化工產(chǎn)業(yè)規(guī)劃

1、1.國內(nèi)外天然氣利用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1天然氣儲量及供需現(xiàn)狀國外國內(nèi)川渝地區(qū)蒼溪縣情況1.2國外天然氣化工發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.3國內(nèi)天然氣化工發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.4川渝地區(qū)天然氣化工發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢1.5天然氣化工發(fā)展的存在的主要問題基礎(chǔ)條件及優(yōu)劣勢分析規(guī)劃思路及目標3.1產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)劃指導(dǎo)思想以市場導(dǎo)向，結(jié)合地區(qū)自然環(huán)境，借助資源優(yōu)勢，發(fā)展清潔、安全、環(huán)保 的上下游一體化、附加值高，具有較強市場競爭里的天然氣化工產(chǎn)業(yè)鏈。3.2產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)劃思路3.2.1發(fā)揮地域互補優(yōu)勢，探索資源多元化供應(yīng)，優(yōu)化資源配置主要分析南充、重慶的化工產(chǎn)業(yè)布局，缺啥補啥3.2.2原料產(chǎn)品清潔化，注重環(huán)保、安全、情節(jié)的天然

2、氣化工3.2.3培育天然氣深加工產(chǎn)業(yè)鏈，提高產(chǎn)品附加值4.天然氣化工產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)劃產(chǎn)業(yè)總規(guī)劃路線圖4.1天然氣制甲醇甲醇是重要的有機原料，是碳一化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，可以合成甲醛、醋酸、 甲酸甲酯、碳酸二甲酯、二甲醚、甲基叔丁基醚、二甲苯、苯乙烯及甲醇蛋白等 多種產(chǎn)品，也是重要的能源原料，甲醇用于制備烯烴、汽油、氫氣和甲醇燃料等。4.1.1天然氣為原料制甲醇的優(yōu)勢目前甲醇生產(chǎn)的主要原料為煤炭、天然氣和焦爐氣，因我國多煤少氣，多采 用以煤為原料生產(chǎn)甲醇。但以煤炭為原料。不同原料生產(chǎn)甲醇的優(yōu)缺點對比原料工藝流程占地大小投資環(huán)保天然氣短且簡單少，易于規(guī)?；」に嚽鍧崱⑷龔U排放少煤長且復(fù)雜煤氣化爐臺數(shù)多，占

3、地大巨大煤渣和CO2排放量大焦爐氣4.1.2甲醇合成工藝技術(shù)對比分析目前，國內(nèi)外產(chǎn)能較大，運行成熟的甲醇合成工藝主要有：英國Davy公司 “徑向流蒸汽上升式甲醇合成器”技術(shù)、德國Lurgi氣冷式反應(yīng)器+水冷式反應(yīng)器” 兩段等溫甲醇合成技術(shù)，以及華東理工大學(xué)雙塔并聯(lián)“絕熱一管殼外冷復(fù)合式反 應(yīng)器”技術(shù)。序號項目單位Davy公司Lurgi公司華東理工1反應(yīng)器技術(shù)特點蒸汽上升甲 醇合成反應(yīng) 口口 器氣冷-水冷雙 塔串聯(lián)裂管 式反應(yīng)器絕熱-管殼外冷復(fù)合式反r 應(yīng)器2合成塔數(shù)臺2223合成反應(yīng)壓力MPa5.348.48.24合成塔壓降MPa0.10.50.45催化劑壽命年4326催化劑裝填數(shù)量m3117

4、80.9114.17出合成塔氣甲醇含 量mol%6.1116.986.978合成氣消耗Nm3/h190975190536198392單噸精甲醇計算Nm3/t2291.72287.32380.7入塔氣量Nm3/h12671656871061159000吹除氣量Nm3/h152207827145869合成氣循環(huán)比5.351.5-1.95.2510循環(huán)功耗（含壓縮功）kW470065001100011操作彈性50-100%50-110 %-110%公用工程消耗（噸甲醇耗）12電kWh/t0.483.363.33循環(huán)水t/t69.0333.679.2鍋爐給水t/t0.981.171.02中壓烝汽t/t

