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有机原料工业

时间:2022-03-09 百科知识 版权反馈
【摘要】:因此,石油化工有机原料工业,是化学工业的一个重要组成部分,生产建设部门和人民生活都离不开它,在国民经济中占有相当重要的地位。以石油和天然气作原料的有机化工原料生产,则是从60年代初兰州化学工业公司橡胶厂用炼厂气作原料、年产5000吨乙烯装置投产后才开始的。

有机原料工业

石油化工有机原料工业,以石油和天然气作原料,生产甲烷乙烯丙烯、丁烯、芳烃、合成气等有机化学产品,再经过加工得到醇、醛、酮、酚、酸等化学产品和它们的衍生物。这些化学产品为有机原料,是生产合成橡胶、合成树脂、合成纤维以及医药、农药、染料涂料、合成洗涤剂等化工产品或中间体的基本原料。因此,石油化工有机原料工业,是化学工业的一个重要组成部分,生产建设部门和人民生活都离不开它,在国民经济中占有相当重要的地位。〔55〕

1.有机原料工业的初期发展

中国有机原料的生产,起始于20世纪30年代,但形成工业体系则在新中国成立以后。在50年代,由于对国内石油、天然气资源分布不清楚,在苏联的帮助下,中国主要采用煤、电石和粮食为原料,生产有机化工原料。以石油和天然气作原料的有机化工原料生产,则是从60年代初兰州化学工业公司橡胶厂用炼厂气作原料、年产5000吨乙烯装置投产后才开始的。

在兰州化学工业公司橡胶厂的石油乙烯装置开车之前,以煤焦为原料的合成氨甲醇、甲醛等装置以及以粮食酒精为原料的乙烯、丁二烯、苯乙烯等装置都已投入生产。这套石油乙烯装置开车后,因炼厂气供应不足,工厂试投轻油作为补充原料,使生产达到稳定状态,生产乙烯的原料酒精开始为石油所取代。1965年,兰化公司利用国内开发技术,把这套装置的分离工艺由油吸收法改进为深冷法,从而扩大了乙烯生产能力。1966年,国家为了加快石油化工的发展,由国外引进砂子炉石油裂解分离装置,年产聚合级乙烯3.6万吨,为有机原料的发展创造了条件。接着,这家公司陆续自行建成了甲烷氢和重油制合成气、硫酸法乙烯合成酒精、乙腈法抽提石油裂解分离副产丁二烯及丁烯氧化脱氢制丁二烯等生产装置,开始了国内石油化工有机原料的初期发展阶段。

