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文档简介
1、巴斯夫重庆MDI体化项目基本情况重庆MDI一体化项目是以重庆化医控股(集团)公司与德国巴斯夫为投资主体,在重庆(长寿)化工园区建设以MDI为核心,实行上、中、下游产品链全面配套十七套大型化工设备。总投资达40亿美元。主要装置规模及投资表序号装置名称装置规模(万吨/年)总投资(万元)投资主体备注1MDI装置40800000BASF独资2硝基苯装置403苯胺装置304乙炔装置25529133化医独资长化5BDO装置14250000化医独资或合资建峰6聚氯乙烯装置(PVC)32138241化医独资或合资长风7氯丁橡胶4103679化医独资长化8异植物醇2.2160000化医独资或合资建峰9醋酸652
2、39619化医独资或合资建峰10合成氨20149595化医独资建峰11硝酸40化医独资12甲醇80177107化医独资长风13甲醛40化医独资14氯碱30137971化医独资天原15空分装置13.5万Nm3/a111569化医参股或控股长化16合成气分离10万Nm3/a149641化医参股或控股长化17热岛中心3x470t/h燃煤锅炉300MW发电机组224783化医参股或控股给排水序号装置名称给排水规模1MDI装置16000m3/h循环水站,50m3/h除盐水系统2硝基苯装置3苯胺装置4乙炔装置5X13000m3/h循环水站5BDO装置6300m3/h循环水站,全厂污水处理站6聚氯乙烯装置(
3、PVC)16000m3/h循环水站7氯丁橡胶处理能力1000m3/h的污水处理站8异植物醇全厂污水处理站9醋酸处理能力120m3/d的废水处理站10合成氨处理能力300m3/d的污水处理站(为一体化项目配套:60000m3/h循环水站,650m3/h除盐水站,4860m3消防水池,消防废水收集池:北区4860m3,11硝酸南区3240m3)12甲醇13甲醛14氯碱循环水站15空分装置循环水站16合成气分离17热岛中心循环水站、化学水处理系统、生活污水处理装置热岛中心:3X470t/h循环硫化床锅炉、1X50MW高温高压背压式汽轮发电机组、2X125MW抽汽凝汽式汽轮发电机组相关化工知识MDI即
4、二苯基甲烷二异氰酸酯,是生产聚氨酯的基本原料,聚氨酯被广泛运用于冷热保温绝缘材料,包括建筑物、汽车、冰箱、冷冻箱和供暖制冷系统或者管道保温。制备或来源:以苯胺为原料,与甲醛反应,在酸性溶液中缩合,用碱中和,然后蒸馏,可制得二氨基二苯甲烷,然后与碳酰氯反应可制得,再精馏精制。现有技术:目前全球流行的MDI生产方法基本是以苯胺为原料,经光气法以后再还原形成粗品的MDI产品,再经分馏装置,分离出纯MDI和聚合MDI。最新技术:由于光气其巨大的危害性,所以许多工厂都在积极研制新的合成工艺以取代光气法生产,如碳酸二甲酯法,但是目前这些方法还只是在小试车间内有成功的案例,根本无法应用于大规模的生产。MDI
5、和TDI(甲苯二异氰酸酯,由甲苯硝化生成二硝基甲苯,再经还原得到甲苯二胺。甲苯二胺与光气反应即得TDI)互为替代品,都是生产聚氨酯的原料。目前MDI的价格略贵一些,但毒性比TDI低,同时MDI形成的聚氨酯产品的模塑性相对较好。主要供应商:欧美企业:巴斯夫、拜耳、亨斯迈、陶氏;日韩企业:日本聚氨酯、三井、锦湖三井;国内企业:烟台万华。硝基苯有机化合物,又名密斑油、苦杏仁油,遇明火、高热会燃烧、爆炸。与硝酸反应剧烈。硝基苯是通过使用浓硝酸和浓硫酸的混合物对苯进行硝化反应而制备的。作有机合成中间体及用作生产苯胺的原料。苯胺苯胺是重要的化工原料,主要用于医药和橡胶硫化促进剂,也是制造树脂和涂料的原料。
6、工业上主要采用两种方法生产:由硝基苯经活性铜催化氢化制备,此法可进行连续生产,无污染。氯苯和氨在高温和氧化铜催化剂存在下反应得到。苯胺制备技术进展概述苯胺生产工艺路线目前苯胺生产工艺路线主要有硝基苯铁粉还原法、苯酚氨化法和硝基苯催化加氢法,分别占苯胺总生产能力的5%、10%和85%,开发的新工艺路线中以苯直接胺化法较有前途,但与实现工业化还有一定距离。硝基苯铁粉还原法该法是最早的苯胺工业生产方法,其污染环境,设备腐蚀严重,操作维护费用高,难以连续化生产,现已基本淘汰,目前只有拜尔在西维吉尼亚洲的新马丁斯维勒的装置采用此工艺。苯酚胺化法苯酚胺化的理论产率为99%,优点是原料易得、生产方法简单、催
