专利名称：合成乙二醇所需的合成气的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种合成乙二醇所需的合成气的制备方法。
背景技术：
乙二醇(EG)又称甘醇，是一种重要的有机化工原料，主要用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯、不饱和聚酯树脂和防冻剂等，在化工生产和日常生活中有着广泛的应用。近年来，世界聚酯产业迅猛发展，EG的需求与日俱增。传统的乙二醇生产方法是以石油为原料，由乙烯催化氧化得到环氧乙烷，再由环氧乙烷水合生成乙二醇。但是我国能源结构是“贫油富煤”，石油的短缺造成国内乙二醇供应量严重不足，而乙二醇的需求量则保持快速增长。因此，以煤基合成气为原料，氧化偶联制草酸二甲酯，进而加氢合成乙二醇的非石油工艺路线引起了人们的极大关注。根据乙二醇合成工艺要求，原料气中的H2/C0应在2. 0左右，而目前水煤浆加压气化得到的粗煤气组成中H2/C0 —般为0. 6 0. 8，不能满足乙二醇合成的需要，因此必须通过CO变换对粗煤气进行组成调整。文献CN200710087573.2公开了一种粉煤气化低水/气耐硫变换工艺。该工艺流程以Shell粗煤气为原料，原料气首先进入气液分离器，从分离器顶部出来的粗煤气被加热至180 220°C，进入脱毒槽脱除去杂质后，进入第一反应器进行变换反应，其中的第一反应器入口的水/气体积比为0. 15 0. 20，入口温度为180 220°C，第一反应器床层的热点温度为330 400°C，空速是6000 9000小时-1，反应压力3. 0 4. OMPa,第一反应器入口粗煤气中干基CO的体积含量为55 70%。该工艺采用的催化剂为CO耐硫变换反应催化剂。目前大部分变换工艺都是配套合成氨装置，变换的目的是使CO尽可能多地转化，得到H2,出变换工段气体中的CO干基含量一般可达到0. 5 I. 5%。而乙二醇合成原料气要求H2/C0应在2. 0左右，即出变换工段的CO干基含量应该控制在25 30%左右。而且与粉煤气化相比，水煤浆气化所得的合成气的水/气比较高，变换反应的推动力更大，因此如何控制变换反应的深度，使出变换装置的气体能够恰好满足乙二醇合成工艺的要求，是目前水煤浆气化制乙二醇装置需要解决的重要问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在出变换反应器的合成气中仏/CO的比例不能满足乙二醇生产需要的问题，提供一种新的合成乙二醇所需的合成气的制备方法。该方法得到的合成气能够满足乙二醇合成工艺对原料气中h2/co摩尔比的要求。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下一种合成乙二醇所需的合成气的制备方法，包括以下步骤 a)以水煤气为原料，将原料分为两部分；第一部分进入变换反应器，使水煤气部分转化成含CO2和H2的物流I ;
b)物流I与第二部分原料混合，得到合成乙二醇所需的合成气；其中，第一部分原料体积为原料总体积的40 60%。上述技术方案中，第一部分原料体积优选范围为原料总体积的45 55%。所述变换反应器的反应条件为入口温度为180 260°C，床层热点温度为330 450°C，空速为2000 7000小时-I，反应压力为3. 0 8. 5MPa (A);优选范围为:入口温度为200 240°C，床层热点温度为330 450° C，空速为3000 6000小时'反应压力为3. 0 4. 5MPa(A)；其中所用催化剂为CO变换反应催化剂。原料水煤气中H2/C0的摩尔比为0. 5 0. 85，优选范围为0. 65 0. 75。得到的合成乙二醇所需的合成气中H2/C0的摩尔比为I. 8 2. 2，优选范围为I. 9 2. I。本发明方法中的原料水煤气可以是粉煤合成气，也可以水煤浆合成气。本发明方法采用原料气一股进入变换炉进行深度变换，将部分一氧化碳和水蒸气在催化剂的作用下，转化为二氧化碳和氢气；另一股不需要进行组分的处理，走旁路与变换后的煤气掺混，通过调节变换气量与旁路气量的比例，使出变换工段、进入乙二醇装置的原料气中H2/C0的摩尔比达到I. 9 2. 1，符合乙二醇生产工艺的要求，取得了较好的技术效果。下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施例方式实施例I来自水煤浆气化工序的粗煤气分成两部分，第一部分进入变换炉进行变换，使粗煤气转化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤气中CO的湿基摩尔含量为18. 8%，H2的湿基摩尔含量为13.6%。变换炉入口温度为235°C，反应压力为4. 6MPa(A)，空速为350(^小时，水气比为I. 4，出变换炉的气体温度为392°C。物流I和第二部分气体原料混合，得到合成乙二醇所需的合成气。第二部分气体原料气量占粗煤气总气量的49. 9% (体积比)。混合后气体中的CO湿基含量为10. 79%，H2湿基含量为21. 56%，H2/C0 = I. 998，满足乙二醇合成工艺的要求。实施例2来自水煤浆气化工序的粗煤气分成两部分，第一部分进入变换炉进行变换，使粗煤气转化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤气中CO的湿基摩尔含量为17. 6%, H2的湿基摩尔含量为14.7%。变换炉入口温度为235°C，反应压力为4. 9MPa(A)，空速为380(^小时，水气比为I. 4，出变换炉的气体温度为380°C。