Transcript 10.西南化工院项目成果汇报

西 南 化 工 研 究 设 计 院
The Southwest Research & Design Institute
of Chemical Industry
(SWRDICI)
国家碳一化学工程技术研究中心
National Center of C1 Chemical Engineering Research
西南化工研究设计院概况 Company Overview
集科研、技术开发、工程设计、工
程承包、技术咨询、和产品生产为一体
的原化工部直属重点技术开发型院所。
1958年
化工部西南化工设计研究院
1966年
化工部西南化工研究院
化工部第八设计院
1996年
化工部西南化工研究设计院
中国成达工程公司
1999年
西南化工研究设计院转制成企业
西南院为主要发起人组建
四川天一科技股份有限公司
隶属关系
100％
100％
西南化工研究设计院概况 Company Overview
国家碳一化学工程技术研究中心 National Center of C1 Chemical
Engineering Research
SWRDICI
西
南
化
工
研
究
院
设
计
院
国家变压吸附技术研究推广中心 The National Center of PSA
Separation Engineering Research & Popularization
工业排放气综合利用国家重点实验室 State Key Laboratory of
Industrial Vent Gas Reuse
全国煤化工标准化技术委员会
Standardization Technical Committee
National Coal Chemical
中国化工学会煤化工专业委员会 National Society of Chemical
Industry – Committee of the Coal Chemical Industry
全国气体标准化技术委员会 Industrial Gas Standardization Technical
Committee
天然气化工专业委员会 Natural Gas Chemical Industry Committee
西南化工研究设计院概况 Company Overview
主要领域与研究方向 Research Areas & Directions
 天然气化工 Natural gas chemical industry
 煤化工 Coal chemical industry
 碳一化工 C1 chemistry （Catalysis、Process Technology）
 变压吸附（PSA）气体分离 PSA gas separation technology
 工业排放气净化与利用 Industrial Vent Gas Reuse
 新能源与节能 New energy and energy-saving Technologies
 环保技术与设备 Environment protection technology and equipments
 特种气体与标准气体 Special Gas and Standard Gas
 自动控制与仪器仪表 Control System and Instruments
工程开发、工程咨询、工程管理 consultation, project design & project
general contract
碳一化学合成路线
甲醇、二甲醚
合
成
清
洁
燃
料
天然气
能
源
甲烷
F-T合成油
甲醛
（多）聚甲醛
酚醛/脲醛树脂
多元醇、含氮化合物
煤炭
工业排放气
电石炉尾气
焦炉气
黄磷尾气
二甲醚
合
成
气
甲
醇
合
成
化
工
原
料
二甲醚化工
醋酸乙烯
醋 酸
维尼纶
醋酐
醋酸酯
碳酸二甲酯
聚碳酸酯（PC）
甲酸
甲酸甲酯
二甲基甲酰胺
N-甲酰吗啉
合成烯烃
MTO/MTP
乙二醇
材
料
烯烃下游产品
聚酯
5
西南化工研究设计院概况 Company Overview
代表性技术
Representative technology
国内市场占有率
Market share
Gas Separation Technology (PSA) 变压吸附（PSA）
>90%
HydroCarbon conversion Process & Catalyst 烃类转化技术
>90%
Low-Pressure Methanol Synthesis 低压合成甲醇技术
>50%
Methanol Carbonylation to Acetic acid 甲醇羰基化合成醋酸
>75%
Methanol to Dimethyl Ether Technology 甲醇制二甲醚技术
>80%
Methanol decomposition to Hydrogen 甲醇制氢技术
>55%
Synthesis and Application of Formylmorpholine 甲酰吗啉技术
>85%
Utilization of Industrial gas emissions 工业排放气综合利用
Commercial （商业化）
…………
The representation of above technologys, reached the top level, and leading
forward technological progress and industrial development.
PSA 变压吸附气体分离技术
PSA-H2 Plant of ShenHua Group Co., Ltd
神华变压吸附提H2装置，国内最大规模
The world’s first plant using landfill gas to
Produce city gas (methane) in Hongkong
世界首套垃圾填埋气制城市燃气（香港）
烃类转化催化剂
Hydrocarbons convesion
catalyst
400 kt/a ammonia plant of Daqing fertilizer
大庆化肥厂40万吨/年合成氨装置
甲醇羰基合成醋酸
200 kt/a Methanol Carbonylation to Acetic acid plant in Shandong
甲醇制二甲醚
200 kt/a Methanol to DME plant in Shandong
20万吨/年甲醇制二甲醚装置（山东，玉皇）
Methanol decomposition to H2 technology
1000Nm3/h Methanol decomposition to H2 plant
1000Nm3/h 甲醇裂解制氢装置
低压合成甲醇技术
西南化工研究设计院甲醇催化剂研究历程