7、化剂廉价、产品质量好、“三废”少,适于大规模连续生产,并可根据需要联产二苯胺,但比硝基苯催化加氢工艺成本高,目前只有美国阿里斯特克化学公司和日本三井石油化学公司采用此工艺。硝基苯催化加氢法该法以硝基苯为原料,氢气为还原剂,铜/硅、镍或铂/钯为催化剂,以氢为还原剂,将硝基苯还原生成苯胺,理论产率为99%,我国全部采用该法生产。该法的硝化环节很关键,设备投资占总固定投资的50%以上。硝基苯催化加氢生产主要采用混酸硝化法,可采用等温或绝热硝化工艺,等温硝化能耗大,反应时间长,副产物多,收率低,产品质量差;绝热硝化工艺突破了反应必须在低温下恒温操作的传统观念,物料停留时间短,副反应少,是当前最有前途的
8、一种硝化技术。国外采用绝热硝化工艺的公司较多,而国内的主流技术为等温硝化工艺。胺化过程包括固定床气相加氢、流化床气相加氢以及硝基苯液相催化加氢工艺。除德国巴斯夫公司采用流化床外,其他公司多采用固定床反应器。我国除山东烟台万华聚氨酯集团有限公司采用固定床反应器外,其他公司均采用流化床反应庚器。硝基苯催化加氢技术进展硝基苯催化加氢技术不断改进:气相催化加氢改为液相催化加氢;开发活性高、负荷大、稳定性好、机械强度高、寿命长而价廉的催化剂;苯绝热硝化代替苯等温硝化等。莫贝公司研制出由金、银、铂或钯等贵金属制成的网状、波纹状或蜂窝状催化剂,以甲醇为溶剂,于131150C、6.4MPa压力下硝基苯加氢反应
9、63min,苯胺收率98.1%以上。英国石油合成研究所披露了合金膜催化剂的制备方法:将含80%95%钯和5%20%铑或钌的金属膜,用电化学方法在其一侧或两侧电镀上一层锌,锌与金属膜厚度之比为1:10100,于250C加热2h后,用沸腾的20%盐酸处理,除去锌,得到多孔表面的金属催化剂薄膜,用于加氢反应。英国Reading大学和皇家学院与JohnsonMatthey合作开发了一种带磁性贵金属催化剂的新体系,将该催化剂用于硝基苯转化制苯胺的研究,其反应时间较对比催化剂缩短了1/2。采用涂石墨的磁铁心,外部为纳米级贵金属涂层,磁性使贵金属易于回收,纳米粒子可增加相对的表面积,提高催化活性。天津大学、
10、兰州大学和青岛化工学院分别研制成功了功能性磷树脂,活性镍或镍-镧系元素为催化剂,用电弧等离子法制得纳米镍用于催化硝基苯加氢反应,改进了硝基苯催化加氢技术。2004年清华大学公开了硝基苯气相加氢制备苯胺装置及方法的专利。主要包括流化床反应器及其底部的反应原料气体入口;设置在该入口上部的第1气体分布器;设置在反应器轴向高度中部的将反应器分为2个催化剂密相区的第2气体分布器;设置在反应器内2个催化剂密相区中的换热器;设置在所述反应器外部或内部的分别与上下2个催化剂密相区相连的催化剂溢流装置以及气固分离装置;以及利用上述装置制备苯胺的方法,主要包括控制氢气与硝基苯的摩尔比,控制反应器2个催化剂密相区的
11、温度等步骤。该项技术具有反应器操作弹性大,硝基苯转化率高、产生苯胺的选择性高、产品纯度高、催化剂用量少、能耗低等优点。苯直接胺化法进展较快传统工艺生产苯胺均存在着步骤多、操作条件苛刻、附加试剂及副产物多、对环境危害大等缺点。而芳香族化合物(苯)与氨反应直接氨基化将多步反应变为一步,可明显提高原子利用率,且副产物对环境无害,是目前研究最多的直接胺化合成芳胺(苯胺)的路线。在150500C、1.013101.3MPa、苯在催化剂作用下可直接胺化合成苯胺,受热力学平衡限制,苯胺的收率较低。杜邦公司首先提出了这项工艺。20世纪90年代,日本MitsuiToatsu采用苯、水和氨在惰性气体保护的金属磷酸
12、盐催化剂存在下,在常压或正压、300500C下合成苯胺,产率1.9%。如果在这类反应中加入氧化剂以移去产物中的H2,打破原有的平衡,会使苯的转化率提高,苯胺的产率也可能提高。Durante等1999年提出了苯催化氧化胺化制苯胺的方法。该方法用分子氧作终端氧化剂,催化剂由载体、过渡金属和单核或双核配体(包含至少一个硝基或亚硝基或螯合的双核化合物)组成,反应在100450C、3.46.2MPa下,苯一步合成苯胺,但苯胺选择性很低。2000年,英国ICI公司开发了在较高温度和较高压力下气相混合芳烃(如苯)、氨气和氧气一步反应合成芳胺(如苯胺)的工艺,产品选择性达到96%。该催化剂以SiO2、ZrO2
