一步，首先把一氧化碳通過偶聯(lián)的辦法合成草酸酯。第二步是將第一步反應生成的草酸酯在加入催化劑的條件下生成最后的成品乙二醇。

(1)在催化劑的選擇方面，生產(chǎn)中使用的是銅系催化劑。該催化劑的反應效率比較高，但是在催化加氫的過程結束以后，需要對催化劑進行鈍化處理。催化劑表面會有還原性的物質(zhì)，空氣中有大量的氧氣存在。如果催化劑的表面在卸出的過程中沒有進行鈍化處理，催化劑的表面物質(zhì)會和空氣中的氧氣發(fā)生劇烈的化學反應。這種化學反應劇烈的時候會發(fā)生燃燒，產(chǎn)生的熱量短時間無法擴散，這些熱量會對周圍的工人和設備造成非常嚴重的傷害。

(2)按照目前的工藝，催化劑在卸出的過程中需要進行鈍化處理。鈍化催化劑采用的設備為往復式壓縮機。鈍化催化劑的過程是一體化進行的，即對三組加氫反應器的催化劑同時進行鈍化處理。但是在同時鈍化的過程中也有一個前后的順序，鈍化處理是按照從前到后的順序進行的。這樣的鈍化過程也是需要改進的，因為這個過程存在一定的弊端。該方法在鈍化的過程中，加氫的循環(huán)量并不充足，氣體在反應器內(nèi)存在偏流現(xiàn)象，而且有時比較嚴重。氣體的偏流會導致反應器內(nèi)的熱量不能及時的導出，或者熱量分布不均勻。熱量在某個地方集中而且又不能很好的散熱就會導致發(fā)生局部過熱的現(xiàn)象。局部過熱會對反應設備的本身產(chǎn)生很大的傷害，影響設備的壽命，嚴重的話會產(chǎn)生安全生產(chǎn)的事故。

(3)催化劑的表面附著物會影響催化劑的鈍化過程。在催化加氫的反應過程中，催化的表面會附著一定量的焦油，有機化合物還有一些其他的黏度比較大的物質(zhì)。這些物質(zhì)會一直跟隨催化劑到鈍化處理的過程中。催化劑鈍化處理的過程會放出大量的熱量，這些熱量會使催化劑的溫度升高很多，這在高溫的狀態(tài)下，催化劑表面的這些附著物會很容易的變成氣態(tài)或者液態(tài)。隨后，這些物質(zhì)會隨著氣體的循環(huán)帶出反應器。在出反應器的過程中，隨著熱量的降低，這些物質(zhì)的狀態(tài)會隨著溫度的降低而變得粘稠。最終，這些物質(zhì)會附著在循環(huán)氣壓縮機入口或者壓縮機內(nèi)部以及壓縮機氣閥的位置。一旦這些粘稠的物質(zhì)堵塞重要位置，就會防礙壓縮機的正常運行。壓縮機是催化劑鈍化過程中非常重要的設備，一旦出現(xiàn)故障，催化劑的鈍化過程會受到很大的影響。壓縮機的進氣量減小會延長鈍化的周期，經(jīng)濟效益也會受到一定程度的影響。

(4)在催化劑鈍化的過程中會有結焦的物質(zhì)生成。在上邊提到的，催化劑的表面會有一些有機物質(zhì)的殘留。殘留的這部分焦油和有機化合物在高熱量高溫的條件下會發(fā)生化學反應。這個化學反應生成的物質(zhì)會在管道的表面生成一定的結焦物質(zhì)。為了不影響下次的生產(chǎn)過程，在每次卸出催化劑的過程中都需要一個清洗過程，即用高壓水槍對管道的表面進行清洗，目的就是為了清除那些結焦的物質(zhì)，避免對下一個生產(chǎn)過程產(chǎn)生影響。為了清洗這些結焦物質(zhì)，大約需要耗費7天的時間，這就大大的降低了化工廠的經(jīng)濟效益。

(5)根據(jù)傳統(tǒng)的工藝理論，一個完整的催化劑卸出過程需要經(jīng)歷催化劑鈍化過程，卸出經(jīng)過鈍化處理的催化劑的過程，清洗反應容器過程，然后就是下一個周期的裝填催化劑的過程。按照這個周期計算，每一個催化劑的卸出周期至少需要20天的時間，這樣的生產(chǎn)效率需要改進。只有把生產(chǎn)周期縮短才能在一定的時間內(nèi)生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。

2．6 因為傳統(tǒng)的鈍化工藝會導致生產(chǎn)效率的降低，所以在改進生產(chǎn)工藝的過程中就嘗試了催化器無氧卸出的方法。隨著實驗的不斷進行，該技術已經(jīng)取得了一定的效果。經(jīng)過培訓的專業(yè)的隊伍已經(jīng)可以穩(wěn)定可靠的把不經(jīng)過鈍化處理的催化劑從反應器中卸出來。實現(xiàn)催化劑無氧卸出以后，整個生產(chǎn)周期的時間可以減少7天左右。該技術的實現(xiàn)和催化劑的包裝技術有很大的關系。在1988年，國外已經(jīng)有人發(fā)明了專門用于裝載催化劑的集裝箱。一般來講，催化劑的包裝采用的是袋裝或者鐵桶。但是這兩種方法和催化劑集裝箱相比還是存在一定的不足。催化劑集裝箱更加的安全可靠，而且還有環(huán)保高效的特點。因為它是為裝載催化劑量身定做的，所以它的最大的優(yōu)點在于密封性。新型的催化劑集裝箱不僅增大了有效的裝載容量，而且在運輸和儲存的過程中還可以表現(xiàn)的更加靈活。

