工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺和装置系统.pdf

1、10申请公布号CN104098441A43申请公布日20141015CN104098441A21申请号201410353158722申请日20140723201410246978620140605CNC07C31/20200601C07C29/151200601C07C69/36200601C07C67/3620060171申请人上海戊正工程技术有限公司地址201715上海市青浦区练塘镇练新路7号E101室72发明人王保明王东辉李玉江徐长青74专利代理机构上海光华专利事务所31219代理人梁海莲54发明名称工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺和装置系统57摘要本发明涉及工业合成

2、气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺和装置系统，该工艺为采用工业级NO、O2和甲醇为原料发生酯化反应生成亚硝酸甲酯，然后用工业级CO和亚硝酸甲酯在板式反应器中进行羰化反应生成主要为草酸二甲酯和碳酸二甲酯的羰化产物，羰化产物经分离后获得碳酸二甲酯产品，草酸二甲酯在板式反应器中经后续加氢生成乙二醇产品；而酯化反应的废酸和羰化反应的驰放气经耦合回收处理循环利用；所述系统包括酯化反应系统、羰化反应系统、驰放气与废酸耦合回收系统以及加氢反应系统。该工艺具有显著节约装置消耗的特点，特别是硝酸废液循环利用与驰放气循环利用高度耦合及其分离工艺，反应废气中原料的回收循环利用，效果显著。66本国优先权数据

3、51INTCL权利要求书9页说明书19页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书9页说明书19页附图1页10申请公布号CN104098441ACN104098441A1/9页21一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，具体包括以下步骤1在酯化反应塔9中通入工业级NO、O2和甲醇进行酯化反应；酯化反应塔9塔顶亚硝酸甲酯混合气通入羰化反应器1进行羰化反应；酯化反应塔9塔釜酸性醇溶液部分回流至酯化反应塔9，部分通入甲醇回收塔11；甲醇回收塔11塔顶回收的甲醇部分循环至酯化反应塔9循环利用，其余进入MN回收塔15作为洗涤液；甲醇回收塔11塔釜废酸进入硝酸浓缩

4、塔12进行浓缩处理；2来自酯化反应塔的亚硝酸甲酯与工业级CO、N2进料进入羰化反应器1，在羰化反应催化剂存在下发生羰化反应；羰化反应的温度为30200，反应压力为110MPA，气时空速300030000H1；3羰化产物进入第一气液分离器4发生气液分离，气相进入甲醇洗涤塔7，液相进入甲醇精馏塔5；甲醇洗涤塔7塔顶气相组分部分循环至酯化反应塔9，部分作为驰放气进入NO回收塔13进行回收处理；甲醇洗涤塔7塔釜液相组分进入甲醇精馏塔5进行精馏分离；甲醇精馏塔5塔顶回收的甲醇和亚硝酸甲酯混合物循环至酯化反应塔9再利用，塔釜重组分进入DMO精馏塔6；DMO精馏塔6塔顶得到DMC产品，塔釜草酸二甲酯组分则进

5、入加氢反应器17进行加氢反应；4来自甲醇回收塔11的废酸经硝酸浓缩塔12提浓至硝酸浓度为1068WT后，循环至NO回收塔13；在NO回收塔13中，浓硝酸、甲醇和来自甲醇洗涤塔7的驰放气发生酯化再生反应；NO回收塔13塔顶气相轻组分进入MN回收塔15，塔釜产生的含有甲醇的硝酸废液循环至甲醇回收塔11进一步回收处理；在MN回收塔15中，气相进料经回收甲醇洗涤后，进入变压吸附罐16，MN回收塔15塔釜含亚硝酸甲酯的醇溶液循环进入酯化反应塔9；变压吸附罐16分离出的CO2排放至界外处理，回收的N2和CO净化气进入羰化反应器1循环利用；5来自DMO精馏塔6塔釜的草酸二甲酯组分与经加氢循环压缩机25加压后

6、的工业氢气混合后进入加氢反应器17，在加氢催化剂存在下，加氢反应生成甲醇和乙二醇等；加氢反应温度为160320，反应压力为110MP，液时空速为13KG/KGH；6加氢产物进入第二气液分离器发生气液分离，气相部分经所述加氢循环压缩机25加压后循环至加氢反应器17，部分进入膜分离器28经回收处理后返回加氢反应器17循环利用，液相则进入乙二醇产品塔24分离得到乙二醇产品。2如权利要求1所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，还包括以下特征中的任一项或多项一所述羰化反应器1外连接有脱水塔10；经变压吸附罐16回收的气相以及来自酯化反应塔9塔顶的亚硝酸甲酯混合气经所

