重大科技专项项目申报书复合银催化氧化生产乙二醛新工艺及产业化项目定稿

1、网上受理编号：zdg0xxx湖北省科技计划重大科技专项项目申报书项目名称：复合银催化氧化生产乙二醛新工艺及产业化申报单位（盖章）： 湖北省xx药业有限公司 所在市州县： xx市xx县 联系人： xxx 联系电话： xxxx 年 七 月 十五 日湖北省科学技术厅制基本信息表项目名称复合银催化氧化生产乙二醛新工艺及产业化所属技术领域受理处室电子信息 新材料 先进制造 能源与交通高新处种植 养殖 农产品加工 农业生产资料农村处生物医药 资源环境 人口与健康社发处项目基本情况项目总投入 6382 万元其中申请省拨经费500万元项目实施年限2012年 01月 至 2013年 12月年预计销售额 1930

2、6 万元年预计净利润1766 万元年预计交税额 1080万元年预计创汇万美元技术研发团队主要人员（限8人以内）姓名年龄工作单位专业职称（职务）技术负责人湖北省xx药业有限公司化学工程副总经理武汉工程大学化学工艺教授团队主要成员（至少一人以上为合作单位成员）湖北省xx药业有限公司化学工程总工武汉工程大学化学工艺博士、副教授湖北省xx药业有限公司化学工程副总经理湖北省xx药业有限公司化学工程生产总监湖北省xx药业有限公司化学工艺工程师申报单位基本情况单位名称湖北省xx药业有限公司注册时间2002.1.21组织机构代码73519634-x注册资金2000万元其中外资（含港澳台）比例 %股份结构非上市

3、民营股份公司通信地址罗田县凤山镇义水北路428号邮政编码438600法人代表联系电话联系人联系人所在部门技术部联系人固定电话联系人手机e-mail传真是否高新技术企业是是否创新型建设试点企业是是否已开展产学研合作是有无研发机构有合作高校科研院所名称武汉工程大学合作方式职工总人数 526 人其中研发人员75人上年度净资产16214万元上年度研发经费占销售收入比例3.67%上年度主营业务销售收入49696万元上年度交税总额 2477万元上年度净利润 2403万元主要产品名称占企业销售收入总额比例（%）1、乙二醛562、甲硝唑223、二甲硝咪唑4目 录一、项目简介1二、项目立项的必要性及需求分析41

4、、项目的国内外技术发展趋势与现状分析42、我省相关技术与产业发展现状及需求分析83、项目技术攻关的必要性和对相关行业技术水平、产业发展的作用11三、项目目标及主要任务131、主要目标132、研发任务与内容143、主要技术经济考核指标194、项目的技术关键、创新点205、项目、人才、基地建设的统筹计划21四、项目综合分析221、项目的技术、经济、社会效益分析222、项目的环境影响评估243、项目实施的风险分析30五、计划实施年限、项目总投资、经费概算与资金筹措321、实施年限、年度目标、阶段计划322、经费概算与资金筹措35六、申报单位的基础条件、组织措施及实施方案361、申报单位基本情况362

5、、申报单位现有技术及产业化基础363、技术研发团队基本情况424、组织实施方案46八、其他说明48九、相关附件49一、项目简介化学工业在整个国民经济中处于重要战略地位，党的十七大提出把建设资源节约型、环境友好型社会放在国家发展战略的突出位置。湖北省“两型社会”建设、节能减排等政策立足节约资源、保护环境，立足增强自主创新能力推动发展，坚持走新型工业化道路，大力发展循环经济，这些宏观政策为化工及相关产业发展带来了新的机遇。乙二醛是一种在医药、纺织染料、轻工业、石油行业等行业领域中应用十分广泛的精细化工产品。目前，世界上乙二醛的年需求在55万吨以上，而产量只有35万吨左右。国外仅日本部分乙二醛产品用

6、于出口外，其它国家多为自用，少量出口。而前苏联国家、澳大利亚和东南亚地区的一些国家没有乙二醛生产线，均需要进口。国内近几年，随着乙二醛后续产品的发展很快，导致乙二醛愈来愈紧俏，仅药用级乙二醛年需求量约8-10万吨，且以12.4的速度递增，市场前景非常大。国内外乙二醛的生产方法主要有乙醛硝酸氧化法和乙二醇催化氧化法。由于后者在原料消耗、产品质量和环境保护三方面均优于前者，因而乙二醇催化氧化法备受国内外企业的青睐。目前我国均采用该方法生产乙二醛，但是由于技术等方面的原因，我国乙二醇催化氧化法普遍存在着如下几个亟待解决的问题： 电解银催化剂的催化机理不明确，选择性偏低，产品中的甲醛含量偏高，且催化剂

7、的寿命短，这也是目前乙二醛行业的通病和难点； 氧化炉构件不能满足大规模化生产的要求，需要进一步创新氧化炉的结构以适应规模化生产的需要； 后处理工艺复杂，工艺流程长，生产成本高，环境污染严重； 国内缺少乙二醛单套规模化生产装置（单套达万吨级以上）和成套技术，阻碍了乙二醛生产技术的跨越式提高。为解决上述这些问题，湖北省xx药业有限公司和武汉工程大学于2004年成立了联合攻关小组，历时五年成功开发出了“复合银催化氧化乙二醇生产乙二醛新工艺”（该技术已申请了国家专利（申请号200910063762.5），并于2009年通过了由湖北省科技厅组织的成果鉴定（科学技术成果鉴定证书，鄂科鉴字2009 第930

