年產(chǎn)35萬噸乙二醇項(xiàng)目項(xiàng)目總結(jié)

XX石化年產(chǎn)35萬噸乙二醇項(xiàng)目XX石化年產(chǎn)35萬噸乙二醇項(xiàng)目項(xiàng)目總結(jié)2015年7月項(xiàng)目簡介乙二醇是一種重要的有機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于聚酯纖維、塑料、防凍液、精細(xì)化學(xué)品、納米粒子制備等領(lǐng)域。隨著國內(nèi)聚酯行業(yè)快速發(fā)展，對乙二醇的需求也逐年俱增。但國內(nèi)乙二醇產(chǎn)能有限，2014年乙二醇進(jìn)口依存度達(dá)到67%，是對外依存度最高的大宗化學(xué)品。因此，投資生產(chǎn)乙二醇具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和戰(zhàn)略意義。本項(xiàng)目的目標(biāo)是為一家化工綜合企業(yè)設(shè)計(jì)一座乙二醇分廠，目前世界上生產(chǎn)乙二醇的原料主要有石油法（乙烯路線）和煤化工法（合成氣路線），通過比較后發(fā)現(xiàn)，乙烯路線未列入《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2011年本）》（修正）中的限制類或淘汰類，并且在生產(chǎn)能力、三廢排放、產(chǎn)品質(zhì)量方面更占優(yōu)勢，具有較大的利潤空間，其可以有效填補(bǔ)國內(nèi)乙二醇市場空缺，減輕乙二醇對外依存度。因此，本項(xiàng)目選擇乙烯作為合成乙二醇的原料。鑒于國內(nèi)乙二醇產(chǎn)量難以滿足聚酯行業(yè)對乙二醇的需求，特別是在東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份，而國家鼓勵發(fā)展30萬噸/年以上的乙二醇項(xiàng)目,因此，結(jié)合各乙二醇工廠特點(diǎn)，本項(xiàng)目研究決定，將乙二醇產(chǎn)量定位35萬噸/年，并以全國石化龍頭企業(yè)之一的中國石化XX石油化工有限公司為母廠，南京化學(xué)工業(yè)園區(qū)為廠址，建設(shè)一座使用低耗、高效、安全、清潔生產(chǎn)工藝的乙二醇分廠。依據(jù)綠色工藝的要求，貫徹節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益的原則，同時(shí)參照國內(nèi)外乙二醇合成的工藝路線，對工藝原料、工藝模塊均進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了工段集成，對各工段進(jìn)行工藝比選，條件優(yōu)化，全流程模擬，能量匹配。本項(xiàng)目突出作為母廠子系統(tǒng)中轉(zhuǎn)站的地位，縱觀整套乙二醇生產(chǎn)系統(tǒng)由總廠供應(yīng)原料乙烯、氧氣，致穩(wěn)氣甲烷，年產(chǎn)35萬噸乙二醇通過銷售給園區(qū)內(nèi)的斯泰潘（南京）化學(xué)有限公司和南京佰億達(dá)化纖實(shí)業(yè)有限公司用于聚酯及化纖產(chǎn)品的生產(chǎn)；副產(chǎn)的二甘醇利用或者銷售；產(chǎn)生的二氧化碳送至XX石化芳烴廠作為合成氣生產(chǎn)原料，將系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水輸回總廠三廢處理中心統(tǒng)一處理，形成與總廠的物料大集成。圖1.1物料集成圖2工藝設(shè)計(jì)2.1流程簡述本項(xiàng)目是以乙烯為原料，經(jīng)氧氣氧化生成環(huán)氧乙烷，利用催化水合與反應(yīng)精餾耦合工藝使環(huán)氧乙烷水合生成乙二醇的新型乙二醇生產(chǎn)工藝。