乙二醇生产装置的工艺设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

乙二醇生产装置的工艺设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

浓度 CO 气中还存在少量 H2，而 H2对草酸二甲酯合成催化剂会产生毒化作用，导致催化剂活性衰退，影响合成反应的进行，故要求将 CO 原料气中H2脱除至 10010 6（ vol） 以下，通常采用催化燃烧加 O2脱氢的方式，但又要求避免CO与 O2的副反应发生，脱氢选择性要求较高。 草酸酯工艺路线最早由美国联合石油公司于 1966 年提出，此后研究的重点一直围绕着上述三种催化剂展开。 1978 年，日本宇部兴产公司在草酸酯合成催化剂PdCl2CuCl2上进行了改进，选用了 Pd∕C 催化剂，并引入了亚硝酸酯，解决了原方法的腐蚀问题，提高了草酸酯的收率。 该公司建成了一套 6000t∕a 草酸二丁酯工业装置，初步实现了工业化。 1986 年美国 ARCO 公司首先申请了草酸酯加氢制乙二醇 工艺专利， 并 开发 了 CuCr系加氢 催化剂，乙二醇收率为 95%， 同年宇部兴产与 UCC 联合开发了 CuSi系 催化剂，乙二醇收率为 %。 国内从上世纪 70年代末期就开始了 CO 催化合成草酸酯及其衍生物产品草酸、乙二醇的研究。 Cat. 铜基催化剂 贵金属催化剂 5 天津大学许慧根等开发了草酸二乙酯合成催化剂和草酸二乙酯加氢催化剂， 加氢催化剂 乙二醇选择性为 80%左右 ， 据报导已进行 了一氧化碳气相催化偶联合成草酸酯1000h模试稳定性考察 和百吨级工业试验 ，但 加氢制乙二醇部分的 工业 试验未见报道。 华东理工大学肖文德 、李伟 等 也 开发了草酸二甲酯合成催化剂和草酸二甲酯加氢催化剂，草酸二甲酯转化率 95%，乙二醇选择性可达 90%， 并与上海焦化厂合作申请了一种生产草酸二甲酯并联产碳酸二甲酯的工艺专利。 中科院福建物质结构研究所陈庚申等人从 1978 年开始从事草酸酯工艺的研究，是国内最富成效的研究单位，他们采用与日本宇部兴产公司类似的技术，利用脱氢净化后的一氧化碳，与亚硝酸酯在贵 金属催化剂作用下，常压和 140℃左右气固相催化反应合成草酸酯，同时草酸酯加氢催化剂采用 CuCr系催化剂，文献报道草酸酯转化率 %，乙二醇选择性达 %。 他们与江苏丹化集团、上海金煤化工新技术有限公司合作开展了 300 吨乙二醇 /年中试和万吨级工业试验， 在世界上率先实现了全套“煤制乙二醇”技术路线和工业化应用，取得了一项拥有自主知识产权的世界首创技术。 技术的进步永无止尽，“煤制乙二醇”作为一项全新的技术更需要不断完善，特别是三项关键催化剂的主要指标还需进一步改进提高，工艺还需进一步优化，产品还需提高 质量，达到聚合级的要求。 我所开发的煤制气合成聚合级乙二醇新技术采用了经草酸二甲酯合成乙二醇的技术路线，该路线的优点在于 1）羰基合成反应条件温和，易于控制； 2）亚硝酸甲酯相对较稳定； 3）加氢产物中草酸二甲酯与乙二醇易分离。 该新技术中三项关键催化剂的开发工作历时三年半，在广泛文献、实地调研的基础上，紧紧抓住催化剂的活性、选择性、稳定性等主要指标，开发出了 TH5 选择性脱氢催化剂、 HDMO1 草酸二甲酯合成催化剂和 HEG1 草酸二甲酯加氢催化剂。 以三项催化剂为核心，结合先进的工业反应器、先进的工艺和高效的分离技 术，我们的目标是在 3001000 吨乙二醇 /年中试装置的基础上开发出国际先进的 煤制气合成聚合级乙二醇成套新技术。 世界乙二醇工业的概况 [2] 世界 EO/EG 技术进展主要可归结为以下几点。 近年来新建的 EO装置规模均在 200 kt/ Y 以上，并具备 240kt/Y 规模单台 EO反应器的制造能 力，并将建成少量大规模 (480kt/Y以上 )EO 装置。 