8、70号），专家鉴定意见中明确指出：该项目开发了新型ag-p-se/瓷粒复合催化剂，提高了反应选择性，降低了催化剂床层温差，延长了催化剂寿命，克服了原催化剂体系选择性差、寿命短和产品中甲醛含量较高等缺点；该对乙二醛合成反应氧化炉的结构进行了改进，用栅板式支撑板代替筛板，改进后的氧化炉结构简单、经济高效，实现了装置的工程放大；将净化除杂装置与氧化炉集成、乙二醇导热油预热与喷雾加料集成，简化了工艺流程，降低了生产能耗；专家认为，该项目工艺技术具有重大创新性，达到国际先进水平。该技术2009年获得湖北省科技进步一等奖。同时，湖北省xx药业有限公司依托该技术，对原有的5条千吨级工业装置进行升级改造，形成

9、了拥有单套20kt/a、年生产能力7万吨的生产规模，解决了国内外乙二醛生产面临的诸多难题，建成了国内投入运行的最大规模的乙二醇生产乙二醛装置。装置运行的结果表明，该工艺路线具有以下优点： 新型ag-p-se/瓷粒催化剂的活性、选择性以及寿命较高，乙二醇的转化率99.0%、乙二醛的收率80%以上、催化剂寿命达到180天，总体达到国际先进水平； 栅板式氧化炉的结构合理，有利于工程放大； 产品中杂质甲醛的生成量少，工艺中去掉了汽提脱甲醛工段； 实现了部分工艺的集成，简化了工艺流程、降低生产能耗； 建成了具有自主知识产权的万吨级的规模化生产线。尽管上述装置运行的结果较好，但由于万吨级的生产线是在原有千

10、吨级的基础上行改造形成的，致使目前该装置部份设备不配套，生产能耗不能达到预期的目标，同时产品的质量不是很稳定。因此基于上述原因，以及公司产业发展和增强企业竞争力的需要，公司结合本身的优势，将建设1条单线30kt/a生产能力的乙二醛装置，并进一步优化催化剂技术、氧化炉结构和工艺流程，提高乙二醛的技术含量，产品质量得到进一步提高：甲醛0.2%，乙二醇1.0%，乙二醛收率提高到85%。该项目实施后，可实现乙二醛的“高效和清洁生产”，年均减少消耗乙二醇1000吨、减少用电消耗590万度，年均减少排放二氧化碳和其他废气约4500吨、减少废水排放3000吨，且无甲醇废液排放，生态和环境效益显著。该项目实施

11、后，可拉动省内化学原材料、运输和包装业的长远发展，可实现产值约2亿元。直接提供近100个工作岗位，间接促进省内相关行业的员工就业。湖北省xx药业有限公司已形成一定的产业规模，在国内乙二醛市场占有过半的比重和较好的声誉，具有产业优势；武汉工程大学是湖北省唯一具有化学工程与技术一级学科的高校，在化学工程和化学工艺方面积累了丰富的科研成果，具有学科、人才和科研基地优势。以湖北省xx药业有限公司和武汉工程大学为主，组成产学研联合的研发团队，发挥各自优势，能很好地完成项目的各项任务。二、项目立项的必要性及需求分析1、项目的国内外技术发展趋势与现状分析乙二醛( glyoxal)又名草酸醛，是分子结构最简单

12、的脂肪族二元醛，市场上销售的产品多是浓度为30%40%的乙二醛水溶液。乙二醛分子中含有两个相互连接的羰基，可与醇、胺、酰胺、醛和含羟基的化合物等进行加成或缩合反应，还可以与类蛋白动物胶、纤维素、聚乙烯醇以及脲等发生交联反应。乙二醛与具有单个亲核中心的化合物反应，可生成直线型分子化合物；与具有两个稳定亲核中心的化合物反应，可生成环状化合物，特别是杂环化合物，使得其在纺织印染、建材、皮革、医药、农药、国防、轻工、粘合剂、石油、环保等方面具有广泛的用途。目前，世界上乙二醛的每年需求在55万吨以上，而全世界的乙二醛产量只有35万吨左右。国外乙二醛的产量约为17万吨，主要集中在日本、德国、美国、法国、瑞

13、士等。除日本生产的部分乙二醛产品用于出口外，其它国家生产的乙二醛产品绝大多数为自用，少量出口。另外，前苏联国家、澳大利亚和东南亚地区的一些国家没有乙二醛生产线，均需要从国外进口乙二醛产品，国际市场缺口大。国内乙二醛的生产厂家近10家，总生产能力约为20.5万吨/年，市场可供应量17万吨/年，其中湖北省xx药业有限公司拥有国内最大的乙二醛能力（生产能力为7万吨/年）。近几年，我国乙二醛后续产品发展很快，用途领域不断扩展，导致乙二醛愈来愈紧俏。据目前市场实际需要，仅药用级乙二醛约需8-10万吨，且医药级的乙二醛用量不断增加，总的趋势是药用级乙二醛年需求量以12.4的速度递增，市场前景非常大。乙二醛

14、的合成方法有近10种，但实现工业生产的只有两种：乙二醇催化氧化法和乙醛硝酸氧化法。1）乙醛硝酸氧化法。该方法是以乙醛为原料，以亚硝酸钠为反应引发剂，通过硝酸的选择性氧化生产乙二醛。该方法的甲醛含量低，产品质量相对较好，因此早期乙醛硝酸氧化法为乙二醛的主要生产方法。但乙醛硝酸氧化法存在副反应较多，副产物乙酸、乙醛酸、草酸以及未反应的原料乙醛和硝酸的分离和后处理较为困难，设备腐蚀严重，硝酸分解不易控制，分解的氮氧化合物易产生“黄龙”现象，环境污染严重，“三废”较多等缺点。目前仅法国的clariant huningue公司、日本的合成化学工业公司以及大赛璐化学公司等几家公司保留有乙醛硝酸氧化法生产乙

