煤制合成气生产聚合级乙二醇新技术(WHB新技术)及其工

煤制合成气生产聚合级乙二醇新技术（WHB新技术）及其工程放大补充试验结果中国五环工程有限公司华烁科技股份有限公司鹤壁宝马实业有限公司报告人：王先厚目录技术开发背景1WHB新技术介绍2工程放大补充试验主要结果3工程放大风险分析5年产30万吨乙二醇项目技术经济分析6WHB新技术特点4现场技术交流会情况71、技术开发背景----产品市场是一种重要的大宗基本化工原料，是世界上消费量最大的多元醇。乙二醇用途95％用于同对苯二甲酸(PTA)反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），即聚酯树脂，可作为聚酯纤维和聚酯塑料的原料。乙二醇还可以与邻苯二甲酸、顺丁烯二酸和反丁烯二酸等多元酸反应生成相应的聚合物，统称醇酸树脂。乙二醇还可直接用作防冻剂和配制发动机的冷却剂。乙二醇生产在生活中的应用涂料聚酯树脂防冻剂涤纶纤维包装用聚酯树脂1、技术开发背景----产品市场1、技术开发背景----世界乙二醇现状2011年全球乙二醇生产能力约为2600多万吨，产量2000万吨左右，全球开工率平均约为77%，全球乙二醇产能相对过剩。世界EG供需量及预测05101520253090919293949596979899ooo1o2o3o4o5o6o7o8o9101112131415世界EG供需量（百万吨）65707580859095100开工率（%）需求量开工率产能1、技术开发背景----中国乙二醇现状近年来，随着我国聚酯工业的快速发展，我国乙二醇的消费量不断增加。2011年中国乙二醇表观消费量1046.4万吨，而产量只有320万吨左右，进口量高达727万吨，自给率仅为30%。世界产能相对过剩，而我国供不应求。2002-2011年国内EG表观消费量情况302346.2432.1508.9560659705.5777.1944.11046.40200400600800100012002002200320042005200620072008200920102011国内供需量（万吨）05101520253035404550自给率（%）国内产量进口量表观消费量自给率1、技术开发背景----产品市场年份产量进口量出口量表观消费量自给率/%200220032004200520062007200820092010201191.496.995.4110.1156.0178.8186.8195.0280.0320.0214.6251.6339.1400.0406.0480.0521.6582.8664.6727.03.22.32.61.22.00.22.90.70.50.6302.0346.2432.1508.9560.0659.0705.5777.1944.11046.430.228.022.121.627.827.926.525.129.730.0乙二醇国内市场需求量大:2011年国内消费1046万吨，是全球第一大消费国;增长快:2000年至2011年国内表观消费量平均增长15.7%;进口依存度高:近几年进口依存度始终高达70%以上。1、技术开发背景----工艺技术路线乙二醇生产工艺技术路线以原料可分为：石油路线与煤路线石油路线：原油→乙烯→环氧乙烷→乙二醇该路线是目前国内外生产乙二醇的主要方法，占绝对统治地位。随着全球石油资源日益匮乏及其价格快速上涨，资源与成本的矛盾将日益突出。国内乙二醇装置需引进国外环氧乙烷/乙二醇工艺技术，投资高。煤路线：煤→合成气→草酸二甲酯→乙二醇原料以煤基合成气或其他来源的CO、H2为原料。符合我国缺油、少气、富煤的资源特点。产品成本同石油路线相比，具有成本竞争优势。1、技术开发背景----工艺技术路线煤路线生产乙二醇技术发展历程：1966年美国UOP公司公布了CO、醇在液相催化体系中直接耦联合成草酸二烷基酯的专利，反应原理为：OHCOOROROHCO222)(212280年代初，美国ARCO化学公司和日本宇部兴产公司，使耦联反应在无水条件下进行，随后投入大量力量进行工业化研究。