乙二醇的纯化方法

技术领域

本发明是设计化学提纯技术领域，特别是关于一种乙二醇的纯化方法。

背景技术

乙二醇生产工艺主要分为石油路线和煤路线。以煤为原料生产乙二醇的路线受到了人们的广泛关注。现有工业装置煤制乙二醇的工艺主要是草酸酯加氢法，该方法会产生了多碳醇、醚类、酯类等杂质，目前工业一般采用的是多段精馏分离路线除去上述杂质。但是精馏中会不断产生痕量的醛、酯等杂质，影响产品品质，需要采用熔融结晶的方式去除痕量的醛、酯等杂质。

乙二醇的熔点为零下12.9℃，但其介稳区较宽，通常需要远低于凝固点的温度才能析出乙二醇晶体，即一般是采用过冷的方式，使原料(含醛、酯等杂质的乙二醇粗品)中乙二醇结晶析出。但是过冷处理一方面需要过多的过冷量，较为耗能；另一方面过饱和度较大，导致晶体成核速率极快，对杂质的包埋增加，降低提纯效果。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种乙二醇的纯化方法，其可以得到高纯度的乙二醇，且纯化过程的耗能显著下降。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种乙二醇的纯化方法，其特征在于，包括以下步骤：

将乙二醇样品降温至预设温度；

向乙二醇样品中加入惰性结晶剂，使乙二醇样品中的局部产生乙二醇晶种；以及

固液分离，获得乙二醇纯品。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述预设温度为-12.9～-30℃。

在本发明的一个或多个实施方式中，将乙二醇样品降温至预设温度还包括：

在搅拌的状态下，将乙二醇样品降温至预设温度。

在本发明的一个或多个实施方式中，将乙二醇样品降温至预设温度的步骤包括：

将乙二醇样品降温至预设温度，并在该温度下，维持0.5～3h。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述惰性结晶剂为液氮、干冰中的至少一种。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述惰性结晶剂与乙二醇样品的体积比为1：500～20000。

在本发明的一个或多个实施方式中，向乙二醇样品中加入惰性结晶剂的步骤包括：

将惰性结晶剂均匀的分散加入至乙二醇样品中。

在本发明的一个或多个实施方式中，将惰性结晶剂均匀的分散加入至乙二醇样品中的步骤包括：

将惰性结晶剂加入至乙二醇样品中，并以搅拌的方式进行分散。

在本发明的一个或多个实施方式中，向乙二醇样品中加入惰性结晶剂，使乙二醇样品中的局部产生乙二醇晶种的步骤包括：

向乙二醇样品中加入惰性结晶剂，使乙二醇样品中的局部降温以产生乙二醇晶种。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述固液分离的步骤包括：

将加入惰性结晶剂后的乙二醇样品中，以1～800r/min的搅拌速度，搅拌0.5～10h后，进行固液分离。

与现有技术相比，根据本发明实施方式的乙二醇的纯化方法，通过在乙二醇样品中加入惰性结晶剂，使乙二醇样品中的局部迅速产生乙二醇晶种，从而是乙二醇样品中的乙二醇可以在略低于结晶温度的情况，就可以结晶析出。本发明的纯化方法由于无需整体过冷即可结晶，使整个纯化方法的耗能显著下降。而且本发明的纯化方法得到的乙二醇晶体的成核速率可以通过预审温度的高低进行控制，乙二醇晶体的杂质包埋程度降低，乙二醇纯化效果明显提升。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的乙二醇的纯化方法的流程图；

图2是乙二醇的介稳区宽度图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图2所示，现有的乙二醇的熔点为零下12.9℃，但其介稳区较宽，通常需要远低于凝固点的温度才能析出乙二醇晶体，进行熔融结晶操作。

因此，常见的煤质乙二醇的提纯方法为深冷法。但是深冷法纯在耗能高，晶体包埋多的缺点。

另外，结晶方法中的传统晶种法由于每次需要将大块晶体打碎成晶浆添加，存在制备保存的麻烦，而且晶体尺寸形貌也会影响结晶效果，因此存在操作麻烦，重复性差的确定。

如图1所示，根据本发明优选实施方式的乙二醇的纯化方法，包括以下步骤：

S1、将乙二醇样品降温至预设温度。

具体的，预审温度低于乙二醇的凝固点(常压下凝固点)即可。预审温度越高，整个纯化过程的耗能越低，晶体结晶的速度越慢，晶体的纯度相对越高。预审温度越低，整个纯化过程的耗能相对提升，晶体结晶的速度相对变快，晶体的纯度相对降低，但是也比常规的过冷结晶方式得到的晶体纯度高。优选地，预设温度为-12.9～-30℃。该温度下可以即保证纯度，耗能相对较低。

一具体实施方式中，可以以0.1～0.3℃/min的降温速率，将乙二醇样品降温至预设温度。在其他实施方式中，以其他的降温速率，将乙二醇样品降温至预设温度。

优选地，可以在搅拌的状态下，将乙二醇样品降温至预设温度，从而保证整个乙二醇样品可以均匀降温。

优选地，将乙二醇样品降温至预设温度后，可以在该温度下，维持0.5～3h，使整个乙二醇样品的温度保持一致，有利于提升后续的乙二醇晶体的纯度。

S2、向乙二醇样品中加入惰性结晶剂，使乙二醇样品中的局部产生乙二醇晶种。

具体的，向乙二醇样品中加入惰性结晶剂，使乙二醇样品中的局部降温以产生乙二醇晶种。

具体地，可以将惰性结晶剂均匀的分散加入至乙二醇样品中。从而使乙二醇样品中可以产生多个晶种，有利于提升乙二醇的结晶速率。

优选的，将惰性结晶剂加入至乙二醇样品中，并以搅拌的方式进行分散。其中，搅拌可以使惰性结晶剂均匀的分散加入至乙二醇样品中。另外，搅拌还可以将乙二醇样品中产生的晶种打碎，形成更小的晶种，并且均匀的分散至乙二醇样品中，晶种越小，其包埋就越少，杂质含量约低，纯度越高。

