20万吨醋酸工艺设计技术设计方案.docx
《20万吨醋酸工艺设计技术设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20万吨醋酸工艺设计技术设计方案.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
20万吨醋酸工艺设计技术设计方案
20万吨/年醋酸项目
技术
—评价报告—
第一章产品方案及生产规模
第一节生产规模
1.1.1建设规模
年产量：
20万吨（操作时间8000小时/年）
第二节产品方案
1.2.1产品方案、规格
1.2.2.1产品名称
名称：
醋酸（又名冰醋酸）
化学式：
CH3COOH
分子量：
60
1.2.2.2产品规格
产品醋酸质量符合GB/T1628.1-2000优等品指标。
表1-1产品规格表
项目
指标
色度（Pt-Co），号
≤10
醋酸含量,％
≥99.85
水分,％
≤0.15
甲酸含量,％
≤0.05
乙醛含量,％
≤0.05
蒸发残渣,％
≤0.01
铁含量（以Fe计），ppm
≤0.4
高锰酸钾实验，min
≥30
第二章工艺技术方案
第一节工艺路线选择
2.1.1原料路线确定
醋酸各种工艺技术路线可归纳为如下四种原料路线：
（1）乙烯路线
（2）乙炔、乙醇路线
（3）丁烷或轻油路线
（4）甲醇路线
上述原料路线中，乙炔、乙醇路线由于成本高，新建装置已不再采用此法，原有装置将逐渐在市场竞争中被淘汰。
乙烯、丁烷路线受资源限制，一般靠近原料产地建设；而甲醇路线则不同，甲醇易于生产，运输方便而受资源限制较少。
依托股份公司原料和公用工程建设本装置，故本工程采用甲醇路线即甲醇羰基合成路线。
第二节工艺概述
2.2.1概述
2.2.1.1装置组成及各工序名称
本项目20万吨/年醋酸，生产工序分为合成车间、精馏车间、吸收车间、催化剂配制车间等。
2.2.1.2三废治理措施
以一氧化碳和甲醇为原料的低压羰基合成醋酸工艺具有技术先进、转化率高、“三废”排放量少等优点。
废气中主要成分为一氧化碳，可直接焚烧或通过变压吸附装置回收一氧化碳后焚烧。
经处理后的废气符合国家现行排放标准。
仅有间歇排放的少量废水，这是设备、管道检修时的冲洗液及地面冲洗水，这些含醋酸的废水经一级中和处理后，送废水处理站，经生化处理后达到排放标准。
废液量也很少，废液中含有有机组分，主要含醋酸、丙酸，可送去综合利用或送焚烧站焚烧。
2.2.3生产流程简述
2.2.3.1生产过程原理
甲醇和一氧化碳在以三碘化铑为催化剂，碘甲烷、碘化氢为助催化剂，反应温度185℃，反应压力2.8MPa（G）时反应生成醋酸，其反应机理如下：
CH3OH+CH3COOH→H2O+CH3COOCH3
（1）
CH3COOCH3+HI→CH3COOH+CH3I
（2）
CH3I+Rh络合物→RH（CH3I）络合物 （3）
Rh（CH3I）络合物+CO+H2O→CH3COOH+HI+Rh络合物（4）
CO+CH3OH→CH3COOH
2.2.3.2工艺流程简述
经预热的原料甲醇和一氧化碳按一定比例连续通入反应器，在催化剂作用下进行反应。
开车期间反应液用开车泵经开车加热器循环，正常操作期间反应液和反应器排放的尾气连续地进入转化器进行第二次反应，将不稳定的催化剂络化物转化为稳定的催化剂络合物。
然后气相经轻组分回收系统，液相送入闪蒸槽，进行气液分离。
分离出含催化剂的液体由催化剂循环泵送回反应器，闪蒸槽顶部排出的气体含有醋酸等物质，送至醋酸精制系统。
醋酸精制系统由脱轻塔系统、脱水塔系统、成品塔系统和废酸汽提塔系统组成，从反应系统来的气相物料先进入脱轻塔，塔顶气相经冷凝分层，轻相部分回流，其余全部返回反应器，从塔底排出的釜液返回反应器。
