設(shè)計集3項目可行性報告

1、目錄第一章 總論11.1 設(shè)計依據(jù)原則及標準11.1.1 設(shè)計依據(jù)11.1.2 設(shè)計原則21.1.3 設(shè)計標準31.2項目概述31.2.1 項目情況：31.2.2 項目背景31.2.3 項目性質(zhì)71.2.4 項目簡介71.3研究的范圍和過程81.3.1 研究范圍81.3.2 研究過程91.3.3 主要技術(shù)經(jīng)濟指標9第二章 產(chǎn)品市場分析112.1產(chǎn)品物質(zhì)性質(zhì)112.1.1 物理性質(zhì)112.1.2 化學性質(zhì)122.1.3 主要產(chǎn)品消費領(lǐng)域13第三章 工藝路線選擇213.1 概述213.2 乙二醇的. 213.2.1 酯化羰化工藝243.2.2 草酸二甲酯加氫工段273.3氫氣分離方案和產(chǎn)物分離方案

2、303.3.1 PSA 變壓吸附的選用303.3.2 雙效精餾的選擇323.3.3 模擬移動床333.4“三廢”處理技術(shù)343.4.1 廢氣343.4.2 廢液353.4.3 廢渣36第四章 原料供應和產(chǎn)品銷售374.1原料、輔助材料的供應374.1.1 原料、輔助材料的規(guī)格和用量374.1.2 原料、輔助材料的來源384.2動力及來源414.3產(chǎn)品銷售41第五章 工人組織與勞動定員425.1 組織結(jié)構(gòu)425.2 機構(gòu)職權(quán)425.3 管理機制455.5 生產(chǎn)班制455.4 企業(yè)文化465.6 系統(tǒng)定員465.7 員工培訓485.7.1 工人、技術(shù)和生產(chǎn)管理來源485.7.2培訓規(guī)劃48第六章

3、項目實施規(guī)劃496.1建設(shè)周期的規(guī)劃496.2實施進度的規(guī)劃496.3實施進度橫線圖49第七章經(jīng)濟與社會效益517.1工程概況517.2編制依據(jù)517.3編制方法527.4項目總投資估算537.4.1 固定資產(chǎn)投資537.4.2估算647.4.3建設(shè)期利息647.4.4固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅657.5籌措657.5.1來源657.5.2 還貸方式657.6 贏利能力分析指標667.6.1 現(xiàn)金流量表667.6.1 靜態(tài)指標667.6.2 動態(tài)指標677.7 不確定性分析687.7.1 盈虧平衡點分析687.7.2 敏感性分析69第八章 財務與經(jīng)濟評價738.1產(chǎn)品成本估算說明和依據(jù)738.1.

4、1 編制說明738.1.2 編制依據(jù)738.2產(chǎn)品成本估算748.2.1直接工資和其它支出748.2.2折舊費768.2.3修理費778.2.4 直接工資和其它支出778.2.5 其他制造費用778.2.6. 788.2.7 財務費788.2.8 銷售費788.2.9 稅金788.3 社會評價結(jié)論79第九章 總結(jié)80第一章 總論1.1 設(shè)計依據(jù) 原則及標準1.1.1 設(shè)計依據(jù)（1）2015年“東華科技-三井化學杯”第九屆大學生化工設(shè)計競賽設(shè)計任務書；（2）中民環(huán)境保和中民勞動安全法等相關(guān)的國家；（3）化工建設(shè)項目可行性內(nèi)容和深度的規(guī)定（2005 年版）及有關(guān)專業(yè)；（4）中民國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第

5、十二個五年規(guī)劃綱要；（5）化工企業(yè)安全衛(wèi)生設(shè)計規(guī)定 （HG20571-95）（6）石油化工企業(yè)可燃氣體和氣體檢測設(shè)計規(guī)范 （SH3063-1999）（7）石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范 （GB50160-92，1999年版）（8）化工企業(yè)總圖設(shè)計規(guī)范 （HG/T 20641-1998）（9）化工工廠總圖工圖設(shè)計文件編制深度規(guī)定 （HG/T 20561-1994）（10）石油化工行業(yè)標準：企業(yè)廠區(qū)總平面布置設(shè)計規(guī)范 （SH/T3053-2002）（11）壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 （1999年版）（12）工業(yè)粉塵排放標準執(zhí)行 （GB16297-1996）1（13）工業(yè)鍋爐大氣污染執(zhí)行 （GB13271-

6、2001）（14）工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準 （GBZ1-2002）（15）污水綜合排放標準執(zhí)行 （GB8978-1996）（16）大氣污染物綜合排放標準 （GB16297-1996）（17）廢物污染控制標準 （GB18484-2001）（18）工作場所有害職業(yè)接觸限值 （GBZ 2-2002）（19）建筑設(shè)計防火規(guī)范 （GBJ16-87，2001年版）（20）建筑物防雷設(shè)計規(guī)定 （GB50057-94，2000年版）（21）建筑照明設(shè)計標準 （GB50034-2004）（22）和火災環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范 （GB50058-92）（23）工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準執(zhí)行 （GB12348-1990）（24）

7、石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范 （GB 50160-2008）（25）建筑設(shè)計防火規(guī)范 （GB 50016 2006）（26）山東聊城高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)化工新材料產(chǎn)業(yè)園有關(guān)供水、供電、項目征用土地意見和建設(shè)項目環(huán)境保護意見的批文及資料。1.1.2 設(shè)計原則（1）認真國家基本建設(shè)的有關(guān)政策、，合理安排建設(shè)周期，嚴格控制工程建設(shè)項目的生產(chǎn)規(guī)模和投資；（2）采用成熟而先進可靠的工藝生產(chǎn)技術(shù)，確保操作運行穩(wěn)定、能耗低、三廢排放少、產(chǎn)品質(zhì)量好；（3）嚴格遵循現(xiàn)行消防、安全、衛(wèi)生、勞動保護等有關(guān)規(guī)定、規(guī)范，保障生產(chǎn)安全順利進行和操作的安全；（4）注重環(huán)境保護，設(shè)計中選用清潔生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)過程中減少“三廢”排放

8、，同時采用行之有效的“三廢”治理措施，嚴格執(zhí)行“三廢”治理、“三同時”2的方針；（5）堅持體現(xiàn)“社會經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和企業(yè)經(jīng)濟效益并重”的原則，按照國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的長遠規(guī)劃，行業(yè)、地區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，在項目、選擇中對項目進行詳細全面的論證；（6）產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量指標符合國家及地方頒發(fā)的各項相關(guān)標準；（7）充分依托現(xiàn)有條件和發(fā)展形勢，有效地控制工程總投資，加快建設(shè)進度，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，以使本項目達到較好的經(jīng)濟效益。1.1.3 設(shè)計標準本可行性按照化工部 2005 年修訂版化工建設(shè)項目可行性研究報告內(nèi)容和深度的規(guī)定及有關(guān)專業(yè)的和行業(yè)標準編制。1.2 項目概述1.2.1 項目情況：年產(chǎn) 32 萬

