煤化工与盐化工结合发展的循环经济之路

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编纂: 马亮亮
颁布功夫: 2011-09-26
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  一、煤化工与盐化工结合发展的产业布景
  近年来,随着中国煤炭产业的振兴,一些大型煤炭企业进入煤化工领域,在煤造甲醇、煤造油、煤造烯烃等领域获得了较大发展。煤炭行业凭借其丰硕的能源优势和资源优势,大举涌入盐化工行业,并且规模大、势头猛,使烧碱、聚氯乙烯等产品的出产规模有了显著提升。大型煤炭企业同时进入煤化工和盐化工领域,这就为煤盐化工相结合发展创造了极佳前提。
  当前,大力发展煤化工与盐化工相结合的循环经济发展之路面对着可贵的战术机缘和辽阔的发展空间。国务院在2009年5月颁布的《石化产业调整和振兴规划》中指出,目前,在中国石化产业维持急剧增长的同时,存在集约发展水平偏低,产业布局分散,产品结构不尽合理,中低端产品比沉较大等问题。因而,要依附大型企业和产业基地,依照一体化、园区化、集约化模式发展循环经济,优化产业布局;推动自主创新,执行技术刷新,发展高端产品;加快结构调整和产业升级,不休加强产业竞争能力。煤盐结合发展循环经济,建设一体化工业出产园区,优化高低游资源配置,切合国度产业政策。
  传统煤化工重要蕴含煤焦化、化肥和电石等,现代煤化工则以煤造甲醇、甲醇法合成醋酸、煤造油、煤造烯烃、煤造乙二醇和煤造天然气等为主。盐化工重要有纯碱、烧碱、氯气、氢气等产品。传统上,煤化工与盐化工各自独立发展,下游产品开发不够,抗市场风险能力和可持续发展能力较弱。近年来,中国在煤化工与盐化工的一体化发展上获得了肯定进取,重要以“煤、电、盐、电石、氯碱、电石法PVC、电石渣水泥”产业链为主,已成立数个产业园区。煤化工与盐化工结合发展,除电石法PVC这一循环链条之表,煤化工与盐化工下游产品相结合,可产生的化工产品极度丰硕,大力发展高档次精密产品,能提高综合利用价值,拥有显著的经济效益。
  二、煤化工与盐化工结合能够沉点发展的产品
  煤化工与盐化工相结合既能够走电石法PVC的模式,也能够用新型煤化工产品丙烯和乙烯与盐化工结合发展环氧丙烷、环氧氯丙烷、乙烯氧氯化法PVC等大量化工产品,还能够发展一些其他精密化工产品。
  1、 MDI和PVC
  煤盐化工结合发展应体现先进的产业链特色,比力成功的模式之一是煤盐基础化工、吨DI/MDI和PVC的结合,氯气优吓酌于吨DI/MDI的出产,产生的HC1再用于PVC,实现氯的二次循环利用。由于MDI的出产要用到2种煤化工产品一氧化碳和甲醛,所以更适合煤盐化工结合发展。
  MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)是出产聚氨酯(PU)的沉要原料,重要用于出产PU硬泡和PU弹性体,硬泡用于出产冰箱和冰柜,弹性体用于造鞋、汽车和电子行业,其他用处蕴含粘合剂、软泡和密封剂等。钻研汇报显示全球MDI的消费结构为构筑业占52%,注射模塑占13%,冰箱冷藏占10%,包装资料占8%,纤维、绝热、弹性体及其他占17%。
  2009年,MDI的消费规模超出了90万吨左右的预期,达到100万吨,增长靠近20%,其中纯MDI消费量超过30万吨,增长近10%,聚合MDI消费量靠近70万吨,增长24.6%。中国MDI将来重要消费增长点将来自节能保温、胶粘剂与涂料、汽车行业和复合板材等领域,这4个领域在将来几年的年均增长率将达到20%以上。将来十年由于重要下游市场都维持了较高的增长速度,中国对MDI的需要仍将维持较高的增长率。
