年产3万吨1,4-丁二醇bdo项目可行性研究报告(编辑修改稿)

年产3万吨1,4-丁二醇bdo项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

产品品种及规格 指标名称 丁二醇纯度 色度 水分 羰基值 1， 4丁二醇 ≥ % ≤ 10APHA ≤ ≤ KOH/g 湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司 20 第四章 工艺技术方案 甲醛装置 工艺技术方案选择 原料路线确定的原则 现在工业化生产装置以甲醇为原料生产甲醛，历史上曾采用过的以天然气为原料直接氧化制甲醛和以二甲醚为原料制甲醛的方法已基本淘汰。 国内外工艺技术概况 国外技术水平 经过多年的发展，目前世界上甲醛工艺技术路线主要是甲醇气相氧化脱氢法，有两种基本的催化工艺，即银催化剂催化工艺和金属氧化物催化工艺，统 称为银法和铁钼法。 其中银催化剂又分为浮石银和电解银两种。 （ 1）银法 银法有两种不同的流程，一种是带有甲醇蒸馏回收流程，称为甲醇循环工艺，另一种是不带甲醇蒸馏回收流程，称为非甲醇循环工艺。 a. 甲醇循环工艺 甲醇循环工艺是甲醇不完全转化法，是在较低的温度下（ 500℃） 使甲醇不完全转化，一般甲醇转化率只有 55%，由于温度低，副反应少，没有转化的甲醇采用蒸馏过程脱出并循环使用。 通过调节加入吸收塔顶部的水量来控制甲醛产品的浓度，使甲醛产品的浓度可达到湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司 21 52%55%。 甲醇含量可以在蒸馏过程中调节，甲醇含量可以达 到 1%左右。 产品甲醛中甲酸含量 %%。 蒸馏回收的甲醇返回系统作原料。 甲醇循环工艺的缺点是有甲醇蒸馏回收系统，流程长，能耗高。 b. 非甲醇循环工艺 非甲醇循环工艺是甲醇完全转化法，需在 650℃ 700℃高温下进行甲醇氧化脱氢反应，没有甲醇蒸馏回收系统，甲醛产品浓度多为37%。 甲醇含量为 35%，甲酸含量为 %%。 该法由于没有甲醇蒸馏回收系统，与甲醇循环工艺相比投资较省、能耗低，缺点是甲醛产品浓度低、甲醇含量较高。 （ 2）铁钼法 铁钼法是在空气过量的条件下使甲醇转化生产甲醛，反 应温度低，约 250400℃，甲醇转化率为 9294%，不需设甲醇蒸馏回收系统。 铁钼法的优点是生产低醇含量的高浓度甲醛，且甲醇原料单耗低，同时副产蒸汽；产品甲醛的浓度能够灵活变化，可以生产 3757%的甲醛产品。 可以直接生产制造树脂的尿醛浓缩液（ UFC）。 铁钼法催化剂转化率选择性高，对有害物质不太敏感，因此催化剂的寿命比银法催化剂长。 铁钼法的缺点是与银法相比设备比较大，投资略高。 铁钼法近几年来发展较快，该法适应要求低醇含量、高浓度甲醛的下游产品，国外新建甲醛装置中采用铁钼法的生产装置已逐步占主导地位。 瑞典 Perstorp、意大利 Euroteica、德国 Joserf Meissner 等公司采用该法工艺生产甲醛。 国内技术水平 湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司 22 目前，国内工业甲醛一般采用银法生产，经过了四十多年的发展，在生产规模及技术上都有了很大的进展。 近几年已有几套采用引进技术的生产装置采用铁钼法。 工艺技术方案的比较和选择理由 根据技术概况说明，现对铁钼催化剂法和银催化剂法的技术进行比较，见表 41。 表 41 银法与铁钼法生产工艺部分参数对比 比较指标 铁钼法工艺 银法工艺 反应器形式 管式 固定床 固定床 反应温度（ ℃ ） 340～ 380 620～ 720 甲醇单耗（甲醛以 37%计） 420～ 435 kg/t 450～ 480 kg/t 催化剂寿命（月） 10～ 18 3～ 6 电耗（ ） 73 甲醛收率（ %） 93 82～ 86 甲醛浓度（ %） 37～ 55 ≥37 产品中醇含量（ %） 0. 