粗醋酸从脱轻塔侧线出料，进入脱水塔。
脱水塔顶含水气相经冷凝，部分回流，其余循环送回反应器，塔底得到的无水醋酸进入成品塔进行蒸馏，从该塔底排出反应生成的少量重组分，产品醋酸从该塔侧线采出，送至醋酸贮罐。
从成品塔顶排出的少量轻组分，经冷凝器冷凝，部分回流，其余循环返回到脱水塔。
成品塔底排出的含重组分的醋酸进入废酸汽提塔进行汽提，塔顶气相返回成品塔，塔底排出含丙酸的废液送去焚烧。
轻组分回收系统由高、低压吸收塔组成。
来自反应器的排放气体进入高压吸收塔，用甲醇吸收排放气体中的碘甲烷，醋酸精制系统的气体进入低压吸收塔也用甲醇吸收排放气体中的碘甲烷，高低压吸收塔的塔底物料作为反应器的甲醇进料，排放气体，主要成分为CO、CO2和H2送至火炬。
2.2.4主要设备的选择说明
醋酸装置生产过程中物料的腐蚀性较强，对设备材质的要求较高，大部分材料采用锆材和哈氏合金及不锈钢。
其主要关键设备为羰基合成反应器，其形式为带搅拌的釜式反应器，采用锆合金钢制造。
分离设备主要有三个精馏塔，即脱轻塔、脱水塔和成品塔，其形式为筛板塔，主要材料为锆材和哈氏合金及不锈钢。
表2-1主要设备一览表
设备名称
单位
数量
建议材质
建议制造厂
反应釜
台
1
锆材（702）
五二四厂
转化釜
台
1
锆材（702）
五二四厂
蒸发器
台
1
锆材（702）
五二四厂
脱轻塔
台
1
锆材（702）
五二四厂
脱水塔
台
1
锆材（702）
五二四厂
成品塔
台
1
锆材（702）、哈氏合金
五二四厂
提馏塔
台
1
哈氏合金
五二四厂
高压吸收塔
台
1
哈氏合金
五二四厂
低压吸收塔
台
1
哈氏合金
五二四厂
催化剂制备釜
台
1
锆材（702）
五二四厂
搅拌器
台
2
锆材（702）
莱宁设备
火炬
套
1
不锈钢316L
711研究所
醋酸项目中主要非标设备、泵类均为特殊材质。
材质为锆材（702）。
进口周期为15个月。
特殊材质的泵共12台，其中锆材（702）4台、哈氏合金B34台、哈氏合金C2764台，均需进口。
长周期重要的运转设备物料循环泵从美国进口，交货期14个月。
静止非标设备约80台、运转设备约32台。
主要设备材质为锆材（702），哈氏合金B3，哈氏合金C276，316L。
其中锆材（702）约80吨，哈氏合金B3约21吨，哈氏合金C276约21吨,复合板（CS＋锆材（702））约70吨。
长周期重要静止设备为反应釜，材质为锆材（702），直径3300mm，体积60m3，制作周期14个月。
制作厂家有上海森松、上海卡朋洛兰、西安核设备有限责任公司（五二四厂）。
对于该设备的加工工艺、热处理、锆材（702）焊接、产品成形要求非常严格。
第三节技术来源对比
2.3.1技术来源
2.3.3.1上海化工设计院
上海化工设计院是国家批准的化工石化行业甲级、建筑工程甲级单位。
由中国石油总公司下属的环球公司控股。
已于1997年通过ISO-9001质量体系认证。
于1963年7月成立，主要从事化肥及精细化工的工程设计，至今已完成二千多项工程设计和总包项目建设，如江苏索普10万吨醋酸/年项目、山东兖矿国泰20万吨醋酸/年项目、黑龙江大庆20万吨醋酸/年项目等工程。
在醋酸设计方面的水平在中国排名第一。
上海设计院将20万吨醋酸生产技术优化，拥有三家已开车的工程实例，可通过商务洽谈将技术来源与工程设计全部交其完成，但无法提供培训。
2.3.3.2上海吴泾化工有限公司
上海吴泾化工有限公司始建于1958年的国有知名企业。
目前是以主营醋酸及其衍生物等系列产品的大型国有化工企业，隶属于上海华谊（集团）公司。
吴泾化工总资产20亿元，净资产13.7亿元。
现有员工3000名，年产值25亿元。
公司主要产品有醋酸、合成氨、硫酸、醋酸乙酯、氯磺酸、氨基塑料等30多种。
