引领产业成长,助力行业发展 ——记成达公司在BDO全产业链领域的工程技术成就


60余年来,中国成达工程有限公司(以下简称成达公司,原化工部第八设计院)始终以振兴民族工业为己任,以引领工程行业发展为使命,坚持创新驱动发展战略,持续加大技术创新投入,不断增强自主创新能力,取得了一大批具有自主知识产权的技术创新成果,创造了丰富的物质文明和精神文明,保持了在行业中的技术领先地位,为中国化工事业的发展做出重大贡献。

在党的二十大即将召开之际,成达公司坚决贯彻落实党中央决策部署,始终面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,坚持创新驱动高质量发展,勇攀高峰,追求卓越,为建成世界科技强国、实现中华民族伟大复兴不断做出新的更大贡献!

1,4-丁二醇(BDO)是一种重要的化工原料,主要用于生产可降解塑料PBAT/PBS、高性能工程塑料与纤维PBT、聚氨酯超软弹性纤维及高弹性橡胶、重要溶剂与中间体THF/GBL/NMP等,在医药、化工、纺织、造纸、汽车和日用化工等领域应用极为广泛。近年来,随着人们对塑料污染的日益关注和国家“禁塑令”的实施,完全可降解塑料PBAT/PBS迎来了快速发展期,其原料BDO成为影响其发展的关键。目前BDO生产主要采用炔醛法工艺,其上游装置包括乙炔生产装置、甲醛装置、制氢装置,下游产业主要包括PBAT/PBT/PBS 、THF/PTMEG、聚氨酯、GBL、NMP等。成达公司从2003年参与四川天华引进首套英威达2.5万吨/年BDO装置开始,近20年时间里,凭借卓越的技术实力和工程转化能力,实现了持续不断的突破和创新,在BDO上下游全产业链工程领域取得了骄人的业绩与成就。

行业领域的引领者,业主信赖的服务商

自2003年以来,成达公司承接的BDO项目多达20余个,合计总产能达300万吨/年以上,占全国BDO总产能的75%以上。国内BDO龙头企业新疆美克化工股份有限公司一期、二期、三期BDO项目均由成达公司总承包,长周期、满负荷、高质量的稳定运行为企业创造了良好的效益,使得美克化工毫不迟疑地将第四期和第五期的BDO项目授予成达公司总承包,美克化工五期BDO项目还创造了“当月签约、当月开工”的新记录;成达公司在新疆蓝山屯河能源有限公司二期BDO项目中实现了18个月顺利投产的最快记录;2021年5月,成达公司签署的内蒙古华恒能源科技有限公司BDO-PTMEG-PBAT新型材料一体化项目,是行业产业链最长的BDO项目;2022年4月8日,成达公司设计的全球首套单线30万吨/年BDO项目——内蒙古君正化工BDO项目正式开工,再次刷新了行业单线产能记录,在节约投资成本、降低生产能耗和成本、减少操作人员数量、节省装置占地等方面具有显著提升作用,成达公司又一次站在了BDO行业的最前沿。

成达公司在BDO项目工程设计领域的卓越表现,赢得了业主的广泛认可和赞扬,成为BDO项目品质和建设速度的代名词。品质和速度源于专业,凭借二十多年积累下深厚的技术实力和丰富的工程项目经验,成达公司成为了行业领域的引领者和业主信赖的服务商,在行业内斩获多项荣誉,包括国家级、省部级优秀设计、优秀工程总承包、优秀咨询成果等各类奖项10余项。

全产业链布局,筑牢发展高地

成达公司不仅占领BDO工程技术领域的制高点,而且在上、下游包括天然气乙炔、可降解工程塑料PBAT/PBS、PTMEG、氨纶、GBL、NMP等产品领域,进行全产业链布局,充分发挥自身的专业技术优势和丰富的工程建设管理经验,在BDO行业市场上筑牢发展高地。

乙炔是炔醛法BDO上游的核心原料,鉴于我国资源禀赋,天然气制乙炔和煤原料(电石)制乙炔是我国并举发展的两条生产路线。成达公司在两个工程技术领域都具有领先的地位。1970年,成达公司开始致力于天然气制乙炔装置的设计工作,首套四川维尼纶厂28700吨/年天然气乙炔装置于1973年顺利投产。此后,国内所有已建或正在建设的同类装置的工程设计均由成达公司承担,服务的业主包括青海盐湖集团、美克化工、万华集团、延长集团、福建永荣集团、四川天华、重庆弛源等等,市场份额达到100%,成为天然气化工领域的排头兵。

