■ 李 瑤 金 鑫

煉化世界

丙烯酸及酯成套技術(shù)

■ 李 瑤 金 鑫

蘭州石化

丙烯酸是非常重要的不飽和有機(jī)酸。丙烯酸及酯主要指丙烯酸，丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、異辛酯等，是重要的有機(jī)化工原料。我國(guó)丙烯酸及酯主要的消費(fèi)領(lǐng)域包括日用、紡織、粘合劑、涂料及皮革等幾大行業(yè)。

丙烯酸在20世紀(jì)30年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn), 其生產(chǎn)方法經(jīng)歷了氰乙醇法、羰基合成法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯兩步氧化法。前4種工藝因技術(shù)和經(jīng)濟(jì)原因已經(jīng)基本被淘汰，丙烯兩步氧化法是目前世界上丙烯酸的主要生產(chǎn)方法，在復(fù)合金屬氧化物催化劑存在情況下,經(jīng)空氣氧化生成丙烯醛, 再進(jìn)一步催化氧化成丙烯酸。

引進(jìn)及消化

20世紀(jì)末，我國(guó)丙烯酸裝置生產(chǎn)技術(shù)完全依賴引進(jìn)。90年代末，化工部第九設(shè)計(jì)院（東北煉化工程公司吉林設(shè)計(jì)院前身）采用日本三菱工藝技術(shù)，承攬了吉林石化、上海高橋石化（現(xiàn)上海華誼丙烯酸）兩套丙烯酸及酯項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)。在充分理解、消化和吸收引進(jìn)工藝包的基礎(chǔ)上，高品質(zhì)完成了施工圖設(shè)計(jì)，確保了兩套裝置均按期保質(zhì)一次開車成功。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，帶動(dòng)了化工市場(chǎng)的繁榮，丙烯酸及酯項(xiàng)目也迎來(lái)了新的發(fā)展時(shí)期。東北煉化工程公司吉林設(shè)計(jì)院先后承接了吉林石化1.5萬(wàn)噸/年丁酯和2.7萬(wàn)噸/年丙烯酸擴(kuò)能改造項(xiàng)目。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行拓瓶頸流程模擬，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了裝置擴(kuò)產(chǎn)的目標(biāo)，同時(shí)加深了對(duì)丙烯酸及酯工藝技術(shù)的理解和掌握，先后形成具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的丙烯酸及酯第一代、第二代和第三代成套技術(shù)。

第一代丙烯酸及酯成套技術(shù)

2003年，吉林石化增產(chǎn)5000噸 /年丙烯酸改造項(xiàng)目開工，經(jīng)過(guò)兩年不懈努力，于2005年完成，并一次開車成功，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)家優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，裝置物耗、能耗均達(dá)到了設(shè)計(jì)值，標(biāo)志著丙烯酸工藝技術(shù)首次成功實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，形成丙烯酸酯第一代國(guó)產(chǎn)化成套工藝技術(shù)。第一代丙烯酸及酯成套技術(shù)規(guī)模在3萬(wàn)噸/年以下，采用丙烯非尾氣循環(huán)，高水配比參數(shù)。

第二代丙烯酸及酯成套技術(shù)

2004年，隨著中央開發(fā)西部戰(zhàn)略決策的深入實(shí)施，為滿足西部地區(qū)對(duì)丙烯酸及酯產(chǎn)品需求，蘭州石化8萬(wàn)噸/年丙烯酸及酯裝置開始實(shí)施建設(shè)。該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)第一套采用國(guó)產(chǎn)化技術(shù)建設(shè)8萬(wàn)噸/年規(guī)模的丙烯酸裝置，東北煉化工程公司吉林設(shè)計(jì)院通過(guò)全流程模擬、技術(shù)優(yōu)化、技術(shù)集成、反應(yīng)安全控制系統(tǒng)的組態(tài)及工藝操作手冊(cè)的編制，形成了第二代具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)化技術(shù)。第二代丙烯酸及酯成套技術(shù)采用尾氣非焚燒循環(huán)工藝，低水配比參數(shù)。該項(xiàng)目使丙烯酸及酯國(guó)產(chǎn)化技術(shù)向大型化和先進(jìn)控制自動(dòng)化邁進(jìn)了一大步，打破了國(guó)外丙烯酸及酯技術(shù)市場(chǎng)壟斷的局面，為我國(guó)丙烯酸及酯規(guī)模裝置的國(guó)產(chǎn)化奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。2006年該技術(shù)通過(guò)了中國(guó)石油科技成果鑒定，達(dá)到“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)”技術(shù)水平。

第三代丙烯酸及酯成套技術(shù)

