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1、-!项目建议书合成气制乙二醇第一章 总论1.1 项目概况 乙二醇在经济中有着极其重要的地位。用于生产聚酯纤维、薄膜、容器瓶类等系列产品和汽车防冻剂，还可用于除冰剂、表面涂料、表面活性剂、增塑剂等化工产品的原料。其生产的聚酯碳纤维强度高、耐腐化，是世界公认的无危害高新工程材料。因此，发展和技术改造乙二醇工艺设计对我国经济发展有着重要的意义。 本项目是为一综合化工企业设计一座采用清洁生产工艺制取乙二醇分厂。要求利用煤和水制取的CO和氢气，采用合成气间接法工艺合成乙二醇。1.2 调研依据1）化工建设项目可行性研究报告内容和深度规定2005 年10 月2）2015年三井杯大赛相关指导意见书1.3 项目
2、背景乙二醇产业状况 目前，我国乙二醇生产技术主要为石油路线，即以乙烯为原料，经环氧乙烷生产乙二醇，该技术全部为引进装置，主要集中在中石化、中石油及中海油等大型国有企业中，引进技术包括英荷壳牌公司（Shell）、美国科学设计公司（SD）以及美国DOW化学公司（原UCC公司）的技术。非石油路线是以合成气为原料，可采用多种方法合成乙二醇，在我国已经实现产业化的主要是我国自主研究开发的以煤或者天然气制备乙二醇的生产技术。 由煤制合成气(CO+H：)生产EG的新技术发展很快，而传统用石油基乙烯生产EG工艺受到以煤为原料的合成气路线挑战，尤其是最近几年国内已有多套以煤基合成气生产EG的工业装置实现运行，煤
3、制EG新增产能远高于石油基乙烯路线EG，以合成气为基础的EG生产新工艺引起业内普遍关注。合成气制EG技术发展现状合成气可来源于石油、煤、天然气等化石原料以及生物质资源，获取途径十分广泛，合成气生产工艺在国内已经十分成熟。合成气制EG分为间接法和直接法2种，直接法是合成气通过高温高压和贵金属催化剂直接合成EG，目前此法仍处于研究阶段；间接法是利用合成气先合成出某些中间产品(例如草酸二甲酯)，再通过催化加氢制得EG，这是目前及今后EG生产工艺发展的重点。煤制乙二醇发展前景 传统的乙二醇生产方法是走石油化工路线，即由石油加工得到乙烯，乙烯氧化生成环氧乙烷，环氧乙烷进一步水合生产乙二醇，随着世界石油资
4、源的日渐短缺， 开辟新的工艺路线已成为当务之急，考虑到我国的能结构是煤多油少，发展以煤炭为原料制取乙二醇的路线，对于我国能源的合理利用、减少对石油的依赖、缓解乙烯供应量不足都具有极其深远的意义。煤制乙二醇以煤为原料，特别是新引进的国外先进的技术(日本宇部)，通过羰化、加氢两步间接合成乙二醇，该工艺的实施对推动我国煤制乙二醇规模发展、自主创新具有积极的意义。 1可节约大量石油资源，符合国家煤代油的能源战略与以石油为原料的传统工艺相比，煤制乙二醇技术的主要特点是以煤为原料，如果全世界当前所产的近2500万吨年乙二醇全部运用本技术生产的，据测算每年可节约石油5000万吨左右，这相当于每年新开发一个5
5、000万吨以上的大油田，这将是个惊人的创举!如果目前国内乙二醇市场缺口800万吨年全部采用本技术生产，可为国家每年节约1600万吨石油资源。从表52里我们可以看出，国内煤制乙二醇的厂家还很少，每年油头制乙二醇的产量也有所增加，不利于我国煤资源的开发利用，也不符合我国产业政策的调整，不能很好发挥我国的资源优势，这对于我国来说是至关重要的，在国际化市场竞争中，我们也很难处于优胜地位，利用好我国丰富的煤炭资源，就地发展煤制乙二醇，提高新型煤化工技术，延长产业链，才应该是我国最终选择。 2具有低能耗、环保等特点，还可大幅降低乙二醇生产成本煤制乙二醇技术以煤为主原料，采用羰化、加氢两步法，工艺流程短，利
6、用高效的催化剂，进行低压合成，能耗低，充分发挥我国富煤资源，因此其生产成本比石油环氧乙烷水合法低1500左右元t左右，该工艺可实现CO资源综合利用，可充分利用废弃的CO资源(如合成氨回收CO、炼钢转炉尾气等)，有助于减少资源消耗，减轻环境污染，符合节约能源、发展循环经济的政策，对于废液的处理，采用了两级膜渗透和蒸发，达标排放，实现绿色环保，建设一个企业，造福一方百姓，保持一片蓝天。 3提高国内乙二醇自给能力，缓解短缺局面近年来，随着我国工业的大力发展，出口创汇逐年增加，国内的加工行业不断壮大，对于聚酯的需求量很大，乙二醇需求急剧增加，已超过美国成为世界第一大乙二醇消费国，由于国内乙二醇产量不足