該工藝主要分為以下四個(gè)工段：環(huán)氧乙烷合成工段、循環(huán)氣處理工段、乙二醇合成工段和乙二醇提純工段。圖1.2工段集成圖圖1.3工藝流程方框圖具體工藝流程如下：在環(huán)氧乙烷合成工段中，乙烯、甲烷和循環(huán)氣和氧氣混合后構(gòu)成反應(yīng)氣在乙烯氧化反應(yīng)器中，催化氧化生成環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷經(jīng)吸收解吸再吸收三步從反應(yīng)體系中分離，并以水溶液的形式進(jìn)入乙二醇合成工段，而剩余氣體進(jìn)入循環(huán)氣處理工段。在循環(huán)氣處理工段中，由環(huán)氧乙烷吸收塔塔頂出來的貧環(huán)氧乙烷循環(huán)氣分成三股，一股（57vol%）壓縮后循環(huán)回乙烯氧化工段，另一股(0.2vol%)通過變壓吸附裝置回收乙烯，除去氬氣等氣體。回收的乙烯循環(huán)回乙烯氧化單元。剩余氣體（42.8vol%）進(jìn)入熱碳酸鉀脫碳單元，在二氧化碳吸收塔中，碳酸鉀與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鉀以完成脫碳，在再生塔中碳酸氫鉀受熱分解為碳酸鉀和二氧化碳以完成二氧化碳的釋放和碳酸鉀的再生，脫碳后的氣體循環(huán)回乙烯氧化單元，二氧化碳至總廠進(jìn)行再加工，其余廢水廢氣去三廢處理。乙二醇合成工段采用催化水合與反應(yīng)精餾耦合工藝進(jìn)行乙二醇生產(chǎn)，即來自環(huán)氧乙烷再吸收塔塔底的環(huán)氧乙烷溶液與去離子水混合形成水合比為10：1的溶液進(jìn)入催化水合反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)器中環(huán)氧乙烷的轉(zhuǎn)化率為77.5%，反應(yīng)器出口物料進(jìn)入反應(yīng)精餾塔再進(jìn)行反應(yīng)，最終環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.99%，乙二醇選擇性達(dá)到96.14%。反應(yīng)精餾塔塔頂蒸汽可作為后續(xù)脫水塔蒸汽源，塔底得到的乙二醇溶液進(jìn)入乙二醇提純工段。乙二醇提純工段分為三效蒸發(fā)單元和乙二醇精制單元，由反應(yīng)精餾塔塔底出來的乙二醇溶液進(jìn)入三效蒸發(fā)單元進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，第一效脫水塔所需蒸汽來自于反應(yīng)精餾塔，后續(xù)脫水塔所需蒸汽依次來源于前一效脫水塔。最終從第三效脫水塔得到80wt%的乙二醇濃縮液，蒸發(fā)出的水集中后再處理。乙二醇濃縮液進(jìn)入乙二醇精制單元中的乙二醇干燥塔脫凈水分，干燥塔塔底得到粗乙二醇進(jìn)入乙二醇精制塔，在精制塔塔頂?shù)玫?5萬噸/年規(guī)模的乙二醇，塔底得到二甘醇。2.2工藝特點(diǎn)2.2.1催化水合與反應(yīng)精餾耦合工藝該工藝針對現(xiàn)有催化水合反應(yīng)器、催化劑使用量過大的現(xiàn)象，設(shè)計(jì)了新型雙塔切換型逐段外移熱式絕熱固定床反應(yīng)器，有效解決了這一問題，而針對新型反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化后23%的環(huán)氧乙烷時(shí)催化劑的催化效率不高的問題，利用反應(yīng)精餾技術(shù)，將這部分環(huán)氧乙烷溶液進(jìn)行反應(yīng)精餾，在保證乙二醇選擇性較傳統(tǒng)催化水合工藝基本不變的前提下，環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)催化劑使用量大大降低。