9、噸乙二醇項目項目名稱：山東化工1.2.2 項目背景乙二醇（EG）是源自石油、煤、天然氣、生物質(zhì)資源的重要基礎(chǔ)有機化工產(chǎn)品，主要用作生產(chǎn)聚酯的原料。我國是世界上最大的聚酯生產(chǎn)和消費大國，因而也是最大的乙二醇，國內(nèi)自給能力存在巨大的缺口，為我國化工企業(yè)提供了非觀的市場發(fā)展空間和機遇。3（1）EG 供需現(xiàn)狀（一） 國內(nèi)消費現(xiàn)狀2008 年的生產(chǎn)能力只有 223.8 萬噸，2013 年增加到 506.3 萬噸。截止到2014 年 10 月底，生產(chǎn)能力達到 602.3 萬噸。但由于聚酯等工業(yè)的強勁需求，我國乙二醇仍不能滿足市場日益增長的需求，每年都得大量進口，且進口量呈逐年增加的態(tài)勢。2008 年我國乙

10、二醇的表觀消費量為 707.50 萬噸，2013 年增加到 1204.08 萬噸，同比增長約 8.4%，2008-2013 年表觀消費量的年均增長率約為 11.3%。相應產(chǎn)品自給率 2008 年為 26.5%，2013 年為 31.6%。盡管國內(nèi) EG 自給率逐步上升，進口量將會逐漸減少，但市場缺口依然明顯。由于國內(nèi) EG 產(chǎn)量，我國被迫接受沙特、中國、科威特、新加坡和韓國的高價進口。預計 2018 年我國對乙二醇的需求量將達到約 1600.0-1650.0 萬噸，而進口量可能達到 1000 萬噸。近年來我國乙二醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但還缺乏擁有自有知識的技術(shù)。基于資源多元化的低耗、高效、安全、清潔

11、的生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新、開發(fā)、應用、推廣和宣傳，已成為我國乙二醇產(chǎn)業(yè)和聚酯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵，也是我國化工科技界義不容辭的責任和義務。目前我國乙二醇的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量不能滿足實際生產(chǎn)的需求，因而多家企業(yè)準備新建或擴建乙二醇生產(chǎn)裝置，預計近幾年產(chǎn)能增長率達 15%左右。煤化工憑借成本等天然優(yōu)勢，近三年劃產(chǎn)能預計 300 400 萬噸/年，目前這些煤化工項目以完善技術(shù)為主，短期內(nèi)對乙二醇供需格局不會產(chǎn)生大的影響，不過一旦技術(shù)取得突破的情況下，將會對今后乙二醇市場的供需格局產(chǎn)生影響。（二）未來的發(fā)展趨勢4（1）從生產(chǎn)技術(shù)方面看，石油乙烯工藝路線是生產(chǎn)乙二醇的主要方法，但非石油工藝路線，如采用煤或天然氣

12、為原料生產(chǎn)乙二醇的技術(shù)將得到發(fā)展，并有可能建成一定規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)裝置。（2）從生產(chǎn)能力方面看，未來世界上仍有多套新建或者擴建裝置建成投產(chǎn)，產(chǎn)能仍將不斷增加，新增產(chǎn)能將主要集中在中東區(qū)、亞洲的陸和等國家和地區(qū)， 尤其大陸， 新增產(chǎn)能將超過 650.0 萬噸。預計到 2018 年，世界乙二醇的總產(chǎn)能將超過 3600 萬噸。而屆時的需求量只有約 2900.0 萬噸，產(chǎn)能過剩。（3）從供需方面來看，未來世界乙二醇的需求仍主要集中在亞洲地區(qū)，該地區(qū)的產(chǎn)能雖然將得到較快發(fā)展，但消費量仍然大于產(chǎn)能，所需產(chǎn)品仍主要依靠進口。中東地區(qū)因為消費量有限，所生產(chǎn)的產(chǎn)品仍將主要用于出口，且大都將出口到亞洲地區(qū)。世界其他

13、地區(qū)的供需將基本維持平衡。由于中東乙烯來源主要是乙烷，其乙二醇生產(chǎn)成本低，故中東地區(qū)乙二醇的生產(chǎn)狀況將直接影響世界乙二醇的供應格局，其將繼續(xù)主宰世界乙二醇市場。在亞洲地區(qū)，除了陸之外，將是未來乙二醇需求增長最快的國家。（4）從消費結(jié)構(gòu)上看，聚酯仍將是世界乙二醇的主要消費領(lǐng)域，但所占比例略有下降，而用于生產(chǎn)化工、醇酸樹脂等所占比例將有所增加。世界各主要地區(qū)乙二醇的消費結(jié)構(gòu)不會發(fā)生太大的變化。（三）新建、擬建形勢由于目前我國乙二醇的生產(chǎn)能力和產(chǎn)量還不能滿足實際生產(chǎn)的需求， 加上煤乙二醇相比煤制油、煤制烯烴的投資要小得多，也比后兩者短，市場需求明確，低， 推廣起來更加容易， 加上發(fā)展煤或天然氣通過氣

14、乙二醇， 符合我國缺油、少氣、煤炭資源相對豐富的特點， 是國家鼓勵類示范性項目， 因而有多家企業(yè)準備新建或擴建乙二醇生產(chǎn)裝置。5（2）EG 重要性（1）乙二醇用于制聚酯滌綸，聚酯樹脂、吸濕劑，增塑劑，表面活性劑,、化妝品和，并用作、油墨等的溶劑、配制發(fā)的抗凍劑，氣體脫水劑，制造樹脂、也可用于玻璃紙、皮革、粘合劑的濕潤劑。（2）乙二醇可生產(chǎn)PET，級 PET 即滌綸，瓶片級 PET用于制作礦泉水瓶等。（3）乙二醇還可生產(chǎn)醇酸樹脂、乙二醛等，也用作防凍劑。除用作汽車用防凍劑外，還用于工業(yè)冷量的輸送，一般稱呼為載冷劑，同時，也可以與水一樣用作冷凝劑。（4）乙二醇甲醚系列產(chǎn)品是性能優(yōu)良的高級，作為印刷

15、油墨、工業(yè)用劑、涂料（硝基漆、清漆、瓷漆）、覆銅板、印染等的溶劑和稀釋劑。（5）乙二醇甲醚系列還可以作生產(chǎn)、以及制動液等化工產(chǎn)品的原料；作為電解電容器的電解質(zhì)、制革化纖染劑等。用作紡織助劑，液體、以及化肥和煉油生產(chǎn)中的脫硫劑的原料等。（6）中國正在進入汽車社會，而乙二醇主要用于配制汽車冷卻系統(tǒng)的抗凍劑。（7）乙二醇與尿素反應生成環(huán)亞乙基脲，用于紡織工業(yè)。（8）將乙二醇添加到流體中，可防止油基流體對系統(tǒng)中橡膠的侵蝕；以乙二醇為主要組分的流體是一種不能燃燒的流體，運用于飛機、汽車和高溫作業(yè)的模壓機。（3）通遼金煤化工 EG 項目通遼金煤化工 EG 項目，世界首套煤制乙二醇工業(yè)化示范裝置，是一家由6

