合成氣制乙二醇項(xiàng)目建議書培訓(xùn)講學(xué)

1、項(xiàng)目建議書合成氣制乙二醇第一章 總論1.1 項(xiàng)目概況乙二醇在經(jīng)濟(jì)中有著極其重要的地位。用于生產(chǎn)聚酯纖維、薄 膜、容器瓶類等系列產(chǎn)品和汽車防凍劑， 還可用于除冰劑、 表面涂料、 表面活性劑、增塑劑等化工產(chǎn)品的原料。 其生產(chǎn)的聚酯碳纖維強(qiáng)度高、 耐腐化，是世界公認(rèn)的無危害高新工程材料。因此，發(fā)展和技術(shù)改造 乙二醇工藝設(shè)計(jì)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的意義。本項(xiàng)目是為一綜合化工企業(yè)設(shè)計(jì)一座采用清潔生產(chǎn)工藝制取乙 二醇分廠。要求利用煤和水制取的 CO 和氫氣，采用合成氣間接法工 藝合成乙二醇。1.2 調(diào)研依據(jù)1)化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度規(guī)定 2005 年 10 月2) 2015年三井杯大賽相關(guān)指

2、導(dǎo)意見書1.3 項(xiàng)目背景乙二醇產(chǎn)業(yè)狀況目前，我國乙二醇生產(chǎn)技術(shù)主要為石油路線，即以乙烯為原料，經(jīng)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)乙二醇， 該技術(shù)全部為引進(jìn)裝置， 主要集中在中石化、 中石油及中海油等大型國有企業(yè)中，引進(jìn)技術(shù)包括英荷殼牌公司（Shell）、美國科學(xué)設(shè)計(jì)公司（SD）以及美國DOW化學(xué)公司（原 UCC 公司）的技術(shù)。非石油路線是以合成氣為原料，可采用多種方 法合成乙二醇，在我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要是我國自主研究開發(fā)的 以煤或者天然氣制備乙二醇的生產(chǎn)技術(shù)。由煤制合成氣（CO+H :）生產(chǎn)EG的新技術(shù)發(fā)展很快，而傳統(tǒng)用 石油基乙烯生產(chǎn) EG 工藝受到以煤為原料的合成氣路線挑戰(zhàn)， 尤其是 最近幾年國內(nèi)已有多套

3、以煤基合成氣生產(chǎn) EG 的工業(yè)裝置實(shí)現(xiàn)運(yùn)行， 煤制EG新增產(chǎn)能遠(yuǎn)咼于石油基乙烯路線 EG,以合成氣為基礎(chǔ)的EG 生產(chǎn)新工藝引起業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注。合成氣制 EG 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀合成氣可來源于石油、煤、 天然氣等化石原料以及生物質(zhì)資源，獲取 途徑十分廣泛，合成氣生產(chǎn)工藝在國內(nèi)已經(jīng)十分成熟。合成氣制 EG 分為間接法和直接法 2 種，直接法是合成氣通過咼溫咼壓和貴金屬催 化劑直接合成EG,目前此法仍處于研究階段；間接法是利用合成氣 先合成出某些中間產(chǎn)品 （例如草酸二甲酯 ），再通過催化加氫制得 EG， 這是目前及今后 EG 生產(chǎn)工藝發(fā)展的重點(diǎn)。煤制乙二醇發(fā)展前景傳統(tǒng)的乙二醇生產(chǎn)方法是走石油化工路線, 即由

4、石油加工得到乙 烯,乙烯氧化生成環(huán)氧乙烷,環(huán)氧乙烷進(jìn)一步水合生產(chǎn)乙二醇,隨著 世界石油資源的日漸短缺， 開辟新的工藝路線已成為當(dāng)務(wù)之急，考 慮到我國的能結(jié)構(gòu)是煤多油少， 發(fā)展以煤炭為原料制取乙二醇的路線， 對于我國能源的合理利用、 減少對石油的依賴、 緩解乙烯供應(yīng)量不足 都具有極其深遠(yuǎn)的意義。 煤制乙二醇以煤為原料， 特別是新引進(jìn)的國 外先進(jìn)的技術(shù) （日本宇部 ），通過羰化、加氫兩步間接合成乙二醇，該 工藝的實(shí)施對推動(dòng)我國煤制乙二醇規(guī)模發(fā)展、 自主創(chuàng)新具有積極的意 義。1可節(jié)約大量石油資源，符合國家煤代油的能源戰(zhàn)略與以石油 為原料的傳統(tǒng)工藝相比，煤制乙二醇技術(shù)的主要特點(diǎn)是以煤為原料， 如果全世