7、，或者说是受国际石油价格的影响，油头生产乙二醇利润空间小，使得国内乙二醇严重依赖进口，如能在富煤地区的省份大力发展煤制乙二醇生产，利用先进的煤制乙二醇技术将为我国开辟一条低成本、环保的生产路线，能有效地提高国内乙二醇自给能力，缓解短缺局面，也可以使我国从一个乙二醇生产技术落后的国家变为技术领先的国家。新型煤化工技术，更是世界上的先进技术，把固态煤转化为石油替代化工产品和清洁能源，可在很大程度上提高能源利用率，减少碳化物、硫化物和氮化物的排放，有利于环保。煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇等为代表的新型煤化工产业发展前景良好。1.4市场分析世界市场分析截止到2013年底，据统计全球乙二醇产
8、能达到2922.1万吨。其中全球71.55%的产能主要集中在亚洲以及中东地区，亚洲及中东乙二醇产能为2090.8万吨。其次北美地区乙二醇产能537万吨，占全球乙二醇总产能的18.38%；第三位的是欧洲地区，欧洲地区乙二醇产能为226.7万吨，约占全球总产能的7.76%。南美乙二醇产能为67.6万吨，仅占全球总产能的2.31%。到2013年底，全球二乙醇总产能达到2922.1万吨/年，全球平均开工率在78%左右，预计今后几年，世界二乙醇的生产能力将以年均约6.0%的速度增长，到2014年总产能将达到3100万吨/年，世界范围内乙二醇已呈现供应过剩的局面。由于美国、欧洲等地需求减少，生产商将亚洲作
9、为主要出口对象，中国乙二醇生产能力和产量不能满足国内聚酯等日益增长的市场需求，每年都需大量进口，且进口量呈逐年增长态势，中国进口的乙二醇主要来自中东。国内市场分析虽然我国乙二醇生产能力和产量增长较快，但仍不能满足国内聚酯等日益增长的市场需求，每年都得大量进口，且进口量呈逐年增长态势。由上表可知我国乙二醇生产长期无法满足国内需求 ，每年需要大量进口，最近10年我国乙二醇的对外依存度均大于70。 我国是一个能源大国，煤炭储量居世界第三 位，但石油、天然气等资源却相对贫乏。其中， 煤炭生产和消费量约占世界的50左右。这种“富 煤、贫油、少气”的能源格局，决定了今后很长 时间内煤炭在一次能源结构中的主
10、导地位。并且我国超过95 的乙二醇用于生产PET，因此 ，国内乙二醇的发展与PET工发展息息相关。我国是全球 PET生产大国，PET产量占全球消费总量的比例超50 ，这种 PET生产大国的地位 决定了我国对乙二醇有巨大的需求量。但由于我国乙二醇原料乙烯价格较高，导致国产乙二醇成本高，与进口产品相比，在价格方面缺乏竞争力，因此，市场缺口非常大。1.5本厂建设意义目前全球乙二醇力中80为石油乙烯法，20以石油伴生气乙烷为原料 ，生产技术主要掌握在 SD，Dow和 Shel公司手中。煤生产合成气的 工艺已经工业化，且已经实现大型化生产。煤制乙二醇合成气合成乙二醇技术，能有效利用我国丰富的煤炭资源，与
11、油法相比有一定化学优势，生产工艺更清洁。煤制法在我国已经有一定生产经验，乙二醇产量和质量已经达到国家标准，可以打破国外技术封锁，有利于我国现代工业发展.如果要生产优质乙二醇，从装置大型化 的角度考虑，由合成气生产甲醇，然后再由甲醇合成气制备乙二醇，是最易实现大型化生产的路线，可以有效的改善我国石油资源短缺、过分依赖进口的现状,对于长期发展有裨益。第二章 建设规模2.1建设原则1） 符合国家经济发展计划 我国的国情是“富煤少油”，发展煤工艺更符合我国国情2） 市场需求 我国乙二醇市场供不应求，每年需要大量进口，且进口量逐年增大3） 原料价格 煤炭相对进口石油较为经济4） 资金来源 化工厂的初期建
12、设需要投入大量的资金，因此生产规模要以能和各种渠道提供的资金数量相适应而又不影响总的经济效益为原则来确定5） 其他因素 土地条件、政策支持、人力资源、设备条件等其他相关因素都会对生产规模产生影响，需要综合考虑。2.2规模确定目前，国内外草酸酯法制取乙二醇（EG）技术还处于研究开发和示范阶段，尚未完全达到商业化，因此很难保证会有很大的利润空间。考虑到建设投资和生产消耗产生的巨大成本，以及产品竞争力可能不足，缺少相关的工业生产经验，故建设规模不适宜规定的太大。在之后的研究改进中，如果利润可观则可以扩大生产规模。因此本厂生产规模确定为年产5万吨乙二醇（EG）。第三章 草酸酯法制乙二醇技术方案31合成
