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天然氣制乙二醇工藝技術(shù)比較及經(jīng)濟(jì)性分析

2021-11-23 09:52黃智慧
商品與質(zhì)量 2021年20期
關(guān)鍵詞:乙二醇乙烯甲醛

黃智慧

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)天盈石油化工股份有限公司 新疆阿拉爾 843300

乙二醇是一種重要的化學(xué)基礎(chǔ)材料,廣泛用于聚酯和防凍的生產(chǎn)。隨著服裝行業(yè)合成纖維和下游產(chǎn)品的擴(kuò)散,全世界對(duì)聚酯的需求急劇增加,導(dǎo)致乙二醇作為基本化學(xué)原料的需求迅速增加。

1 天然氣制乙二醇的方法概述

從天然氣中生產(chǎn)乙二醇有多種方法?;跉怏w生產(chǎn)條件、氣體生產(chǎn)過(guò)程的控制管理、適合企業(yè)特點(diǎn)的工藝優(yōu)化、天然氣運(yùn)行對(duì)能耗技術(shù)要求的滿足以及工藝的優(yōu)化。甲醇、甲醛和合成乙二醇。從天然氣制備乙二醇的每一個(gè)過(guò)程都有自己的特點(diǎn)。生產(chǎn)目標(biāo)只能通過(guò)多種催化劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)催化劑的選擇和生產(chǎn),進(jìn)行工藝優(yōu)化,選擇合適的設(shè)備,例如各種化床反應(yīng)器的應(yīng)用、冷卻塔的使用等,通過(guò)定期檢查和維護(hù)設(shè)施,提高燃?xì)怆A段生產(chǎn)的安全性。優(yōu)化乙二醇生產(chǎn)是通過(guò)利用工藝優(yōu)化乙二醇生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)的。合理設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)和技術(shù)措施,優(yōu)化催化劑的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。最佳做法應(yīng)研究催化劑體系的價(jià)格和性能、生產(chǎn)過(guò)程的安全控制、氣體生產(chǎn)和化學(xué)加工的安全性能以及乙二醇的最佳性能。

2 天然氣制乙二醇的工藝

為了優(yōu)化乙二醇的生產(chǎn)方法,氫和一氧化碳可以用作生產(chǎn)和加工的原料,天然氣可以凈化其組分。然后,合成可以增加合成氣體中的一氧化碳含量,降低合成氣體中的氮含量,避免對(duì)乙二環(huán)的生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生不利影響。為了增加合成氣體中的一氧化碳含量,可以通過(guò)二氧化碳?xì)涮幚怼⒍趸己图淄楹铣?、把天然氣和水蒸氣轉(zhuǎn)化為二氧化碳的方法產(chǎn)生了高度純凈一氧化碳,從而產(chǎn)生了合格的乙二醇。

(1)甲醇和甲醛合成乙二醇。甲醇或甲醛首先合成天然氣,然后產(chǎn)生乙二醇。甲醛可以羥化得到乙二醇。甲醛和一氧化碳被用作生產(chǎn)酸的原料——高溫、高壓和催化劑作用下的酒精。然后對(duì)甲醇進(jìn)行酯化處理,得到甲醇,最終產(chǎn)品乙二醇經(jīng)過(guò)催化劑處理。首先,乙醇的羥化生產(chǎn)。在催化劑作用下,羥基乙醛生產(chǎn)。最后,氫得到乙二醇,才能獲得必要的化學(xué)品,促進(jìn)正常的化學(xué)反應(yīng),并獲得最終產(chǎn)品乙二醇。

(2)合成乙烯。合成乙烯是從天然氣中生產(chǎn)乙烯,然后從乙烯氧化物中生產(chǎn)乙二醇。合成乙烯有多種方法。根據(jù)天然氣化學(xué)技術(shù)的需要,采用優(yōu)化方法合成乙烯,實(shí)現(xiàn)乙二醇高產(chǎn),創(chuàng)造良好的生產(chǎn)和加工條件。從天然氣中合成甲烷中的乙烯。甲烷利用催化耦合技術(shù)生產(chǎn)乙烯的成本低于石腦油,具有良好的發(fā)展前景。天然氣也可以氧化產(chǎn)生甲烷,然后可用于生產(chǎn)乙烯。同時(shí),天然氣可以轉(zhuǎn)化為合成氣體和甲醇生產(chǎn)乙烯。將天然氣轉(zhuǎn)化為合成氣體和乙烯,或?qū)⑻烊粴廪D(zhuǎn)化為合成氣體和乙醇,然后生產(chǎn)乙醇產(chǎn)品。生產(chǎn)中采用了流化床反應(yīng)器和流體反應(yīng)器來(lái)再生所用催化劑,降低乙醇生產(chǎn)成本,改進(jìn)技術(shù)規(guī)范,滿足生產(chǎn)需求。