16、金煤化工新技術(shù)與金煤化工共同投資，以褐煤為原料生產(chǎn)乙二醇的高新技術(shù)企業(yè)，4.5 億元。金煤化工以褐煤為原料，經(jīng)羰化加氫生產(chǎn)乙二醇，要技術(shù)具有完全的知識通遼金煤20 萬噸/年煤制乙二醇裝置是目前世界首套采用煤制草酸技術(shù)的生產(chǎn)線，總占地面積 3000 平方米。規(guī)劃總體投資約 100 億元，在通遼市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)百萬噸級的乙二醇生產(chǎn)。一期 20 萬 t/a 煤制乙二醇項目于 2007 年 8 月開工，2009 年底建成投產(chǎn)，2009 年 12 月打通流程，產(chǎn)出合格產(chǎn)品。經(jīng)過聯(lián)動試車，于 2010 年 5 月 3 日試產(chǎn)出合格的草酸產(chǎn)品。2011 年 11 月 18 日成功達產(chǎn)。1.2.3 項目性

17、質(zhì)本項目是為山東化工設(shè)計一座采用清潔生產(chǎn)工藝乙二醇（EG）的分廠。通過對產(chǎn)品的綜合分析，本項目利用來自總廠的 CO、H2，以及外購的甲醇為原料，經(jīng)甲醇酯化，亞硝酸甲酯羰化，以及草酸二甲酯加氫三條途徑來制得 EG。本項目對原料進行充分的利用，使乙二醇的產(chǎn)量達到最大化。1.2.4 項目簡介本項目為山東化工年產(chǎn) 35 萬噸乙二醇項目。建廠地址在山東聊城高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)化工新材料產(chǎn)業(yè)園，工程項目總投資 XX 億元人民幣。本項目選擇一氧化碳氣相偶聯(lián)催化制乙二醇工藝裝置。分別采用福建物構(gòu)所草酸酯乙二醇國際先進技術(shù)， 復旦大學二維規(guī)整六方孔道Cu/SBA-15 催化劑技術(shù)進行加氫反應，化工石油化工的模擬移

18、動床分離技術(shù)。本項目的一氧化碳 CO 和氫氣 H2 原料來自于總廠氣分離裝置。該項目另外需要一定的補充原料為甲醇和一氧化氮。甲7醇來自于總廠產(chǎn)品，一氧化氮來自總廠制硝酸的氨氧化工段。還需要一定的 N2作為保護氣體，N2 來自于總廠制硝酸中固態(tài)空氣減壓分離 N2 工段。項目共分為酯化工段，羰化工段，催化加氫工段，產(chǎn)物預分離工段和吸附分離四個工段。NO 用于和甲醇進行酯化反應，CO 用于羰化反應，H2 和草酸二甲酯催化加氫得到乙二醇，充分利用各組分，增大原料來源，使乙二醇的產(chǎn)量達到最大。本工藝清潔環(huán)保，所以該項目具有廣闊的前景。圖 1-1 工藝物料集成圖1.3 研究的范圍和過程1.3.1 研究范圍

19、2015 年 4 月，重慶理工大學“HONOR”設(shè)計團隊開始進行以氣為主要原料生產(chǎn)乙二醇的工程設(shè)計。目前已進行了較為深入的可行性研究，研究工作范圍包括：產(chǎn)品的市場需求、產(chǎn)品規(guī)模及方案、工藝路線及設(shè)備選擇、自動化控制方案、原料輔助材料及動力供應、建廠條件、公用工程及輔助設(shè)施、節(jié)能節(jié)水減排措施、“三廢”處理及環(huán)境保護措施、安全消防及勞動保護措施、企業(yè)組織及定員、項目實施規(guī)劃、投資估算及來源、產(chǎn)品成本及經(jīng)濟效益等方面8進行研究。在研究的基礎(chǔ)上對項目的建設(shè)做出評價結(jié)論，為該項目提供決策依據(jù)。1.3.2 研究過程“HONOR”團隊通過全面搜集相關(guān)資料，在此基礎(chǔ)上對擬建項目進行深入的分析研究，綜合考慮國家

20、技術(shù)規(guī)定、項目的市場需求、生產(chǎn)規(guī)模、工藝路線、設(shè)備設(shè)計選型、廠址選擇、車間布置、財務評價和經(jīng)濟分析等內(nèi)容，對設(shè)計項目的建設(shè)生產(chǎn)和經(jīng)營進行設(shè)計規(guī)劃和不確定性分析，發(fā)現(xiàn)問題，提出項目建設(shè)的建議，生成客觀的。1.3.3 主要技術(shù)經(jīng)濟指標經(jīng)過對該項目進行投資估算和財務評價，全廠的綜合經(jīng)濟技術(shù)指標見表1-1 所示。表 1-1 綜合經(jīng)濟技術(shù)指標9序號指標名稱數(shù)值1設(shè)計規(guī)模萬噸/年322占地面積平方米420003建筑面積平方米153204年操作時間小時/年72005工程項目總投資萬元382846固定資產(chǎn)投資萬元284597直接材料費萬元/年2682508總定員人2029年成本費用萬元/年286432我國是世

21、界上最大的 EG 消費大國，隨著我國聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，我國乙二醇的消費量也增加。產(chǎn)能和消費量分別占到世界總量的 14.22%和 46%，國內(nèi)自給能力存在巨大的缺口，為我國化工企業(yè)提供了非觀的市場發(fā)展空間和機遇。本項目的針對安全、環(huán)保和可靠性設(shè)計年產(chǎn) 32 萬噸乙二醇分廠。1010投資利潤率%38.3111投資利稅率%57.5112收益率%23.813投資回收期年5.2第二章 產(chǎn)品市場分析2.1 產(chǎn)品物質(zhì)性質(zhì)乙二醇要用于制聚酯滌綸，聚酯樹脂、吸濕劑，增塑劑，表面活性劑,、化妝品和，并用作/油墨等的溶劑、配制發(fā)的抗凍劑,氣體脫水劑，制造樹脂、也可用于玻璃紙、皮革、粘合劑的濕潤劑。 生產(chǎn)樹脂 PE

22、T，級 PET 即滌綸，瓶片級 PET 用于制作礦泉水瓶等。還可生產(chǎn)醇酸樹脂、表面活性劑、乙二醛及，也用作防凍劑。除用作汽車用防凍劑外，還用于工業(yè)冷量的輸送，一般稱呼為載冷劑。乙二醇在用做載冷劑時應該注意；1，其冰點隨著乙二醇在水溶液中的濃度變化而變化，濃度在 59以下時，水溶液中乙二醇濃度升高冰點降低，但濃度超過 59后，隨著乙二醇濃度的升高，其冰點呈上升趨勢，當濃度達到 100時，其冰點上升至-13，這就是濃縮型防凍液（防凍液母液）為什么不能直接使用的一條重要原因，必須引起使用者的注意。2，乙二醇含有羥基，長期在 80 攝氏度90 攝氏度下工作，容易氧化成酸，對、水套造成腐蝕而使之滲漏。因

23、此，在配制的防凍液中，還必須有防腐劑，以防止對鋼鐵、鋁的腐蝕和水垢的生成。3，乙二醇本身是相對活躍的物質(zhì)，容易聚高分子聚合物，進一步氧化成聚合物有機酸（通常所說的油泥），形成十分粘重的物質(zhì)，沉積后容易結(jié)垢；另乙二醇與氧氣反應，生成微量的甲酸和乙酸。2.1.1 物理性質(zhì)1.外觀與性狀：無色、有甜味、粘稠液體2.蒸汽壓：0.06mmHg(0.06 毫米柱)/20113.粘度：25.66mPa.s(16）4.溶解性：與水/乙醇/醋酸甘油吡啶等混溶，微溶于乙醚，不溶于石油烴及油類，能夠溶解氯化鈣/氯化鋅/氯化鈉/碳酸鉀/氯化鉀/碘化鉀/氫氧化鉀等無機物。5.表面張力：46.49 mN/m (20)6.

