张超奇
（安阳永金化工有限公司，河南 安阳455133）
［摘 要］ 在国内煤制乙二醇项目及其生产工艺蓬勃发展之际，乙二醇合成催化剂之转化率、选择性、稳定性及使用寿命等对于系统的经济运行至关重要。结合安阳永金化工有限公司200 kt/a煤制乙二醇装置的工艺流程，介绍河南能源化工集团研究院所开发的乙二醇合成催化剂在安阳永金的首次工业化试验情况，并将其与200 kt/a煤制乙二醇装置上一炉乙二醇合成催化剂的运行数据作对比分析。6个多月的运行实践表明，本新型乙二醇合成催化剂的转化率、选择性、收率、低温活性、稳定性等方面均表现良好，完全能够替代之前的乙二醇合成催化剂，满足正常负荷下的安全生产需要。同时总结了本新型催化剂的运行经验，也提出了一些运行操作方面的建议。
［关键词］ 煤制乙二醇；乙二醇合成催化剂；工业化试验；运行数据分析；总结与建议
［中图分类号］ TQ223.16+2［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2020）01-0059-04
1 草酸酯加氢合成路线乙二醇催化剂研究进展
对于合成气经草酸二甲酯加氢合成乙二醇这一工艺路线，CO氧化偶联制草酸二甲酯已实现工业化生产，但草酸二甲酯制乙二醇的过程中仍存在较多问题，比如乙二醇合成催化剂的稳定性差、乙二醇选择性低及产品杂质多等都限制了煤制乙二醇装置的长周期运行及其产品在下游聚酯行业的应用。草酸二甲酯制乙二醇的反应过程有如下几步：第一步，草酸二甲酯加氢生成中间产物乙醇酸甲酯；第二步，乙醇酸甲酯进一步加氢制得乙二醇；第三步，乙二醇继续加氢生成乙醇或与其进一步反应生成二元醇等；第四步，乙二醇又与其他单醇反应生成醚类物。有关反应方程式如下。
由上述反应方程式可以看出，草酸二甲酯加氢合成乙二醇由多步反应组成，合成目标产物的步骤处于中间阶段，反应副产物多。因此，寻找一种具有高选择性、高稳定性的乙二醇合成催化剂至关重要。
近年来，以煤为原料生产乙二醇的技术发展迅速，依靠价格优势逐步占领市场，其产品质量提升有了突破性进展。目前国内煤制乙二醇生产技术主要有东华工程科技股份有限公司与日本高化学株式会社乙二醇生产技术、中科院福建物构所乙二醇生产技术、华烁科技股份有限公司WHB煤制乙二醇生产技术、上海浦景化工技术股份有限公司乙二醇生产技术、宁波中科远东催化工程技术有限公司乙二醇生产技术等。在煤制乙二醇生产技术已基本成熟的大前提下，主要的两种催化剂的使用周期成为生产成本控制的重点，草酸二甲酯合成乙二醇的合成催化剂成为当前攻关的关键，其转化率、选择性、稳定性及使用寿命成为煤制乙二醇业内的共性问题和各技术方的关注重点。
2 企业简况
安阳永金化工有限公司（简称安阳永金）采用河南煤业化工集团与通辽金煤化工有限公司共同拥有、世界首创、具有自主知识产权的煤制乙二醇合成技术，单套装置设计产能为200 kt/a。2012年12月31日，安阳永金200 kt/a煤制乙二醇项目全线贯通，顺利产出优等品，乙二醇产品质量与产量在雄厚的技术力量支持下稳步、有序地提升；2017年1月装填1炉江苏金聚合金材料有限公司（简称江苏金聚）的乙二醇合成催化剂，至2018年10月累计运行624 d，单炉催化剂生产乙二醇326.50 kt，草酸酯转化率达100%，催化剂的收率和选择性均达99.2%，达到煤制乙二醇行业领先水平。
河南能源化工集团共有6套煤制乙二醇装置［包括5套200 kt/a煤制乙二醇装置（新乡永金、安阳永金、濮阳永金、洛阳永金、永城永金）、1套300 kt/a煤制乙二醇装置（贵州黔希煤化）］，合计产能1 300 kt/a，为实现催化剂自给自足，消除或减少外部因素对装置运行成本和效能的影响，降低集团公司整体运营成本，煤制乙二醇合成催化剂的研制成为河南能源化工集团的一项重要技术工作。2018年10月，安阳永金乙二醇合成催化剂更换为河南能源化工集团研究院研制的催化剂，并进行首次工业化试验，截至投稿之日已经过6个多月（187 d）的运行，与江苏金聚煤制乙二醇合成催化剂相比，其在转化率、选择性、收率、低温活性、稳定性等方面的表现均较为理想，目前该催化剂已宣告试验成功。
3 安阳永金乙二醇合成系统流程简介
安阳永金乙二醇合成系统主要设备包括乙二醇合成反应器、乙二醇合成反应气加热器、草酸二甲酯汽化器、乙二醇合成反应产物冷凝器、粗乙二醇接收槽、乙二醇合成循环气压缩机等。乙二醇合成循环气压缩机提供乙二醇合成反应必需的氢酯比，乙二醇合成反应器设置为前后系列两段式反应，在每段反应气加热器之前喷入草酸二甲酯液相，经中压蒸汽加热后进入草酸二甲酯汽化器，完全汽化和均匀分布后从顶部进入乙二醇合成反应器；反应后的乙二醇合成气经产物冷凝器冷凝后，进入粗乙二醇接受槽，在接受槽内实现气液分离；接受槽分离出的气相进入下一段乙二醇合成反应器，与汽化后的草酸二甲酯反应后，得到的产物进入粗乙二醇接受槽，气相则返回乙二醇合成循环气压缩机（为保证循环气中氢气的纯度，乙二醇合成循环气压缩机出口设置有PSA提氢装置）。
4 乙二醇合成催化剂设计参数
4.1 乙二醇合成催化剂规格/参数（表1）
4.2 原料要求及运行条件
（1）原料氢气纯度＞99.9%。
（2）DMO精馏中间产品纯度＞99.8%（质量分数），乙二醇合成进料浓度50%～80%（质量分数）；进料DMO液相中DMC含量≤100×10-6、酸度≤50×10-6、水分≤300×10-6。
（3）系统反应压力2.4～2.7 MPa，反应温度170～200 ℃，氢酯比80～130；催化剂之液相（DMO）空速200～600 kg/（m3·h）。
更多内容详见《中氮肥》2020年第1期