《醋酸直接加氢制乙醇工艺及经济性分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《醋酸直接加氢制乙醇工艺及经济性分析（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2013 年乙醛、 醋酸及其衍生 物技术、市场研讨会论文摘选醋酸直接加氢制乙醇工艺及经济性分析凌 晨 唐 丽（江苏索普集团有限公司，江苏 镇江212006）摘要： 采用 Pd 基催化剂，考察了反应温度、反应压力、醋酸液相体积空速、氢气与醋酸摩尔比对醋酸转化率及产物选择性的影响。 在实验研究的基础上，针对醋酸直接加氢制乙醇工艺及经济性进行详细分析， 该工艺生产的燃料乙醇不仅生产成本低，而且将为我国乙醇生产开辟新的技术途径。 关键词： 醋酸 乙醇 经济分析Process and Economic Analysis of Direct Hydrogenation of Acetic Acid to
2、EthanolLING Chen, TANG LiJiangsu Sopo (Group) Corporation Ltd, Zhenjiang 212006, ChinaAbstract: Using Pd-based catalyst, the effects of reaction temperature, reaction pressure, acetic acid liquid hourly space velocity, hydrogen and acetic acid molar ratio on acetic acid conversion and product select
3、ivity were studied. On the basis of experimental re- sults, process and economy of direct hydrogenation of acetic acid to ethanol was analysed in detail. The production cost of fuel ethanol from the process was low. The process would open up new approach for our countrys ethanol production.Keywords:
4、 acetic acid; hydrogenation; ethanol; economy analysis1 醋酸直接加氢制乙醇的意义 乙醇是一种重要的化工原料和有机溶剂，该工艺面临着生产成本高、废水难处理、消耗大2。广泛量粮食等诸多问题。 我国已停止审批新的粮食乙醇项目，粮食乙醇面临发展瓶颈。这造成我国燃料乙醇 生产近年徘徊不前， 我国燃料乙醇主要有吉林燃料 乙醇有限公司等 5 家，年生产能力 184 万吨。 因此， 亟需新的乙醇工艺的出现来填补需求缺口。我国煤炭资源丰富， 发展煤基乙醇是一种现实 的选择，且一些技术已可投入工业应用，具备了技术 经济上的可行性1。 在多种煤制乙醇工艺路线中
5、，醋 酸直接加氢制乙醇是比较有竞争能力的工艺路线， 该工艺已成为国内外研究的热点3,4。2011 年我国醋酸产能突破 700 万吨， 产量 425 万吨，装置平均开工率仅 60%。 预计到 2015 年，我国 醋酸产能将突破 1000 万吨， 消费需求为 538 万吨。 由于产能严重过剩，我国醋酸价格从 2008 年至今一 直低位徘徊，亟需开发有竞争力的下游产品。醋酸直 接加氢制乙醇技术为醋酸行业带来了新的机遇。江苏索普（集团）有限公司是大型的醋酸生产企 业， 利用自身生产的质优价廉的醋酸为原料， 采用应用于化工、医药、农药、食品工业以及香料、化妆品 等行业1。 同时，乙醇也是一种发展潜力巨大
6、的燃 料。 目前全球燃料乙醇产需量已超过 7000 万吨/年。 美国、巴西在燃料乙醇应用上走在世界前列，目前已 推广在汽油中以 25%比例添加燃料乙醇。 计划 2030 年燃料乙醇产量发展到 1.8 亿吨。 我国石油资源紧 缺， 对外依存度已逼近 60%， 且汽油消费仍不断增 长，预计 2015 年、2020 年国内汽油消费量将达 9700 万吨和 1.18 亿吨。 在此背景下，发展燃料乙醇得到 了我国政府的重视，2002 年， 我国开始推广燃料乙 醇试点，按 10%比例加入汽油中（E10 汽油），并提出 了 2015 年和 2020 年乙醇汽油占汽油消费的比重分 别达 39.2%和 76.3
7、%的远景目标。 按照国家“十二五” 发展规划，2020 年我国生物燃料乙醇年利用量要达 到 1000 万吨。乙醇的生产方法主要有粮食发酵法和乙烯直接水化法。 目前粮食发酵法是最主要的乙醇生产方法!“!专家论坛乙醛醋酸化工2014 年第 2 期- 5 -Pd 基催化剂，在醋酸直接加氢制燃料乙醇工艺开发 方面进行了深入的研究和探索， 以下将针对醋酸直 接加氢制燃料乙醇工艺及其经济性进行分析。索普醋酸直接加氢工艺的流程简图如 图 1 所 示。首先醋酸和氢气经加热后混合气化，气态醋酸和 氢气在醋酸加氢反应器内进行加氢反应， 反应产物 经冷却分离后，一部分气相产物返回，另一部分粗乙 醇送入纯化工序，经提
8、纯后，得到燃料乙醇产品。2 工艺线路分析3*K fi K%4Ifi)Z *K fi图 1 醋酸直接加氢制燃料乙醇工艺反应压力对醋酸转化率及产物选择性的影响见反应原理：表 2。表 2 反应压力对醋酸转化率及产物选择性的影响CH3COOH+2H2 C2H5OH+H2O该工艺中，每吨乙醇理论上消耗醋酸 1.304 t、氢气 973 m3，产生水 391 kg。 目前醋酸价格便宜，而 且醋酸生产技术成熟， 因此醋酸直接加氢生产燃料 乙醇有望大型化、规模化。P/MPaX/%S/%EtOHEtOAc3456779.0386.6289.6491.7592.1247.6749.4053.5157.1769.4
