1 石油化工路线生产 EG
石油化工路线是指首先由石油生产乙烯，再使乙烯氧化生产环氧乙烷（EO），最后由 EO 进行水合反应生产 EG 的方法。其中，按照 EO 水合反应是否存在催化剂，又可以分为 EO 直接水合法和EO 催化水合法两种。
1.1 EO 直接水合法
EO 直接水合法是目前工业生产 EG 的主要方法，且技术已相当成熟。是 EO 和水在压力为 1.0~2.5MPa、温度为 190~200℃、水烷比（水和 EO 摩尔质量比）为 20~25:1 条件下，在管式反应器中直接液相水合反应生成 EG，最后进行分离提纯得到 EG 的方法。直接水合法中不使用催化剂，工艺成熟，存在杂质少、EG 质量高、无需催化剂分离等优点。但是存在水烷比大，工艺流程长，能耗高，导致生产成本高等缺点。为了克服直接水合法的缺点，提高 EG 选择率及降低能耗，国内外研究学者以催化剂为核心，进行了 EO 催化水合生产 EG 的研究和开发工作。
1.2 EO 催化水合法
EO 催化水合法是在催化剂作用下，EO 和水反应制备 EG 的方法，其关键在于新型催化剂的研发，降低进料水烷比并提高 EG 的选择性。目前，已开发的催化剂主要分为均相催化剂和非均相催化剂两类，国内外的研究学者也对两种类型的催化剂进行了广泛和深入研究，并取得了一定的成果。均相催化剂多侧重于碱金属、碱土金属卤化盐，羧酸 - 羧酸盐复合催化剂，碱金属卤化盐和杂多酸盐复合物等，其中以 Dow 化学公司研发的催化剂最具代表。均相催化水合法存在 EO 转化率高、EG 选择性好、催化效率高等优点。但催化剂与产品互溶，增加了 EG 的分离提纯难度，对 EG产品质量造成不利影响，且存在催化剂回收困难，对设备腐蚀严重等问题，从而限制了其在工业中的应用。
2 普通精馏的水分离技术
在以上绝大多数合成工艺中，水是含量最高的待分离组分。虽然水和乙二醇的沸点差较大，可以通过（多效）蒸发及精馏除去，但水的比热容、汽化热很大，分离能耗高，因此高效、节能地脱水依然是乙二醇分离单元的重要组成部分。
2.1 渗透蒸发或膜蒸馏除水
渗透蒸发（pervaporation）是以膜两侧的化学势差为推动力、基于膜选择吸附及渗透速率之差进行分离的相变过程。RAO 等采用渗透蒸发的方式，使乙二醇中的水从壳聚糖膜中透过，从而实现了分离因子高达数百的常温脱水。
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2.2 分子蒸馏脱水
分子蒸馏是一种基于不同分子的运动自由程之差而实现分离的新式精馏技术。在高真空下，液体混合物中各分子蒸发，只有平均自由程较大的分子可以到达冷凝器，从而被冷凝收集。
2.3 反应精馏
反应精馏就是在进行化学反应的同时用精馏分离出产物的过程，二者同时进行、相互促进。在环氧乙烷水合制乙二醇的研究中，CIRIC 等采用反应精馏制取乙二醇：水和环氧乙烷在塔上段增浓，同时发生反应，生成的高沸点乙二醇被上段的低温区冷凝，流至塔下段，最后在塔釜处得到纯度较高的乙二醇。由于乙二醇被移出反应区，所以精馏促进了水合反应平衡向右移动，提高了反应转化率和乙二醇的纯度。
3 精馏节能技术
由前文分析可知，精馏是现有诸多工艺共同选择的分离技术，但精馏是一种高耗能的分离手段，因此发展精馏节能技术及对现有精馏装置进行节能改造对乙二醇工业生产具有重要意义，以期实现分离过程高效化、低能耗化的双重目标。
3.1 双（多）效精馏
与常规双塔精馏相比，双（多）效精馏技术能够显著降低分离能耗。常压塔塔顶靠冷水冷却，减压塔塔底使用蒸汽加热，消耗了一定的冷凝水和蒸汽。若采用双效精馏，将常压塔塔顶的高温蒸气引入换热器壳程作为热源，同时减压塔的塔底物料被通入换热器管程作冷却介质，则可省去常规双塔精馏中相应的冷凝水和蒸汽，降低了系统的能耗和水耗。
3.2 热泵技术
热泵技术通过压缩机将低品质蒸气压缩到高温高压气体，用于加热塔釜物料，能同时节省冷源和热源的消耗量，具有一定的经济性。例如，在乙苯 - 对二甲苯精制单元中引入热泵技术后，蒸汽和冷却水用量均大幅降低，总费用降低了约 80%。另外据文献报道，丙烷丙烯分离塔采用热泵精馏后，投资回收期甚至不到一年。
3.3 热耦合精馏
热耦合精馏也叫热耦精馏，实质是针对多元混合物（3 种及以上）顺序分离流程的双（多）塔合一精馏技术。热耦合精馏分为部分热耦合（侧线塔技术）和完全热耦合（包括隔板塔和Petlyuk 塔技术）。在热耦合过程中，多组分的汽化和液化在同一空间内进行，热量的给予和获取得到了最大程度的集成与匹配。
总结：随着聚酯、塑料等相关产业的蓬勃发展，国内市场对乙二醇产品的需求量日益增长。与此同时，环境问题和社会经济可持续发展对节能减排技术提出了更高的要求。因此，亟待开发节能低耗的乙二醇新合成工艺，以部分取代高能耗、高水耗的直接水合法，同时探索新型节能精制技术，实现产品质量的提高和生产成本的降低。
参考文献：
[1] 庞纪峰 , 郑明远 , 姜宇 , 等 . 乙二醇生产和精制技术研究进展 [J]. 化工进展 ,2013(9).
[2]朱培玉,李扬,王永宏.乙二醇生产新技术研究进展[J].化工进展 ,2002(10).
[3] 贺涛 , 刘定华 , 刘晓勤 . 碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇 [J]. 化工进展 ,2008(11).
论文作者:芦静琦 王亚东
论文发表刊物:《红地产》2017年8月
论文发表时间:2018/8/20
标签：精馏论文; 水合论文; 催化剂论文; 技术论文; 环氧乙烷论文; 聚酯论文; 工艺论文; 《红地产》2017年8月论文;