5、界當(dāng)前所產(chǎn)的近 2500 萬噸年乙二醇全部運(yùn)用本技術(shù)生產(chǎn) 的，據(jù)測算每年可節(jié)約石油 5000 萬噸左右，這相當(dāng)于每年新開發(fā)一 個(gè) 5000 萬噸以上的大油田， 這將是個(gè)驚人的創(chuàng)舉 ! 如果目前國內(nèi)乙二 醇市場缺口 800 萬噸年全部采用本技術(shù)生產(chǎn)，可為國家每年節(jié)約 1600萬噸石油資源。從表 52 里我們可以看出，國內(nèi)煤制乙二醇的 廠家還很少， 每年油頭制乙二醇的產(chǎn)量也有所增加， 不利于我國煤資 源的開發(fā)利用， 也不符合我國產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整， 不能很好發(fā)揮我國的 資源優(yōu)勢，這對于我國來說是至關(guān)重要的，在國際化市場競爭中，我 們也很難處于優(yōu)勝地位， 利用好我國豐富的煤炭資源， 就地發(fā)展煤制 乙二醇

6、，提高新型煤化工技術(shù)， 延長產(chǎn)業(yè)鏈，才應(yīng)該是我國最終選擇。2具有低能耗、環(huán)保等特點(diǎn)，還可大幅降低乙二醇生產(chǎn)成本煤 制乙二醇技術(shù)以煤為主原料，采用羰化、加氫兩步法，工藝流程短， 利用高效的催化劑，進(jìn)行低壓合成，能耗低，充分發(fā)揮我國富煤資源， 因此其生產(chǎn)成本比石油環(huán)氧乙烷水合法低 1500左右元 t 左右，該工 藝可實(shí)現(xiàn)CO資源綜合利用，可充分利用廢棄的CO資源（如合成氨回 收CO、煉鋼轉(zhuǎn)爐尾氣等），有助于減少資源消耗，減輕環(huán)境污染，符 合節(jié)約能源、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的政策，對于廢液的處理，采用了兩級(jí)膜 滲透和蒸發(fā)，達(dá)標(biāo)排放，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保，建設(shè)一個(gè)企業(yè)，造福一方百 姓，保持一片藍(lán)天。3提高國內(nèi)乙二醇自給

7、能力，緩解短缺局面近年來，隨著我國 工業(yè)的大力發(fā)展，出口創(chuàng)匯逐年增加，國內(nèi)的加工行業(yè)不斷壯大，對 于聚酯的需求量很大， 乙二醇需求急劇增加， 已超過美國成為世界第 一大乙二醇消費(fèi)國，由于國內(nèi)乙二醇產(chǎn) 量不足，或者說是受國際石油價(jià)格的影響， 油頭生產(chǎn)乙二醇利潤空間 小，使得國內(nèi)乙二醇嚴(yán)重依賴進(jìn)口， 如能在富煤地區(qū)的省份大力發(fā)展 煤制乙二醇生產(chǎn)， 利用先進(jìn)的煤制乙二醇技術(shù)將為我國開辟一條低成 本、環(huán)保的生產(chǎn)路線，能有效地提高國內(nèi)乙二醇自給能力，緩解短缺 局面，也可以使我國從一個(gè)乙二醇生產(chǎn)技術(shù)落后的國家變?yōu)榧夹g(shù)領(lǐng)先 的國家。新型煤化工技術(shù)， 更是世界上的先進(jìn)技術(shù)，把固態(tài)煤轉(zhuǎn)化為 石油替代化工產(chǎn)品和清

