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1、年产10万吨醋酐可行性研究报告 目 录 1总 论 1 1.1概述 1 1.1.1项目名称、招商单位名称 1 1.1.2.1编制依据 1 1.1.2.2编制原则 1 1.1.3项目提出的背景、投资的必要性和意义 2 1.1.4研究的范围 3 1.2研究结论 3 1.2.1研究的简要综合结论 3 1.2.2存在的主要问题和建议 4 2 市场情况 5 2.1目前国内、外市场分析 5 2.1.1国际市场分析 5 2.1.2国内市场分析 6 2.2产品价格的分析 10 2.3产品销售 11 3产品方案及生产规模方案 11 3.1产品方案 11 3.1.1物化性
2、质 11 3.1.2产品质量 13 3.2产品方案和生产规模 14 4工艺技术方案 14 4.1工艺技术方案的选择 14 4.1.1主要生产工艺概况 14 4.1.2工艺技术方案的选择 18 4.1.3 物料平衡计算 19 4.2 工艺流程和消耗定额 19 4.2.1工艺流程 19 4.2.2主要原材料、燃料和动力消耗 27 4.3自控技术方案 28 4.4主要设备的选择 29 4.4.1主要设备选择的理由和依据 29 4.4.2主要设备选择 29 4.5 标准化 29 4.5.1工艺设备、管道、分析、仪表、电气等采用标准 29 5原料、辅助材料及燃料的供应
3、31 5.1 原料供应 31 5.1.1 主要原料的品种、规格、年用量、来源及运输条件 31 5.1.2原料来源可靠性 31 5.2水、电、汽等用量及供应 32 6 建厂条件和厂址方案 32 6.1 建厂条件 32 6.1.1 地理位置 32 6.1.2气象条件 32 6.1.3工程地质、地震烈度与水文地质 33 6.1.3.1工程地质 33 6.1.3.2地震烈度 35 6.1.3.3水文地质 36 6.1.4地形、地貌 41 6.1.5社会经济条件 42 6.1.6 交通运输条件 43 6.1.7 供电 44 6.1.7.1阿克苏电力系统现状 44 6.
4、1.7.2阿克苏电网目前存在的主要问题 46 6.1.8 供水 48 6.1.9防洪 49 6.2 厂址 50 7公用工程及辅助设施 51 7.1 总图运输 51 7.1.1 总平面布置 51 7.1.1.1 总平面布置原则 51 7.1.1.2 绿化 51 7.1.2 工厂运输 51 7.2 给排水 52 7.2.1 拟建项目用水表 52 7.2.2供水方案 52 7.2.3排水 53 7.3 供电及电讯 53 7.3.1 供电外围环境 53 7.3.2 用电负荷及负荷等级 54 7.3.3项目供电 54 7.3.4全厂电讯 56 7.4供热、采暖、通风
5、 56 7.4.1供热 56 7.4.2采暖 57 7.4.3通风 57 7.5维修 58 7.6仓库 58 7.7 土建及生活福利设施 60 7.7.1 原则 60 7.7.2 建筑处理 60 7.7.3 结构处理 61 7.7.4 主要建筑物一览表及土建主要工程量 61 8 节 能 62 8.1能耗分析 62 8.2节能措施 62 9 环境保护 63 9.1 厂址及环境状况 63 9.2执行的环境保护标准 63 9.2.1 环境质量标准 63 9.2.2 污染物排放标准 64 9.3 拟建项目污染物排放状况及处理措施 64 9.3.1废水 64 9
6、3.2废渣 64 9.3.3粉尘 64 9.3.4烟尘 65 9.3.5噪音 65 10 劳动保护和安全卫生 65 10.1劳动保护 65 10.1.1法律、法规 65 10.1.2标准、技术规范 66 10.2物质理化特性及危险特性 67 10.3生产过程中可能存在的危险有害因素 75 10.4劳动安全卫生设施中采取的主要防范措施 76 10.5事故应急预案 77 10.6消防 80 10.6.1设计依据 80 10.6.2工程的火灾危险性类别 81 10.6.3消防措施 81 11.1工厂组织 82 11.2劳动定员 82 11.3人员的来源和培训 8
