煤制乙二醇加氢催化剂不钝化无氧卸出的研究

宋宪生郑卫(．安阳永金化工投资管理有限公司， 河南 郑州 450000；．安阳永金化工有限公司， 河南 安阳 45533)

煤制乙二醇加氢催化剂不钝化无氧卸出的研究

宋宪生1郑卫2(1．安阳永金化工投资管理有限公司， 河南 郑州 450000；2．安阳永金化工有限公司， 河南 安阳 455133)

乙二醇，又称甘醇，是一种非常重要的工业原料，在很多的化工生产方面都会用到。传统的乙二醇生产方法有环氧乙烷水合法、乙烯直接水合法以及二氯乙烷水解法。这些传统的方法存在自己的优点和缺点，但是现在有更加先进的技术煤制乙二醇方法。所谓的煤制乙二醇指的是一氧化碳偶联合生成草酸酯，生成的草酸酯又通过加氢工艺生成乙二醇的过程。这种方法在带来好处的同时也存在这一些需要改进的方面。加氢的过程是需要催化剂参加的，但是反应过后催化剂的处理很复杂，而且需要的时间比较长。本文就将根据工作中的经验，介绍一种新型的催化剂处理办法，提高工艺的效率和安全系数，并间接的提高经济效益。

煤制乙二醇;催化剂;不钝化

1 概述

1.1 乙二醇的概述

乙二醇，又称甘醇，在一般的情况下，乙二醇为无色透明的液体，具有一定的黏度，带有一定的甜味。乙二醇的吸湿能力比较好，挥发性差，闪点比较高，易燃。

乙二醇因为具有良好的物理化学性质，所以是制造很多化工产品的原材料。比如，很多的防冻液中都有乙二醇。乙二醇作为一种有机物，是一种很好的有机溶剂。乙二醇可以溶解很多的纤维和树脂等材料。

1.2 乙二醇传统的生产工艺

传统的乙二醇生产工艺有环氧乙烷水合法、乙烯直接水合法以及二氯乙烷水解法这三种常见的办法。其中，环氧乙烷水合法耗能太高，不利于节能降耗。乙烯直接水合法中选择的催化剂具有一定的腐蚀性，对于设备的要求比较高。最后，二氯乙烷水解法的生产过程也会带有一定的腐蚀性，而且副产物的分离比较困难，这三种方法都面临着淘汰。

2 目前该技术的发展水平及现状

煤制乙二醇已经是一种趋势，他具有自己独特的优势。现在化工厂普遍采用的办法是将反应分为两部分来进行。第一步，首先把一氧化碳通过偶联的办法合成草酸酯。第二步是将第一步反应生成的草酸酯在加入催化剂的条件下生成最后的成品乙二醇。

(1)在催化剂的选择方面，生产中使用的是铜系催化剂。该催化剂的反应效率比较高，但是在催化加氢的过程结束以后，需要对催化剂进行钝化处理。催化剂表面会有还原性的物质，空气中有大量的氧气存在。如果催化剂的表面在卸出的过程中没有进行钝化处理，催化剂的表面物质会和空气中的氧气发生剧烈的化学反应。这种化学反应剧烈的时候会发生燃烧，产生的热量短时间无法扩散，这些热量会对周围的工人和设备造成非常严重的伤害。

(2)按照目前的工艺，催化剂在卸出的过程中需要进行钝化处理。钝化催化剂采用的设备为往复式压缩机。钝化催化剂的过程是一体化进行的，即对三组加氢反应器的催化剂同时进行钝化处理。但是在同时钝化的过程中也有一个前后的顺序，钝化处理是按照从前到后的顺序进行的。这样的钝化过程也是需要改进的，因为这个过程存在一定的弊端。该方法在钝化的过程中，加氢的循环量并不充足，气体在反应器内存在偏流现象，而且有时比较严重。气体的偏流会导致反应器内的热量不能及时的导出，或者热量分布不均匀。热量在某个地方集中而且又不能很好的散热就会导致发生局部过热的现象。局部过热会对反应设备的本身产生很大的伤害，影响设备的寿命，严重的话会产生安全生产的事故。

(3)催化剂的表面附着物会影响催化剂的钝化过程。在催化加氢的反应过程中，催化的表面会附着一定量的焦油，有机化合物还有一些其他的黏度比较大的物质。这些物质会一直跟随催化剂到钝化处理的过程中。催化剂钝化处理的过程会放出大量的热量，这些热量会使催化剂的温度升高很多，这在高温的状态下，催化剂表面的这些附着物会很容易的变成气态或者液态。随后，这些物质会随着气体的循环带出反应器。在出反应器的过程中，随着热量的降低，这些物质的状态会随着温度的降低而变得粘稠。最终，这些物质会附着在循环气压缩机入口或者压缩机内部以及压缩机气阀的位置。一旦这些粘稠的物质堵塞重要位置，就会防碍压缩机的正常运行。压缩机是催化剂钝化过程中非常重要的设备，一旦出现故障，催化剂的钝化过程会受到很大的影响。压缩机的进气量减小会延长钝化的周期，经济效益也会受到一定程度的影响。

(4)在催化剂钝化的过程中会有结焦的物质生成。在上边提到的，催化剂的表面会有一些有机物质的残留。残留的这部分焦油和有机化合物在高热量高温的条件下会发生化学反应。这个化学反应生成的物质会在管道的表面生成一定的结焦物质。为了不影响下次的生产过程，在每次卸出催化剂的过程中都需要一个清洗过程，即用高压水枪对管道的表面进行清洗，目的就是为了清除那些结焦的物质，避免对下一个生产过程产生影响。为了清洗这些结焦物质，大约需要耗费7天的时间，这就大大的降低了化工厂的经济效益。