7、述脱水塔10脱除水分后，再进入羰化反应器1中进行羰化反应；二所述羰化反应器1外连接有出口换热器3；工业级CO、N2以及来自脱水塔10的干燥气作为羰化反应原料经所述出口换热器3与来自羰化反应器1的羰化反应产物换热后再进入羰化反应器1中进行羰化反应；三来自甲醇洗涤塔7塔顶的部分气相组分经羰化循环压缩机8加压后再进入酯化反应塔9；权利要求书CN104098441A2/9页3四所述加氢反应器17外连接有出口换热器20；来自DMO精馏塔6的草酸二甲酯组分、来自加压循环压缩机的工业氢气和循环气以及来自膜分离器28的回收气作为加氢反应原料经所述出口换热器20与来自加氢反应器17的加氢产物换热后再进入加氢反应

8、器17中进行加氢反应；五所述NO回收塔13塔顶气相轻组分经压缩机14压缩增压后再进入MN回收塔15；六所述第二气液分离器分离的液相首先进入甲醇分离塔22；甲醇分离塔22顶部回收的不凝气进入所述膜分离器28，甲醇分离塔22顶部回收的甲醇等液相轻组分部分进入所述甲醇洗涤塔7的上部作为洗涤液，部分进入NO回收塔13；甲醇分离塔22塔釜液相重组分进入轻组分精馏塔23进一步分离提纯；轻组分精馏塔23塔顶轻组分进入界外醇回收装置回收处理；轻组分精馏塔23塔釜重组分进入所述乙二醇产品塔24；乙二醇产品塔24塔顶轻组分进入界外1，2BDO回收处理装置进一步回收处理，乙二醇产品塔24塔釜重组分进入界外回收处理装

9、置进行后续处理，乙二醇产品塔24的上部侧线引出乙二醇产品。3如权利要求2所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述脱水塔由两台交替运行与再生的分子筛干燥器A和分子筛干燥器B组成；分子筛干燥器A和分子筛干燥器B内装填有吸附剂；所述吸附剂选自3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、9A分子筛和氧化钙；所述分子筛干燥器A和分子筛干燥器B的操作温度为40260，压力为110MPA；经脱水塔10处理获得干燥气，干燥气中水分含量01100PPM。4如权利要求2所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述第二气液分离器包括高压气液分离器2

10、1和低压气液分离器26；经高压气液分离器21分离出的气相部分进入所述加氢循环压缩机25，部分进入所述低压气液分离器26；高压气液分离器21分离出的液相进入所述甲醇分离塔22；经所述低压气液分离器26分离出的气相进入所述膜分离器28，经低压气液分离器26分离出的液相进入所述甲醇分离塔22。5如权利要求4所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述高压气液分离器分离出的气相中，其中0110V进入低压气液分离器。6如权利要求4所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，经所述低压气液分离器26分离出的气相以及来自所述甲醇分离塔22塔

11、顶的不凝气经甲醇吸收罐27吸收甲醇后再进入所述膜分离器28。7如权利要求1所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，还包括以下特征中的任一项或两项一所述羰化反应器为板式反应器、管式反应器或管式板式复合型反应器；二所述加氢反应器为板式反应器、管式反应器或管式板式复合型反应器。8如权利要求7所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，还包括以下特征中的任一项或两项一所述羰化反应器1为板式固定床羰化反应器；所述板式固定床羰化反应器的权利要求书CN104098441A3/9页4中心设有板片组固定腔，所述板片组固定腔内设有板片组；所述板片

12、组固定腔的外壁到板式固定床羰化反应器的内壁之间设有催化剂床层；催化剂床层内装填有羰化反应催化剂；羰化反应原料达到催化剂床层进口温度后，从所述板式固定床羰化反应器的顶部进入催化剂床层内发生羰化反应；从外部引入的冷媒从板式固定床羰化反应器的底部进入板片组固定腔，并从所述板式固定床羰化反应器的顶部引出，逆流过程进行热交换带走羰化反应的反应热；来自催化剂床层底部的羰化产物从板式固定床羰化反应器的底部引出；二所述加氢反应器17为板式固定床加氢反应器；所述板式固定床加氢反应器的中心设有板片组固定腔，所述板片组固定腔内设有板片组；所述板片组固定腔的外壁到板式固定床加氢反应器的内壁之间设有催化剂床层；所述催化