  目前,工业上均选取液相光气法出产MDI,其步骤是用一氧化碳和氯气在活性炭催化下合成光气,苯胺和甲醛在酸性催化剂存鄙人于100℃反映,天生二氨基二苯甲烷(MDA),而后用邻二氯苯(MCB)作溶剂,使MDA与液态光气在70℃反映后,再进入热光气化反映器,在反映温度为100~200℃下,反映数幼时天生MDI。所得到的MDA和MDI均是三种异构体的混合物。光气化产品先蒸馏分离副产的HC1和过量的光气,而后进一步蒸馏回收溶剂。渣滓的MDI混合物在精馏塔中分离单体MDI馏分(蕴含3种同分异构体)和聚合MDI馏分。
  2、有机硅单体及下游产品
  有机硅化合物是指含有Si-0键、且至少有1个有机基团直接与硅原子相连的化合物。由于有机硅化合物兼备了无机资料与有机资料的机能,拥有耐高温、耐低温、电断气缘、耐侵蚀、无毒无味以及生理惰性蹬着异个性,宽泛利用于航空航天、电子电气、构筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业。随着有机硅数量和种类的持续增长,利用领域不休拓宽,现已成为化工资料领域很沉要的一个分支。有机硅资料按其状态的分歧,可分为硅烷偶联剂(有机硅化学试剂)、硅油、硅橡胶、硅树脂等。
  甲基氯硅烷是最沉要也是用量最大的有机硅单体,也是有机硅产品的基础和支柱,其出产水平和装置规模是衡量一个国度有机硅技术水平的沉要凭据。2002年,中国第一套万吨级有机硅单体装置实现正常出产,极大提升了中国有机硅产业的技术水平,也为有机硅下游产品的发展打下了坚实基础。近几年,中国有机硅产品需要以每年30%以上的速度增长,即便是在金融;季跋拢惨15%~20%的速度增长。
  有机硅单体的出产首先是氯化氢气体与甲醇合成氯甲烷,氯甲烷与硅粉于流化床内涵催化剂作用下高温反映天生甲基氯硅烷混合物,再在精馏塔内分离分歧组分。得到的二甲基二氯硅烷水解造得硅氧烷,硅氧烷可进一步造取硅油、硅橡胶和硅树脂。
  3、氯代异氰尿酸系列产品
  氯代异氰尿酸类产品重要蕴含三氯异氰尿酸(TCCA)、二氯异氰尿酸(DCCA)、二氯异氰尿酸钠(DCCNa),目前宽泛利用的是三氯异氰尿酸和二氯异氰尿酸钠。氯代异氰尿酸类产品是一种高效的消毒漂白剂,拥有活性氯含量高、杀菌力强、在水中开释游离氯功夫长、贮存不变、使用方便、安全等特点。氯代异氰尿酸类产品做为新一代高效消毒杀菌剂,可代替传统的消毒剂一过氧乙酸、双氧水、“84”消毒液等,宽泛利用于饮用水、游泳池、餐具、宾馆、医院及其他公共环境的杀菌消毒、除臭。近年来,SARS病毒、HIN1病毒、超等细菌等的出现更使氯代异氰尿酸类产品供不应求。
  目前,世界领域内氯代异氰尿酸类产品出产厂家重要集中在美国、日本、西欧等。世界上最大的氯代异氰尿酸类产品消费国为美国,其次是日本。
  中国氯代异氰尿酸类产品出产始于上世纪70年代末,近年来,这类产品发展迅速,大量出口。其中,河北冀衡化学股份有限公司和中盐商丘化工股份有限公司(原商丘化工厂)为重要出产商。中国二氯异氰尿酸钠出产能力为4~6万吨/年。三氯异氰尿酸出产能力约为10万吨/年。
  三氯异氰尿酸选取尿素、氯气及烧碱作原料。首吓酌尿素造取氰尿酸,工业造备氰尿酸一向是通过尿素的高温热解反映来进行。将尿素在热解炉内加热到200~300℃,反映数幼时后,得到氰尿酸固体丛旆,而后用H2S04酸化、冷却、过滤、分离、干燥即可得质量分数大于98%的氰尿酸。后将氰尿酸与碱反映造取氰尿酸三钠盐,再将其氯化造取三氯异氰尿酸。
  二氯异氰尿酸钠的出产重要有2种步骤,二氯异氰尿酸法和三氯异氰尿酸法。
  二氯异氰尿酸法是将氰尿酸与烧碱按1:2比例反映天生氰尿酸二钠盐,通氯气氯化天生二氯异氰尿酸浆料,离心过滤得到湿二氯异氰尿酸,再将其投入二氯异氰尿酸钠母液中,按1:1的比例与烧碱反映,冷却后结晶、过滤、干燥后即得二氯异氰尿酸钠。