24、燃點：418 攝氏度7.燃燒熱：1180.26KJ/mol8.在 25 攝氏度下，介電常數(shù)為 379.濃度較高時易吸潮2.1.2 化學性質(zhì)由于分子量低，性質(zhì)活潑，可起酯化、醚化、醇化、氧化、縮醛、脫水等反應。與乙醇相似，主要能與無機或有機酸反應生成酯，一般先只有一個羥基發(fā)生反應，經(jīng)升高溫度、增加酸用量等，可使兩個羥基都形成酯。如與混有硫酸的硝酸反應，則形成二硝酸酯。酰氯或酸酐容易使兩個羥基形成酯。乙二醇在催化劑（二氧化錳、氧化鋁、氧化鋅或硫酸）作用下加熱，可發(fā)生分子內(nèi)或分子間失水。乙二醇能與堿金屬或堿土金屬作用形成醇鹽。通常將金屬溶于二醇中，只得一元醇鹽；如將此醇鹽（例如乙二醇一鈉）在氫氣流中

25、加熱到 180200C，可形成乙二醇二鈉和乙二醇。此外用乙二醇與 2 摩爾甲醇鈉一起加熱，乙二醇二鈉。乙二醇二鈉與鹵代烷反應，生成乙二醇單醚或雙醚。乙二醇12二鈉與 1，2二溴乙烷反應，生成二氧六環(huán)。此外，乙二醇也容易被氧化，隨所用氧化劑或反應條件的不同,可生成各種產(chǎn)物，如乙醇醛 HOCH2CHO、乙二醛 OHCCHO、乙醇酸 HOCH2COOH、草酸 HOOCCOOH 及和水。乙二醇與其他二醇不同,經(jīng)高碘酸氧化可發(fā)生碳鏈斷裂。應用乙二醇代替甘油使用。在制革和制藥工業(yè)中，分別用作水合劑和溶劑。乙二醇的衍生物二硝酸酯是。 乙 二醇的單 甲醚或單乙醚 是很好的溶劑 ， 如甲溶 纖劑HOCH2CH2

26、OCH3 可溶解、樹脂、油漆和其他許多有機物。乙二醇的溶解能力很強，但它容易代謝氧化，生成的草酸，因而不能廣泛用作溶劑。2.1.3 主要產(chǎn)品消費領(lǐng)域2.1.3.1 概況乙二醇最大的用途是用來生產(chǎn)聚酯，還可用作生產(chǎn)汽車防凍劑、不飽和聚酯樹脂（UPR）、潤滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑以及等，此外還可用于涂料、照相顯影液、剎車液以及油墨等行業(yè)，用途十分廣泛。在世界乙二醇產(chǎn)量中，有 55%用于生產(chǎn)聚酯，16%用于生產(chǎn)聚酯（PET）樹脂，15%用于生產(chǎn)防凍劑，6%用于除冰液和表面涂料，還有 8%用于其他用途。2.1.3.2 主要產(chǎn)品市場分析20 世紀 90 年代以來，由于全球聚酯產(chǎn)品市場消費的急劇增長

27、，世界乙二醇的生產(chǎn)發(fā)展很快。乙二醇廣泛應用于主要用途用于制造樹脂、增塑劑，、化妝品和，并 用作溶劑、配制發(fā)的抗凍劑。據(jù)英國 PCI 二甲苯和聚酯公司分析， 1993 年世界乙二醇的總生產(chǎn)能力只有 960 萬 t/a ， 2000 年達到 1423.0 萬 t/a ， 2001 和 2002 年，世界生產(chǎn)能力約為 1471 萬 t 和 1546 萬 t ，13需求分別為 1251 萬 t 和 1364 萬 t 。 2003 年世界乙二醇生產(chǎn)能力 1624 萬 t ，需求為 1420 萬 t 。 2004 年全球乙二醇產(chǎn)能為 1644 萬 t/a ，需求乙二醇 1510 萬 t 。2005 年全球

28、乙二醇產(chǎn)能為 l697 萬，全球乙二醇需求量為 1590 萬 t ，總生產(chǎn)能力進一步增加到 1779.2 萬 t/a ，同比增長約 7.18% 。 2000-2005 年生產(chǎn)能力的年均增長率約為 4.57% 。陶氏化學公司是目前世界上最大的乙二醇生產(chǎn)廠家，2005 年生產(chǎn)能力達到 260.8 萬 t/a ，約占世界乙二醇總生產(chǎn)能力的 14.66% ；其次是殼牌化學公司，總生產(chǎn)能力為 111.4 萬 t/a ，約占世界總生產(chǎn)能力的 6.26% ；再次是 SABIC 公司，生產(chǎn)能力為 108.0 萬 t/a ，約占世界總生產(chǎn)能力的 6.07% 。當前，世界乙二醇主要消費地區(qū)為亞洲、和西歐， 200

29、5 年分別占世界總消費量的 62% ， 21% 和 11% 。隨著中東地區(qū)大型乙二醇裝置的建成投產(chǎn)，中東地區(qū)已經(jīng)超過成為全球最大的乙二醇出口地。 2005 年凈出口量近 300萬 /t 。也是世界主要的出口地區(qū)， 2005 年凈出口量近 200 萬 t 。亞洲和西歐分別為凈進口地區(qū)。其中亞洲（主要）一直是世界最大的進口地區(qū)，而西歐地區(qū)的貿(mào)易相對平衡，近年來一直保持少量的凈進口。由于中東的乙 烯原料主要是廉價的天然氣，故其出口乙二醇在價格上具有很強的競爭力。至2010 年，全球乙二醇需求的年增長率將達到 6%-7% ，將達到約 2100 萬 t ，2005-2010 年全球計劃新增乙二醇產(chǎn)能將超

30、過 800 萬 t/a ，其中 60% 以上集中在沙特、伊朗、科威特等中東國家，原料乙烯的成本直接反映乙二醇的國際競爭力，因此新增計劃集中在低成本的中東地區(qū)，中東將迎來乙二醇裝置建設(shè)的高峰。從全球市場需求看，亞太地區(qū)乙二醇需求占世界總需求的 60% 以上，其中主要需求是來自中國。預計 2010 年，中東地區(qū)將會成為全球最大的生產(chǎn)與出口，中國為最大的目標市場。盡管我國乙二醇市場缺口較大，但下游消費領(lǐng)域仍十分單一，使國內(nèi)乙二醇產(chǎn)業(yè)更 為嚴峻的市場壓力。142.1.3.3 國內(nèi)市場綜述及我國從 20 世紀 50 年代末開始生產(chǎn)乙二醇，隨著我國工業(yè)的動了乙二醇的生產(chǎn)。從 20 世紀 70 年代初開始，

