年产100000吨甲酸生产装置可行性研究报告

'甲酸生产装置可行性研究报告26 目录1、总论…………………………………………………………………………11.1概述…………………………………………………………………………11.2研究结论……………………………………………………………………22、市场预测……………………………………………………………………32.1国内外市场情况预测…………………………………………………………32.2产品价格的分析及变化趋势…………………………………………………123、产品方案和生产规模………………………………………………………133.1产品方案………………………………………………………………………133.2生产规模………………………………………………………………………133.3产品质量目标…………………………………………………………………134、工艺技术方案………………………………………………………………144.1工艺技术方案的选择…………………………………………………………154.2工艺流程和消耗定额…………………………………………………………174.3主要工艺设备…………………………………………………………………184.4自控技术方案…………………………………………………………………185、原辅材料及动力供应………………………………………………………195.1原材料供应……………………………………………………………………195.2公用工程供应…………………………………………………………………206、建厂条件和厂址方案………………………………………………………206.1建厂条件………………………………………………………………………206.2厂址方案………………………………………………………………………217、环境保护……………………………………………………………………227.1厂址及环境现状………………………………………………………………227.2执行的环境质量标准及排放标准……………………………………………227.3建设项目的主要污染源及污染物……………………………………………227.4环境保护及综合利用…………………………………………………………238.结论…………………………………………………………………………2326 1.总论1.1.概述1.1.1.项目名称、法定地址项目名称：100000吨/年甲酸生产装置1.1.2.可行性研究报告编制的依据和原则1.1.2.1.编制依据a、国务院令第253号，1998年11月29日《建设项目环境保护管理条例》b、国家计委、建设部投资（1993）530号文《建设项目经济评价方法与参数》c、国石化规发（2000）412号《化工投资项目经济评价参数》1.1.2.2.编制的原则（1）采用先进可靠的技术路线，合理安排工艺流程，设备制作及选型尽量立足于国内。（2）充分依据现有的公用工程、辅助设施，改造现有装置，填平补齐，以便节约投资，充分发挥装置的经济效益。1.1.3.项目提出的背景、投资必要性和经济意义（1）建设单位概况（2）项目提出的背景。据预测，今后甲酸作为饲料添加剂青贮饲料及谷物防霉剂、保鲜、造纸等方面的用途，将不断扩大，甲酸市场缺口将越来越大。为满足市场需要，提高公司经济效益，为此，需将甲酸产量平衡到10万吨，垄断甲酸的市场。1.1.4.研究范围（1）通过市场调查和预测并结合工厂的现状，论述项目建设的目的，投资的必要性和经济意义。（2）论述产品的用途，国内外市场供需情况及消费去向，确定装置生产规模，对产品价格进行分析并确定产品甲酸和甲酸甲酯的财务评价的价格。（3）论述甲酸生产工艺概况，推荐工艺技术方案，确定工艺流程，进行物料平衡算，确定关键设备的主要工艺尺寸。（4）提供产品的原、辅助材料，水、电、汽、气等公用工程消耗定额及其供应要求。（5）提供甲酸、甲酸甲酯产品的单位能耗，论述节能措施。（6）确定环境保护、安全卫生、消防措施及工厂组织、劳动定员。26 （1）规划项目实施方案。（2）进行投资估算及生产成本估算，并进行财务评价。1.1.研究结论1.1.1研究的简要结论（1）甲酸采用CO为原料的C1化学产品，装置的建设符合国家的产业政策和能源政策。