乙烷为原料制备乙二醇工艺技术调研报告.pdf

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1、乙烷为原料制备乙二醇工艺技术调研报告制备乙二醇的工艺路线比较多，其中以乙烷为原料，经乙烯、环氧乙烷制备乙二醇就是其中的路线之一，该工艺路线的主要技术特征是以乙烷为原料制乙烯，其技术经济性主要取决于乙烷原料及乙烷制乙烯的技术经济性。本文从乙烷原料的来源及乙烷制乙烯的工艺技术两个方面进行初步的分析，供参考。一、乙烷原料的来源乙烷原料的来源主要有三个方面：天然气、油田气及炼化厂气。其中天然气是主要的来源。天然气的组成随产地的不同而不同，我国的天然气中甲烷的含量比较高，达到95％以上，而美国的天然气中乙烷含量比较高，乙烷含量一般在5％左右，高的气田达到了20％以上。丰富的乙烷资源使得乙烷成为美国乙烯

2、的主要原料，约占到乙烯原料的46.3％以上。表1美国天然气组成天然气组成，％（体积）国别产地CHCHCHCHCHCH+NOCOHSHe426384105126142222美国得克萨斯57.696.244.462.440.560.117.56.015.0佩尔逊81.575.821.851.030.450.280.506.91.6路易斯安那，蒙罗94.72.82.30.2得克萨斯，阿马里罗72.919.07.70.4肯塔基，阿斯兰德75.024.01.0表2是中国天然气及油田气的组成，中国天然气中乙烷的含量较少，内陆天然气中乙烷含量不足1％，因此很少采用天然气中的乙烷为原料来生产乙二醇。而油田气

3、中乙烷含量较高，达到8～12％甚至更高。因此少数有油田伴生气的企业采用油田气中的乙烷来生产乙烯。表2国内天然气及油田气的组成名称产地组成，％（摩尔）+C1C2C3C4CO2H2SN2其他天然气内陆97.550.540.151.00.501.330.04天然气内陆97.880.410.040.2950.0971.180.12油田气内陆76.2911.06.004.711.360.64油田气内陆81.508.55.004.001.00炼厂气是乙烷的第三个来源，它是石油炼制中催化裂化、焦化、加氢裂化、重整等加工过程副产气体，其中以催化裂化的量为最大。在使用重质烃为原料时，催化裂化约产15％的气态产

4、品，其中乙烷约占10～20％。炼制过程所得炼厂气的组成和比例随加工工艺而异，表3中列出两种典型的炼厂气组成。由于炼厂气的资源有限，因此乙烷量也有限。表3典型的炼厂气组成炼厂气1炼厂气2组分％（摩尔）％（重量）％（摩尔）％（重量）H217.011.5512.801.13N214.628.598.0010.22CO2.803.562.302.96CO20.200.402.204.41O20.100.14CH430.3522.0033.6024.59C2H48.4810.8116.1120.50C2H615.0520.5820.2027.50H2S1.201.86C3H68.0015.302.94

5、5.60C3H83.106.210.651.32总C40.200.53+C50.090.33合计100.00100.00100.00100.00从天然气中回收乙烷常用的方法有低温油吸收法、外部致冷法、透平膨胀机法、焦尔－汤姆逊法等，这些工艺既可以回收乙烷，也可以回收丙烷、丁烷和戊烷。从炼厂气回收乙烷、丙烷、丁烷等低级烷烃常用的方法有压缩法、油吸收法、膨胀机法等工艺。其中低温油吸收法和低温膨胀机法是分离乙烷的主要工艺。二、乙烷制乙烯工艺路线乙烷制乙烯的工艺路线主要有三种，（1）乙烷水蒸汽裂解法；（2）乙烷氧化脱氢法；（3）乙烷二氧化碳脱氢法。（1）乙烷水蒸汽裂解法：该法是目前乙烷制乙烯的主要工

6、艺路线。按照高温裂解制乙烯方法大体可分为管式炉法、固体热载体法和气体热载体法三大类。在众多的制乙烯方法中，管式炉高温裂解法始终是最主要的方法，目前世界上乙烯产量的99％都是由此法生产的。CH3CH32CH3·CH3·+CH3CH3CH4+CH3CH2·CH3CH2·CH2CH2+H·H·+CH3CH3H2+CH3CH2·H·+CH3·CH4CH3CH2·+CH3·CH3CH2CH3上式是乙烷裂解制乙烯的反应机理，该反应是自由基反应，乙烷首先在高温下裂解成两个甲基自由基，甲基自由基与乙烷反应生成乙烷自由基，同时生成一个甲烷。乙烷自由基脱氢生成乙烯，同时生成一个氢自由基。氢自由基可以继续和乙烷反

7、应，也可以和甲基自由基耦合终止成甲烷。甲烷自由基和乙烷自由基也可以发生耦合终止。其中水蒸汽的加入可以有效防止结炭。表5是乙烷裂解后的产品分布，一般乙烷的裂解率控制在50～60％，产品中乙烯的浓度约在40～50％。烃类热解的热力学和动力学研究表明为了增加烯烃的产率，最适宜的条件是高温短时间接触和低分压。但是，提高温度相应对设备材料的耐温性能要求也高，缩短反应时间，不仅要求供热快，而且降温也要快才能把反应后的高温