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1、5000t/a甲醇脱氢制甲酸甲酯工艺技术项目建议书项目名称： 5000t/a甲醇脱氢制甲酸甲酯工艺技术申报单位：化工有限公司地 址： 邮政编码： 联 系 人： 电 话： 传 真： 申报日期：2013年12月目录1、项目提出的背景及意义3 2、产品方案与生产规模43、工艺技术方案54、经济效益分析75、环境保护86、劳动安全卫生87、消防方案98、自控方案109、工厂制度和定员1110、投资估算121、项目提出的背景及意义5000t/a甲醇脱氢制甲酸甲酯工艺技术和装置甲酸甲酯是一种用途广泛的低沸点溶剂，可直接用作杀虫剂、杀菌剂和用于处理谷物、 水果、干果、烟草的熏蒸剂。常用作医学、农药和有机合成
2、的中间体，醋酸纤维素的溶剂。目前，工业上主要用作生产二甲基甲酰胺和甲酸的中间产品，近年来甲酸甲酯作为碳一化学的中间体和无毒羰基化试剂，引起各方面关注，对甲酸甲酯的应用研究非常活跃。 我国早期工业上都以甲酸、甲醇酯化法小规模生产甲酸甲酯，工艺落后，消耗大，成本高，且排放含酸污水造成环境污染。根据国内需求，西南化工研究设计院于1984年着手开展甲醇脱氢制甲酸甲酯及其配套催化剂的研究，1986年完成扩大试验研究，开始在国内推广应用，原计划1987年可实现工业化，后因厂家基建任务推迟，于1990年在江苏武进化肥厂第一套2000t/a工业甲酸甲酯装置投产成功（产品用于生产二甲基甲酰胺），此后相继在黑龙江
3、牡丹江化工五厂、广东开平氮肥厂、辽宁大洼化工总厂及我院内共建立装置套，装置总生产能力约2.2万吨/年。本项目1993年获化工部科技进步二等奖，专用催化剂1999年获四川省科技进步三等奖。1988年，日本MGC公司首次在世界上实现该技术的工业化，建成了20 kt/a的工业化装置。该公司研制出了良好的Cu基催化剂，反应温度250300，反应压力0.30.5 MPa，采用固定床反应器。甲醇单程转化率达30%40%，MF选择性达90%以上，目的产物MF的收率达50%，时空收率为3000 g/Lh。国内西南化工研究院对甲醇脱氢法工艺进行了开发研究，已实现工业化，催化剂为Cu-Zn-Cr系，甲醇单程转化率
4、40%，MF选择性80%85%，已建成数套2 kt/a的工业化装置。2、产品方案与生产规模1、项目名称 5000t/a甲醇脱氢制甲酸甲酯工艺技术和装置。 2、装置规格和技术指标2.1原料规格 甲醇：要求符合国家GB33892标准2.2产品规格： （1）甲酸甲酯：纯度97%水 0.5%甲醇2.5%（2）副产脱氢尾气：含氢量：85%气 量： 8001000Nm3 /t甲酸甲酯压 力：常压2.3装置水平： （1）能保证连续稳定生产纯度97%的甲酸甲酯5000t/a。 （2）每年连续运行7200小时。（3）采用集中控制系统。2.4工艺原理： 甲醇经汽化、过热后，在专用催化剂作用下，进行脱氢反应生成甲酸
5、甲酯，同时付产氢气。反应方程式如下： 主反应：2CH3OH = HCOOCH32H252.56KJ/mol副反应：CH3OH=CO2H2 90.7 KJ/molCOH2O=CO2H2 41.2 KJ/mol该反应为吸热反应，需外部供热。生成的甲酸甲酯经冷却、冷凝、吸收、分离、精制后，含量为97%的甲酸甲酯产品，副产尾气送出系统。2.5公用工程条件： 1）.冷却水：0.35MPa 28300m3 /h2）.脱盐水：0.30MPa 250.5m3 /h3）.供 电：220V/380V 500Kw4）.蒸 汽：0.35MPa 4t/h5）.仪表空气：0.60MPa 80m3 /h6）.燃料煤（加热导
6、油）： 0.30t/h7）.工业纯氮： O20.2% 200Nm3 /每次（催化剂活化用）8）.氢 气：99.5% 800Nm3 /每次（催化剂活化用） 2.6占地面积： 甲酯主厂房区1818m2 （五层框架） 导热油装置区 1210m2 （一层平房，层高8米）冷冻站1210m2 （一层平房） 主控制室85m2 分析控制室65m 2 （其他管理、卫生、生活、备品、检修用房另设）3、工艺技术方案一、技术简介甲酸甲酯是甲醇下游系列产品之一，主要用作有机合成产品的原料，甲醇羰基化法和甲醇脱氢法是目前生产甲酸甲酯的主要方法，甲醇羰基化法以甲醇钠作为催化剂，甲醇钠非常不稳定，遇水很容易分解，并且此工艺设
7、备腐蚀较为严重，同时此反应为均相反应，产品分离工艺复杂。甲醇脱氢法分为甲醇直接脱氢法和甲醇氧化脱氢法。甲醇直接脱氢法由于受热力学平衡的限制，导致甲醇转化率不高，同时反应温度较高，且反应为吸热反应,必须连续稳定向反应器供热，能耗大。甲醇氧化脱氢法是甲醇原料和空气经预热器预热后进入列管式固定床反应器实现高选择性合成。所得产物经冷却器冷却后，惰性气体（高氮）回收、循环利用，液体产物进入精馏塔实现水和目标产物的分离，采用普通的精馏工艺后就可获得甲酸甲酯含量95%的产品。产品分离成本比甲醇羰基化法低。工艺核心为高活性、高选择性的催化剂，所用原料为甲醇，含氧气体为掺氮后的空气，氧气在反应中会被消耗掉,驰放