13、剂床层内装填有加氢反应催化剂；加氢反应原料达到催化剂床层进口温度后，从所述板式固定床加氢反应器的顶部进入催化剂床层内发生加氢反应；从外部引入的冷媒从板式固定床加氢反应器的底部进入板片组固定腔，并从所述板式固定床加氢反应器的顶部引出，逆流过程进行热交换带走加氢反应的反应热；来自催化剂床层底部的加氢产物从板式固定床加氢反应器的底部引出。9如权利要求8所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述板式固定床羰化反应器外连接有汽包2；从外部引入的冷媒进入汽包2中，汽包2中的冷媒进入板式固定床羰化反应器的板片组固定腔中与催化剂床层进行热交换，移出反应热；加热后的冷媒为汽

14、液混合物，进入汽包2进行气液分离，产生的低压饱和蒸汽进入界外低压蒸汽回收系统进行回收利用；所述板式固定床加氢反应器外连接有汽包18；从外部引入的冷媒进入汽包18中，汽包18中的冷媒进入板式固定床加氢反应器的板片组固定腔中与催化剂床层进行热交换，移出反应热；加热后的冷媒为汽液混合物，进入汽包18进行气液分离，产生的低压饱和蒸汽进入界外低压蒸汽回收系统进行回收利用。10如权利要求8所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述板式固定床加氢反应器外连接有开工加热器19；开工初期，加氢反应原料从出口换热器20出来后进入开工加热器19进行预热，预热达到催化剂床层入口温

15、度后进入催化剂床层进行加氢反应；开工初期，所述开工加热器19为所述板式固定床加氢反应器中的加氢反应提供唯一热源；所述开工加热器19的热源为低压蒸汽。11如权利要求1所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述酯化反应塔9的理论板数为2050块；所述酯化反应塔9的进料中，所述O2分28路分别从第1650块塔板处进料；所述NO以及来自甲醇洗涤塔7的塔顶气相轻组分从第1850块塔板处进料；所述新鲜甲醇、来自甲醇回收塔11塔顶的回收甲醇、来自甲醇精馏塔5的塔顶回收的甲醇和亚硝酸甲酯混合物以及来自MN回收塔15塔釜的含亚硝酸甲酯的醇溶液从第15块塔板处进料；酯化反应塔

16、9塔釜回流物料从第1025块塔板处进料；所述酯化反应塔9中，O2、NO和甲醇的摩尔比例为0010801320850；所述酯化反应塔9塔顶温度为3080，塔釜温度为50200，反应区温度为50160，反应压力为0510MPA。12如权利要求1所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述甲醇回收塔11的塔理论塔板数为550块，塔顶温度40权利要求书CN104098441A4/9页5150，塔釜温度为60230，塔顶压力为0120MPA；所述甲醇回收塔11塔顶轻组分的回流比为0130；所述甲醇回收塔塔顶回收甲醇中，循环进入酯化反应塔的部分所占比例为1090WT。1

17、3如权利要求1所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述甲醇洗涤塔7的理论塔板数为1050块，塔顶温度为1570，塔釜温度为10100，塔顶压力为0910MPA；所述甲醇洗涤塔塔顶气相组分中，所述驰放气的占比为0055V。14如权利要求1所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，甲醇精馏塔5为萃取精馏塔，理论塔板数为1060块，塔顶温度为50150，塔釜温度为130250，塔顶压力为00105MPA。15如权利要求1所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述硝酸浓缩塔12的理论塔板数为

18、130块，塔顶温度30110，塔釜温度60160，塔顶压力00103MPA；所述硝酸浓缩塔12的塔顶轻组分的回流比为0013。16如权利要求1所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述NO回收塔13的理论塔板数为530块，塔顶温度为30120，塔釜温度为50200，塔顶压力为110MPA；所述驰放气从NO回收塔13的第530块塔板处进料；所述提浓硝酸从NO回收塔13的第110块塔板处进料；来自甲醇分离塔22塔顶的回收甲醇从第110块塔板处进料；所述NO回收塔13中，硝酸、甲醇以及驰放气中的NO的摩尔配比为1110210015。17如权利要求1所述的一种工业

19、合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述MN回收塔15的理论塔板数为1060块，塔顶温度为050，塔釜温度为080，反应压力为110MPA。18如权利要求1所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述DMO精馏塔6的理论塔板数为1050块，塔顶温度为80120，塔釜温度为120200，常压或减压操作；所述DMO精馏塔6塔顶轻组分回流比为01100。19如权利要求2所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述甲醇分离塔22的理论塔板数为1040块，塔顶温度4070，塔釜温度80180，常压或者减压操

