一种生物质乙二醇的分离方法与流程

本发明属化工分离工程领域，尤其涉及一种生物质乙二醇的分离方法。

背景技术：

乙二醇（eg）作为重要的有机化工原料，用途广泛，需求量大，主要用于制造合成纤维、合成树脂、增塑剂、化妆品以及炸药等，也用于配制低凝固点冷冻液。

近年来我国聚酯工业快速发展，对乙二醇需求保持快速增势。由于国内供需缺口很大，国内众多装置的产量仍不能满足国内实际需求，还需依靠大量进口。因此，乙二醇在我国具有很好的发展前景。

目前乙二醇的生产路线主要有两种：其中石油路线采用乙烯为原料，经过环氧化制环氧乙烷（eo），环氧乙烷经过水合后得到乙二醇。该工艺技术成熟，但是受原料价格和来源影响，生产成本较高；工艺路线较长。另外一种以煤、天然气等为原料，经过合成气路线制取乙二醇，由于该工艺原料来源广泛，价格低廉，技术经济性高等优点而成为近些年来研究的热点。

生物质作为一种重要的可再生资源，以生物质为原料替代石油或者煤等原料生产乙二醇，不仅具有原料资源丰富、工艺路线灵活、节能减排等优势，而且为拓展问过乙二醇产品的来源提供了更多的选择。

生物质催化转化制乙二醇的技术优势在于：（1）生物质是可再生资源。与石油路线生产乙二醇相比，可大大减少co2的净排放，而且来源广泛，具有成本优势；（2）工艺路线简单。该催化过程采用一步法，将生物质水解、裂解、加氢等数个反应耦合在一个反应器中进行，大大简化了工艺流程；（3）催化过程绿色环保。该反应是在水相中进行，没有加入任何有机溶剂；（4）目的产物乙二醇的选择性高。在优化的反应条件下，生物质可以100%转化，产物中乙二醇的选择性

达到60-76%。（5）使用非贵金属催化剂，成本低廉。因而，生物质催化转化制乙二醇具有极好的应用前景。

中国专利cn102675045b介绍了一种以生物质制取的高浓度糖溶液为原料制备乙二醇的方法。反应在高压搅拌反应釜中进行，以复合的非贵重金属作为反应的催化剂，在120-300℃，氢气压力1-13mpa的条件下制备乙二醇和丙二醇，得到的乙二醇和丙二醇收率可+达~60%。

目前乙二醇分离精制工艺主要是针对传统的石油和合成气生产路线。环氧乙烷路线中乙二醇粗产品分别经过脱水塔、meg精馏塔、deg精馏塔和teg精馏塔精制得到的乙二醇产品。中国专利cn103553877a介绍了合成气路线制取乙二醇精馏分离的方法，粗乙二醇经过甲醇回收塔、脱水塔、脱醇塔、乙二醇精制塔和乙二醇回收塔脱除乙二醇粗产品中的甲醇、乙醇、草酸二甲酯，丁二醇等组分，精制得到的优等品乙二醇。

与传统的石油和合成气路线生产乙二醇的不同，生物质路线由于粗乙二醇原料组成不同，组成更为复杂，主要是水、乙二醇、丙二醇，其余单元醇类、多元醇、醚类，对应的需要的精制分离方法不同。中国专利cn104693007a介绍了一种多孔碳吸附精制生物质乙二醇的方案，多孔碳可高温煅烧再生。但是这种吸附精制方案往往规模受限，难以适应大规模生产的要求。国内长春大成实业集团有限公司制备的生物质乙二醇产品纯度仅98.8%，尽管聚合后pet能达到国家标准，但是乙二产品纯度稍低于《工业用乙二醇》gb/t4649-2008中规定的要求。另外，生物质乙二醇含有丙二醇、丁二醇等杂质，其生产的pet熔点有所降低，并存在一定的色度。因此如何进一步提高乙二醇的产品纯度和产品质量，使生物质乙二醇达到聚酯级标准是生物质乙二醇大规模应用所面临的一大挑战。