8、潔能源， 可在很大程度上提高能源利用率， 減 少碳化物、硫化物和氮化物的排放，有利于環(huán)保。煤制油、煤制天然 氣、煤制烯烴、煤制乙二醇等為代表的新型煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景良好。1.4 市場分析世界市場分析2013年國際乙二醇分布概況截止到2013年底，據(jù)統(tǒng)計(jì)全球歐洲南美亞洲以及中東地區(qū)北美乙二醇產(chǎn)能達(dá)到2922.1萬噸。其中全球71.55%的產(chǎn)能主要集 中在亞洲以及中東地區(qū)，亞洲及 中東乙二醇產(chǎn)能為2090.8萬噸。 其次北美地區(qū)乙二醇產(chǎn)能537萬噸，占全球乙二醇總產(chǎn)能的18.38%;第三位的是歐洲地區(qū)，歐洲地區(qū)乙二醇產(chǎn)能為226.7萬噸，約占全球總產(chǎn)能的7.76%。南美乙二 醇產(chǎn)能為67.6萬噸，

9、僅占全球總產(chǎn)能的2.31%。至V 2013年底，全球 二乙醇總產(chǎn)能達(dá)到2922.1萬噸/年，全球平均開工率在78%左右，預(yù) 計(jì)今后幾年，世界二乙醇的生產(chǎn)能力將以年均約6.0%的速度增長，到2014年總產(chǎn)能將達(dá)到3100萬噸/年，世界范圍內(nèi)乙二醇已呈現(xiàn)供 應(yīng)過剩的局面。由于美國、歐洲等地需求減少，生產(chǎn)商將亞洲作為主 要出口對象，中國乙二醇生產(chǎn)能力和產(chǎn)量不能滿足國內(nèi)聚酯等日益增 長的市場需求，每年都需大量進(jìn)口，且進(jìn)口量呈逐年增長態(tài)勢，中國 進(jìn) 口 的 乙 二醇主 要來 自 中東。二二6¥建量帀噸我國近年乙：醉進(jìn)II量國內(nèi)市場分析雖然我國乙二醇生產(chǎn)能力和產(chǎn)量增長較快，但仍不能滿足國內(nèi)聚酯等

10、 日益增長的市場需求，每年都得大量進(jìn)口，且進(jìn)口量呈逐年增長態(tài)勢。年份產(chǎn)量進(jìn)口自給率2007175480Q 26731820081795210. 2563082009170582仇 22664520102506190. 28768720112807270.27805420122908030.26520320134737440. 3887612014514812S 3877752015514931CL 3557620® 2010 2011201220132014201S45 00*iCiCNK30OCK曲 0U?k20 0055巧cm自鰭單io咻曹2CLOTS年旳由上表可知我國乙二醇生產(chǎn)

11、長期無法滿足國內(nèi)需求，每年需要大量進(jìn)口，最近10年我國乙二醇的對外依存度均大于 70%。我國是一 個(gè)能源大國，煤炭儲(chǔ)量居世界第三 位，但石油、天然氣等資源卻相 對貧乏。其中， 煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)量約占世界的50 %左右。這種“富 煤、貧油、少氣”的能源格局，決定了今后很長時(shí)間內(nèi)煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位。并且我國超過95%的乙二醇用于生產(chǎn)PET, 因此，國內(nèi)乙二醇的發(fā)展與PET工發(fā)展息息相關(guān)。我國是全球PET 生產(chǎn)大國，PET產(chǎn)量占全球消費(fèi)總量的比例超 50%，這種PET生 產(chǎn)大國的地位決定了我國對乙二醇有巨大的需求量。但由于我國乙 二醇原料乙烯價(jià)格較高，導(dǎo)致國產(chǎn)乙二醇成本高，與進(jìn)口產(chǎn)品相比，

