【正文】 CO2進行回收利用，采用CO2與乙烯合成得到丙烯酸產(chǎn)物。項目建設(shè)進度在考慮建設(shè)過程中的各環(huán)節(jié)時間安排情況和干擾因素的影響，建設(shè)期定為兩年。 工藝特點本設(shè)計項目采用CO2與乙烯為原料，在催化劑作用下合成丙烯酸產(chǎn)物，采用的催化劑為Cu /ZnO2TiO2，采用的反應(yīng)器為光催化固定床反應(yīng)器。本設(shè)計采用的工藝中，催化劑及催化反應(yīng)器均為實驗室開發(fā)的新技術(shù)，工藝設(shè)計中面臨較大的困難和挑戰(zhàn)，本設(shè)計屬于創(chuàng)新性設(shè)計。本項目旨在利用電廠排放的煙氣中CO2，努力為大氣污染治理及全球變暖問題作出一定貢獻和探索。需要考慮原料、能源、水源、運輸和環(huán)境等方面的條件。4) 運輸條件慮靠近盡量考鐵路樞紐以及利用河流、運河、湖泊或海洋進行運輸?shù)目赡苄?，公路運輸可用作鐵路和水路的補充。7) 協(xié)作條件選擇在貯運、機修、公用工程（電力、蒸汽）和生活設(shè)施等方面具有良好協(xié)作條件的地區(qū)。 地理位置北侖區(qū)位于浙江省陸地的最東端，全國海岸線中樞，是全國重點沿海港口之一。41′44″至29176。境內(nèi)平原廣闊，河網(wǎng)交叉，山海延綿，有“四山一地一分水”之稱。它位于浙江省寧波市的北侖港畔，北隔杭州灣與浙江省海鹽縣的秦山核電站相望。2）原料乙烯浙江省寧波地區(qū)由臺塑企業(yè)獨資興建年產(chǎn)量為120萬噸的乙烯廠，可為本廠提供充足的原料乙烯。 自然條件北侖氣候：北侖區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和，濕潤，四季分明，光照充足，雨量充沛，無霜期長，氣候是假變化較大。有優(yōu)越的港口條件，北侖港水深、流順、不凍、不淤、腹地大，是中國大陸第二大港口——寧波港的主干港。形成以北侖城區(qū)為中心，輻射街道鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全區(qū)259個行政村公路貫通的公路運輸網(wǎng)絡(luò)。3）港口與航運20世紀(jì)初，穿山港建輪埠；1930年，梅山港建道頭，以泊帆船；年軛港適于?？针[蔽，是小艇優(yōu)良錨地與防臺之天然良港。今后的幾年，北侖區(qū)政府將要繼續(xù)狠抓項目促投資，努力增強發(fā)展后勁。并會深入實施優(yōu)勢企業(yè)培植和中小企業(yè)扶持計劃，促進工業(yè)經(jīng)濟全面復(fù)蘇。而且北侖區(qū)的工業(yè)比較發(fā)達，工業(yè)園區(qū)的發(fā)展為本廠的建設(shè)和發(fā)展提供了很好的保障。 附圖圖21 廠址位置第三章 工藝說明 工藝方案的選擇與比較二氧化碳（CO2）俗稱碳酸氣，也稱碳酸酐或碳酐，是碳的高價氧化物；；常溫、常壓下為無色、無臭、無味、無毒的氣體，；℃（ MPa），℃；微溶于水，溶液呈弱酸性。實際上，CO2是一種豐富的可利用資源，并且已經(jīng)在食品工業(yè)、機械加工、石油開采、化學(xué)工業(yè)等許多行業(yè)中得到應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源供需矛盾日趨嚴(yán)重，我國二氧化碳的排放量逐年增大；同時，《京都議定書》已經(jīng)于2005年2月16日正式生效，我國所面臨的二氧化碳減排的環(huán)保壓力和國際壓力也越來越大；因此，急需尋找適合我國國情的、控制CO2排放的能源戰(zhàn)略和技術(shù)路線；從而在減排二氧化碳的同時，充分利用這一寶貴的、特殊的資源。一、物理吸收法物理吸收法是在加壓條件下用有機溶劑對酸性氣體進行吸收來分離脫除酸氣成分。二、化學(xué)吸收法化學(xué)吸收法是使原料氣和化學(xué)溶劑在吸收塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，CO2被吸收至溶劑中成為富液，富液進入脫析塔加熱分解出CO，從而達到分離回收CO2的目的。