7、3 12项目实施计划 83 13投资估算和资金筹措 84 13.1总投资估算 84 13.1.1建设投资估算 84 13.1.2建设期贷款利息计算 85 13.1.3固定资产投资估算 85 13.1.4流动资金估算 85 13.1.5项目总投资和报批项目总投资 85 13.2资金筹措 85 13.2.1固定资产投资筹措 85 13.2.2流动资金筹措 86 13.3财务与经济效益评价 86 13.3.1产品成本和费估算 86 13.3.2人工工资及附加 86 13.3.3折旧费 86 13.3.4修理费 87 13.3.5摊销费 87 13.4产品成本 87
8、 14财务评价 87 14.1生产规模和产品价格 87 14.2项目计算期 87 14.3财务分析 87 15结论 89 21 1总 论 1.1概述 1.1.1项目名称、招商单位名称 建设项目：年产10万吨醋酐项目 招商单位：新疆拜城县发展和改革委员会 1.1.2研究报告编制的依据和原则 1.1.2.1编制依据 （1）根据新疆拜城县发展和改革委员会委托编制7万吨/年己二酸项目可行性研究报告合同书。 （2）国家计委办公厅，计办投资[2002] 15号《投资项目可行性研究指南》。
9、 （3）根据“化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定”。 （4）国家发改委、建设部关于印发《建设项目经济评价方法与参数的通知》发改投资[2006]325号。 （5）招商单位提供的其它有关资料。 1.1.2.2编制原则 （1）结合地方资源综合利用要求、原材料供应现状和未来趋势及发展规划，本着科学、经济、可行的原则，使项目作到投资有效，并能促进我区地方化工行业的振兴和发展。 （2）在生产工艺技术上，采用国内先进技术并消化吸收国外在该领域的先进经验，结合本地区实际，力求技术成熟，设备先进，做到实用可行，经济合理。 （3）坚持综合开发与生态优化共同促进原则，重视建设程序和项目周边环境保
10、护。 1.1.3项目提出的背景、投资的必要性和意义 醋酐主要用做乙酰化剂，也作脱水剂、溶剂。醋酐还广泛用于医药、染料、农药、及军工金属抛光和炸药制造等行业。同时，它还是生产阿司匹林、维生素Ｂ1、醋酸可的松、合霉素、氯霉素和某些安眠药等常用药品的原料，也是合成许多染料，如分散深蓝HGL、分散大红SBWFL、黄棕S 等的中间体以及某些农药中间体必需的乙酰化剂。香豆素、醋酸芳樟酯、醋酸龙脑酯、醋酸柏木酯等香料的合成也要使用醋酐。此外醋酐还用于生产纺织物上胶用的乙酰化淀粉等。 新疆拜城县有着较为丰富的煤炭资源和天然气资源。综合开发利用地方的天然气与煤炭资源现已引起政府高度重视，也成为国内广大科技
11、工作者研究的热点。天然气和煤炭，是生产醋酐的最好原料。新疆作为西部大开发的主要省份，在围绕天然气和盐湖化工资源的开发利用方面已走在全国前列。已逐渐发展成为国内重要的有机化工及无机化工原料供应基地和生产基地，随着开发进程的加快，越来越显出其特殊的地理和资源优势。在开发建设的过程中，招商引资、引进技术、开发生产高附加值产品，促进地方经济的发展已成为国家和新疆自治区产业规划政策。 开发、生产醋酐在新疆自治区是一个重要的配套工业项目，更是一个资源型的优势项目。该项目建成后，将使在新疆自治区该领域生产技术上独立，经济、市场上领先，同时，也会对新疆自治区天然气资源综合开发利用和经济协调发展起到积极的促进
12、作用。 1.1.4研究的范围 产品的市场前景、工艺技术、建设条件、环境保护、安全、卫生、劳动定员、投资估算及经济评价等技术经济方面的论证。 1.2研究结论 1.2.1研究的简要综合结论 根据醋酐的国内外生产、研究现状和工艺技术的进展，从生产成本、能耗、环保等方面考虑，本项目拟采用甲醇和醋酸的一氧化碳羰基合成法生产醋酐。该法代表目前国际醋酐生产的先进技术水平，国外普遍采用此工艺技术。用这套羰基合成新工艺生产出的醋酐含量达到99.5％以上、醋酸甲酯含量达到99.9％以上。其中，羰基化合成醋酐和半水煤气变压吸附制一氧化碳的新工艺均进入了世界科技前沿。同时该工艺有利于生产地域环境保护和生产
