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新技术使大规模新环氧丙烷工艺技术推广有了可行的配套技术

来源:http://www.gycolors.com 发布时间:2013-8-6 8:44:42
我国大宗无机化工产品领域的过氧化氢技术研发与工业化取得重大成果。记者昨天从中国石化抚顺石油化工研究院获悉,采用该院与湖南兴鹏化工科技有限公司、上海宸鹏化工科技有限公司共同开发的固定床蒽醌法生产H2O2成套新工艺技术,在广西自治区百色市田东县石化工业园建设的4万吨/年(40%)工业化示范装置于今年3月28日一次开车成功。装置标定结果表明:工作液蒽醌含量180克/升、氢效10克/升,一次产品浓度42%、萃余平均0.14 克/升,产品质量达标,各项技术指标均达到国际同类技术水平。
    据上海宸鹏化工科技有限公司傅骐介绍,过氧化氢(俗名:双氧水)是一种重要的无机化工产品,因其本身无毒,使用时仅生成氧和水,对环境无污染,被称为绿色化学品,已广泛应用于纺织、造纸、化工、轻工、电子、医药和环保等许多领域。世界各国对其生产和应用的研究开发十分重视。目前,我国双氧水生产能力约1000万吨/年(按27.5%浓度)。我国双氧水技术开发与生产始于20世纪50年代,1971年我国第一套蒽醌法生产双氧水装置问世。80年代中期前,均采用为镍催化剂搅拌釜工艺,此后,采用钯催化剂固定床蒽醌法工艺。目前国内绝大部分生产企业均采用固定床蒽醌法工艺生产双氧水。
    近年来,我国双氧水产能急剧增长,共50余家80余套装置,年产能达到1000万吨(按27.5%浓度),其中绝大部分采用钯(Pd)催化剂固定床氢化工艺。到2004年底,中国的双氧水产能比美国多出近35%,从而取代了美国成为全球最大的双氧水生产国,但我国H2O2生产技术却无较大的技术进步,只能靠简单的机械放大来扩大单套装置的生产能力。随着中国石化陆续开发出绿色化学合成工艺——环己酮氨肟化合成己内酰胺和双氧水氧化丙烯制环氧丙烷等技术,对双氧水装置的单套产能、安全性及节能降耗提出了更高要求。
    此外,目前国内已建有的近1000万吨(按27.5%)H2O2装置均采用钯催化剂固定床工艺,工作液均采用磷酸三辛酯和重芳烃二组份溶剂体系,如采用国外技术进行技术升级,大部分设备和原材料无法利用,带来巨大的资源浪费。鉴于此,中国石化抚顺石油化工研究院、湖南兴鹏化工、上海宸鹏化工紧密合作,在多年研发的基础上,成功开发出了固定床蒽醌法制H2O2成套新工艺技术,整套技术既可用于新装置建设,也可适用现有装置改造。


    6月5日,抚顺石化南宁研究院主持召开双氧水生产新工艺成套技术及工业应用现场研讨会。

    据傅骐介绍,固定床蒽醌法生产H2O2成套新工艺技术,由全酸性环境运行、新型复配工作液体系、新型高活性和选择性催化剂体系、新型关键塔设备及内构件技术四部分组成,具有安全性能高、副反应少、能耗物耗低、投资省、成本低等优点。该技术及15万吨/年双氧水(50%)装置工艺包已于2012年7月通过了中国石化集团总部的技术评议,专家一致认为:开发的固定床双氧水制备新工艺安全可靠、反应效率高,工艺包设计指标先进,氢效、物耗、能耗等重要技术指标达到国际同类技术水平,整体技术具有创新性和自主运作权,建议推进工业化转化。
    该成套新工艺技术,与国内现有装置的工艺相比:在同样工作液流量下,装置产能可提高30%;一次产品浓度比原来高7%;催化剂用量是原工艺的1/3,减少催化剂投资1/2;工作液反应载体溶解度增加,同等氢化度下,氢效可达10克/升,单位体积工作液生产效率提高35%;同规模主生产装置设备管路投资减少20%,投资可降低20%;氧化反应时间缩短、萃取效率提高,可产>40%浓度产品;产品能耗降低15%、综合成本可下降50元/吨(按27.5%浓度产品计),具有十分可观的节能降耗效果和推广示范意义。
    据介绍,该成套技术的创新点之一是开发成功了全新酸性工作液循环生产体系,消除了原工艺用碱处理存在的安全隐患,为装置大型化提供安全保障;创新点之二是新型复配工作液体系,即将H2O2生产中的加氢载体-蒽醌溶解于重芳烃、磷酸三辛酯(TOP)和2-甲基环己基醋酸酯(2-MCHA)中组成的工作液,改变并优化工作液组成,提高工作液中有效蒽醌的含量,提高氢效和装置的产能,为装置大型化提供产能保证;创新点之三是开发出了新型高活性和选择性SC-A06催化剂,新开发成功的这种新型钯/氧化铝催化剂(专利号:ZL2011 1,0276795.5),与国内现有装置普遍使用的催化剂比较,大量减少了催化剂的用量。以目前在设计中的中国石化长岭分公司30万吨(27.5%浓度)H2O2项目为例,使用国内原有催化剂需用催化剂110吨左右,而新催化剂仅需30吨;创新点之四是开发成功了新型高效关键塔设备及内构件技术(CN201120349651.3、CN201120556541.4、CN201120556539.7、CN201220549474.8),包括先进的氢化塔结构,可使加氢反应在温和适宜的条件下进行,减少副反应的发生,特殊的氧化反应与分离一体化氧化塔结构,大大提高了工作液和氧化尾气的分离效率、氧化塔的操作弹性和安全性,高效气液传质填料,提高氧化收率至95%以上,高效复合型萃取塔结构设计,提高筛板效率30%以上。


    来自广东、福州的客户,到装置施工现场考察,了解该项目的建设情况。
    湖南兴鹏化工科技有限公司卿光宗在接受记者采访介绍,湖南兴鹏化工科技有限公司和上海宸鹏化工科技有限公司自筹资金6000余万投资建设的4万吨/年(40%)H2O2工业化装置,其建成投产和正常的运行表明,其具有重要的工业化推广与示范意义。若采用该成套技术建设H2O2工业化装置,单套装置产能可达40万吨/年(按27.5%),国家计划推广的过氧化氢法制环氧丙烷一般规模为30万吨,需配套80万吨H2O2年(27.5%),建二套装置可满足需求,而使用现有技术需建5套以上才能满足需求,因此新技术使大规模新环氧丙烷工艺技术推广有了可行的配套技术,且投资、占地均大幅减少。
目前,国内现有技术生产H2O2能力达1000万(27.5%)吨/年,如全部用此技术改造可增加产能300万吨,降低成本达4亿,降低电耗3亿度。由于产品浓度高,在使用过程中可减少原料水用量25%,大量节省用水及废水处理费用。对于新建装置,以目前新建10万吨(按27.5%)H2O2装置为例:用新技术比采用传统技术投资降低了2000万,年生产成本降低500万。而对于原生产装置进行改造,也以10万吨(27.5%)H2O2装置为例仅需增加1000多万投资就能增产近3万吨(27.5%)产能,吨产品成本下降50元,即年增加利税600多万。
    据了解,目前我国第一套双氧水法10万吨/年生产环氧丙烷工业试验装置已采用该成套新工艺技术,并配套建设15万吨(50%浓度,相当于30万吨27.5%浓度)H2O2装置。该联合装置计划于2014年5月30日前在中国石化长岭分公司建成投产。


    新建成投产的4万吨年(40%)固定床蒽醌法生产H2O2工业化示范装置中控室。