通過加入緩蝕劑，活性胺和采用濃MEA工藝等方法以達到防腐、降低能耗等目的。ADIP法可用于脫除COH2S。該類吸收劑凈化度高，CO2濃度低達%，同時也可脫除H2S。該法主要用于煤、重油為原料所制合成氣的凈化。該法缺點是吸收劑價格昂貴，吸收過程中會發(fā)生降解。此法生成的各種鹽可作混合肥，因此，采用該法不僅可以實現(xiàn)CO2脫除，還通過生產(chǎn)的混肥將CO2固定到土地和植物有機體內(nèi)。目前，高溫吸附劑的研究主要集中在鋰基、鈣基吸附劑。低溫蒸餾法回收CO2的典型工藝是美國Koch Process公司的Ryan Holmes工藝，設(shè)備龐大、能耗較高，一般很少使用，只適用于油田開采現(xiàn)場采油率的提高。膜分離法難以得到高純度CO2。該吸收劑在吸收CO2的同時也可吸收電廠煙氣中的H2S。采用MDEA收劑法的吸收法，不僅可以分離回收電廠煙氣中的CO2，還可以有效脫除電廠煙氣中的H2S，電廠煙氣中的酸性氣體不僅含有H2S而且還有少量的SO2，是故，在進行吸收操作之前，我們先進行SO2的脫除工藝。 CO2轉(zhuǎn)化利用技術(shù)CO2的轉(zhuǎn)化利用是解決全球變暖問題的有效途徑。通常以CO乙烯為原料，采用光催化法合成丙烯酸。CO2和C2H4在固體催化劑Cu /ZnO2TiO2表面分別形成具有高反應(yīng)活性的臥式吸附態(tài)和非解離雙點吸附態(tài)，能夠高選擇性的促進丙烯酸的光合成。以CO2為原料的合成路線表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，具有誘人的工業(yè)前景，必將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益。由于CO2和環(huán)醚的反應(yīng)比與醇反應(yīng)容易進行，而且整個過程無毒物產(chǎn)生，因此，該技術(shù)得到快速發(fā)展，目前國外相關(guān)研究已進入工業(yè)化生產(chǎn)階段。采用了催化反應(yīng)精餾新技術(shù)，提高轉(zhuǎn)化率至99%以上。1969年，井上祥平首次報道了二乙基鋅/水催化CO2與環(huán)氧丙烷共聚生成交替型脂肪族聚碳酸酯共聚物，20世紀(jì)80年代后期，中科院、浙江大學(xué)、蘭州大學(xué)相繼開展了將CO2固定為可降解塑料的研究。這一成果標(biāo)志著我國CO2共聚物研究水平和生產(chǎn)能力已躋身于世界前列。隨著CO2塑料母粒生產(chǎn)技術(shù)的逐漸成熟和生產(chǎn)能力的不斷擴大，其生產(chǎn)成本將逐漸降低至普通塑料的水平。以CO2為原料生產(chǎn)的無機化工產(chǎn)品主要有輕質(zhì)MgCONa2COCaCO K2COBaCOLi2COMgO、鉛白[PbCO3一、碳酸鉀和碳酸氫鉀碳酸鉀主要是用于制造鉀玻璃、鉀肥皂和其他無機化學(xué)品，以及用于脫除工業(yè)氣體中的硫化氫和二氧化碳，也用于電焊條、油墨制造、印染工業(yè)等方面。利用CO2生產(chǎn)碳酸鉀和碳酸氫鉀，既減少了大氣中CO2的含量，又制備了碳酸鉀，以滿足市場對碳酸鉀的需求。三、硼砂硼砂的制備可用碳堿法，即將預(yù)處理的硼鎂礦粉與碳酸鈉溶液混合加熱，然后通入CO2，升壓后制得硼砂。五、碳酸鈣碳酸鈣可由CO2與石灰乳懸濁液反應(yīng)制得，采用不同的工藝可制備不同的碳酸鈣產(chǎn)品，如結(jié)晶碳酸鈣、沉淀碳酸鈣（輕質(zhì)碳酸鈣）、納米級碳酸鈣等。另外，用CO2制造純堿、尿素已是成熟工藝，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。由上?；ぴO(shè)計院為主開發(fā)的以焦炭為原料，二氧化碳和氧為氣化劑的部分氧化還原法連續(xù)氣化制備粗CO氣、采用組合裝置對粗CO氣進行凈化精制，生產(chǎn)高純CO氣的新工藝技術(shù)，在世界上我國首先實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，為工業(yè)化生產(chǎn)高純CO開辟了新的原料路線和生產(chǎn)路線。