产品先后通过了质量管理体系要求ISO9001：
2000。
工业冰乙酸、醋酸乙酯、硫酸等连续数年荣获上海市名牌产品称号。
醋酸低压羰基合成工艺技术荣获上海市科技进步一等奖。
拥有市级技术中心，通过了上海市高新技术企业评审。
上海吴泾自行研发，将第一套10万吨装置扩至24万吨/年，自建一套40万吨/年装置，现拥有64万吨生产能力，两套装置运行稳定，拥有20、30、40万吨醋酸项目的技术和工程设计能力，有偿提供软件包、设计及开车培训。
2.3.3.3镇江索普化工设计工程有限公司（上海润扬化工科技咨询有限公司）
该公司的前身是上海石油化工设计院，因醋酸项目涉及到与BP公司知识产权的纠纷，政府协调让之解体，主要技术人员被索普留下进入上述设计院（该设计院实质为索普的子公司），该设计院愿意对外接业务，但要得到索普公司的许可。
2.3.2技术发展历程
醋酸生产技术源于美国孟山都，后将专利转卖给英国BP公司，BP公司投资或转售专利技术在世界各地建立醋酸装置。
1992年西南院甲醇低压液相羰基合成醋酸反应法发明专利获国家知识产权局授权。
2000年以授权专利为核心技术形成的《甲醇低压羰基合成制醋酸研究开发》技术通过原国家石油和化学工业局组织的专家鉴定，同时编制的工艺软件包通过评审。
此技术知识产权属西南院（30%股份）、兖矿集团（50%股份）、上海化工设计院（15%股份）、化工生产力促进中心（5%）四家所有。
BP公司在中国与上海吴泾化工合作，建立了一套10万吨装置，后经上海吴泾自行研发和改造，研制出了新型高效催化剂，对装置进行改造，使生产装置达到了24万吨/年，后自行研发出了生产能力为40万吨/年的单套装置，于07年开车，运行稳定，达到考核指标。
第三章原、辅料规格及消耗
第一节原料规格
3.1.1原料的主要技术规格
表3-1主要原料规格表
项目
指标
CO
压力MPa
≥3.40
CO%
≥98.0
H2%
≤1.00
CH4%
≤0.10
N2%
≤0.05
CO2%
≤0.30
O2%
≤0.01
总Sppm
≤0.20
氯化物ppm
≤0.10
甲醇
甲醇%
≥99.85
水分%
≤0.10
羰基化合物ppm
≤30
乙醇ppm
≤50
铁ppm
≤0.15
硫ppm
≤0.10
氯化物ppm
≤0.10
三碘化铑
铑%
18.5~21.28
单质碘
碘%
≥99.5
不挥发物%
≤0.20
氯及溴（以Cl计）%
≤0.005
硫化物%
≤0.02
第二节原、辅料及公用工程消耗
3.2.1原料的主要技术规格
表3-2主要原辅料规格及消耗
序号
名称
规格、型号
单位
吨耗
备注
1
主要原材料
（1）
CO原料气
CO≥98%（V）
吨
0.563
折纯
（2）
甲醇
含量≥99.85%（wt）
吨
0.544
2
辅助材料
（1）
氢氧化钾
浓度22.5～27%（wt）
kg
0.25
（2）
次磷酸
浓度50%（wt）
kg
0.013
（3）
催化剂
含铑18.5～21.5%（wt）
g
0.16
折纯铑
3
公用工程
（1）
蒸汽
1.55/0.6/0.35MPa
吨
1.8
（2）
循环水
进32℃；出42℃；0.5MPa
吨
152
（3）
电
200V；380V
度
60
（4）
氮气
99.99%；0.7/0.1MPa
Nm3
20
（5）
仪表用空气
0.7MPa
Nm3
25
第四章成本估算及投资
第一节成本估算
4.1.1醋酸消耗及成本
表4-1醋酸完全成本表（元/吨）
序号
名称
单位
吨耗
单价元
吨费用
（元）
1
主要原材料
1.1
甲醇
吨
0.55
1966.88
1081.78
1.2
CO
Nm3
450
0.87
391.5
合计
14
升级会员 