該工藝相對與傳統(tǒng)催化水合工藝，減少了催化劑的使用量，提高了催化效率，而相對于目前工業(yè)上的直接水合工藝，則減小了水合比，大大提高了乙二醇選擇性，減少了分離能耗，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。2.2.2選用YS-8810高選擇性催化劑YS-8810是我國自行開發(fā)的高選擇性銀催化劑，相對傳統(tǒng)的高活性和中選擇性催化劑，該催化劑降低了反應(yīng)溫度，提高了環(huán)氧乙烷選擇性，從而減小乙烯單耗，相對國外同類催化劑，該催化劑的各項(xiàng)指標(biāo)均與之持平甚至優(yōu)于，而價(jià)格更為優(yōu)廉。因此，選擇YS-8810催化劑具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。2.2.3中間冷卻器的使用在環(huán)氧乙烷吸收塔中設(shè)置了中間冷卻器，可以有效減少吸收劑的用量，降低吸收塔操作溫度，增強(qiáng)環(huán)氧乙烷的吸收效果，同時(shí)減少了環(huán)氧乙烷再吸收塔的能耗。2.2.4熱泵技術(shù)的應(yīng)用在二氧化碳解吸塔中，碳酸氫鉀受熱分解為碳酸鉀、二氧化碳和水，該塔塔頂塔底溫差較小，且塔頂蒸汽量較大，有較高的熱能回收價(jià)值，因此，采用塔頂蒸汽壓縮式熱泵技術(shù)，提高塔頂蒸汽品味，從而為塔底再沸器提供熱源，該技術(shù)有效節(jié)省了能耗，具有良好的節(jié)能效果。2.2.5變壓吸附回收乙烯馳放氣中仍有數(shù)量相當(dāng)?shù)囊蚁?，若直接排放，造成了資源浪費(fèi)，環(huán)境污染的問題，因此，本項(xiàng)目利用變壓吸附技術(shù)對馳放氣中的乙烯進(jìn)行了回收，從而提高了原料的利用率，減少了成本。2.2.6三效蒸發(fā)濃縮乙二醇溶液由于催化水合與反應(yīng)精餾新工藝大大減少了水合比，因此在濃縮乙二醇溶液時(shí)不需要使用工業(yè)上直接水合工藝的五效甚至七效蒸發(fā)，使用三效蒸發(fā)即可將乙二醇濃縮至工藝要求，因而大大精簡了流程，節(jié)省了設(shè)備投資。2.2.7革除二甘醇精制塔本項(xiàng)目中，得益于催化水合與反應(yīng)精餾新工藝的乙二醇高選擇性，使得副產(chǎn)物三甘醇含量非常少，若像傳統(tǒng)工藝中設(shè)置二甘醇精制塔在經(jīng)濟(jì)上并不可行，因此本項(xiàng)目革除了二甘醇精制塔，簡化了流程，節(jié)省了設(shè)備投資。3資源消耗本項(xiàng)目對工藝中各能耗單位進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)，得出原輔料消耗表和公用工程表消耗表，具體如表3.1和3.2所示:表3.1原輔料需求與主要來源表名稱用量（噸/年）規(guī)格來源運(yùn)輸方式備注乙烯19400099.95vol%中石化XX石油化工有限公司惠生（南京）清潔能源有限公司管道運(yùn)輸已由總廠進(jìn)行脫硫脫炔處理甲烷485096vol%中石化XX石油化工有限公司管道運(yùn)輸已由總廠進(jìn)行脫硫脫炔處理氧氣17780099.5vol%XX石化比歐西氣體公司管道運(yùn)輸水915900工藝軟水中石化XX石油化工有限公司管道運(yùn)輸碳酸鉀700099.5wt%南京南試化學(xué)試劑有限公司公路運(yùn)輸銀催化劑50.88YS-8810外購公路運(yùn)輸水合催化劑25.5樹脂催化劑外購公路運(yùn)輸二氯乙烷499.9vol%江蘇丹化集團(tuán)有限責(zé)任公司公路運(yùn)輸