13、气制备乙二醇生产工艺流程3.1.1工艺流程概述贵金属催化剂草酸酯法制乙二醇，分两步进行，CO与亚硝酸酯气相催化合成草酸酯，再由草酸酯加氢得乙二醇。该方法先利用醇类与NO反应生成亚硝酸酯，在贵金属催化剂上与CO羰基合成得到草酸二酯，草酸二酯再经催化加氢制得乙二醇。主要的反应如下：草酸酯合成 2CO + 2RONO (COOR)2 + 2NO铜基催化剂反应尾气的再生 2NO + 1/2O2 + 2ROH 2RONO + H2OCa草酸酯加氢制乙二醇 (COOR)2 + 4H2 (CH2OH)2 + 2ROH总反应式为： 2CO + 4H2 + 1/2O2 (CH2OH)2 + H2O流程简述：首先
14、有煤转化制的合成气，然后是合成气净化分离，将合成气分离为CO和H2两个流股其中CO流股用于草酸二甲酯的制备，H2流股用于草酸二甲酯加氢制的乙二醇。这里的CO流股有一个催化脱氢过程，目的是除去CO流股里面少量的H2，防止后面的CO与亚硝酸甲酯反应合成草酸二甲酯过程的金属Pd催化剂的失活中毒，这是因为H2容易吸附在金属Pd的表面占据催化剂表面的活性中兴，导致催化剂活性降低甚至中毒。然后是草酸二甲酯的制备过程。CO与亚硝酸甲酯在负载型金属Pd催化剂上进行气相催化反应制备草酸二甲酯。这个过程不仅包括这一步合成反应，还包括合成草酸二甲酯的分离提纯以及用于合成草酸二甲酯的反应物之一的亚硝酸甲酯的再生过程。
15、最后是草酸二甲酯加氢制备目标产品乙二醇的过程。由上一过程合成制备的草酸二甲酯在催化剂上进行气相催化加氢生成产品乙二醇，同时生成甲醇与少量其他副产物，如乙醇酸甲酯、乙醇、二乙二醇、三乙二醇以及其他的化合物。甲醇需要分离用于亚硝酸甲酯的再生。由合成气制备乙二醇，除去以上提到的合成气的制备、净化及分离过程，主要就是草酸二甲酯的制备和乙二醇的制备过程。虽然按过程的目的人为划分为两个过程，但它们之间的联系很紧密。原因是这个合成系统中存在物流的循环。首先是亚硝酸甲酯再生与草酸二甲酯合成装置间的NO的循环使用；然后是草酸二甲酯加氢后甲醇物流循环返回亚硝酸甲酯的再生装置参与亚硝酸甲酯的再生反应；还有草酸二甲酯
16、合成后用甲醇对产品进行冷凝吸收，后面需要将甲醇与副产物碳酸二甲酯进行分离，从而将甲醇循环用于冷凝吸收。所以由合成气制备乙二醇的系统是十分复杂的，流程中带有多个循环，过程的设计与模拟过程自然也比较复杂，对于具体的问题：恪进行合理的简化处理。第四章与社会及环境的和谐发展4.1.与社会的和谐发展4.1.1对环境保护和生态平衡的影响 该项目采用草酸酯加氢合成法生产乙二醇，比传统技术的产出量高，排放更小，属于推广的高新技术范畴，项目每生产1吨乙二醇比传统方式生产节约0.5吨左右煤，且排放更少，符合国家节能减排的要求。而且此项合成工艺只有百分之零点几的副产物，还可以回收利用，所以此项合成工艺对环境保护和生
17、态平衡没有任何影响。4.1.2 对发展地区或部门经济的影响 该项目的建设符合国家产业政策和地区规划要求，是一项利国利民的技术，对当地的产业产品结构调整具有重大的示范和推动作用。工厂建成之后，将创造近20亿的产值和1亿以上的财政税收入，对经济和社会事业的发展能起到非常积极的作用。4.1.3 对节约劳动力或提供就业机会的影响 企业在辽宁省大连市甘井子工业园区落户，能直接在大连市招收800名以上员工，为解决群众就业，帮助群众勤劳致富有很大的作用。4.1.4 对远景发展的影响 乙二醇目前在我国占70%以上需要进口，市场广阔，我们对该项目采用草酸酯加氢合成法生产乙二醇。这项工艺很早就被研发出来，但是并没有大规模使用到工业生产中，所以还有很大的发展前景。以及这项工艺比传统产出量高，可以解决我国70%以上乙二醇需要进口的问题。4.1.5 对国防和工业配置的影响 2011年5月27日国家石油和化学工业联合会发布的石油和化学工业“十二五”规划指南中，将煤制EG列为“十二五”新型煤化工业的重点发展方向之一。EG主要用来生产PET、防冻剂及一些精细化中间体，我国是全球PET生产大国，所以我国对EG有巨大的需求量，我们这次的项目可以生产大量乙二醇，而且没有污染，所以有利于我国的工业发展。