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国家碳一化学工程技术研究中心 National Center of C1 Chemical Engineering Research

西 南 化 工 研 究 设 计 院. The Southwest Research & Design Institute of Chemical Industry (SWRDICI). 国家碳一化学工程技术研究中心 National Center of C1 Chemical Engineering Research. 西南化工研究设计院概况 Company Overview. 集科研、技术开发、工程设计、工程承包、技术咨询、和产品生产为一体的原化工部直属重点技术开发型院所。. 化工部西南化工设计研究院. 1958 年. 1966 年. 化工部西南化工研究院.

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Presentation Transcript

  1. 西 南 化 工 研 究 设 计 院 The Southwest Research & Design Institute of Chemical Industry (SWRDICI) 国家碳一化学工程技术研究中心 National Center of C1 Chemical Engineering Research

  2. 西南化工研究设计院概况 Company Overview 集科研、技术开发、工程设计、工程承包、技术咨询、和产品生产为一体的原化工部直属重点技术开发型院所。 化工部西南化工设计研究院 1958年 1966年 化工部西南化工研究院 化工部第八设计院 中国成达工程公司 化工部西南化工研究设计院 1996年 西南院为主要发起人组建 四川天一科技股份有限公司 1999年 西南化工研究设计院转制成企业

  3. 隶属关系 100％ 100％

  4. 国家碳一化学工程技术研究中心National Center of C1 Chemical Engineering Research 西 南 化 工 研 究 院 设 计院 SWRDICI 国家变压吸附技术研究推广中心The National Center of PSA Separation Engineering Research & Popularization 工业排放气综合利用国家重点实验室State Key Laboratory of Industrial Vent Gas Reuse  全 国 煤 化 工 标 准 化 技 术 委 员 会 National Coal Chemical Standardization Technical Committee 中国化工学会煤化工专业委员会 National Society of Chemical Industry – Committee of the Coal Chemical Industry 全国气体标准化技术委员会 Industrial Gas Standardization Technical Committee 天然气化工专业委员会 Natural Gas Chemical Industry Committee 西南化工研究设计院概况 Company Overview

  5. 西南化工研究设计院概况Company Overview 主要领域与研究方向 Research Areas & Directions • 天然气化工Natural gas chemical industry • 煤化工Coal chemical industry • 碳一化工C1 chemistry （Catalysis、Process Technology） • 变压吸附（PSA）气体分离PSA gas separation technology • 工业排放气净化与利用Industrial Vent Gas Reuse • 新能源与节能 New energy and energy-saving Technologies • 环保技术与设备 Environment protection technology and equipments • 特种气体与标准气体 Special Gas and Standard Gas • 自动控制与仪器仪表 Control System and Instruments • 工程开发、工程咨询、工程管理 consultation, project design & project general contract

  6. 碳一化学合成路线 能源 材料 合成 清洁燃料 甲醇、二甲醚 甲烷 F-T合成油 天然气 （多）聚甲醛 酚醛/脲醛树脂 甲醛 多元醇、含氮化合物 二甲醚 合 成 气 二甲醚化工 煤炭 醋酸乙烯 维尼纶 甲 醇 醋 酸 醋酐 醋酸酯 工业排放气 电石炉尾气 焦炉气 黄磷尾气 合成 化工 原料 碳酸二甲酯 聚碳酸酯（PC） 甲酸 甲酸甲酯 二甲基甲酰胺 N-甲酰吗啉 合成烯烃 MTO/MTP 烯烃下游产品 聚酯 乙二醇

  7. 西南化工研究设计院概况 Company Overview The representation of above technologys, reached the top level, and leading forward technological progress and industrial development.

  8. PSA 变压吸附气体分离技术 PSA-H2 Plant of ShenHua Group Co., Ltd The world’s first plant using landfill gas to Produce city gas (methane) in Hongkong 神华变压吸附提H2装置，国内最大规模 世界首套垃圾填埋气制城市燃气（香港）

  9. 烃类转化催化剂 Hydrocarbons convesion catalyst 400 kt/a ammonia plant of Daqing fertilizer 大庆化肥厂40万吨/年合成氨装置

  10. 甲醇羰基合成醋酸 200 kt/a Methanol Carbonylation to Acetic acid plant in Shandong

  11. 甲醇制二甲醚 200 kt/a Methanol to DME plant in Shandong 20万吨/年甲醇制二甲醚装置（山东，玉皇）

  12. Methanol decomposition to H2 technology 1000Nm3/h Methanol decomposition to H2 plant 1000Nm3/h 甲醇裂解制氢装置

  13. 低压合成甲醇技术 西南化工研究设计院甲醇催化剂研究历程 • 1978年：开始甲醇催化剂研究 • 1983年：承担国家“六·五”科技攻关项目——甲醇催化剂的研究 • 1986年：首次在泸天化6000吨/年甲醇生产装置上成功应用 ——标志着我国拥有国产化的中低压合成甲醇催化剂 • 1991年获化工部科技进步二等奖 • 1992年获国家科技进步二等奖 • 1995年西南化工研究院被批准为全国低压合成甲醇工艺及催化剂技术依托单位。

