煤制乙二醇开题报告.doc

安徽建筑工业学院材料与化学工程学院毕业论文开题报告题 目 600Ka/a煤制乙二醇工艺设计 专 业： 化学工程与工艺 姓 名： 缪双红 学 号： 11206040103 指导教师： 葛业君 20 15 年 3月 毕 业 论 文（设 计）开 题 报 告一、课题的目的与意义 乙二醇是一种重要的石油化工基础有机原料，可衍生出多种化工产品。主要用于生产聚酯(包括聚酯纤维、瓶用包装树脂、薄膜等)、防冻剂，也用于生产不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药等，此外还可用于涂料、照相显影液、刹车液以及油墨等行业，高纯乙二醇可用做过硼酸铵的溶剂和介质，还可用于生产特种溶剂乙二醇醚，用途十分广泛。目前，我国乙二醇的主要消费领域是聚酯，占到乙二醇总消费量的90以上。由于我国聚酯行业的飞快发展，对乙二醇的需求量不断增长。目前，世界上乙二醇的总需求量约2000万吨，其中中国占到了3040%。很多的有机化工产品都是以石油或石油加工后的产物为原料进行生产制备的，然而我国相对富煤少气缺油的基本化石资源储备现状却与以上基本事实不符。储备量不大的石油资源随着不断的被开采，其价格将会保持总体不断上涨的趋势。不能以我国相对丰富的煤炭资源生产化工产品，却以进151价格较高的石油用于基本化工产品的生产，这种资源的利用模式显然是不合理、不经济的。发展清洁高效的煤化工技术，以煤为原料生产多种化工产品将成为煤化工的重点发展方向。 目前，发展碳一化工，己成为取代石油工艺路线生产基础有机化工原料、液体燃料以及其他重要化工产品最有发展前景的途径，当前世界碳一化工在煤资源丰富的我国，正处于快速发展阶段。推动碳一化工的快速发展对实现化工原料多样化以及缓解石油资源短缺有重要意义，另外由于煤资源的清洁高效利用技术的不断开发，也有利于环境保护。碳一化工技术及其应用已成为化学工业中发展备受瞩目的领域心。 在市场需求刺激下，甲醇、二甲醚、乙二醇、醋酸、醋酐、甲醛、聚甲醛、丁辛醇等许多碳一化工产品的需求大幅度增加。随着关键技术不断的被突破，碳一化工产品下游的衍生物也加快发展。近来来，研究人员通过科技攻关和技术合作，相继成功开发甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制丙烯(MTP)、甲醇羰基合成醋酸技术、合成气一步法合成二甲醚、醋酸甲酯羰基化制醋酐、合成气合成乙二醇、甲醇制汽油等一批新技术新工艺。前面这些新工艺中有的由于工艺过程中的一些附属问题仍有待解决，正在加速进行工业化推进。以上提到的这些新技术新工艺中尤以合成气为原料合成乙二醇，以替代惯用石油乙烯法路线非常具有代表性，有重大的现实战略意义。填写内容格式：中文字体自选，不要加粗，全文要统一；英文为Times New Roman；字体大小：小四；1.25倍行距；表格空间根据需要，自由确定，但要考虑整体页面大小一致，可用回车键调整表二、研究现状和前景展望目前乙二醇工艺路线主要分为石油路线和非石油路线，工业合成乙二醇的主要方法是先经石油路线生产乙烯，再氧化乙烯生产环氧乙烷，最后由环氧乙烷非催化水合反应得到乙二醇。在石油价格居高不下的经济环境下，寻找一条经济的石油路线改进工艺或者非石油路线乙二醇合成路线已经成为研究热点。( 1) 直接合成路线以煤为原料制取合成气( CO + H2） ，再由合成气一步直接合成乙二醇。合成气直接合成乙二醇工艺最早由美国杜邦公司于1947 年提出此技术反应条件苛刻，需要催化剂和高温高压，至今未实现工业化。但它的进展还是很大的如果能突破，使反应在较温和的条件下进行，将非常有竞争力。( 2) 甲醇甲醛路线以煤为原料，通过气化、变换、净化后得到合成气，由合成气制甲醇，然后甲醇制乙烯，乙烯氧化得到环氧乙烷，最后由环氧乙烷水合法制取乙二醇。煤制烯烃在我国已有多个示范装置在建设中，需要经过几年才能成为成熟的工艺路线。