13、、TiO2、AI2O3或CaAIO4为载体材料,最佳比表面积为100200m2/g的AI2O3;负载的钒组分以V2O5计为5%15%;催化剂中添加碱金属和/或贵金属,和/或过渡金属作为助催化剂。采用共沉淀法引入各催化活性组分和/或助催化剂。胺化反应在低于200MPa下进行,最佳压力范围为2050MPa;反应温度低于600C,最佳温度为350450C。ICI公司进行了应用实验,载于Al2O3上的V2O5(8%)首先于450C,在固定床反应器中脱氢以活化催化剂,然后由苯:氨:氧:氮(摩尔比1:3:0.05:2.45)组成的混合物在催化剂存在下,制得的苯胺选择性为71%。在另一次实验中,采用载于硅石
14、上的V2O5和苯:氨:氧(摩尔比1:100:0.05)组成的混合物进料气,苯胺选择性可达到96%。Poojary等提出了在贵金属/可还原金属氧化物催化剂作用下,直接胺化芳烃及杂环类化合物合成芳胺。该催化剂以ZrO2和TiO2为载体,用碱金属或碱土金属氧化物的溶液浸渍载体材料,再在氧化性环境中于550C或更高温度下焙烧,制得添加了氧化物助催化剂2%5%的载体。催化剂中负载了一种或多种贵金属和一种或多种可还原金属氧化物,采用浸渍法、共浸渍法引入催化活性组分,其中贵金属组分含量为0.15%3%,可还原金属氧化物的总含量为5%20%。在该催化剂作用下,在间歇反应器中混合苯和氨,于300C、30MPa下
15、反应,苯的转化率为10.4%,选择性达100%。但该催化剂制备方法比较烦琐,所用的载体需用碱金属或碱土金属改性,由于负载了贵金属组分,催化剂制备上没有成本优势,将该催化剂用于由苯直接胺化合成苯胺的反应时,需在高温、高压下进行,操作条件比较苛刻,高温下氨分解导致反应器的寿命明显缩短。在我国近年对苯与H2O2反应制苯胺的研究比较多。2003年,厦门市先端科技有限公司开发了由苯、氨和氧直接合成苯胺的工艺。此工艺具有苯转化率高、选择性好的特点。苯与质量分数为25%的氨水和氧在1.5MPa和140160C条件下合成苯胺,苯胺的总选择性为94%(另有大约5%的苯酚和1%的苯);如果由苯、液态氨和氧在2.0
16、8.1MPa和160200C条件下合成苯胺,苯胺的总选择性为95%。此工艺所用的催化剂是金属氧化物、金属氯化物、金属氟化物、金属碘化物、金属硫酸盐、金属磷酸盐、金属杂多酸盐、BF3、除铁粉外的金属,以及上列化合物的任意比例混合物,载体是至少有一种选自如SiO2、B2O3、AI2O3、GeO2、TiO2、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5、活性炭等的金属化合物或非金属化合物。四川大学化学学院与四川省绿色化学与技术重点实验室2004年采用H2O2作氧化剂,实现了由苯直接氧化胺化合成苯胺,并公开了制备方法的专利。研究人员开发出Ni-Zr-Ce/AI2O3催化剂,在常压、50C的温和条件下,该催化剂对苯
17、、氨水与H2O2直接氧化胺化生成苯胺有较好活性,生成苯胺的选择性远大于苯酚,提高反应原料中氨水对苯的比例,可提高苯胺的收率,且不会增加苯酚的生成量。本方法能耗低,原子利用率高,为苯胺的绿色合成提供了一条新的路径。一步合成苯胺的催化剂是以Y-AI2O3为载体,以镍、钼、钒、锰、锆、铈中的2种或3种作为催化剂活性组分,经浸渍、焙烧等处理而获得。在由苯直接氧化胺化一步合成苯胺中,该催化剂在较温和的反应条件下具有较高活性,苯胺选择性可达100%。乙炔俗称风煤、电石气,是炔烃化合物系列中体积最小的一员,主要作工业用途,特别是烧焊金属方面,也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。制备方法:
18、工业上可以用碳化钙(电石)水解生产乙炔:CaC2+2H2O-HC三CHfCa(OH)2。可由天然气热裂或部分氧化制备。乙炔在使用贮运中要避免与铜接触。BDO别名:1,4-二羟基丁烷;1,4-丁二醇用途:1,4-丁二醇是用来生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)工程塑料和纤维、四氢咲喃、Y-丁内酯、聚氨酯人造革、聚氨酯弹性体以及聚氨酯鞋底胶的重要原料1,4丁二醇是一种重要的有机化工和精细化工原料,是生产聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)工程塑料和PBT纤维的基本原料;PBT塑料是最有发展前途的五大工程塑料之一。1,4丁二醇是生产四氢咲喃的主要原料,四氢咲喃是重要的有机溶剂,聚合后得到的聚四亚甲基乙二醇醚