20、作；所述甲醇分离塔塔顶轻组分回流比为013。20如权利要求2所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述轻组分精馏塔23的理论塔板数为1060块，塔顶温度5890，塔釜温度70160，塔顶绝对压力为550KPA；所述轻组分精馏塔23的塔顶轻组分回流比为150。21如权利要求2所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述乙二醇产品塔24的理论塔板数为30100块，塔顶的温度100150，塔釜温度130230，塔顶绝对压力为550KPA；所述乙二醇产品塔塔顶轻组分回流比为50200或全回流。22如权利要求1所述的一种工业合成气

21、高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的权利要求书CN104098441A5/9页6工艺，其特征在于，所述变压吸附罐中回收的净化气的组成为N2为6080V，CO为2040V；分离出的CO2气体占进气总量的015V，其中CO2的浓度为998999V。23如权利要求2所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺，其特征在于，所述膜分离器28由多个中空纤维膜组件并联或串联连接组成；经所述膜分离器28分离提纯获得的提纯气中氢气浓度为889999V，氢气回收率90985。24一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，包括羰化反应系统、酯化反应系统、驰放气与

22、废酸耦合回收系统以及加氢反应系统；所述羰化反应系统包括羰化反应器1、第一气液分离器4、甲醇洗涤塔7、甲醇精馏塔5和DMO精馏塔6；所述羰化反应器1设有顶部进料口、底部出料口、底部冷媒进口以及顶部冷媒出口；所述第一气液分离器4设有进料口、气体出口和液体出口；所述甲醇洗涤塔7设有上部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述甲醇精馏塔5设有上部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述DMO精馏塔6设有下部进料口、顶部出口和底部出口；所述酯化反应系统包括酯化反应塔9和甲醇回收塔11；所述酯化反应塔9设有顶部进料口、上部进料口、多个下部进料口、中部回流入口、顶部出口以及底部出口；所述甲醇回收塔1

23、1设有中下部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述驰放气与废酸耦合回收系统包括硝酸浓缩塔12、NO回收塔13、MN回收塔15和变压吸附罐16；所述硝酸浓缩塔12设有中部进料口、顶部出口和底部出口；所述NO回收塔13设有顶部进料口、中部进料口、底部进料口、顶部出口和底部出口；所述MN回收塔15设有上部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述变压吸附罐16设有进料口、回收气出口和排放气出口；所述加氢反应系统包括加氢循环压缩机14、加氢反应器17、第二气液分离器、膜分离器28、甲醇分离塔22、轻组分精馏塔23和乙二醇产品塔24；所述加氢循环压缩机14包括进口和出口；所述加氢反应器17设有顶

24、部进料口、底部出料口、底部冷媒进口以及顶部冷媒出口；所述第二气液分离器设有进料口、气体出口和液体出口；所述膜分离器28设有进料口、回收气出口和排放气出口；所述甲醇分离塔22设有中部进料口、顶部不凝气出口、顶部液相轻组分出口和底部液相重组分出口；所述轻组分精馏塔23设有下部进料口、顶部出口和底部出口；所述乙二醇产品塔24设有下部进料口、顶部出口、上部出口和底部出口；所述羰化反应器1的顶部进料口与CO原料管道和N2原料管道经管线连接；所述羰化反应器1的底部出料口与所述第一气液分离器4的进料口经管线连接；所述第一气液分离器4的气体出口与所述甲醇洗涤塔7的下部进料口经管线连接；所述第一气液分离器4的液

25、体出口与所述甲醇精馏塔5的上部进料口经管线连接；所述甲醇洗涤塔7的顶部出口设有分支出口A和分支出口B，分支出口A与所述酯化反应塔9的一个下部进料口经管线连接，分支出口B与所述NO回收塔13的底部进料口经管线连接；所述甲醇洗涤塔7的底部出口与所述甲醇精馏塔5的下部进料口经管线连接；所述甲醇精馏塔5的顶部出口与所述酯化反应塔9的上部进料口经管线连接；所述甲醇精馏塔5的底部出口与所述DMO精馏塔6的下部进料口经管线连接；所述DMO精馏塔6的底部权利要求书CN104098441A6/9页7出口与所述加氢反应器17的顶部进料口经管线连接，所述DMO精馏塔6的顶部出口为DMC产品出口；所述酯化反应塔9的其

