1.設計集摘要蒲城清潔能源化工有限責任公司乙二醇分廠草原狼團隊

1、1 乙二醇市場概述我國是世界上最大的乙二醇消費國，近年來，我國聚酯產業(yè)的發(fā)展大大刺激了乙二醇的需求，年均增速為 18.4%。聚酯是我國乙二醇的主要消費領域，聚酯消費占乙二醇消費總量的 90%左右，用于聚酯和非纖聚酯的生產。聚酯即滌綸，是聚酯原料經熔融紡絲及后加工制成的，廣泛應用于服裝、家用紡織品和產業(yè)用紡織品。非纖聚酯的應用主要是聚酯薄膜、瓶用聚酯和工程等，特別是用于液體產品包裝的聚酯瓶和聚酯膜等優(yōu)良包裝材料，這些產品的需求都在逐年增加。乙二醇也能用于不飽和聚酯樹脂、潤滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑以及、涂料 、油墨等行業(yè)下游的相關產品。面對迅猛發(fā)展的下游聚酯需求，國內乙二醇供應市場在自身產能

2、增速有限、表觀消費量增幅明顯的下，市場供應缺口較大，過去六年市場的進口依存度一直維持在 70%附近，乙二醇穩(wěn)居國內液體化工進口依存度最高產品的2013 年我國進口乙二醇 825 萬噸，達到歷史最高水平。而世界乙二醇產能已經出現(xiàn)過剩的態(tài)勢，大量國外低成本乙二醇沖擊國內市場。由于受到乙二醇大量進口的影響，國內乙二醇市場也著更為嚴峻的壓力和。生產工藝概述原料的確定該項目采用的主要原料是來自于蒲城清潔能源采用世界先進的8.7MPa潔凈煤氣化技術生產出氣。本項目為蒲城清潔能源化工有限責任公司年產 62 萬噸乙二醇項目，廠址在陜西蒲城縣平路廟渭北煤化工園區(qū)。現(xiàn)該公司擁有年產 180 萬噸甲醇、68 萬噸烯

3、烴能力，同時還為本項目提供甲醇。本項目還需要一氧化氮。工業(yè)它是在鉑網催化劑上用空氣將氨氧化的方法，大型的硝酸生產廠商能生成大量的 NO，以提供本項目所需的 NO。2.2 工藝確定乙二醇生產技術主要分為路線、煤路線和生物質資源路線。目前工業(yè)上生產乙二醇大都采用石油路線。但由于石油資源日益短缺，生產乙二醇的成本受石油價格波動很大，加之我國乙二醇都是由大型石油乙烯下游聯(lián)產，技 1 年產 62 萬噸乙二醇項目-設計摘要術受制于國外，乙二醇產能增長很慢，不能滿足市場需求，而我國煤炭資源相對較多，因此以煤為原料生產乙二醇逐漸成為我國煤化工發(fā)展的重點之一，是生產乙二醇產品的又一主要途徑。而生物制目前尚處于試

4、驗階段。本項目選擇氣經草酸二甲酯加氫工藝，采用中國福建物質結構研究所的煤制乙二醇全新工藝和催化劑技術，實現(xiàn)了原料綜合利用、經濟效益最優(yōu)化，且生產過程中有害物質較少，實現(xiàn)了從原料到產品的清潔、安全生產，并采用熱泵精餾，實現(xiàn)節(jié)能。2.3 工藝流程說明氣為原料，從粗氣中分離出 CO 和氫氣，其中有一氧化該工藝以粗碳(CO)與亞硝酸甲酯(MN)生成草酸二甲酯(DMO)的羰化反應，草酸二甲酯加氫生成產品乙二醇(EG)，一氧化氮、氧氣和甲醇生成亞硝酸甲酯進行酯化再生反應。主要流程包括原料預分離工段、CO 偶聯(lián)羰化及亞硝酸甲酯再生工段、副產物分離、草酸二甲酯加氫工段、產物分離工段五個工段。圖 2-1 工藝物

5、料集成圖 2 2.3.1 原料預分離工段原料粗氣（溫度：45；壓力：2.16MPa）進入變壓吸附塔，分離出 CO和氫氣，CO 與亞硝酸甲酯進行偶聯(lián)羰化反應，氫氣進入草酸二甲酯加氫工段。原料預分離工段工藝流程如下圖所示：圖 2-2 原料預分離工段流程圖2.3.2 CO 偶聯(lián)羰化及亞硝酸甲酯再生工段新鮮加入的 NO 和 O2、甲醇混合預熱后進入亞硝酸甲酯再生反應器，經換熱冷凝，塔頂分離出亞硝酸甲酯；塔底液體進入甲醇水溶液分離塔，其塔頂分離出甲醇，循環(huán)使用。來自原料分離工段的 CO 經減壓閥和換熱器，在 40，0.5MPa的體系下，和 N2、亞硝酸甲酯混合，進入換熱器，溫度升高到 135，進入偶聯(lián)反

