丙烯酸及酯成套技术

    丙烯酸是非常重要的不饱和有机酸。丙烯酸及酯主要指丙烯酸,丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、异辛酯等,是重要的有机化工原料。我国丙烯酸及酯主要的消费领域包括日用、纺织、粘合剂、涂料及皮革等几大行业。
    丙烯酸在20世纪30年代实现工业化生产, 其生产方法经历了氰乙醇法、羰基合成法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯两步氧化法。前4种工艺因技术和经济原因已经基本被淘汰,丙烯两步氧化法是目前世界上丙烯酸的主要生产方法,在复合金属氧化物催化剂存在情况下,经空气氧化生成******, 再进一步催化氧化成丙烯酸。
    引进及消化
    20世纪末,我国丙烯酸装置生产技术完全依赖引进。90年代末,化工部第九设计院(东北炼化工程公司吉林设计院前身)采用日本三菱工艺技术,承揽了吉林石化、上海高桥石化(现上海华谊丙烯酸)两套丙烯酸及酯项目的工程设计。在充分理解、消化和吸收引进工艺包的基础上,高品质完成了施工图设计,确保了两套装置均按期保质一次开车成功。
    进入2 1 世纪, 我国经济高速发展,带动了化工市场的繁荣,丙烯酸及酯项目也迎来了新的发展时期。东北炼化工程公司吉林设计院先后承接了吉林石化1. 5万吨/年丁酯和2. 7万吨/年丙烯酸扩能改造项目。通过对现有装置进行拓瓶颈流程模拟,对关键设备进行改造,实现了装置扩产的目标,同时加深了对丙烯酸及酯工艺技术的理解和掌握,先后形成具有完全自主知识产权的丙烯酸及酯第一代、第二代和第三代成套技术。
    第一代丙烯酸及酯成套技术
    2003年,吉林石化增产5000吨/年丙烯酸改造项目开工,经过两年不懈努力,于2005年完成,并一次开车成功,产品质量达到国家优等品标准,装置物耗、能耗均达到了设计值,标志着丙烯酸工艺技术首次成功实现了国产化,形成丙烯酸酯第一代国产化成套工艺技术。第一代丙烯酸及酯成套技术规模在3万吨/年以下,采用丙烯非尾气循环,高水配比参数。
    第二代丙烯酸及酯成套技术
    2 0 0 4 年, 随着中央开发西部战略决策的深入实施,为满足西部地区对丙烯酸及酯产品需求,兰州石化8万吨/年丙烯酸及酯装置开始实施建设。该项目是国内第一套采用国产化技术建设8万吨/年规模的丙烯酸装置,东北炼化工程公司吉林设计院通过全流程模拟、技术优化、技术集成、反应安全控制系统的组态及工艺操作手册的编制,形成了第二代具有自主知识产权的国产化技术。第二代丙烯酸及酯成套技术采用尾气非焚烧循环工艺,低水配比参数。该项目使丙烯酸及酯国产化技术向大型化和先进控制自动化迈进了一大步,打破了国外丙烯酸及酯技术市场垄断的局面,为我国丙烯酸及酯规模装置的国产化奠定了坚实的技术基础。2 0 0 6 年该技术通过了中国石油科技成果鉴定,达到“国内领先、国际先进”技术水平。
    第三代丙烯酸及酯成套技术
    2015年6月,采用丙烯酸及酯项目第三代工艺技术建成的烟台万华30万吨/年丙烯酸项目一次开车成功,这是世界规模最大的丙烯酸及酯生产装置。第三代丙烯酸及酯成套技术在一、二代技术的基础上,从能量优化、控制优化、爆炸曲线控制、设备 结构优化等多方面优化改进。目前,东北炼化工程公司吉林设计院承担了国内大部分丙烯酸及酯为主产品项目的设计,丙烯酸及酯系列技术已成功应用于国内十余套生产装置,运行平稳,产品品质优良。

    特点及优势
    丙烯酸及酯系列化产品成套技术,采用先进、实用和可靠的丙烯两步氧化法制丙烯酸技术作为工艺基础,对限制生产规模的工艺单元进行了优化放大,扩大了丙烯酸装置的生产规模。同时,配套开发了连续酯化法制丙烯酸酯技术,使该工艺技术处于国内领先水平。设备立足国产化,除关键设备引进外,其它设备和材料均为国内设计、采购和制造,减少了项目的投资,实现了装置效益的最大化。该技术共获得10项国家发明专利、12项实用新型专利。主要特点和优势如下:
    (1)丙烯酸尾气非焚烧循环技术,可提高丙烯转化率和丙烯酸收率,降低蒸汽配比,提高洗涤塔塔底丙烯酸浓度,降低装置能耗,减少废水排放;
    (2) 空气温度控制技术, 具有确保反应进料混合气体温度稳定、降低热量消耗、避免环境温度变化对装置干扰等特点;
    (3)先进的DCS控制技术、安全的SIS保护系统,可实现装置自动开停车操作,运行更加安全、可靠;
    (4) 采用生化法处理废水工艺,设备简单,成本低廉,故障率低,废水出口COD指标为200mg/L,可达标排放;
    ( 5 ) 轻组分分馏塔塔内件结构形式的改进, 可使塔顶脱除的废水中携带丙烯酸的浓度由0.7%~1.0%wt降低至0.3%wt以下;
    (6) 通过吸附床吸附尾气中携带的甲苯,并再生回收,可使甲苯损耗降低90%以上;
    ( 7 ) 反应废热深度利用工艺,将氧化反应产物余热用来加热汽提催化焚烧单元的丙烯酸废水,节约汽提塔加热蒸汽和急冷塔塔底冷却器循环水消耗;
    (8) 离子交换树脂连续酯化技术,采用离子交换树脂作为催化剂的连续酯化法轻酯生产技术,使丙烯酸甲/乙酯产品工业生产的连续化操作更简便,投资更节省,产品收率更高;
    (9) 复配连续酯化技术, 采用复合强酸催化剂,使(甲基)丙烯酸丁酯转化率达98.5%以上,产品的选择性大于97.5%。
    发展趋势
    我国已成为全球最大的丙烯酸及酯生产与消费国,未来行业发展很有可能面临供过于求的局面,拓展丙烯酸及酯上下游一体化延伸,开发高性能材料并开拓市场,已经成为必然趋势。在正确分析市场需求的基础上,东北炼化工程公司 的应对策略是:努力拓展上、下游产品链技术领域,成立了丙烷一步法制丙烯酸、高纯丙烯酸和SAP(高吸水性树脂)等科研课题小组,通过与科研单位联合开发、科技创新、消化吸收国外技术,继续践行开发创新之路,延伸丙烯酸及酯产业链,增强市场竞争力,力求赢得更广阔的设计市场。



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