19、(PTMEG)是生产高弹性氨纶(莱卡纤维)的基本原料。氨纶主要用于生产高级运动服、游泳衣等高弹性针织品。1,4丁二醇的下游产品Y-丁内酯是生产2-吡咯烷酮和N-甲基吡咯烷酮产品的原料,由此而衍生出乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮等一系列高附加值产品,广泛用于农药、医药和化妆品等领域。产品用途:1,4-丁二醇为一种基本的化工及精细化工原料,广泛用于生产工程塑料及纤维,如:PBT,弹性纤维,四氢咲喃(THF),聚四亚甲基乙二醇醚(PTMEG),UP,溶剂领域,以及制药和化妆品工业。1,4-丁二醇还可用于生产N-甲基吡咯烷酮(NMP),已二酸,缩醛,顺丁烯二酸酐,1,3-丁二烯及线性UP的链促进剂。
20、聚氯乙烯(PVC)与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和ABS(丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)统称为五大通用树脂。聚氯乙烯可由乙烯、氯和催化剂制成。聚氯乙烯历史上曾经是使用量最大的塑料,现在某些领域上已被聚乙烯、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯,由对苯二甲酸二甲酯与乙二醇酯交换或以对苯二甲酸与乙二醇酯化先合成对苯二甲酸双羟乙酯,然后再进行缩聚反应制得。)所代替,但仍然在大量使用,其消耗量仅次于聚乙烯和聚丙烯。根据氯乙烯单体的获得方法来区分,可分为电石法、乙烯法和进口(EDC、VCM)单体法(习惯上把乙烯法和进口单体法统称为乙烯法)。目前,世界上多为乙烯法PVC,而我国则主要以电石法P
21、VC为主。电石法,主要生产原料是电石、煤炭和原盐;乙烯法,主要原料是石油。根据氯乙烯单体的聚合方法,聚氯乙烯的获得又有悬浮法、乳液法、本体法和溶液法之分。从世界范围内讲,悬浮法PVC的生产量约占总量的80%。在我国,90%以上的PVC都是采用悬浮法制备生产的。我国目前只有四川宜宾天原采用本体法生产PVC。氯丁橡胶又称氯丁二烯橡胶,是氯丁二烯(即2-氯-1,3-丁二烯)为主要原料进行a-聚合生成的弹性体。由氯丁橡胶聚合而生产的合成橡胶,被广泛应用于用于抗风化产品、粘胶鞋底、涂料和火箭燃料。氯丁橡胶均以乳液聚合法生产,生产工艺流程多为单釜间歇聚合。聚合温度多控制在4060C,转化率则在90%左右。
22、聚合温度、最终转化率过高或聚合过程中进入空气(氧气)均会导致产品质量下降。生产中用硫磺秋兰姆(四烷基甲氨基硫羰二硫化物)体系调节分子量。硫磺秋兰姆体系的主要缺点在于硫键不够稳定,这是影响贮存性的重要原因之一。若用硫醇调节分子量,则可改善此种性能。氯丁橡胶与一般合成橡胶不同,它不用硫磺硫化,而是用氧化锌、氧化镁等硫化。异植物醇(IPL)生产方法:系叶绿素分解产物。可从芳樟醇、柠檬醛或乙炔、假紫罗兰和炔丙醇合成。异植物醇是生产维生素E和维生素K的主要原料,尤其是用于生产维生素E需求量为最大,国内的生产量很小,且质量不高。醋酸又称乙酸,广泛存在于自然界,它是一种有机化合物,是典型的脂肪酸。被公认为食
23、醋内酸味及刺激性气味的来源。在家庭中,乙酸稀溶液常被用作除垢剂。食品工业方面,在食品添加剂列表E260中,乙酸是规定的一种酸度调节剂。制备:乙酸的制备可以通过人工合成和细菌发酵两种方法。现在,生物合成法,即利用细菌发酵,仅占整个世界产量的10%,但是仍然是生产醋的最重要的方法,因为很多国家的食品安全法规规定食物中的醋必须是由生物制备的。75%的工业用乙酸是通过甲醇的羰基化制备,具体方法见下。空缺部分由其他方法合成。整个世界生产的纯乙酸每年大概有500万吨,其中一半是由美国生产的。欧洲现在的产量大约是每年100万吨,但是在不断减少。日本每年也要生产70万吨纯乙酸。每年世界消耗量为650万吨,除了