（2）采用甲酸甲酯水解法制甲酸，具有工艺技术成熟、先进、原料易得，消耗低、产品成本低等优点，能适合今后技术进步的需要。（3）采用甲酸甲酯法制甲酸，不消耗碱和硫酸，无污染，符合国家清洁生产的要求，本装置建成后，对环境的影响较小。（4）本装置建成后，产品生产规模达到，获取更高的经济效益。附：主要技术经济表序号项目名称单位数值备注一生产规模吨/年100000总生产能力二、产品方案1甲酸（商品量）吨/年40000扩建能力2甲酸甲酯（商品量）吨/年10000扩建能力三年操作时间小时8000四主要原材料消耗1一氧化碳标万/年1.97×107扩建能力2甲醇吨/年1695现有装置供应3氢氧化钾吨/年2114工艺水吨/年15000五、公用工程消耗1新鲜水吨/小时1252循环水吨/小时17503电度/小时3664蒸汽吨/小时275仪表空气Nm3/小时9426 6冷量GJ/hr1.3526 1.市场预测2.1国内外市场情况预测2.1.1产品现有品种、型号、规格、质量标准情况和用途2.1.1.1产品现有品种、型号、规格甲酸产品有工业用和试剂级两种，工业用甲酸规格按含量划分有：90%、85%和低于80%的。试剂级甲酸对纯度要求更高，一般为98%或更高。2.1.1.2产品的质量标准（1）甲酸产品质量标准我国甲酸质量国家指标（GB2093—96）对甲酸产品划分为三种规格，其具体指标如下：表2—1甲酸产品质量指标（GB2093—96）指标名称优级品一级品合格品外观（Pt—CO标准溶液）号1020甲酸%9085.085.0稀释试验（酸=水=1:3）放1小时不浑浊合格氯化物（以cl-计）%0.00300.00500.020硫酸盐（以SO42-计）%0.00100.00200.050铁（以Fe3+计）%0.00010.00050.0010蒸发残渣%0.00600.0200.080本装置产品甲酸的质量应符合优级品要求，并可根据用户需要，提供77%—98%的甲酸产品。（2）甲酸甲酯产品质量标准甲酸甲酯多数情况下作为中间产品自用，作为商品外销的较少，目前仅有企业标准，列于表2—2。表2—2甲酸甲酯企业标准指标名称指标含量（%）98%相对密度（d420）0.972—0.978沸程（31.5—34.5℃馏出物%≥）95不挥发性（%≤）0.00626 酸碱度合格2.1.1.3产品性质（1）甲酸产品性质甲酸是无色透明液体，有浓烈刺激性酸味，属于强酸类。甲酸能以任何比例与水互溶，并形成共沸混合物（其中沸点均高于水和甲酸的沸点）。甲酸还能与许多有机物互溶并形成共沸混合物，但甲酸不溶于烃类，主要物理性质如下：表2—3甲酸的主要物理性质项目数据凝固点℃8.4折射率n20p1.3714气化热KJ/Kg502燃烧热KJ/mol263燃点℃601.1闪点（开杯）℃67（2）甲酸甲酯（MF）性质MF是无色液体，易挥发、有香味、易燃，在水中溶解度30.4g/100ml（20℃），与乙醇混溶，溶于乙醚、甲醇，易水解，空气中湿气的存在也能使其水解。表2—4MF主要物理性质项目名称数值相对密度（d420）0.9742熔点℃-99沸点℃32.5闪点℃-19折射率n20p1.3433气化热J/g502比热溶J/g℃2.472.1.1.4产品用途（1）甲酸的用途26 甲酸是重要的基本化工原料，广泛用于化工、轻工、医药、农药、冶金、养殖、纺织、食品等行业。化工行业：主要用于有机合成甲酸甲酯、甲酸戊酯、二甲基甲酰胺、甲酸纤维素、酚醛树酯等。轻工行业：在皮革工业中用于制造皮革鞣软剂，脱灰剂、中和剂；在橡胶工业中可替代醋酸作天然橡胶凝聚剂；在染料工业中可制造吖啶染料：吖啶绿、吖啶橙、吖啶黄等酸性染料；在印染上可制造毛织物染色的还原剂及染色的补助剂等；在造纸工业中用于硫酸盐纸浆生产、纤维和纸张的染色剂、处理剂及增塑剂；在食品工业用于酿酒工业的消毒，果汁等食品的保藏。医药工业：主要用于合成冰片、氨基吡啉，合成樟脑、咖啡因、撒利、安乃近、维生素B1、医药消毒剂、风湿症的擦拭剂。其它：在畜牧业中作防腐剂用于牲畜青贮饲料处理；用于食品保存剂；香料溶剂；新工艺合成胰岛素；电镀工业中取代盐酸和硫酸作钢板酸洗剂等。（2）甲酸甲酯的用途甲酸甲酯可用作有机合成的原料，其主要产品见图2—2。甲酸甲酯是当前C1化学发展的热点产品之一，作为C1化学中的中间纽带越来越受到重视。