5、0.220.4560.616副產(chǎn)烝汽t/t0.8811.0621.00913投資比較萬元235072184915486注：Lurgi按日產(chǎn)2200噸為設(shè)計基礎(chǔ)，且留有10%的設(shè)計余量，所有運行數(shù)據(jù) 約增加20%。數(shù)據(jù)表明，華東技術(shù)一次性投資較低，但從運行消耗分析，運行消耗較大且 不宜實現(xiàn)大型化。Davy與Lurgi的投資成本相差無幾，可以認為在經(jīng)濟上是基 本相近的。Lurgi的水冷反應(yīng)器換熱能力大，平均收率也高，催化劑成本相對較 低，產(chǎn)率大且能耗低，循環(huán)量小，運行成本低，技術(shù)可靠，操作適應(yīng)性強。建議 規(guī)劃中選擇Lurgi的氣冷串水冷反應(yīng)器合成工藝技術(shù)。4.1.3天然氣規(guī)劃的裝置組成、規(guī)模及產(chǎn)品

6、量規(guī)劃以園區(qū)元壩天然氣凈化廠的天然氣為原料、采用具有世界先進水平的工藝技術(shù)制取甲醇路線為基礎(chǔ)，加工生產(chǎn)其下游化工產(chǎn)品，發(fā)展精細化工產(chǎn) 業(yè)。利用引進的多項國外專有技術(shù)和設(shè)備，通過天然氣蒸汽重整工藝生產(chǎn)甲 醇。規(guī)劃的裝置組成及規(guī)模序號裝置名稱單位規(guī)模備注1天然氣制備甲醇萬噸/年2345674.1.4規(guī)劃項目主要原料消耗4.2甲醇制甲醛及其衍生物介紹甲醛、及衍生物產(chǎn)品4.2.1甲醛生產(chǎn)工藝技術(shù)對比分析 4.2.2聚甲醛生產(chǎn)工藝技術(shù)對比分析 4.2.3甲醇制甲醛及其衍生物規(guī)劃的裝置組成、規(guī)模及產(chǎn)品量 4.2.4 規(guī)劃項目主要原料消耗4.3甲醇制醋酸及其衍生物產(chǎn)品概述4.3.1醋酸合成工藝技術(shù)對比分析4

7、.3.2醋酸乙烯生產(chǎn)工藝技術(shù)對比分析4.3.3甲醇制醋酸及其衍生物規(guī)劃的裝置組成、規(guī)模及產(chǎn)品量4.3.4規(guī)劃項目主要原料消耗4.4天然氣制乙二醇及其下游產(chǎn)品乙二醇（EG）是一種重要的有機化工原料，主要用于生產(chǎn)聚酯纖維和防凍 劑，此外還可用于生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂、潤滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑 以及炸藥等，用途十分廣泛。我國乙二醇的需求量預(yù)計2023年將增長到2072萬噸。這主要歸因于中國是 全球聚酯業(yè)的生產(chǎn)中心、，全球一半的乙二醇（中國約90%的乙二醇）都用于中國的 聚酯生產(chǎn)。在中國，85%的聚酯用于化纖行業(yè)生產(chǎn)滌綸纖維，滌綸作為化纖中最 重要的產(chǎn)品，與中國GDP基本同比增長，預(yù)計滌綸未來仍將

8、穩(wěn)定增長，從而拉 動中國乙二醇需求保持在6%的增速。我國乙二醇的生產(chǎn)過去主要是以乙烯為原料，經(jīng)環(huán)氧乙烷生產(chǎn)乙二醇的石油 路線。隨著碳一化工技術(shù)的不斷發(fā)展，由煤或天然氣為原料制備乙二醇的工藝也 在國內(nèi)開始廣泛推廣。它主要是由煤或天然氣，先制得合成氣（CO+H2）后，再通 過直接法或者間接法制得乙二醇。2016年國內(nèi)乙二醇預(yù)計總產(chǎn)量為506萬噸，相對2015年437萬噸增加69 萬噸，同比增加15.8%，其中煤制產(chǎn)量的增加更為明顯，一方面去年有新的煤制 乙二醇投產(chǎn)，另外煤制工廠整體開工負荷有所提升，而石腦油制乙二醇方面，因 為環(huán)氧乙烷效益相對乙二醇要好得多，工廠對環(huán)氧乙烷和乙二醇產(chǎn)量進行調(diào)節(jié)， 盡

