甲醇脱氢制甲酸甲酯

5000t/a甲醇脱氢制甲酸甲酯工艺技术和装置甲酸甲酯是一种用途广泛的低沸点溶剂，可直接用作杀虫剂、杀菌剂和用于处理谷物、水果、干果、烟草的熏蒸剂。常用作医学、农药和有机合成的中间体，醋酸纤维素的溶剂。目前，工业上主要用作生产二甲基甲酰胺和甲酸的中间产品，近年来甲酸甲酯作为碳一化学的中间体和无毒羰基化试剂，引起各方面关注，对甲酸甲酯的应用研究非常活跃。我国早期工业上都以甲酸、甲醇酯化法小规模生产甲酸甲酯，工艺落后，消耗大，成本高，且排放含酸污水造成环境污染。根据国内需求，西南化工研究设计院于1984年着手开展甲醇脱氢制甲酸甲酯及其配套催化剂的研究，1986年完成扩大试验研究，开始在国内推广应用，原计划1987年可实现工业化，后因厂家基建任务推迟，于1990年在江苏武进化肥厂第一套2000t/a工业甲酸甲酯装置投产成功（产品用于生产二甲基甲酰胺），此后相继在黑龙江牡丹江化工五厂、广东开平氮肥厂、辽宁大洼化工总厂及我院内共建立装置⑤套，装置总生产能力约2.2万吨/年。本项目1993年获化工部科技进步二等奖，专用催化剂1999年获四川省科技进步三等奖。1、项目名称5000t/a甲醇脱氢制甲酸甲酯工艺技术和装置。2、装置规格和技术指标2.1原料规格甲醇：要求符合国家GB338－92标准2.2产品规格：（1）甲酸甲酯：纯度97%水〈0.5%甲醇～2.5%（2）副产脱氢尾气：含氢量：～85%气量：800～1000Nm3/t甲酸甲酯压力：常压2.3装置水平：（1）能保证连续稳定生产纯度97%的甲酸甲酯5000t/a。（2）每年连续运行7200小时。（3）采用集中控制系统。2.4工艺原理：甲醇经汽化、过热后，在专用催化剂作用下，进行脱氢反应生成甲酸甲酯，同时付产氢气。反应方程式如下：主反应：2CH3OH=HCOOCH3＋2H2－52.56KJ/mol副反应：CH3OH=CO＋2H2－90.7KJ/molCO＋H2O=CO2＋H2＋41.2KJ/mol该反应为吸热反应，需外部供热。生成的甲酸甲酯经冷却、冷凝、吸收、分离、精制后，含量为97%的甲酸甲酯产品，副产尾气送出系统。2.5工艺流程简述：甲醇先经过汽化塔汽化、过热器过热到反应温度后，进入脱氢反应器进行脱氢反应。反应生成的甲酸甲酯、未反应的甲醇和脱氢尾气一起经冷却、冷凝后，进入甲酸甲酯吸收塔，塔釜含甲酸甲酯和甲醇的粗产品送至产品精馏塔，塔顶得含97%的甲酸甲酯产品，塔釜甲醇返回反应系统重新参与反应。由甲酸甲酯吸收塔顶部送出来的尾气，经水洗塔水洗涤后送出系统，塔釜含甲醇的水洗液送入甲醇回收塔回收甲醇，回收的甲醇送回系统作原料。本工艺用低温甲醇吸收反应物中的甲酸甲酯。原料甲醇过热和脱氢反应所需的热量由一套专用的导热油循环供热装置提供。2.6公用工程条件：1）.冷却水：0.35MPa28℃300m3/h2）.脱盐水：0.30MPa25℃0.5m3/h3）.供电：220V/380V500Kw4）.蒸汽：0.35MPa4t/h5）.仪表空气：0.60MPa80m3/h6）.燃料煤（加热导油）：0.30t/h7）.工业纯氮：O2≤0.2%200Nm3/每次（催化剂活化用）8）.