乙二醇循环处理工艺的制作方法

1.本发明涉及工业乙二醇处理领域，具体涉及乙二醇循环处理工艺。


背景技术：

2.固相聚合(solid status polycondensation，ssp)是指pet基础切片在固体状态下进行的聚合反应。它利用pet线性高分子的特性，将无定性pet切片通过加热到玻璃化温度(70
‑
80℃)以上让其结晶，以调整分子排列增加模量使其变硬，防止切片反应过程中软化粘结，然后在低于熔融峰温温度的条件下再进行反应；由于pet缩合反应为可逆反应，固相缩聚采用惰性气体氮气以保证其反应方向，并带走反应产生的eg、乙醛、水等副产物。
3.目前我司在聚酯固相缩聚(ssp)装置循环氮气处理时采用的是乙二醇洗涤技术，在投运以后现场分析数据中发现，当ssp循环一段时间后(循环至cp4装置
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配浆阶段)，乙二醇(以下简称eg)中的乙醛(以下简称aa)含量较高，是设计值的1.5～2倍，是纯净eg中aa含量的100倍左右。循环eg进入到反应体系后，aa会与eg反应生成2
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甲基
‑
1,3
‑
二氧戊烷(2
‑
md)，并从工艺塔顶脱出，导致eg单耗偏高。针对上述的技术问题，我司曾采用在管道上设置电热丝的方式，通过加热管道将乙二醇中的乙醛脱出，但是上述的方式经试验证明，只降低了10ppm的乙醛含量。通过研究发现，由于管道直径大，物料处理流量大，物料受热面积有限，造成脱出乙醛效率低，而且这种大管道加热的方式不仅成本非常高且具有安全隐患。因此，亟需开发一种新的乙二醇循环处理工艺，提高乙二醇中乙醛的脱出效果。