延长乙炔项目

青海盐湖化工天然气乙炔I/II期项目

近年来,BDO下游产品需求强劲,成达公司在BDO下游产业链上先后承担了四川天华股份有限公司4.6万吨/年PTMEG、国电英力特宁东2×4.6万吨/年PTMEG、陕西比迪欧化工有限公司4.6万吨PTMEG、万华眉山6万吨/年PBAT、山东道恩12万吨/年PBAT、内蒙古华恒4×4.6万吨/年PTMEG和6万吨/年PBAT、蓝山屯河2×4.6万吨/年PTMEG、恒力石化(大连)2×6万吨/年PTMEG、内蒙君正2×6万吨/年PTMEG、中润化学10万吨/年GBL和10万吨/年NMP等项目的设计或总承包,助力BDO下游可降解塑料和高性能聚合新材料的发展,奠定了成达公司在BDO全产业链工程领域的领头羊地位。

美克化工BDO项目一、二期

技术创新显成效,设备国产迎突破

成达公司在BDO全产业链各产品技术上持续进行技术创新和优化,不断强化自身实力,始终保持行业领先地位。近年来,成达公司在重大设备国产化(具有自主知识产权)、设备大型化、降低投资、副产品回收、降低原材料和能源消耗、尾气的综合回收利用等方面开展了创新性的研究和技术开发工作,获得40多项发明和实用新型专利,为BDO行业发展做出了突出贡献。

成达公司BDO产业链领域的主要专利技术清单

序号名称类型专利号
11,4-丁二醇装置含乙炔弛放气回收装置及回收方法发明专利ZL201610762897.0
2一种1,4—丁二醇生产废水处理的方法发明专利ZL200710077937.9
3一种天然气制乙炔中真空压缩机的密封方法发明专利ZL201711422220.3
4湿法乙炔电石渣处理新工艺发明专利ZL201811427940.3
5用于高压往复泵的填料轴封结构发明专利ZL201410026553.4
6电石渣在水泥生产贮备中的安全环保处理系统及其处理工艺发明专利ZL201810165558.3
7一种石油化工废水中挥发性有机物高效去除的系统实用新型ZL202120042836.3
8一种湿式气柜底板结构实用新型ZL202020411838.0
9一种湿式气柜活动塔节的柔性支撑结构实用新型ZL202020411794.1
10一种减少高架火炬前阻火器堵塞的装置实用新型ZL202020199063.5
11一种炭黑水废气治理系统及应用其的炭黑脱除系统实用新型ZL201922096259.1
12一种新型BYD废催化剂处理系统实用新型ZL201922072194.7
13一种大型湿式气柜紧急切断装置及一种大型湿式气柜实用新型ZL201922068787.6
14一种防止催化剂夹带的BDO生产系统实用新型ZL201922069571.1
15一种天然气制乙炔的高级炔输送装置实用新型ZL201922069586.8
16一种甲醛装置尾气热量回收装置实用新型ZL201921079630.7
17一种BYD生产装置实用新型ZL201921077332.4
18一种新型淤浆态过滤式反应器实用新型ZL201921076901.3
19一种减少天然气乙炔装置裂解气管线及设备堵塞的装置实用新型ZL201821370935.9
20一种裂解炉反应室实用新型ZL202122337678.7
21一种从1,4丁二醇装置加氢合成放空尾气中回收氢气的装置实用新型ZL201720832368.3
22甲醛反应器实用新型ZL201720011037.3
23天然气制乙炔装置NMP溶剂泵的机封系统实用新型ZL202121420398.6
24一种由1,4-丁二醇生产工艺的有机废液中回收1,4-丁二醇的装置实用新型ZL201620986381.X
25一种甲醛反应器实用新型ZL201520831298.0
26一种天然气阀门组智能模块箱实用新型ZL202120595886.4
27合成气废热锅炉实用新型ZL201520836802.6
28甲醇合成塔气体分布器实用新型ZL201520398707.2
29长孔波形分布径向氨合成塔实用新型ZL00222005.9
30复合式甲醇精馏塔实用新型ZL03250358.X
31自吸式顶装圆火焰燃料分级低NOx燃烧器实用新型ZL201320548586.6
32电石渣闭路循环气力输送实用新型ZL201220423129.X
33电石闭路循环气力输送系统实用新型ZL201320274822.X
34高效环保细碎电石制备系统实用新型ZL201320274973.5
35电石封闭输送系统实用新型ZL201620927367.2
36电石卸车装置除尘系统实用新型ZL201620927369.1
37一种电石取样制样装置实用新型ZL201821331062.0
38一种电石渣氮气闭路循环气力输送系统实用新型ZL201920518755.9
39用于湿法电石乙炔工艺的乙炔发生器实用新型ZL201822084613.4
40一种电石渣浆回收乙炔解析塔实用新型ZL201921385340.5
41种废酸电石渣混合反应器实用新型ZL201821965458.0
42一种固体粉料分级器实用新型ZL201821966647.X
43电石干法生产乙炔工艺中含乙炔电石渣尾气处理系统实用新型ZL201922368986.9
44一种用于大型反应器的多工况的过滤器实用新型ZL202122812759.8