氢气：99.5%800Nm3/每次（催化剂活化用）2.7占地面积：甲酯主厂房区18×18m2（五层框架）导热油装置区12×10m2（一层平房，层高≥8米）冷冻站12×10m2（一层平房）主控制室8×5m2分析控制室6×5m2（其他管理、卫生、生活、备品、检修用房另设）3、装置运行费用估算3.1原料及公用工程消耗（以吨97%甲酸甲酯产品计）甲醇99.5%1.35吨/吨脱盐水0.35MPa1.00吨/吨冷却水0.35MPa500吨/吨电380V/220V400Kwh/吨蒸汽0.35MPa4.4吨/吨仪表空气0.60MPa150m3/吨煤0.52吨/吨回收副产尾气（H2～85%）800～1000Nm3/吨3.2成本估算：依据当前原料甲醇市价2000元/吨计，根据甲酸甲酯单耗进行估算，预计每吨产品车间成本为3800～4150元/吨。本车间付产含85%的氢气，可回收至用于合成甲醇或合成氨，则甲酸甲酯吨成本可下降600~800元。3.3操作人员配备：本装置操作岗位设为主控、现场、冷冻站、导热油、分析五个岗位另加三名维修人员及适当管理人员，全车间配备25人左右。甲醇羰基化经甲酸甲酯合成甲酸技术甲酸是有广泛用途的重要化工原料，本公司在自主成功开发并建设甲醇羰基化合成甲酸甲酯3万吨/年工业装置后，再次成功开发了甲醇羰基化经甲酸甲酯制甲酸的生产技术，具有工艺流程短，原料易得，投资省，无三废排放，生产成本低等优点。一、甲醇羰基化经甲酸甲酯制甲酸技术工艺流程甲醇与CO在催化剂的作用下，羰基化反应生成甲酸甲酯后经过加压精馏后得到甲酸甲酯，然后采用自催化水解法进入水解反应制甲酸阶段（包括甲酸甲酯反应与蒸馏、水解反应、甲酸分离、甲酸浓缩等工序），涉及反应式如下：CH3OH+CO→HCOOCH3△H=-29.1KJ/molHCOOCH3+H2O→HCOOH+CH3OH△H=-2.83Kcal/mol工艺流程图如下：甲醇羰基化经甲酸甲酯制甲酸工艺流程图工艺流程简述：CO和甲醇与催化剂混合后在一定的压力和温度下发生羰基化反应生成甲酸甲酯，用甲醇吸收尾气夹带的甲酸甲酯、甲醇，冷凝液回流到反应器中。含有甲酸甲酯的粗产品在加压精馏塔中进行精馏，塔顶采出甲酸甲酯产品，塔底采出采出物经过滤除去废催化剂后，循环回反应器使用。甲酸甲酯与水混合后经反应器预热后进入甲酸水解反应器进行水解反应，反应生成甲酸与甲醇。反应液经蒸馏、分离、精馏得产品甲酸；没有反应的甲酸甲酯和副产甲醇回收后循环使用。三、甲醇羰基化经甲酸甲酯制甲酸消耗甲醇羰基化经甲酸甲酯制甲酸原料消耗（以每吨85%甲酸产品计）原料名称规格单位正常用量COCO≥96.0％（V）Nm3630甲醇99.85％（wt）Kg30甲醇钠≥30％（wt）Kg18甲醇羰基化经甲酸甲酯制甲酸公用工程消耗（以每吨85%甲酸产品计）项目名称规格单位消耗蒸汽1.0Mpa,饱和T7.8循环水0.4Mpa,32℃M3700一次水0.4Mpa,25℃M335软水0.4Mpa,25℃M30.6电6Kv/380v/220v/50hzKwh900仪表空气0.4～0.6MpaNm350四、甲醇羰基化经甲酸甲酯制甲酸装置投资30kt/a甲醇羰基化经甲酸甲酯制甲酸生产装置(不含贮罐区和公用工程)投资约10000万元，车间成本约2400元/吨，目前甲酸售价(90%)约为4000～5000元/吨,具有很好的经济效益。可提供5～100kt/a不同规模的甲醇羰基化经甲酸甲酯制甲酸生产装置的技术转让、工程设计、部分硬件或工程总承包。