13、资源的可持续发展，符合资源综合开发利用和地方工业发展与环境保护规划，适合我省投资建设的实际环境要求。本项目采用工艺技术路线可行，生产环境卫生，生产过程安全，产品质量符合有关标准规范，投产后具有广泛的社会效益，项目建设符合新疆自治区产业发展要求。 1.2.2存在的主要问题和建议 建议尽快落实项目的各个环节，注重项目有关招商引资以及主要关键设备的招标，保证设备质量、运行和生产的稳定性，以达到项目预期的生产目标和效益。 附主要技术经济指标表：（附后页） 表1 主要技术经济指标 序号 项 目 单位 数量 备注 一 生产规模及产品方案 １ 醋酐 万t/a
14、 10 2 醋酸 万t/a 4.5 二 年操作小时 h 7200 三 主要原材料及动力消耗 1 甲醇 万t/a 3.4 2 醋酸 万t/a 6 3 电 万kw/a 6300 4 燃煤 万t/a 2.8 5 水 万m3 3168 四 运输量 1 运入量 万t/a 12.5 2 运出量 万t/a 10.1 五 定员 人 320 1 管理人员 人 76 含技术人员 2 生产人员 人 244 六 厂区占地 亩
15、七 建筑面积 M2 八 工程总投资 万元 1 固定资产投资 万元 2 流动资金 万元 3 建设期贷款利息 万元 九 年销售收入 万元 十 成本和费用 年均总成本费用 万元 十一 年利润总额 万元 十二 年销售税金 万元 十三 财务评价 1 投资利润率 % 2 投资利税率 % 3 财务内部收益率 % 4 投资回收期（税前） 年 含建设期 十四 借款偿还期 年 含建设期 2
16、市场情况 2.1目前国内、外市场分析 2.1.1国际市场分析 目前，世界主要国家和地区的醋酐生产总能力为230万吨/年，主要消费于醋酸纤维素和制药方面。美国是世界上最大的醋酐生产国，生产能力占世界总生产能力的59%左右。全球最大的醋酐生产厂商美国伊士曼化学公司，其生产能力约占世界醋酐生产总能力的6%。此外还有赫斯特-塞拉尼斯、英国BP和科托兹纤维、法国罗纳-普朗克、俄罗斯国家联合企业以及日本大赛璐、帝人和合成化学等公司。2002年世界生产醋酐147.8万吨，装置开工率为70%，消耗醋酐141.4万吨。2002年，全球醋酸生产能力为955.9万吨/年，产量为830.2万吨，开工率为87%。
17、 当前世界醋酐年生产能力约为230万t/a，采用醋酸甲醇羰基合成法工艺的有6套，生产能力共计105万t/a，约占世界醋酐年生产能力的45%；采用醋酸裂解工艺的装置有20多套，产能共计117万t/a，约占世界醋酐年生产能力的50%，而此工艺资源浪费较重、能耗较大，且易形成污染，现正被逐步淘汰；采用乙醛氧化法装置生产醋酐产品的，仅占世界醋酐年生产能力的5%，此工艺已被淘汰。 2.1.2国内市场分析 2002年我国醋酐生产能力约10万吨/年，产量约7万吨/年，进口3.75万吨，加上用于醋酸纤维素的中间产品量，我国2002年醋酐消费量为15.8万吨。至2006年，我国醋酐进口量已达6万吨
18、见表2）。2007年，我国醋酐需求量达25万吨(含醋酸纤维素)。2002-2007年间，我国醋酐需求年均增长率以9.6%计，预计到2012年我国醋酐的需求量将达到35万吨。 表2 近年我国醋酐进口情况 年 份 2003 2004 2005 2006 进口量（万吨） 2.13 3.75 5.13 6.00 我国是世界上最大的香烟生产和消费国，而用于生产香烟过滤嘴的二醋酸纤维仍大量依赖进口。目前南通醋酸纤维厂有2套生产香烟过滤嘴用二醋酸纤维酯装置，生产能力共5万t/a；日本大赛路公司在西安的醋酸纤维丝束装置，原生产能力为1.6万t/a，现扩建到2.5万t/a。我国
19、每年醋酸纤维酯的消费量在16万t以上，当前的生产能力更本无法满足国内市场需求，还有很大一部分依赖进口。目前国内还有一些地区如山东淄博、重庆等正在招商，拟筹建新的生产企业。可以说，香烟过滤嘴将是我国未来醋酐产品最具有潜力的市场，预计2010年仅香烟用过滤嘴纤维对醋酐的需求量将达到22万t以上。 据有关资料预测，我国醋酐产品将会有较大的发展，其主要原因：一是我国香烟滤嘴需求量大，作为原料的醋酸纤维素，国内需求量不断增加；二是医药工业用量也在不断增长。例如近几年我国解热镇痛药、新特药的消费量、出口量均在不断增长；三是染料行业近几年出口量激增，形势看好，对醋酐的需求量也会大幅增长。 目前，