24、上面的500万吨,剩下的150万吨都是回收利用的。甲醇羰基化法:大部分乙酸是通过甲基羰基化合成的。此反应中,甲醇和一氧化碳反应生成乙酸。通过控制反应条件,也可以通过同样的反应生成乙酸酐。因为一氧化碳和甲醇均是常用的化工原料,所以甲基羰基化一直以来备受青睐。早在1925年,英国塞拉尼斯公司的HenryDrefyus已经开发出第一个甲基羰基化制乙酸的试点装置。然而,由于缺少能耐高压(200atm或更高)和耐腐蚀的容器,此法一度受到抑制。直到1963年,德国巴斯夫化学公司用钴作催化剂,开发出第一个适合工业生产的办法。到了1968年,以铑为基础的催化剂的(cis-Rh(CO)2I2)被发现,使得反映所
25、需压力减到一个较低的水平并且几乎没有副产物。1970年,美国孟山都公司建造了首个使用此催化剂的设备,此后,铑催化甲基羰基化制乙酸逐渐成为支配性的孟山都法。90年代后期英国石油成功的将Cativa催化法商业化,此法是基于钉,使用(Ir(CO)2I2),它比孟山都法更加绿色也有更高的效率,很大程度上排挤了孟山都法。乙醇氧化法由乙醇在有催化剂的条件下和氧气发生氧化反应制得。乙醛氧化法在孟山都法商业生产之前,大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。尽管不能与甲基羰基化相比,此法仍然是第二种工业制乙酸的方法。乙醛可以通过氧化丁烷或轻石脑油制得,也可以通过乙烯水合后生成。当丁烷或轻石脑油在空气中加热,并有多种金属离
26、子包括镁,钴,铬以及过氧根离子催化,会分解出乙酸。此反应可以在能使丁烷保持液态的最高温度和压力下进行,一般的反应条件是150C和55atm。副产物包括丁酮,乙酸乙酯,甲酸和丙酸。因为部分副产物也有经济价值,所以可以调整反应条件使得副产物更多的生成,不过分离乙酸和副产物使得反应的成本增加。在类似条件下,使用上述催化剂,乙醛能被空气中的氧气氧化生成乙酸。使用新式催化剂,此反应能获得95%以上的乙酸产率。主要的副产物为乙酸乙酯甲酸和甲醛。因为副产物的沸点都比乙酸低,所以很容易通过蒸馏除去。乙烯氧化法由乙烯在催化剂(所用催化剂为氯化钯:PdCl2、氯化铜:CuCl2和乙酸锰:(CH3COO)2Mn)存
27、在的条件下,与氧气发生反应生成。此反应可以看作先将乙烯氧化成乙醛,再通过乙醛氧化法制得。丁烷氧化法丁烷氧化法又称为直接氧化法,这是用丁烷为主要原料,通过空气氧化而制得乙酸的一种方法,也是主要的乙酸合成方法。合成氨合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气,分子式为NH3,英文名:syntheticammonia。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外,绝大部分是合成的氨。氨(Ammonia,旧称阿莫尼亚)是重要的无机化工产品之一,在国民经济中占有重要地位。农业上使用的氮肥,除氨水外,诸如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥都是以氨为原料生产的。合成氨是大宗化工产品之一,
28、世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上,其中约有80%的氨用来生产化学肥料,20%作为其它化工产品的原料。合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。氨作为工业原料和氨化饲料,用量约占世界产量的12。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料生产。液氨常用作制冷剂。工艺流程原料气制备:将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭,通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油,工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。净化:对粗原料气进行净化处理,除去氢气和氮气以外的杂质,主要包括变换过程、脱硫脱碳过程