物流I和第二部分气体原料混合，得到合成乙二醇所需的合成气。第二部分气体原料气量占粗煤气总气量的53. 5% (体积比)。混合后气体中的CO湿基含量为10. 74%, H2湿基含量为21. 59%, H2/C0 = 2. 01，满足乙二醇合成工艺的要求。实施例3来自水煤浆气化工序的粗煤气分成两部分，第一部分进入变换炉进行变换，使粗煤气转化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤气中CO的湿基摩尔含量为20. 03%,H2的湿基摩尔含量为12. 55%。变换炉入口温度为240°C，反应压力为4. 3MPa(A)，空速为300()-1小时，水气比为I : 4，出变换炉的气体温度为409°C。物流I和第二部分气体原料混合，得到合成乙二醇所需的合成气。第二部分气体原料气量占粗煤气总气量的46. 6% (体积比)。混合后气体中的CO湿基含量为10. 89%，H2湿基含量为21.69%，H2/CO = I. 992，满足乙二醇合成工艺的要求。
实施例4来自水煤浆气化工序的粗煤气分成两部分，第一部分进入变换炉进行变换，使粗煤气转化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤气中CO的湿基摩尔含量为21. 4%, H2的湿基摩尔含量为14. 19%。变换炉入口温度为240°C，反应压力为3. 9MPa(A)，空速为250(^小时，水气比为I. 4，出变换炉的气体温度为421°C。物流I和第二部分气体原料混合，得到合成乙二醇所需的合成气。第二部分气体原料气量占粗煤气总气量的47. 6% (体积比)。混合后气体中的CO湿基含量为11. 76%，H2湿基含量为23. 50%,H2/C0 = I. 998，满足乙二醇合成工艺的要求。实施例5来自水煤浆气化工序的粗煤气分成两部分，第一部分进入变换炉进行变换，使粗煤气转化成含CO2和H2的物流I。其中，原料粗煤气中CO的湿基摩尔含量为18. 8%，H2的湿基摩尔含量为13. 6%。变换炉入口温度为245°C，反应压力为3. 7MPa(A)，空速为2100^小时，水气比为I. 4，出变换炉的气体温度为404°C。物流I和第二部分气体原料混合，得到合成乙二醇所需的合成气。第二部分气体原料气量占粗煤气总气量的51.0% (体积比)。混合后气体中的CO湿基含量为10. 80%,H2湿基含量为21. 51%,H2/C0 = I. 992，满足乙二醇合成工艺的要求。对比例I来自水煤浆气化工序的粗煤气全部进入变换炉进行变换，使粗煤气转化成含CO2和H2的物流。其中，原料粗煤气中⑶的湿基摩尔含量为18.8%，H2的湿基摩尔含量为13.6%。变换炉入口温度为235°C，反应压力为4. 6MPa(A)，空速为350()-1小时，水气比为I. 4，出变换炉的气体温度为392°C。变换后气体中的CO湿基含量为3. 16%，H2湿基含量为30. 39%,H2/C0 = 9. 62，不能满足乙二醇合成工艺的要求。
权利要求
1.一种合成乙二醇所需的合成气的制备方法，包括以下步骤 a)以水煤气为原料，将原料分为两部分；第一部分进入变换反应器，使水煤气部分转化成含CO2和H2的物流I ; b)物流I与第二部分原料混合，得到合成乙二醇所需的合成气； 其中，第一部分原料体积为原料总体积的40 60%。
2.根据权利要求I所述的合成乙二醇所需的合成气的制备方法，其特征在于第一部分原料体积为原料总体积的45 55%。
3.根据权利要求I所述的合成乙二醇所需的合成气的制备方法，其特征在于所述变换反应器的反应条件为入口温度为180 260°C，床层热点温度为330 450°C，空速为2000 7000小时―1，反应压力为3. O 8. 5MPa(A)，所用催化剂为CO变换反应催化剂。
4.根据权利要求3所述的合成乙二醇所需的合成气的制备方法，其特征在于所述变换反应器的反应条件为入口温度为200 240°C，床层热点温度为330 450°C，空速为3000 6000小时―1，反应压力为3. O 4. 5MPa (A)。
5.根据权利要求I所述的合成乙二醇所需的合成气的制备方法，其特征在于原料水煤气中H2/C0的摩尔比为O. 5 O. 85。
6.根据权利要求5所述的合成乙二醇所需的合成气的制备方法，其特征在于原料水煤气中H2/C0的摩尔比为O. 65 O. 75。
7.根据权利要求I所述的合成乙二醇所需的合成气的制备方法，其特征在于得到的合成乙二醇所需的合成气中H2/C0的摩尔比为I. 8 2. 2。
8.根据权利要求7所述的合成乙二醇所需的合成气的制备方法，其特征在于得到的合成乙二醇所需的合成气中H2/C0的摩尔比为I. 9 2. I。
全文摘要
本发明涉及一种合成乙二醇所需的合成气的制备方法，主要解决现有技术中存在出变换反应器的合成气中H2/CO的比例不能满足乙二醇生产需要的问题。本发明通过采用包括以下步骤a)以水煤气为原料，将原料分为两部分；第一部分进入变换反应器，使水煤气部分转化成含CO2和H2的物流I；b)物流I与第二部分原料混合，得到合成乙二醇所需的合成气；其中，第一部分原料体积为原料总体积的40～60％的技术方案较好地解决了该问题，可应用于合成乙二醇所需的合成气的工业生产中。
文档编号C01B3/12GK102616737SQ20111003298
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月30日 优先权日2011年1月30日
发明者周莹, 李勇, 王江义, 王红, 石锋, 董万霞 申请人:中国石化集团上海工程有限公司, 中国石油化工股份有限公司