15、二醛的工业化生产装置。反应过程如下： 图1 甲醛硝酸氧化法生产乙二醛2）乙二醇催化氧化法。以乙二醇为原料，将空气、循环气、惰性气体混合后，与乙二醇蒸汽一起导入到催化剂床层进行催化氧化反应生产乙二醛。反应过程如下： 图2 乙二醇催化氧化法生产乙二醛早期由于催化剂的性能问题，产品中杂质含量高，甲醛9-10%，乙二醇7-8%，产品无人问津。此后随着电解银催化剂的应用，乙二醇催化氧化法生产的产品质量大幅提高，产品被广泛应用到各行各业中。湖北省xx药业有限公司从综合消耗、产品质量和环境保护三方面对本公司先后采用的乙醛硝酸氧化工艺和乙二醇空气氧化工艺进行了综合比较研究： 综合消耗对比。从能耗看，乙醛法比乙

16、二醇法低，但原料消耗乙二醇法比乙醛法低很多，乙二醇法中每吨乙二醛耗乙二醇0.6吨，原料成本4800元吨；乙醛法吨乙二醛耗98乙醛0.5吨，98的硝酸0.85吨，原料成本6000元吨。 产品质量对比。乙醛法制成的乙二醛中虽然没有甲、乙二醇，但总酸超标，颜色偏黄，勉强可用在各行业。乙二醇法制成的乙二醛中虽有少量的甲醛、乙二醇，但由于其颜色较低，价格低，而且特别是要求质量高的行业如医药、香料等已普遍认可了这种质量的产品之后，得到了广泛应用。 环保对比。乙醛法采用的原料如强酸、强碱和一些萃取剂（部分有毒），属于危险物料和污染源。其生产过程中，杂质的处理，排放的废盐水（醋酸钠）和氧化反应放出的nox造成

17、环境污染。而基于乙二醇法工艺特性，生产过程基本上污染小，环境友好。综合比较可知，乙二醇气相氧化法明显优于乙醛硝酸氧化法，因此该方法代表了生产乙二醛的发展趋势，并成为国内外研究开发的重点，如国外的美国ucc公司、德国的巴斯夫公司、日本的三井东压公司、美国的goodrich公司，国内的湖北省xx药业有限公司、上海华谊集团上硫化工有限公司、广州新塘、山东金沂蒙集团有限公司等均采用乙二醇氧化法建立了工业化生产装置。目前，乙二醇催化氧化法制备乙二醛的技术主要集中在新型催化剂的研制和后处理两个方面： 催化剂的研究。 美国专利us4242282报道了以电结晶银为催化剂催化乙二醇氧化生产乙二醛，得到收率为66

18、%的乙二醛，但催化剂选择性和耐高温性能较差；英国专利gb1272592和日本专利jp5859933分别报道使用ag-p催化剂，乙二醛的产率可以提高到70%以上，但在生产乙二醛的过程中，ag-p催化剂随磷的损失而降低活性，催化剂的使用寿命仅有11天。复旦大学研发了改进的ag-p催化剂，该催化剂是将电解银浸渍于磷酸或磷酸钠盐中，再干燥，焙烧制得或将磷蒸汽缓慢通到灼热的电解银上制得。该催化剂催化乙二醇制乙二醛时，乙二醛的收率81.0%，且在不添加磷化物的情况下，经 22 天试验，催化剂的活性和选择性均保持不变，但反应的能耗较高。美国专利 us4258216 采用铜银催化剂可以获得高达80.5%的乙二

19、醛收率，但在原料中添加的溴在有氧存在的情况下有很强的腐蚀作用，而且以铜为基体的催化剂老化较快。英国专利 gb1361190提出了用过量氧处理催化剂，使其再生从而提高铜银催化剂使用寿命的方法，这种方法的缺点是再生时生产必须停止，另外再生所用的过量氧必须完全赶走，否则会导致爆炸的危险。美国专利 us4503261 采用铜催化剂和结晶银催化剂分层铺装的方式，可以直接获得40%的商品乙二醛水溶液，乙二醇转化率最高可以达到99.9%，乙二醛的得率达到 76% 催化剂使用寿命达到90天，但反应中需加入适量的抑制剂以延长催化剂的寿命，这样后续产品的处理困难，生产成本高。 后处理技术的研究。乙二醇法生产乙二醛

20、后处理主要是针对脱除甲醛的研究。目前主要有水蒸气蒸馏法和溶剂萃取法。水蒸气蒸馏法是利用甲醛和乙二醛沸点的差别，从乙二醛水溶液中去除甲醛，这一方法可去除 70%左右的甲醛，但仍不能满足甲醛含量小于 0.5%的纯度要求，而且过程能耗高，操作周期长(约 20h)，设备投资大，由于长时间蒸馏，乙二醛产品色度深，增加了后处理过程中的脱色负担。清华大学研发了一种用溶剂萃取法纯化乙二醛水溶液的新工艺。该发明的核心是用c5-c10的醇类与氯苯、乙苯、二甲苯、乙醚等相混合作为萃取溶剂，将其放入粗乙二醛水溶液中，在室温下进行多级逆流萃取，以去除乙二醛水溶液中的甲醛等杂质。北京萃取应用技术研究所也研制出溶剂萃取法纯

