《化工工艺与设备设计》化设大作业一

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1、20万吨/年乙二醇项目市场分析、工艺选择设计团队：组10团队成员：张圣夫、陈其乐、蒋浩、易横一、市场分析乙二醇（EG）是一种重要的有机化工原料，主要用于生产PET纤维和防冻剂,此外还可用于不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂等，用途I•分广泛。近几年，除了在生产能力以及产量等方面的变化外，世界乙二醇新技术的开发和应用上也取得了长足的进展，一些新技术的应用开发，有利地促进了世界乙二醇及其相关行业的发展。8007001000-5-0200020012002200320042005200620072008年份600蘇300200g500€400050505050544332211我国在乙二醇

2、生产能力上有较大的不足，每年需要大量的进口，2000年到2008年我国的乙二醇供给情况如图1所示：产量-•-进口量*表观消费量自给率图1:2000-2008年我国乙二醇供给情况从图1中可以看出，虽然我国的乙二醇产量在逐年增加，但依然无法满足巨大的市场需求，进口乙二醇的量在逐年增加，自给率呈现出下降的趋势。再加上国内乙二醇的生产技术基本上被国外垄断，因而开发适合国情的乙二醇生产技术是十分必要的。乙二醇的价格方面，通过比较最近三个月的乙二醇市场价格，我们得到了图2所示的价格走势:月份图2:2012年8、9、10月乙二醇价格走势从图2中可以初步看出，国内乙二醇价格基本保持稳定，在800

3、0元/吨上下波动，结合Z前给出的供给需求图线,我们可以合理地推测，国内需求的不断上升、乙二醇自给率的不断降低将使得国内生产的乙二醇价格维持在现有水平左右。二、工艺选择乙二醇的制备工艺根据原料来源主要可以分为石油路线、菲石油路线两种,每种路线又包括多种具体的工艺，下而进行详细的描述。1.石油路线合成乙二醇石油路线的基本原料是乙烯和氧气，在银催化剂、甲烷或氮气致稳剂、氯化物抑制剂存在条件下，将乙烯直接氧化牛成环氧乙烷，然后将环氧乙烷制得乙二醇，具体的工艺又可以分为环氧乙烷直接水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯酯法，下而予以详述。1.1环氧乙烷直接水合法环氧乙烷直接水合法是在2.23

4、MPa、190〜200°C条件下，在管式反应器中进行如下反应：ch2oh+H2O►ch2oh生成的乙二醇水溶液屮乙二醇质量分数大约在10%左右，同时副产一缩二乙二醇、三缩三乙二醇和多缩聚乙二醇。环氧乙烷直接水合法是目前国内外工业化牛产乙二醇的主要方法，目前，这种生产技术基木上由Shell、Halcon-SD以及UCC三家公司垄断，他们的工艺技术和工艺流程基本上相似。由于反应液中含有大量的水，需要设置多个蒸发器脱水，造成工艺流程长,设备多，能耗高，直接影响乙二醇的生产成本，这也是现行乙二醇工业生产方法的主要缺点。1.2环氧乙烷催化水合法环氧乙烷催化水合法是针对目前直接水合法牛产乙二

5、醇工艺中水比高的缺点，为了提高选择性，降低水比，同时保证降低反应温度和能耗。其关键是催化剂的研制与开发。尽管许多公司在环氧乙烷催化水合生产乙二醇技术方面做了大量的工作。但是采用该方法进行大规模工业化生产还有待时日。因为该工艺还存在诸如催化剂稳定性不够、制备复杂、难以回收利用、金属阴离子残留等问题。1.3碳酸乙烯酯法碳酸乙烯酯法合成乙二醇是由二氧化碳和环氧乙烷在催化剂作用下反应生成碳酸乙烯酯，碳酸乙烯酯再经水解制得乙二醇。该方法又可分为乙二醇和碳酸二甲酯联产法和碳酸乙烯酯水解法两种生产方法。乙二醇和碳酸二甲酯联产法主要过程分两步进行，首先是二氧化碳和环氧乙烷在催化剂作用下合成碳酸乙

6、烯酯，第二步是碳酸乙烯酯和中醇反应生成碳酸二甲酯和乙二醇。主要涉及的反应为ch2ohch2oh美国HalcomSD、联碳、日本触媒等公司于20世纪70年代后相继开发出碳酸乙烯酯水解合乙二醇的工艺技术。其第一步反应与乙二醇和碳酸二甲酯联产法相同，第二步反应为H2C^ch2ohC=o+H2O…r

7、+CO2h2c^^0/ch2oh2.非石油路线随着石油资源的口益紧缺，各国纷纷开始以煤和天然气为原料生产乙二醇的研究，从我国石油资源日趋减少考虑，开辟一条非石油路线，研究出种新的生产乙二醇的工业牛产方法，实现以煤代油合成乙二醇，具有非常重要的意义。主要的方法有合成气直接合成法、甲醇甲醛合成

8、法、草酸酯法，下面分别予以详述。2.1合成气直接合成法由合成气直接合成乙二醇的反应方程式为2CO+3H2^HOCH2CH2OH,在热力学上很难进行，需要催化剂和高温、高压条件，最早由美国杜邦公司于1947年提出，该工艺的技术关键是催化剂的选择。该法在理论上具有最佳的经济价值,从形式上看，由合成气直接合成乙二醇符合原子反应的要求，是一种最为简单和有效的乙二醇合成方法，即使反应选择性和转化率较低，也具有很大的实际应用价值。但该法目前离工业化生产尚有较大的距离，尚需进一步缓和反应条件，