从甲酸甲酯出发的一系列产品，几乎包括了C1化学的全部内容。甲酸甲酯还可取代MTBE，作为汽油高辛烷值添加剂。图2—2甲酸甲酯产品树水解甲酸异构化醋酸甲醇醋酸甲酯CO醋酐丙烯酸甲酯氨基己酸甲酸甲酯甲醛乙醇酸甲酯乙醇酸乙二醇二甲胺二甲基甲酰胺甲醇、1/2O2碳酸二甲酯Cl2氯甲酸甲酯26 2.1.2产品国内外市场供需情况的现状和主要消费去向2.1.2.1产品国内市场供需情况的现状和主要消费去向（1）我国从1959年开始采用甲酸钠法生产甲酸，至今已有40余年的历史，绝大多数生产厂仍采用老工艺—“甲酸钠法”，工艺落后，成本高、污染严重，生产能力小，一般在1000—3000t，1995年底以前产量约30000t。目前我国甲酸生产能力超过15万吨，历史最高峰时期生产厂家近60家，最大生产能力的是山东肥城阿斯德化工有限公司，生产能力达到60000t/年以上。（2）甲酸装置的生产能力和产量我国大多数甲酸生产装置采用甲酸钠法，劳动条件差，污染严重，加之生产能力较小，最大装置只有5000t/年，有的装置面临关停并转的局面，因而造成甲酸产量较小，严重影响我国甲酸工业的发展，山东肥城阿斯德化工有限公司甲酸装置生产能力较大，现实际生产能力已达6万吨以上，为亚洲最大甲酸生产装置。1996年由于山东肥城阿斯德化工有限公司甲酸装置投产，我国甲酸生产能力有了较大幅度的增长。（1）甲酸的主要消费去向和消费量我国历年甲酸的消耗逐年上升，1990年消耗量约1.8—2.0万吨，1995年达2.5万吨，1998年达4.8万吨，1999年达8.4万吨，2000年为10.0万吨。我国甲酸主要用在医药工业、化学工业、农药、轻工业、橡胶行业及其它部门。甲酸在医药工业中，主要用于生产咖啡因、安基比林、VB1、安乃近等，1998年医药系统消耗甲酸30000吨，2000年达50000吨。甲酸在化学工业中主要用在二甲基甲酰胺（DMF），甲酰胺、橡胶助剂、农药等方面。DMF则主要用于医药、合成革、农药、无纺布、聚氨酯等方面，其中医药占50%，合成革和聚氨酯占38%，农药占12%。甲酸在农药工业上用于生产三环唑和粉锈宁等产品，但三环唑市场已出现疲软，1995年消耗5000吨左右，1998年6500吨，2000年消耗13000吨。在甲酸的国内消耗领域中，皮革加工、织物印染、青贮饲料和谷物防霉等方面的应用才刚起步。随着我国对环保的高度重视，甲酸在皮革、印染等行业的应用将会因其加工质量高，环境污染小等突出优点而被广泛认同，市场前景十分可观。在西欧用酸产量的45%用于青贮饲料，随着我国畜牧业的大力发展，甲酸在青贮饲料及农作物的贮藏剂、防霉剂将有较大的潜在市场。26 （1）甲酸甲酯在国内主要生产厂家我国甲酸甲酯工业起始于七十年代，只有广东江门市农药厂和东北第六制药厂生产，生产能力近百吨。今年来，随C1化学品可研究开发工作的发展，MF的合成及应用受到人们的重视，我国原化工部西南化工设计院，中科院成都有机所等单位分别从事合成MF新工艺的研究开发工作取得一定的成果，建立了一定规模的工业性试验装置。此外，国内还有许多以MF为中间产品的生产装置（如生产一甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺等），如河北乐亭有机化工厂、江苏进武化肥厂、广东开平化肥厂、江苏连云港曙光化工厂、牡丹江银溪化工厂、西南化工设计院等。目前甲酸甲酯主要生产厂家有北京化工厂、山东肥城阿斯德化工有限公司（co羟基化法）。2.1.2.2产品国外市场供需情况的现状和主要消费去向（1）国外甲酸工业概况目前世界上甲酸生产能力达60万吨/年，产量48万吨/年，主要分布在欧洲，德国DASF公司生产能力最大，生产能力达19.3万吨，其余分布在俄罗斯、美国、日本及东南亚、南亚等少数国家。大部分厂家采用甲酸甲酯法，部分厂家采用轻油氧化法，丁烷氧化法，少数采用甲酸钙法和甲酸钠法。自80年代至今生产能力增长率9%，产量增长率7.7%。世界上最大的生产厂家是BASF公司、BP化学公司和凯米拉公司等三家公司。世界主要甲酸生产厂家列于表2—7。