26、它下部进料口与NO原料管道以及多路O2原料管道分别经管线连接；所述酯化反应塔9的顶部进料口与甲醇原料管道经管线连接；所述酯化反应塔9的底部出口设有分支出口C和分支出口D，分支出口C与所述酯化反应塔9的中部回流入口经管线连接，分支出口D与所述甲醇回收塔11的下部进料口经管线连接；所述酯化反应塔9的顶部出口与所述羰化反应器1的顶部进料口经管线连接；所述甲醇回收塔11的顶部出口设有分支出口E和分支出口F，分支出口E与所述酯化反应塔9的上部进料口经管线连接，分支出口F与所述MN回收塔15的上部进料口经管线连接；所述甲醇回收塔11的底部出口与所述硝酸浓缩塔12的中部进料口经管线连接；所述硝酸浓缩塔12的

27、顶部出口为废液排出口；所述硝酸浓缩塔12的底部出口与所述NO回收塔13的中部进料口经管线连接；所述NO回收塔13的顶部出口与所述MN回收塔15的下部进料口经管线连接；所述NO回收塔13的底部出口与所述甲醇回收塔11的中下部进料口经管线连接；所述MN回收塔15的顶部出口与所述变压吸附罐16的进料口经管线连接；所述MN回收塔15的底部出口与所述酯化反应塔9的上部进料口经管线连接；所述变压吸附罐16的回收气出口与所述羰化反应器1的顶部进料口经管线连接；所述变压吸附罐16的排放气出口与界外回收装置经管线连接；所述加氢循环压缩机14的进口与工业氢气原料管道经管线连接，所述加氢循环压缩机14的出口与所述加

28、氢反应器17的顶部进料口经管线连接；所述加氢反应器17的底部出料口与所述第二气液分离器的进料口经管线连接；所述第二气液分离器的气体出口设有分支出口G和分支出口H，分支出口G与所述加氢循环压缩机14的进口经管线连接，分支出口H与所述膜分离器28的进料口经管线连接；所述第二气液分离器的液体出口与所述甲醇分离塔22的下部进料口经管线连接；所述甲醇分离塔22的顶部不凝气出口与所述膜分离器28的进料口经管线连接；所述甲醇分离塔22的顶部液相轻组分出口设有分支出口I和分支出口J，分支出口I与所述甲醇洗涤塔7的上部进料口经管线连接，分支出口J与所述NO回收塔13的顶部进料口经管线连接；所述甲醇分离塔22的底

29、部液相重组分出口与所述轻组分精馏塔23的下部进料口经管线连接；所述轻组分精馏塔23的顶部轻组分出口与界外醇回收装置经管线连接；所述轻组分精馏塔23的底部重组分出口与所述乙二醇产品塔24的下部进料口经管线连接；所述乙二醇产品塔24的顶部出口与界外1，2BDO回收处理装置经管线连接；所述乙二醇产品塔24的底部出口与界外回收处理装置经管线连接；所述乙二醇产品塔24的上部出口为乙二醇产品出口；所述膜分离器28的排放气出口与界外回收装置经管线连接，所述膜分离器28的回收气出口与所述加氢反应器17的顶部进料口经管线连接。25如权利要求24所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，

30、其特征在于，所述羰化反应器1外连接有脱水塔10；所述脱水塔10设有进料口和干燥气出口；所述酯化反应塔9的顶部出口和所述变压吸附罐16的回收气出口与所述脱水塔10的进料口经管线连接；所述脱水塔10的干燥气出口与所述羰化反应器1顶部进料口经管线连接。26如权利要求25所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇权利要求书CN104098441A7/9页8的装置系统，其特征在于，所述脱水塔由两台交替运行与再生的分子筛干燥器A和分子筛干燥器B组成；分子筛干燥器A和分子筛干燥器B内装填吸附剂。27如权利要求25所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所

31、述羰化反应器1的底部出料口连接有出口换热器3；所述出口换热器3设有冷物流进口、冷物流出口、热物料进口和热物流出口；所述CO原料管道、N2原料管道以及脱水塔10的干燥气出口与所述出口换热器3冷物流进口经管线连接；所述出口换热器3的冷物流出口与所述羰化反应器1的顶部进料口经管线连接；所述羰化反应器1的底部出料口与所述出口换热器3的热物流进口经管线连接；所述出口换热器3的热物流出口与所述第一气液分离器4的进料口经管线连接。28如权利要求27所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述羰化反应器1外连接有汽包2；所述汽包2设有冷媒进口、冷媒出口、汽液混合物进口和

