丙烯酸及酯成套技術

■ 李 瑤 金 鑫

煉化世界

丙烯酸及酯成套技術

■ 李 瑤 金 鑫

蘭州石化

丙烯酸是非常重要的不飽和有機酸。丙烯酸及酯主要指丙烯酸，丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯、異辛酯等，是重要的有機化工原料。我國丙烯酸及酯主要的消費領域包括日用、紡織、粘合劑、涂料及皮革等幾大行業。

丙烯酸在20世紀30年代實現工業化生產, 其生產方法經歷了氰乙醇法、羰基合成法、烯酮法、丙烯腈水解法和丙烯兩步氧化法。前4種工藝因技術和經濟原因已經基本被淘汰，丙烯兩步氧化法是目前世界上丙烯酸的主要生產方法，在復合金屬氧化物催化劑存在情況下,經空氣氧化生成丙烯醛, 再進一步催化氧化成丙烯酸。

引進及消化

20世紀末，我國丙烯酸裝置生產技術完全依賴引進。90年代末，化工部第九設計院（東北煉化工程公司吉林設計院前身）采用日本三菱工藝技術，承攬了吉林石化、上海高橋石化（現上海華誼丙烯酸）兩套丙烯酸及酯項目的工程設計。在充分理解、消化和吸收引進工藝包的基礎上，高品質完成了施工圖設計，確保了兩套裝置均按期保質一次開車成功。

進入21世紀，我國經濟高速發展，帶動了化工市場的繁榮，丙烯酸及酯項目也迎來了新的發展時期。東北煉化工程公司吉林設計院先后承接了吉林石化1.5萬噸/年丁酯和2.7萬噸/年丙烯酸擴能改造項目。通過對現有裝置進行拓瓶頸流程模擬，對關鍵設備進行改造，實現了裝置擴產的目標，同時加深了對丙烯酸及酯工藝技術的理解和掌握，先后形成具有完全自主知識產權的丙烯酸及酯第一代、第二代和第三代成套技術。

第一代丙烯酸及酯成套技術

2003年，吉林石化增產5000噸 /年丙烯酸改造項目開工，經過兩年不懈努力，于2005年完成，并一次開車成功，產品質量達到國家優等品標準，裝置物耗、能耗均達到了設計值，標志著丙烯酸工藝技術首次成功實現了國產化，形成丙烯酸酯第一代國產化成套工藝技術。第一代丙烯酸及酯成套技術規模在3萬噸/年以下，采用丙烯非尾氣循環，高水配比參數。

第二代丙烯酸及酯成套技術

2004年，隨著中央開發西部戰略決策的深入實施，為滿足西部地區對丙烯酸及酯產品需求，蘭州石化8萬噸/年丙烯酸及酯裝置開始實施建設。該項目是國內第一套采用國產化技術建設8萬噸/年規模的丙烯酸裝置，東北煉化工程公司吉林設計院通過全流程模擬、技術優化、技術集成、反應安全控制系統的組態及工藝操作手冊的編制，形成了第二代具有自主知識產權的國產化技術。第二代丙烯酸及酯成套技術采用尾氣非焚燒循環工藝，低水配比參數。該項目使丙烯酸及酯國產化技術向大型化和先進控制自動化邁進了一大步，打破了國外丙烯酸及酯技術市場壟斷的局面，為我國丙烯酸及酯規模裝置的國產化奠定了堅實的技術基礎。2006年該技術通過了中國石油科技成果鑒定，達到“國內領先、國際先進”技術水平。

第三代丙烯酸及酯成套技術

2015年6月，采用丙烯酸及酯項目第三代工藝技術建成的煙臺萬華30萬噸/年丙烯酸項目一次開車成功，這是世界規模最大的丙烯酸及酯生產裝置。第三代丙烯酸及酯成套技術在一、二代技術的基礎上，從能量優化、控制優化、爆炸曲線控制、設備結構優化等多方面優化改進。目前，東北煉化工程公司吉林設計院承擔了國內大部分丙烯酸及酯為主產品項目的設計，丙烯酸及酯系列技術已成功應用于國內十余套生產裝置，運行平穩，產品品質優良。

特點及優勢

丙烯酸及酯系列化產品成套技術，采用先進、實用和可靠的丙烯兩步氧化法制丙烯酸技術作為工藝基礎，對限制生產規模的工藝單元進行了優化放大，擴大了丙烯酸裝置的生產規模。同時，配套開發了連續酯化法制丙烯酸酯技術，使該工藝技術處于國內領先水平。設備立足國產化，除關鍵設備引進外，其它設備和材料均為國內設計、采購和制造，減少了項目的投資，實現了裝置效益的最大化。該技術共獲得10項國家發明專利、12項實用新型專利。主要特點和優勢如下：

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

（2）空氣溫度控制技術，具有確保反應進料混合氣體溫度穩定、降低熱量消耗、避免環境溫度變化對裝置干擾等特點；

（3）先進的DCS控制技術、安全的SIS保護系統，可實現裝置自動開停車操作，運行更加安全、可靠；

（4）采用生化法處理廢水工藝，設備簡單，成本低廉，故障率低，廢水出口COD指標為200mg/ L，可達標排放；

（5）輕組分分餾塔塔內件結構形式的改進，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）反應廢熱深度利用工藝，將氧化反應產物余熱用來加熱汽提催化焚燒單元的丙烯酸廢水，節約汽提塔加熱蒸汽和急冷塔塔底冷卻器循環水消耗；

（8）離子交換樹脂連續酯化技術，采用離子交換樹脂作為催化劑的連續酯化法輕酯生產技術，使丙烯酸甲/乙酯產品工業生產的連續化操作更簡便，投資更節省，產品收率更高；

（9）復配連續酯化技術，采用復合強酸催化劑，使（甲基）丙烯酸丁酯轉化率達98.5%以上，產品的選擇性大于97.5%。

發展趨勢

我國已成為全球最大的丙烯酸及酯生產與消費國，未來行業發展很有可能面臨供過于求的局面，拓展丙烯酸及酯上下游一體化延伸，開發高性能材料并開拓市場，已經成為必然趨勢。在正確分析市場需求的基礎上，東北煉化工程公司 的應對策略是：努力拓展上、下游產品鏈技術領域，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，通過與科研單位聯合開發、科技創新、消化吸收國外技術，繼續踐行開發創新之路，延伸丙烯酸及酯產業鏈，增強市場競爭力，力求贏得更廣闊的設計市場。

采用東北煉化工程公司吉林設計院第三代丙烯酸及酯技術成功建成的國內最大規模的煙臺萬華年產30萬噸丙烯酸及酯項目