29、以及气体精制过程。一氧化碳变换过程在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有co,其体积分数一般为12%40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。由于CO变换过程是强放热过程,必须分段进行以利于回收反应热,并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换,使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换,将CO含量降至0.3%左右。因此,CO变换反应既是原料气制造的继续,又是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件。脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气,都含有一些硫和碳的氧化物,为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒,必须在氨合成工序前加以脱除,以天然气为原料的蒸汽转化法,第一道
30、工序是脱硫,用以保护转化催化剂,以重油和煤为原料的部分氧化法,根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多,通常是采用物理或化学吸收的方法,常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。粗原料气经CO变换以后,变换气中除H2外,还有CO2、CO和CH4等组分,其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物,又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。合成氨生产安全一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同,可分为两大类。一类是物理吸收法,如低温甲醇洗法(Rectisol),聚
31、乙二醇二甲醚法(Selexol),碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法,如热钾碱法,低热耗本菲尔法,活化MDEA法,MEA法等。气体精制过程经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害,规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此,原料气在进入合成工序前,必须进行原料气的最终净化,即精制过程。目前在工业生产中,最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法,是在深度冷冻(v-100C)条件下用液氮吸收分离少量CO,而且也能脱除甲烷和大部分氩,这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气,深冷净化法通常
32、与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺,要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下,但是需要消耗有效成分H2,并且增加了惰性气体CH4的含量。氨合成:将纯净的氢、氮混合气压缩到高压,在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序,是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行,由于反应后气体中氨含量不高,一般只有10%20%,故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下:N2+3H22NH3