另外，由于CO2性質(zhì)穩(wěn)定、易于存放、使用安全，與CO加氫的合成路線相比，CO2加氫具有反應(yīng)條件溫和、選擇性高及CO2的轉(zhuǎn)化與游離CO無關(guān)等優(yōu)點。德國Lurgi和Sudchemie公司開發(fā)出一種用CO2為原料制甲醇的新工藝、新反應(yīng)器和新催化劑體系。催化劑研究雖取得了一定的進展，但要實現(xiàn)工業(yè)化仍有很大的難度。為了使反應(yīng)打破熱力學(xué)平衡的限制，人們已開始關(guān)注CO2加氫直接合成二甲醚，因為它不僅打破了CO2加氫制甲醇的熱力學(xué)平衡，使CO2轉(zhuǎn)化率得以提高，而且還可通過對該反應(yīng)的研究，了解CO2在傳統(tǒng)的合成氣直接制取二甲醚反應(yīng)中的作用，以改善現(xiàn)有的工藝過程。四、CO2制乙醇工業(yè)上乙醇的生產(chǎn)主要采用固體酸催化乙烯水合，該過程平衡轉(zhuǎn)化率低，開發(fā)有效的替代路線正成為國內(nèi)外研究的熱點，以CO2為原料進行合成乙醇的研究越來越得到科技工作者的重視，但由于該反應(yīng)對合成碳數(shù)越多的醇在熱力學(xué)上更有利，使得乙醇的選擇性不夠理想，同時催化劑以貴金屬作為主要成分，工業(yè)化生產(chǎn)也不現(xiàn)實。五、CO2制甲烷甲烷是重要的化工原料及家用、工業(yè)燃料。日本Kogyo Gijutsuin公司采用雙元合金催化劑（如CeNi或LaCo合金）研究時，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)產(chǎn)物中CH4含量可達55%～65%。日本東北電力公司和日立公司聯(lián)合，成功研制出一種將CO2轉(zhuǎn)化為甲烷的新型催化劑，其中99%是有活性鋁組成的載體，其余1%為覆蓋在載體表面上的錳和鐒，CO2轉(zhuǎn)化率為90%。七、CO2合成汽油、柴油、低分子烴類最近，由CO2出發(fā)合成低碳烯烴的研究引起了研究者的廣泛興趣。據(jù)報導(dǎo)，京都大學(xué)乾智行教授成功開發(fā)了以CO2合成汽油的工藝。日本開發(fā)了以CO2和天然氣為原料的兩步法高效合成烴的新工藝?？梢娪蒀O2作氧化劑的研究有很大的發(fā)展空間，二氧化碳化學(xué)也會得到迅猛的發(fā)展。上述幾種CO2的轉(zhuǎn)化利用方法各有特點，用電廠煙氣合成有機化工產(chǎn)品，相較于合成無機化工產(chǎn)品、C1產(chǎn)品更具有發(fā)展?jié)摿?。在以CO2為原料合成的有機化工產(chǎn)品的方法中，合成丙烯酸具有顯著優(yōu)勢：一、 成本低以電廠煙氣中的CO2為原料合成丙烯酸的工藝中，原料CO2直接由發(fā)電廠免費提供。該工藝的反應(yīng)條件溫和，易于控制，對反應(yīng)器的損害小。這些樹脂的應(yīng)用遍及涂料，塑料、紡織、皮革、造紙、建材，以及包裝材料等眾多部門。本工藝的反應(yīng)器為列管式光催化固定床反應(yīng)器。主要以酸、鹽和酯等形式用作單體，通過均聚或與其他單體共聚，制備高聚物。其危險特性： 易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。丙烯酸及其系列產(chǎn)品，近年得到迅速發(fā)展，成為重要的高分子化學(xué)工業(yè)的原料。主要應(yīng)用領(lǐng)域：(1)經(jīng)紗上漿料 由丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯腈、聚丙烯酸銨等原料配制的經(jīng)紗上漿料，比聚乙烯醇上漿料容量退漿，節(jié)省淀粉。(4)銅版紙涂飾劑 用丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸2乙基己酯、苯乙烯等四元共聚乳膠作銅版紙涂料，保色不泛黃，印刷性能好，不粘輥，比丁苯膠乳好可節(jié)省干酷素。其中丙烯催化氧化法為工業(yè)常用技術(shù)。