国内中科院物构所和丹化科技、上海金煤于2009年建成世界上第一套煤制乙二醇年产20万吨大规模工业化装置。上海蒲景与华理、淮化于2010年建成煤制乙二醇年产1000吨中试装置。上海焦化进行了煤制乙二醇模式试验。日本宇部与东华科技合作在国内进行草酸二甲酯加氢的中试试验。中石化在扬子石化进行千吨级煤制乙二醇中试试验。西南院进行了年产30吨煤制乙二醇中试。2、WHB新技术介绍研发单位简介2、WHB新技术介绍第一阶段：三项关键催化剂、生产工艺及反应器研发：1、从2006年开始，华烁科技股份有限公司经过四年潜心研究的煤制乙二醇3项关键催化剂，成效显著。2009年9月通过湖北省科技厅组织的科技成果鉴定，鉴定意见为“该三项关键催化剂成果具有创新性，总体上达到国际先进水平。其中催化剂选择性、低温活性主要指标处于国际领先水平。2、申请幵获得授权1项合成气制聚合级乙二醇工艺专利，3项关键催化剂专利、1项工艺技术专利和1项催化剂专用的反应器专利。2.1、一氧化碳原料气脱氢催化剂及其制备和应用方法CN101543776.A2.2、一种气相合成草酸酯催化剂的制备方法CN101543784A2.3、一种草酸二甲酯加氢制乙二醇催化剂及其制备方CN101607205A2.3、一种生产聚合级乙二醇幵联产乙醇酸甲酯的方法CN101544539A2.4、用于以煤制合成气制备乙二醇的管壳型固定床反应CN201598244U2、WHB新技术介绍第二阶段：年产300吨中试试验：2009年9月中国五环工程有限公司、华烁科技股份有限公司和鹤壁宝马集团有限公司决定合作开展年产300吨煤制合成气生产乙二醇中试试验。2009年12月完成中试装置工艺包设计。2010年8月完成了中试装置的基础工程设计及详细工程设计。2011年2月年产300吨煤制合成气生产聚合级乙二醇中试装置机械竣工。2011年3月28日中试装置正式投料试车。中试累计运行时间：脱氢催化剂累计运行时间超过2900h，合成及加氢催化剂累计运行时间均超过1500h。2011年12月12日通过国家能源局组织的专家鉴定。2、WHB新技术介绍第三阶段：工程放大补充试验：2012年1-6月三方通过大量的工艺计算、反复的方案比较论证与实验室试验，提出了一些重大的优化、完善及改进的技术方案。为验证这些技术方案的可行性，7-11月在中试装置上又进行了中试装置改造及工程放大补充试验，全部试验达到了预期的理想结果。2、WHB新技术介绍工艺原理-化学反应NOCOOCHCOONO222CH233羰化反应OHONOCHOOH2323221NO22CHOHCHOHCHCOO3222232)(H4)(CHOHOHCHO2)(21H42CO2222酯化再生反应加氢反应总反应2、WHB新技术介绍工艺原理-工艺流程PSA脱氢羰化再生分离加氢吸收分离DMCDMO聚合级EG合成气H2CONOMNO2CH3OH2、WHB新技术介绍主要原材料及公用工程消耗一原材料1CO100%计Nm3/t8072H2100%计Nm3/t15683O2100%Nm3/t2034甲醇99.9%kg/t54二公用工程13.8MPa蒸汽t/t0.921.2MPa蒸汽t/t630.6MPa蒸汽t/t0.54锅炉给水t/t0.155低温水t/t286循环水t/t6137电Kwh/t5763、工程放大补充试验主要结果工程放大补充试验主要成果：3.1在中试基础上对工艺及装置优化、整改、完善以后，打通了与工业化装置主流程完全一致的全流程。3.2进一步验证了脱氢反应器、羰化反应器、加氢反应器、酯化再生反应器、EG分离塔等关键设备的可靠性、先进性。3.3经多项节能降耗的设计优化与试验验证，煤制聚合级乙二醇的工业化装置的能耗能有较大降低。3、工程放大补充试验主要结果3.4TH-5选择性脱氢催化剂：3.4.1脱氢催化剂在空速2250～2500h-1、热点温度174～175℃和进口H2含量0.15～0.25%条件下，出口H2含量50～90×10-6（指标要求≤100×10-6），CO2增量0.65～0.72%。