成达公司B

DO

产业链核心技术创新成果介绍:

BDO装置大型化串并联新工艺

随着可降解塑料产业的蓬勃发展,30万吨规模BDO项目不断涌现,BDO装置的大型化需要新思路,成达公司研发一种四台BYD反应器串并联新工艺流程,圆满地解决了装置更换催化剂时的连续生产问题,并充分保证了反应系统的安全性,为BDO装置的大型化打下了坚实的基础。目前已经在多个30万吨BDO项目中得到了应用,将成达公司BDO技术的竞争力推升到了一个新高度。

美克化工二期BDO项目BYD区域框架

BDO循环液泵国产化国际先进水平

BDO装置循环液泵(高压化工屏蔽泵)是BDO生产线中的关键设备,运行压力为33.5MPa,输送介质温度为125℃,研制技术难度大,长期以来被国外少数公司垄断,价格昂贵、交货周期长、维修不及时,是制约我国BDO领域的“卡脖子”设备。2019年成达公司牵头与东方电机、蓝山屯河联合研发BDO装置循环液泵,并获得成功。该泵已投入工业应用并稳定高效运行,并于2022年5月通过中国通用机械工业协会主持的专家鉴定会。专家一致认为该产品达到国际先进水平,打破了国外厂商长期垄断。

目前该泵已获得市场大量推广选用,先后获得万华眉山项目、美克化工四期、美克化工五期、内蒙华恒、重庆驰原(替换原进口设备)、蓝山屯河三期、中泰金辉、四川永盈等项目选用,并将在2022年8月起陆续投入运行。

国产BDO循环液泵

新一代B

YD

给料泵

(高压往复泵)

研制完成

BYD给料泵(高压往复泵)是BDO生产线中的关键设备,排出压力高达31MPa,在石化及化工流程领域较为少见。该设备工况恶劣研制技术难度大,维护强度大,并长期以来被国外公司垄断,是制约我国BDO化工领域的“卡脖子”设备。成达公司联合合肥华升泵阀股份有限公司成功研制新一代BYD给料泵,在第一代BYD进料泵的基础上进行了多项技术创新,解决了现有国内外该泵普遍存在的问题,样机运转各项指标到达预期,特别是填料免维护寿命预期可达12个月,极大减轻用户单位后期维护压力,并提高了安全性。

国产新一代BYD给料泵

BDO装置联锁技术优化

随着BDO技术的发展,对生产过程的安全控制要求也愈发提高,成达公司BDO技术团队对现有装置的联锁技术进行优化,既保证了联锁的安全性、稳定性,也实现了联锁的高效经济,为提高成达公司BDO技术和经济竞争力打下了坚实的基础。

蓝山屯河BDO项目精馏框架

PTMEG装置排放废液中醋酸甲酯回收

成达公司研发出一种从PTMEG装置排放废液中回收醋酸甲酯和甲醇的新技术,实现了装置的减排,降低废物处理量,形成了低价值产品向高价值产品转变,创造了良好的经济效益和社会效益。目前该技术已经投入应用。

