年产一万吨乙二醇的车间设计.docx

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年产一万吨乙二醇的车间设计

第一章总论

1.1项目概况

1.1.1设计目标

本设计项目为设讣年产1万吨的乙二醇生产车间，年工作时间为8000小时，产品流量为1250kg/h,产品纯度大于99.8%,产品回收率为95%。

本车间采用草酸酯合成乙二醇工艺流程，考虑到产品的市场需求、原料来源情况以及所用工艺技术的情况，生产车间设计的生产规模为1万吨。

1.1.2设计特点

本项目采用煤制乙二醇（MEG）合成技术，即气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇（草酸酯合成法），主要原料为NO、CO、H2、醇类等。

反应原理是NO与02生成N2O3,再利用甲醇与N2O3反应生成亚硝酸甲酯，在Pd催化剂作用下CO与亚硝酸酯氧化偶联得到草酸二酯，草酸二酯再经催化加氢制取乙二醇。

这一过程实际并不消耗醇类和亚硝酸，只是CO、02和H2O合成草酸。

以CO为原料，经按化、加氢两步间接合成，取代目前的石油路线，按基化和加氢工艺压力约0.5MPa,温度150〜200C。

该条件对设备材质要求低，制造容易，盯省投资，能耗低。

该工艺具有原料来源丰富、成本低、无污染、反应条件温和、工艺紧凑、选择性高、产品纯度髙、生产连续化等优点，是洁净生产、环境友好的先进绿色化学工艺。

1.1.3设计背景及意义

1.13.1背景

乙二醇是大宗化工原料，我国又是乙二醇消费大国，2003年表观消费量达到346.2万吨，超过美国成为世界第一大乙二醇消费国家，2006年消费量更是达到560万吨。

但2006年国内产能仅有184万吨/年，产量远不能满足国内需要，只能依靠大虽:

进口来满足需要。

2007年我国进口乙二醇480万吨，2008年进口522万吨，进口量近年在逐步上升。

世界上乙二醇生产方法主要为石油-乙烯-环氧乙烷路线，而我国石油资源有限，因此利用我国丰富的煤炭资源，走出一条经济合理的利用煤炭资源合成合成气，再利用合成气合成乙二醇路线是我国乙二醇工业的当务之急。

2009年12月7日由中国科学院福建物质结构研究所联合江苏丹化集团和上海金煤化工公司开展技术攻关的世界首创20万吨煤制乙二醇工业示范项目打通了全流程，试车成功并生产岀合格的乙二醇产品。

我国在世界上率先实现了煤制乙二醇（CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇）成套技术的工业化应用。