5～ ～ 5 或更高 产品中酸含量 100～ 300PPM 100～ 200PPM 原料气中甲醇含量 ＜ 10%在爆炸下限操作 ＜ 35% 在爆炸上限操作 副产蒸汽 ～ ＜ 催化剂失活原因 Mo 升华 Ag 晶体颗粒烧结长大 ,Fe、 S 杂质中毒 湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司 23 对毒物敏感程度 不敏感 敏感 装置规模 180吨、 225吨、 360吨 /天装置技术均比较成熟。 国内 5 万吨 /年装置技术比较成熟，高于 5万吨装置少。 装置投资 比例 4 1 国产化程度 180吨、 225 吨 /天装置可以选择主要设备由国内指定厂家生产，以降低成本。 催化剂 需 进口。 100%国产 装置设备的寿命 50 年左右 6～ 10 年 本项目的建设主要为下游产品（ 1,4丁二醇）配套，因此甲醛装置的产 品规格必须符合下游产品的技术要求。 1,4丁二醇装置要求原料甲醛浓度为 55(wt)%，甲醛中甲醇含量 ≤%(wt) ，为此，本项目的工艺技术方案应以生产高浓度、低甲醇含量产品为原则。 项目选择铁钼法，引进国外先进工艺技术。 在以甲醇空气氧化铁钼催化剂法生产甲醛的诸多专利商中，其工艺路线、消耗定额等大致相同。 鉴于瑞典 Perstorp 公司在中国的业绩，本报告暂按引进瑞典Perstorp 公司的专利技术考虑，待经过与有关专利商进行技术交流及合同谈判后确定。 引进技术和进口设备 本项目考虑引进国外专 利技术和成套设备及仪表。 专利商：瑞典 Perstorp 公司 湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司 24 引进范围：许可证；基础工程设计及详细设计 可能引进的其他专利商有：意大利 Euroteica，德国 Josef Meissner， Segibo 等公司。 工艺流程和消耗定额 工艺流程简述 （ 1）生产过程原理 主反应： CH3OH+1/2O2 CH2O+H2O ＋ 159 kJ/mol 该反应是放热反应，副反应极少，生产微量的二甲醚。 （ 2）工艺流程简述 原料甲醇在甲醇蒸发器中与循环气（部分尾气和空气混合气）混合，经与反应气进行热交换后，气化的甲醇 /空气混合气进入反应器。 反应器类似于管壳式换热器，管中充满催化剂，管壳为联苯基导热油（ HTF）。 混合气经过管束时，在催化剂的作用下反应生成甲醛，同时产生大量的反应热。 这些反应热由管壳中处于沸腾状态的导热油带出。 混合气沿管束运行时，温度首先上升，达到最高点，大部分甲醇反应后，温度又逐渐降低。 管束中的温度最高点称为“热点”是控制方案中的一个重要参数。 反应器的出口气体在甲醇汽化器中冷却后进入吸收工段。 吸收工段由两个吸收塔组成。 第一吸收塔是填料塔，第二吸收塔是板式塔。 反应气首 先进入第一吸收塔，与来自第二吸收塔的液体逆流接触，在塔底生成甲醛产品。 甲醛的浓度可以在产品出料管线上自动调配。 塔顶气体进入第二吸收塔的底部，经由工艺水吸收后，塔底液体作为第一吸收塔的吸收液，塔顶气体一部分作为循环气湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司 25 经风机进行循环，返回到系统中；其余气体成为尾气，经排放控制系统（ ECS，即催化焚烧系统）处理后放空至大气。 该系统可以降低气体中的有害成分，以达到排放的环境要求。 在 ECS 系统中吸收塔的尾气首先与处理过的排放气换热，然后与 ECS 反应器中的贵金属催化剂接触，进行净化处理。 处理后的尾气达到排放标准，与 吸收塔的尾气换热后，经烟囱排入大气。 主要原材料、公用工程消耗定额及年消耗量 甲醛装置原材料、公用工程消耗定额及年消耗量见表 42。 