31、燕山和遼陽化纖公司分別和德國引進了 2 套大型 EO/ 乙二醇生產(chǎn)裝置。隨后，國內(nèi)又相繼引進了從10 套大型 EO/ 乙二醇生產(chǎn)裝置，特別是開放后，我國的乙二醇生產(chǎn)有了更大的發(fā)展。 1996 年有東方、獨山子、聯(lián)化、茂名乙烯、吉化公司 EO/ 乙二醇裝置相繼投產(chǎn)。再加上燕化、的改擴建， 2004 年國內(nèi)乙二醇的總產(chǎn)能達到 128.8 萬 t 。近 10 年來，由于聚酯工業(yè)需求強勁，國內(nèi)市場對乙二醇的需求保持快速增長之態(tài)勢。我國乙二醇的生產(chǎn)量已由 1990 年 28.42 萬 t 、 1995 年 45.62 萬 t 、1996 年 55.48 萬 t 增加到 2000 年 90.75 萬 t

32、、 2002 年 91.40 萬 t ， 2005 年產(chǎn)量達到 110.08 萬 t ，但仍不能滿足需求，只能滿內(nèi)市場需求的 1/3 ，其余全靠進口。 1995年我國乙二醇的表觀消費量達到 65.69 萬噸， 2000 年達到195.71 萬號，年均增長率高達 24.40% 。進入 21 世紀以來，乙二醇的表觀消費量繼續(xù)大幅增長， 2002 年突破 300 萬噸大關(guān)，達到 301.99 萬噸，成為超過美國的世界第一大乙二醇消費國， 2006 年更是達到 562.04 萬噸， 2001-2006 年的年均增長率達到 18.53% ，表觀消費量的大輻增加促使進口量不斷增加，自給率呈逐年下降趨勢，從

33、 1997 年的 80.19% 下降至 2000 年的 46.4% 、 2002 年3O.2% 、 2003 年 28% 、 2004 年 22% 、 2005 年 21.6% 。由于需求量的快速增長，也促進了乙二醇生產(chǎn)能力的增加，除了進口，近兩年，我國多套大型乙二醇生產(chǎn)裝置已建成投產(chǎn)，大大彌補了 國內(nèi)產(chǎn)需的情況。 2005 年生產(chǎn)乙二醇的廠家共有 11 家，總生產(chǎn)能力為 137.8 萬 t ，產(chǎn)量為110.1 萬 t ，同比增長約 15.98% 。 2005 年 6 月- 巴斯夫新建的 30 萬噸 / 年乙二醇裝置建成投產(chǎn)，除 2 套中外合資企業(yè)外，大多生產(chǎn)廠家分15別屬于中國公司和天然氣公

34、司所屬大型石油化工企業(yè)，其國有 6 家， 2005 年總生產(chǎn)能力為 77.5 萬 t/a ，約占我國 EG 總產(chǎn)能的 56.6% ，有 4 家，總產(chǎn)能為 29.6 萬 t/a ，約占國內(nèi)總產(chǎn)能的 21.2% 。到 2006 年 2 月，中海 - 殼牌石油化工新建的 32 萬噸 / 年乙二醇生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)， 2007 年 3 月石油化工公司新建的 38 萬噸 / 年乙二醇裝置建成投產(chǎn)。這些新項目使我國乙二醇的生產(chǎn)能力大增，截至 2007 年5 月，我國乙二醇的生產(chǎn)廠家達到 12 家，總生產(chǎn)能力為 207.8 萬噸 / 年。隨著我國乙二醇生產(chǎn)能力的不斷增加，產(chǎn)量也不斷增加。 1995 年我國乙二

35、醇的產(chǎn)量只有 45.62 萬噸， 2000 年達到 90.75 萬噸，年均增長率達到 14.8% ；2006 年進一步增加到 156.0 萬噸，同比增長約 41.69% ， 2001-2006 年產(chǎn)量的年均增長率約為 14.08% 。雖然我國乙二醇生產(chǎn)能力和產(chǎn)量增長較快，但仍不能滿內(nèi)聚酯等日益增長的市場需求，每年都得大量進口，且進口量呈逐年增長態(tài) 勢。 1995 年我國乙二醇進口量只有 20.54 萬噸， 2000 年進口量突破 100 萬噸達到 104.97 萬噸，2006 年更是增加到 406.13 萬噸，進口依存度高達 72.26% 。目前，我國乙二醇產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)聚酯、防凍液以及粘合

36、劑、油漆溶劑、耐寒潤滑油、表面活性劑和聚酯多元醇等。其中聚酯是我國 乙二醇的主要消費領(lǐng)域，其消費量約占國內(nèi)總消費量的 94.0% ，另外約 6.0% 用于防凍劑、粘合劑、油漆溶劑、耐寒潤滑油、表面活性劑以及聚酯多元醇等。近年來，我國聚酯（包括聚酯、聚酯樹脂和薄膜等）的生產(chǎn)發(fā)展很快， 2000 年生產(chǎn)能力只有 595 萬噸， 2006 年已經(jīng)增加到約 2150 萬噸。根據(jù)， 2008 年我國聚酯的產(chǎn)量將達到約 1730 萬噸，對乙二醇的需求量將達到約 605 萬噸； 2010 年聚酯的產(chǎn)量將達到約 1900 萬噸，屆時對乙二醇的需求量將達到約 665 萬噸。加上在防凍劑以及其他方面的消費量，預計

37、我國乙二醇的總需求量， 2008 年將達約636 萬噸， 2010 年將達到約 710 萬噸。16預見到這種前景的部分供應商，有將乙二醇原料環(huán)氧乙烷用于表面活性劑的。今后此還將加速發(fā)展，期待其能緩解乙二醇供需失調(diào)問題。2.1.3.4 乙二醇的消費領(lǐng)域2005 年亞洲、和西歐三個地區(qū)是最主要的乙二醇消費地區(qū)，這三個地區(qū)的消費量合計達到 1486.2 萬 t ，約占世界總消費量的 92.57% 。聚酯產(chǎn)品( 包括聚酯、聚酯膜和其它 PET 樹脂 ) 是目前世界上乙二醇最大的消費領(lǐng)域。 2005 年消費量達到 1292.4 萬 t 。約占總消費量的 80.5% ；其次是防凍劑，消費量達到 184.6

38、 萬 t 。約占總消費量的 11.5% ；另外有 128.4 萬 t 用于生產(chǎn)其他產(chǎn)品 ( 包括膠乳表面涂層、不飽和聚酯及化工等 ) ，約占總消費量的8.0% 。據(jù)，到 2010 年中國乙二醇消費量將占世界乙二醇的 26% ，占亞洲的46% 。到 2010 年，亞洲乙二醇消費量將占世界的一半，中國消費量將居亞洲第一位，其次是韓國、中國、尼西亞和。未來幾年中國乙二醇市場將成為國外產(chǎn)品競相進 入搶占份額的大舞臺。2.1.3.5 乙二醇 2006-2010 裝置產(chǎn)投產(chǎn)狀況至 2007 年上半年，世界新增 2 Mt/a 的乙二醇產(chǎn)能，乙二醇供需將勉強達到基本平衡。 2008-2009 年還有相當規(guī)模的