20、我国醋酐主要生产方法有醋酸裂解法、烯酮法和乙醛氧化法，生产能力约17万t/a（主要生产厂家及能力见表3）。其中吉化公司最大，拥有2套生产装置，总产能10万t/a；上海化学试剂总厂产能为1.8万t/a；而其他企业生产装置规模均很低，一般在5000t/a以下，很难形成市场竞争力。 表3 我国醋酐主要生产企业情况 万t/a 生 产 厂 家 产 能 采 用 工 艺 吉林化学工业股份公司 10 烯酮法工艺 上海化学试剂总厂 1.8 乙醛氧化法工艺 江苏南通醋酸化工厂 3 烯酮法工艺 江苏南通醋酸纤维厂 5 烯酮法工艺 黑龙江肇东化工涂料总厂 0.3
21、烯酮法工艺 江苏徐州溶剂厂 0.4 烯酮法工艺 江苏南京醋酸化工厂 0.3 烯酮法工艺 江苏南京华发化工有限公司 0.3 烯酮法工艺 江苏仪征无宁化工厂 0.2 烯酮法工艺 河北平山县化工总厂 0.3 烯酮法工艺 山东新华制药厂 0.3 烯酮法工艺 辽宁锦州有机化工厂 0.2 烯酮法工艺 江苏化工农药厂 0.2 烯酮法工艺 从上表可以看出，虽然我国醋酐生产能力达到约17万t／a，但大部分企业生产装置规模普遍偏低，工艺落后，生产成本高，能耗大，环境污染较重，其产量远远不能满足国内市场的实际需求。 我国醋酐产品的发展，应着重建设先进的
22、羰基合成醋酸—醋酐联产装置，逐步淘汰工艺陈旧的低小装置，并与前景较好的下游产品配套建设。在产品销售上，应进一步加强醋酐产品市场开拓和应用研究开发工作，以提高我国醋酐工业的整体水平。近年来我国的醋酐产品生产发展较为迅速，2000～2004年间，产量和消费量年均增长率分别为5%和8%。至2005年底，我国醋酐需求量为29.5万吨，其中二醋酸纤维素方面的消费量为15万吨，约占全部消费量的50.84%，是醋酐产品的最大应用领域，未来市场潜力很大；其次是医药领域，消费量为8.5万吨，约占全部消费量的28.81%；染料和农药的消费比重分别为6.10%和3.39%。 我国醋酐生产企业虽然很多，但生产能力在
23、万吨以上的目前只有4家，我国醋酐生产装置除上海化学试剂总厂采用乙醛氧化法，其余均采用烯酮法。2003年，江苏丹化集团通过与中科院、北京大学密切合作，建成了我国第一套应用羰基合成法新技术年产2万吨工业化试验装置。 从世界醋酐生产工艺发展来看，羰基合成法是目前较为先进的生产方法，是今后醋酐生产的发展方向。而国内醋酐生产装置不仅生产工艺落后，并且生产规模小，生产成本高，市场竞争力较弱。目前国内现有的千吨级醋酐生产装置无法参与市场竞争，即将面临停产境地，届时国内具有较强竞争力的新型醋酐生产装置，其生产能力均在5万t/a以上。 目前国内醋酐行业存在的问题是行业整体水平较低、生产规模小
24、合成技术落后、同时消费结构不尽合理。因此，醋酐企业还需重视今后的发展重点：①要加快行业结构和区域结构的调整，建议在生产原料来源便利的格尔木地区建设大规模的羰基合成法新型工艺醋酐生产装置，以满足国内市场需要；②加快我国醋酸纤维酯的开发与生产，也可以采取多种方式引进国外先进技术和设备，或者合资建设经济规模的醋酸纤维装置，这样不仅可以满足国内市场需求，同时可促进我省醋酸和醋酐的消费；③开发先进的羰基合成法醋酸/醋酐联产装置，使我国醋酐生产形成整体配套的集约化规模生产。 2.2产品价格的分析 2005年，国内醋酐的市场缺口近15-16万ｔ/ａ。2005年8月，醋酐的市场平均价格约为7800元／吨
25、至10月份，一跃为11100元／吨。吉林化工总厂是我国醋酐生产能力最大的企业,醋酐产能,占国内总生产能力的59%。其醋酐产品价格在国内具有一定的代表性。2005年8月，该厂醋酐的出厂价格为7350元／吨，至10月份，该厂醋酐产品价格上涨为10900元／吨。2006年以来，该厂醋酐产品价格继续上扬。华东市场今年醋酐产品价格在9500元/吨—12500元/吨。南韩进口优级醋酐10300元/吨，美国进口醋酐10200元/吨—12200元/吨。日本进口醋酐14000元/吨。据最新资料显示：至2008年4月醋酐的市场价已达12500元／吨。 2.3产品销售 随着国内醋酐产品市场需求量的不断加大，醋