70年代初,利用国内科学研究和技术开发成果,中国陆续建设了一批中小型石油化工装置,使科技成果转化为生产力。已经投产的主要装置有:①丁烯氧化脱氢制丁二烯。这是国内自行开发的重要技术项目之一,由中国科学院兰州化学物理研究所等单位开发。1971年,北京石油化工总厂胜利化工厂建设了国内第一套年产1.6万吨丁二烯生产装置。在这之后,锦州石油六厂、齐鲁石化公司、岳阳石化总厂、上海高桥化工厂等单位分别建成年产6000吨到1.5万吨丁二烯的生产装置。②生产乙苯和苯乙烯。兰化公司合成橡胶厂是国内最早建成乙苯和苯乙烯装置的企业。高桥化工厂利用自己的科研、中试成果,建设了年产2500吨乙苯和2100吨苯乙烯生产装置。以后,经过3次技术改造和扩建,使乙苯和苯乙烯的生产能力分别达到2.5万吨和1.7万吨。到1985年,包括北京燕山石化公司向阳化工厂和岳阳石化总厂的两套由碳八馏分分离生产苯乙烯装置,以及吉林化学公司的2万吨规模装置,全国苯乙烯生产能力已达到7万吨。③丙烯氨氧化制丙烯腈。这也是国内重点开发项目之一,由北京化工研究院与上海石油化学研究所、兰化公司研究院等单位开发,并实现了工业化生产。1970年,上海高桥化工厂首先建成年产2000吨丙烯腈生产装置。接着,大庆石油化工总厂相继建成年产5000吨规模的生产装置。与此同时,国内有些地区还兴建了多套中小型丙烯腈生产装置。④丙烯氯醇法制环氧丙烷。这是由上海石油化学研究所开发的技术,上海高桥化工厂和南京钟山化工厂首先建厂生产,总生产能力为年产环氧丙烷2万吨。⑤异丙苯法制苯酚丙酮。1959年,北京石油设计院为兰化公司合成橡胶厂设计年产苯酚500吨、丙酮300吨的生产装置。1969年,上海高桥化工厂建成年产苯酚、丙酮1.5万吨的工业装置;北京石油化工总厂向阳化工厂在兰州合成橡胶厂和高桥化工厂中试基础上,加以改进,建设1.5万吨规模的生产装置,并于1970年10月正式投产。⑥丙烯高温氯化制环氧氯丙烷。1958年,北京化工研究院开始研究,1960年建成年产60吨环氧氯丙烷甘油中试装置。根据中试成果,化工部第二设计院完成年产1000吨环氧氯丙烷生产装置设计。各地参照这项设计,先后建成15套生产装置,并在生产实践中,使技术有所改进,生产规模有所扩大。70年代,岳阳石化总厂、沈阳化工厂、无锡树脂厂、济南向阳化工厂分别建成年生产能力为3000~8000吨的装置,环氧氯丙烷年总产量约1.1万吨。⑦碳四烃氧化制顺丁烯二酸酐(简称“顺酐”)。随着石油化工加工深度的提高,碳四烃的化工利用已为人们所重视,其中氧化制顺酐是重要途径之一。1977年开始,太原煤炭化学研究所与天津市石油化学实验厂合作进行沸腾床法碳四烃氧化制顺酐的试验,并于1980年在北京五四营化工厂建设年产顺酐400吨的生产装置。1983年,天津第二石油化工厂建设的年产1500吨的装置也正式投入生产。⑧邻二甲苯氧化制苯二甲酸酐(简称“苯酐”)。1970年,黑龙江石油化学研究所、北京化工研究院开展此项研究,1974年完成1000吨工业试验。之后,天津、山东、岳阳、黑龙江先后建成5套年产3000吨的生产装置,并陆续投入生产。⑨天然气氯化制氯甲烷。1965年自贡建成了国内第一套年产氯甲烷2000吨的生产装置,泸州于1983年建成氯仿1000吨规模的工业装置。同年,天津大沽以油田气为原料建成年产8500吨的氯甲烷生产装置。到1985年,以天然气和油田气为原料生产氯甲烷的生产能力达到1.8万吨。⑩石油馏分裂解分离。北京化工研究院先后进行了石油气中冷分离、液化气分离聚合级丙烯、碳六馏分脱苯分离己烷(后两项与北京石化总厂设计院协作)等技术的研究。利用以上技术,丹阳化肥厂建成年产聚合级乙烯5000吨的生产装置,常州石油化工厂建成年产聚合级乙烯7000吨的生产装置,青江石油化工厂、海安石油化工厂分别建成年产乙烯2000吨的裂解分离生产装置;北京石油化工总厂向阳化工厂、岳阳石化总厂、南京炼油厂先后建成万吨级液化气分离聚合级丙烯装置;北京石油化工总厂向阳化工厂、辽阳石油化纤公司各建成年产规模为6000吨的碳六馏分脱苯分离己烷装置,为大型聚丙烯生产装置提供溶剂。(www.guayunfan.com)2.引进国外先进技术和设备,加速有机原料工业的发展

在20世纪60年代,中国虽然用自己的科研成果建设了一批有机原料生产装置,但规模都不大,技术经济指标也较落后。到1970年,乙烯产量只有1.51万吨,远不能满足国民经济发展的需要,每年要花费大量外汇进口有机原料。

当时,世界石油化工有了飞跃发展,日本的石油化学工业几乎和中国同时起步,而它们的乙烯产量1970年已达到309.7万吨,有机原料有80%来自石油;美国同年生产乙烯820.4万吨,有机原料有95%来自石油与天然气。其他发达国家也逐步用石油和天然气作原料,发展有机原料工业,产量都有较大幅度的增加。

为了加快有机原料和三大合成材料的发展速度,中国在70年代先后引进了轻柴油、凝析油管式炉裂解制乙烯,乙烯气相氧化制乙醛,乙烯氧醋化制醋酸乙烯,乙烯气相氧化制环氧乙烷,环氧乙烷水合制乙二醇,从裂解气回收丁二烯,乙烯直接水合制酒精,乙烯氧氯化制二氯乙烷,流化床丙烯氨氧化制丙烯腈,丙烯羰基化制丁醇和辛醇,丙烯二步氧化制丙烯酸,脱烷基制苯,甲苯歧化制苯和二甲苯,二甲苯临氢异构化,二甲苯吸附分离,天然气热解制乙炔及热解乙炔提浓尾气低压法制甲醇等国外先进技术和大型有机原料成套装置。通过国外先进技术和大型装置的引进,在较短时间内使国内有机原料工业,无论在技术上、产量上,还是布局上都发生了根本性的变化。