1978年：开始甲醇催化剂研究

1983年：承担国家“六·五”科技攻关项目——甲醇催化剂的研究

1986年：首次在泸天化6000吨/年甲醇生产装置上成功应用
——标志着我国拥有国产化的中低压合成甲醇催化剂

1991年获化工部科技进步二等奖

1992年获国家科技进步二等奖

1995年西南化工研究院被批准为全国低压
合成甲醇工艺及催化剂技术依托单位。
低压甲醇技术—C312系列高能甲醇催化剂
西南化工研究设计院甲醇催化剂研究历程
1993～1996年：开发XNC-98合成甲醇催化剂
2003年至今： 开发C312系列高性能合成甲醇催化剂
 新一代甲醇催化剂研究背景：甲醇装置大型化发展趋势要求
目标：

百万吨大甲醇工业装置

专业的（定制的）催化剂产品
Cu-Zn-Al catalyst
C312系列高性能甲醇催化剂
产品细分
 C312A型催化剂
适用于煤、天然气等为原料的百万吨级大甲醇装置
 C312B型催化剂
适用于富二氧化碳合成气
 C312C型催化剂
适用于二氧化碳和氢气直接合成甲醇
C312A
C312B
C312C
弧面圆柱体
弧面圆柱体
弧面圆柱体
装填堆密度
1.15 ～1.25Kg/L
1.15～1.25Kg/L
1.15～1.25 Kg/L
侧压强度
≥200N/cm
≥200N/cm
≥200N/cm
操作温度
200～300℃
200～300℃
200～300℃
操作压力
4.0～12.0Mpa
4.0～12.0Mpa
4.0～12.0Mpa
原料气
合成气
富CO2合成气
CO2+H2
形
状
可适用反应器
列管式等多种反应器
C312系列高性能甲醇催化剂
 C312A型甲醇催化剂的特点

更好的热稳定性

更高的活性（时空收率）

更好的选择性

更长的使用寿命

更宽的原料气使用范围
C312系列高性能甲醇催化剂
良好的热稳定性 更适合大甲醇装置
C312A高性能甲醇催化剂
催
化
剂
活
性
延长催化剂使用寿命，减
少开停车次数，节约开停
车费用
目前国外商业催化剂
目前国内商业催化剂
C312A高性能甲醇催化剂
350℃ 10小时耐热后活性下降
约6%；
国内主流催化剂350℃ 10小时
耐热后活性下降12%以上。
催化剂使用时间
C312A高性能甲醇催化剂 热稳定性比较
C312系列高性能甲醇催化剂
C312A高性能甲醇催化剂
目前国外商业催化剂
目前国内商业催化剂
C312A高性能甲醇催化剂具有良好的活性，现有中小型装置通过优化工艺条件，可以实
现增产10%以上


在大型化合成甲醇装置上使用，可进一步降低催化剂使用成本与甲醇生产成本
主要内容 Outline
Syngas to EG technology
合成气制乙二醇技术
1.背景和意义
Technical Background
乙二醇（Ethylene Glycol，EG）is a basic chemical products, mainly for producing
polyester and antifreeze.
Production process
1.传统的石油工艺： oil route
Naphtha
cracking
ethylene
hydrolysis
EO
环氧乙烷
乙烯
石脑油
oxidation
Oil route
EG
乙二醇
• Mature technology, widely
applied；（成熟，应用广）
• Large water consumption, high
cost；（水耗高，成本高）
2.现代煤化工工艺：coal chemical route
煤
coal
合成气
• Yield: 88% （收率：88%）
中间产物
Two-step method
gasification
Intermediate products
syngas
（DEO）
（CO+H2）
• Low cost, low energy consumption,
低成本、低能耗
• Low-emission
EG
低排放
项目背景及技术
 国内产能不足，供需缺口大