9、141.8739.3036.1629.9626.373 工艺开发 3.1 实验研究采用钯基催化剂，在固定床等温积分反应器考察了温度、压力、醋酸液相体积空速（LHSV）、n（H2）/ n（HOAc）四个因素对醋酸催化加氢反应性能的影 响。以期寻找出合适的反应工况，为醋酸直接加氢制 燃料乙醇工业反应器的设计提供基础条件。反应条件：T=220，LHSV=0.6 h-1，n(H2)/n(HOAc)=103.2.3 醋酸液体空速的影响 醋酸液相体积空速对醋酸转化率及产物选择性 的影响见表 3。表 3 醋酸液相体积空速对醋酸转化率及产物选择性的影响3.2 操作条件影响的考察 3.2.1 反应温度的影响反应
10、温度对醋酸转化率及产物选择性的影响见 表 1。表 1 反应温度对醋酸转化率及产物选择性的影响 LHSV/h-1X/%S/%EtOHEtOAc0.30.40.50.60.733.5029.1724.8123.1521.3343.2848.2449.5952.8057.8147.8346.0042.9336.6933.76T/X/%S/%EtOHEtOAc16018020022024031.8052.6688.9898.3498.4039.0939.1441.7660.4371.3954.5556.8441.2822.128.70反应条件：T=160，P=4MPa，n(H2)/n(HOAc)=10
11、3.2.4 氢气与醋酸比的影响氢气与醋酸的物质的量比对醋酸转化率和产物 选择性影响见表 4。 反应条件：P=6MPa，LHSV=0.5 h-1，n(H2)/n(HOAc)=103.2.2 反应压力的影响专家论坛- 6 -乙醛醋酸化工2014 年第 2 期表 4氢气与醋酸物质量比对醋酸转化率和产物选择性影响根据索普公司的技术， 以规模 30 万吨/年的乙醇装置估算相应的原料及公用工程消耗指标 （操作 时间以 8000h/a 计），如表 5 所示。n(H2)/n(HOAc)X/%S/%EtOHEtOAc51015202285.0389.9395.1895.7994.5933134257504454
12、065507585950724511373935444.2 成本估算以 30 万吨/年规模的醋酸直接加氢制燃料乙醇 项目进行成本估算，结果见表 6。表 6 30 万吨/年醋酸直接加氢制燃料乙醇成本估算反应条件：T=220，P=6MPa，LHSV=0.7 h-1项目金额/(元/吨)固定成本折旧 工人工资 管理费 财务费 可变成本429213.213.333.3169.24825.23.2.5 实验结论在 160240、3MPa7MPa、醋酸液相体积空 速 0.3 h-10.7h-1、氢气与醋酸物质的量比为 522 的 范围内， 醋酸转化率及乙醇选择性均随反应温度升 高而增加，240时醋酸转化率接
13、近平衡转化率；增 加反应压力，醋酸转化率及乙醇选择性随之增加；提 高醋酸液相体积空速，醋酸转化率略有降低，乙醇选 择性有增加的趋势； 氢气与醋酸物质的量比对醋酸 转化率影响不大，其提高有利于生成乙醇。 总之，在 考察条件范围内， 较高反应温度和压力下可得到较 高的醋酸转化率和乙醇选择性。在实验的基础上， 对醋酸直接加氢制燃料乙醇 的工艺进行了优化， 确定了醋酸直接加氢制燃料乙 醇的工艺条件， 并且完成了万吨级工艺软件包的设 计。总成本5254.25 结论我国粮食发酵法燃料乙醇的生产成本在 6800 元/吨以上，索普公司开发的醋酸直接加氢制乙醇工 艺线路， 其燃料乙醇生产成本比发酵法低 1500
14、 元/ 吨；该工艺不仅能解决醋酸行业产能过剩的问题，还 可以为我国乙醇生产开辟新的技术途径。参考文献1 李扬, 曾健, 王科, 等. 醋酸酯化合成乙醇工艺及经济性分 析J. 精细化工原料及中间体, 2011, (11): 610.2 孙清. 燃料乙醇技术讲座(二)：燃料乙醇的生产方法J. 可再生能源, 2010, 28(2): 154156.4 经济性分析 4.1 额定消费及成本表 5 30 万吨/年醋酸直接加氢制燃料乙醇 物料消耗及公用工程3 Johnston V J, Chapman J T, Chen L Y, et al. Ethanol pro-duction from acetic
15、 acid utilizing a cobalt catalyst P. US 20110282109, 2011.4 Zhou Z H, Jevtic R, Johnston V J, et al. Process for pro-ducing ethanol over catalysts containing platinum and palladium P. US 20120209034,2012.序号名称规格单价单耗/t-1金额/元（一） 原辅材料费醋酸氢气 催化剂 小计2393 元/t1.0 元/m31231.37t1050 m33278.410501664494.499%(二) 公用工程费1234循环水低压蒸汽 电仪表空气 小计合计0.4MPa1.0MPa0.2 元/t120 元/t156t0.9t31.2108138.653330.84825.2作者简介凌晨（1968-），女，硕士，高级工程师， 电 话 0511- 88995012， 电 邮 L； 联 系 人 ： 唐 丽 (1982-)， 女 ， 硕 士 ， 工 程 师 ， 电 话 0511-88995013， 电 邮 。380V 0.63 元/（kWh） 220kWh0.6MPa1.0 元/ m353 m3
