1.设计集摘要蒲城清洁能源化工有限责任公司乙二醇分厂草原狼团队

1、1 乙二醇市场概述我国是世界上最大的乙二醇消费国，近年来，我国聚酯产业的发展大大刺激了乙二醇的需求，年均增速为 18.4%。聚酯是我国乙二醇的主要消费领域，聚酯消费占乙二醇消费总量的 90%左右，用于聚酯和非纤聚酯的生产。聚酯即涤纶，是聚酯原料经熔融纺丝及后加工制成的，广泛应用于服装、家用纺织品和产业用纺织品。非纤聚酯的应用主要是聚酯薄膜、瓶用聚酯和工程等，特别是用于液体产品包装的聚酯瓶和聚酯膜等优良包装材料，这些产品的需求都在逐年增加。乙二醇也能用于不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及、涂料 、油墨等行业下游的相关产品。面对迅猛发展的下游聚酯需求，国内乙二醇供应市场在自身产能

2、增速有限、表观消费量增幅明显的下，市场供应缺口较大，过去六年市场的进口依存度一直维持在 70%附近，乙二醇稳居国内液体化工进口依存度最高产品的2013 年我国进口乙二醇 825 万吨，达到历史最高水平。而世界乙二醇产能已经出现过剩的态势，大量国外低成本乙二醇冲击国内市场。由于受到乙二醇大量进口的影响，国内乙二醇市场也着更为严峻的压力和。生产工艺概述原料的确定该项目采用的主要原料是来自于蒲城清洁能源采用世界先进的8.7MPa洁净煤气化技术生产出气。本项目为蒲城清洁能源化工有限责任公司年产 62 万吨乙二醇项目，厂址在陕西蒲城县平路庙渭北煤化工园区。现该公司拥有年产 180 万吨甲醇、68 万吨烯

3、烃能力，同时还为本项目提供甲醇。本项目还需要一氧化氮。工业它是在铂网催化剂上用空气将氨氧化的方法，大型的硝酸生产厂商能生成大量的 NO，以提供本项目所需的 NO。2.2 工艺确定乙二醇生产技术主要分为路线、煤路线和生物质资源路线。目前工业上生产乙二醇大都采用石油路线。但由于石油资源日益短缺，生产乙二醇的成本受石油价格波动很大，加之我国乙二醇都是由大型石油乙烯下游联产，技 1 年产 62 万吨乙二醇项目-设计摘要术受制于国外，乙二醇产能增长很慢，不能满足市场需求，而我国煤炭资源相对较多，因此以煤为原料生产乙二醇逐渐成为我国煤化工发展的重点之一，是生产乙二醇产品的又一主要途径。而生物制目前尚处于试

4、验阶段。本项目选择气经草酸二甲酯加氢工艺，采用中国福建物质结构研究所的煤制乙二醇全新工艺和催化剂技术，实现了原料综合利用、经济效益最优化，且生产过程中有害物质较少，实现了从原料到产品的清洁、安全生产，并采用热泵精馏，实现节能。2.3 工艺流程说明气为原料，从粗气中分离出 CO 和氢气，其中有一氧化该工艺以粗碳(CO)与亚硝酸甲酯(MN)生成草酸二甲酯(DMO)的羰化反应，草酸二甲酯加氢生成产品乙二醇(EG)，一氧化氮、氧气和甲醇生成亚硝酸甲酯进行酯化再生反应。主要流程包括原料预分离工段、CO 偶联羰化及亚硝酸甲酯再生工段、副产物分离、草酸二甲酯加氢工段、产物分离工段五个工段。图 2-1 工艺物

5、料集成图 2 2.3.1 原料预分离工段原料粗气（温度：45；压力：2.16MPa）进入变压吸附塔，分离出 CO和氢气，CO 与亚硝酸甲酯进行偶联羰化反应，氢气进入草酸二甲酯加氢工段。原料预分离工段工艺流程如下图所示：图 2-2 原料预分离工段流程图2.3.2 CO 偶联羰化及亚硝酸甲酯再生工段新鲜加入的 NO 和 O2、甲醇混合预热后进入亚硝酸甲酯再生反应器，经换热冷凝，塔顶分离出亚硝酸甲酯；塔底液体进入甲醇水溶液分离塔，其塔顶分离出甲醇，循环使用。来自原料分离工段的 CO 经减压阀和换热器，在 40，0.5MPa的体系下，和 N2、亚硝酸甲酯混合，进入换热器，温度升高到 135，进入偶联反