32、蒸汽出口；所述汽包2的冷媒进口与冷媒原料管道经管线连接；所述汽包2的冷媒出口与所述羰化反应器1的底部冷媒进口经管线连接；所述羰化反应器1的顶部冷媒出口与所述汽包2的汽液混合物进口经管线连接；所述汽包2的蒸汽出口与界外蒸汽回收系统经管线连接。29如权利要求28所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述甲醇洗涤塔7的分支出口A与所述酯化反应塔9的下部进料口之间连接有羰化循环压缩机8；所述羰化循环压缩机8设有进口和出口；所述分支出口A与所述羰化循环压缩机8的进口经管线连接；所述羰化循环压缩机8的出口与所述酯化反应塔9的下部进料口经管线连接。30如权利要求29

33、所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述NO回收塔13的顶部出口与所述MN回收塔15的底部进料口连接有压缩机14；所述压缩机14设有进口和出口；所述NO回收塔13的顶部出口与所述压缩机14的进口经管线连接；所述压缩机的出口与所述MN回收塔15的底部进料口经管线连接。31如权利要求30所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述加氢反应器17的底部出料口连接有出口换热器20；所述出口换热器20设有冷物流进口、冷物流出口、热物料进口和热物流出口；所述DMO精馏塔6的底部出口、所述膜分离器28的回收气出口以及所述加氢

34、循环压缩机25的出口与所述出口换热器20的冷物流进口经管线连接；所述出口换热器20的冷物流出口与所述加氢反应器17的顶部进料口经管线连接；所述加氢反应器17的底部出料口与所述出口换热器20的热物流进口经管线连接；所述出口换热器20的热物流出口与所述第二气液分离器的进料口经管线连接。32如权利要求31所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述加氢反应器17的顶部进料口连接有开工加热器19；所述开工加热器19设有进料口和出料口；所述出口换热器20的冷物流出口与所述开工加热器19的进料口经管线连接；所述开工加热器的出料口与所述加氢反应器17的顶部进料口经管线

35、连接。33如权利要求32所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇权利要求书CN104098441A8/9页9的装置系统，其特征在于，所述加氢反应器17外连接有汽包18；所述汽包18设有冷媒进口、冷媒出口、汽液混合物进口和蒸汽出口；所述汽包18的冷媒进口与冷媒原料管道经管线连接；所述汽包18的冷媒出口与所述加氢反应器17的底部冷媒进口经管线连接；所述加氢反应器17的顶部冷媒出口与所述汽包18的汽液混合物进口经管线连接；所述汽包18的蒸汽出口与界外蒸汽回收系统经管线连接。34如权利要求33所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述第二气液分

36、离器包括高压气液分离器21和低压气液分离器26；所述高压气液分离器21设有进料口、气体出口和液体出口；所述低压气液分离器26设有进料口、气体出口和液体出口；所述加氢反应器17的底部出料口与所述高压气液分离器21的进料口经管线连接；所述高压气液分离器21的气体出口设有分支出口K和分支出口L，分支出口K与所述加氢循环压缩机25的进口经管线连接，分支出口L与所述低压气液分离器26的进料口经管线连接；所述高压气液分离器21的液体出口与所述甲醇分离塔22的中部进料口经管线连接；所述低压气液分离器26的气体出口与所述膜分离器28的进料口经管线连接；所述低压气液分离器26的液体出口与所述甲醇分离塔22的中部

37、进料口经管线连接。35如权利要求31所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述膜分离器28的进料口之前设有甲醇吸收罐27；所述甲醇吸收罐27设有进料口和净化气出口；所述低压气液分离器26的气体出口和所述甲醇分离塔22的顶部不凝气出口与所述甲醇吸收罐27的进料口经管线连接；所述甲醇吸收罐27的净化气出口与所述膜分离器28的进料口经管线连接。36如权利要求24所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述羰化反应器1为板式反应器、管式反应器或管式板式复合型反应器。37如权利要求36所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二

38、甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述羰化反应器1为板式固定床羰化反应器；所述板式固定床羰化反应器的中心设有板片组固定腔，所述板片组固定腔内设有板片组，所述板片组固定腔还设有底部入口和顶部出口；所述板片组固定腔的外壁到板式固定床羰化反应器的内壁之间设有催化剂床层；催化剂床层内装填有羰化反应催化剂，所述催化剂床层还设有顶部入口和底部出口；在所述板式固定床羰化反应器的底部，所述板式固定床羰化反应器的底部冷媒进口与所述板片组固定腔的底部入口经管线连接，所述催化剂床层的底部出口与所述板式固定床羰化反应器的底部出料口经管线连接；在所述板式固定床羰化反应器的顶部，所述板式固定床羰化反应器的顶部进料