具体的，惰性结晶剂可以为液氮、干冰中的至少一种。选择液氮、干冰作为惰性结晶剂的好处为：液氮、干冰可以使乙二醇样品的局部降温，在降温后，液氮、干冰可以升华或者气化成气体，避免了对乙二醇样品或者乙二醇晶种的污染。

优选的，惰性结晶剂与乙二醇样品的体积比为1：500～20000。

需要说明的是，在步骤S2中，将适量惰性结晶剂加入到预设操作温度的乙二醇样品中，由于惰性结晶剂可以为液氮、干冰等沸点较低的物质，上述惰性结晶剂气化或升华吸热，使乙二醇样品中与惰性结晶剂接触的部分乙二醇液体过冷，降温至不稳定区，使乙二醇样品的局部产生少量乙二醇晶体，达到在乙二醇熔融结晶工艺中添加晶种的目的。

另外，由于惰性结晶剂与整个乙二醇样品的体积比为1：500～20000，即惰性结晶剂的量较少，且尽可能的分散添加至整个乙二醇样品中，使乙二醇样品的局部产生少量的乙二醇晶体。此时，少量的乙二醇晶体实际上是一层极薄的晶膜，因此该晶体的孔隙率较小，不会形成在晶体生长过程中所形成的枝状晶体，杂质的包埋很少，几乎可认为是纯的乙二醇晶体。而现有的深冷法产生的晶体是一整块，其晶体的孔隙率较大，会导致大量包埋，导致乙二醇晶体中还是会包埋较多的杂质。

S3、固液分离，获得乙二醇纯品。

一具体实施方式中，将加入惰性结晶剂后的乙二醇样品中以后，可以静止一段时间，让乙二醇样品中的晶种生长，得到乙二醇晶体。

另一具体实施方式中，将加入惰性结晶剂后的乙二醇样品中，可以以1～800r/min的搅拌速度，搅拌0.5～10h后，进行固液分离。搅拌可以起到提升乙二醇晶体的生长速度的作用。

下面将结合具体的实施例，详细介绍本发明的乙二醇的纯化方法。

取统一批次的煤质乙二醇进项下列实施例。

实施例1

将400ml煤制乙二醇样品以0.2℃/min的降温速率且在搅拌的条件下，降温至-25℃，维持1h，向其中加入0.2ml液氮，样品接触液氮的部分瞬间产生乙二醇晶种，产生乙二醇晶种后，以800r/min的搅拌速度，搅拌0.5h后。然后固液分离，得到乙二醇晶体。

实施例2

将400ml煤制乙二醇样品以0.1℃/min的降温速率且在搅拌的条件下-25℃，维持1h，向其中加入0.5cm

实施例3

将400ml煤制乙二醇样品以0.3℃/min的降温速率且在搅拌的条件下，降温至-13℃，维持1h，向其中加入1cm

对比例1

将50ml乙二醇纯样以0.2℃/min的降温速率且在搅拌的条件下，降温至-13℃，维持1h，向其中加入1cm

对比例2

将50ml乙二醇纯样以0.2℃/min的降温速率且在搅拌的条件下，降温至-13℃，维持1h，向其中加入0.5cm

对比例3

将400ml煤制乙二醇样品以0.2℃/min的降温速率降温，直至样品中产生乙二醇晶种后，以800r/min的搅拌速度搅拌0.5h后。然后固液分离，得到乙二醇晶体。

将实施例1～3以及对比例3中得到的乙二醇晶体进行纯度测试。结果如下表：

从上表中实施例1～3以及对比例3中得到的乙二醇晶体的纯度数据可以得知，本发明的纯化方法得到的乙二醇含量高，除杂效果好。

有效分配系数用于量化分离结果，Kc值越小，说明分离效果越好，所得晶体纯度越高。从上表中实施例1～3在结晶过程中的Kc值小于对比例3在结晶过程中的Kc值，从而说明本发明的纯化方法的纯化效果好，且得到的晶体纯度更高。

因此，本发明的乙二醇的纯化方法通过将适量液氮、干冰等沸点较低的惰性添加剂加入到预设操作温度的乙二醇原料液，上述添加剂气化或升华吸热，与液氮接触的少量原料液局部过冷，降温至不稳定区，局部产生少量乙二醇晶体，达到在乙二醇熔融结晶工艺中添加晶种的目的。此时晶体的孔隙率较小，不会形成在晶体生长过程中所形成的枝状晶体，杂质的包埋很少，几乎可认为是纯的乙二醇晶体。与整体过冷操作相比，原料液无需整体过冷，降温至操作温度即可结晶。

综上所述，本发明的乙二醇的纯化方法的有益效果为：

1、本发明的纯化方法产生的晶体成核速率容易控制，杂质包埋程度降低，纯化效果明显提升，同时由于无需整体过冷，耗能显著下降。

2、本发明的纯化方法得到的乙二醇纯度高，除杂效果好。

3、本发明的纯化方法造作便捷，重复性好。

4、本发明的纯化方法无需利用高纯液体提前深冷制备晶种，无需冷藏储存设备。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。