9、量多產(chǎn)環(huán)氧少產(chǎn)乙二醇，使得石腦油制乙二醇開工偏低，產(chǎn)量未見明顯放量。而在進口乙二醇方面，根據(jù)海關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016年1-11月乙二醇進口 681.86 萬噸，相對去年同期縮減15.7%，預(yù)計2016年乙二醇總進口量在760萬噸左右， 相對去年同期減少約117萬噸，同比下降13.3%。雖然隨著國內(nèi)的產(chǎn)能提升，乙 二醇的進口量有所下降，但由于國內(nèi)需求的不斷增加，目前乙二醇仍高度依賴進 口。4.4.1天然氣制乙二醇技術(shù)對比分析天然氣制乙二醇主要方法有兩大類，分別是乙烯合成法和合成氣合成法。其 中，乙烯合成法首先由天然制備乙烯，再用傳統(tǒng)工藝由乙烯制備乙二醇。當(dāng)前比 較成熟的天然氣制乙烯主要是經(jīng)甲醇路線

10、的甲醇制烯烴（MTO）工藝，代表性的 技術(shù)有中科院大連化物所的中國科學(xué)院大連物化所的DMTO/DMTO-II技術(shù)、美 國UOP和挪威Hydro公司的MTO技術(shù)、中國石油化工集團的SMTO技術(shù)，主 要產(chǎn)品為乙烯、丙烯和混合C4 +等。由于考慮規(guī)模效應(yīng)，同時國內(nèi)目前對MTO 技術(shù)最低產(chǎn)能有所限制，新上的MTO裝置最小產(chǎn)能為60萬噸/年。若甲醇全部 由天然氣生產(chǎn)，每年需原料天然氣18億立，耗氣量巨大。合成氣合成法，首先由天然氣制備合成氣，再由合成氣經(jīng)過一系列反應(yīng)進一 步制備乙二醇。主要包括甲醇/甲醛法、合成氣直接合成法、合成氣氧化偶聯(lián)法 （草酸酯路線）。甲醇/甲醛法是采用天然氣合成甲醇、甲醛，再合成

11、EG，也是研究開發(fā) 的重點，其方法主要包括：甲醇二聚法；二甲醚氧化法；甲醛二聚法； 甲醛羰基化法；甲醛氫甲?；?。目前由天然氣制甲醇、甲醛工藝已經(jīng)比較 成熟，也有工業(yè)化裝置。但進一步生產(chǎn)乙二醇還存在一定技術(shù)瓶頸，沒有真正實 現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。合成氣直接合成法從形式上看，由合成氣直接合成乙二醇符合原子反應(yīng)的要 求，是一種最為簡單和有效的乙二醇合成方法，即使反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率較低， 也具有很大的實際應(yīng)用價值。由合成氣直接合成乙二醇最早由美國杜邦公司于 1947年提出，該工藝技術(shù)的關(guān)鍵是催化劑的選擇。由于反應(yīng)條件苛刻，副產(chǎn)大量 的甲酸酯，乙二醇的收率和選擇性較低，要實現(xiàn)工業(yè)化還有一段距離。目前，合 成氣直接

12、合成乙二醇技術(shù)仍處于實驗室階段。目前最為成熟，也是唯一有實際工業(yè)裝置的合成氣制乙二醇的方法就是合成 氣氧化偶聯(lián)法，從CO和醇出發(fā)先合成草酸酯，再經(jīng)加氫生成乙二醇。該法的關(guān) 鍵是第一段的合成草酸酯技術(shù)。液相合成草酸酯首先由美國聯(lián)合石油公司 D.M.Fenton于1966年提出，1978年日本宇部興產(chǎn)公司進行了改進，在反應(yīng)條件 下引入亞硝酸酯，并采用2%Pd/C催化劑，解決了 D.M.Fenton法的腐蝕等問題， 并提高了草酸酯的收率，實現(xiàn)了工業(yè)化。后來，宇部和意大利蒙特愛迪生集團公 司及美國UCC公司開展了常壓氣相催化合成草酸酯的研究，并完成了模試；同 時，合成草酸二乙酯及其加氫制乙二醇也取得了