一是有机原料产品产量有了大幅度增长。

中国有机原料的产量,1985年比1965年有大幅度增长,其中乙烯产量增长217.4倍,丙烯从无到有,丁二烯增长13倍,乙二醇增长191.4倍。其余产品,如甲苯、丁醇、辛醇等,也都有较大幅度增长。有机原料产量的大幅度增长,带来了三大合成材料的发展。1985年与1965年比较,塑料增长12.7倍,合成橡胶增长11.4倍,合成纤维单体增长148倍。

二是初步改变了小型分散局面,促进了原料路线的转化。

长期以来,中国有机原料一直是分散的小规模生产。如乙烯生产装置,全国大大小小约有40余套,包括砂子炉、方箱炉、蓄热炉等。1973年以前,全国乙烯年生产能力不过8万吨,年产量仅5.1万吨。引进3套大型乙烯生产装置以后,年生产能力很快就增加了48.8万吨。再如丙烯腈生产装置,全国有10多套年产100~1000吨规模的设备,总共年生产能力仅有1万多吨。1965年,兰州石油化工厂从联邦德国引进固定床生产装置,丙烯腈生产能力就达1万吨;1976年,上海石油化工总厂引进流化床生产装置,丙烯腈生产能力达到5万吨。

有机原料的大型化生产,促使原料路线大幅度向石油和天然气转移。例如,北京燕山石化公司前进化工厂引进的10万吨规模的脱烷基制苯装置投产后,改变了一直依赖钢铁工业焦油回收制苯的局面。丁醇和辛醇的生产,过去采用粮食发酵的工艺,自从吉林化学公司引进5万吨丙烯羰基化法装置建成投产后,石油原料代替了粮食原料。

三是采用新工艺,逐步淘汰落后技术。

中国20世纪五六十年代建设的有机原料生产装置,大部分是因陋就简,逐步发展起来的,采用的工艺技术大都是三四十年代的水平。随着七十年代大型装置的引进和建成投产,逐步淘汰落后技术,采用新工艺生产有机原料。

60年代,全国30多套小型装置采用氯醇法生产环氧乙烷,每年要用大量石灰和氯气,总生产能力不过1.22万吨,而且还造成严重的环境污染。北京燕山石化公司前进化工厂和辽阳石油化纤公司引进的两套环氧乙烷、乙二醇生产装置是以乙烯为原料,分别采用氧气法和空气法制环氧乙烷,进而水合成乙二醇。这两套装置采用新工艺代替了旧的氯醇法,技术先进,生产能力达到10.4万吨。

上海石油化工总厂从联邦德国引进的乙烯直接氧化制乙醛的新技术,要比国内电石乙炔法或粮食酒精再氧化法的技术经济指标先进得多。此外,有些单位还对二甲苯临氢异构化、甲苯歧化制苯和二甲苯、二甲苯吸附分离等工艺过程,开展了研究。

总之,70年代引进的一批技术先进的大型有机原料成套装置的建成投产,在很大程度上改变了中国有机原料技术落后的面貌,经济上增加了效益,技术上缩短了与世界先进水平的差距。

3.有机原料工业的技术进步

经过30年的生产、建设,中国以石油和天然气为原料的有机原料工业已初具规模,但是基础仍很薄弱,特别是工艺技术还很落后。如蓄热炉裂解制乙烯、磺化法生产苯酚、硫酸法生产乙醇等工艺技术,不仅流程长、设备多、腐蚀性大、“三废”污染严重,而且经济效益差,已经不能适应现代化生产。即使国内70年代引进的装置,包括尚在兴建的70年代后期引进的装置,与80年代国外技术水平相比,也有了不小的差距。例如乙二醇生产工艺,国外由于采用新型催化剂和改进工艺,乙烯和氧气的消耗定额比北京燕山石化公司前进化工厂的装置分别低10%和20%。因此,必须及时对引进装置进行技术改造,用自己开发的或国外的先进技术改造国内的老企业、老装置,才能使中国的有机化工原料生产技术逐步跨入国际先进行列。