33、(g)=-92.4kJ/mol生产方法生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等。天然气制氨:天然气先经脱硫,然后通过二次转化,再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序,得到的氮氢混合气,其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%0.3(体积),经甲烷化作用除去后,制得氢氮摩尔比为3的纯净气,经压缩机压缩而进入氨合成回路,制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。重质油制氨:重质油包括各种深度加工所得的渣油,可用部分氧化法制得合成氨原料气,生产过程比天然气蒸气转化法简单,但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化,氮作为氨合成原料外,液态氮还用作脱除
34、一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。煤(焦炭)制氨:随着石油化工和天然气化工的发展,以煤(焦炭)为原料制取氨的方式在世界上已很少采用,但随着能源格局的变化,现在煤制氨又被重视起来,外国主要是粉煤气化技术发展很快,国内则转向型煤制气技术已非常成熟。硝酸硝酸在工业上主要以氨氧化法生产,用以制造化肥、炸药、硝酸盐等,在有机化学中,浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂。1913年,合成氨问世,氨氧化法生产硝酸开始进入工业化阶段,至今依然是世界上生产硝酸的主要方法工业合成氨氧化法硝酸工业与合成氨工业密接相关,氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,其主要流程是将氨和空气的混合气(氧:氮-2:1)通入灼热(76
35、0840D的铂铑合金网,在合金网的催化下,氨被氧化成一氧化氮(NO)。生成的一氧化氮利用反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮,随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。稀硝酸、浓硝酸、发烟硝酸的制取在工艺上各不相同。工业上也曾使用浓硫酸和硝石制硝酸,但该法耗酸量大,设备腐蚀严重,现基本停止使用。甲醇甲醇系结构最为简单的饱和一元醇,化学式CH3OH。又称“木醇”或“木精”。甲醇可用做溶剂和燃料,也是一种化工原料,主要用于生产甲醛。甲醇用途广泛,是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工,塑料等领域,用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品,也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工
36、后可作为一种新型清洁燃料,也加入汽油掺烧。甲醇和氨反应可以制造甲胺。制法甲醇的生产,主要是合成法,尚有少量从木材干馏作为副产回收。合成的化学反应式为:2H2+COfCH3OH合成甲醇可以固体(如煤、焦炭)液体(如原油、重油、轻油)或气体(如天然气及其他可燃性气体)为原料,经造气净化(脱硫)变换,除去二氧化碳,配制成一定的合成气(一氧化碳和氢)。在不同的催化剂存在下,选用不同的工艺条件。单产甲醇(分高压法低压和中压法),或与合成氨联产甲醇(联醇法)。将合成后的粗甲醇,经预精馏脱除甲醚,精馏而得成品甲醇。高压法为BASF最先实现工业合成的方法,但因其能耗大,加工复杂,材质要求苛刻,产品中副产物多,
37、今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代。国内外甲醇工业现状目前国内甲醇装置规模普遍较小,且多采用煤头路线,以煤为原料的约占到78%;单位产能投资高,约为国外大型甲醇装置投资的2倍,导致财务费用和折旧费用高。这些都影响成本。据了解,我国有近200家甲醇生产企业,但其中10万吨/年以上的装置却只占20%,最大的甲醇生产装置产能也就是60万吨/年,其余80%都是10万吨/年以下的装置。根据这样的装置格局,业内普遍估计,目前我国甲醇生产成本大约在1400元1800元/吨(约200美元/吨)。一旦出现市场供过于求的局面,国内甲醇价格有可能要下跌到约2000元/吨,甚至更低。这对产能规模小