(3)乙二醇合成氣體。天然氣被用作生產(chǎn)乙二醇的原料,所需要的產(chǎn)品是多級(jí)合成的。一步合成乙二醇合成氣的生產(chǎn)工藝和催化劑體系的優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)天然氣化學(xué)生產(chǎn)的目標(biāo)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究,優(yōu)化催化劑的使用,避免天然氣化學(xué)生產(chǎn)壓力過(guò)高和失控,從而造成安全隱患,導(dǎo)致安全事故。也可以選擇合成氣合成乙二醇的方法,最終通過(guò)多步合成工藝和技術(shù)措施獲得合格的乙二醇產(chǎn)品。就像草鹽一樣在合成方法中,草酸鹽是通過(guò)一氧化碳和乙醇反應(yīng)得到的,乙二醇是通過(guò)氫裂解得到的。

3 天然氣制乙二醇工藝對(duì)比分析

天然氣乙二醇生產(chǎn)工藝的優(yōu)缺點(diǎn):天然氣乙烯的最佳生產(chǎn)方法是催化水合乙烯氧化物。天然氣乙烯有兩個(gè)主要軸線:第一個(gè)路徑:一步合成路線。將天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化為合成氣體,然后按合成氣體合成乙二醇。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是催化劑。目前,美國(guó)和日本的許多公司都在開(kāi)發(fā)這種技術(shù),但很難長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。第2路徑:氣-甲醇路線:利用蒸汽轉(zhuǎn)化生產(chǎn)合成氣體,然后生產(chǎn)甲醇,烯烴(MTO)途徑得到乙烯。例如,某能源公司2018年成功實(shí)施了甲醇制烯烴生產(chǎn)項(xiàng)目,年產(chǎn)量180萬(wàn)噸。然而,天然氣-甲醇-合成天然氣乙烯消耗大量能源,催化劑價(jià)格昂貴。同時(shí),反應(yīng)必須在壓力貯器內(nèi)進(jìn)行??紤]到成本節(jié)約,成本很高。因此采用天然氣直接制備乙二醇可以有效降低成本和資本投資。天然氣直接生產(chǎn)乙二醇主要包括天然氣草酸酯法、直接合成路線、甲醛醛縮合法、甲醛氫甲酰化法和天甲醛羰化法。目前工業(yè)生產(chǎn)中只有草酸酯法。天然氣的直接合成途徑具有挑戰(zhàn)性,尚未獲得適合工業(yè)生產(chǎn)的催化劑。然而,由于設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、轉(zhuǎn)化率低和催化劑不穩(wěn)定等缺陷,天然氣甲醛路線仍處于研究階段。

4 天然氣制乙二醇工藝經(jīng)濟(jì)性分析

由相關(guān)資料可知,天然氣催化水合制乙二醇和環(huán)氧乙烷工藝裝置估算成本為7226元/噸。2018年7月天然氣草酸鹽-乙二醇工藝裝置估算成本為4339.2元,乙二醇價(jià)格為7480元/噸,天然氣草酸鹽工藝有經(jīng)濟(jì)效益。天然氣和環(huán)氧乙烷催化水合制乙二醇的成本很高,主要原因是蒸汽消耗。合成氣乙二醇生產(chǎn)工段的能源和催化劑投入在制備乙二醇的過(guò)程中,會(huì)損失少量的天然氣,產(chǎn)品回收階段需要采用模壓蒸餾工藝脫水,草酸酯法更經(jīng)濟(jì)合理。

面對(duì)我國(guó)石油資源短缺,煤制乙二醇產(chǎn)品質(zhì)量低劣、不穩(wěn)定的現(xiàn)狀,發(fā)展天然氣工業(yè),因地制宜地對(duì)乙二醇進(jìn)行改性,不僅可以獲得高質(zhì)量的乙二醇產(chǎn)品,但它也具有廣闊的發(fā)展前景和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

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