表3.2公用工程消耗表物料數(shù)量單位來源備注120℃低壓蒸汽21.17萬噸/年XX石化有限公司熱電廠連續(xù)使用170℃低壓蒸汽23.10萬噸/年XX石化有限公司熱電廠連續(xù)使用223℃中壓蒸汽-35.83萬噸/年外送連續(xù)生產(chǎn)250℃中壓蒸汽40.28萬噸/年XX石化有限公司熱電廠連續(xù)使用電耗14115萬度/年XX石化有限公司熱電廠連續(xù)使用冷凍水1100萬噸/年自制連續(xù)使用循環(huán)冷卻水11800萬噸/年自制連續(xù)使用工藝水91.59萬噸/年XX石油化工有限責(zé)任公司水廠連續(xù)使用4節(jié)能減耗本項(xiàng)目使用了夾點(diǎn)技術(shù)、中間冷卻器、熱泵技術(shù)、三效蒸發(fā)等多種節(jié)能措施對工藝進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化。各項(xiàng)節(jié)能措施效果如下表所示，表4.1節(jié)能效果表節(jié)能技術(shù)描述節(jié)能效果夾點(diǎn)技術(shù)利用AspenEnergyAnalyzer對全廠換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化熱公用工程減少32.4%，冷公用工程減少21.7%，節(jié)省投資1722.82萬元/年中間冷卻器在環(huán)氧乙烷吸收塔中設(shè)置中間冷卻器減小吸收劑用量，減輕解吸塔再沸器負(fù)荷。節(jié)約用水量12.3%，節(jié)約能耗14.6%熱泵技術(shù)對堿液再生塔塔頂蒸汽壓縮后提高蒸汽品位作為再沸器熱源節(jié)約能耗31.9%，節(jié)省費(fèi)用437.4萬元/年三效蒸發(fā)對乙二醇溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮較雙效蒸發(fā)節(jié)約能耗41.8%，節(jié)能投資2066.52萬元/年對全廠各能耗分析，得到本項(xiàng)目的能耗計(jì)算表：表4.2能耗消耗表項(xiàng)目數(shù)量換算值數(shù)值電14115萬度/年0.328kg標(biāo)煤/度4.63萬噸標(biāo)煤/年120℃低壓蒸汽21.17萬噸/年0.1286kg標(biāo)煤/kg2.72萬噸標(biāo)煤/年170℃低壓蒸汽23.10萬噸/年0.1286kg標(biāo)煤/kg3.00萬噸標(biāo)煤/年250℃中壓蒸汽40.28萬噸/年0.1306kg標(biāo)煤/kg5.26萬噸標(biāo)煤/年223℃中壓蒸汽-35.83萬噸/年0.1306kg標(biāo)煤/kg-4.68萬噸標(biāo)煤/年項(xiàng)目年綜合能耗10.93萬噸標(biāo)煤萬元產(chǎn)值能耗481.5千克標(biāo)煤乙二醇年產(chǎn)量35萬噸乙二醇年產(chǎn)值227000萬元每噸乙二醇綜合能耗312.2千克標(biāo)煤5環(huán)境保護(hù)本項(xiàng)目對廢水廢氣廢渣進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的處理方案，具體見表：表5.1廢氣一覽表序號來源排放量104m3/年主要污染物處理方式1變壓吸附裝置S401932.688甲烷、乙烯、氫氣、乙烷送余熱鍋爐焚燒2再生塔除氣罐FL30144.656甲烷、乙烯送余熱鍋爐焚燒3反應(yīng)精餾除氣罐FL5010.848環(huán)氧乙烷化學(xué)吸收4二氧化碳冷凝罐FL3021846.417二氧化碳送至XX石化芳烴廠合成氣裝置做生產(chǎn)原料表5.2廢水一覽表序號來源排放量104m3/年主要污染物處理方式1除水罐FL3038.864環(huán)氧乙烷、乙烯，甲烷等少量氣體溶質(zhì)雜質(zhì)較少，在廠內(nèi)處理后作為工藝循環(huán)水使用。2洗滌液T30121.7683二氧化碳冷凝罐FL30223.072環(huán)氧乙烷、二氧化碳等少量氣體溶質(zhì)4冷凝器H50620.48乙二醇、二甘醇、環(huán)氧乙烷送至總廠污水處理中心集中處理。