草酸二甲酯的汽化方法和汽化装置与流程

本发明属于化工技术领域，尤其涉及煤基合成气制备乙二醇工艺中草酸二甲酯的汽化过程，具体涉及草酸二甲酯的汽化方法和汽化装置。

背景技术：

乙二醇(eg)是一种重要的化工原料，主要用于生产聚酯纤维、聚酯塑料、防冻剂、润滑剂、增塑剂、炸药及化工中间产物。合成eg的工艺路线，主要包括石油路线、煤制eg路线以及生物质制eg路线，目前占主导的仍然是石油路线，即环氧乙烷水合法。随着石油资源的日益短缺，开展以天然气和煤基原料为主的c1化工对我国具有重要的现实意义，相关技术也在上世纪90年代取得了快速的发展。其中，煤经气化分离出的co与亚硝酸酯气相催化合成草酸二甲酯(dmo)的技术迅速发展和成熟，并开辟了由dmo加氢制乙二醇(eg)的非石油途径。

在草酸二甲酯加氢合成乙二醇的工艺中，草酸二甲酯原料为液态，而采用的反应器型式为气固催化反应器，因此，需要设置dmo汽化塔以将液态的草酸二甲酯原料汽化后再与氢气混合进行反应。

现有技术中，dmo进料被预热至一定温度后，使用特殊喷嘴在汽化塔内进行雾化，由汽化塔的塔底进入的氢气进一步将雾化后的dmo加热，并使其汽化，然后氢气和气态的dmo的混合气流从汽化塔的塔顶出来，再由加热器加热至加氢反应所需要的温度，最后进入加氢催化反应器进行催化加氢反应以制备乙二醇。该工艺中，汽化塔内雾沫夹带现象非常严重，dmo原料易被氢气夹带至汽化塔的上层填料，甚至进一步带出汽化塔而进入催化加氢反应器的催化剂床层，而dmo中的杂质在操作温度下易结焦而堵塞汽化塔内的填料及催化加氢反应器内的催化剂床层，导致汽化塔和催化剂床层的阻力增加，导致加氢反应系统的运行周期短。

因此，有必要对现有的草酸二甲酯的汽化方法进行改进，以克服现有技术中的上述技术缺陷。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种草酸二甲酯的汽化方法，以克服现有技术中存在的上述缺陷。本发明的发明人发现，通过本发明的技术方案，能够有效降低汽化塔及加氢催化反应器的压降，填料层和催化剂的运行周期显著延长，使得乙二醇生产装置的运行周期延长，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。

以下是本发明的技术方案：

草酸二甲酯的汽化方法，包括如下步骤：

(1)、dmo新鲜进料和dmo循环物料经过混合形成dmo进料，所述dmo进料经预热后进入汽化塔进行汽化；

(2)、总氢气进料分成两股物料，第一股氢气进料不进入所述汽化塔，第二股氢气进料从所述汽化塔的塔底进入，并将汽化后的dmo从所述汽化塔的上部带出，再与第一股氢气进料混合；

其中：所述步骤(1)中，所述dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为10.9～22；所述步骤(2)中，所述汽化塔内的气液比为11～17；进入所述汽化塔内的所述第二股氢气进料的温度高于进入所述汽化塔内的所述dmo进料的温度。

根据本发明，所述总氢气进料与dmo新鲜进料的氢酯摩尔比控制在50～100。

优选地，所述dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为12.4～22。

进一步优选地，所述dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为12.9～22，所述汽化塔内的气液比为14～17。

根据本发明，所述第二股氢气进料的体积流量为总氢气进料的体积流量的13％～60％。

根据本发明，进入所述汽化塔的所述dmo进料被预热至160～190℃；进入所述汽化塔的所述第二股氢气进料被预热至180℃～210℃。

优选地，所述总氢气进料被预热至180℃～210℃。

根据本发明，所述汽化塔为填料塔，塔内设置上下两层填料，所述dmo进料在两层填料之间进入所述汽化塔。

根据本发明，所述填料塔的填料类型选自拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩鞍填料或者金属环矩鞍。

根据本发明，所述汽化塔所需的填料高度对应的理论板数为1～10块，操作压力为1～5mpa。

优选地，所述汽化塔所需的填料高度对应的理论板数为5～10块。

根据本发明，所述dmo新鲜进料和dmo循环物料进入所述汽化塔进行绝热汽化。所述的绝热汽化指的是，进入所述汽化塔内的所述dmo进料加热汽化所需的热量，完全由进入所述汽化塔内的所述第二股氢气进料的热量提供，不提供外加热源。

当然，所述汽化塔也可以进一步提供外部加热，以确保所述dmo进料在所述汽化塔内能够顺利被汽化，例如：提供塔釜再沸器，或者在汽化塔的中部增加加热盘。当由于不可控因素，导致所述第二股氢气进料进入汽化塔的温度不够，进而导致汽化所述dmo进料的热量不够。此时，可通过提供外部加热，以确保所述dmo进料在所述汽化塔内能够顺利被汽化。