企业
产能（万t/a）
我国乙二醇对外依存度接近70%；
技术来源
2009年产能

2011年我国乙二醇消费量达到1100万吨；

2011年乙二醇进口量达到720万吨。
年份
产量
进口量
表观消费量
2005
110.08
400.03
508.83
2007
156.00
406.13
562.04
2008
203.5
460.33
623.60
2009
337.80
602.50
940.30
2010
373.30
647.20
1020.5
中石化：上海石化
扬子-巴斯夫
扬子石化
茂名石化
燕山石化
天津联合化学
北京东方
60.5
30
44.2
10
8
6.2
4
SD氧气法
BASF工艺
SD氧气法
Shell氧气法
SD氧气法
Shell氧气法
SD氧气法
中石油：吉林石化
辽化
独山子石化
抚顺
15.9
20
5
6
SD氧气法
UCC氧气法
SD氧气法
Shell氧气法
中海油：中海壳牌
32
Shell氧气法
通辽金煤
20
自主煤化工
合计
261.8
新增（改扩建）产能
中石化：天津石化
镇海炼化
武汉乙烯
中石油：四川石化
中兵工：辽宁北方化工
36（2010）
65（2011）
30
38
20（2011）
合计
189
总计
450.8
Dow工艺
Dow工艺
SD氧气法
Shell氧气法
SD氧气法
项目背景及技术