6、应器，其中是以氧化铝作载体的钯催化剂，反应后经减压阀和换热器，变为0,2MPa，经闪蒸罐，罐底出草酸二甲酯和碳酸二甲酯的混合物，及少量的亚硝酸甲酯和甲醇混合物，塔顶气体经分离罐分离出NO，剩余气体经部分放空后，经换热器和压缩机循环进入偶联反应器，分离出的 NO 进入 NO罐，循环进入亚硝酸甲酯再生工段。CO 偶联羰化及亚硝酸甲酯再生工段工艺流程如下图所示： 3 年产 62 万吨乙二醇项目-设计摘要图 2-3 CO 偶联羰化及亚硝酸甲酯工段流程图（1）图 2-4 CO 偶联羰化及亚硝酸甲酯工段流程图（2）2.3.3 副产物分离工段该项目主要副产物为 DMC（碳酸二甲酯），副产物来自 CO 偶联羰

7、化反应工段，先经过 DMO 分离塔，塔底得 DMO 去加氢工段，塔顶出主要含 DMC 的混合物，经过减压阀后进入预分离塔，塔顶出含亚硝酸甲酯的气体组分，经冷凝排空后的亚硝酸甲酯循环去 CO 偶联工段循环利用，塔底是含 DMC 与甲醇的混合 4 物，经过离心泵加压后进入加压分离塔，由于普通精馏塔耗能较高，采用热泵精馏技术对混合物进行分离，塔顶通过与塔底物流换热后部分回流其余甲醇回收，去甲醇罐循环使用，塔底 DMC 与塔顶物流换热后通过闪蒸分离部分返回塔顶，剩余部分去副产物储罐。图 2-5副产物分离工段流程图2.3.4 草酸二甲酯加氢工段从闪蒸罐塔底出来的混合物流，经换热进入草酸二甲酯分离塔，塔顶

8、甲醇、碳酸二甲酯、亚硝酸甲酯混合物经减压阀、换热器后进入亚硝酸酸甲酯分离塔，塔顶主要是含亚硝酸甲酯的混合物，经放空后回收亚硝酸酸甲酯，其去向 CO 偶联工段；塔底经加压后在 1MPa 下进入分离塔，塔顶产生甲醇，再进入甲醇罐循环利用；塔底主要副产物为质量分数 99.9%的碳酸二甲酯。草酸二甲酯分离塔塔底主要为草酸二甲酯，经加压后与变压吸附分离工段加压预热后的氢气混合，在2.5MPa，200条件下，进入第一个加氢反应器，其中的催化剂为 Cu/SiO2 加氢催化剂，反应产物又与氢气混合，加热到 200，进入到第二个加氢反应器，经冷却后进入闪蒸分离罐，将未反应的氢气与草酸二甲酯循环回第一个加氢反应器

9、，进行循环反应。草酸二甲酯加氢工段工艺流程如下图所示： 5 年产 62 万吨乙二醇项目-设计摘要图 2-6 草酸二甲酯加氢工段流程图2.3.5 产物分离工段闪蒸分离罐罐底乙二醇粗产品经减压阀后进入粗产品分离塔，塔顶甲醇和乙醇的混合物经分离塔分离后，甲醇去甲醇罐循环使用，乙醇进入乙醇罐区，废水去三废处理。粗分离塔塔底混合物进入 MG 分离塔，塔顶分离出的 MG 经加压后进入第二个加氢反应器进行循环反应。塔底主要是含乙二醇和 1,2-混合物，经减压阀、换热器后，在 75,50KPa 体系中，进入减压分离塔，塔顶产物质量分数为 99.9%的乙二醇经冷却加压后，进入乙二醇艺流程如下图所示：罐。产物分离

10、工段工 6 蒲城清洁能源化工公司乙二醇分厂“草原狼”团队图 2-7产物分离工段流程图（1）图 2-8产物分离工段流程图（2）3 工厂设计考虑了原料、市场、交通、政策、环境承受能力等各方面，厂址选择在陕西蒲城县平路庙渭北煤化工园区。在此基础上，根据国家相关行业标准，结合实际情况，本设计团队采用 Auto CAD 进行了厂区布置、车间布置和管道布置，如下图所示： 7 年产 62 万吨乙二醇项目-设计摘要图 3-1 厂区布置总图4技术经济指标表 4-1 主要技术经济指标 8 蒲城清洁能源化工公司乙二醇分厂“草原狼”团队5 总结本次设计大赛要求为某一大型综合化工企业设计一座采用清洁生产工艺制取乙二醇的分厂。经过对产品的综合分析，采用中国福建物质结构研究所的煤制乙二醇全新工艺和催化剂技术，粗气为原料，原料直接来源于本公司的 PSA-CO2-I 工段，原料丰富，方便。气经草酸二甲酯加氢工艺是一条新兴的煤工艺路线，其工艺要求不高，条件温和，原料来源丰富，成本低。本年产 62 万吨乙二醇项目，项目符合国家的产业政策、能源和环境保护政策。本项目设计过程中注重节能环保，并且本项目对原料进行了充分的利用，最大限度的增产乙二醇，经济效益明显。生产过程清洁，废弃固体可回收，过程中排放的气体均到达国家排放标准，排放的水经处理后可进