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创新生根 成果落地 —— 技术中心又一自主创新成果投产应用

阅读人次:  日期:2019-09-05

自2018年7月18日起,技术中心研发团队、项目团队及醋酸回收生产部开展了紧张有序的异丙醇浓缩项目试生产运行。经过近10天的努力,整套装置目前已稳定运行。异丙醇浓度由改造前65%提升至95%以上,酯化器醋酸用量降至20kg/min以下,最低可达15kg/min。预计可减少醋酸循环量约1.3万吨/年,折合节约蒸汽约1.2万吨/年。该项目是近年来技术中心内涵发展的又一成果,为南纤公司实现降本增效提供了强有力保证。

同期,技术中心前期完成的研发项目低压蒸汽制备、主蒸塔优化改造,相关成果应用及扩展工程也正在开展实施中。202#主蒸塔改造已全部完成,低压蒸汽制备主要设备及管路已完成设计制造及工程实施项目招标。低压蒸汽制备、主蒸塔改造、异丙醇浓缩,技术中心醋酸回收节能研究三部曲,力争实现节约蒸汽20万吨/年,全力支持南纤公司六期项目增产不增加煤耗的大目标。

南纤公司回收醋酸的萃取剂中,醋酸异丙酯会水解产生异丙醇。制备回收生产部采用精馏方法分离得到浓度为45~65%wt的异丙醇溶液,再与醋酸进行酯化反应,其生成的醋酸异丙酯,再用于醋酸的回收工艺中,如此反复循环。由于异丙醇-醋酸的酯化反应属于平衡可逆反应,为了提高效率,原有工艺采用提高酸醇比的方式来获得较高的转化率。而在原有工艺流程中,浓缩获得的异丙醇浓度较低,所以就要求在酯化时加入了大量的醋酸,过量的未反应醋酸又必须重新提纯回收。回收醋酸需要消耗大量的蒸汽,如果能够减少醋酸的循环量,就能够节约能耗,降低生产成本。

为此,技术中心研发团队自2013年底提出项目建议起,开展了详实的研究。在酯化反应动力学研究的基础上,应用过程模拟软件对生产中的异丙醇酯化过程进行了模拟,并系统性地开展了固定床酯化小试实验研究。结果表明,如果提高异丙醇浓度,一方面可以降本——大幅减少酯化反应所需的醋酸用量,另一方面还可以增效——酯化反应平衡将向着生成酯的方向移动,进而获得更高的反应转化率。

然而,在常压下,异丙醇与水会形成共沸物,普通的蒸馏方法无法得到浓度高于共沸组成的异丙醇。研究团队经过对比和调研后,建议采用膜分离技术中的渗透蒸发方法来获得更高浓度的异丙醇。相对其他分离方法,渗透蒸发具有能耗和操作费用低,分离效率高,环境污染少,不引入其它物质等诸多优点。综上,研究团队确立了"渗透汽化提高异丙醇浓度,减少酯化反应醋酸量"这一研究方向。

为了确保渗透汽化技术与南纤的工艺无缝对接,研究团队投入了两年多时间,一方面搭建渗透汽化小试装置,开展小试试验研究,充分掌握了渗透汽化技术的关键参数,另一方面不断地优化-论证-完善工艺方案,最终向董事会提交了项目可行性报告并获得批准。

2016年10月《异丙醇浓缩及酯化反应耦合集成技术研究开发项目》正式启动,组建了矩阵式项目团队,确立了分阶段实施的方案。分阶段实施,是指将项目分为浓缩塔、渗透汽化膜和酯化反应强化三步实施。

2018年3月完成异丙醇浓缩塔设计制造。新浓缩塔投产后,处理能力由原来的10kg/min提升至20kg/min以上塔顶产品中异丙醇含量由改造前65%提升至82%。近日,渗透汽化装置试生产运行,样品分析结果表明,进料浓度82%的异丙醇被进一步浓缩到95%以上,酯化产品中醋酸异丙酯浓度提升至40%。随着异丙醇浓度的提高,酯化器醋酸用量也逐步降低。后续还将开展酯化反应强化技术研究,进一步降低酸醇比,以寻求醋酸用量最低极限。

该项目研究应用精馏、膜分离、及反应强化耦合技术,将生产过程物料提浓度、减流量、增效率、降能耗,通过技术创新实现内涵式发展,有力支撑降本增效。