3.4.2脱氢反应器温度控制稳定，热点温度波动仅1℃。3.4.3此工程放大补充试验期间，催化剂活性稳定。3、工程放大补充试验主要结果3.5HDMO-1草酸二甲酯合成催化剂3.5.1DMO时空收率可达590～670g/L·h，MN转化率为80～88%。3.5.2DMO选择性～99.5%，主要副产物为DMC。3.5.3合成反应器热点温度稳定在134～136℃，可±1℃控制。3.5.4补充试验期间，活性稳定。3、工程放大补充试验主要结果3.6HEG-1草酸二甲酯加氢催化剂3.6.1在热点温度193~194℃、氢酯比60、压力2.4~2.5MPa、液空速0.45h-1时，HEG-1草酸二甲酯加氢催化剂的DMO转化率＞99.9%，EG选择性96～97%，EG时空收率约256g/Lh。3.6.2在热点温度199~200℃、氢酯比60、压力2.4~2.5MPa、液空速0.50h-1时，HEG-1草酸二甲酯加氢催化剂的DMO转化率＞99.9%，EG选择性96～97%，EG时空收率约284g/Lh。3.6.3加氢反应器温度控制稳定，热点温度波动仅1℃。3.6.4工程放大补充试验期间，催化剂活性稳定。3、工程放大补充试验主要结果3.7工程放大补充试验产品EG质量聚合级乙二醇有纯度、外观、色度、水份、密度、沸程、酸度、铁含量、灰分、二乙二醇、总醛和紫外透光率十二项指标。其中，对煤制乙二醇而言，220nm紫外透光率最难达标。去年，我们将中试产品送国家石油石化产品质量监督检验中心（广东）检测，产品质量为国内第一家同时达到GB／T4649－2008优等品和美国ASTME2470－2007聚合级要求。3、工程放大补充试验主要结果工程放大补充试验中精馏得到的乙二醇产品主要质量指标日期11.10用户抽样11.811.7用户抽样11.711.511.311.1指标要求220UV,%82787982788281≥75EG纯度，%99.9299.9499.9099.9199.9499.9399.89≥99.8水份，ppm200100300300200200200≤1000其他九项指标抽查监控，均达到聚合级乙二醇的指标要求。●同时开发配备有乙二醇的精制技术，主要处理精馏分离工况波动等情况下生产的220nmUV值不达标的产品，例如：开车初期UV值65%的不合格产品经精制处理后可达到82%以上。4、WHB新技术特点4.1开发模式特点4.1.1研究、工程、生产强强联合的开发模式由国内著名的具有近40年氨合成、耐硫变换、精脱硫、贵金属等8大类催化剂的研究、大规模生产和使用经验的华烁科技股份有限公司（湖北省化学研究院）负责催化剂的开发、研究及生产，开发的三项关键催化剂主要技术指标居国际领先水平。中国五环工程有限公司牵头成套工艺技术开发，有利于在技术开发的开始阶段利用工程公司的丰富工程经验将工艺技术开发同工程开发相结合，优化工艺技术，保证技术的先进性、经济性、可靠性及安全性。经过中试装置的设计、建设、开车到大规模工业化装置工程化开发过程，获得了大量可靠的中试试验数据，掌握了影响乙二醇项目的可靠性、安全性、经济性的关键技术，取得了丰富的实践经验，为乙二醇技术的工业化提供了保障。宝马集团长期从事化工生产，有丰富的化工开车、生产经验。4、WHB新技术特点4.2.2专业化开发模式相关专业化强的关键技术如管壳式反应器、乙二醇分离工艺等委托专业的国内著名的研发机构研发，保证了关键技术的先进性及可靠性。4、WHB新技术特点4.2工艺技术特点4.2.1催化剂技术指标先进，关键指标均达到目前国内外同类技术开发的先进水平。预期寿命长。4.2.2开发了专用反应器，具有轴向温差小，操作稳定的特点。草酸酯合成反应器及草酸酯加氢反应器是国内单台生产能力最大的反应器之一。4.2.3草酸酯合成系统压降低、循环气量小，循环气压缩机功率小，能耗低。4.2.4采用新型塔器分