技术实现要素：

4.本发明意在提供乙二醇循环处理工艺，以提高ssp循环用乙二醇中乙醛的脱除率。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：乙二醇循环处理工艺，包括加热步骤和气液分离步骤，加热步骤的加热温度大于乙醛的沸点且小于乙二醇的沸点，气液分离步骤包括气液分离塔分离和加热纯化分离，加热纯化分离的加热温度大于乙醛的沸点且小于乙二醇的沸点。
6.本方案的原理及优点是：实际应用时，本技术方案中，在对ssp循环用eg进行处理前，对待处理eg的物料特性进行分析发现，其中掺杂的主要杂质为aa和水，需要主要去除的杂质为aa。利用eg与aa之间物料特性的差异，eg沸点为197.3℃、aa沸点为20.85℃、水的沸点100℃。首先通过加热步骤对待处理的eg进行加热，通过对加热温度的限定，使得在该加热温度范围下，aa迅速气化并从eg中逸出，而eg保持原有液体状态。而后通过气液分离步骤实现aa气体与eg液体的分离。为了防止排出的aa中掺杂少量eg，通过后续的加热纯化分离步骤能够对aa进行纯化，通过将加热温度控制在高于aa的沸点、低于eg的沸点的区间范围内，会截留住eg，使得aa经纯化后排出。
7.本技术方案的有益效果在于：
8.1、本技术方案中，利用eg与aa的沸点差异，实现aa的快速分离，相较于原本的管道加热而言，不仅能够保证加热效果，而且还避免局部高温造成的安全隐患问题。
9.2、本技术方案中，通过模拟分析实际检测，eg经处理后，水从0.4％wt降低到0.34％wt，aa从300ppm降低到58ppm，aa脱出率﹥80％，效果远超预期。
10.3、本技术方案中，通过模拟分析实际检测，eg的损失≤0.5kg/h，实现了在高效脱出aa的同时，降低了eg的损耗。
11.4、本技术方案中，由于高效脱出了aa，使得后期在循环eg进入反应体系后，aa与eg反应减少，从而有效降低了eg的单耗量。
12.优选的，作为一种改进，加热步骤采用两段式升温处理，包括换热器预升温和加热器升温步骤。
13.本技术方案中，换热器用于对eg进行预升温，初步提高其温度，而后再利用加热器对eg进行二次升温，实现了eg的两段式加热处理，避免温度的骤升骤降；且该过程中eg依次流经换热器和加热器，可以保证eg加热更加均匀。
14.优选的，作为一种改进，换热器预升温的温度为80
‑
120℃，加热器升温的温度为120
‑
150℃。
15.本技术方案中，换热器的升温温度以及加热器的升温温度均高于aa的沸点、低于eg的沸点，既能够实现aa气体从eg中的快速逸出，又能够实现分段式的逐步升温，且加热器的升温温度高于水的沸点，能够同步的从eg中去除水分。
16.优选的，作为一种改进，气液分离塔的下部连通有氮气管道，乙二醇液体沿气液分离塔底部流出，气体在氮气的导流下沿气液分离塔顶部排出后进行加热纯化分离。
17.本技术方案中，气液分离塔用于对eg液体与aa气体进行分离，使得aa气体沿气液分离塔顶端排出，而eg液体则落入气液分离塔的底部并排出；通过在气液分离塔的下部连通氮气管道，利用带有一定压力和流速的氮气，对aa气体进行导流，保证aa气体的有效、快速排出。
18.优选的，作为一种改进，加热纯化分离采用加热器加热分离，且加热器的加热温度为30
‑
40℃，乙二醇液体被截留并回流至气液分离塔，纯化后的气体沿加热器排出。
19.本技术方案中，在aa气体随氮气排出的过程中，偶尔会掺杂少量的eg，为了纯化aa气体去除eg，本方案利用加热器将经由气液分离塔排出的气体加热至30
‑
40℃，该温度高于aa的沸点、远低于eg的沸点，会有效的截留住eg，避免eg的流失损耗。
20.优选的，作为一种改进，加热器升温步骤中的加热器与气液分离塔之间连通有主管道，主管道与气液分离塔之间连通有支管道，支管道上设置有保护安全阀。
21.本技术方案中，主管道用于主要输送加热后的待处理eg，当检测到主管道内出现超温超压现象时，保护安全阀打开，部分加热后的待处理eg会沿支管道流入气液分离塔内，具有减压分流的作用，提高系统运行的安全性。
22.优选的，作为一种改进，氮气管道内的氮气流量为300
‑
350nm3/h。
23.本技术方案中，通过对氮气流量的限定，能够在保证在有效导流携带aa的同时，避免氮气浪费。
24.优选的，作为一种改进，保护安全阀的压力限值为1.5mpa。
25.本技术方案中，通过实践验证，上述的压力限值为合适的限值，使得在管道内压力达到1.5mpa时，保护安全阀自动起跳。
26.优选的，作为一种改进，乙二醇液体沿气液分离塔底部流出后，流入换热器内与待
处理乙二醇进行换热。
27.本技术方案中，处理后的洁净eg会进入换热器的进气端，与待处理的eg进行换热，充当一部分热源，并最终沿换热器的出气端排出待用，过程设计合理。
28.优选的，作为一种改进，气液分离塔的下部还连通有纯净eg输入管。
29.本技术方案中，纯净eg输入管在系统首次开车启动时，会向气液分离塔内通入纯净的eg用作系统预热，避免设备干烧骤热而出现损耗。
附图说明
30.图1为本发明实施例一乙二醇循环处理系统的示意图。
31.图2为本发明实施例二乙二醇循环处理系统的示意图。
32.图3为本发明实施例三乙二醇循环处理系统的示意图。
具体实施方式
33.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
34.说明书附图中的附图标记包括：换热器1、第一加热器2、气液分离塔3、主管道4、氮气管道5、eg导出管6、导出泵7、第二加热器8、回流管9、aa导出管10、离心风机11、支管道12、保护安全阀13、纯净eg输入管14。
35.图中左侧eg箭头表示带乙醛的eg(待处理eg)入口、虚线表示处理后的洁净eg管道、双实线表示n2管道、点划线表示aa管道、箭头所示为各物料的流动方向。
36.在对ssp循环系统内的eg进行处理前，对待处理eg的成分以及各成分的物料特性进行了分析，具体见表1。
37.表1待处理eg成分及各成分物料特性一览表
[0038][0039]
实施例一
[0040]
乙二醇循环处理工艺，主要依托于乙二醇循环处理系统，如图1所示，本实施例中的乙二醇循环处理系统包括用于对待脱醛乙二醇加热的加热单元和用于将乙醛气体与乙二醇液体分离的气液分离单元，加热单元与气液分离单元之间通过管道连通，气液分离单元的乙醛出气端还连通有用于纯化乙醛气体的加热纯化单元。