39、口与所述催化剂床层的顶部入口经管线连接，所述板片组固定腔的顶部出口与所述板式固定床羰化反应器的顶部冷媒出口经管线连接。38如权利要求24所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述酯化反应塔9为填料塔或同时具有塔板部分和填料填充部分的塔板填料混合塔。39如权利要求24所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述甲醇洗涤塔7、甲醇精馏塔5、甲醇回收塔11、NO回收塔13、MN回收塔15、DMO精馏塔6和硝酸浓缩塔12为填料塔、板式塔或泡罩塔。权利要求书CN104098441A9/9页1040如权利要求24所述的一种工

40、业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述加氢反应器17为板式床反应器、管式反应器或板式管式复合式反应器。41如权利要求35所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述加氢反应器17为板式固定床加氢反应器；所述板式固定床加氢反应器的中心设有板片组固定腔，所述板片组固定腔内设有板片组，所述板片组固定腔还设有底部入口和顶部出口；所述板片组固定腔的外壁到板式固定床加氢反应器的内壁之间设有催化剂床层；所述催化剂床层内装填有加氢反应催化剂，所述催化剂床层还设有顶部入口和底部出口；在所述板式固定床加氢反应器的底部，所述板式固定床加氢反应

41、器的底部冷媒进口与所述板片组固定腔的底部入口经管线连接，所述催化剂床层的底部出口与所述板式固定床加氢反应器的底部出料口经管线连接；在所述板式固定床加氢反应器的顶部，所述板式固定床加氢反应器的顶部进料口与所述催化剂床层的顶部入口经管线连接，所述板片组固定腔的顶部出口与所述板式固定床加氢反应器的顶部冷媒出口经管线连接。42如权利要求24所述的一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，其特征在于，所述膜分离器28由1100个中空纤维膜组件并联或串联连接组成。权利要求书CN104098441A101/19页11工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺和装置系统技术领域0

42、001本发明涉及一种工业合成气制乙二醇的工艺和装置系统，尤其涉及一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的工艺及其装置系统。背景技术0002乙二醇是一种用途广泛的化学品，主要应用于聚酯纤维PET、防冻剂、乙醇胺以及炸药等多种生产领域，并且作为溶剂、润滑剂和增塑剂被大量使用，而乙二醇在PET聚酯行业的应用接近95。当前工业上乙二醇生产主要采用石油乙烯经气相氧化得环氧乙烷，再经液相催化水合制乙二醇的路线。但是随着近年来国际油价长期居高价位，目前世界以乙烯为原料制取乙二醇产业链面临巨大压力。因此，采用合成气制乙二醇技术路线由于低廉的生产成本，已越来越引起广泛的关注。0003目前煤制乙二醇工

43、艺过程中主要采用列管式反应器，普遍存在反应热量移热效率低，催化剂的利用系数和装填系数低，从而影响反应器生产能力。0004专利公开号CN101462961提供了一种生产乙二醇并联产碳酸二甲酯的工艺，工艺过程包括CO与亚硝酸甲酯合成草酸二甲酯和碳酸二甲酯过程，蒸馏分离得到碳酸二甲酯产品过程，重组分草酸二甲酯催化加氢合成乙二醇过程，还包括系统中亚硝酸甲酯的再生反应过程。但是反应器采用列管式反应器，反应过程中产生的废气和废液没有实现循环回收再利用，装置能耗较高，不能满足国家日益增长的环保需要。0005专利公开号CN101830806公开了一种联产碳酸二甲酯和草酸二甲酯的方法和装置，专利采用两个羰化反应

44、器，第一个是碳酸二甲酯合成反应器，第二个是草酸二甲酯的反应器，亚硝酸甲酯反应生成后分别进入两个反应器分别产生碳酸二甲酯和草酸二甲酯，然后产物进行分离提纯，这从工艺路线设计角度看，其实质仅仅是两类反应器的简单累加，无法真正实现同一装置中DMO联产DMC的实际意义。专利中也没有对整体工艺流程进行能量优化，对反应过程中必须的环保措施也未有揭示。实验过程还未是工业化过程。0006此外，在驰放过程中NO的损失以及处理反应过程中产生的硝酸副产物是个棘手的问题。专利CN2012105310221公开了一种方法，将产生的硝酸浓缩，然后用部分含NO的循环气与之反应，产生NO2，补充回到亚硝酸甲酯再生反应器。但是