39、乙二醇新增計劃，若均如期實現(xiàn)，屆時乙二醇將出現(xiàn)供應過剩。雖然近期我國將有多套乙二醇生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)。如石油化工公司擬于 2007 年底建成一套 18 萬噸 / 年乙二醇生產(chǎn)裝置，遼陽石油化纖公司擬于 2007 年底將現(xiàn)有的乙二醇生產(chǎn)能力擴建到 20 萬噸 /年，茂名石油化工公司將于 2008 年新建一套 10 萬噸 / 年生產(chǎn)裝置，乙烯擬于 2009 年新建一套 36 萬噸 / 年生產(chǎn)裝置，鎮(zhèn)海煉化擬于 2009 年新建一套 6517萬噸 / 年乙二醇生產(chǎn)裝置，乙烯擬于 2009 年新建一套 42 萬噸 / 年乙二醇裝置，長春天裕生物工程公司擬建一套 10 萬噸 / 年乙二醇裝置，宿州生化公司

40、擬以玉米、木薯等淀粉質(zhì)為原料建一套 18 萬噸 / 年乙二醇裝置。預計到2008 年我國乙二醇總生產(chǎn)能力將達到約 268 萬噸， 2010 年將達到約 420 萬噸，但與需求量相比仍有很大的缺口，即使裝置開足馬力滿負荷生產(chǎn)，也不能滿足國內(nèi)實際生產(chǎn)的需求，仍需要大量的進口，因此乙二醇在我國具有很好的發(fā)展前 景。2007-2010，世界上將有多套新建乙二醇生產(chǎn)裝置投產(chǎn)，具體為：中國的 380 kt/a 裝置已于 2007 年第 1 季度投產(chǎn)，石油的 400 kt/a 裝置將于 2007 年第 3 季度投產(chǎn)，信誠工業(yè)的 500 kt/a 裝置將于 2007 年第 3 季度投產(chǎn)，中國遼陽的 300 k

41、t/a 裝置將于 2007 年第 3 季度投產(chǎn)，沙特東方石化的 700 kt/a 裝置將于 2008 年第一季度投產(chǎn)，科威特 Equate 的 600 kt/a 裝置將于 2008 年第 1 季度投產(chǎn)，沙特延布的 600 kt/a 裝置將于 2008 年第 1 季度投產(chǎn)，中國CMPC 的 300 kt/a 裝置將于 2008 年第 2 季度投產(chǎn)，伊朗 Kharg Island的 500 kt/a 裝置將于 2008 年第 3 季度投產(chǎn)，沙特石油的 800 kt/a 裝置將于2009 年第 2 季度投產(chǎn)，委內(nèi)瑞拉美孚的 400 kt/a 裝置將于 2009 第 2 季度投產(chǎn)，伊朗的 400 kt

42、/a 裝置將于 2009 年第 4 季度投產(chǎn)，新加坡殼牌公司的 500 kt/a 裝置將于 2009 年第 4 季度投產(chǎn)，沙特 PC 的 675 kt/a 裝置將于 2010年第 4 季度投產(chǎn)。在這種形勢下，國內(nèi)有關(guān)企業(yè)除考慮采用先進技術(shù)對現(xiàn)有乙二醇生產(chǎn)裝置進行挖潛改造，擴大裝置的生產(chǎn)規(guī)模，提高產(chǎn)量外，建議引進 國外先進技術(shù)再新建幾套生產(chǎn)規(guī)模在 30 萬噸 / 年以上的大型乙二醇生產(chǎn)裝置，以從根本上緩解我國乙二醇的供需，增強我國乙二醇在國內(nèi)外市場中的競爭力。同時加大乙二醇在非聚酯領(lǐng)域的應用開發(fā)力度， 逐漸改變產(chǎn)品用途單一局面，以化解未來的市場風險，促進我國的乙二醇行業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展。182.1.

43、3.6 國內(nèi)生產(chǎn)情況近來, 隨著-巴斯夫、中海-殼牌石油化工、中國石油化工、中石油遼陽石油化纖公司以及內(nèi)通遼金煤化工等多套新建或擴建乙二醇裝置的相繼建成投產(chǎn), 我國乙二醇的生產(chǎn)能力大大增加。截止到 2009 年底, 我國乙二醇的生產(chǎn)廠家達到 13 家, 總生產(chǎn)能力為2.438 Mt/a, 其國石油化工公司有 7 家(含合資的-巴斯夫有限公司), 生產(chǎn)能力為 1.449 Mt/a, 占我國乙二醇總生產(chǎn)能力的 59.43%;公司有 4 家, 生產(chǎn)能力為 0.469 Mt/a, 占總生產(chǎn)能力的 19.23%;中海油公司有 1家, 生產(chǎn)能力為 0.32 Mt/a, 占總生產(chǎn)能力的 13.12%, 地方

44、企業(yè)有 1 家, 生產(chǎn)能力為0.20 Mt/a,占總生產(chǎn)能力的 8.20%。除通遼金煤化工采用自己開發(fā)的技術(shù)外, 其余均采用國外引進技術(shù), 其中采用 SD 公司技術(shù)的生產(chǎn)能力為 1.496Mt/a, 占總生產(chǎn)能力的 61.36%;采用殼牌公司技術(shù)的生產(chǎn)能力為 0.542 Mt/a, 占總生產(chǎn)能力的 22.23%;采用改進 UCC 工藝技術(shù)的生產(chǎn)能力為 0.2 Mt/a, 占總生產(chǎn)能力的 8.20%。中國石油化工是目前我國最大的乙二醇生產(chǎn)廠家, 生產(chǎn)能力達到 0.605 Mt/a, 占國內(nèi)總生產(chǎn)能力的 24.81%;其次是中海-殼牌, 生產(chǎn)能力為 0.32 Mt/a, 占總生產(chǎn)能力的 13.13

45、%;再次是石油化工-巴斯夫, 生產(chǎn)能力為 0.3 Mt/a, 占總生產(chǎn)能力的 12.31%。2009 年我國乙二醇的主要生產(chǎn)廠家情況如表 2-1 所示：表2-1 2009年我國乙二醇的主要生產(chǎn)廠家情況19生產(chǎn)廠家名稱生產(chǎn)能力kt/a技術(shù)來源中國燕山80SD 氧化法遼陽石油化纖公司200改進的 UCC 工藝撫順石油化工公司60殼牌氧氣法吉林只有化工公司159SD 氧化法20中國東方石油化工有限公司40SD 氧化法中國262SD 氧化法中國石油化工有限公605SD 氧化法司中國茂名100殼牌氧氣法中國聯(lián)合化學62殼牌氧氣法獨山子石油化工公司50SD 氧化法-巴斯夫300SD 氧化法中海-殼牌石油化