26、酐产品的出口需求量也不断加大，未来醋酐市场价格仍有上涨趋势，产品销售前景看好。本方案生产醋酐销售价格暂定为8000－10000元／吨。 3产品方案及生产规模方案 3.1产品方案 3.1.1物化性质 醋酐（CH3CO2）2O，又名乙酸酐，乙酐，无水乙酸，常简写为Ac2O。是一种无色透明，有刺激性气味和催泪性的液体，高毒，熔点-73.1℃，沸点139.5℃，闪点54℃，相对密度1.0820d20/4℃，折光率1.3901，与乙醚可以任一比溶解，在乙醇和水中放出分解热，水解成醋酸，溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂。对眼及呼吸道有强烈刺激作用，还能引起组织细胞蛋白变性。化学结构式： H—C— C—
27、O— C— C—H H H O H H O 分子量：102.09 醋酐是重要的精细化工原料，主要用作醋酸纤维素，其次用于医药、染料、香料和有机合成中的乙酰化剂。 （1）在塑料工业方面：醋酐是重要的化工原料之一，主要用于制造醋酸纤维素。醋酐和短棉绒反应制得醋酸纤维。其中，乙酰基摩尔含量在54%-57%的二醋酸纤维可溶于丙酮等溶剂。还可以用作人造丝、胶卷、过滤烟嘴；乙酰基摩尔含量在50%-54%的二醋酸纤维可制作塑料，用于汽车方向盘、钢笔杆、玩具等。乙酰基摩尔含量在61.5%-62%的三醋酸纤维由于仅溶于氯仿等有毒
28、溶剂，因此，用途受到限制，主要用于安全胶卷。 （2）在医药方面：醋酐与水杨酸反应制造阿斯匹林(乙酰水杨酸)。还可以制造解热药剂非那西丁及扑热息痛、呋喃西林、峡喃生酮、甲基睾丸素、黄体酮、安茶碱、维生素B1、维生素B6、痢特灵等等。 （3）在染料方面：用以制造的主要染料有：分散红玉S-2GFL/H-2CFL、分散红S-BWPL/HBGL、分散大红S-3GFL、分散深兰HGl和黄棕S-2GFL等。 （4）在香料方面：主要用于生产香豆素、乙酸龙脑酯、乙酸柏木酯、乙酸松香酯、乙酸苯乙酯、乙酸香叶酯等。 （5）其它方面：醋酐还可用于制造麻醉剂海洛因、橡胶改性剂和RDX炸药，并用于生产高级塑料增塑
29、剂(环氧乙酰蓖麻酸甲酯)和光刻胶原料(桂皮酸)。 3.1.2产品质量 采用国际先进的羰基合成法制取醋酐（乙酸酐），生产规模为年产10万吨，产品质量按GB10668-89标准执行（见表4）。 表4 醋酸酐的国家标准（GB10668-89） 指标名称 指标 优等品 一等品 合格品 色度（铂-钴） 号≤ 10 15 25 醋酸含量 %≥ 98.5 98.0 96.00 沸程（压力在1.013*105Pa） ℃ 138.0-141.0 137.5-141.0 136.5-141.5 蒸发残渣 %≤ 0.005 0.01 0.01 含
30、铁量 %≤ 0.0001 0.0002 0.0005 重金属（以Pb计）%≤ 0.0001 0.0002 0.0005 氯化物（以Cl计） %≤ 0.0002 0.0005 0.001 高锰酸钾指数 mg/100ml ≤ 60 80 副产品醋酸质量按GB/628-89标准执行（见表5） 表5醋酸的国家标准（GB/628-89） 指标名称 指标 优等品 一等品 合格品 色度（铂-钴） 号≤ 10 20 30 醋酸含量 %≥ 99.5 99.0 98.00 甲酸含量 %≤ 0.1
31、0.15 0.35 蒸发残渣 %≤ 0.01 0.02 0.03 含铁量 %≤ 0.0001 0.0002 0.0004 重金属（以Pb计）%≤ 0.0001 0.0002 0.0004 乙醛含量 %≤ 0.05 0.05 0.10 高锰酸钾指数氧化时间（min） 20 5 3.2产品方案和生产规模 本项目拟用甲醇生产醋酐。在生产醋酐的同时副产醋酸，生产规模结合原料甲醇和醋酸的市场供应情况，其规模拟定为10万t/a。 4工艺技术方案 4.1工艺技术方案的选择 4.1.1主要生产工艺概况 目前，全世界
32、醋酐生产工艺路线主要有三种：醋酸脱水和乙烯酮分解醋酸热裂解法、乙醛氧化法，甲醇一氧化碳羰基化法。 （1）乙烯酮法。乙烯酮法(又称醋酸裂解法)生产醋酐，是醋酸在高温和催化剂同时存在的条件下进行。工艺过程分两步进行：首先是气相醋酸裂解生成乙烯酮，然后醋酸与乙烯酮经吸收生产粗酐，经精馏提纯制得成品醋酐。 在醋酸脱水经过乙烯酮制备醋酐的工艺中，醋酸首先分解成乙烯酮和水，最佳反应温度为730℃-750℃。反应在0.2%-0.3%磷酸三乙酯催化剂存在下，在气相中进行，达到平衡转化点(占醋酸量的85%-90%)后，通入氨气，破坏催化剂，稳定平衡。乙烯酮的选择性为90%-95%(mol)。乙烯酮在分段