21、化乙二醛新工艺，采用此新工艺可深度去除甲醛，使甲醛含量降低到 100ppm以下。同时其设备投资仅为水蒸气蒸馏纯化工艺的 30%；在萃取过程中，萃取溶剂可循环使用，甲醛或甲醛酸等亦可得到回收，基本无废物排放，是一种很有发展前途的乙二醛纯化方法。综上所述，当前乙二醇催化氧化法的普遍存在以下的缺点： 电解银催化剂的催化机理不明确，选择性偏低，产品中的甲醛含量偏高，且催化剂的寿命短，这是目前乙二醛行业的通病和难点。 后处理工艺复杂，工艺流程长，生产成本高，且环境污染严重。 国内缺少乙二醛单套规模化生产装置（单套达万吨级以上）和成套技术，阻碍了乙二醛生产技术的跨越式提高。2、我省相关技术与产业发展现状及

22、需求分析我国乙二醛生产始于上世纪70年代，当时产品质量非常差，无法满足用户要求。湖北省xx药业有限公司（原罗田化肥厂、湖北恒日化工股份有限公司、罗田xx化学原料药有限公司）于1992年开发了乙醛硝酸氧化法生产乙二醛工艺。该工艺能耗低，产品中不含甲醛，能满足医药及日用化工等行业的要求，但是副反应较多，副产物、原料的分离较为困难，设备腐蚀严重、“三废”较多。尽管先后进行了多次技术改进，但最终由于生产工艺先天不足，以及环境污染等原因被迫停产。公司从发展和市场需求出发，在借鉴甲醇氧化生产甲醛工艺的基础上，开发了电解银催化氧化乙二醇生产乙二醛的新工艺，并于1996年3月调试投产成功，产品质量大幅度上升，

23、甲醛含量降至1.5，乙二醇降至2-3，从而淘汰了乙醛硝酸氧化工艺，成为湖北省唯一采用该先进工艺生产乙二醛的企业。自1996年以后，公司在跟踪国外国内同行生产技术的同时，不断完善乙二醇法生产乙二醛的生产工艺，进行技术改造，在2003年形成了10000吨/年的生产规模。但由于公司已有的10000吨/年乙二醛生产装置是在1000吨/年的基础上不断进行改造，由5条小生产能力的生产线组成的，因而存在着催化剂的活性和选择性偏低，产品中的甲醛含量偏高，且催化剂的寿命短；缺少成套的规模化生产技术等问题。针对上述问题，武汉工程大学和湖北省xx药业有限公司于2004年组成了联合攻关组，确立了复合银催化氧化乙二醇生

24、产乙二醛新工艺的研究课题。通过不断的试验和攻关，掌握了大量的数据，积累了丰富的经验，在原技术的基础上，于2009年联合成功开发了复合银催化氧化乙二醇生产乙二醛新工艺。该技术获得湖北省科技进步一等奖。乙二醛作为一种性能极为优良的精细化学品有着极其广泛的应用。近几年来，随着省内医药、染料、农药、等领域的不断发展，尤其是“武汉80万吨乙烯”建成投产后，伴随原材料的丰富和价廉，将更有利于这些行业的发展壮大，乙二在省内相关产业的需求正在迅速扩大，主要体现在：省内纺织印染领域：乙二醛及其衍生产品在纺织工业中用作整理剂，可以增加棉花、尼龙等纤维的防缩、防皱、耐洗免烫性能，是压抗性、压烫性整理剂，如sr织物整

25、理剂、2d树脂整理剂、pn树脂整理剂等。如生产2d树脂整理剂的湖北祥泰纤维素有限公司2010年的需求量为1000吨。乙二醛与氨基酸类化合物、芳香族二胺化合物或者肼类化合物等反应，可生成染料或染料中间体，如：酞花青织物染料、乙二醛亚硫酸氢盐。省内轻工业领域：乙二醛作为纸品添加剂，可使纸张的抗皱能力增加23倍，可抗多种有机溶剂的侵蚀，可提高纸张的表面抗水和耐水性能；此外，乙二醛还可以用于生产胶板纸和铜板纸。如维达纸业湖北有限公司、武汉市国营汉南造纸厂、湖北襄樊百灵纸业有限公司等企业均使用乙二醛作为纸品添加剂。随着我国国民经济的稳步发展和人民生活水平的不断提高，人们对所需纸产品质量的要求越来越高，乙

26、二醛在轻工行业的消费量将稳步上升，预计2011年需求量将达到约1100吨。省内医药领域：广泛应用于医药中间体和医药原材料，如甲硝唑、乙醛酸、尿囊素、双醛亚胺、替咪唑、喹恶啉、羟基苯基乙酸、2-羟基吡嗪等领域，如宜昌长江药业有限公司，华中制药厂，武汉武药制药集团，黄冈市银河化工有限公司，罗田县广惠化工有限公司等企业目前需求量达到20kt/a左右。“武汉80万吨乙烯”和“药谷”建成投产后，由于原材料的优势将为我省医药、纺织染料、轻工业、石油化工等领域的发展壮大带来新的契机，乙二醛在省内相关产业的需求也正在迅速扩大。因此开展产能规模为30kt/a 的“复合银催化氧化生产乙二醛新工艺及产业化”就更加迫

27、在眉睫了。3、项目技术攻关的必要性和对相关行业技术水平、产业发展的作用（1）项目技术攻关的必要性乙二醛是一种非常重要的精细化工产品。国外只有美国、日本、德国和法国等几个国家生产乙二醛，且产品绝大部分自用，只有少量出口，而俄罗斯、澳大利亚和东南亚地区的一些国家均需要从国外进口乙二醛，因此，国际市场潜力巨大。国内随着乙二醛后续产品的快速发展和应用领域的不断拓宽，乙二醛需求量也在不断增长，尤其是药用级乙二醛年需求量以12.4的速度递增，市场前景非常大。目前，国内乙二醛生产均采用乙二醇法生产工艺，虽然技术取得了较大进步，但与国外的同类技术相比，仍然普遍存在以下缺点： 电解银催化剂的催化机理不明确，选择