46、工320S氧氣法內(nèi)通遼金煤化工200自有開發(fā)的煤化工工藝合計2438第三章 工藝路線選擇3.1 概述乙二醇（ethylene glycol）又名“甘醇”、“1,2-亞乙基二醇”，簡稱 EG?；瘜W式為(CH2OH)2，是最簡單的二元醇。乙二醇是無色無臭、有甜味液體，對動物性，人類致死劑量約為 1.6 g/kg。乙二醇能與水、互溶，但在醚類中溶解度較小。用作溶劑、防凍劑以及滌綸的原料。乙二醇的高聚物聚乙二醇（PEG）是一種相轉(zhuǎn)移催化劑，也用于細胞融合；其硝酸酯是一種。3.2 乙二醇的目前乙二醇的工業(yè)生產(chǎn)方法主要是由乙烯氣相氧化生成環(huán)氧乙烷，再進行液相非催化水合制得乙二醇產(chǎn)品。該工藝路線完全依賴于不

47、可再生的石油資源，而基于煤化工和天然氣的氣取乙二醇的路線在與傳統(tǒng)的乙烯路線競爭中，逐漸體現(xiàn)出它的原料來源廣泛、成本低廉、工藝流程短、技術(shù)經(jīng)濟性高等優(yōu)勢，成為研究的熱點。氣法乙二醇可分為直接法和間接法，其中直接法是指 CO 和 H2 在催化劑的作用下直接生成乙二醇，該方法符合原子經(jīng)濟的要求，但由于壓力過高（50MPa）以及高溫下（230-260）催化劑活性和穩(wěn)定性之間的等問題，還不適合工業(yè)化應用；間接法由于工藝路線的差異，取得的進展各不相同，其中 CO 氧化偶聯(lián)法（又稱草酸酯法）對工藝條件的要求不高，反應條件相對溫和，已進入大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)應用階段，本項目即采用 CO 氧化偶聯(lián)EG。氣經(jīng)草酸酯制

48、乙二醇主要是指采用 C1-C4 的醇與 N2O3（由 NO 和 O2反應得到）反應生成亞硝酸酯，該反應無需催化劑，反應速度快然后 CO 和亞硝酸酯在催化劑作用下進行羰基化反應，催化偶聯(lián)草酸二酯，草酸二酯21加氫制得乙二醇。氣相法草酸酯工藝的反應方程式（1）、式（2）。2NO+1/2O2+2CH3OH2CH3ONO+H2O (1)2CO+2RONO(COOCH3)2+2NO(2)草酸酯加氫反應式(3)為：(COOCH3)2+4H22CH3OH+(CH2OH)2 (3)氧化偶聯(lián)制草酸二酯過程中產(chǎn)生的 NO 可循環(huán)使用，草酸二酯加氫過程中醇類出來，可以再利用。因此，草酸酯法總流程不消耗 NO 和醇類

49、。國內(nèi)福建物構(gòu)所、華東理工大學、中國石油化工、焦化和浙江大學等對氣相法草酸酯進行了深入研究。催化劑的研究多以-Al2O3 為載體，以 Pd 為活性組分，但催化劑助劑有差別。上述研究的催化劑反應性能詳見下表 3-1。表 3-1 國內(nèi)氣相法草酸酯催化劑性能對比亞硝酸甲酯的轉(zhuǎn)化率；CO 單程轉(zhuǎn)化率；草酸二甲酯的選擇性；草酸二乙酯的選擇性。目前，氣經(jīng)草酸酯制乙二醇技術(shù)的開發(fā)工作已集中于草酸酯催化加氫這一步。草酸酯催化加氫反應較為復雜，以草酸二甲酯為例，一般認為草酸二22國內(nèi)氣相法草酸酯研究催化劑成分溫度/轉(zhuǎn)化率/%選擇性/%福建物構(gòu)所Pd-Zr/-Al2O3100-15063.995Pd-Ti-Ce/

50、-Al2O312030-5896Pd-Fe/-Al2O380-9020-6096華東理工大 學Pd納米碳80-14085100石油化 工Pd/-Al2O3120-1608099焦化有 限公司Pd-Ir/-Al2O3125-15085-95浙江大學Pd-Ga/-Al2O3100-11035-5585甲酯首先催化加氫生成乙醇酸甲酯，乙醇酸甲酯再加氫形成乙二醇，乙二醇過度加氫則生成乙醇。由此可見，必須選擇合適的催化劑，并控制好反應條件使草酸酯加氫向有利于生成乙二醇的方向進行。草酸酯加氫可分為以為主的液相加氫催化劑和以為主的氣相加氫催化劑，國內(nèi)對草酸酯加氫制乙二醇的研究以氣相法為主，開展這方面研究工作

51、的有福建物構(gòu)所、華東理工大學、中國石油化工和復旦大學等。國內(nèi)相關(guān)研究單位的催化劑反應性能見下表 3-2 所示。表3-2國內(nèi)開發(fā)的草酸酯加氫催化劑性能氫氣與草酸二乙酯物質(zhì)量比；氫氣與草酸二甲酯物質(zhì)量比表3-3 CO氣相偶聯(lián)法與傳統(tǒng)環(huán)氧乙烷路線的對比23CO 氣相偶聯(lián)法與傳統(tǒng)環(huán)氧乙烷路線的對比CO 氣相偶聯(lián)法VS環(huán)氧乙烷路線原料煤化工或天然氣氣石油反應要求一般高工藝流程短長經(jīng)濟性對我國國情經(jīng)濟性高低技術(shù)性要求較低要求高國內(nèi)開發(fā)的草酸酯加氫催化劑性能研究催化劑溫度氫酯物質(zhì)量比轉(zhuǎn)化率/%選擇性/%福建物構(gòu)所Cu-Cr208-23046-6099.895.3Cu-Zn/SiO22201009990華東理

52、工大學Cu/SiO22058010099.1石油化工研究院Cu-Cr/- Si02210-23070-10010090復旦大學Cu/SiO22005010098綜上，本項目選擇經(jīng)濟綠色環(huán)保的 CO 氣相偶聯(lián)法再加氫制乙二醇。3.2.1 酯化羰化工藝氣相草酸酯工藝最早由宇部興產(chǎn)公司提出，首先是一氧化氮、氧氣與甲醇或乙醇經(jīng)過酯化反應生成亞硝酸酯，然后一氧化碳與亞硝酸酯在Pd/Al2O3 催化劑作用下反應生成草酸酯。酯化反應在整個氣制草酸酯工藝中是重要的反應之一，也是影響草酸酯工業(yè)化放大過程的最關(guān)鍵一步。酯化反應不需要使用催化劑，常壓下就很容易進行，但其反應相當復雜，除了產(chǎn)物亞硝酸酯生成以外，還有