13、重要進展。國內(nèi)從80年代初期就開始了 CO催化合成草酸酯及其衍生物產(chǎn)品草酸、乙 二醇的研究。國內(nèi)一批科研和工程單位長期開展研究并已實現(xiàn)被工業(yè)化，包括中 國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所、華東理工大學(xué)、中石化上海石油化工研究院、上 海戊正工程技術(shù)有限公司等，主要工藝過程如圖4.4.1所示。圖4.4.1合成氣制乙二醇技術(shù)路線目前工業(yè)上應(yīng)用裝置都是采用合成氣的“羰化+加氫”兩步間接合成工藝第一 步是CO與亞硝酸甲酯(CH3ONO)羰基化反應(yīng)生成草酸甲酯 (CH3OOCCOOCH3)，第二步是草酸甲酯加氫合成乙二醇產(chǎn)品。反應(yīng)過程中需 要的亞硝酸甲脂及中間產(chǎn)物NO和甲醇則通過脂化反應(yīng)生成或消耗。理論上，每 生

14、成1mol乙二醇，需消耗2mol 一氧化碳、4mol氫氣和0.5mol氧氣，并生成 1mol水?？紤]生產(chǎn)過程中的損耗和副產(chǎn)品，生產(chǎn)1噸聚合級乙二醇所虛的原料 消耗量及產(chǎn)品副產(chǎn)品產(chǎn)量如表4.4.1所示。表4.4.1合成氣制乙二醇的原料及產(chǎn)品原料及產(chǎn)品單耗與單產(chǎn)原料一氧化碳800.00m3氫氣1615.44m3氧氣185.15m3甲醇0.0197t氮氣10.40m3主產(chǎn)品聚合級乙二醇1t副產(chǎn)品合格乙二醇0.0617t重質(zhì)二元醇0.0110t混合醇脂0.0313t副產(chǎn)品合計0.1040t乙二醇合成氣需要高純度的H2(99.9%, mol)和CO(99%, mol),且H2和CO的摩爾比約為1.952

15、.2。因單純以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣，即使是采用兩 段轉(zhuǎn)化補碳工藝，轉(zhuǎn)化氣中H2：CO也高達3.07，氫氣明顯過剩，而部分氧化 工藝，可以滿足較寬范圍的H2：CO要求，但相對一段和兩段轉(zhuǎn)化，其消耗過 高。天然氣轉(zhuǎn)化工藝包括一段轉(zhuǎn)化、兩段轉(zhuǎn)化和自熱部分氧化。轉(zhuǎn)化工藝總的 反應(yīng)原理歸納為：蒸汽轉(zhuǎn)化和部分氧化兩類。蒸汽轉(zhuǎn)化：CH4 + H2OCO + 3H2CO + H2O-CO2 + H2部分氧化：CH4 + 1/2O2-CO + 2H22H2 + O廠2H2O蒸汽轉(zhuǎn)化利用了水中的氫，氫碳比較高，用于生產(chǎn)乙二醇合成氣時，史過 量。自熱部分氧化反應(yīng)在絕熱反應(yīng)床中進行，反應(yīng)所需的熱量由燃燒H2和少量

16、天然氣提供，因此需加入氧氣，氧氣與氫燃燒提供反應(yīng)所需的熱量。部分氧化 所得到的氫較一段轉(zhuǎn)化少，減少的量是加入氧氣的兩倍，故制取的轉(zhuǎn)化氣中 H2 : CO比單純的一段轉(zhuǎn)化低得多，且可以取得較寬范圍的H2 : CO，但部分氧化 從理論上來說是不經(jīng)濟的。而兩段轉(zhuǎn)化其實質(zhì)是一段轉(zhuǎn)化為蒸汽轉(zhuǎn)化，二段轉(zhuǎn)化為部分氧化，其過量H2較一段轉(zhuǎn)化少。補碳也是一種提高合成氣中co含量 的工藝手段，但補碳能力是有限的。不同轉(zhuǎn)化（補碳）工藝的轉(zhuǎn)化氣組成和過剩 氫（相對于H2 : CO=2）如表4.4.2所示，可以根據(jù)園區(qū)內(nèi)氫氣用量，選擇天然氣 轉(zhuǎn)化工藝。表4.4.2不同轉(zhuǎn)化工藝的轉(zhuǎn)化氣組成和過剩氫（%）H 2COCO2CH4過剩H2一段轉(zhuǎn)化71.3714.737.356.0358.7一段轉(zhuǎn)化補碳66.3917.739.815.5546.5兩段轉(zhuǎn)化補碳66.2821.6211.160.4334.8部分氧化補碳59.2628.3511.540.84_4.4.3甲醇制烯烴規(guī)劃的裝置組成、規(guī)模及商品量規(guī)劃以園區(qū)元壩天然氣凈化廠的天然氣為原料、采用合成氣氧化偶聯(lián)法， 經(jīng)