2015年6月，采用丙烯酸及酯項(xiàng)目第三代工藝技術(shù)建成的煙臺(tái)萬(wàn)華30萬(wàn)噸/年丙烯酸項(xiàng)目一次開車成功，這是世界規(guī)模最大的丙烯酸及酯生產(chǎn)裝置。第三代丙烯酸及酯成套技術(shù)在一、二代技術(shù)的基礎(chǔ)上，從能量?jī)?yōu)化、控制優(yōu)化、爆炸曲線控制、設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化等多方面優(yōu)化改進(jìn)。目前，東北煉化工程公司吉林設(shè)計(jì)院承擔(dān)了國(guó)內(nèi)大部分丙烯酸及酯為主產(chǎn)品項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，丙烯酸及酯系列技術(shù)已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)十余套生產(chǎn)裝置，運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良。

特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

丙烯酸及酯系列化產(chǎn)品成套技術(shù)，采用先進(jìn)、實(shí)用和可靠的丙烯兩步氧化法制丙烯酸技術(shù)作為工藝基礎(chǔ)，對(duì)限制生產(chǎn)規(guī)模的工藝單元進(jìn)行了優(yōu)化放大，擴(kuò)大了丙烯酸裝置的生產(chǎn)規(guī)模。同時(shí)，配套開發(fā)了連續(xù)酯化法制丙烯酸酯技術(shù)，使該工藝技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。設(shè)備立足國(guó)產(chǎn)化，除關(guān)鍵設(shè)備引進(jìn)外，其它設(shè)備和材料均為國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、采購(gòu)和制造，減少了項(xiàng)目的投資，實(shí)現(xiàn)了裝置效益的最大化。該技術(shù)共獲得10項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利、12項(xiàng)實(shí)用新型專利。主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)如下：

（1）丙烯酸尾氣非焚燒循環(huán)技術(shù)，可提高丙烯轉(zhuǎn)化率和丙烯酸收率，降低蒸汽配比，提高洗滌塔塔底丙烯酸濃度，降低裝置能耗，減少?gòu)U水排放；

（2）空氣溫度控制技術(shù)，具有確保反應(yīng)進(jìn)料混合氣體溫度穩(wěn)定、降低熱量消耗、避免環(huán)境溫度變化對(duì)裝置干擾等特點(diǎn)；

（3）先進(jìn)的DCS控制技術(shù)、安全的SIS保護(hù)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)裝置自動(dòng)開停車操作，運(yùn)行更加安全、可靠；

（4）采用生化法處理廢水工藝，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，故障率低，廢水出口COD指標(biāo)為200mg/ L，可達(dá)標(biāo)排放；

（5）輕組分分餾塔塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)形式的改進(jìn)，可使塔頂脫除的廢水中攜帶丙烯酸的濃度由0.7%～1.0%wt降低至0.3%wt以下；

（6）通過(guò)吸附床吸附尾氣中攜帶的甲苯，并再生回收，可使甲苯損耗降低90%以上；

（7）反應(yīng)廢熱深度利用工藝，將氧化反應(yīng)產(chǎn)物余熱用來(lái)加熱汽提催化焚燒單元的丙烯酸廢水，節(jié)約汽提塔加熱蒸汽和急冷塔塔底冷卻器循環(huán)水消耗；

（8）離子交換樹脂連續(xù)酯化技術(shù)，采用離子交換樹脂作為催化劑的連續(xù)酯化法輕酯生產(chǎn)技術(shù)，使丙烯酸甲/乙酯產(chǎn)品工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)化操作更簡(jiǎn)便，投資更節(jié)省，產(chǎn)品收率更高；

（9）復(fù)配連續(xù)酯化技術(shù)，采用復(fù)合強(qiáng)酸催化劑，使（甲基）丙烯酸丁酯轉(zhuǎn)化率達(dá)98.5%以上，產(chǎn)品的選擇性大于97.5%。

發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)已成為全球最大的丙烯酸及酯生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)，未來(lái)行業(yè)發(fā)展很有可能面臨供過(guò)于求的局面，拓展丙烯酸及酯上下游一體化延伸，開發(fā)高性能材料并開拓市場(chǎng)，已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。在正確分析市場(chǎng)需求的基礎(chǔ)上，東北煉化工程公司 的應(yīng)對(duì)策略是：努力拓展上、下游產(chǎn)品鏈技術(shù)領(lǐng)域，成立了丙烷一步法制丙烯酸、高純丙烯酸和SAP（高吸水性樹脂）等科研課題小組，通過(guò)與科研單位聯(lián)合開發(fā)、科技創(chuàng)新、消化吸收國(guó)外技術(shù)，繼續(xù)踐行開發(fā)創(chuàng)新之路，延伸丙烯酸及酯產(chǎn)業(yè)鏈，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，力求贏得更廣闊的設(shè)計(jì)市場(chǎng)。

采用東北煉化工程公司吉林設(shè)計(jì)院第三代丙烯酸及酯技術(shù)成功建成的國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的煙臺(tái)萬(wàn)華年產(chǎn)30萬(wàn)噸丙烯酸及酯項(xiàng)目