28、性偏低，产品中的甲醛含量偏高，且催化剂的寿命短，从而导致原料消耗水平高。 反应炉的结构不合理，难以满足规模化生产的需要； 工艺流程复杂，能耗高； 国内缺少乙二醛单套规模化生产装置（单套达万吨级以上）和成套技术，阻碍了乙二醛生产技术的跨越式提高。因此面对国内外乙二醛的市场需求，如何通过技术攻关，实现乙二醛生产的规模化是每个乙二醛生产企业面临的重大课题。面对乙二醛生产中催化剂活性低、反应炉的结构不合理、工艺流程复杂、缺少规模化的成套生产技术等突出的特点，湖北省xx药业有限公司和武汉工程大学于2004年成立了攻关小组，通过多年来不断的研究与创新，研发了具有自主知识产权的“复合银催化氧化乙二醇生产乙二

29、醛新工艺”，并在原1000吨年的基础上不断进行改造，形成70kt/a的工业生产规模（5条线生产：a线0.6万吨、b线1.6万吨、c线1.2万吨、d线1.6万吨和e线2万吨），解决了国内外乙二醛生产面临的诸多难题，建成了国内投入运行的最大规模的乙二醇生产乙二醛装置。装置运行的结果表明，该工艺路线具有以下优点： 催化剂的活性、选择性以及寿命较高，达到国际先进水平； 氧化炉的结构合理，有利于工程放大； 简化了工艺流程，有利于降低能耗； 建成了具有自主知识产权的万吨级的规模化生产线。尽管上述装置运行的结果较好，但由于万吨级的生产线是在原千吨级的基础上不断进行改造形成的，致使目前该装置部份设备不配套，生

30、产能耗不能达到预期的目标，同时产品的质量不是很稳定。因此基于上述原因，以及公司产业发展和增强企业竞争力的需要，公司结合本身的优势，将建设1条单线30kt/a生产能力的乙二醛装置， 并进一步优化工艺流程，提高乙二醛的技术含量，产品质量得到进一步提高，甲醛0.2%，乙二醇1.0%，收率提高到85%。通过该项目的组织实施，可进一步完善乙二醛的生产工艺，基本实现规模化生产，并建成国内最大的乙二醛产业基地。（2）对相关行业技术水平、产业发展的作用 通过实施30kt/a“复合银催化氧化生产乙二醛新工艺及产业化”项目能极大推动相关产业的技术水平与发展： 项目实施后能有效地缓解省内及周边地区对乙二醛日益突出的

31、需求矛盾，拉动省内内需。尤其是在纺织染料、医药、轻化工、石油化工等领域的关联产品对需求的拉动作用； 可拉动省内化学原材料、运输和包装业的发展需求约2亿元，其中化学原材料1.5亿元，运输及包装业计0.5亿元； 能有效地促进就业，并能影响相关领域企业的职工就业； 为湖北省精细化工领域，医药领域和纺织印染领域的发展起到至关重要的作用。总而言之，湖北省xx药业有限公司 “复合银催化氧化生产乙二醛新工艺及产业化”项目的实施，与湖北省产业结构的结合度相当紧密，能有效提升乙二醛下游产品的生产能力。该项目实施后，能满足湖北省及周边省市对乙二醛的需求，同时，湖北省xx药业有限公司在乙二醛生产领域也将成为国内外最

32、具竞争力，技术最先进，产品质量最优良，生产规模最大的乙二醛生产基地，并对乙二醛的生产起到示范作用。三、项目目标及主要任务1、主要目标该项目的建设投产，预期可实现年产30kt乙二醛的产量，各主要原料的单耗均有不同程度的降低，预期达到： 开发出高效的复合银催化剂，乙二醛的收率85%，催化剂的寿命达到180天以上； 改善氧化炉的结构，满足规模化生产的需要； 实现净化除杂装置与氧化炉的集成，简化工艺流程； 实现原料的预热与加料的集成，降低生产能耗； 产品质量达到q/hy.j0205-2004标准（一级品）； 实现新增销售收入1.93亿元，新增利润总额2635万元； 申请专利12项以上。2、研发任务与内

33、容针对目前乙二醛生产工艺中催化剂活性低、反应炉的结构不合理、工艺流程复杂、缺少规模化的成套生产技术等共性问题，湖北省xx药业有限公司和武汉工程大学通过整合双方已有的科技资源，开展新型高效ag-p-se/瓷粒催化剂的改进、栅板式固定床氧化炉的工程放大、生产工艺系统的节能及集成技术、规模化成套技术的研究与开发，并将关键技术应用于乙二醛的生产线建设，建成国内最大的乙二醛生产示范基地。（1）新型高效ag-p-se/瓷粒催化剂的改进电解银是乙烯氧化制环氧乙烷和甲醇选择氧化制甲醛的工业催化剂。研究发现，温度较低（15140）时电解银表面存在分子态吸附氧物种；当温度进一步升高到160时，银表面的超氧物种解离

34、成表面原子态吸附氧物种，并有部分转变为体相氧物种；温度升高到300以上后，出现了较多的最稳定的次表层氧物种。电解银催化乙二醇氧化制乙二醛时，反应体系的温度一般在400以上，结合上述可知，次表层氧物种可能是促进乙二醛生成的主要活性氧物种，而在实际生产过程中，吸附于电解银表面的氧气从银表面得到电子后，在高温的作用下解离成原子态吸附氧物种、体相氧物种、次表层氧物种等多种形式，其中次表层氧物种可能是促进乙二醛生成的主要物种，原子态吸附氧物种活性很高，可能是促进乙二醇过度氧化的氧物种，因此促进次表层氧物种的生成，减少原子态吸附氧物种的表面存在可能是提高乙二醛选择性的关键。另外，银表面将电子转移到受电子氧