我国煤炭资源丰富，因而草酸酯介成乙二醇具有明显的原料优势。

据专家预测，未来油价仍将呈现上涨趋势，与石油路线相比，草酸酯合成乙二醇工艺生产成本要比其低40%〜50%,经济效益相当可观。

与煤制油、煤制天然气相比，草酸酯合成工艺乙二醇不仅具有更髙的附加值，而且在合成气利用方面的原子经济性更髙，经济效益更好。

据专家测算，用石油乙烯路线每生产一吨乙二醇约耗2.5吨石汕。

目前全世界用石油乙烯生产的2000多万吨乙二醇，若都以CO为原料进行生产，那么，卩省下来的石油相当于新开发一个年产5000万吨石油的大庆油田。

在环保方而，此车间设计不存在高度污染的问题。

其显著特点还在于全部采用工业CO、NO、H2、02和醇类为原料，在生产过程中不会产生二氧化硫和二氧化氮，而这两种气体是造成污染的“罪魁祸首”。

此设计完全符合循环经济三原则，即“减量化、再利用和再循环“,比传统生产工艺更加绿色和环保。

1.2车间设计的原则和依据

1、台州学院第四届'‘化工设计竞赛”的相关规泄和要求。

2、生产过程所使用的所有原料、辅料、催化剂及所制得的产品的质量均应符合相关国家标准、部颁标准或行业标准。

3、HGT20688-2000《化工工厂初步设讣内容深度的规宦》

4、HG_20546.1-92《化工装宜设备布置设计内容和深度规左》

5、HG-T20646.1-1999《化工装置管道材料设讣内容和深度规泄》

6、HGT20688-2000《化工工厂初步设讣内容深度的规龙》

7、中华人民共和国在工程方而的英他相关规泄、法律、法规、政策。

第二章市场分析

2.1乙二醇概述

2丄1物理性质

乙二醇（EthyleneGlycol）,又名“甘醇”、“1,2-亚乙基二醇”,简称EG。

化学式为

C2H6O2,是最简单的二元醇。

乙二醇是无色无臭、有甜味的粘稠液体。

它稳左无腐蚀性,可燃但不易燃。

乙二醇能与水、丙酮互溶，可以与水任意比例互溶，能大大降低水的冰点，但在毬类中溶解度较小。

表2・1乙二醇的主要性质

项目

擞据

项目

数据

沸点/°c

197.85°C

粘度/mPa.s（16iC）

25.66

熔点/°c

-13.2dC

相对密度/水=1（20aC）

1.1155

闪点/°c

m.rc

蒸气压/kPa（20aC）

6.21

燃点/°c

118

表面张力/mN/m（20°C）

46.49

2丄2化学性质

乙二醇是最简单和最常用的二元醇，具有一元醇的化学性质。

（1）脱水反应

1乙二醇在硫酸存在下，可以发生分子间脱水而生成乙二醍。

2在一上条件下也可以分子间脱水生成醛。

3在烷基或碱作用下，互相作用生成庭。

（2）酯化反应

能与无机或有机酸反应生成酯，一般先只有一个疑基发生反应，经升髙温度、增加酸用量等，可使两个疑基都形成酯。

如与混有硫酸的硝酸反应，则形成二硝酸酯。

酰氯或酸肝容易使两个疑基形成酯。

（3）氣化反应

乙二醇也容易被氧化，随所用氧化剂或反应条件的不同，可生成各种产物,如乙醇醛（HOCH2CHO）.乙二醛（OHCCHO）.乙醇酸（HOCH2COOH）.草酸

（HOOCCOOH）及二氧化碳和水。

二醇与其他二醇不同，经髙碘酸氧化可发生碳链断裂。

（4）与碱金属反应

乙二醇能与碱金属或碱上金属作用形成醇盐。

通常将金属溶于二醇中，只得一元醇盐：

如将此醇盐（例如乙二醇一钠）在氢气流中加热到180〜200°C,可形成乙二醇二钠和乙二醇。

此外用乙二醇与两摩尔甲醇钠一起加热，可得乙二醇二钠。

2.1.3毒性

乙二醇对人和动物有毒性，人类致死剂量约为1.6g/kg。

急性中毒表现为中枢神经损害,急性肾功能衰竭、肺损害表现。

乙二醇中毒后期改变主要是乙二醇体内代谢产生毒性更强的乙醇醛、乙醇酸、水合乙醛酸及草酸引起肾脏、肺脏及视神经损害表现。

2丄4质量指标

纯度：

99.8%：

杂质：

总醛＜0.001%（以乙二醛计）；水分＜0.05%：

酸度＜0.001%（以乙二酸计）：

灰份＜0.001%；氯化物＜0.0001%o

2丄5用途

乙二醇在国民经济中有着极其重要的地位，是重要的有机化工产品。

主要用于生产聚酯、防冻液、粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表而活性剂和聚酯多元醇等。

还可用于除冰剂、表面涂料、非离子表而活性剂、增塑剂、润滑剂、涂料、照相显影液、刹车液以及油墨等行业以及合成乙二醇瞇、乙二醛、乙二酸等化工产品的原料，用途十分广泛。

□盘PET瓶级树脂

□抗冻剂

□聚酯纤维

□聚酯蒲膜

■聚酯工程树脂

□航空除冰液

图2-1北美地区乙二醇的用途分布图

从全球来看，乙二醇主要用于纤维薄膜、薄膜及PET树脂。

聚酯产品耗用的乙二醇占世界产量的54%左右。

第二大用途是作汽车防冻剂，貝它一些小用途有用作除冰液和表而涂料等。

乙二醇还用于配置摄影中的印菲林液，液压刹车油和油墨等。

高纯度的乙二醇用作溶剂和过硼酸披的悬浮介质。

乙二醇还用作制取乙二醇庭等。

2.2世界生产消费现状及市场分析

2.2.1生产状况

近年来，随着聚酯产品消费的急剧增长，世界乙二醇的生产发展很快。

2000年全球乙二醇生产能力为1423.0万吨/年，2006年达到1955.5万吨/年，年均增长约5.4%»陶氏化学公司是目前世界上最大的乙二醇生产厂家，2006年生产能力达到266.0万吨/年，占世界总生产能力的13.60%,在加拿大、科威特、英国、荷兰、马来西.亚以及美国建有生产装置：