乙烯成本=（原油价格+50美元）×1.8

煤炭价格按照800元/吨基准

排放气的处理成本为0.6Nm3/h
以90$/桶油价为例， (90×7+50)×1.8=1224美元/吨
乙二醇未来平均价格8500元/吨
煤制乙二醇
SD氧化法
项目
单耗（t/t）
金额（元/ t）
单耗（t/t）
工业排放气制乙二醇
金额（元/ t）
煤
单耗（Nm3/t）
金额（元/ t）
原辅材料
乙烯
主要原料
0.802
6381
2.04
1632
2400
1440
O2
0.933
351
0.396
149
0.396
149
催化剂
CO/H2
128
358
358
燃料消耗
电
433
238
956
525
956
525
蒸汽
1.91
266
7.29
1020
7.09
992
水
11.4
57
30
80
30
80
折旧及维修
114
1280
896
制造费用
187
174
174
人工费用
53
240
220
工厂成本
7661
5458
4834
2.工艺技术特点 process technology
气体分离
煤气化
Gasification
Coal
Syngas
草酸酯
乙二醇
DEO
EG
Gas separation
Desulfurization
合成气
压 缩
Water-gas shift
脱硫
变换
PSA-I
compress
CO
O2
Separation
Carbonyl coupling
分离
羰化偶联
PSA-II
H2
regeneration
Hydrogenation
Distillation
精馏
EG
DEO
加氢
Distillation
Ethanol recovery
Separation
精馏
乙醇回收
分离
catalysts
1）2CO + 2C2H5ONO → (C2H5OCO)2 + 2NO
羰化偶联
2）NO + C2H5OH + 0.5O2 → C2H5ONO + H2O
酯化再生
3） (C2H5OCO)2 + 4H2 → (CH2OH)2 +2C2H5OH
加氢反应
3. 技术进展——关键技术
 我院催化加氢制乙二醇中试装置 scale-up experiment device
单位
消耗定额
单价
生产成本
（元/吨）
t
2.6
700
1820
≥99%
Nm3
245
0.5
123
≥60%
kg
63
2.0
126
序号
名称
规格
（一）
原辅材料
1
原料煤
2
O2
3
HNO3
4
催化剂等
（二）
公用工程
1
新鲜水
t
18.6
5.0
93
2
循环水
t
345
0.10
35
3
蒸汽
2.0MPa
t
3.07
1.5MPa
t
2.40
130
923
0.5MPa
t
1.62
315
4
电
kWh
956
0.50
478
5
仪表空气
Nm3
90
0.1
9
（三）
人工费
（四）
折旧/维修费
1058
（五）
其他费用
365
合计
定员180人， 3.5万元/人.年
126
5471
成本估算
项目
原料
草酸酯路线
规格
单价(元/t)
单耗(t/t)
金额（元/t）
98.5%
99%
99%
工业级
60%
0.7元/m3
0.5元/m3
0.5元/m3
—
2000
830 m3
1625 m3
245m3
—
0.063t
581
813
123
—
126
原料成本
CO
H2
O2
乙醇
HNO3
催化剂
小计
公用工程
蒸汽
电
冷却水
脱盐水
小计
315
120
0.5
0.5
5
-
1958
7.09
860KWh
310
7
850
430
155
35
1470
可变成本
3428
折旧
贷款利息
人工费用
修理费用
管理费用
702
215
120
130
40
工厂成本
4635
醋酸酯化加氢制乙醇技术开发
西南化工研究设计院
工业排放气综合利用国家重点实验室
国家碳一化学工程技术研究中心
2015/4/13
行业概况——醋酸过剩
产能过剩，开工率不足
2010年全国醋酸产能600万吨/年，醋酸产量384万吨
2011年醋酸产能突破700万吨/年，醋酸产量425万吨
2005-2011年我国醋酸生产与消费统计（万吨）
年份
产能
产量
进口量
出口量
表观消费量
2005
200
137.0
54.2
3.5
187.7
2006
256
152. 6
70.7
2.8
220.5
2007
330
218.3
50
13.8
254.5
2008
410
257.5
30.5
2.3
285.7
2009
470
272.1
29.8
6.5
295.4
2010
600
383.8
5.9
21.6
368.1
2011
700
424.9
1.5
70
356.4
预计2015年醋酸产能突破1000万吨/年，醋酸需求538万吨
下游聚乙烯醇行业（PVA），副产大量醋酸甲酯（生产1吨PVA副产
1.6t醋酸甲酯），可用于生产燃料乙醇。
乙醇行业概况
我国乙醇产能情况
2004年：产量232.34万吨
2010年：产量719.31万吨
产量急剧增长原因：（1）白酒行业的迅猛发展
（2）国家试点燃料乙醇
乙醇行业概况
乙醇应用领域
食品
白酒行业，趋于饱和
燃料
乙醇汽油，起步阶
段，快速增长
医药、化工、染料等
2009年150万吨
2010年330万吨
2020年1000万吨
目前，美国自产乙醇不敷国内市场需求， 开始从巴西进口
2011年4月28日，巴西已将乙醇由一般农产品的衍生品转
化为战略能源 。
乙醇行业概况
燃料乙醇前景
2009年全球燃料乙醇总产量约为5860万吨，2010
年达到6800万吨，其消费量约占全球汽油消费量
的2.5%。
2009 年我国燃料乙醇消费量为149.3万吨，成为继
巴西、美国之后第三大燃料乙醇生产国。据国家规
划，2020年我国燃料乙醇利用量将达1000万吨。
乙醇行业概况
乙醇生产方法
糖蜜
高粱
木薯
方法
原料
所占比重
发酵法
玉米、木薯
96.5%
化学方法
乙烯
3.5%
小麦
玉米
糖蜜
11.35%
高粱
13.35%
玉米
50.30%
小麦
2.11%
木薯
22.89%
我国发酵法生产乙醇各种原料比重
我国发酵法生产乙醇主要采用
玉米为原料，但是由于近年美
国玉米出口量减少，刺激了国
内市场玉米价格的持续走高（