表2—7世界主要甲酸生产厂家国别生产公司地址能力（万吨/年）备注美国CalancsePampa,Texas2.04丁烷氧化法英国BPChemicalsHull5.5轻油氧化德国ChemischeWerkHulsBASFMarlLudwigshafen1.019.3甲酸甲酯法意大利PerstorpSPAPolioliSPACastellanzaVercelli0.71.0甲酸钙法甲酸钠法挪威NorskILydroPorsgrunn1.1甲酸钙法芬兰KemirachemicalOyOulu4.8甲酸甲酯法俄罗斯S.KirovWorksTcechmashimporYcravanSaratov1.04.0轻油氧化甲酸甲酯法26 Lesogorsk4.0甲酸甲酯法印度GujaratNarmadaValleyFertilizerPerijarChemicalsKralaAcids&ChemicalsAnkeswarBharuch0.50.110.14日本大赛璐旭化成大分大阪0.550.65印尼W.Jave1.0甲酸甲酯法韩国KorcaFertilizer0.55甲酸甲酯法马来西亚ASidkensdmBhdJenka2.0甲酸甲酯法（2）国外甲酸甲酯工业概况美国、德国、日本、前苏联等国相继研究开发了甲酸甲酯的新的合成方法，并建立较大规模的生产装置。据报导，欧洲甲酸甲酯生产能力达16万吨/年，主要用于甲酸、甲酰胺、碳酸二甲酯的生产，国外甲酸甲酯部分科研和生产公司列表于2—10。2.1.3近几年产品进出口情况甲酸是我国传统出口化工产品之一。其中80%出口日本、东南亚各国，12%出口到欧洲，其余是大洋洲。1992年至1994年每年出口均接近10000吨，1995年出口7594吨。1996年至1999年，由于亚洲金融危机的影响，我国甲酸出口量下降，在5000至7500吨之间。2006年出口量接近30000吨。我国甲酸历年出口情况见表2—11。表2—11我国甲酸历年出口量（吨）年份进口量出口量1992—95191993—98541994—101331995—61951996—438319971152501519983339563226 199963557507200095689950甲酸出口量徘徊不前的一个主要原因是众多厂家生产厂家仍采用甲酸钠法，生产成本高、质量差，不能满足国外用户的要求。随着亚洲经济的复苏和中国WTO的加入，预计甲酸出口将迅速增长。2.1.4产品的销售预测、竞争能力和进入国际市场的前景本装置采用CO羰基化制甲酸甲酯、部分甲酸甲酯作为产品售往境外，其余部分甲酸甲酯水解制甲酸产品。由于装置规模大，技术先进，除少部分设备引进外，大部分装置国产化，因而投资较低，用该法生产的甲酸原料来源广，生产成本低，产品质量好，三废污染少，因而具有较强的竞争能力。另外，肥城阿斯德化工有限公司目前已设有专门的营销公司，长期以来负责公司产品的销售工作，已在全国各地建立有办事处，对于公司的各种产品已制定了全方面的营销战略方针。在该营销公司工作人员的努力下，公司的产品已销往全国各地，并出口到美国、南韩、日本等30多个国家和地区，其出口量占全国总出口量的80%以上。该营销公司完全可以承担本项目产品的营销任务。但是今后甲酸市场为竞争仍是相当激烈。例如韩国、印度新建甲酸装置除满足本国需要外，尚有余量出口，俄罗斯的甲酸装置也是以出口为重要目标的，因此生产厂家要强化管理，节能降耗、生产优质、价廉的产品才能在竞争中立于不败之地。2.2产品价格的分析及变化趋势2.2.1国内、外产品价格的现状我国甲酸价格与国际市场价格息息相关，1993年初市场价格为4000元/吨，1994年初升至4800元/吨，1995年为5300元/吨，1996年为6000元/吨，1996年以后因为东南亚等地发生金融危机，导致全球经济疲软，受国际甲酸价格下跌的影响，我国甲酸价格亦有下降趋势，甲酸价格下降至3500—3800元/吨，是近几年的最低点。目前，随着国内及全球经济的复苏，甲酸的销售已回升至3800—4500元/吨（92—95%的甲酸售价在4500—5500元/吨）。国外1996年产85%甲酸的价格一直在650—800美元/吨之间波动，1996年后，东南亚等地发生金融危机，化工产品价格滑落较快，部分影响了甲酸的国际市场价格。目前国际上甲酸（85%）的价格为500—550美元/吨。26 随着东南亚经济形势的好转，甲酸的价格还有可能进一步攀升。1.26 1.产品方案和生产规模3.1产品方案本装置以甲醇和一氧化碳为原料，采用甲酸甲酯法生产甲酸，最终产品为甲酸和甲酸甲酯。