甲醇在乙二醇装置中的重要性

甲醇在乙二醇装置中的重要性
新乡永金煤制乙二醇装置中，甲醇在整个生产工艺中起着重要的作用。

在乙二醇生产中，甲醇既扮演着反应物、传热媒介的角色，同时还起到作为吸收剂、洗涤剂等重要作用。

本文结合生产实际，对甲醇在乙二醇装置中的重要作用进行归纳总结，从而指导甲醇系统的优化，提高甲醇利用率。

标签：乙二醇；甲醇；重要性
1 概述
煤制乙二醇工艺包括CO偶联制备草酸二甲酯（DMO）和草酸二甲酯加氢反应生成乙二醇（EG）两个重要过程。

CO催化偶联制备DMO主要涉及两个化学反应：
2CH3ONO + 2CO = （COOCH3）2 + 2NO
2CH3OH+2NO+l/2O2= 2CH3ONO+H2O
DMO加氢生成乙二醇主反应式为：
（COOCH3）2 + 4H2 =（CH2OH）2 + 2CH3OH
总化学反应式：4H2 + 2CO + l/2O2 =（CH2OH）2 + H2O。

从化学反应式看甲醇作为中间体，在生产亚硝酸甲酯（MN）时作为反应物，在DMO加氢生产EG时作为生成物，在理论上是不消耗的。

但在实际生产中由于副反应和收率的限制，需要向系统补充新鲜甲醇以维持在系统的平衡。

因此理解甲醇在乙二醇装置单元操作中的作用，对于合理利用甲醇就显得尤为重要。

2 甲醇的物理性质
甲醇又称“木醇”或“木精”，是结构最为简单的饱和一元醇，化学分子式为CH3OH，分子量32.04，沸点64.7℃。

甲醇的汽化潜热较高1109kJ/kg，其蒸气与空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为6-36.5%。

3 甲醇在煤制乙二醇装置单元操作中的作用
3.1 反应物料
甲醇在MN制备反应中作为重要的反应物料之一，参与生成MN，具体的操作单元包括MN再生反应器和亚酯气制备釜。

甲醇在MN再生反应器的化学反应方程式为：
2CH3OH+2NO+l/2O2= 2CH3ONO+H2O
在亚酯气制备釜中的反应方程式为：
NaNO2+HNO3+CH3OH = NaNO3+H20+CH3ONO
乙二醇装置运行过程中，需确保系统氮元素的平衡，亚硝酸甲酯（MN）在煤制乙二醇装置中直接决定了生产的稳定性，因此作为生成MN的重要原料之一的甲醇，在生产中要保证其品质和用量，以维持MN在合成循环气中含量的稳定，为系统安全、稳定运行提供基础保障。

3.2 带走热量的媒介
在煤制乙二醇装置中，甲醇在带走热量方面起到举足轻重的作用。

甲醇带走热量分为两种形式，一种是甲醇发生相变由液态变成气态即气化带走热量；二是甲醇液体温度升高，带走热量。

其具体体现的操作单元包括三个部分：MN再生反应器、甲醇洗塔、草酸酯吸收塔。

在MN再生反应器内，生成亚硝酸甲酯是个快速的强放热反应，甲醇不仅作为反应物，而且作为重要的移热介质。

甲醇喷淋到MN再生反应器内部吸收大量的热气化并参与酯化反应，另一部分没有气化的的甲醇则通过循环及时把热量带出MN再生反应器，从而稳定床层温度。

甲醇洗塔是甲醇对MN再生反应器反应后的气相进行洗涤，降低气相温度，降低气相中杂质含量，净化合成气。

草酸酯吸收塔是利用DMO在甲醇中的可溶性，甲醇作为吸收剂来吸收反应冷却分离后气态DMO。

同时甲醇吸收大量工艺气热量气化，降温效果非常显著。

3.3 防止DMO结晶的洗涤剂
DMO是煤制乙二醇生产中关键的中间产品，其主要特性是：熔点54℃，溶于甲醇、乙醇等。

DMO在常温下会结晶，因此，在工艺、设备、生产控制等诸多方面都需要加以控制，否则一旦发生结晶堵塞设备管线，便会造成局部甚至整个生产系统的被迫停车，严重影响装置安全、稳定运行。