2200元/吨）。
木薯价格2300元/吨，木薯发
酵利用率低，效果不及玉米
制乙醇
乙醇行业概况
燃料乙醇价格趋势
2003-2010年
乙醇行业概况
无水乙醇价格趋势
2011-2012年
目录
项目背景及市场分析
技术进展及工艺流程
消耗及生产成本
投资及经济效益
技术进展
醋酸直接加氢
优点：可省去酯化步骤，工艺流程短。
缺点:（1）醋酸单程转化率低；（2）设备材质要求
高；（3）产品分离能耗高。
醋酸经酯化加氢
工艺特点：
（1）醋酸酯单程转化率高；
（2）对设备腐蚀性小；
（3）产品分离能耗低；
（4）不仅能解决醋酸行业产能过剩的问题，也同时
能拉动醋酸酯行业，并解决某些副产醋酸酯的销路。
技术进展
西南化工研究设计院从2008年开始开展醋酸加
氢的研发工作，在醋酸经酯化加氢制乙醇技术
方面取得突破。
 完成小试、单管模式实验和中试；
 开发了新型加氢催化剂，选择性高，稳定性好；
 确定了醋酸经酯化加氢适宜的工艺条件，开发了
加氢工艺流程；
 申请国家专利6项，形成了具有自主知识产权的
新工艺和新技术；
 完成10万吨级工艺软件包的设计。
工艺路线
返回
醋酸
酯化
醋酸甲酯
加氢
甲醇+乙醇
分离
甲醇
+
粗乙醇
氢气
精馏
乙醇产品
酯化反应：CH3COOH + CH3OH → CH3COOCH3 + H2O
催化加氢：CH3COOCH3 + 2H2 → CH3OH + C2H5OH
总反应式：CH3COOH + 2H2 → C2H5OH + H2O
工艺路线
部分返回
醋酸
醋酸乙酯
加氢
酯化
乙酯产品
粗乙醇
精馏
乙醇产品
氢气
酯化反应：CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O
催化加氢：CH3COOC2H5 + 2H2 → 2C2H5OH
总反应式：CH3COOH + 2H2 → C2H5OH + H2O（乙醇产品）
2CH3COOH + 2H2 → CH3COOC2H5 +2H2O（乙酯产品）
主要工艺指标
西南院化工研究设计院开发的加氢催化剂选择性高，稳定性好，主要工
艺指标如下：
醋酸酯单程转化率95% ~ 98%；
乙醇选择性＞98%；
目录
项目背景及市场分析
技术进展及工艺流程
消耗及生产成本
投资及经济效益
生产规模
醋酸酯化加氢制乙醇的规模主要受单套酯化装置
生产能力的限制。目前，国内单套醋酸乙酯装置
最大产能为20万吨/年。因此，醋酸酯化加氢制乙
醇装置的规模以年产乙醇10万吨为宜。
产品方案：
产品规模：年产10万吨乙醇。
按300天操作日计算，日产乙醇333.3吨；
按7200小时计算，小时产乙醇13.9吨。
产品规格
名 称
乙醇的质量分数(CH3CH2OH)/%
≥
密度(20℃) / (g/ml)
分析纯
化学纯
99.8
99.7
99.5
0.789～0.791 0.789～0.791 0.789～0.791
与水混合试验
蒸发残渣的质量分数/%
优级纯
≤
合格
合格
合格
0.0005
0.001
0.001
酸度(以H+计) / (mmol/100g)
≤
0.02
0.04
0.1
碱度(以OH－计) / (mmol/100g)
≤
0.005
0.01
0.03
水分的质量分数/%
≤
0.2
0.3
0.5
甲醇(CH3OH)的质量分数/%
≤
0.02
0.05
0.2
异丙醇[(CH3)0 CHOH)的质量分数/%
≤
0.003
0.01
0.05
0.003
0.003
0.005
合格
合格
合格
羰基化合物(以CO计)的质量分数/%
≤
易炭化物质
铁(Fe)的质量分数/%
≤
0.000 01
—
—
锌(Zn)的质量分数/%
≤
0.000 01
—
—
0.000 25
0.000 25
0.000 6
还原高锰酸钾物质(以O计)质量分数/% ≤
原辅料及公用工程消耗
醋酸酯化加氢制乙醇消耗及生产成本（元）
序号
一
1
2
3
二
1
2
3
4
5
6
项目
原辅料
氢气
醋酸
催化剂
公用工程
蒸汽
电
循环水
冷冻水
仪表空气
氮气
合计
规格
单价
单位
吨耗
99%
99.8%
1.20
3000
Nm3
t
1025
1.36
1.45MPa
220V/380V/6kV
进32℃,出40℃
进7℃,出13℃
露点≤-40℃
99.9%
120
0.45
0.20
2
0.15
0.40
t
kWh
t
t
Nm3
Nm3
4
160
350
12.5
20
5
金额
5410
1230
4080
100
652
480
72
70
25
3
2
6062
生产成本
项 目
固定成本
设备折旧（按14年计算，余值4%）
工资（120人，平均工资4.5万元/年）
维修费（按固定资产原值的3%提取）
摊销费
其他费用（销售费用、管理费用）
贷款利息
可变成本
原材料
燃料与动力
总成本
金额（元/t）
587
336.85
54.84
87.82
45.63
140.66
60.22
6062
5410
657
6649
目录
项目背景及市场分析
技术进展及工艺流程
消耗及生产成本
投资及经济效益
项目建设范围
序号
内 容
1.主体工程
10万吨/年醋酸制乙醇工业性示范装置，包
括：醋酸酯化工序、醋酸酯加氢工序、乙
醇精制工序。
2.辅助工程
PSA提氢、分析检验、贮运工程
3.公用工程及配套
设施
供水、供电、蒸汽、电信、循环水、仪表
空气等系统
总图运输、公用工程外管、环境保护与监
测、污水处理、消防、安全、职业卫生等
建设投资估算
10万t/年醋酸酯化加氢制乙醇装置建设投资估算
序号
1
1.1
1.2
1.3
2
3
4
5
项 目
工程费用
设备购置费
安装工程费
建筑工程费
无形资产
递延资产
预备费
建设投资合计
注：项目投资根据现场条件等情况调节。
金额（万元）
25270
15540
5272
4458
4490
1350
1549
32659
应用前景
西南化工研究设计院开发的醋酸酯化加氢制乙醇技术已
具备工业化的技术条件，乙醇生产成本明显低于发酵法
的乙醇生产成本，能同时解决醋酸产能过剩和乙醇需求
旺盛的局面，有着较好的经济效益和社会效益。特别是
在有醋酸原料、醋酸乙酯原料、氢气原料或醋酸甲酯副
产的企业，有着非常好的应用前景。
Thanks！