原料甲醇、一氧化碳由现有装置配套供应。主生产装置主要包括甲酸甲酯合成、水解精馏等。3.2生产规模根据市场预测和公司具体情况，确定甲酸生产规模为10万吨/年。3.3产品质量目标（1）甲酸甲酸产品质量应达到GB2093—96中一级品标准（参见表2—1）。（2）甲酸甲酯因国内甲酸甲酯多数作为中间体生产，目前暂无国家标准，本装置甲酸甲酯产品质量参照执行企业标准。表3—1甲酸甲酯企业标准指标名称指标色度（钴—铂）10号甲酸甲酯含量97.2%Min水溶性试验澄清水分含量0.01%Max氯化物（以Cl计）0.001%Max硫酸盐（以SO2计）0.001%Max蒸发残渣0.008%Max2.26 1.工艺技术方案4.1工艺技术方案的选择4.1.1甲酸生产工艺历史1855年Berthelat以一氧化碳和氢氧化钾为原料制备甲酸获得成功，到1936年Gay—Lussal在试验室用草酸制得甲酸，使之成为了早期生产甲酸的工业方法。1952年美国Celanese公司建成丁烷液相氧化生产醋酸并副产甲酸的生产装置，继后英国BP公司又开发了轻油氧化生产醋酸副产甲酸的工艺技术，世界各国竞相建厂，在70年代成为国外生产甲酸的主要方法。随着美国孟山都公司甲醇低压羰基合成醋酸工业化后，丁烷（或轻油）液相氧化法生产醋酸并副产甲酸已无发展前途，导致美国和日本等一些丁烷（轻油）氧化装置相继停产。德国BASF公司首先提出由甲醇羰基化合成甲酸甲酯专利，该专利随后发展成为甲酰胺法。该法有一定技术特色，曾建有5万吨/年生产装置，但生产成本太高。1980年德国BASF公司已淘汰了此法。甲酸钠法是生产甲酸的传统方法，在世界各地建有小型装置，我国绝大多数甲酸生产企业采用该法，但该法劳动条件差，污染严重，许多先进的工业化国家已淘汰了此法。只有当考虑综合利用装置副产物（如季戊四醇生产时副产甲酸钠）时，才考虑采用此法。70年代中期，美国Leonard、SD—BethlechemStell公司和德国BASF公司均开发成功甲酸甲酯生产甲酸新工艺，Leonard公司和BASF公司于80年代初先后实现了工业化。Leonard公司在1981年10月在芬兰奥鲁建成投产第一套20000吨/年甲醇羰基化甲酸工业装置。BSAF公司也把德国路德维希港的甲酸装置生产能力由10万吨/年扩大到18万吨/年。80年代中期苏联采用强酸型阳离子交换树脂催化水解工艺建成了甲酸甲酯法工业生产装置，该装置建设在萨拉托夫（Sarator)，生产能力4万吨/年，工艺技术由乌克兰鲍里斯拉夫（Bolislar)的Syntex研究院开发，由德国沙土基达（Salzgitter)公司建设。甲酸甲酯法的工艺具有产品成本低，质量高，无污染等特点，是当今最先进的技术，成为甲酸的主要生产工艺路线，近年来韩国、印度、挪威等国纷纷采用此法建厂，Staloil公司与conoco挪威公司联合投资，计划在挪威的Tjeldbergonolen,Aure建设一套以天然气为原料的年产8万吨甲酸的生产装置。4.1.2国内外工艺技术概况4.1.2.1国外工艺技术概况26 国外生产甲酸有四种工艺路线，即甲酸钠工艺、丁烷（轻油）液相氧化工艺，甲酰胺工艺和甲酸甲酯工艺。四种方法的比较见表4—1。表4—1甲酸生产工艺比较比较项目甲酸钠法丁烷液相氧化法甲酰胺法甲酸甲酯法开发时间1885195270年代中期80年代初期甲酸收率%90—95为醋酸收率的10%93（以甲酰胺计）95工艺流程合成蒸发浓缩分离酸化蒸馏冷凝反应分离回收脱水共沸蒸馏用酰胺分解甲醇羰基合成MF水解CO原料来源焦炭发生煤气，其它废气提纯油和天然气变压吸附等从工业气体中回收变压吸附从工艺气体中回收副产硫酸钠硫酸铵联产甲酸甲酯产品质量差，含硫和氯等杂质甲酸纯度90—95%9085—98%优缺点消耗高，成本高，副产物硫酸钠不能完全回收，造成污染、无竞争力原料难得，受甲醇羰基合成醋酸工艺的冲击，无发展前途工艺流程长，生产成本高，需处理大量副产硫酸铵原料易得，不消耗烧碱和硫酸、无污染、生产成本较低装置投产170%257%100%由上表可以看出，甲酸甲酯法与其它三法相比，具有工艺流程短，原料易得，投资省，不消耗烧碱和硫酸，无污染，消耗低，生产成本低等优点，这也是国外近几年来均采用该工艺建厂的原因。