针对DMO易结晶采取的措施主要有以下四个方面：
（1）工艺配管时，DMO物料的工艺管线走向从高往低布置，尽量不出现死角和U型弯。

如不可避免，须在管线的最低点处设排净导淋；
（2）对DMO物料的塔器、储槽、工艺管线、阀门、仪表、分析取样等根
据实际情况采取不同的保温和伴热措施；
（3）在生产控制上，严格控制工艺指标，防止出现DMO浓度高且温度低的情况。

（4）在DMO泵进口管线上增加甲醇洗涤管线，在开、停车前用甲醇对机泵和管线等设备进行置换清洗。

对于防止结晶的手段上，在设计和生产上（1）（2）（3）这三个方面一般都能实现，在实际生产中要加强（4）中的甲醇洗涤DMO的实施与应用，特别是停车前用甲醇置换冲洗DMO对机泵等设备尤为重要。

3.4 调整加氢DMO进料浓度
在煤制乙二醇工艺中，DMO加氢制乙二醇工段DMO浓度需控制在一定范围内，而调节进料浓度的唯一手段就是在DMO中补入一定量的甲醇，甲醇的量直接影响加氢反应：
补入量较多，DMO浓度过低，一方面增加了机泵的负荷，另一方面从化学平衡来讲，由于甲醇在加氢系统为反应物，甲醇进料含量过高，抑制DMO加氢反应。

补入量较少，DMO浓度过高，加氢反应温度过低时易结焦，温度过高时反应热点易集中，副反应增多，从而影响催化剂的选择性和使用寿命。

因此，根据装置负荷的大小，按DMO和甲醇的比例合理配入甲醇的量，对于稳定加氢进料和系统的安全、稳定运行至关重要。

3.5 DMO的吸收剂
利用DMO在甲醇中的可溶性，在草酸酯吸收塔内，甲醇作为吸收剂来吸收羰化反应冷却分离后气体中气态DMO，避免DMO带入到压缩机等后续系统。

3.6 提纯DMO浓度
在DMO精馏提纯中占主要杂质的组分为碳酸二甲酯，碳酸二甲酯的沸点为90.1℃，在常压下与甲醇形成共沸物，共沸温度63.8℃，与DMO的沸点相差比较大，因此可以利用甲醇、碳酸二甲酯与草酸酯的沸点不同，将系统中的甲醇、碳酸二甲酯等其它无用组分分离。

在DMO提纯过程中，通过向精馏塔釜补入少量的甲醇，使DMO和甲醇形成共沸物，从而提高DMO的纯度。

3.7 机泵的密封冲洗介质
在乙二醇装置中，甲醇作为部分DMO泵的密封冲洗介质。

甲醇密封冲洗的投用，大大延长了机泵填料的使用寿命，稳定了装置的生产，避免了原料的浪费，提高了装置现场卫生面貌，保障了操作人员的职业健康。

4 结束语
本文结合新乡永金煤制乙二醇装置生产经验，对甲醇在装置中的重要作用进行归纳总结。

在实际生产中，依据不同单元操作对甲醇的品质要求，对甲醇系统进行了合理优化，在保证装置安全、稳定生产的条件下，大大提高了系统甲醇的利用率，起到了良好的经济效益。

参考文献：
[1]李红，段魏.草酸二甲酯工艺在煤制乙二醇生产中的探讨[J].河南化工，2013（02）：53-55.
[2]韩萍芳，李扬.王延儒.碳酸二甲酯-甲醇共沸物的分离方法研究进展[J].江苏工业学院学报，2003（04）：61-63.
作者简介：张士祥（1971-），男，河南濮阳人，学士学位，工程师，研究方向：煤制乙二醇生产技术.。