5冷凝器H50732.4086冷凝器H50434.9287冷凝器H5057.664表5.3廢渣一覽表序號類型排放量處理方式1廢活性炭（t/5a）12.42送有資質(zhì)的固廢承包商進(jìn)行焚燒處理2廢催化劑（t/3a）211.5廠家回收3廢交換樹脂（t/5a）2.34送有資質(zhì)的固廢承包商進(jìn)行填埋處理本工藝采用先進(jìn)的催化水合與反應(yīng)精餾耦合工藝使得三廢量較現(xiàn)有工藝大幅減少。其中，本項(xiàng)目產(chǎn)生的二氧化碳送至XX石化芳烴廠合成氣裝置用以生產(chǎn)合成氣，其余含有較多甲烷的廢氣去余熱鍋爐燃燒回收熱能；對于雜質(zhì)較少的廢水，在廠內(nèi)處理后作為工藝循環(huán)水使用，雜質(zhì)較多的廢水則送至總廠污水處理站；廢渣主要來源于失效的催化劑，離子交換樹脂和廢活性炭。本項(xiàng)目為了節(jié)約處理費(fèi)用，將聯(lián)系原催化劑廠家及離子交換樹脂廠家，將廢物回收，對于廢活性炭交給有資質(zhì)的危險(xiǎn)廢物處理單位統(tǒng)一處理。6安全與控制在本系統(tǒng)中存在的主要危險(xiǎn)物質(zhì)是乙烯、環(huán)氧乙烷、甲烷、乙二醇、二甘醇。具體如表1.4所示，對此，本項(xiàng)目對生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用了氧氣專用混合罐，選用甲烷作為致穩(wěn)劑，保持環(huán)氧乙烷以水溶液形式存在，控制各工段易燃易爆物質(zhì)濃度在爆炸極限之外，從本質(zhì)上保證安全生產(chǎn)。同時(shí)，本項(xiàng)目配置可靠、先進(jìn)的控制系統(tǒng)，從外部保障工廠的安全連續(xù)生產(chǎn)。表6.1主要危險(xiǎn)物質(zhì)一覽表物質(zhì)名稱分子量熔點(diǎn)（℃）沸點(diǎn)（℃）閃點(diǎn)（℃）引燃溫度（℃）爆炸極限V%建規(guī)火險(xiǎn)分級毒性乙烯28.06-169-104-1004252.74-36.95甲環(huán)氧乙烷44.052-112.210.8-294293-100甲高度乙二醇62.068-12.6197.3111.14183.2-15.3丙A中度二甘醇106.11-10245143351.9丙輕度甲烷16.04276-182.5-161.5-1885385.0-15.4甲類中度控制方面，本項(xiàng)目中物料品種繁多，含氧氣、易燃、易爆、腐燭性介質(zhì)，且存在高溫、低溫、高壓工況，對自動控制系統(tǒng)的可靠性、安全性要求相當(dāng)高。故應(yīng)配置可靠、先進(jìn)的控制系統(tǒng)以滿足上述要求，以保障工廠的安全連續(xù)生產(chǎn)。如原料配比控制方案中用到了雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)及前饋-反饋控制系統(tǒng)，在能量集成控制方案中用到了分流調(diào)節(jié)控制，在預(yù)分離塔塔釜控制方案中用到了串級均勻控制系統(tǒng)等等。此外，本項(xiàng)目還對各個(gè)設(shè)備進(jìn)行了危險(xiǎn)和操作性分析（HAZOP），以保證工藝安全性。7廠區(qū)布置本項(xiàng)目以聚合級乙烯和工業(yè)級氧氣為原料，采用環(huán)氧乙烷催化水合與反應(yīng)精餾耦合工藝年產(chǎn)35萬噸/年聚合級乙二醇，副產(chǎn)1.29萬噸/年一級品二甘醇。綜合對比原料來源，優(yōu)先考慮較發(fā)達(dá)地區(qū)靠近產(chǎn)品市場或總廠有自我消化能力的廠址。經(jīng)過對比選擇，中石化XX石油化工有限公司符合選址條件。本項(xiàng)目針對總廠內(nèi)部預(yù)留空地進(jìn)行擴(kuò)建，總圖設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮與總廠原有布局的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。合理確定安全防火間距，優(yōu)化管廊排布，充分保證了安全生產(chǎn)、人車分離、節(jié)約用地、合理綠化等要求。本團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用GoogleSketchup、Navisworks、PDMS等三維軟件進(jìn)行了三維仿真模擬、5D車間模擬。圖7.1三維廠區(qū)45度全廠俯瞰圖8經(jīng)濟(jì)分析對本項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算后，得到如下表所示數(shù)據(jù)：

