胡川
中国石油化工股份有限公司天津分公司烯烃部 天津 300000
摘要：随着经济的快速发展，催化加氢法在乙二醇装置上的工业化应用得到了重视。因此，探讨催化加氢法在乙二醇装置上的工业化应用具有重要的作用。文详细探讨了催化加氢法在乙二醇装置上的工业化应用，旨在促进我国生产出高质量的乙二醇。
关键词：催化加氢；乙二醇；UV值；应用
乙烯在银催化剂作用下与氧反应生成环氧乙烷，环氧乙烷用水吸收后进入水合反应器反应生成乙二醇及多乙二醇，反应液经多效蒸发、精馏脱水、精馏蒸出乙二醇及多乙二醇分离等工序，得乙二醇产品。采用此工艺所生产的乙二醇产品均能达到99.9%以上的纯度，但是由于产品中不同程度地存在着难以用质量百分比表达的、且对波长为220～350nm的紫外光有特征吸收的有机杂质，而这类杂质会显著影响聚酯产品色泽、纤维强度等质量。为此，国际上首先采用测定乙二醇产品对220～350nm波长范围紫外光的透过率（UV值）来控制乙二醇中的杂质的含量。
1 催化加氢工艺优化乙二醇的实验设计
目前，我国针对提高煤制乙二醇UV值的研究已经取得了一定的成果。催化加氢法在乙二醇装置上的工业化应用主要关注的是加氢时间、温度及氢压力等因素对煤制乙二醇提纯的影响。具体做法如下，第一步是选取一定量的事先处理的乙二醇和催化剂。第二步是将选取的实验原料放入高压釜中，并且对高压釜进行氮气排空，之后添加氢源，这个过程要注意检查，防止有缺漏。第三步是将高压釜安置在油浴里，再进行磁力搅拌。第四步是将反应后的物质进行过滤，使滤液在一定温度和真空的情况下，通过减压蒸馏被催化加氢的乙二醇，之后检测馏出物的UV值。整个实验中的影响因素是经过许多次实验后选择的，使催化加氢的实验能够在最有利的条件下进行。
2 加氢温度对乙二醇UV值的影响
加氢温度是影响煤制乙二醇纯度的关键因素之一。原因是在实验中加氢温度如果过低就会使分子不能够跨越反应能垒。加氢后温度的变化也会对实验反应的速度产生影响，如果温度过于高的话，就会导致实验的化学反应太过强烈，增加副反应，不能提高乙二醇的UV值。在其他实验条件不变的基础上，改变加氢温度这一条件。在90℃时其催化加氢的反应效果最佳。当低于90℃时，随着温度的上升，催化除杂的效果会随之增加。原因是在较低的温度条件下，很多反应物不能达到反应的最低活化能，进而降低反应效率。因此，提高催化加氢的反应温度，就能提高反应物的活化能，进而提高反应效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，在整个过程中乙二醇的黏度随着反应温度的升高而变得越来越小，增加了催化剂在其表面的扩散率，因此提升了反应速率。但是随着温度变高，也会出现一系列的副反应，进而生成大量的杂质。并且过高的温度也会使催化剂失去活性，因此催化加氢的温度最好是控制在90℃左右。
3 加氢时间对乙二醇UV值的影响
加氢时间会对催化加氢反应程度产生影响，这是由于乙二醇的杂质在加氢还原反应的过程中会产生一些物质。该反应时间过短的话会导致中间生成的物质无法反应成为最终产物，但是时间太长的话又会使催化剂失去活性，并伴随着副反应生成，最终不能提高乙二醇的纯度。我们在其他催化加氢实验条件不变的基础上，改变实验反应的时间。在反应时间较短的情况下，乙二醇的纯度有所提高但是效果不佳。将反应时间设定为8h时，乙二醇的纯度可以获得大幅度的提高，反应效果良好。当反应的时间太长时，乙二醇的纯度却会降低。产生这一现象的原因是反应时间过短时催化加氢的反应并不彻底，在乙二醇中还存在着一部分的杂质未能去除。而反应时间过长的条件下，会使催化剂性质发生改变，进而会产生一些副反应，这些副反应会降低乙二醇的纯度。因此，最佳的反应时间在8h左右为宜。
4 氢气压力对乙二醇UV值的影响
我们在保持加氢时间和温度不变的条件下，改变加氢的压力，观察其对乙二醇纯度的影响。氢气压力对乙二醇UV值的影响不是很大。这是因为催化加氢的反应过程基本发生在催化剂的表面，而溶解在乙二醇实验溶液中的杂质是很少的，只需要很少的溶解氢就能实现去除杂质的氢气条件，关键的是控制好停留和接触的时间，保持稳定的反应温度，因此，较低的氢气压力能够满足反应发生的条件。我们考虑到实验设备的耐压程度，选择在氢气压力为0.3MPa上网情况下进行杂质的加氢反应实验。
5 减压蒸馏的过程
经过催化加氢实验反应后得到的乙二醇其UV值有显著提高，但是还是存有一部分没有被加氢还原的杂质，这其中还包括一些在还原反应过程中产生的杂质。为消除这些杂质，我们采取减压蒸馏的方式进行除杂。在减压蒸馏的过程中需要注意的是保证实验装置的气密性。在放入加氢液后，首先要做的是利用氮气排除装置内的空气。由于过高的温度会使物料氧化，增加醛的含量，因此减压蒸馏的温度不能太高，使装置内的真空程度达到最高程度，在持续低温的条件下就能得到蒸馏后的馏液。一般情况下，我们将蒸馏温度设定在120℃，真空程度设置为0.09MPa，就能够有效去除催化加氢反应后的杂质。这对提高乙二醇的UV值有重要作用，有利于提高煤制乙二醇的纯度。煤制乙二醇在进行催化加氢除杂的过程中，我们应当注意加氢时间、温度和加氢压力对实验的影响，将实验效果达到最佳。经过反复实验，我们确定最佳的加氢时间为8h，最佳加氢温度在90℃左右，并且保持氢气压力为0.3MPa，最后经过减压蒸馏的过程就能使煤制乙二醇在220nm、275nm和350nm波长的UV值提高到67.5%、90.7%和99.9%，其中醛的含量也能够达到国家的标准。
6 结束语
综上所述，探讨催化加氢法在乙二醇装置上的工业化应用对提高乙二醇的质量具有重要的作用。因此要进一步加强催化加氢法在乙二醇装置上的工业化应用，这样才能促进我国生产出高质量的乙二醇。
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论文作者:胡川
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第17期
论文发表时间:2019/3/19
标签：温度论文; 杂质论文; 催化剂论文; 时间论文; 纯度论文; 装置论文; 氢气论文; 《建筑细部》2018年第17期论文;