表 42 主要原材料、公用工程消耗定额及年消耗量 (生产 1 吨 37wt%甲醛计 ) 名称 规格 单位 消耗 年消耗 备注 一 主要原料 甲醇 ％ t 26400 铁钼催化剂 KH44 Kg 3400 ECS 催化剂 PPt47 Kg 一次装填 250kg 3－ 5年 导热油 THELMINOL VP1 t 一次装填 20t 二公用工程 电 380V Kwh 70 42 万 一次水 m3 循环水 △ t＝10℃ m3 263 万 湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司 26 氮气 低压 Nm3 仪表空气 Nm3 低压蒸汽 t 5040 副产中压蒸汽 t 万 脱盐水 t 万 冷冻水 t 万 主要设备选择 本项目引进国外专利技术及成套设备，以甲醇为原 料，与空气中的氧气通过含有钼催化剂的固定床反应器进行氧化反应，生成气体甲醛，经过二级吸收塔吸收后得到浓度约 55%（ wt）的甲醛溶液。 本装置共有设备 35台，其中反应器 2台，塔类 2台，容器换热器类 12 台，机泵 15 台。 现将主要设备列于下表 43。 表 43 甲醛 主要设备一览表 序号 设备名称 单位 数量 材料 1 甲醛反应器 台 1 不锈钢 2 第一吸收塔 台 1 不锈钢 3 第二吸收塔 台 1 不锈钢 4 甲醇蒸发器 台 1 不锈钢 5 催化焚烧反应器 台 1 不锈钢 6 导热油系统 台 1 碳钢 7 高压鼓风机 台 2 不锈钢 湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司 27 乙炔装置 工艺技术方案选择 工业上用电石生产乙炔有干法和湿法两种生产工艺技术。 干法与湿法相比，干式乙炔发生器可使用各种大小电石，包括粉状的。 水与电石的比率仅约为 ～ :1，排出的电石渣――氢氧化钙含水约 5%。 具有耗水量小和无污水排放的优点，在国内已经开始推广，目前被国家列为示范性新技术。 以前，为了大规模的生产乙炔作为化工原料，一般采用湿式乙炔发生器，这种发生器是连续的、电石投入式的。 湿法工艺操作简单，工艺技术成熟，安全可靠，在国内被广 泛采用。 干法乙炔与湿法乙炔工艺对比如下表 43。 表 43 干法乙炔与湿法乙炔工艺对比表 对比内容 干法乙炔 湿法乙炔 乙炔收率 ＞ ％ 96％ 乙炔纯度 99％ 99％ 电石渣含水量 4－ 12％ 90％ 电石渣处理人工 无 30 人 电石渣处理设备 无 投资 1000万元 渣浆处理设备 无 770kw 污水排放 无 － 电石渣用途 采用干法水泥直接使用 用回转窑烘干， 53元 /吨 加料 连续，无乙炔排出 断续，需置换，有乙炔排出 排渣 连续 断续 故障 立即停止反应 反应不可控 湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司 28 工艺流程和消耗定额 工艺流程简述 干法乙炔发生是用略多于理论量的水以雾态喷在电石粉上，使之水解，产生的电石渣为含水量 4％～ 10％干粉末，粗乙炔含水量为75％ ，反应温度气相为 90100℃ ，固相为 100～ 110℃ ，水与电石的比例约为 (1～ 1． 8)： 1，反应热由水汽化带走，经由非接触式换热器传给循环水 (没有溶解损失 )，电石的粒径小于 5mm，水解率大于％ ，乙炔收率大于 98． 5％。 乙炔发生器中主要反应如下。 CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca (OH)2 粗乙 炔气经冷却清洗，除去里面的 S、 P后，乙炔气体经过冷却器除去气相中过饱和水分，纯度为 %以上的精乙炔气体送至 1,4丁二醇合成工序。 消耗定额 （ 1）主要原料消耗 主要原料消耗定额见表 44。 表 44 主要原料消耗定额 (吨乙炔产品 ) 序号 项目名称 单位 消耗 1 电石 T 2 32％烧碱 Kg （ 2）公用工程消耗定额 公用工程消耗定额见表 45。 湖北宜化化工股份有限公司年产 3 万吨 BDO 项目可行性研究报告 五 环 科 技 股 份 有 限 公 司。