[0041]
加热单元包括通过管道依次连通的换热器1和第一加热器2，本实施例中的换热器1设置有两个，第一加热器2的出气端(远离换热器1的一端)与气液分离单元连通。
[0042]
气液分离单元包括气液分离塔3和氮气管道5；氮气管道5连通在气液分离塔3的右端下部，第一加热器2的出气端与气液分离塔3的上部之间连通有主管道4。气液分离塔3的底部连通有eg导出管6，eg导出管6上设置有导出泵7，导出泵7设置有两个。eg导出管6远离气液分离塔3的一端与换热器1连通。
[0043]
加热纯化单元包括第二加热器8，第二加热器8的底端与气液分离塔3之间连通有
回流管9，第二加热器8的下部连通有aa导出管10，aa导出管10上设置有离心风机11。
[0044]
乙二醇循环处理工艺具体步骤如下：
[0045]
s1：加热步骤，采用两段式升温处理，将ssp循环系统内，含有大量aa的待处理eg通过管道引出(eg沸点为197.3℃、aa沸点为20.85℃)，并依次流经两个换热器1，进行初步换热，使得其被预升温至100℃左右。然后进入第一加热器2进行加热，使得其温度升高至150℃左右，该温度低于eg的沸点、远高于aa的沸点，在该加热温度下，aa迅速气化并从eg中逸出，而eg保持原有液体状态，同时该温度高于水的沸点，使得水分也能同步的从eg中脱除。
[0046]
s2：气液分离塔分离步骤，加热后的待处理eg通过主管道4流至气液分离塔3内，实现aa气体与eg液体的分离。aa气体沿气液分离塔3顶端排出，而eg液体则落入气液分离塔3的底部，作为洁净eg在导出泵7的作用下沿eg导出管6被排出。处理后的洁净eg会沿eg导出管6进入换热器1的进气端，与待处理eg进行换热，并最终沿换热器1的出气端排出待用。
[0047]
s3：加热纯化分离步骤，为了保证aa气体的有效排出，通过在气液分离塔3的下部连通氮气管道5，利用带有一定压力和流速的氮气(氮气流量为350nm3/h、氮气压力值为20
‑
25kpa)，对aa气体进行导流，使aa气体随着氮气一起由气液分离塔3的上端排出到第二加热器8内。将第二加热器8的温度设置为35℃左右，该温度高于aa的沸点、远低于eg的沸点，会截留住eg，使得掺杂的eg沿回流管9回流至气液分离塔3中，而aa经纯化后在离心风机11的作用下沿aa导出管10排出。
[0048]
实施例二
[0049]
如图2所示，本实施例与实施例一的不同之处在于：本实施例中，主管道4靠近第一加热器2的一端与气液分离单元之间连通有支管道12，支管道12上设置有保护安全阀13，本实施例中的保护安全阀13为超温超压保护安全阀13，当检测到管道内的压强达到预设阈值时则自动起跳，本实施例中保护安全阀的压力限值为1.5mpa。
[0050]
实际使用时，主管道4用于主要输送加热后的待处理eg，当检测到主管道4内出现超温超压现象时，保护安全阀13打开，部分加热后的待处理eg会沿支管道12流入气液分离单元内，具有减压分流的作用，提高系统运行的安全性。
[0051]
实施例三
[0052]
如图3所示，本实施例与实施例二的不同之处在于：本实施例中，气液分离塔3的下部还连通有纯净eg输入管14。
[0053]
实际使用时，纯净eg输入管14在系统首次开车启动时，会向气液分离塔内通入纯净的eg用作系统预热，避免设备干烧骤热而出现损耗。
[0054]
对实施例三的工艺进行现场工艺模拟，模拟条件如下：进料组成如表1所示、进料量为24t/h、进料温度10℃、进料压力0.2mpa，模拟结果如表2所示。
[0055]
表2
[0056]
序号名称单位数值备注1处理指标
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出料aa含量ppm58aa脱出率80％wt 出料水含量％wt0.34
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eg损失kg/h≤0.5 2塔参数
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ꢀ
操作压力 微正压
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塔釜温度℃140
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理论板数块5
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塔径米1 3公用工程消耗
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氮气nm3/h350
ꢀꢀ
冷却水t/h8
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热媒104kcal/h35约占聚酯楼热媒量1％ 电kw45装机约100kw4三废排放
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废气kg/h410主要为氮气，含少量aa等 废液
ꢀ‑ꢀꢀ
废固
ꢀ‑ꢀ
[0057]
本技术方案，通过模拟分析实际检测，aa从300ppm降低到58ppm，aa脱出率﹥80％，水从0.4％wt降低到0.34％wt，eg的损失≤0.5kg/h，实现了在高效脱出aa的同时，降低了eg的损耗，非常适合于推广应用。
[0058]
对比例一
[0059]
乙二醇通过泵处理，具体处理方法为：增大系统内导出泵的流量，增大导出抽吸力度，结果表明：处理前eg中aa含量为290ppm，处理后eg中aa含量为272ppm，aa脱出率仅为6.2％，处理前eg含水率为0.4％wt，处理后eg含水率仍为0.4％wt，效果无法达到预期。
[0060]
对比例二
[0061]
在管道上面设置电热丝，通过电热丝加热管道将乙二醇中的乙醛脱出，结果表明：处理前eg中aa含量为272ppm，处理后eg中aa含量为246ppm，aa脱出率仅为9.6％，处理前eg含水率为0.4％wt，处理后eg含水率仍为0.4％wt，效果无法达到预期。
[0062]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。