33、冷却器系统中从沸点较高的醋酐、醋酸和水中排出，然后与循环的醋酸反应，转化成醋酐；反应过程中不断补充新鲜醋酸。在此处，乙烯酮选择性接近100%。 该法的特点是生产工艺流程复杂，副反应多，能耗大；但技术成熟，生产安全性高。此外，对在醋酸裂解部分醋酸的质量要求不高，可以使用其它装置和本身回收的醋酸。因此，在国外早期建设的生产装置普遍应用该法。目前，我国仍普遍采用。 醋酸裂解的产物-乙烯酮是一种重要的中间体，它可以用于生产农药、食品防腐剂等，这种产物在羰基化的工艺中不会出现。因此，乙烯酮工艺的裂解部分是很有生命力的。 （2）乙醛氧化法。乙醛氧化制醋酐的工艺原理与乙醛氧化制醋酸的原理相似。催化剂可
34、以是醋酸锰和酉什酸铜、醋酸钴和醋酸镍或者醋酸高脂肪酸的钴盐和铜盐。醋酸锰可以阻碍乙醛氧化过程中爆炸量的过氧醋酸生成。 乙醛氧化生成过氧醋酸，实际上是生成单过氧醋酸酯，它反应生成醋酐和醋酸。当温度在40-60℃与铜存在进行液相反应时，单过氧醋酸酯近乎定量分解为醋酐和水。由于醋酐水解，所以有醋酸形成。如果醋酐产生率要求最大化，那么水解反应必须最小化。乙醛转化成醋酸和醋酐的总选择性为95%以上，为了保持产品中较高的醋酐比例，产品必须从反应器中的气相排出，以维持反应器中醋酐的限度高于醋酸浓度。使用共沸溶剂，比如醋酸乙酯，也可以促进水蒸气从反应区域中排出。 乙醛氧化法虽然流程简单，工艺成熟，可以实现
35、醋酸和醋酐的联产，但对设备的腐蚀比较严重，对操作条件要求较高，资源消耗大、生产成本高，目前该法已被淘汰。我国只有上海化学试剂总厂采用此生产工艺。 （3）醋酸甲酯羰基化法。各种醋酸甲酯羰基化法的工艺原理基本相似，其中羰基化是共同的部分。虽然美国最大生产商伊斯曼公司（Eastman）、英国BP公司、美国Celanese，在催化剂的选择和工艺路线的安排上各有不同，但是醋酸甲酯与一氧化碳羰基合成工艺却是共同的。 甲醇和醋酸的一氧化碳羰基合成法生产醋酐共分两步进行：首先甲醇与醋酸在硫酸催化剂作用下完成酯化反应，生成醋酸甲酯。而后，醋酸甲酯、甲醇与一氧化碳在碘甲烷和铑系催化剂条件下，进行羰基化反应生成
36、醋酐，并联产醋酸甲酯。副产品醋酸甲酯可循环使用。 其反应式如下： 甲醇和醋酸的一氧化碳羰基合成法具有流程短、产品质量好、消耗低、三废排放少，并可以实现醋酸和醋酐的联产等优点，该法代表目前醋酐生产的国际先进水平。目前国外普遍采用此工艺技术。美国伊士曼公司在1983年首先采用此工艺技术，建成年产22.7万吨的工业化装置，现醋酐总生产能力已达81.7万t/a。 我国醋酐和醋酸甲酯生产工艺一直落后于欧美。2003年江苏丹化集团通过与中科院、北京大学密切合作，建成我国第一套应用羰基合成法新技术工业化试验装置。用这套羰基合成新工艺生产出的醋酐含量达到99.5％以上、醋酸甲酯含量达到99.9％
37、以上。其中，羰基化合成醋酐和半水煤气变压吸附制一氧化碳的新工艺均进入了世界科技前沿。该醋酐项目第一期工程为年产2万吨的试验装置，于2003年5月投产，2004年实现稳定运行。经过近一年的运行实践证明，我国自行研制的这套醋酐生产新工艺可靠。该项目的研究为我国尚停留在实验室阶段的科研成果转化为工业化应用成果提供了可能。 4.1.2工艺技术方案的选择 对乙烯酮法、乙醛氧化法、醋酸甲酯羰基化法三种工艺路线进行认真的综合比较后，根据本地区煤炭资源丰富，生产原料来源便捷、稳定。从目前生态环境保护要求出发，新疆拜城县生产醋酐产品宜采用醋酸甲酯羰基化法先进工艺。主要依据为： 甲醇和醋酸在硫酸催化剂作用下
38、生成醋酸甲酯，反应压力为常压，反应温度为65－85℃，醋酸转化率约100％。然后，醋酸甲酯和甲醇与一氧化碳在碘甲烷和铑系催化剂存在下，进行羰基化反应生成醋酐，并联产醋酸。反应压力为3.6mpa左右，反应温度为175℃左右。甲醇和醋酸的一氧化碳羰基合成法具有流程短、产品质量好、资源消耗少、能源消耗低、三废排放少等优点。该法代表目前醋酐生产的先进技术水平，且副产品工业醋酸是生产醋酐所需的原料和国内外市场的畅销产品。 其中一氧化碳的生产采用“水煤浆加压气化”法。“水煤浆加压气化”法是美国德士古公司在上世纪70年代开发成功的“洁净煤替代石油”的重大科研题目。并于20世纪80年代初建成第一套示范性大型