35、气后，在银表面会形成lewis酸中心位。文献在研究电解银催化甲醇氧化为甲醛时发现：失去电子的银表面产生lewis酸中心位，其易吸附甲醇并致甲醇在ag表面的分解。考虑到乙二醇与甲醇的相似性，认为电解银在催化乙二醇氧化时，银表面的lewis酸中心位容易吸附乙二醇并致其分解脱氢生成甲醛，因此减少表面的酸中心位也是提高乙二醛选择性的方法。综合上述，适度提高反应体系的温度，并加入有效的助剂促进次表层氧物种的生成，减少原子态吸附氧物种的表面存在和表面lewis酸中心位是提高乙二醇氧化制乙二醛的选择性、减少甲醛等副产物生成的关键。 磷含量对ag-p催化剂性能的影响及工艺条件的优化研究； 硒的掺杂量对ag-p

36、-se催化剂性能的影响及工艺条件的优化研究； 瓷粒的添加对ag-p-se/瓷粒催化剂的影响及工艺条件的优化研究； ag-p-se/瓷粒催化剂的工艺制备优化； ag-p-se/瓷粒催化剂的寿命研究。通过对各种影响因素的分析，根据对各种状况的综合平衡提出催化剂更换周期，并在装置上进行了初步验证，最终确定了ag-p-se/瓷粒催化剂的使用周期。（2）栅板式固定床氧化炉的工程放大研究乙二醇催化氧化生产乙二醛时，一般采用筛孔作为催化剂的支撑板（见图3）。生产中发现，装填平整的催化剂床层容易被破坏，出现变形、裂缝，导致沟流、短路，降低乙二醇的转化率、乙二醛的选择性，增加后处理的难度，影响产品的质量；另一方

37、面，气体的阻力大，动力消耗大。因此，为了保证氧化炉的正常运行，必须降低反应物的流量，这样氧化炉的生产能力小，不利于实现规模化生产，必须创新氧化炉结构以适应规模化生产。 图3 改进前的筛孔式支撑板结构示意图催化剂床层变形、裂缝的可能原因是：一、反应后的高温气体是直接进入床层下端的列管换热器回收热量，由于换热导致催化剂床层与换热器间的花板两侧温差较大，从而导致筛板受热变形，将填装在其上的催化剂层撕裂，出现裂缝；二、生产中的进气量发生波动时，作用在筛板上的力会随之发生改变，引起筛板在上下方向产生微小的振荡，从而导致催化剂层的变形、裂缝。另外，床层阻力大是由于筛板上的气孔孔径比较小，对气体的阻力较大；

38、当其受热膨胀后，孔径进一步缩小，阻力加大，动力消耗增加。受圆筒卷纸的启发，项目组创造性地设计了用于代替不锈钢筛板的栅板式支撑板，其结构简图如图4所示。该支撑板是由半径大小不同的经不锈钢板卷曲而成的圆筒通过筋板连接构成。生产时，在栅板式支撑板的上方铺一层金属网，在网上装填催化剂构成催化剂层。由于圆筒间的间隙较大，能补偿钢板的热膨胀，又可增大气体通路，故催化剂层不易出现变形和裂缝，且气体阻力较小；卷曲而成的圆筒轻且承载重量大，所以能保证在不增加氧化炉重量的前提下，能抵抗由操作波动而带来的振荡，又保持良好的传热效果。与筛板式支撑板相比，改进后的氧化炉结构简单、经济，且易于实现装置的工程放大。 图4

39、栅板式支撑板结构示意图 栅板式固定床氧化炉的结构分析及炉体工艺的优化研究； 栅板式固定床氧化炉的放大方法研究。（3）生产工艺系统的节能及集成技术研究乙二醛生产中，原料气进入催化剂床层之前需设置净化除杂装置。净化除杂装置能有效地除去原料气中硫、氯化物、醛、酮、铁等有害杂质，有效地保护了催化剂，延长了催化剂的寿命。但净化除杂装置的存在既增加了生产中的动力消耗，又增加了设备投资。研究中考虑将自主开发的铜系净化处理剂直接铺于ag-p-se瓷粒催化剂上，取消原流程中的净化除杂装置，形成图5所示的集成氧化炉。图5 集成净化除杂装置的氧化炉结构示意图原有乙二醇氧化生产乙二醛的工艺流程如图6所示。乙二醇经预热

40、，由喷雾装置加料与循环气风机送来的空气、循环气以及锅炉来的蒸汽一起经远红外加热后，再经净化除杂装置进入到氧化炉内，在催化剂作用下反应，生成的乙二醛气体急冷吸收测比重全合格采出，最终送入活性炭脱色得到产品40乙二醛水溶液。图6 原有乙二醇氧化生产乙二醛工艺流程由于乙二醇的沸点（196 198 ）较高，采用直接导热油加热蒸发入料存在下列缺陷：一、高质量的导热油的价格较高；二、导热油长期处于高热状态，容易焦化造成导热性能下降；三、焦化导热油的排放污染环境；四、电热棒棒壁与釜壁易结油垢层阻热，造成传热慢、热效低；五、电热棒因结焦造成加热元件过热，损坏率高。远红外辐射加热是利用加热后的电阻辐射出大量远红