( 3) 草酸酯路线以煤为原料，通过气化、变换、净化及分离提纯后分别得到CO 和H2，其中CO 通过催化偶联合成草酸酯，草酸酯再加氢生成乙二醇。该工艺流程短，成本低，是目前国内最受关注的煤制乙二醇技术目前，我国乙二醇产品主要用于生产聚酯、防冻液、粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂和聚酯多元醇等。其中聚酯是我国乙二醇的主要消费领域，其消费量约占国内总消费量的94.0%，另外约6.0%用于防冻剂、粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂以及聚酯多元醇等。近年来，我国聚酯（包括聚酯纤维、聚酯树脂和薄膜等）的生产发展很快，2000年生产能力只有595万吨，2006年已经增加到2190万吨，2010年已经增加到约3250万吨。据中国聚酯协会预测，2013年我国聚酯的产量将达到约3230万吨，对乙二醇的需求量将达到约1505万吨；2015年聚酯的产量将达到约4200万吨，届时对乙二醇的需求量将达到约2200万吨。加上在防冻剂以及其他方面的消费量，预计我国乙二醇的总需求量，2013年将达约1600万吨，2015年将达到约2400万吨。此部分内容要简要，不是文献综述。详细内容在论文或设计书中体现。三、课题主要内容、拟解决的问题、研究特色和创新之处1主要内容 目前工业上生产乙二醇都普遍采用传统的石油路线。由于石油资源的稀缺乙二醇的生产成本受石油价格影响波动较大。另外我国乙二醇都是通过大型石油石化公司的乙烯装置下游联产得到，生产工艺为引进的技术，并乙二醇产能增长受石油炼制装置的制约增长缓慢。近年来由于聚酯行业的强劲发展，我国的乙二醇产能明显不足，缺口巨大。随着聚酯工业的快速发展，我国的乙二醇长期供不应求。 利用我国相对丰富的煤炭资源生产重要的化工基础原料乙二醇，与我国“贫油、少气、富煤”能源资源结构相符合，不仅能够有效地缓解我国乙二醇产品市场的供需矛盾，对我国能源资源的合理利用、减小对石油资源依存度有深远的战略意义。 本课题拟以工业化前景看好的草酸酯法(co氧化偶联法)制乙二醇工艺为背景，参考相关文献及专利，以模拟手段对合成气制乙二醇的工艺流程进行设计模拟及优化研究。2需解决的问题 我国开展合成气制备草酸酯和由草酸酯加氢制备乙二醇的研究较晚，自20世纪70年代才开始陆续开始相关的研究工作。我国的研究也是在国外研究的基础上展开的。国内的中国科学院福建物质结构研究所、天津大学、华东理工大学、西南化工研究院、上海石化研究院等院校和研究机构对合成气制乙二醇进行了系列研究，从催化剂的研制、工艺条件的优化到工程开发都获得很大成就。同样首先是对草酸酯合成的研究。中国科学院福建物质结构研究所的陈庚申等研究了羰基化合成草酸二甲酯的催化工艺。他们采用浸渍法制备负载于A1203上的Pd催化剂用于过程的催化，反应原料气的组成为亚硝酸甲酯：一氧化碳：氮气为1：133：4，反应温度控制在433K左右，在气体空速2288 h叫的条件下反应1004 h，草酸二甲酯的平均时空产率为6115g(Lh)-1。实验结果表明使用适量的钛、钒作为助剂，有利于金属Pd的分散，从而提高催化效率。张炳楷等以金属Zr作为催化剂助剂，经过浸渍法制得的Pd-ZrA1203催化剂的活性比直接负载于A1203上的Pd催化活性高。 目前很多的有机化工产品都是以石油或石油加工后的产物为原料进行生产制备的，然而我国相对富煤少气缺油的基本化石资源储备现状却与以上基本事实不符。储备量不大的石油资源随着不断的被开采，其价格将会保持总体不断上涨的趋势。不能以我国相对丰富的煤炭资源生产化工产品，却以进151价格较高的石油用于基本化工产品的生产，这种资源的利用模式显然是不合理、不经济的。发展清洁高效的煤化工技术，以煤为原料生产多种化工产品将成为煤化工的重点发展方向。3特色和创新目前，发展碳一化工，己成为取代石油工艺路线生产基础有机化工原料、液体燃料以及其他重要化工产品最有发展前景的途径，当前世界碳一化工在煤资源丰富的我国，正处于快速发展阶段。