技术实现要素：

本发明的目的是针对目前生物质路线催化转化制取的粗乙二醇分离工艺存在的问题提出一种产品质量高、技术经济性好、节能环保的乙二醇分离工艺。

该工艺是针对中国专利cn102675045b所述的生物质方法，即采用秸秆等生物质制取的糖溶液作为原料，在高压搅拌反应釜中发生加氢反应，得到的粗乙

二醇去往本发明专利所述的分离装置。

一种生物质乙二醇的分离方法，其特征在于包括依次相连的闪蒸系统、脱轻塔系统、丙二醇精制塔系统、脱重塔系统和乙二醇精制塔系统。

其中闪蒸系统设置高压闪蒸分离罐、低压闪蒸分离罐和闪蒸气冷凝器，用来脱除粗乙二醇中少量的水、甲醇、乙醇等低沸点组分。

脱轻塔系统设置脱轻塔、脱轻塔冷凝器、脱轻塔回流罐、脱轻塔再沸器、脱轻塔中间再沸器和对应真空系统；主要目的是将进料粗乙二醇中的比丙二醇沸点低的组分（主要含醇废水）脱除。

丙二醇精制塔系统设置丙二醇精制塔、丙二醇精制塔冷凝器、丙二醇精制塔回流罐、丙二醇精制塔再沸器和对应真空系统；主要目的是回收进料粗乙二醇中的少量的丙二醇，采出合格的丙二醇产品。

脱重塔系统设置脱重塔、脱重塔冷凝器、脱重塔回流罐、脱重塔再沸器和对应真空系统；主要目的是将进料粗乙二醇中比乙二醇沸点高的重组分（主要是多元醇类物质)脱除。

乙二醇精制塔设置乙二醇精制塔、乙二醇精制塔冷凝器、乙二醇精制塔回流罐、乙二醇精制塔再沸器、乙二醇产品冷却器和对应真空系统。主要目的是将粗乙二醇中二元醇（如1,2-丁二醇，2,3-丁二醇等）脱除，同时提纯得到优等品的乙二醇产品。

一种生物质乙二醇的分离方法，其特征在于包括以下步骤：

①来自乙二醇合成反应器的粗乙二醇

经调节阀减压后进高压闪蒸分离罐，其底部粗乙二醇再经调节阀减压后进低压闪蒸分离罐，低压闪蒸汽和经减压的高压闪蒸汽汇合后去往闪蒸气冷凝器冷凝，冷凝液为含醇废水，去往污水处理装置处理。而低压闪蒸分离罐底部的粗乙二醇靠压差进下游的脱轻塔。

②来自低压闪蒸分离罐的粗乙二醇进脱轻塔，其塔顶蒸汽经脱轻塔冷凝器

冷凝后进脱轻塔回流罐，冷凝液主要是含醇废水，部分返回塔顶回流，其余去往污水处理装置。脱轻塔设置有脱轻塔再沸器和脱轻塔中间再沸器提供热量，塔釜液经泵升压后送至丙二醇精制塔。

③来自脱轻塔塔釜的粗乙二醇进丙二醇精制塔，其塔顶蒸汽经丙二醇精制

塔冷凝器冷凝后进丙二醇精制塔回流罐，部分返回塔顶回流，其余去经丙二醇产品冷却器冷却至常温后送至罐区。丙二醇精制塔设置有丙二醇精制塔再沸器提供热量，塔塔釜液经泵升压后送至脱重塔。

④来自丙二醇精制塔的粗乙二醇进脱重塔，其塔顶蒸汽经脱重塔冷凝器冷

凝后进脱重塔回流罐，冷凝液是主要是乙二醇，部分返回塔顶回流，其余去乙二醇精制塔。脱重塔设置有脱重塔再沸器提供热量。塔釜液经循环泵升压后部分用于再沸器循环，其余经重组分冷却器冷却后送至界外。

⑤来自脱重塔的粗乙二醇进乙二醇精制塔，其塔顶蒸汽经乙二醇精制塔冷

凝器冷凝后进乙二醇精制塔回流罐，冷凝液部分返回塔顶回流，其余去轻馏分冷却器冷却后送至界外。乙二醇精制塔设置有乙二醇精制塔再沸器提供热量。塔釜液经泵升压后与脱重塔塔釜液一起经冷却后送至界外。乙二醇精制塔侧线采出优等品乙二醇产品，经乙二醇产品冷却器冷却后送至罐区。

优等品指的是满足《工业用乙二醇》gb/t4649-2008中规定的优等品要求的产品。

本发明所述的生物质乙二醇的分离方法，其特征在于：设置了高压闪蒸和低压闪蒸两级闪蒸，脱除其中部分低沸物，高压闪蒸分离罐压力1～5mpa，低压闪蒸分离罐压力0.2～1mpa。