8、气可作为主要惰性气来源循环利用，有利于降低生产成本。产物水含有机质少酸性小，可直接用作冷却及焦炉煤气冷却、洗涤用水。此外，该工艺还可以通过现有甲醇羰基化法设备进行改造，降低投资成本。甲醇氧化脱氢法为甲酸甲酯深加工生产二甲基甲酰胺、双光气，乙二醇、醋酐等产品提供了成本支撑, 甲酸甲酯产品的开发应用将会获得更加广阔的空间。二、技术特点u 使用单一原料甲醇、厂址选择不受地域限制u 操作压力低u 采用固体催化剂、装置结构简单、容易操作u 可以利用副产氢的热能优点，比工艺中所需热量多，不需辅助燃料u 羰基化工艺投资也较脱氢法高，其中CO制备和提纯的设备就要占甲酸甲酯生产所需设备总投资的80左右。u 副产
9、氢可以回收利用三、生产工艺简介甲醇先经过汽化塔汽化、过热器过热到反应温度后，进入脱氢反应器进行脱氢反应。反应生成的甲酸甲酯、未反应的甲醇和脱氢尾气一起经冷却、冷凝后，进入甲酸甲酯吸收塔，塔釜含甲酸甲酯和甲醇的粗产品送至产品精馏塔，塔顶得含97%的甲酸甲酯产品，塔釜甲醇返回反应系统重新参与反应。由甲酸甲酯吸收塔顶部送出来的尾气，经水洗塔水洗涤后送出系统，塔釜含甲醇的水洗液送入甲醇回收塔回收甲醇，回收的甲醇送回系统作原料。本工艺用低温甲醇吸收反应物中的甲酸甲酯。 原料甲醇过热和脱氢反应所需的热量由一套专用的导热油循环供热装置提供。工艺流程4、经济效益分析一、装置运行费用估算原料及公用工程消耗（一吨
10、97%甲酸甲酯产品计）甲 醇 99.5%1.35吨/吨脱盐水 0.35MPa1.00吨/吨冷却水 0.35MPa 500 吨/吨电 380V/220V400Kwh/吨蒸 汽 0.35MPa4.4吨/吨仪表空气 0.60MPa 150m3 /吨 煤 0.52吨/吨回收副产尾气（H285%） 8001000Nm3 /吨成本估算： 依据当前原料甲醇市价2000元/吨计，根据甲酸甲酯单耗进行估算，预计每吨产品车间成本为38004150元/吨。 本车间副产含85%的氢气，可回收至用于合成甲醇或合成氨，则甲酸甲酯吨成本可下降600800元。装置投资年产5000吨甲酸甲酯装置约700万元，厂房建设及土地购置
11、费约1000万元。操作人员配备： 本装置操作岗位设为主控、现场、冷冻站、导热油、分析五个岗位另加三名维修人员及适当管理人员，全车间配备25人左右，每人年薪5万，共计125万。 利润计算：目前市场甲酸甲酯9500元/吨，每年生产5000吨，共获利4750万元，减去每吨产品车间生产成本30005000=1500万元；年利润为4700-1500-125-1000-700=1375万元。5、环境保护废水：该项目机泵采用先进的屏蔽泵，用工艺介质冷却，因而没有冷却水，工艺过程也不产生废水，因而该项目没有废水。废气：该项目基本不产生废气，只有加热炉产生少量烟气，由于燃料为装置自身生产的超低硫（总硫20PPm
12、以下）干气，因而烟气完全能达到排放要求。废渣：装置产生少量废催化剂，该项目催化剂全程寿命为3年，5000吨/年装置，催化剂用量为50吨，平均每年产生17吨废催化剂，该催化剂为分子筛，主要成分为二氧化硅和氧化铝，不含其他有害物质，可以送给水泥厂作原料。噪声：主要是由压缩机、加热炉、泵机等产生，声级值在6585dB（A）左右，机泵采用先进的屏蔽泵，加热炉采用先进的燃烧器，可大幅度降低噪声，压缩机采取隔声可减轻噪声对外界的影响。综上所述该项目为绿色环保项目。6、劳动安全卫生6.1生产过程中主要危害因素分析本项目主要原料为甲醇和一氧化碳，工艺生产过程在一定的温度和压力下进行，存在产生燃爆事故的可能，危
13、害人身安全；又因生产过程中设备及管道连接多而且复杂，有工艺物料泄露的可能，因而存在中毒事故的可能性。6.2安全卫生防范措施安全卫生设计要贯彻“安全第一，预防为主，综合治理”的方针。安全卫生设施必须执行与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的“三同时”原则，以保证生产安全，提高生产水平，促进企业生产发展。（1） 有毒有害物的防范措施 在满足工艺条件的前提下，对可能产生泄露的设备、管道，尽量敞开布置。为防止厂房内有毒有害物的积累，厂内设计可靠的通风系统或设置有毒气体报警器。（2） 化学腐蚀防范措施 对与腐蚀性物料直接接触的设备、管道、阀门选用合适的耐腐蚀材料制作，电机及仪表选型应考虑防腐，建筑物设计采用耐腐蚀的建筑材料。（3） 静电、雷电防范措施生产装置在防爆区域内设计静电接地。具有火灾爆炸危害场所以及静电危害人身安全的作业区，金属用具等均设接地。有火灾爆炸危险的化工装置，电气设备防雷装置。（4） 化学灼伤防范措施 化学灼伤危害作业区尽量采用机械化、自动化，并安装必要的信号报警、安全连锁和保险装置。工作人员配备必要的个人防护用品。 (5) 火灾、爆炸防范措