6、應器，其中是以氧化鋁作載體的鈀催化劑，反應后經減壓閥和換熱器，變?yōu)?,2MPa，經閃蒸罐，罐底出草酸二甲酯和碳酸二甲酯的混合物，及少量的亞硝酸甲酯和甲醇混合物，塔頂氣體經分離罐分離出NO，剩余氣體經部分放空后，經換熱器和壓縮機循環(huán)進入偶聯(lián)反應器，分離出的 NO 進入 NO罐，循環(huán)進入亞硝酸甲酯再生工段。CO 偶聯(lián)羰化及亞硝酸甲酯再生工段工藝流程如下圖所示： 3 年產 62 萬噸乙二醇項目-設計摘要圖 2-3 CO 偶聯(lián)羰化及亞硝酸甲酯工段流程圖（1）圖 2-4 CO 偶聯(lián)羰化及亞硝酸甲酯工段流程圖（2）2.3.3 副產物分離工段該項目主要副產物為 DMC（碳酸二甲酯），副產物來自 CO 偶聯(lián)羰

7、化反應工段，先經過 DMO 分離塔，塔底得 DMO 去加氫工段，塔頂出主要含 DMC 的混合物，經過減壓閥后進入預分離塔，塔頂出含亞硝酸甲酯的氣體組分，經冷凝排空后的亞硝酸甲酯循環(huán)去 CO 偶聯(lián)工段循環(huán)利用，塔底是含 DMC 與甲醇的混合 4 物，經過離心泵加壓后進入加壓分離塔，由于普通精餾塔耗能較高，采用熱泵精餾技術對混合物進行分離，塔頂通過與塔底物流換熱后部分回流其余甲醇回收，去甲醇罐循環(huán)使用，塔底 DMC 與塔頂物流換熱后通過閃蒸分離部分返回塔頂，剩余部分去副產物儲罐。圖 2-5副產物分離工段流程圖2.3.4 草酸二甲酯加氫工段從閃蒸罐塔底出來的混合物流，經換熱進入草酸二甲酯分離塔，塔頂

8、甲醇、碳酸二甲酯、亞硝酸甲酯混合物經減壓閥、換熱器后進入亞硝酸酸甲酯分離塔，塔頂主要是含亞硝酸甲酯的混合物，經放空后回收亞硝酸酸甲酯，其去向 CO 偶聯(lián)工段；塔底經加壓后在 1MPa 下進入分離塔，塔頂產生甲醇，再進入甲醇罐循環(huán)利用；塔底主要副產物為質量分數 99.9%的碳酸二甲酯。草酸二甲酯分離塔塔底主要為草酸二甲酯，經加壓后與變壓吸附分離工段加壓預熱后的氫氣混合，在2.5MPa，200條件下，進入第一個加氫反應器，其中的催化劑為 Cu/SiO2 加氫催化劑，反應產物又與氫氣混合，加熱到 200，進入到第二個加氫反應器，經冷卻后進入閃蒸分離罐，將未反應的氫氣與草酸二甲酯循環(huán)回第一個加氫反應器

9、，進行循環(huán)反應。草酸二甲酯加氫工段工藝流程如下圖所示： 5 年產 62 萬噸乙二醇項目-設計摘要圖 2-6 草酸二甲酯加氫工段流程圖2.3.5 產物分離工段閃蒸分離罐罐底乙二醇粗產品經減壓閥后進入粗產品分離塔，塔頂甲醇和乙醇的混合物經分離塔分離后，甲醇去甲醇罐循環(huán)使用，乙醇進入乙醇罐區(qū)，廢水去三廢處理。粗分離塔塔底混合物進入 MG 分離塔，塔頂分離出的 MG 經加壓后進入第二個加氫反應器進行循環(huán)反應。塔底主要是含乙二醇和 1,2-混合物，經減壓閥、換熱器后，在 75,50KPa 體系中，進入減壓分離塔，塔頂產物質量分數為 99.9%的乙二醇經冷卻加壓后，進入乙二醇藝流程如下圖所示：罐。產物分離

10、工段工 6 蒲城清潔能源化工公司乙二醇分廠“草原狼”團隊圖 2-7產物分離工段流程圖（1）圖 2-8產物分離工段流程圖（2）3 工廠設計考慮了原料、市場、交通、政策、環(huán)境承受能力等各方面，廠址選擇在陜西蒲城縣平路廟渭北煤化工園區(qū)。在此基礎上，根據國家相關行業(yè)標準，結合實際情況，本設計團隊采用 Auto CAD 進行了廠區(qū)布置、車間布置和管道布置，如下圖所示： 7 年產 62 萬噸乙二醇項目-設計摘要圖 3-1 廠區(qū)布置總圖4技術經濟指標表 4-1 主要技術經濟指標 8 蒲城清潔能源化工公司乙二醇分廠“草原狼”團隊5 總結本次設計大賽要求為某一大型綜合化工企業(yè)設計一座采用清潔生產工藝制取乙二醇的分廠。經過對產品的綜合分析，采用中國福建物質結構研究所的煤制乙二醇全新工藝和催化劑技術，粗氣為原料，原料直接來源于本公司的 PSA-CO2-I 工段，原料豐富，方便。氣經草酸二甲酯加氫工藝是一條新興的煤工藝路線，其工藝要求不高，條件溫和，原料來源豐富，成本低。本年產 62 萬噸乙二醇項目，項目符合國家的產業(yè)政策、能源和環(huán)境保護政策。本項目設計過程中注重節(jié)能環(huán)保，并且本項目對原料進行了充分的利用，最大限度的增產乙二醇，經濟效益明顯。生產過程清潔，廢棄固體可回收，過程中排放的氣體均到達國家排放標準，排放的水經處理后可進