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醋酸钴、醋酸锰低成本高效无污染生产新工艺
发布日期 : 2020-06-28     作者 :     来源 :

为适应PTA工业提高产品质量、降低生产成本、提高工作效率需要而研究开发成功的醋酸钴锰生产新工艺技术,生产效率至少比传统工艺提高100倍,具有投资小、建设周期短、可实现直接与PTA及TMA装置的配套,并降低催化剂调制过程成本,改进操作环境;通过利用PTA氧化反应器排出的稀醋酸还可进一步降低PTA或催化剂生产成本,不存在环境污染。采用此项技术于1997年在济南建成首套工业化生产装置,也是国际上首套此类技术装置,催化剂活性优于晶体催化剂;2003年4月在仪征化纤集团建成第二套同类装置,至今一直稳定运行。目前此项技术又获得新进展,所有物料及能源实现全密闭循环,已获得发明专利授权,并于2004年5月在南京昂扬公司建成第三套同类装置,产品也已应用于多家TMA和扬子石化PTA等装置,此外,新技术更加适合为PTA装置配套,并可与PTA或TMA催化剂调制部分融合,减少PTA或TMA装置催化剂调制部分投资,催化剂装置投资也大幅减少,催化剂生产能源消耗小于传统工艺的1/20,无环境污染,是目前国际上运行成本最低、原料消耗最少(原料金属钴、锰和醋酸达到或接近理论消耗)、生产产品质量最稳定、杂质含量最低的成熟技术。一、项目背景醋酸钴及醋酸锰是由对二甲苯经液相氧化制备对苯二甲酸时的最主要催化剂,对于醋酸钴,国内外早期的工艺一般采用硝酸法生产,其主要特点是:首先将金属钴用硝酸溶解,再加入碳酸钠使之转化为碳酸钴,生成的碳酸钴经水洗脱盐后,用醋酸中和使之成为醋酸钴,再经浓缩、结晶、提纯、分离、干燥等得到成品,在用作催化剂时,还要经过溶解等,此工艺所需设备多、流程长、设备腐蚀严重,存在严重环境污染、生产中钴(依赖进口)消耗量大,需重复回收处理,生产成本高。为了降低成本,人们又改进了硝酸法,即采用硝酸醋酸混酸工艺,通过控制混酸中硝酸浓度、降低产品浓度和结晶除杂等合成醋酸钴,目前国内多采用此工艺,但此工艺仍存在环境污染、反应生产效率低、能源消耗大、反应后期钴活性降低、钴消耗大、镍铜容易进入产品、产品中硝酸盐高等缺陷。为了从根本上解决环境污染问题、降低生产成本以及提高产品质量,早在二十几年前,国外就在探索一步法合成醋酸钴新工艺,但在一些关键性技术上,一直未取得突破性进展,这就是国际上一直未能实现工业化高效率、无污染生产醋酸钴的原因。二、项目的必要性和经济意义 醋酸钴锰是PTA生产时必不可少的催化剂,根据不同PTA生产工艺,每生产1万吨PTA,醋酸钴及醋酸锰消耗量一般在1.6~3.0吨及0.8~3.0吨,国内外生产商拥有的PTA装置规模一般在7.5万吨至100万吨,新上PTA装置的单线设计生产能力一般均在45万吨以上,正常生产后将达到60万吨以上,部分PTA生产基地还计划将PTA产能提高到200万吨以上。在催化剂应用上,目前许多厂家是采用将购进的晶体醋酸钴、醋酸锰加水及醋酸溶解后使用,近年来,为了PTA工厂方便应用,部分催化剂生产厂家也尝试在出厂前先将催化剂溶解再出售,但不管何种方式,均不能使PTA生产商降低应用成本。随着国内外化纤行业竞争的日益加剧,PTA市场的利润空间也将大幅度缩小是毫无疑问的;此外,就目前PTA装置而言,改造现有装置使其每增加1万吨产能,投资约在1300万元以上,新建装置每万吨产能所需投资则在4000万元以上,每吨PTA利润即使长期保持在600元,每万吨PTA的年利润也只在600万元。如果采用本项国际上最新的醋酸钴、醋酸锰生产新技术,为PTA装置建设一套催化剂配套装置,每吨醋酸钴及醋酸锰的利润也分别达到1.8万元和0.5万元,而且可充分利用PTA装置的回收稀醋酸,有利于PTA降低成本,此外采用新工艺生产的催化剂中不含硝酸盐、氯化物、硫酸盐、碱及碱土金属、镍含量小于标准规定的1/10,可以提高催化活性和PTA产品质量。在催化剂装置投资方面,对于60万吨PTA生产装置,直接配套醋酸钴、醋酸锰或复合催化剂装置的总投资不超过100万元,即使对于300万吨PTA生产装置,直接配套醋酸钴、醋酸锰或复合催化剂装置的总投资也不超过200万元,全部占地面积小于200平方米。以60万吨PTA装置年实际需要折合晶体醋酸钴锰分别120吨和150吨计算,年利税超过355万元,年利润超过290万元,相当于好年份生产约5000吨PTA的利润。此外,采用新技术在PTA装置上自配套生产醋酸钴锰催化剂,不仅节约PTA装置催化剂调配部分投资和操作空间,而且能源消耗低,无废弃物排放,不存在环境污染,整个装置操作人员不超过3人,还可同时完成PTA催化剂调配工作,劳动力及管理成本也数倍降低。由此可见,采用最新醋酸钴锰生产技术为PTA装置配套,不仅投资回报率显著,而且技术及产品方案也适应了PTA装置改进管理、提高产品质量、降低成本和环保的要求。仪征化纤公司采用本项技术已连续稳定运行两年多。

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