53、HNO3、HNO2 等副產(chǎn)物生成。為了提高亞硝酸酯的生成率，減少副反應的生成，就需要合理的設(shè)計亞硝酸酯反應器和工藝流程。1. 酯化反應原理由 NO、O2 和 CH3OH 反應生成亞硝酸酯，無需催化劑，常壓下，在 3090就可以進行，主要反應有：主反應2NO + O2 2NO2 (1)NO2 + NO N2O3 (2)2ROH + N2O3 2RONO + H2O (3)副反應2NO2 N2O4 (4)H2O + 3N2O3 2HNO3 + 4NO (5)ROH + N2O3 RONO + HNO2 (6)24選擇性高低備注我國多煤少氣少油的國情，CO 偶聯(lián)法還能連續(xù)大量生產(chǎn)多種重要的化工原料H

54、2O + RONO ROH + HNO2 (7)ROH + N2O4 RONO +HNO3 (8)整個反應熱效應明顯。由于氮的氧化物的轉(zhuǎn)化反應是一積縮小的反應過程，且在酯化反應體系內(nèi)，所有的反應均為強放熱反應，從熱力學角度分析，降低溫度、增加壓力有利于反應進行。反應過程中生成的水可能會和 N2O3 或亞硝酸酯反應生成硝酸、亞硝酸等副產(chǎn)物，所以在設(shè)計反應器時，可考慮分離水和亞硝酸酯或減少兩者接觸時間等，這是目前大部分中采取反應精餾塔技術(shù)要考慮的主要之一。酯化反應器的設(shè)計與選型按照氣液接觸的方式，氣液反應器一般可分為 3 類：液膜型、氣泡型和流滴型，具體的反應器型式有填料塔、板式塔和鼓泡塔等。一般

55、認為，填料塔相界面積大，要求保持一定的噴淋密度，持液量小，適用于快速或瞬間反應過程，到較大的液相轉(zhuǎn)化率，其液體分布器的設(shè)計以及如何有效和快速的移除反應熱是設(shè)備設(shè)計的關(guān)鍵；板式塔相界面積較大，持液量較大，氣液傳質(zhì)系數(shù)較大，適用于快速和中速反應過程，合理的塔板設(shè)計能獲得極高的液相轉(zhuǎn)化率，缺點就是氣流壓降較大，受液泛限制；鼓泡塔相界面積小，持液量大，液體程度很高，適用于慢反應。酯化反應是一個快速反應，氣相流量較大，需要一定的持液量，因此酯化反應器應設(shè)計為填料塔或板式塔較合適。2.并流酯化反應工藝以亞硝酸甲酯為例，酯化反應器采取填料塔型式，類似活塞流反應器。草酸酯單元后的循環(huán)氣與甲醇、補充氧氣、水溶液

56、等并流從塔頂進入填料塔反應，塔釜氣液混合物冷卻后進行氣液分離，分離出的液體大部分與補充甲醇一起返回酯化反應器頂部；分離出的氣體進入甲醇洗塔，去除硝酸，然后進入羰化反應器，在羰化催化劑作用下進行草酸酯反應，羰化反應器出口氣體經(jīng)冷凝分離，氣體進入甲醇吸收塔，洗滌后送往酯化反應器頂部。 酯化反應25得到的亞硝酸酯為羰化反應的原料，兩個反應處于同一個循環(huán)回路，大量的循環(huán)氣體通過酯化反應器與羰化反應器，對于工藝操作的要求是非常高的，尤其是在工廠負荷調(diào)整或開停車期間。采用并流酯化反應工藝具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，該酯化反應器實際上相當于活塞流反應器，這與現(xiàn)有技術(shù)中所采用的反應精餾完全不同。并流酯化工藝流程示于圖

57、 3-1。亞硝酸甲酯（MN）的再生酯化反應于酯化反應器中進行，所有的反應物流從反應器頂部或上部并流進入反應器反應，實現(xiàn) NO 的氧化與 MN 的再生反應。酯化反應器內(nèi)填料的主要作用是增加氣/ 液相界面接觸面積，同時也起到有利于氣體混合和分散的作用。1酯化反應器 2甲醇洗塔 3羰化反應器 4甲醇吸收塔圖3-1并流酯化反應工藝流程示意圖采用并流酯化反應技術(shù)，在實際運行過程中，操作工人可以很容易地進行酯化反應操作，尤其是在生產(chǎn)工廠的負荷處于調(diào)整狀態(tài)時，即使本工藝過程中循環(huán)氣體流量變化大，也不必像操作精餾塔那樣，為滿足精餾塔處于正常的工作工況而不斷地來調(diào)整汽/液比，徹底避免了潛在的操作事故。采用并流酯

58、化技術(shù)，反應器結(jié)構(gòu)簡單且制造成本低，主要缺點是增加了凈化與干燥設(shè)備，流程較長。酯化反應器設(shè)計成氣液并流流程，能夠采用較大的液體通量，不僅避免了采用逆流流程時出現(xiàn)的液泛限制，同時不需要對塔本身采取移熱措施，大量的液體可以直接帶走大部分反應熱。26表3-4 并流酯化與精餾酯化的比較3.2.2 草酸二甲酯加氫工段1.羰化工序生產(chǎn)來的草酸二甲酯(COOCH3)2（簡稱 DMO）經(jīng)蒸汽加熱汽化后與氫氣混合，經(jīng)預熱器加熱到 200左右進入加氫反應器，在 2.5MPa 左右的操作壓力和催化劑的作用下，草酸二甲酯和氫氣反應生成粗乙二醇，化學反應方程式如下：2(COOCH3)2 + 4H2 (CH2OH)2+

59、2CH3OH反應產(chǎn)物經(jīng)冷卻氣液分離后的粗品乙二醇，送精制工序進行提純生產(chǎn)出符合工業(yè)品質(zhì)的優(yōu)等品乙二醇。在上述工藝生產(chǎn)中，不僅要控制好反應溫度和反應壓力，同時還要控制好反應物料的氫酯配比，即氫氣與草酸二甲酯的摩爾比，通?？刂圃?5080。其中氫氣的量能穩(wěn)定控制，而草酸二甲酯的量可由計量泵可準確控制打入氣化器中進行汽化，但草酸二甲酯的汽化受蒸汽壓力的影響，由于蒸汽壓力的不穩(wěn)定，進行氣化器內(nèi)的草酸二甲酯并不能 100%的汽化，蒸汽壓力高時草酸二甲酯的氣化量就大，反之則小。所以很難準確地控制氫酯比在 5080，這樣勢必就會造成過度加氫或不完成加氫等副反應的發(fā)生，生27并流酯化與精餾酯化的比較并流酯化V

60、S精餾酯化汽液接觸面積高低操作控制易控制不易控制，不能輕易停車反應器結(jié)構(gòu)簡單，易制造復雜，技術(shù)要求高反應器成本低高流程長短反應器移熱自帶移熱需要外界移熱選擇性高低能耗低高工藝操作彈性大小成諸如乙醇酸甲酯（CH3OCOCH2OH） 、 乙醇（CH3CH2OH） 、（C4H7(OH)2）等等副產(chǎn)品，其副反應化學方程式如下：(COOCH3)2 + 2H2 CH3OCOCH2OH +CH3OH(CH2OH)2+ H2 CH3CH2OH +H2O(CH2OH)2+ CH3CH2OH C4H7(OH)2 +H2O。本項目采用一種控制草酸二甲酯和氫氣配比的進料裝置，包括草酸二甲酯貯罐、預熱器與加氫反應器，草