39、商业化装置--100 MW级的IGCC电厂。该技术有如下特点：（1）单台炉处理煤量大，生产能力高；（2）气化压力高，功耗省；有效气（CO+H2）含量高，适于做合成气；（3）原料宽，利用率高；（4）三废少；（5）用户多，设备国产化率高。 4.1.3 物料平衡计算 按年产规模10万吨/年、年工作日300天计： 单位小时醋酐产品产量：100000 /（300×24）= 13.889吨/小时 单位小时甲醇处理量：0.34×13.889=4.722吨/小时 单位小时醋酸处理量：0.6×13.889=8.333吨/小时 单位小时煤炭处理量：0.28×13.889=3.889吨/小
40、时 4.2 工艺流程和消耗定额 4.2.1工艺流程 本项目采用醋酸甲酯羰基化法合成醋酐，碘甲烷作为助催化剂，采用铑基催化体系。其主要的反应机理见下图： （CH3CO）2O CH3COOCH3 CH3I CH3COI [Rh（CO）2I2]- [CH3CORh（CO）I3]- [CH3CORh（CO）I3]- CO Ⅱ Ⅰ 在该反应机理中，有两个循环过程：一是CH3I对[Rh(CO)2I2]-的氧化加成，继而生成CH3COI的循环（Ⅱ）另一个是乙酰碘与醋酸甲酯生成(CH3CO)2O和CH3I的循环（Ⅰ）。 醋酸甲酯羰基化反应的速率控制步骤为： CH3COOCH3+
41、CH3COI→（CH3CO）2O+CH3I 反应的选择性、转化率： 该反应过程中，醋酸甲酯转化率为75％，生成醋酐选择性为99％，醋酐收率为74.25％。 醋酸甲酯与一氧化碳在175℃、3.6MPa条件下发生合成反应，在该条件下出料。醋酐、醋酸甲酯、碘甲烷为液相，一氧化碳为气相，反应为气液反应。 各物料基本性质列表见表6。 表6 纯物料基本性质 项目 醋酐 醋酸甲酯 碘甲烷 熔点 (℃) -73 -98.1 -66 沸点 (℃) 139 57 42.5 相对密度（d2020） 1.0838 0.9930 2.
42、279 折射率 （nD20） 1.3904 1.3594 1.5290 生产流程图见图2： 图2：醋酸甲酯羰基化制醋酐生产流程图 流程图说明 一氧化碳经过混合器(M1) 和压缩机 (COM)进入反应器R1，醋酸甲酯和碘甲烷经过混合器M2、换热器H1进入反应器，反应器温度和压力分别为175℃、3600Kpa，反应釜为钛材、喷射鼓泡型，催化剂为铑基催化剂、碘甲烷作为助催化剂。反应器分为气相和液相出料，出料被送入一个混合器M3，接着进入闪蒸器（FLASH），闪蒸器操作压力为5atm，温度为20℃，顶部释出的CO气体回流至混合器（M1
43、冷凝液被送入第一个精馏塔（T1），塔顶分离出醋酸甲酯和碘甲烷，塔底得到产物醋酸酐。醋酸甲酯和碘甲烷继续被送入第二个精馏塔，塔顶馏分为碘甲烷，塔底为醋酸甲酯，醋酸甲酯循环回混合器M2，继续参与反应。 整个生产系统包括：一氧化碳产生系统、反应系统、分离系统、循环系统及换热系统。 一氧化碳产生系统采用“水煤浆加压气化”法,包括一个煤气发生炉和一个空气分离器。煤炭在煤气发生炉中燃烧产生含一氧化碳的混合气体，该混合气体经过空气分离器，分离出高纯CO，该CO气体与后序工段从闪蒸器分离回流来的CO气体进入混合器进行混合，再经压缩机压缩到9.8MPa，送入反应器；剩余气体经过净化，达到排放标准后释放。
44、 不同的气化工艺对原料的性质要求不同，因此在选择煤气化工艺时，考虑气化用煤的特性及其影响极为重要。气化用煤的性质主要包括煤的反应性、粘结性、结渣性、热稳定性、机械强度、粒度组成以及水分、灰分和硫分含量等。 反应系统主要包括固定床式反应器、压缩机、换热器及两个混合器。CO(25℃、1atm)进料，闪蒸器分离的CO回流至混合器，两股物流经过压缩机进入反应器。液态醋酸甲酯和碘甲烷(25℃、1atm)进料，经过第二精馏塔分离出的醋酸甲酯回流，两股物流经混合器、换热器，进入反应器。反应器采用钛材、喷射鼓泡型，催化剂为铑基催化剂、碘甲烷作为助催化剂，反应所需温度175℃，压力3600Kpa，为