  14. 低压甲醇技术—C312系列高能甲醇催化剂 西南化工研究设计院甲醇催化剂研究历程 1993～1996年：开发XNC-98合成甲醇催化剂 2003年至今： 开发C312系列高性能合成甲醇催化剂 • 新一代甲醇催化剂研究背景：甲醇装置大型化发展趋势要求 Cu-Zn-Al catalyst • 目标： • 百万吨大甲醇工业装置 • 专业的（定制的）催化剂产品

  15. C312系列高性能甲醇催化剂 产品细分 • C312A型催化剂 适用于煤、天然气等为原料的百万吨级大甲醇装置 • C312B型催化剂 适用于富二氧化碳合成气 • C312C型催化剂 适用于二氧化碳和氢气直接合成甲醇

  16. C312系列高性能甲醇催化剂 • C312A型甲醇催化剂的特点 • 更好的热稳定性 • 更高的活性（时空收率） • 更好的选择性 • 更长的使用寿命 • 更宽的原料气使用范围

  17. C312系列高性能甲醇催化剂 良好的热稳定性 更适合大甲醇装置 C312A高性能甲醇催化剂 延长催化剂使用寿命，减少开停车次数，节约开停车费用 目前国外商业催化剂 催 化 剂 活 性 目前国内商业催化剂 C312A高性能甲醇催化剂 350℃ 10小时耐热后活性下降约6%； 国内主流催化剂350℃ 10小时耐热后活性下降12%以上。 催化剂使用时间 C312A高性能甲醇催化剂 热稳定性比较

  18. C312系列高性能甲醇催化剂 C312A高性能甲醇催化剂 目前国外商业催化剂 目前国内商业催化剂 • C312A高性能甲醇催化剂具有良好的活性，现有中小型装置通过优化工艺条件，可以实现增产10%以上 • 在大型化合成甲醇装置上使用，可进一步降低催化剂使用成本与甲醇生产成本

  19. 主要内容 Outline Syngas to EG technology 合成气制乙二醇技术

  20. 1.背景和意义 Technical Background 乙二醇（Ethylene Glycol，EG）is a basic chemical products, mainly for producing polyester and antifreeze. Production process Oil route 1.传统的石油工艺：oil route • Mature technology, widely applied；（成熟，应用广） • Large water consumption, high cost；（水耗高，成本高） • Yield: 88% （收率：88%） cracking oxidation hydrolysis Naphtha ethylene EO EG 乙烯 环氧乙烷 石脑油 乙二醇 Two-step method 2.现代煤化工工艺：coal chemical route • Low cost, low energy consumption, 低成本、低能耗 • Low-emission 低排放 合成气 中间产物 煤 gasification （DEO） coal syngas Intermediate products （CO+H2） EG

  21. 项目背景及技术 • 国内产能不足，供需缺口大 • 我国乙二醇对外依存度接近70%； • 2011年我国乙二醇消费量达到1100万吨； • 2011年乙二醇进口量达到720万吨。

  22. 项目背景及技术 • 乙烯成本=（原油价格+50美元）×1.8 以90$/桶油价为例，(90×7+50)×1.8=1224美元/吨 • 煤炭价格按照800元/吨基准 • 排放气的处理成本为0.6Nm3/h 乙二醇未来平均价格8500元/吨

  23. Coal Syngas 合成气 Desulfurization 脱硫 Water-gas shift 变换 压 缩 compress PSA-I CO PSA-II Separation 分离 Carbonyl coupling 羰化偶联 H2 O2 regeneration Distillation 精馏 Hydrogenation 加氢 DEO Distillation 精馏 Ethanol recovery 乙醇回收 Separation 分离 EG 2.工艺技术特点 process technology 煤气化 气体分离 草酸酯 乙二醇 Gasification Gas separation DEO E G

  24. catalysts 1）2CO + 2C2H5ONO → (C2H5OCO)2 + 2NO 羰化偶联 2）NO + C2H5OH + 0.5O2 → C2H5ONO + H2O 酯化再生 3） (C2H5OCO)2 + 4H2 → (CH2OH)2 +2C2H5OH 加氢反应

  25. 3. 技术进展——关键技术 • 我院催化加氢制乙二醇中试装置 scale-up experiment device

  26. 成本估算

  27. 醋酸酯化加氢制乙醇技术开发 西南化工研究设计院 工业排放气综合利用国家重点实验室 国家碳一化学工程技术研究中心 2014/10/4

  28. 行业概况——醋酸过剩 产能过剩，开工率不足 2010年全国醋酸产能600万吨/年，醋酸产量384万吨 2011年醋酸产能突破700万吨/年，醋酸产量425万吨 2005-2011年我国醋酸生产与消费统计（万吨） 预计2015年醋酸产能突破1000万吨/年，醋酸需求538万吨 下游聚乙烯醇行业（PVA），副产大量醋酸甲酯（生产1吨PVA副产1.6t醋酸甲酯），可用于生产燃料乙醇。

  29. 乙醇行业概况 我国乙醇产能情况 2004年：产量232.34万吨 2010年：产量719.31万吨 产量急剧增长原因：（1）白酒行业的迅猛发展 （2）国家试点燃料乙醇