60年代初,兰州化学工业公司合成橡胶厂从苏联引进方箱炉裂解乙烯装置和乙苯脱氢制苯乙烯装置。60年代中后期,该公司石油化工厂从联邦德国引进砂子炉裂解乙烯装置。这些装置投产以来,工厂先后进行了多次技术改造。

1965年,兰州化学工业公司合成橡胶厂将乙烯装置中裂解气分离的中压油吸收改为深冷分离,在利用原有塔系的基础上,增加了两台管式炉和一些压缩机、冷冻机等,使乙烯年生产能力从5000吨提高到2.2万吨。1972年又对方箱炉进行改造,采取拆除预热段和裂解段间部分挡墙,扩大燃料管径,增加预热器等措施,使乙烯实际产量达到了设计水平。

1965年,兰州化学工业公司石油化工厂从联邦德国引进了年产3.6万吨乙烯的砂子炉装置。当时在世界上采用砂子炉裂解制乙烯的技术尚欠成熟,所以一开始就在裂解原料上遇到问题,后决定裂解原料由原油改为一级闪蒸油。1969年初,装置投油试车后,又发现存在许多技术问题。为此,该厂重点对冷却回收系统以及裂解反应系统作了一系列技术改进。到1975年,这套装置的乙烯产量才达到设计水平。之后,在锦西化工机械厂、兰州化工机械厂、兰州化学工业公司机械研究所等单位的共同努力下,又自行设计制造了一套年产3.6万吨乙烯的同类装置。

兰州化学工业公司石油化工厂的固定床氨氧化制丙烯腈装置,也是1965年从联邦德国引进的,并于1970年投产。尽管这套装置的工艺技术比较成熟,但仍有许多欠缺。为此,石油化工厂先后对最终精馏塔、萃取精馏塔、氰醇残渣处理等工艺过程进行了改进,并且对生产中自聚物的处理摸索到简易可行的方法。这套装置在引进的第一批催化剂卸装后,便改用国内自己开发的催化剂。由于催化剂的不断改进,致使这套装置的丙烯腈单程收率从原来的60%提高到70%左右。

利用国内自己的技术建成的上海高桥化工厂,于1969年、1973年和1979年先后三次对乙苯和苯乙烯装置进行了技术改造,使乙苯和苯乙烯的年生产能力分别提高到2.5万吨和1.7万吨。此外,该厂于1970年还将乙烯装置中的中压油吸收改为深冷分离,原料使用范围扩大到液态烃和轻油,使原料处理量从6750吨提高到了2万吨。

为了把技术改造工作引向深入,进一步提高现有装置的生产能力,在1983年4月召开的全国化工行业技术改造规划座谈会上,确定了基本有机原料行业技术改造的方向和原则。①对于不适应当前和今后原料路线的品种要逐步改变其原料路线。例如苯酐的生产,应由原料萘逐步转向邻二甲苯。对那些非常落后而又很难改造的工艺技术,如氯醇法生产乙二醇、磺化法生产苯酚等,要逐步淘汰。②逐步改变有机原料生产规模小而分散的状态,实现基本有机原料集中生产。③在消化、吸收引进技术的基础上,采用本国的科研成果和成熟的新技术,改造现有企业。④搞好资源综合利用,完善加工配套,提高经济效益。⑤引进国内急需而科研基础又较差的技术和关键设备。⑥大力开展节能工作,充分回收反应热、物料余热、压力能和低品位热能,并加以合理利用。

根据已经确定的技术改造方向和原则,有机化工原料主要产品生产技术的具体改造内容是:乙烯、丙烯的生产,要淘汰蓄热炉和砂子炉,将兰化公司石油化工厂的砂子炉改造为毫秒裂解炉型,对70年代引进的管式炉在降低能耗方面也要作相应的改造;乙二醇的生产,要淘汰落后的氯醇法生产工艺,将辽阳石油化纤公司的空气氧化法生产工艺改为氧气氧化法,北京燕山石化公司前进化工厂的氧气氧化法生产工艺更换新型催化剂;苯酚的生产,要淘汰磺化法生产工艺,采用和完善异丙苯法工艺生产苯酚产品,并采取措施降低苯酚生产过程中的含酚污水量。此外,还考虑要引进甲醇羰基化制醋酸、邻二甲苯氧化制苯酐成套装置,来改造现有的醋酸和苯酐的落后生产技术。

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