45、气液反应。反应器出料分为气相出料和液相出料，均含有醋酸甲酯、碘甲烷、醋酸酐和CO四种物料。 M1的操作条件为1atm，M2的操作条件为36atm，压缩机COM的操作条件定为压力变化35atm，效率0.79。热交换器的操作条件为36atm，175℃。反应系统的图示见图3 CO进料 压缩机 混合器 反 应 器 CO的循环物流 气相出料 液态醋酸甲酯和碘甲烷 换热器 混合器 醋酸甲酯的循环物流 液相出料 图3反应系统图示 分离系统：本项目的分离系统包括闪蒸器和两个精馏塔。 由反应的原理可知，在醋酸酐的合成过程中，由于反应物转化不完全、出料中就必然存在多种组
46、分，必须对反应产物进行分级分离。组份分离的原则是：最轻的组分最先分离；流量最大的组分最先分离；高收率的组分最后分离；分离困难的组分最后分离等。 在本项目中，根据沸点之间的差异，首先用一个闪蒸器（FLASH）将产物中一氧化碳分离出来。醋酸甲酯、碘甲烷和产品醋酐，再进入第一精馏塔，产品醋酐和醋酸甲酯、碘甲烷分开。为了循环利用醋酸甲酯，就必须对醋酸甲酯和碘甲烷进行进一步分离，因此设置第二精馏塔，将塔底所得的醋酸甲酯循环回流利用。分离流程图见图4。 图4分离系统流程图 CO循环 反应器出料 产品 碘甲烷 闪 蒸 器 第 一 精 馏 塔 第 二 精 馏 塔 醋酸甲酯循环
47、 闪蒸器分离条件的确定： 经反应器产生的气相和液相物流经过混合器，使其压力降为常压，此物流中含有反应物CO、醋酸甲酯、助催化剂碘甲烷和产品醋酸酐，根据它们的沸点不同，可以先将轻组份CO分出。闪蒸器的操作条件如下表7。 表7 闪蒸器FLASH的分离条件 闪蒸器 温度（℃） 压力(atm) 物流流量（Kmol/hr） 热负荷 (kcal/hr106） 进料 顶部 底部 25 5 1092.5 34.05 1058.4 -2.01 根据此操作条件气相出料中一氧化碳的摩尔分率达96.5％以上。剩余少量的一氧化碳在第一个精馏塔的塔顶可
48、以基本全部得以分离。 精馏塔分离条件的确定： 根据闪蒸罐的底部出料的各组分浓度分布，第一精馏塔T1采用常压操作。根据分离精度要求，塔板数、塔内温度和压力分布、回流比、塔顶和塔底产品流率、塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷。进料物流中醋酸甲酯和碘甲烷尽量从塔顶采出，产品醋酸酐尽量从塔底采出。产品醋酸酐在塔底的产品纯度为98％以上。回流比为R＝1。 第二精馏塔T2的主要功能是分离助催化剂碘甲烷和反应原料醋酸甲酯。根据第一精馏塔T1的底部出料各组分浓度分布和沸点，第二精馏塔采用加压操作。根据分离精度要求，塔板数、塔内温度和压力分布、回流比、塔顶和塔底产品流率、塔顶冷凝器和塔底再沸器的热负荷。回流比
49、为R＝10。 第一精馏塔和第二精馏塔的操作条件、各股物流的流量及组成如表8所示。 表8 分离系统操作条件 理论板数NT 回流比R 压力 (atm) 温度T(oC) 最小 实际 进料 塔顶 塔釜 第一精馏塔 24 0.25 1 1 25 15.4 95.55 第二精馏塔 7.2 10 2 95.55 126.34 51.5 进料位置 Nf 物流流量（kmol/hr） 热负荷（kcal/hr 106） 进料 塔顶 塔釜 塔顶冷凝器 塔釜再沸器 第一精馏塔 13 1058.4 618.4 439.99 1
50、26 1.43 第二精馏塔 13 617.8 185.33 432.49 1.59 1.70 经过T1的分离，塔底产品出料的纯度达到98.5％以上，产出量达440Kmol/hr，满足了产量设计的要求。塔顶出料中产品醋酐的含量甚微。两个精馏塔的冷凝器均为部分冷凝，再沸器均为kettle型，第二塔醋酸甲酯与碘甲烷的分离达到了较为理想的结果，T2塔塔底醋酸甲酯的纯度达到95％以上。 4.2.2主要原材料、燃料和动力消耗 主要原材料、燃料和动力消耗见表9： 表9 甲醇羰基化法醋酐生产工艺消耗指标 项目 甲醇（t/t） 煤炭 （t/t） 醋酸（t/t） 蒸汽（t/t
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