45、含NO的循环气中还含有大量亚硝酸甲酯和甲醇等气体，这些气体也会与浓硝酸发生反应，产物较复杂，从而影响装置效能。0007综上所述，目前煤制乙二醇工艺主要存在催化剂利用率低、催化剂装填系数低，装置中有价值的气体不能充分利用，反而污染环境，装置系统热量不能充分得到利用，从而造成社会和经济效益不理想。发明内容0008本发明的目的在于解决目前生产乙二醇技术存在的原料利用率低、生产成本高、说明书CN104098441A112/19页12催化剂利用率低、装填系数低、设备投资过大、单系列设备无法适应装置大型化，系统消耗高以及装置使用不能满足国家日益对工业环境的要求等问题，提供一种用于提高单系列装置生产能力、尾

46、气治理、副产回收及原料综合利用的工艺及其装置系统。0009本发明是通过以下技术方案实现的0010一种工业合成气高压羰化生产草酸二甲酯并加氢制乙二醇的装置系统，包括羰化反应系统、酯化反应系统、驰放气与废酸耦合回收系统以及加氢反应系统；0011所述羰化反应系统包括羰化反应器、第一气液分离器、甲醇洗涤塔、甲醇精馏塔和DMO精馏塔；所述羰化反应器设有顶部进料口、底部出料口、底部冷媒进口以及顶部冷媒出口；所述第一气液分离器设有进料口、气体出口和液体出口；所述甲醇洗涤塔设有上部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述甲醇精馏塔设有上部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述DMO精馏塔设有下部进料

47、口、顶部出口和底部出口；0012所述酯化反应系统包括酯化反应塔和甲醇回收塔；所述酯化反应塔设有顶部进料口、上部进料口、多个下部进料口、中部回流入口、顶部出口以及底部出口；所述甲醇回收塔设有中下部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；0013所述驰放气与废酸耦合回收系统包括硝酸浓缩塔、NO回收塔、MN回收塔和变压吸附罐；所述硝酸浓缩塔设有中部进料口、顶部出口和底部出口；所述NO回收塔设有顶部进料口、中部进料口、底部进料口、顶部出口和底部出口；所述MN回收塔设有上部进料口、下部进料口、顶部出口和底部出口；所述变压吸附罐设有进料口、回收气出口和排放气出口；0014所述加氢反应系统包括加氢循环压缩机

48、、加氢反应器、第二气液分离器、膜分离器、甲醇分离塔、轻组分精馏塔和乙二醇产品塔；所述加氢循环压缩机包括进口和出口；所述加氢反应器设有顶部进料口、底部出料口、底部冷媒进口以及顶部冷媒出口；所述第二气液分离器设有进料口、气体出口和液体出口；所述膜分离器设有进料口、回收气出口和排放气出口；所述甲醇分离塔设有中部进料口、顶部不凝气出口、顶部液相轻组分出口和底部液相重组分出口；所述轻组分精馏塔设有下部进料口、顶部出口和底部出口；所述乙二醇产品塔设有下部进料口、顶部出口、上部出口和底部出口；0015所述羰化反应器的顶部进料口与CO原料管道和N2原料管道经管线连接；所述羰化反应器的底部出料口与所述第一气液分

49、离器的进料口经管线连接；所述第一气液分离器的气体出口与所述甲醇洗涤塔的下部进料口经管线连接；所述第一气液分离器的液体出口与所述甲醇精馏塔的上部进料口经管线连接；所述甲醇洗涤塔的顶部出口设有分支出口A和分支出口B，分支出口A与所述酯化反应塔的一个下部进料口经管线连接，分支出口B与所述NO回收塔的底部进料口经管线连接；所述甲醇洗涤塔的底部出口与所述甲醇精馏塔的下部进料口经管线连接；所述甲醇精馏塔的顶部出口与所述酯化反应塔的上部进料口经管线连接；所述甲醇精馏塔的底部出口与所述DMO精馏塔的下部进料口经管线连接；所述DMO精馏塔的底部出口与所述加氢反应器的顶部进料口经管线连接，所述DMO精馏塔的顶部出口为DMC产品出口；0016所述酯化反应塔的其它下部进料口与NO原料管道以及多路O2原料管道分别经管线连接；所述酯化反应塔的顶部进料口与甲醇原料管道经管线连接；所述酯化反应塔的底部出口设有分支出口C和分支出口D，分支出口C与所述酯化反应塔的中部回流入口经管线连接，分支出口D与所述甲醇