3 主要的技術改進以及效果

本次實踐的化工廠為永金公司的一家化工廠，在實踐之前，公司和催化劑處理的專業(yè)公司進行了深入的技術交流，對技術的探索和一些保護措施以及一些應急處理措施都進行了深入的溝通。最后雙方詳細的研究了永金公司的實際情況，根據(jù)永金公司催化加氫制乙二醇的生產(chǎn)設備制定了具體的實踐方案。該方案的目的是通過實現(xiàn)加氫催化劑不經(jīng)過鈍化的過程，在無氧的狀態(tài)下，真空卸出生產(chǎn)過程中已經(jīng)用過的銅系催化劑。因為不需要將催化劑鈍化了，所以可以節(jié)省鈍化催化劑這一時間段。經(jīng)過相關的計算，通過該工藝的催化劑卸出方案，可以在每個生產(chǎn)周期中節(jié)省7天的時間，大大提高了生產(chǎn)的效率。而且因為是真空狀態(tài)下的卸出，所以不會把帶有污染性的物質(zhì)排放到大氣中，也實現(xiàn)了環(huán)保的目的。另外，因為催化劑沒有了鈍化的過程，也就沒有了清洗的過程，節(jié)省時間的同時，也避免了清洗反應器過程中因為熱量的局部集中帶來的危險，對于安全生產(chǎn)也有非常重要的意義。

另外，永金公司還做了產(chǎn)業(yè)的延伸。催化劑卸出以后并沒有結束。永金公司和催化劑廢棄處理廠也做出了很好的合作。卸出的沒有經(jīng)過鈍化的催化劑直接用封閉的催化劑專用集裝箱進行封存。該集裝箱是專門為催化劑設計的，和傳統(tǒng)的封裝相比，儲存效率和安全密封性上都有了很大的提高。使用該集裝箱進行儲存和運輸，在安全方面可以有很好的保障。卸出的催化劑經(jīng)過催化劑集裝箱的密封運輸之后到達催化劑處理廠，在處理廠可以進行妥善的處理，經(jīng)過一定的技術處理還可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟價值。

在實踐結束之后，永金公司和催化劑處理公司進行了綜合的評估。通過記錄和計算，通過本次的技術改進，生產(chǎn)乙二醇所用的催化劑更新周期至少縮短10天，有效的增加了產(chǎn)能和產(chǎn)值，具有非常積極的意義。

4 經(jīng)濟效益預測分析

以永金公司化工廠的生產(chǎn)為例，按照以前的生產(chǎn)工藝，卸出催化劑之前需要停車，用金屬置換出催化劑，將催化劑進行鈍化處理，卸出催化劑，清洗反應器的管道，裝填新的催化劑，加熱升溫。該過程是不僅操作繁瑣，而且還存在周期長，效率低的特點。經(jīng)過本次的技術改進，節(jié)省了鈍化催化劑，卸出催化劑和清洗管道的時間。以往的工藝每次檢修至少需要25天的時間，但是現(xiàn)在每個周期15天就足夠了。按照目前的市場價格，乙二醇的加工為6500/噸。所以換算下來，永金公司每年的生產(chǎn)總值額外增加3150萬元。效果非常明顯。

4 操作中的一些注意事項

(1)催化劑在無氧卸出的過程需要有人進入到反應器的內(nèi)部，對于進入反應器內(nèi)部的工人的安全一定要妥善的安排，一定要保障工人的安全。

(2)催化劑卸出過程中還是會產(chǎn)生一定量的廢水和灰塵等污染物，對于這些污染物一定要妥善的處理，不能對周圍的環(huán)境產(chǎn)生危害。

(3)催化劑在無氧卸出的過程中是通過氮氣包裹的，所以對于氮氣的需求量比較巨大，一定要保障氮氣的供應，否則一旦出現(xiàn)氮氣不足的情況，催化劑就會和空氣中的氧氣結合。在結合的過程中會發(fā)生燃燒的事故。所以一定要保障氮氣的供應。另外，催化劑卸出過程中離不開電氣設備，所以電力的供應一定要安排好，必要的時候要有備用的電源。否則可能出現(xiàn)危險事故。

(4)雖然說催化劑集裝箱的性能很可靠，但是卸出的催化劑還是危險品。在運輸和儲存的過程中還要制定相關的安全措施，避免發(fā)生危險。

(5)催化劑還是需要后期處理的，所以一定要做好和催化劑處理廠無縫對接的工作，切實把催化劑處理好。

6 結語

以上就是煤制乙二醇催化劑不鈍化無氧卸出的全部內(nèi)容。以往的生產(chǎn)工藝雖然具有使用的價值，但是技術還是需要不斷改進的。經(jīng)過改進的工藝，生產(chǎn)效率和安全系數(shù)有了很大的改善，化工生產(chǎn)的工藝改進是一個永遠在路上的事情。

[1]陳衛(wèi)航,李清亞,蔣元力,王訓遒,蔣登高.乙二醇-1,4-丁二醇二元物系6.67kPa下汽液平衡研究[J].高?；瘜W工程學報.

[2]趙淑戰(zhàn).從副產(chǎn)物和廢水中回收和純化乙二醇[J].化工環(huán)保,2014，(04).

[3]馬永剛.電石爐氣法合成乙二醇的發(fā)展前景[J].石河子科技,2014，(03).

[4]張駿馳.天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化改造制乙二醇合成氣方案的研究[J].煉油技術與工程,2015，(03).

宋憲生(1963- ),男,本科,河南林州人,高級工程師,研究方向：煤制乙二醇。