采用上述的草酸二甲酯的汽化方法进行汽化的乙二醇的生产方法，基本消除了汽化塔内填料层和加氢催化反应器中催化剂床层的结焦现象，有效降低了汽化塔上部填料层及加氢催化反应器的压降，使得填料层和催化剂的运行周期显著延长，同时维持了加氢反应所需的氢酯比，进而保障了乙二醇生产装置的长期稳定运行，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。

本发明的第二个目的在于，提供一种草酸二甲酯的汽化装置，包括dmo进料混合装置、dmo循环泵、dmo预热器、汽化塔、氢气预热器和加氢进料混合器；

dmo新鲜进料管和dmo循环管的一端分别连接至所述dmo进料混合装置，dmo循环管的另一端与所述汽化塔的塔釜连接，dmo进料管的一端与所述dmo进料混合器的下部出料口连接，另一端与所述汽化塔的中部进料口连接，所述汽化塔的中部进料口连接有液体分布器，所述dmo进料管上设置有dmo循环泵和dmo预热器；

所述汽化塔的上部连接有混合气体出料管，所述总氢气进料管路上设置所述氢气预热器，所述总氢气进料管路还包括第一氢气进料管和第二氢气进料管，第一氢气进料管与所述混合气体出料管分别连接至所述加氢进料混合器，所述第二氢气混合管连接至所述汽化塔的塔釜。

根据本发明，所述dmo进料混合装置可以为现有技术中常规的混合器或混合罐。

优选地，所述dmo进料混合装置为dmo循环储槽。

所述dmo循环储槽还连接有dmo排出管路，可根据所述dmo循环储槽内的杂质含量，间歇或连续地将一定量的较高杂质含量的dmo物料从所述dmo循环储槽排放出反应系统。从而进一步保证进入汽化塔及后续加氢催化反应器的杂质少，提高填料层及加氢催化剂的使用寿命，降低汽化塔和加氢催化反应器的压降，保障乙二醇生产装置的长期稳定运行，提高生产效率，降低生产成本。

当然，也可检测所述汽化塔的塔釜内的dmo的杂质含量，间歇或连续地将一定量的dmo物料从所述汽化塔的塔釜排放出反应系统。其作用与上述dmo循环储槽排放较高杂质含量的dmo物料是相同的，在此不赘述。

根据本发明，所述汽化塔还包括塔釜再沸器。所述塔釜再沸器可提供外部热源，确保所述dmo进料的汽化。

根据本发明，所述汽化塔还包括加热盘。所述塔釜再沸器可提供外部热源，确保所述dmo进料的汽化。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

本发明的草酸二甲酯的汽化方法，通过优化汽化塔内的气液比，并有效结合dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比及其他工艺因素，有效减少了从汽化塔上部出来的混合气体出料中的杂质含量，基本消除了汽化塔内填料层和加氢催化反应器中催化剂床层的结焦现象，显著降低了汽化塔及加氢催化反应器的压降，使得填料层和催化剂的运行周期显著延长，同时维持了加氢反应所需的氢酯摩尔比，进而保障了乙二醇生产装置的长期稳定运行，极大地提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的实施例1-9的草酸二甲酯的汽化流程图。

图2为对比例1的草酸二甲酯的汽化流程图。

图中：t101-汽化塔、v101-dmo循环储槽、(h101、h102)-预热器、sp101-氢气分离器、m101-加氢进料混合器

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

图1为本发明的草酸二甲酯加氢制备乙二醇工艺中，草酸二甲酯的汽化流程图。具体工艺流程描述如下：

dmo新鲜进料s101和汽化塔t101塔底出来的dmo循环物料s109分别进入dmo循环储槽v101。定义dmo循环物料的流量与dmo新鲜进料的流量之比为循环比，以下实施例中，循环比为10.9～22。

从dmo循环储槽v101流出的dmo进料s106被送至预热器h101预热至160℃～190℃，经过预热后的dmo进料s107随后以液相形式进入汽化塔t101的两层填料中间，通过液体分布器进行喷淋；总氢气进料s102经预热器h102被预热至180℃～210℃，得到预热后的总氢气进料s103。

根据汽化dmo进料s107所需的热量，总氢气进料s103通过氢气分离器sp101按一定比例分为两股进料，第一股氢气进料s104不进入汽化塔，第二股氢气进料s105则从塔釜进入汽化塔t101，第二股氢气进料s105和dmo进料s107气液两相在汽化塔t101内进行热质交换，dmo进料s107在汽化塔t101内被第二股氢气进料s105加热而汽化，在塔顶被第二股氢气进料s105带出汽化塔t101，混合气体出料s108与未进入汽化塔t101的第一股氢气进料s104在加氢进料混合器m101内混合，形成加氢进料s110，然后升温到加氢反应所需要的温度，随后进入加氢反应器。