(5)根据传统的工艺理论，一个完整的催化剂卸出过程需要经历催化剂钝化过程，卸出经过钝化处理的催化剂的过程，清洗反应容器过程，然后就是下一个周期的装填催化剂的过程。按照这个周期计算，每一个催化剂的卸出周期至少需要20天的时间，这样的生产效率需要改进。只有把生产周期缩短才能在一定的时间内生产更多的产品。

2．6 因为传统的钝化工艺会导致生产效率的降低，所以在改进生产工艺的过程中就尝试了催化器无氧卸出的方法。随着实验的不断进行，该技术已经取得了一定的效果。经过培训的专业的队伍已经可以稳定可靠的把不经过钝化处理的催化剂从反应器中卸出来。实现催化剂无氧卸出以后，整个生产周期的时间可以减少7天左右。该技术的实现和催化剂的包装技术有很大的关系。在1988年，国外已经有人发明了专门用于装载催化剂的集装箱。一般来讲，催化剂的包装采用的是袋装或者铁桶。但是这两种方法和催化剂集装箱相比还是存在一定的不足。催化剂集装箱更加的安全可靠，而且还有环保高效的特点。因为它是为装载催化剂量身定做的，所以它的最大的优点在于密封性。新型的催化剂集装箱不仅增大了有效的装载容量，而且在运输和储存的过程中还可以表现的更加灵活。

3 主要的技术改进以及效果

本次实践的化工厂为永金公司的一家化工厂，在实践之前，公司和催化剂处理的专业公司进行了深入的技术交流，对技术的探索和一些保护措施以及一些应急处理措施都进行了深入的沟通。最后双方详细的研究了永金公司的实际情况，根据永金公司催化加氢制乙二醇的生产设备制定了具体的实践方案。该方案的目的是通过实现加氢催化剂不经过钝化的过程，在无氧的状态下，真空卸出生产过程中已经用过的铜系催化剂。因为不需要将催化剂钝化了，所以可以节省钝化催化剂这一时间段。经过相关的计算，通过该工艺的催化剂卸出方案，可以在每个生产周期中节省7天的时间，大大提高了生产的效率。而且因为是真空状态下的卸出，所以不会把带有污染性的物质排放到大气中，也实现了环保的目的。另外，因为催化剂没有了钝化的过程，也就没有了清洗的过程，节省时间的同时，也避免了清洗反应器过程中因为热量的局部集中带来的危险，对于安全生产也有非常重要的意义。

另外，永金公司还做了产业的延伸。催化剂卸出以后并没有结束。永金公司和催化剂废弃处理厂也做出了很好的合作。卸出的没有经过钝化的催化剂直接用封闭的催化剂专用集装箱进行封存。该集装箱是专门为催化剂设计的，和传统的封装相比，储存效率和安全密封性上都有了很大的提高。使用该集装箱进行储存和运输，在安全方面可以有很好的保障。卸出的催化剂经过催化剂集装箱的密封运输之后到达催化剂处理厂，在处理厂可以进行妥善的处理，经过一定的技术处理还可以产生一定的经济价值。

在实践结束之后，永金公司和催化剂处理公司进行了综合的评估。通过记录和计算，通过本次的技术改进，生产乙二醇所用的催化剂更新周期至少缩短10天，有效的增加了产能和产值，具有非常积极的意义。

4 经济效益预测分析

以永金公司化工厂的生产为例，按照以前的生产工艺，卸出催化剂之前需要停车，用金属置换出催化剂，将催化剂进行钝化处理，卸出催化剂，清洗反应器的管道，装填新的催化剂，加热升温。该过程是不仅操作繁琐，而且还存在周期长，效率低的特点。经过本次的技术改进，节省了钝化催化剂，卸出催化剂和清洗管道的时间。以往的工艺每次检修至少需要25天的时间，但是现在每个周期15天就足够了。按照目前的市场价格，乙二醇的加工为6500/吨。所以换算下来，永金公司每年的生产总值额外增加3150万元。效果非常明显。

4 操作中的一些注意事项

(1)催化剂在无氧卸出的过程需要有人进入到反应器的内部，对于进入反应器内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)催化剂卸出过程中还是会产生一定量的废水和灰尘等污染物，对于这些污染物一定要妥善的处理，不能对周围的环境产生危害。

(3)催化剂在无氧卸出的过程中是通过氮气包裹的，所以对于氮气的需求量比较巨大，一定要保障氮气的供应，否则一旦出现氮气不足的情况，催化剂就会和空气中的氧气结合。在结合的过程中会发生燃烧的事故。所以一定要保障氮气的供应。另外，催化剂卸出过程中离不开电气设备，所以电力的供应一定要安排好，必要的时候要有备用的电源。否则可能出现危险事故。

(4)虽然说催化剂集装箱的性能很可靠，但是卸出的催化剂还是危险品。在运输和储存的过程中还要制定相关的安全措施，避免发生危险。

(5)催化剂还是需要后期处理的，所以一定要做好和催化剂处理厂无缝对接的工作，切实把催化剂处理好。

6 结语

以上就是煤制乙二醇催化剂不钝化无氧卸出的全部内容。以往的生产工艺虽然具有使用的价值，但是技术还是需要不断改进的。经过改进的工艺，生产效率和安全系数有了很大的改善，化工生产的工艺改进是一个永远在路上的事情。

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宋宪生(1963- ),男,本科,河南林州人,高级工程师,研究方向：煤制乙二醇。