本发明所述的生物质乙二醇的分离方法，其特征在于：各精馏塔采用真空操作，由真空泵抽气保证精馏塔操作所需要的真空度。这是为了降低各精馏塔的操作温度，防止在高温下粗产物中醇类发生脱水缩合副反应，降低了产品的收率，对分离效果带来不利影响。各塔釜再沸器所需的热量由1.0～2.0mpa的蒸汽提供。

本发明所述的生物质乙二醇的分离方法，其特征在于：脱轻塔设置了中间再沸器；乙二醇精制塔冷凝器为废锅型式，利用塔顶蒸汽冷凝的潜热副产约0.2mpa低压蒸汽，该蒸汽去往脱轻塔中间再沸器作为热源。由于生物质方法制取的粗乙二醇中含水量较高，要将水分脱除需要消耗大量热量，即脱轻塔能耗较高，但是通过该热耦合工艺可大幅度降低整个分离过程的蒸汽消耗量，提高了过程的经济性。

本发明所述的生物质乙二醇的分离方法，其特征在于：精制得到的乙二醇产品纯度≥99.8wt%，丁二醇含量≤100ppm，紫外透光率为：220nm时≥75%，275nm时≥92%，350nm≥99%。精制得到的丙二醇产品丙二醇≥99.5wt%。由于该分离工艺脱除了丙二醇和丁二醇，解决了目前生物质乙二醇工艺中存在的pet聚合熔点和色度问题。

本发明所采用的生物质乙二醇分离工艺，其工艺流程简捷；由于过程采用了中间再沸器的工艺，将乙二醇精制塔的回收的热量用于脱轻塔，大幅度降低了过程的能耗，经济效益明显。工艺过程原料采用生物质为原材料，且流程中产生的含醇废水易于采用生化等方法处理，过程无引入毒性大的萃取剂，是一种可用于大规模工业化绿色环保工艺。

附图说明

图1为本发明所述的生物质乙二醇分离工艺流程框图；为简化流程，流程中必要的驱动泵省略。

图2本发明所述的生物质乙二醇分离工艺流程图，１为高压闪蒸分离罐，2为低压闪蒸分离罐，3为闪蒸气冷凝器，4为脱轻塔，5为脱轻塔冷凝器，6为脱轻塔回流罐，7为脱轻塔再沸器，8为脱轻塔中间再沸器，9为丙二醇精制塔，10为丙二醇精制塔冷凝器，11为丙二醇精制塔回流罐，12为丙二醇精制塔再沸器，13为脱重塔，14为脱重塔冷凝器，15为脱重塔回流罐，16为脱重塔再沸器，17为乙二醇精制塔，18为乙二醇精制塔冷凝器，19为乙二醇精制塔回流罐，20为乙二醇精制塔再沸器，21为乙二醇产品冷却器。

具体实施方式

采用秸秆作为初始原料，经发酵制取木糖溶液，在高压搅拌反应釜中发生加氢反应，出反应釜的粗乙二醇主要成分水（含量～70%）、丙二醇（含量～3%）、乙二醇（含量～15%），其余主要是醇类、醚类物质。该粗乙二醇经过以下步骤：

①闪蒸系统：粗乙二醇经调节阀减压后进高压闪蒸分离罐1，其顶部的高

压闪蒸汽经调节阀减压后进闪蒸气冷凝器3；其底部粗乙二醇再经调节阀减压后进低压闪蒸分离罐2，其顶部的低压闪蒸汽和经减压的高压闪蒸汽汇合后去往闪蒸气冷凝器3冷凝，冷凝液为含醇废水，去往污水处理装置处理。而低压闪蒸分离罐底部的粗乙二醇靠压差进下游的脱轻塔4。

②脱轻塔系统：来自低压闪蒸分离罐2的粗乙二醇进脱轻塔4，其塔顶蒸

汽经脱轻塔冷凝器5冷凝后进脱轻塔回流罐6，冷凝液主要是含醇废水，部分返回塔顶回流，其余去往污水处理装置。脱轻塔设置有脱轻塔再沸器7和脱轻塔中间再沸器8，分别由中压蒸汽和来自乙二醇精制塔冷凝器副产的低压蒸汽来供热。脱轻塔塔釜液经泵升压后送至丙二醇精制塔9。