汽化塔t101内未汽化的dmo循环物料s109由塔底进入dmo循环储槽v101，同时根据检测到的循环储槽v101内的dmo中的杂质含量，排放少量液相dmo物料s111以将dmo进料中的杂质浓度维持在较低的水平。

下列实施例中，总氢气进料s102的流量与dmo新鲜进料s101的流量按照加氢反应所需要的氢酯摩尔比(简称为氢酯比)设为50～100。可通过调节第二股氢气进料s105的流量和预热器h101的加热负荷来保证汽化dmo进料s107所需的汽化热。

下列实施例中，汽化塔t101为填料塔，塔内设置上下两层填料：上部填料层和下部填料层，液态的dmo进料s107在两层填料的中间通过液体分布器进行喷淋进料，下部填料层为气液两相流动提供分散的流动通道，起到气液均布的作用，且为气液两相提供了大量的接触表面，从而促进了气液两相的热质传递，有利于dmo的汽化过程。上部填料层则起到消除雾沫夹带的作用。可选择的填料塔填料类型有拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩鞍填料或者金属环矩鞍。

根据计算，在可操作的范围内，汽化塔所需的填料高度对应的理论板数为1～10块，操作压力为1～5mpa。汽化塔的操作气液比为11～17。

以下通过具体实施例对本发明的技术方案进行说明。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的方法或装置的例子。

实施例1草酸二甲酯的汽化方法

本实施例的工艺流程如图1所示，具体工艺流程描述如下：

dmo新鲜进料s101和汽化塔t101塔底出来的dmo循环物料s109分别进入dmo循环储槽v101混合，循环比为18.8。从dmo循环储槽v101流出的dmo进料s106被送至预热器h101预热至160℃，经过预热后的dmo进料s107随后以液相形式进入汽化塔t101的两层填料中间，通过液体分布器进行喷淋。

总氢气进料s102经预热器h102被预热至180℃，得到预热后的总氢气进料s103，控制氢酯比为50。根据汽化dmo进料s107所需的热量，总氢气进料s103通过氢气分离器sp101分为两股进料，第一股氢气进料s104不进入汽化塔，第二股氢气进料s105则从塔釜进入汽化塔t101，控制所述第二股氢气进料的体积流量为总氢气进料的体积流量的60％。第二股氢气进料s105和dmo进料s107气液两相在汽化塔t101内进行热质交换，控制汽化塔内的气液比为17，dmo进料s107在汽化塔t101内被第二股氢气进料s105加热而汽化，再从塔顶被第二股氢气进料s105带出汽化塔t101，混合气体出料s108与未进入汽化塔t101的第一股氢气进料s104在加氢进料混合器m101内混合，形成加氢催化反应器进料s110，然后升温到加氢反应所需要的温度，随后进入加氢反应器。

汽化塔t101内未汽化的dmo循环物料s109由塔底进入v101，同时根据检测到的v101内的dmo中的杂质含量，排放少量液相的dmo物料s111以将dmo进料中的杂质浓度维持在较低的水平。