天然气制乙炔尾气生产合成氨/甲醇新技术

1)成达公司针对天然气制乙炔的尾气组分复杂、气量和组成波动大的特点,通过全流程计算机模拟,研究开发了尾气压缩、常温脱硫和两级加氢饱和新工艺,实现了尾气的洁净化,有效提升了尾气利用的可能性。

2)成达公司以净化后的天然气制乙炔的尾气为原料气,研发了合成气废锅、自吸式顶装圆火焰燃料分级低NOx燃烧器,以及综合利用洁净化的乙炔尾气和空分副产氮气制合成氨新工艺。合成氨装置能耗低于常规天然气生产合成氨装置能耗的先进值,节能降耗效果显著。

3)成达公司采用复合式甲醇精馏塔,开发了利用天然气制乙炔的尾气生产甲醇新工艺。甲醇装置能耗低于常规天然气生产甲醇装置能耗的先进值,节能降耗效果显著。

大型电石法乙炔绿色关键技术

该技术2021年获得四川省科学技术进步奖三等奖

1)成达公司建立了电石法乙炔的反应动力学模型和新型耙齿型慢速搅拌器推进模型,为乙炔发生器的优化和放大提供了理论基础。

2)成达公司研发了世界最大的φ4.2m高效乙炔发生器,电石转化率达99.8%,电石消耗对标国内领先值减少1%。单台产能3.3万吨/年,装置单系列产能16.5万吨/年。

3)成达公司开发了电石渣浆回收乙炔技术,采用倾斜塔盘的电石渣浆回收乙炔脱析塔,有效回收电石渣浆中的乙炔气,既可降低电石消耗,电石消耗同比减少1.2%,又消除乙炔气挥发在下游电石渣浆处理工序造成的安全隐患,为电石渣的进一步循环利用创造良好条件。

4)成达公司研发了电石储运的粉尘控制及回收技术和电石渣浆回收乙炔技术,电石消耗对标国内领先值分别减少2%和1.2%。

5)成达公司研发了电石筒仓安全保护技术和氮气闭路循环的电石渣气力输送技术,突破了筒仓储存电石的技术难题,既消除了乙炔气与空气混合的安全隐患,又解决了粉尘环境污染问题,确保本质安全。

6)成达公司研发了密闭电石渣处理废硫酸技术和电石渣分级器及组合技术,实现了乙炔清净废硫酸和电石渣的资源化综合利用。

天然气乙炔关键设备国产化

成达公司联合中船重工711所等成功开发天然气乙炔装置粗乙炔真空螺杆压缩机、裂解气螺杆压缩机,并在延长伴生气项目、万华眉山乙炔产业链项目和四川永盈新材料项目得到推广应用,成功实现天然气制乙炔装置大型裂解气压缩机和真空压缩机的国产化,打破了国外公司长期垄断,显著降低了设备投资,为中国制造添砖加瓦,助力新时代化工产业的高质量可持续发展。相比进口设备,国产两机具有操作性能更好、能耗更低、安全性更高优势。

国产粗乙炔真空螺杆压缩机

国产裂解气螺杆压缩机

天然气乙炔炭黑水密闭排放工艺

针对开放式炭黑水循环工艺有机废气排放多、污染严重的问题,成达公司成功实现了炭黑水的密闭排放工艺,极大地减少了有机废气的排放,提高了装置的环保水平。

BDO装置废气综合利用

近年来随着环保要求的不断提高以及节能增效意识的增强,成达公司在已有工程经验的基础上,对BDO装置的废气处理进行了创新设计,分类将各类废气进行有效回收,回收了废气中的氢气和乙炔,回收了废气中的有效热能,减轻了环保压力,为业主取得了显著经济效益。

不倦的努力只为更好的明天。节能降耗,绿色环保,为用户带来更多的效益是我们孜孜以求的目标。未来,成达公司将继续秉持“工程创造美好未来”的企业使命,以领先的工程科技水平不断满足人类对美好生活的追求,以孜孜不倦的态度追求专业精湛,不断开拓与创新,以工程科技助力国家“双碳”目标早日实现,为行业进步和经济社会发展做出更多更大的贡献。

(供稿丨成达公司有机及合成材料产品/领域技术团队 兰然)

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