  30. 乙醇行业概况 乙醇应用领域 白酒行业，趋于饱和 食品 乙醇汽油，起步阶段，快速增长 2009年150万吨 2010年330万吨 2020年1000万吨 燃料 医药、化工、染料等 目前，美国自产乙醇不敷国内市场需求， 开始从巴西进口 2011年4月28日，巴西已将乙醇由一般农产品的衍生品转化为战略能源 。

  31. 乙醇行业概况 燃料乙醇前景 2009年全球燃料乙醇总产量约为5860万吨，2010年达到6800万吨，其消费量约占全球汽油消费量的2.5%。 2009 年我国燃料乙醇消费量为149.3万吨，成为继巴西、美国之后第三大燃料乙醇生产国。据国家规划，2020年我国燃料乙醇利用量将达1000万吨。

  32. 乙醇行业概况 乙醇生产方法 我国发酵法生产乙醇主要采用玉米为原料，但是由于近年美国玉米出口量减少，刺激了国内市场玉米价格的持续走高（2200元/吨）。 木薯价格2300元/吨，木薯发酵利用率低，效果不及玉米制乙醇 我国发酵法生产乙醇各种原料比重

  33. 乙醇行业概况 燃料乙醇价格趋势 2003-2010年

  34. 乙醇行业概况 无水乙醇价格趋势 2011-2012年

  35. 目 录 项目背景及市场分析 技术进展及工艺流程 消耗及生产成本 投资及经济效益

  36. 技术进展 醋酸直接加氢 优点：可省去酯化步骤，工艺流程短。 缺点:（1）醋酸单程转化率低；（2）设备材质要求高；（3）产品分离能耗高。 醋酸经酯化加氢 工艺特点： （1）醋酸酯单程转化率高； （2）对设备腐蚀性小； （3）产品分离能耗低； （4）不仅能解决醋酸行业产能过剩的问题，也同时能拉动醋酸酯行业，并解决某些副产醋酸酯的销路。

  37. 技术进展 西南化工研究设计院从2008年开始开展醋酸加氢的研发工作，在醋酸经酯化加氢制乙醇技术方面取得突破。 • 完成小试、单管模式实验和中试； • 开发了新型加氢催化剂，选择性高，稳定性好； • 确定了醋酸经酯化加氢适宜的工艺条件，开发了加氢工艺流程； • 申请国家专利6项，形成了具有自主知识产权的新工艺和新技术； • 完成10万吨级工艺软件包的设计。

  38. 工艺路线 返回 甲醇 加氢 分离 + 醋酸 醋酸甲酯 甲醇+乙醇 酯化 粗乙醇 精馏 氢气 乙醇产品 酯化反应：CH3COOH + CH3OH → CH3COOCH3 + H2O 催化加氢：CH3COOCH3 + 2H2 → CH3OH + C2H5OH 总反应式：CH3COOH + 2H2 → C2H5OH + H2O

  39. 工艺路线 部分返回 加氢 精馏 醋酸乙酯 醋酸 粗乙醇 乙醇产品 酯化 乙酯产品 氢气 酯化反应：CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O 催化加氢：CH3COOC2H5 + 2H2 → 2C2H5OH 总反应式：CH3COOH + 2H2 → C2H5OH + H2O（乙醇产品） 2CH3COOH + 2H2 → CH3COOC2H5 +2H2O（乙酯产品）

  40. 主要工艺指标 • 西南院化工研究设计院开发的加氢催化剂选择性高，稳定性好，主要工艺指标如下： • 醋酸酯单程转化率95% ~ 98%； • 乙醇选择性＞98%；

  41. 目 录 项目背景及市场分析 技术进展及工艺流程 消耗及生产成本 投资及经济效益

  42. 生产规模 醋酸酯化加氢制乙醇的规模主要受单套酯化装置生产能力的限制。目前，国内单套醋酸乙酯装置最大产能为20万吨/年。因此，醋酸酯化加氢制乙醇装置的规模以年产乙醇10万吨为宜。 产品方案： • 产品规模：年产10万吨乙醇。 • 按300天操作日计算，日产乙醇333.3吨； • 按7200小时计算，小时产乙醇13.9吨。

  43. 产品规格

  44. 原辅料及公用工程消耗 醋酸酯化加氢制乙醇消耗及生产成本（元）

  45. 生产成本

  46. 目 录 项目背景及市场分析 技术进展及工艺流程 消耗及生产成本 投资及经济效益

  47. 项目建设范围

  48. 建设投资估算 10万t/年醋酸酯化加氢制乙醇装置建设投资估算 注：项目投资根据现场条件等情况调节。

  49. 应用前景 西南化工研究设计院开发的醋酸酯化加氢制乙醇技术已具备工业化的技术条件，乙醇生产成本明显低于发酵法的乙醇生产成本，能同时解决醋酸产能过剩和乙醇需求旺盛的局面，有着较好的经济效益和社会效益。特别是在有醋酸原料、醋酸乙酯原料、氢气原料或醋酸甲酯副产的企业，有着非常好的应用前景。

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