本实施例中，控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数1块，汽化塔的操作压力为1mpa。

实施例2草酸二甲酯的汽化方法

流程图与实施例1相同，区别在于：

控制dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为12.9。

dmo进料s106被送至预热器h101预热至180℃。

总氢气进料s102经预热器h102被预热至200℃。

控制所述第二股氢气进料s105的体积流量为总氢气进料s102的体积流量的34％。

控制汽化塔t101内的操作气液比为14。

控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数1块，汽化塔的操作压力为3mpa。

实施例3草酸二甲酯的汽化方法

流程图与实施例1相同，区别在于：

控制dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为10.9。

dmo进料s106被送至预热器h101预热至190℃。

总氢气进料s102经预热器h102被预热至210℃。

控制所述第二股氢气进料s105的体积流量为总氢气进料s102的体积流量的26％。

控制汽化塔t101内的操作气液比为13。

控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数1块，汽化塔的操作压力为5mpa。

实施例4草酸二甲酯的汽化方法

流程图与实施例1相同，区别在于：

控制dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为22。

控制所述第二股氢气进料s105的体积流量为总氢气进料s102的体积流量的37％。

控制汽化塔内的操作气液比为14。

控制氢酯比为80。

控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数5块，汽化塔的操作压力为1mpa。

实施例5草酸二甲酯的汽化方法

流程图与实施例1相同，区别在于：

控制dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为14.5。

dmo进料s106被送至预热器h101预热至180℃。

总氢气进料s102经预热器h102被预热至200℃。

控制所述第二股氢气进料s105的体积流量为总氢气进料s102的体积流量的21％。

控制汽化塔内的操作气液比为12。

控制氢酯比为80。

控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数5块，汽化塔的操作压力为3mpa。

实施例6草酸二甲酯的汽化方法

流程图与实施例1相同，区别在于：

控制dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为12.4。

dmo进料s106被送至预热器h101预热至190℃。

总氢气进料s102经预热器h102被预热至210℃。

控制所述第二股氢气进料s105的体积流量为总氢气进料s102的体积流量的16％。

控制汽化塔内的操作气液比为11。

控制氢酯比为80。

控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数5块，汽化塔的操作压力为5mpa。

实施例7草酸二甲酯的汽化方法

流程图与实施例1相同，区别在于：

控制dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为19。

控制所述第二股氢气进料s105的体积流量为总氢气进料s102的体积流量的30％。

控制汽化塔内的操作气液比为16。

控制氢酯比为100。

控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数10块，汽化塔的操作压力为1mpa。

实施例8草酸二甲酯的汽化方法

流程图与实施例1相同，区别在于：

控制dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为12.9。

dmo进料s106被送至预热器h101预热至180℃。

总氢气进料s102经预热器h102被预热至200℃。

控制所述第二股氢气进料s105的体积流量为总氢气进料s102的体积流量的17％。

控制汽化塔内的操作气液比为14。

控制氢酯比为100。

控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数10块，汽化塔的操作压力为3mpa。

实施例9草酸二甲酯的汽化方法

流程图与实施例1相同，区别在于：

控制dmo新鲜进料和dmo循环物料的循环比为10.9。

dmo进料s106被送至预热器h101预热至190℃。

总氢气进料s102经预热器h102被预热至210℃。

控制所述第二股氢气进料s105的体积流量为总氢气进料s102的体积流量的13％。

控制汽化塔内的操作气液比为13。

控制氢酯比为100。

控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数10块，汽化塔的操作压力为5mpa。

对比例1草酸二甲酯的汽化方法

对比例1的工艺参数与实施例2基本相同，控制总氢气进料s102与dmo新鲜进料s101的氢酯比为50，控制汽化塔所需的填料高度对应的理论板数为1块，汽化塔的操作压力为3mpa。工艺流程图如图2所示，区别在于：

dmo新鲜进料s101被预热至180℃后，从所述汽化塔t101的两层填料中间进料，使用雾化喷嘴在汽化塔t101内进行雾化。总氢气进料预热至200℃，然后由塔底进入所述汽化塔t101，进一步将雾化后的dmo进料加热，并使其汽化，然后氢气和气态的dmo的混合气体出料从所述汽化塔t101的塔顶出来，再由加热器加热至加氢反应所需要的温度，最后进入加氢催化反应器进行催化加氢反应以制备乙二醇。

本实施例中，所述汽化塔t101内的操作气液比为41。

实施例11-20草酸二甲酯生产乙二醇的方法

实施例11-20分别对应采用对比例1和实施例1-9的草酸二甲酯的汽化方法对草酸二甲酯进行汽化，得到加氢进料s110，加氢进料s110经过加热器加热至加氢反应温度200℃后，进入加氢反应器进行反应，同时检测汽化塔t101前到加氢催化反应器后这一段装置的总压降。实施例结果如表1所示。

表1实施例1-9及对比实施例1的方法评价

由表1的数据可以看出，在草酸二甲酯生产乙二醇的工艺方法中，随着运行天数的增加，对比例1的总压降急剧上升，当运行到180天时，与运行30天时相比，总压降增加320％；当运行到360天时，与运行30天时相比，总压降增加677％。可见采用现有的草酸二甲酯的汽化方法进行乙二醇生产，总压降随着运行天数的增加急剧上升。

而采用实施例1-9的汽化方法的实施例12-20，当运行180天时，与运行30天时相比，总压降增加3～10.9％；当运行到360天时，与运行30天时相比，总压降增加5～20％。由此可见，在草酸二甲酯生产乙二醇的工艺方法中，采用本发明的草酸二甲酯的汽化方法，总压降的增加显著减小。尤其是对于实施例18-20，当运行180天时，与运行30天时相比，总压降增加3～5.7％；当运行到360天时，与运行30天时相比，总压降增加5～8.4％，总压降的增加极小。此时，汽化塔所需的填料高度对应的理论板数为5～10块，操作压力为1～5mpa，操作气液比为13～17，循环比为10.9～19。

同时，在运行180天后，采用对比例1的汽化方法的汽化塔的填料和加氢催化反应器中的催化剂均需要更换，而采用实施例1-9的汽化方法的汽化器塔和加氢催化反应器则无需更换填料和催化剂，可观察到汽化塔的上部填料层及加氢催化反应器中的催化剂层的结焦现象大大减小，可以正常运行360天以上，汽化器塔和加氢催化反应器的运行周期明显提高。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。