41、外线，当其被物料吸收后转化为热能，使物料升温，由于远红外辐射具有加强物质内部分子运动的作用，因而它相应地减少了热的传导和对流损失，具有较高的节能效果。因此，设计利用高压蒸汽直接作为喷雾气体将乙二醇喷雾带入远红外加热装置，同时加热乙二醇，再适当增加远红外加热器的功率，以确保气体混合时所需的温度。 净化除杂装置与氧化炉的集成研究； 预热器与喷射器的集成。（4）规模化成套技术的研究与开发将上述关键技术应用于乙二醛的生产线，建成国内最大的乙二醛生产示范基地。 万吨级复合银催化氧化生成乙二醛工艺软件包的设计； 30kt/a复合银催化氧化生成乙二醛示范生产线建设。3、主要技术经济考核指标预期达到技术经济指

42、标： 采用复合银作催化剂，催化剂的使用寿命延长至180天以上，乙二醛的收率85%，乙二醇单耗下降至530kg/t； 采用复合银作催化剂，杂质甲醛生成较少，工艺中去掉汽提脱醛工段； 采用栅板式氧化炉和集成式喷雾加料，使每吨产品用电降至260度； 达到年产30kt吨乙二醛能力后，可实现销售收入1.93亿元，利税3715万元； 产品质量达到q/hy.j0205-2004标准（一级品），产品出厂合格率100%。4、项目的技术关键、创新点（1）关键技术 制备新型高效ag-p-se/瓷粒催化剂； 设计并制造易于放大的栅板式固定床氧化炉； 工艺流程的优化与集成； 规模化成套技术的开发。（2）创新点 开发具有

43、自主知识产权的新型高效ag-p-se/瓷粒催化剂，催化剂的使用寿命180天，乙二醛收率85%，吸收后的产品中副产物甲醛含量低于0.2%。 创造性地设计栅板式结构氧化炉，利用栅板间隙大、承载重量大、阻力小和结构简单的特点，有效地解决氧化炉中催化剂床层易变形和裂缝、阻力大和不易工程放大的难题。 开发铜系净化除杂处理剂，将净化除杂装置与氧化炉的集成，节省设备投资；通过采用高压蒸汽直接喷雾气化乙二醇的方式代替导热油蒸发方式，实现预热器与喷射器的集成，简化工艺流程，大幅度地降低能耗。 开发规模化的复合银催化氧化乙二醇生产乙二醛的成套技术，建立了单套30kt/a乙二醛生产装置，为国内投入运行的最大规模的生

44、产乙二醛装置。5、项目、人才、基地建设的统筹计划本项目完成后将建成30kt/a乙二醛示范性生产线，各项指标达到项目的目标要求，包括开发出新型高效ag-p-se/瓷粒催化剂，设计新型栅板式结构氧化炉，实现净化除杂装置与氧化炉的集成、预热器与喷射器的集成，开发出规模化的复合银催化氧化乙二醇生产乙二醛的成套技术，并将这些技术应用于乙二醛项目建设与生产过程中。本项目依托武汉工程大学化工与制药学院“绿色化工过程教育部重点实验室”和“湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室”的学科优势和技术优势，结合湖北省xx药业有限公司的市场优势，通过本项目的实施和规模化示范生产线的建设，将为国内乙二醛行业培养一批高素

45、质的应用化学、化学工程材料、化工自动化、化工装备设计、化工工程管理与施工等领域的专业人才，培养出一支高水平的产学研结合研究团队，培养一批高素质的硕士、博士研究生。湖北省xx药业有限公司现有专职科研人员75人，其中硕士3人，博士1人，具有高级技术职称人员10人。近年来，公司对科研的研发投入累计达到6080余万元，具备较好的技术基础和扩大再生产、更新改造的实际经验。湖北省xx药业有限公司要将乙二醛生产工艺的建设打造成国内乙二醛生产工艺路线的标准化版本，成为国内乙二醛生产技术的标杆，同时，该示范基地的成功建设，也能够推动国内乙二醛生产技术跨上一个新的台阶。四、项目综合分析1、项目的技术、经济、社会效

46、益分析（1）技术效益分析本项目采用复合银催化合成技术替代传统工艺生产技术生产乙二醛，属国内首创，减排、降耗的同时扩大了生产规模，其水平处于国际先进地位。 以复合银作为催化剂，可提高乙二醛收率到85%，乙二醇单耗降至530kg/t，每年减少乙二醇消耗1000吨，可降低成本800万元； 采用复合银作催化剂，杂质甲醛生成较少，工艺中去掉了汽提脱醛工段，可降低成本150万元； 采用栅板式氧化炉和集成式喷雾加料，使每吨产品用电降至260度，每年减少用电消耗590万度，可降低成本342万元。可见，项目建设投产后，按预期达到年产30kt吨乙二醛的产量时，通过技术创新，每年就可为企业实现新增技术效益1292万

47、元。（2）经济效益分析本项目拟建年产30kt吨乙二醛装置，项目建成后，经测算： 该项目建成投产后年均销售收入19306万元，年均新增利润总额2635万元，年均税后利润1766万元，投产后4年内可回收全部投资。投资利润率为41.3%，投资利税率为58.2%，投资内部收益率税前为43.3%，税后为30.5%，生产能力利用率为50.5%。表1 财务评价主要指标表序 号项 目单 位数 值备 注1项目投入总资金万元6381.61.1建设投资万元4616.41.2流动资金万元15061.3建设期贷款利息万元259.22.年均销售(营业)收入万元19305.93.年均销售税金及附加万元10804.年均总成本