甲酸甲酯法又可分为K—L工艺、BethlehemStell工艺、BASF工艺、USSR工艺，这四种工艺各有特点，但K—L工艺装置投资最低，并使用自催化水解法，对产品无污染，产品质量高，操作温度相对较低，减少了设备腐蚀性，设备可靠性强，易操作，可以使用低压蒸汽。BASF工艺和USSR工艺与K—L工艺相比较为逊色。故在选择甲酸甲酯法工艺时，K—L工艺应为首选。BethlehemStell工艺与K—L工艺基本类似。26 肥城阿斯德公司经过几年的生产操作，消化吸收，已经完全掌握了K—L改进工艺，其操作指标已达到和超过了引进的技术指标，因此本装置仍选择阿斯德公司目前采用的生产工艺。4.2工艺流程和消耗定额本装置的主要生产装置包括：甲酸甲酯合成工序100#，MF水解精馏工序200#，300#甲酸罐装、包装和储存工序，400#为辅助生产装置，包括催化剂等。（甲醇、一氧化碳工序已进行了扩建）。300#催化剂制备100#200#甲酸甲酯合成水解及精馏CO、甲醇甲酸甲酯产品罐区及灌装400#4.2.1甲酸甲酯合成工序（100#）T．P4.2.1.1主要化学反应式CatCO+CH3OHHCOOCH3+O24.2.1.2工艺流程叙述（1）高纯CO制取由空分装置送来的纯氧及化肥厂送来的CO2，在富氧造气炉中与焦炭燃烧发生反应，生成含CO的原料气，其中CO含量约60%，原料气经脱硫装置脱除对吸附机有害的含S成分（如H2S、COS等）后，经原料气压缩机送入PSA变压吸附装置。在PSA装置中，利用吸附剂对各组分不同的选择吸附特性和吸附能力随压力变化而呈现差异的特点来实现气体混合物的分离和吸附剂再生。PSA1工序中脱除绝大部分的CO2，PSA3工序中精脱CO2，PSA2工序中进行CO提纯，使出PSA工序的产品气中CO含量达到96%以上。（2）甲酸甲酯合成及精馏从变压吸附车间送来的CO产品气（浓度≥26 98%）从底部进入MF反应器，与G102泵返回的甲醇、催化剂逆流接触反应，未反应的CO从反应器顶部放出，通过塔顶循环水冷却器冷却后回收甲醇及甲酸甲酯，然后未冷凝的惰性气体放空至火炬系统。MF反应器通过自身循环泵将反应液经反应器冷却器冷却返回MF反应器中，由冷却器将反应产生的热量不断带走，以控制MF反应器温度。MF反应器反应后的物料在压差作用下送入MF精馏塔中、MF精馏塔通过塔釜蒸汽再沸器及热水加热器提供精馏所需的热量，塔内物料不断进行传质传热，多次蒸发多次冷凝，从而使轻重组分不断分离，轻组分在塔顶逐渐浓缩，重组分在塔釜不断浓缩。MF塔顶部的MF气体经塔顶循环出冷凝器和冷冻冷凝器冷却后，冷凝成MF液体进入MF塔回流槽，由MF塔回流泵回流至MF塔内，未被冷凝的惰性气体排放至放空管中，在回流作用下，MF塔顶MF浓度不断升高，经化验分析达到98%以上时，将MF出料至MF缓冲槽，由MF泵送至下工序。MF塔底将得到重组分，其组分为ME、催化剂、盐及微量MF，通过塔釜冷却器后进入ME缓冲槽由循环泵G102返回V101MF反应器中继续与CO反应生成甲酸甲酯；此外，MF塔物料经G102循环泵后一部分送入除盐器中，将反应过程中形成的盐除去，以防盐分在MF系统中积累，造成堵塞及设备等腐蚀。4.2.1.3甲酸甲酯消耗定额表4—2甲酸甲酯生产消耗定额（以吨产品计）序号名称规格单位消耗定额一、原料1CO≥98%Nm34902甲醇99.85%（wt）kg203催化剂KOHkg10二、公用工程1蒸汽0.4MPa0.83MPat1.22循环水△t=10℃0.3MPat1403电380/220V6000VKW.H404冷媒-15℃GJ0.2525仪表空气0.6MPaNm3156新鲜水t104.2.1MF水解精馏工序T．P4.2.1.1主要化学反应式26 HCOOCH3+H2OHCOOH+CH3OH4.2.1.1工艺流程叙述在预混合器中，MF与无离子水及二塔顶返回的稀酸经循环泵循环充分混合均匀，由MF水解反应器进料泵经水解预热器加热后从底部进入MF水解反应器中，在一定压力和温度下，MF与水进行反应生成甲酸、MF、ME等，在压差作用下进入一塔进行分离，塔顶馏出MF和ME冷却后送至一塔回流槽，经一塔回流泵，一部分回流入塔内，一部分送至MF精馏塔中分离MF和ME，一塔底得到35%左右的甲酸，由一塔塔底泵送入二塔进行精馏，二塔顶馏出的气体一部分给一塔再沸器换热，一部分进入塔顶循环水冷凝器，冷凝液进入二塔顶回流槽，经二塔顶回流泵一部分回流至塔内作回流液，一部分返回预混合器与MF水解反应，二塔底得到80%左右的甲酸，一部分由塔底作为中间产品送往甲酸缓冲槽，另一部分送入三塔进行真空精馏，塔顶得到高浓度甲酸送往甲酸缓冲槽，控制产品浓度，塔底物料再返回二塔。