  三氯异氰尿酸法是将三氯异氰尿酸、氰尿酸、氢氧化钠按2:1:3的比例配成浴液,在30~40℃下天生二氯异氰尿酸钠。该工艺的利益是能够同时出产三氯异氰尿酸和二氯异氰尿钠,并能够凭据市场变动调整产品产量。
  4、氯乙酸与甘氨酸
  最近几年,中国用氯乙酸作原料造得的农药、医药、羧甲基纤维素等产品有了较大的发展,对氯乙酸的需要量也随之持续增长,中国已经成为全球最大的氯乙酸出产国与沉要消费国。
  乙酸催化氯化法是目前全球实现大规模工业化出产氯乙酸的重要步骤,凭据工艺的分歧又可分为陆续化出产工艺和间歇式出产工艺。
  中国国内企业出产氯乙酸的工艺类似,都选取间歇氯化法出产,催化剂为硫磺或醋酐。醋酸由高位计量槽进入氯化釜,参与催化剂后升温至100℃通氯气进行氯化,氯化过程产生的尾气经两级冷凝器回收其中的酰氯、醋酸等,再经水洗后,进入吸收塔用水吸收天生盐酸销售。反映实现后将氯化液放入结晶釜,并参与肯定量的母液,缓慢降温,结晶液降至靠近冷却水温度后,放入离心理分离出氯乙酸后包装销售。
  甘氨酸别名氨基乙酸,可利用于农药、医药、食品工业、增长剂、化肥工业等。其中的草甘磷用量占国内甘氨酸市场的80%以上。近年来,甘氨酸的利用领域不休拓展,需要量增长较快,出格在农药行业需要量不休增长。
  合成甘氨酸重要有氯乙酸氨解法、施特雷克法和海因法3种。中国甘氨酸的出产普遍选取氯乙酸氨解法,即由氯乙酸与氨水在乌洛托品存鄙人反映造得。将氯乙酸参与溶酸釜中溶化成氯乙酸水溶液,经过滤送入高位槽,供氨解反映。将催化剂溶化在氨水中,在优良搅拌下滴加氯乙酸溶液,投料实现后,升高温度,保温一段功夫后,再降温至肯定温度,将氨化液转入醇析釜中加甲醇冷却醇析。经过抽滤、离心分离得到甘氨酸晶体。该法在提纯和分离阶段需亏损大量甲醇。
  5、水合肼和ADC发泡剂
  水合肼宽泛利用于发泡剂、农药、医药等,可与一系列氧化剂合成机能较好的火箭推动剂等。出产步骤重要有尿素法、酮连氮法和过氧化氡法。
  尿素法是使用次氯酸钠与尿素反映造得水合肼。肯定压力的氯气从填料塔底部进入与从上而下的烧碱溶液反映天生次氯酸钠。将氢氧化钠和次氯酸钠混合溶液与尿素经流量计按比例共同,经静态混合器混合均匀后,进入立式管式反映器节造温度在105℃左右,天生水合肼。
  酮连氮法是由Bayer公司在上世纪70年代工业化出产的。氨在丙酮的存鄙人,用次氯酸钠氧化,天生酮连氮、腙或异腙,当酮过剩时,腙和异腙也转化成酮连氮。二甲基甲酮连氮在1.2MPa压力下在精馏塔中水解,得到10%的肼溶液。
  过氧化氢法是出产肼的最新步骤,是由法国的Ugine Kuhlma公司发现的,用过氧化氢取代次氯酸钠做为氧化剂。该反映是在常压、温度为50℃、丁酮存鄙人进行的。反映得到高收率的甲乙基酮连氮,用分层法得到高浓度的甲乙酮连氮,再经水解造得水合肼。
  ADC发泡剂(偶氮二甲酰胺)既耗屡字耗碱,持久以来受到氯碱企业的器沉。由于它拥有发气量大、气泡均匀、对制品不传染、所产生的气体无毒、对模具不侵蚀,容易节造温度、不影响固化或成型速度等特点,ADC发泡剂一向是泡沫资料出产厂家首选的化学发泡剂,是世界上发泡剂领域内出产和消费量最大的种类。
  近几年,中国ADC发泡剂出口大幅增长,底子原因是蓬勃国度出于环保和成本方面的思考,逐步关关了一些出产装置,给中国ADC发泡剂出产企业的出口创造了优良的机遇。
  国内出产ADC发泡剂重要单元有水合肼精造、中和、缩合、氧化、干燥、粉碎、包装。将精造后的精肼泵入缩合釜后参与肯定量的尿素溶液,用蒸汽加热升温,用硫酸节造pH值为4.0~5.0。尿素和肼在浓硫酸的作用下,天生联二脲。高心分离出联二脲后,用温水洗净后送到氧化釜中,加水配料,参与催化剂溴化钠,而后通入氯气进行氧化反映,联二脲天生ADC发泡剂。尾气f氯化氢)经吸收塔用水吸收成盐酸。釜内天生的ADC发泡剂用离心理分离出大部门水分后,ADC浆料放入箱式干燥器中经热风干燥后,送入气流粉碎机粉碎,用旋振筛过筛包装后销售。反映方程式如下:
  6、甲烷氯化物
  甲烷氯化物蕴含一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳。一氯甲烷重要用于出产有机硅,由出产企业配套建设。四氯化碳为亏损臭氧层的物质(ODS),国内表已根基终场销售。目前中国市场上销售的甲烷氯化物重要是二氯甲烷、三氯甲烷,本文所指甲烷氯化物即为二氯甲烷和三氯甲烷。
  中国二氯甲烷重要用作粘合剂、聚氨酯发泡剂、洗濯剂、造冷剂、医药等。二氯甲烷不属于亏损臭氧层物质,被以为是超强溶剂的代表,近些年,在电子电气行业、聚氨酯发泡行业以及金属洗濯行业的用量急剧增长。新型造冷剂HFC-32起头大量使用,其对二氯甲烷的需要也有了较大增长。国内三氯甲烷的消费以出产HCFC-22为主,其消费量占三氯甲烷总消费量的70%以上,其他消费蕴含用作洗濯剂和出产医药、农药等。
  中国甲烷氯化物出产重要选取甲醇法工艺,在出产节造、原料亏损方面已达国际先进水平。甲醇法出产甲烷氯化物有2步反映,即甲醇与氯化氢反映天生一氯甲烷,一氯甲烷与氯气反映天生二氯甲烷、氯仿和四氯化碳。气态甲醇与氯化氢混合后进入管式反映器在固定床催化剂作用下反映天生一氯甲烷。去除杂质后的液态一氯甲烷和氯气在塔式反映器肉进行反映天生甲烷氯化物混合物。调整一氯甲烷和氯气的配比及反映温度能够调节产品二氯甲烷和氯仿的比例。反映产品先分离出氯化氢后再经过精馏塔顺次分离出二氯甲烷、氯仿和四氯化碳。二氯甲烷和氯仿作为产品销售,四氯化碳需转化为其他化学品进行综合利用。
  7、氯甲醚
  氯甲醚重要用于医药和阴离子互换树脂的出产,也用作溶剂。近年来,氯甲醚的必要量也在日益增长。
  目前,氯甲醚出产多数选取间歇法,原料为甲醇、甲醛及HC1气体。在反映釜中参与肯定比例的甲醇和甲醛溶液通入氯化氢气体反映。反映实现后,将反映液进入分相器中,凭据相对密度分歧,将产品与副产品分离,氯甲醚进入产品储罐,副产品回收利用。
  8、1,4-丁二醇
  国内1,4-丁二醇(BDO)重要用于聚氨酯(PU)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、γ-丁内酯(GBL)和四氢呋喃((THF)等领域。由于机能优异,消费市场,出格是PU在迅速发展,近年未中国BDO的需要持续增长。
  1,4-丁二醇出产步骤好多,但真正实现工业化出产的只有5种。最早的1,4-丁二醇出产技术由德国的Reppe公司开发成功,后由美国GAF公司加以改进,称为Reppe改进法,是出产BDO的经典步骤,目前国内表1,4-丁二醇装置多数选取该法。Reppe改进法以乙炔和甲醛在0.1MPa、80~95℃、载于硅酸镁载体上的乙炔铜催化剂作用下,在搅拌反映釜中天生1,4-丁炔二醇。1,4-丁炔二醇进入搅拌反映釜,在含铜的Raney镍催化剂作用下先天生1,4-丁烯二醇,而后在Ni-Cu-Mn催化剂作用下,于固定床反映器中再加氢天生1,4-丁二醇。粗l,4-丁二醇在精馏塔中经精造,质量分数可达99.5%。该工艺中需用到氢气,而氯碱工业中有大量较高纯度的副产氢气,因而该产品较适合煤化工与盐化工的综合项目建设。
  三、实现语
  在国度发展大力发展低碳经济和循环经济的大布景下,中国盐化工和煤化工产业在步入一个新的调整和发展期,行业发展既面对挑战更有可贵的机缘,安身于煤化工和盐化工一体化发展和循环经济的发展路线,将为盐—煤化工的发发展启腾飞之路。

(起源:期刊《中国氯碱》 2011年第4期)

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