38、、单位产能投资较高的国内大部分甲醇生产企业来讲会压力剧增。而以中东和中南美洲为代表的国外甲醇装置普遍规模较大。目前国际上最大规模的甲醇装置产能已达到170万吨/年。2008年4月底,沙特甲醇公司170万吨/年的巨型甲醇装置在阿尔朱拜勒投产,使得该公司5套大型甲醇装置的总产能达到480万吨/年。国外企业装置规模大,公用设施分摊投资就少,且采用天然气路线,单位产能投资大幅下降,成本竞争力大为增强。据石油和化工规划院分析,目前国外天然气产地在建的大型甲醇生产装置成本只有6080美元/吨。不仅如此,国外大型甲醇装置多以天然气为原料,采用天然气两段转化或自热转化技术,包括德国鲁奇公司、丹麦托普索公司、英
39、国卜内门化工公司和日本三菱公司等企业的技术。相对煤基甲醇技术,天然气转化技术成熟可靠,转化规模受甲醇规模影响较小,装置紧凑,占地面积小。尽管近年来国际市场天然气价格也在上涨,但国外甲醇生产企业依靠长期供应协议将价格影响因素降至最低。而我国大部分甲醇生产以煤为原料,气化装置规模有限和占地面积大的先天缺陷制约着甲醇生产装置向大型化发展。同时近年来煤炭价格的大幅度上涨对本来还具有一定成本优势的煤基甲醇产生较大影响,再加上煤基甲醇大多建在西部地区,运输费用较高。种种因素进一步削弱了煤基甲醇的价格竞争力。国外大型甲醇装置集中投产后,传统的销售渠道无法消化骤然增多的甲醇。2010年之前,国外甲醇以低价冲击
40、中国市场几无悬念。产品能耗:60吉焦/吨PK30吉焦/吨现实是:国外甲醇生产规模大,技术先进,管理严格,能耗低,产品质量稳定;国内大甲醇装置的产品质量已经达到国际水平,但许多小甲醇或联醇装置产品质量尚不稳定。据全国化学工程技术委员会副主任、中石化宁波工程有限公司副总工程师唐宏青介绍,国内煤基甲醇每吨产品能耗为5060吉焦,耗煤1.6吨左右,耗水2230吨。以天然气为原料生产的甲醇每吨产品能耗约为40吉焦,耗天然气9001150立方米,耗水1620吨。我国小型联醇装置每吨产品耗能则高达70吉焦。而国外大型甲醇装置基本都以天然气为原料,并且每吨产品能耗只有2530吉焦,耗天然气760920立方米,
41、耗水1015吨。另外,由于我国甲醇生产大多采用煤基路线,酸性气体和灰渣排放量较大,需投入较多资金建设环保处理设施。而国外以天然气为原料的大型甲醇装置,基本属于清洁生产,对环境影响较小,环保投入也相应较小。运输成本:55美元/吨PK25美元/吨许多业内专家都向记者提到了国内甲醇生产的一个先天不足:我国甲醇生产所需原料煤炭、天然气主要集中在经济较落后、交通不便的西部,而我国甲醇市场消费中心在华东和华南地区。西部甲醇运到华东和华南地区需铁路或公路的长途运输,运输费用最高达400元/吨(约55美元/吨)。甲醇产地与消费地相距较远,导致交通运输成为今后我国甲醇发展的主要瓶颈。而大甲醇装置集中的中东和中南
42、美洲地区,同时也是世界上天然气资源最为丰富的地区,资源地和甲醇生产装置与沿海地区距离较近,生产装置紧靠甲醇装运码头,甲醇产品全部采用海路运输,运输方便。据统计,从中东、中南美洲和澳洲地区将甲醇运到亚洲主港地每吨产品的运费只有25美元左右,运输费用较低。而且,在物流方面,即使条件好的国内甲醇企业也仅有厂内储运和铁路装运设施国内目前还没有全国性更没有世界性的甲醇中转运输基地,没有甲醇大型专用运输工具。而国外甲醇生产商大多在世界各地建有大型甲醇中转基地和储运设施,拥有自己或长期租用的甲醇运输船队。投资模式:单打独斗PK合作运营如果谈到国内甲醇生产的后天不足,业内专家认为主要是目前国内甲醇装置建设大多是独资企业,少有合资合作。这对于动辙投资上百亿元的甲醇及下游产品项目来说,无疑加大了融资难度和投资风险。而国外甲醇装置大多为合资合作建设与运营。一般股东构成包括投资商、专利商、销售商和资源供应商等,且投资商和股东委托专业资产管理公司协助运营。这样便能有效解决融资问题,降低资金成本和投资风险,并在技术、原料供应和产品销售等方面得到保证,最大限度地优化各种生产要素,提高项目竞争力。营销模式:自行销售PK专业销售商据正智远东公司调查,尽管我国已成为最主
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