2. EO 催化剂将向高活性和高选择性两方面发展。 现有的 EO/ EG 装置由于反 6 应工艺和反应器传热条件的限制 ，将倾向于使用高活性系列催化剂，尤其是 1997 年开发成功的 5863 高活性催化剂。 对一些新建的装置或扩能 (考虑增加反应系统 )的老装置，将会优先考虑选用高选择性的催化剂。 寻求廉价乙烯原料并建立 EG 与乙烯的联合生产已成为开发的热点。 4. EO 催化水合技术将得到工业应用。 EO 催化水合技术的开发解决了通常 EG生产中大量耗能这一问题，并可降低约 15%的装置总投资。 可以预见， Shell 公司的EO催化水合专利技术不久将推向工业化。 我国乙二醇行业的概况 [3] 在国内乙二醇市场供需方面，由于聚酯工业迅速发展，乙二醇消费量明显上升。 1995 一 2020 年间我国乙二醇消费量年平均增长率为 %,2020 年我国消费量为3 .0199 Mt，比 2020 年又增长 25 .6%。 然而，为满足国民经济发展需要，每年仍有大量进口。 目前我国 80%的乙二醇用于聚酯生产， 8%用于防冻剂， 12%用于其它方面。 预计到 2020年末我国聚酯生产能力将达到 8 .80 Mt/ Y左右。 若按生产 1t聚酯需 0 .37 t乙二醇计算， 2020 年用于聚酯的乙二醇为 3 .256 Mt，再加上其它消费量估 计达 4 .26 Mt。 如国内燕山石化 300 kt/ Y 装置于 2020 年底投产，江苏南京的扬子石化 300 kt/ Y和广东惠州的南海石化 300 kt/ Y 生产装置均于 2020 年投产，届时国内乙二醇总生产能力也仅 2 .006 Mt/ Y，即使这些装置全部满负荷运行仍有 2 .254 Mt 的缺口，因而，除考虑进口乙二醇外，现有 装置仍需挖潜改造才能满足市场需求。 综上所述，乙二醇作为重要有机化工原料和聚酯单体，对国民经济各部门的发展和国计民生，尤其是人们的衣着有着十分密切的关系。 随着我国进入全面小康社会，发展我国的乙二醇工业势在必行。 发展乙二醇工业关键在于发展具有我国自主知识产权的技术，除加强对现有引进技术的消化吸收外，应该加强科技投入，加快环氧乙烷催化水合工艺的技术开发，使小试成果尽快经中试转入产业化，同时密切关注日本三菱化学经碳酸乙烯酯工业化结果，以进一步促进我国乙二醇工业的科技进步。 7 表 1 2020 年我国乙二醇主要 生产厂家情况 kt/a 生产厂家名称 生产能力 环氧乙烷技术来源 备注 北京燕山石油化工公司 80 SD氧气法 1998年 7月扩产 辽阳石油化纤公司 60 UCC氧气法 1989年前为 Huls空气法 抚顺石油化工公司 60 Shell氧气法 2020年扩产 吉林石油化工公司 159 SD氧气法 1996年投产 ,2020年扩产 北京东方石油化工有限公司 40 SD氧气法 1996年投产 扬子石油化工公司 262 SD氧气法 1999年扩产 上海石油化工股份公司 225 SD氧气法 2020年扩产 茂名石油化工公司 100 Shell氧气法 1996年投产 天津联合化学有限公司 42 Shell氧气法 1996年投产 新疆独山子石油化工公司 50 SD氧气法 1996年投产 ,2020年扩产 南京扬子 巴斯夫有限公司 300 BASF工艺 2020年投产 中海壳牌石油化工有限公司 320 2020年 2月投产 合计 1698 表 2 近年来我国乙二醇生产能力和供需状况 kt 年份 产能 产量 开工率， % 进口量 表观消费量 1998 858 87 1072 1999 894 94 1410 2020 894 102 1049 1956 2020 1004 813 81 1597 2380 2020 1156 1010 87 2020 2908 2020 1176 1010 86 203。