4.3主要工艺设备设备名称规格材质数量备注一、MF系统1、反应系统①MF反应器V=100m33041②反应循环冷却器F=200m2304/16MnR1③反应循环泵Q=200m3/hrH=43m30422、精馏系统①MF精馏塔V=94m3304/16MnR1②MF精馏塔再沸器1F=160m2304/16MnR1③MF精馏塔再沸器2F=100m2304/16MnR1④MF精馏塔塔顶冷凝器F=1012m2304/16MnR1⑤MF精馏塔塔顶冷冻器F=44m2304/16MnR1⑥MF精馏塔回流槽V=11.7m316MnR1⑦MF塔底冷却器F=60m2304/16MnR1⑧ME缓冲槽V=5m316MnR1⑨MF精馏塔回流泵Q=40m3/hrH=80m3042⑩蒸发循环泵（高速泵）Q=40m3/hrH=300m3043⑩一塔返回预热器F=44m2304/16MnR13、地下槽V=4m316MnR1①地下泵Q=5m3/hrH=40m氟塑料24、ME储槽V=18m316MnR1①甲醇密封泵（计量泵）Q=103.96l/hrH=4MPa3042②甲醇泵Q=20m3/hrH=50m30425、催化剂储槽V=7.8m316MnR1①催化剂泵Q=1m3/hrH=30m30426、MF输送泵Q=40m3/hrH=125m304226 二、FA系统1、反应系统①FA反应预混合器V=9.3m3316L1②FA预混合器顶冷凝器F=44m2316L1③FA预混合循环泵Q=40m3/hrH=30m氟塑料2④FA水解反应器V=24m3TA10/16MnR1⑤FA反应预热器1F=46.8m2锆2⑥FA反应预热器2F=29.8m216MnR/TA101⑦FA反应进料泵Q=40m3/hrH=150m316L22、精馏系统⑴一塔①一塔Φ1200/1600×41588V=59.4m3TA10/316L1②一塔冷凝器F=910m2316L1③一塔冷冻器F=22m2304/16MnR1④一塔回流槽V=1.3m33041⑤一塔再沸器1F=210m2锆1⑥一塔再沸器2F=22.5m216MnR/TA101⑦一塔顶泵Q=40m3/hrH=80m3042⑧一塔底泵Q=18m3/hrH=120m锆2⑵二塔①二塔Φ2000/1500×43518V=106m3锆1②二塔冷凝器F=220m216MnR/TA101③二塔回流槽V=5m3石墨1④二塔再沸器F=380m2锆/3041⑤二塔出料冷却器1F=19m2锆/3041⑥二塔出料冷却器2F=20m2TA101⑦二塔顶泵Q=32m3/hrH=120m锆2⑶产品区①甲酸产品储槽V=70m3316L2②灌装区储槽V=700m3316L1③产品输送泵Q=80m3/hrH=50m氟塑料22、其它①地下槽V=5m3316L1②地下泵Q=8m3/hrH=50m316L2③热水槽V=17m3Q235B1④放空气吸收槽V=1.2m3316L14.4自控技术方案4.4.1生产控制方案26 根据本装置具有易燃、易爆和连续生产的特点，为此，本设计考虑集中检测和控制的基本原则，选用当前最先进的DCS系统的控制室进行集中操作，并有信号报警和紧急停车等措施以保证装置正常运行。本工程DCS系统具体选用霍尼韦尔公司TDC—3000集散系统，系统地硬件配件主要是4个万能操作站US，两套HPM过程控制管理站。由于TDC—3000系统的控制和回路和传送总线具有高可靠性的双重化构造，且自控系统组态灵活方便，可组成各类复杂调节系统，同时对流量可自动进行温度、压力补偿等，因而大大提高了系统整体的可靠性和先进性，所以本工程的自动化水平具有国内同类装置最先进的水平。4.4.2仪表选型（1）温度仪表：就地采用双金属温度计，集中选用铂铑—铂热电偶，镍铬—镍硅热电偶和铂热电阻。（2）压力仪表：就地选用变通压力表、隔膜压力表和真空表等集中用1151型压力变送器。（3）流量仪表：尽量选用节流装置配1151型差压变送器、液位仪表、集中选用1151型差压变送器。