表8.1投資估算表序號項(xiàng)目名稱估算價(jià)值/萬元占投資的比例%工程建設(shè)總投資85677.11100.00一建設(shè)投資（一）固定資產(chǎn)投資1工程費(fèi)用1.1設(shè)備購置費(fèi)1.1.1主要設(shè)備價(jià)格23229.621.1.2生產(chǎn)工具及生產(chǎn)家具購置費(fèi)46.461.1.3備品備件購置費(fèi)139.381.1.4設(shè)備內(nèi)部填充購置費(fèi)696.891.1.5設(shè)備運(yùn)雜費(fèi)1393.781.1.6電氣設(shè)備費(fèi)用2787.551.1.7自控設(shè)備費(fèi)用11614.811.2安裝工程費(fèi)11894.551.3建筑工程費(fèi)1.3.1直接費(fèi)用4722.41.3.2間接費(fèi)用377.791.3.3稅金168.31工程費(fèi)用小計(jì)57071.5466.612其他費(fèi)用2.1壓力容器檢驗(yàn)費(fèi)139.382.2工程保險(xiǎn)費(fèi)4702.3勞動安全衛(wèi)生評價(jià)費(fèi)5其他費(fèi)用小計(jì)659.380.77固定資產(chǎn)投資總計(jì)57730.9167.38（二）無形資產(chǎn)費(fèi)用1土地使用費(fèi)1780.72技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)300無形資產(chǎn)費(fèi)用小計(jì)2080.72.43（三）遞延資產(chǎn)費(fèi)用1建設(shè)單位管理費(fèi)2853.582生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)2563聯(lián)合試轉(zhuǎn)費(fèi)1141.434城市基礎(chǔ)設(shè)施配套費(fèi)717.265研究實(shí)驗(yàn)費(fèi)1800遞延資產(chǎn)費(fèi)用小計(jì)6768.267.90（四）預(yù)備費(fèi)1基本預(yù)備費(fèi)6657.992漲價(jià)預(yù)備費(fèi)2886.55預(yù)備費(fèi)小計(jì)9544.5311.14二流動資金6927.718.09三建設(shè)期利息26253.06表8.2生產(chǎn)總成本估算表序號項(xiàng)目投產(chǎn)期生產(chǎn)期合計(jì)第3年第4年57812生產(chǎn)負(fù)荷(%）60801001001直接材料費(fèi)79661.28106215.04132768.8132768.81248026.722直接燃料及動力費(fèi)21410.228546.935683.635683.6335425.93工資福利費(fèi)1721.41721.41721.41721.4172144其他費(fèi)用1731.931731.931731.931731.9317319.35財(cái)務(wù)費(fèi)2925292529252925292506折舊費(fèi)2463.182463.182463.182463.1824631.87攤銷費(fèi)737.41737.41737.41737.417374.18管理費(fèi)461.2461.2