推动碳一化工的快速发展对实现化工原料多样化以及缓解石油资源短缺有重要意义，另外由于煤资源的清洁高效利用技术的不断开发，也有利于环境保护。碳一化工技术及其应用已成为化学工业中发展备受瞩目的领域。四、研究方法、步骤和措施由煤间接制备乙二醇工艺主要分为三步(1)煤气化制备得到合成气，包括成气的脱硫脱硝净化，以及合成气的分离等工序；(2)一氧化碳与亚硝酸甲酯合草酸二甲酯，包括亚硝酸甲酯的再生；(3)草酸二甲酯加氢制备乙二醇。合成气乙二醇工艺的开发是以一氧化碳气相催化偶联合成革酸二酯工艺开发成功为基础的。 当前市场上生产乙二醇的成熟路线分为两种：一种是以石油炼制得到的乙烯为原料，另外一种以是中东廉价石油伴生气中的乙烷为原料。目前市场上供应的乙二醇基本都是由这两种工艺路线生产的，其中大部分的乙二醇是通过石油炼制的乙烯路线生产得到的；有少部分的市场供应是由中东提供的，即以廉价的石油伴生气中的乙烷为原料生产的乙二醇。国内当前重点开发的工艺路线是由煤或天然气制备乙二醇的方法。前两种成熟方法从乙烯开始后面的工艺相同，只是乙烯的原料来源不同，一种是来自石油的炼制，另外一种是来自石油伴生气中的乙烷的裂解，因此可以将这两种工艺归结为一种，即乙烯路线制备乙二醇：但是由于乙烷成本廉价，由乙烷路线生产乙二醇比石油炼制路线制备乙二醇成本低，有很大的竞争优势。然而由煤或者天然气为原料先得到合成气，再由合成气制备乙二醇的路线与乙烯路线是完全不同的。另外还有一种是生物质资源路线合成乙二醇。1. 乙烯路线合成乙二醇。 2. 环氧乙烷催化水合法。 3. 碳酸乙烯酯法. 4. 合成气路线制乙二醇 -草酸酯合成法(co氧化偶联法)。 五、参考文献1 江泽民对中国能源问题的思考J上海：上海交通大学学报，2008(3)：345-3592 关华能源一经济一环境系统协调可持续发展研究D博士学位论文天津：天津大学，20123 李涛碳一化工的技术、产品现状及其发展方向J化工进展，2012，31：1241284 李新柱，陈瑶，陈吉强煤化工路线合成乙二醇技术研究进展J煤化工，2007(3)：1 5-15 魏文德，主编有机化工原料大全M：比京：化学工业出版社，1999：991116 张有政，赵彩云，曲顺利乙二醇生产工艺的现状及发展趋势J氮肥技术，2012(4)：41467 Wi帅F MHighly Selectivitive Monoalkylene Glycol CatalystsP】EP 0529726A，1993-03-038 许茜，王保伟，许根慧乙二醇合成工艺的研究进展J】石油化工，2007，36(5)：194-1999 云英，李明乙二醇合成技术的研究进展J：l匕工科技市场，2006，29(6)：23-2810 蕊娟合成气制乙二醇工艺及催化剂研究进展C第七届全国工业催技术及应用年会工业催化，2010，18：13414011 Wilkes J B，Riclunond，CalifHy&ogenation catal3，stP】US4199479，1980042212 江镇海国内外合成气制乙二醇技术进展J合成技术及应用，2010(4)：2730 13 李新柱，陈瑶，陈吉强煤化工路线合成乙二醇技术研究进展J煤化工，2007(3)：1 5-1814 安学琴煤制乙二醇生产技术现状及产业化进展J】山西化工，2011(4)：24-2615 Fenton D M，Steinwand P JPleparation ofoxalatesPUS 3393136，1968-07-1616 Yasushi Shiomi，Tokuo Matsuzaki，Katsuro MasunagaProcess Forthe of a diesterofoxalicacidPUS4874888。1989-10-1717 陈庚申，宴会民，薛彪一氧化碳和亚硝酸酯合成草酸酯和草酸J天然气化工，1 995，20(4)：51018 保伟，马新宾，许根慧CO气相催化合成草酸二乙酷催化剂的强度研究J工业催化2003。1 1(10)：19-2219 王保伟，张旭，许茜，等CuSiO2