12、 在價(jià)格方面缺乏競爭力，因此，市場缺口非常大。1.5本廠建設(shè)意義目前全球乙二醇力中80%為石油乙烯法，20%以石油伴生氣乙烷為 原料，生產(chǎn)技術(shù)主要掌握在 SD, Dow和Shel公司手中。煤生產(chǎn)合 成氣的 工藝已經(jīng)工業(yè)化，且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大型化生產(chǎn)。煤制乙二醇合成氣合成乙二醇技術(shù)， 能有效利用我國豐富的煤炭資源， 與油法相比有 一定化學(xué)優(yōu)勢，生產(chǎn)工藝更清潔。煤制法在我國已經(jīng)有一定生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)， 乙二醇產(chǎn)量和質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)， 可以打破國外技術(shù)封鎖， 有利 于我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展 .如果要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)乙二醇，從裝置大型化 的角度 考慮，由合成氣生產(chǎn)甲醇， 然后再由甲醇合成氣制備乙二醇，是最易 實(shí)現(xiàn)大型化生產(chǎn)的

13、路線， 可以有效的改善我國石油資源短缺、 過分依 賴進(jìn)口的現(xiàn)狀 ,對于長期發(fā)展有裨益。第二章 建設(shè)規(guī)模2.1 建設(shè)原則1）符合國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃 我國的國情是“富煤少油” ，發(fā)展煤工藝 更符合我國國情2）市場需求 我國乙二醇市場供不應(yīng)求， 每年需要大量進(jìn)口， 且進(jìn)口 量逐年增大3）原料價(jià)格 煤炭相對進(jìn)口石油較為經(jīng)濟(jì)4）資金來源 化工廠的初期建設(shè)需要投入大量的資金， 因此生產(chǎn)規(guī)模 要以能和各種渠道提供的資金數(shù)量相適應(yīng)而又不影響總的經(jīng)濟(jì)效益 為原則來確定5）其他因素 土地條件、政策支持、人力資源、設(shè)備條件等其他相關(guān) 因素都會(huì)對生產(chǎn)規(guī)模產(chǎn)生影響，需要綜合考慮。2.2規(guī)模確定目前，國內(nèi)外草酸酯法制取乙二

14、醇(EG)技術(shù)還處于研究開發(fā)和示 范階段，尚未完全達(dá)到商業(yè)化，因此很難保證會(huì)有很大的利潤空間。 考慮到建設(shè)投資和生產(chǎn)消耗產(chǎn)生的巨大成本， 以及產(chǎn)品競爭力可能不 足，缺少相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，故建設(shè)規(guī)模不適宜規(guī)定的太大。在之 后的研究改進(jìn)中，如果利潤可觀則可以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。因此本廠生產(chǎn)規(guī)模確定為年產(chǎn) 5萬噸乙二醇(EG)。第三章草酸酯法制乙二醇技術(shù)方案31合成氣制備乙二醇生產(chǎn)工藝流程 工藝流程概述草酸酯法制乙二醇，分兩步進(jìn)行，CC與亞硝酸酯氣相催化合成草 酸酯，再由草酸酯加氫得乙二醇。該方法先利用醇類與NC反應(yīng)生成亞 硝酸酯，在貴金屬催化劑上與CC羰基合成得到草酸二酯，草酸二酯再 經(jīng)催化加氫制得乙

15、二醇。主要的反應(yīng)如下：貴金屬催化劑草酸酯合成2CO + 2RONO(COOR) 2 + 2NO反應(yīng)尾氣的再生2NO + 1/2O 2 + 2ROH NO + H2O銅基催化劑草酸酯加氫制乙二醇(COORR + 4H2(CH2OH) + 2ROHCa總反應(yīng)式為：2CO + 4H2 + 1/2O 2(CH2OH) + H 2O流程簡述：首先有煤轉(zhuǎn)化制的合成氣，然后是合成氣凈化分離，將合成氣分離為CO和H2兩個(gè)流股其中CO流股用于草酸二甲酯的制備，H2流股用于草酸二甲酯加氫制的乙二醇。這里的 CO流股有一個(gè) 催化脫氫過程，目的是除去 CO流股里面少量的H2防止后面的CO 與亞硝酸甲酯反應(yīng)合成草酸二甲