英次是萨比克公司，生产能力为230.0万吨/年，占世界总生产能力的11.76%,在沙特建有3套生产装置：

壳牌化学公司位居第三位，生产能力为139.0万吨/年，约占世界总生产能力的7.11%,分別在美国、荷兰、中国大陆、新加坡以及加拿大建有生产装置。

2006年世界主要乙二醇生产企业产能统讣见表2-2。

表2・22006年世界主要乙二醇生产企业产能统计

公司名称

生产能力（万"a）

占全球总能力/%

陶氏化学

266

13.60

萨比克

230

11.76

壳牌化学

139

7」1

台塑集团

119

6.09

中国石化

105

537

科威特石油工业公司

68

3.48

韩国湖南石化

66

3.37

巴斯夫

62

3」7

信赖工业公司

57

2.91

莱昂得尔化学公司

50

2.56

合计

1162

59.42

2.2.2消费现状及市场前景

2006年世界乙二醇的总消费量为1701.0万吨,同比增长5.95%,亚洲、北美和西欧是最主要的消费地区，约占世界总消费量的91.93%。

苴中亚洲地区的消费量为1064.8万吨/年，占62.60%：

北美地区的消费量为323.9万吨/年,占19.04%；西欧地区的消费量为175.0万啦年，占10.29%。

全球约81.5%乙二醇产品用于生产聚酯,12.0%用于生产防冻液，6.5%用于生产化工中间体、醇酸树脂等产品。

2006年世界乙二醇的总进口量为785.0万吨，其中亚洲是最主要的进口地区，进口647.2万吨，约占总进口量的82.44%：

苴次是北美，进口47.8万吨/年，占6.09%。

2006年世界乙二醇的总出口虽:

为804.0万吨，其中中东地区是最主要的出口地区，岀口量达370.2万吨，约占总岀口量的46.04%：

其次是加拿大，出口呈:

为120.0万吨/年，占14.92%。

预计未来几年，世界乙二醇的需求量将以年均5.0%的速度增长，到2011年总需求量将达到2171.8万吨，苴中中东欧地区需求量的年均增长率将达到15.6%,消费虽将由2006年的41.0万吨增加到2011年的84.8万吨：

英次是中东地区，消费量的年均增长率将达到14.5%,消费量将由2006年的48.2万吨增加到2011年的94.9万吨。

2006年世界主要地区乙二醇的供需情况见表2-3o

表2・32006年世界主要乙二醇生产企业产能统计（单位：

万吨）

地区

产能（万t/a）

产量

进口量

出口量

消费量

亚洲

685.7

606.8

647.2

187.9

1064.8

北美

531.2

466」

47.8

186.2

323.9

中东

445.8

410.0

8.5

370.2

48.2

西欧

168.5

143.0

46.8

11.0

175.0

中东欧

81.6

6&6

6」

33.8

41.1

中南美洲

40.5

34.4

15.9

14.9

35.4

其他

2.2

0.6

4」

0.0

4.7

合计

1955.5

1729.3

785.0

804.0

1701.0

2001年世界乙二醇的总消费量为12514kt,2002年总消费量为12620kt,2003年总消费量为14200kt,其中80.2%用于生产聚酯（包括聚酯纤维、聚酯膜和其他PET树脂），11.4%用于生产防冻剂，&4%用于生产苴他产品（包括胶乳表面涂层、不饱和聚酯及化工中间体）。

预计今后几年世界乙二醇的总消费量将以年均4.8%的速度增长，到2007年总消费量达到16160kt，其中北美地区消费量的年均增长率为3.8%,西欧地区的年均增长率为1.8%,中东地区的年均增长率为1&9%,亚洲