該工藝采用的反應(yīng)器為列管式固定床反應(yīng)器，反應(yīng)在高丙烯濃度即丙烯的爆炸極限范圍內(nèi)操作，固定床反應(yīng)器傳熱能力較差，對于強放熱反應(yīng)存在“熱點溫度”，極易造成反應(yīng)溫度的驟升。該工藝的主要反應(yīng)歷程如下：主反應(yīng)：CO2+C2H4→CH2 =CHCOOH (36)副反應(yīng)：CO2+C2H4→CH3CHO+CO (37)本工藝應(yīng)用的反應(yīng)器為光催化固定床反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)圖如下：圖31 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖此反應(yīng)采用新型催化劑，應(yīng)用紫外線光源，為丙烯酸生產(chǎn)的新型技術(shù)。h)≤15≥100裝置投資小大裝置占地小大產(chǎn)品質(zhì)量純度純度較低純度高一. 二氧化碳、乙烯光催化法的優(yōu)勢光催化法的主要特點在于反應(yīng)的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在兩個方面:(1) 此反應(yīng)為一步反應(yīng)，副反應(yīng)較少；反應(yīng)原料之一的CO2來自電廠煙氣，成本低；反應(yīng)條件為120℃、常壓，易于控制；反應(yīng)選用的催化劑使用壽命長，選擇性高。此工藝相對發(fā)展比較早，也比較成熟，丙烯轉(zhuǎn)化率高，成本較低，然而基于丙烯催化氧化法工藝與光催化法的相比有著諸多的不足之處：反應(yīng)比較復(fù)雜，催化劑要求高，后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)物分離困難，大型化難度大等。吸收塔T0102塔釜富液從換熱器E0102經(jīng)過加熱后進入解吸塔T0103上部，解吸塔T0103塔釜設(shè)有虹吸式再沸器，再沸器采用低壓蒸汽加熱，解吸塔T0103塔頂?shù)玫劫|(zhì)量分?jǐn)?shù)為99%的回收CO2，該回收CO2送入罐區(qū)CO2儲罐以備儲存使用，解吸塔T0103塔釜得到解吸后的貧液用泵P0102送至換熱器E0102殼程，冷卻后進入吸收塔T0102塔頂，吸收劑循環(huán)利用。由反應(yīng)器R0101出來的混合氣主要有未反應(yīng)的CO2與C2H主產(chǎn)物丙烯酸、副產(chǎn)物乙醛、及少量的水和CO。然后進入CO2膜分離器T0301，CO2膜分離器T0301選用復(fù)合膜，將聚乙烯胺膜覆蓋在聚砜膜表面，其吸收效率為99%，可將絕大部分CO2分離出來。T0304底部出料再進入丙烯酸精餾塔T0305進行精餾，%的丙烯酸。 輔助原料（1）脫硫劑CuO／A12O3本廠應(yīng)用干法脫硫，脫硫劑為CuO／A12O3 ，應(yīng)用于CO2脫硫塔（2）吸收劑N甲基二乙醇胺吸收劑選用MDEA即N甲基二乙醇胺，吸收效果較好，易于解吸，耗能小。本工藝的催化劑裝填于光催化反應(yīng)器R0101中。用丙烯酸生產(chǎn)的聚丙烯和丙烯酸共聚物，傳統(tǒng)上只被用作分散劑、絮凝劑和增稠劑等。本工程生產(chǎn)的為“工業(yè)級丙烯酸”，2008年頒布的工業(yè)丙烯酸國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其規(guī)格為：丙烯酸型產(chǎn)品丙烯酸含量優(yōu)等品指標(biāo)為≥％，色度優(yōu)等品指標(biāo)為≤15號（鉑鈷色號）。CHEMCAD Page 1Stream No. 1 2 3 4Temp C * * Pres MPa * * Enth MJ/h +005 +005 +005 59622. Vapor mole fraction Total kmol/h Total kg/h Total std L m3/h Total std V m3/h Flowrates in kg/hCarbon Dioxide Carbon Monoxide Oxygen Nitrogen Wa