16、酯過程的金屬Pd催化劑的失活中毒，這是因?yàn)镠2容易吸附在金屬Pd的表面占據(jù)催化劑表面的活性中興， 導(dǎo)致催化劑活性降低甚至中毒。然后是草酸二甲酯的制備過程。CO與亞硝酸甲酯在負(fù)載型金屬 Pd催化劑上進(jìn)行氣相催化反應(yīng)制備草酸二甲酯。這個(gè)過程不僅包括 這一步合成反應(yīng)， 還包括合成草酸二甲酯的分離提純以及用于合成草 酸二甲酯的反應(yīng)物之一的亞硝酸甲酯的再生過程。最后是草酸二甲酯加氫制備目標(biāo)產(chǎn)品乙二醇的過程。 由上一過程 合成制備的草酸二甲酯在催化劑上進(jìn)行氣相催化加氫生成產(chǎn)品乙二 醇，同時(shí)生成甲醇與少量其他副產(chǎn)物，如乙醇酸甲酯、乙醇、二乙二 醇、三乙二醇以及其他的化合物。 甲醇需要分離用于亞硝酸甲酯的再

17、生。由合成氣制備乙二醇， 除去以上提到的合成氣的制備、 凈化及分 離過程，主要就是草酸二甲酯的制備和乙二醇的制備過程。 雖然按過 程的目的人為劃分為兩個(gè)過程， 但它們之間的聯(lián)系很緊密。 原因是這 個(gè)合成系統(tǒng)中存在物流的循環(huán)。 首先是亞硝酸甲酯再生與草酸二甲酯 合成裝置間的NO的循環(huán)使用；然后是草酸二甲酯加氫后甲醇物流循 環(huán)返回亞硝酸甲酯的再生裝置參與亞硝酸甲酯的再生反應(yīng)； 還有草酸 二甲酯合成后用甲醇對產(chǎn)品進(jìn)行冷凝吸收， 后面需要將甲醇與副產(chǎn)物 碳酸二甲酯進(jìn)行分離， 從而將甲醇循環(huán)用于冷凝吸收。 所以由合成氣 制備乙二醇的系統(tǒng)是十分復(fù)雜的， 流程中帶有多個(gè)循環(huán)， 過程的設(shè)計(jì) 與模擬過程自然也比

18、較復(fù)雜， 對于具體的問題： 恪進(jìn)行合理的簡化處 理。第四章與社會(huì)及環(huán)境的和諧發(fā)展4.1.與社會(huì)的和諧發(fā)展4.1.1 對環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡的影響該項(xiàng)目采用草酸酯加氫合成法生產(chǎn)乙二醇， 比傳統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)出量 高，排放更小， 屬于推廣的高新技術(shù)范疇，項(xiàng)目每生產(chǎn) 1噸乙二醇比 傳統(tǒng)方式生產(chǎn)節(jié)約 0.5 噸左右煤，且排放更少，符合國家節(jié)能減排的 要求。而且此項(xiàng)合成工藝只有百分之零點(diǎn)幾的副產(chǎn)物， 還可以回收利 用，所以此項(xiàng)合成工藝對環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡沒有任何影響。4.1.2 對發(fā)展地區(qū)或部門經(jīng)濟(jì)的影響該項(xiàng)目的建設(shè)符合國家產(chǎn)業(yè)政策和地區(qū)規(guī)劃要求， 是一項(xiàng)利國利 民的技術(shù)，對當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重大的示范和推動(dòng)作用。 工廠建成之后，將創(chuàng)造近 20億的產(chǎn)值和 1 億以上的財(cái)政稅收入，對 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)事業(yè)的發(fā)展能起到非常積極的作用。4.1.3 對節(jié)約勞動(dòng)力或提供就業(yè)機(jī)會(huì)的影響企業(yè)在遼寧省大連市甘井子工業(yè)園區(qū)落戶， 能直接在大連市招收800名以上員工，為解決群眾就業(yè)，幫助群眾勤勞致富有很大的作用。4.1.4 對遠(yuǎn)景發(fā)展的影響乙二醇目前在我國占 70%以上需要進(jìn)口， 市場廣闊，我