48、费用万元15590.65.年均利润总额万元2635.36.年均所得税万元869.77.年均税后利润万元1765.68.投资利税率%58.29.投资利润率%41.310.长期借款偿还期10.1国外借款偿还期年0.0含建设期10.2国内借款偿还期年0.0含建设期11.全投资财务内部收益率11.1所得税前%43.311.2所得税后%30.512.全投资投资回收期12.1所得税前年3.6含建设期12.2所得税后年4.5含建设期13.全投资财务净现值13.1所得税前万元10317.5ic = 12%13.2所得税后万元5859.7ic = 12%14.生产能力利用率(bep)%50.5（3）社会效益分析

49、该项目实施后，可实现乙二醛的“清洁生产”，年均减少排放二氧化碳和其他废气约4500吨，减少废水排放3000吨，生态和环境效益显著。该项目实施后，可拉动省内化学原材料、运输和包装业的长远发展，可实现产值约2亿元。直接提供近100个工作岗位，间接促进省内相关行业的员工就业。同时，该项目对湖北省内产业结构的长远发展影响深远，符合湖北省“十一五”规划中提出的创建“两型社会”，发展循环经济的产业规划要求。2、项目的环境影响评估（1）项目的选址本项目位于罗田县工业经济开发区。罗田经济开发区地处罗田县城西南郊，离县城中心1.5公里，318国道穿境而过，武英高速公路有一出入口与之相连。该园区总规划面积5000

50、亩，一期已开发土地900亩，实现五通一平，新修水泥路面1500米，延伸大口径自来水管道1500米，并完成配合电网、电讯、有线电视设施，已有亿源科大公司、天立公司、黄冈电力等七家企业入园。全县属亚热带季风气候，年平均气温16.4，无霜期228天，年平均隆雨量 1400毫米左右，气候温和，雨量充沛，具有适合于多种农、林作物生长的气候条件。表2 罗田县工业经济开发区气象条件和水纹资料历年月平均最高温度41.6历年月平均最低温度-14.6年平均温度16.4冬季平均温度3.7夏季平均温度28.5年平均气压760.5mmhg年平均总降雨量1292.6 mm日最大降雨量200.5mm年平均相对湿度78%夏季

51、平均相对湿度70%冬季平均相对湿度81%平均风速1.4m/s最大风速18m/s主导风向东北风地耐力2024t/m2地震列度5级6度设防年平均日照时数1904小时无霜期252257天最大积雪厚度243mm（2）执行的环境质量标准和排放标准表3 环境质量标准和排放标准一览表类 别标准号及名称类 别污 染 物 浓 度 限 制名 称取值时间二级标准值环境质量标准环境空气gb3095-1996环境空气质量标准二 级二氧化硫(so2)年平均0.06 mg/m3日平均0.15 mg/m31小时平均0.50 mg/m3总悬浮颗粒物(tsp)年平均0.20 mg/m3日平均0.30 mg/m3二氧化氮(no2)

52、年平均0.08 mg/m3日平均0.12 mg/m31小时平均0.24 mg/m3地表水环境gb3838-2002地表水环境质量标准 类名 称类标准值生化需氧量（bod5）3mg/l高锰酸盐指数4mg/l氨氮0.5mg/l声环境gb3096-2008声环境质量标准2 类名 称2类标准值等效声级leq（a）昼间60db（a）夜间50db（a）排放标准废 气gb16297-1996大气污染物综合排放标准二级名 称最高允许浓度其它颗粒物120mg/m3so2550 mg/m3gb13271-2001锅炉大气污染排放标准 二类区时段烟尘排放浓度200mg/m3so2排放浓度900mg/m3污水gb89

53、78-1996污水综合排放标准一级生化需氧量（bod5）20mg/l化学需氧量（codcr）100mg/lph值6-9悬浮物（ss）70mg/l噪 声gb12348-2008工业企业厂界环境噪声排放标准 类等效声级leq（a）昼间60db（a）夜间50db（a）（3）主要污染源、源强分析及治理措施1）废气污染及治理措施 锅炉烟气来源：锅炉排放量：36663m3/h排放方式：连续排放高度： 30m主要污染物：烟尘 909 mg/m3so2 1818 mg/m3治理措施：燃煤锅炉产生的含尘尾气经静电除尘处理后，除尘净化后的烟气由30 m高排气筒排至大气，烟气中烟尘和二氧化硫分别降低到45.5 mg

54、/m3和545 mg/m3，除尘率达95%，脱硫率达70%，排放浓度低于锅炉大气污染排放标准 gb13271-2001中二类区 时段标准。沉淀池的上部清水溢流进入缓冲池，与进入缓冲池的石灰一起制备石灰乳，缓冲池中石灰乳上部清液溢流进入循环池，再经循环水泵送入湿式除尘器，洗涤来自锅炉省煤器的烟气，洗涤后的烟气经引风机送至烟囱排空；湿式除尘器中洗涤烟气后的水溶液自流回至沉淀池循环使用。循环水泵出水一部分送至锅炉出渣机冲渣后，水流入沉淀池循环使用。锅炉烟气脱硫除尘改造工艺流程方框图见图7。图7 锅炉尾气治理流程方框图 工艺废气来源：乙二醛车间工艺废气排放量：14.4t/天治理措施：经一级水吸收和一级吸附，即废气经吸收塔吸收和吸附柱吸附后，通过20米排放筒排放，排放标准执行大气污染物综合排放标准。处理工艺如图8。图8 乙二醛生产工艺废气治理工艺2）废水污染及治理措施 乙二醛氧化工段是封闭的生产过程，废水主要为冷却水排放量：7200000 m3/a治理措施：送入循环水站处理后循环使用。 来源：设备及车间冲洗水排放量：2610 m3/a治理措施：送污水处理站处理。 来源：生活废水排放量：2546.2 m3/a