4.4.3调节阀主要选用吴忠仪表厂引进日本山武——霍尼韦尔公司技术生产的CV3000系列调节阀。4.4.4报警甲酸生产装置的报警和压缩机的运行监视，均在主控室DCS系统中实现，并没有信号报警和紧急停车措施，以保证装置正常运行。4.4.5仪表电源、仪表空气和主控室（1）仪表电源：仪表供电由电气配电室提供，具体要求如下：①电压：220VAC±10%，50HZ±0.5%。②容量：约5KW③配备：UPS不间断电源（2）仪表空气：本装置仪表用压缩气量约94Nm3/h，由现有空压站供应。对气源要求如下：压力：0.7MPa除水露点：<-35℃含油量：<8ppm尘粒大小：除去3μm以上的微粒。26 5.公用工程供应5.1公用工程规格（1）新鲜水P=0.3MPat=25℃Ca2+4.133毫升当量/升Mg2+1.757毫升当量K+Na+0.359毫升当量/升Cl-1.274毫升当量/升总硬度16.5156德国度总碱度10.826德国度（2）循环水P=0.45MPat=32℃浊度<50mg污垢热阻<6×10-4m·h·℃/kcal腐蚀度<0.2mm/a（钢），<0.005mm/a(铜、不锈钢)（3）蒸汽P=0.9MPa（表）（4）电频率：50HZ电压：6000V三相：380V二相：220V单相（5）氮气N2≥99%无油无灰露点：-40℃压力：0.5MPa（6）仪表空气t=常温无油无灰露点：-40℃压力：0.7MPa（1）冷媒-15℃冷冻盐水6.建厂条件和厂址方案6.1建厂条件6.1.1厂址的地理位置、地形、地貌概况拟建装置位于。26 6.1.2工程地质、地震烈度、水文地质概况拟扩建甲酸装置地区，地势。6.1.3当地气象条件拟扩建甲酸装置地区属。6.1.4交通运输条件和运输量的现状拟扩建甲酸装置地区交通便利，能满足该装置产品的运输要求。6.1.5公用工程情况新鲜水：有深井3眼，现闲置一台，出水量100m3/h。电：外部线路容量富余50%。蒸汽：现有装置蒸汽用量为20t/h,富余量有5t/h，新建装置用汽从市热电厂供应。仪表空气：原有空压站有富余量，能满足扩建工程的需要。氮气：原有氮气站有富余量，能满足扩建工程的需要。循环水：原有循环水站有富余量，能满足扩建工程的需要。冷冻：原有冷冻站有富余量，能满足扩建工程的需要。6.2厂址方案拟建甲酸装置建立在位于。厂址的选择对工程建设，生产运输均十分有利，部分公用工程可以从附近老区系统引接，装置部分产品（如甲醇、一氧化碳）可直接用于老厂区的产品生产。本厂址方案的选择，即可节省装置的建设费用，又可降低产品的生产成本。26 7环境保护7.1厂址及环境现状。7.2执行的环境质量标准及排放标准《环境空气质量标准》（GB3095—1996）《地表水环境质量标准》（GHZB1—1999）《城市区域环境噪声标准》（GB3096—93）《大气污染物综合排放标准》（GB16297—1996）《工业企业厂界噪声标准》（GB12348—90）《污水综合排放标准》（GB8978—96）7.3建设项目的主要污染源及污染物表7—1“三废”排放及噪声情况表序号排放点组成排放方式排放量一废气Nm31甲酸甲酯反应器气体冷却器CO：60%H2、N2:40%连续352冷凝器CO：10%N2:90%连续10二废渣Kg/d1废催化剂过滤器间歇170三噪声dBA1压缩机连续802循环机连续807.4环境保护及综合利用7.4.1废气反应器冷却器及冷凝器废气其成份为CO、N2、H2等，去回收CO再放空。7.4.2废渣废催化剂及盐排放量170Kg/d，间歇排放，卖给化工厂生产硫酸钾。26 7.4.3噪声噪声能达标，对周围环境的影响较小。7.4.4环境保护投资装置的环保投资已包含在项目总投资之中。8.结论国内甲酸的生产大多数是甲酸钠法，原材料消耗高，“三废”严重；拟建装置选用的是世界上普遍采用的甲酸甲酯法，生产工艺先进，“三废”污染少，且对其生产的“三废”均进行了综合利用及相应处理。本装置的建设对周围环境的影响很小，符合清洁生产的要求。本项目具有较好的社会效益，将改变我国甲酸生产的落后工艺，取代对环境污染严重的甲酸钠为原料的甲酸钠法，增加工厂产品种类，提高经济实力和竞争能力，向地方财政多上交利税，推动地区经济的发展；同时为国内甲酸产品出口创汇做出贡献。26 26'