③丙二醇精制塔系统：来自脱轻塔塔釜的粗乙二醇进丙二醇精制塔9，其

塔顶蒸汽经丙二醇精制塔冷凝器10冷凝后进丙二醇精制塔回流罐11，冷凝液是符合要求的丙二醇产品，部分返回塔顶回流，其余去经丙二醇产品冷却器冷却至常温后送至罐区。丙二醇精制塔设置有丙二醇精制塔再沸器12，由中压蒸汽供热。丙二醇精制塔塔釜液经泵升压后送至脱重塔13。

④脱重塔系统：来自丙二醇精制塔塔釜的粗乙二醇进脱重塔13，其塔顶蒸

汽经脱重塔冷凝器14冷凝后进脱重塔回流罐15，冷凝液是主要是乙二醇，部分返回塔顶回流，其余去乙二醇精制塔17。脱重塔设置有脱重塔再沸器16，为强制循环式再沸器，由中压蒸汽供热。脱重塔塔釜液经循环泵升压后大部分用于再沸器循环，其余重组分经重组分冷却器冷却后送至界外。

⑤乙二醇精制塔系统：来自脱重塔塔顶的粗乙二醇进乙二醇精制塔17，其

塔顶蒸汽经乙二醇精制塔冷凝器18冷凝后进乙二醇精制塔回流罐19，冷凝液部分返回塔顶回流，其余去轻馏分冷却器冷却后送至界外。乙二醇精制塔设置有乙二醇精制塔再沸器20，由中压蒸汽供热。乙二醇精制塔塔釜液经泵升压后与脱重塔塔釜液一起经冷却后送至界外。乙二醇精制塔侧线采出优等品乙二醇产品经乙二醇产品冷却器21冷却后送至罐区。

实施例1

按照以上步骤，来自高压反应釜的粗乙二醇经调节阀减压至2.5mpag进高压闪蒸分离罐，其底部粗乙二醇再经调节阀减压至0.5mpag进低压闪蒸分离罐。脱轻塔塔顶操作压力18kpaa，其塔顶馏出液部分回流至塔内，其余去往污水处理装置，脱轻塔塔釜液经泵升压后送至丙二醇精制塔。丙二醇精制塔塔顶操作压力18kpaa，其塔顶馏出液部分回流至塔内，其余为精制的丙二醇产品，丙二醇精制塔塔釜液经泵升压后送至脱重塔。脱重塔塔顶操作压力3.5kpaa，其塔顶馏出液部分回流至塔内，其余去乙二醇精制塔。乙二醇精制塔塔顶操作压力18kpaa，其塔顶馏出液部分回流至塔内，其余去轻馏分经冷却后送至界外。乙二醇精制塔侧线采出的优等品的乙二醇产品经冷却后送至罐区。

以上各精馏塔采用各自的真空泵抽气维持所需要的真空度。各塔塔釜再沸器采用1.5mpa的中压蒸汽提供精馏分离所需要的热量，消耗中压蒸汽～12t/t乙二醇。

所得的乙二醇产品纯度99.9wt%，丁二醇含量55ppm，紫外透光率为：220nm时≥85%，275nm时≥94%，350nm≥99.5%，满足国家标准《工业用乙二醇》gb/t4649-2008中规定的优等品要求。所得的丙二醇产品纯度99.6wt%，满足国家标准《食品添加剂丙二醇》gb29216-2012规定的指标。

实施例2

与实施例1类似，不同之处在于脱轻塔设置了中间再沸器；乙二醇精制塔设置废锅，利用塔顶蒸汽冷凝的潜热副产0.2mpa低压蒸汽，该蒸汽去往脱轻塔中间再沸器作为热源。

通过上面的热耦合工艺，每吨乙二醇产品可节约蒸汽2.8t，装置蒸汽消耗减少～24%。

本发明提供了一种生物质乙二醇的分离工艺，具有明显和节能优势和环保效益。结合实施例加以具体说明。相关领域人员完全可以根据本发明提供的方法进行适当改动或者变更组合，来实现该技术。需要特别说明的是，所有这些通过本发明提供的方法进行类似的改动或者变更组合，对本领域技术人员来说显而易见的，都被视为本发明的精神、范围和内容中。