国产锆材在醋酸项目中的成功应用及展望

2011年全国乙醛、醋酸及其衍生物技术、市场研讨会交流论文

初稿

国产锆材在醋酸项目中的成功应用及展望

康彦陈婷婷季琳李明利杨建朝

(西部钛业有限责任公司，陕西西安710201)

摘要: 我国醋酸行业近几年发展迅猛，就十二五规划对醋酸行业发展产生的影响来看，国产锆材在醋酸行业的大量应用已经成为必然的方向。与进口锆材相比，国产锆材具有多项优点，并且在国内有多年的成功应用案例，可以说我国已经从原材料、加工材、装备设计及制造等方面满足醋酸工业的国产化条件，通过国产化过程，必将全面促进醋酸工业产业升级。

关键词: 醋酸；国产锆材；成功应用；展望

1 醋酸行业发展迅速

我国醋酸行业近几年发展迅猛，产能、产量均有较大幅度的提高。2010年，我国醋酸行业产能空前释放，产量突破历史性的300万吨以上，年新增产量近90万吨。进出口贸易格局发生逆转，2010年醋酸出口量占当年产量的5.6%，成为净出口国。（见下图）

随着我国十二五规划的出台，对环保和产业升级提出更高要求，醋酸及其下游产业均受到一定影响，一方面产业进入整合调整阶段，落后工艺和缺乏竞争力的产能将被淘汰，为以后醋酸工业的规模化发展及腾飞创造了条件；另一方面，受整合影响，醋酸及其下游产业产能将有所下降，但短期内供过于求的局面将继续存在，醋酸行业将维持较低的盈利水平。

也是在这样的行业发展趋势下，醋酸行业对于设备的选型、设计将更加慎重，越来越多的在建、新建项目选择使用低压甲醇法。低压甲醇法全称低压甲醇羰基合成法，是当今国际上醋酸生产的首选工艺路线，采用该工艺的装置能力占世界醋酸总产能的66%【1】。该技术在国内开发的较迟，于1998年实现工业化，但由于其原料来源于煤，符合我国煤多油少的资源优势，且成本较其它工艺方法低，目前已成为国内醋酸生产的方向，目前国内采用甲醇法生产醋酸的企业见下表。

国内使用甲醇法生产醋酸的企业列表2

在羰基合成醋酸的反应中，由于介质具有很强的腐蚀性，必须选用锆等耐蚀特种材料。

2国产锆材在醋酸项目中的成功应用

2.1醋酸装置使用锆材的主要设备

设备名称材质

换热器管程：锆壳程：碳钢

转化釜冷凝器管程：锆壳程：碳钢

反应釜锆-钢复合板

转化釜锆-钢复合板

脱轻塔初冷器管程：碳钢壳程：锆

脱轻塔再沸器管程：锆壳程：碳钢

脱水塔再沸器管程：锆壳程：碳钢

2011年全国乙醛、醋酸及其衍生物技术、市场研讨会交流论文

脱水塔冷凝器管程：碳钢壳程：锆

成品塔再沸器管程：锆壳程：碳钢

提馏塔再沸器管程：锆壳程：碳钢

脱轻塔锆

脱水塔锆

轻组分塔再沸器锆

干燥塔再沸器锆

干燥塔锆

轻组分塔锆

反应器冷却泵锆

催化剂循环泵锆

反应器冷凝器管程：锆壳程：碳钢

反应器冷却器管程：锆壳程：碳钢

助催化剂反应器锆

2.2国产锆材优势

2008年之前，国内化工项目用锆材基本为美国所垄断。近年来，随着我国锆及锆合金铸锭和加工材生产工业化的实现，目前国内在建及拟建的大型醋酸项目已有相当比例使用国产锆材。与进口锆材相比，国产锆材具有物美价廉、交货期短的特点。价格方面，一套20万吨/年醋酸生产设备就需要锆120吨左右、哈氏合金100吨左右，而进口锆材基本上高于国内的35%以上，这样一套设备仅材料费即可节约成本约五千万。质量方面，据合肥通用所测试，西部钛业有限责任公司所生产锆材的表面质量良好，腐蚀性能数据已优于美国华昌公司。交货期方面，受生产周期、港口货运等因素的综合影响，目前国外锆材的交货期也长于国内12个月以上。

近年来，我国海绵锆相关企业通过生产工艺优化及技术改造解决了工业海绵钛生产技术难题，形成了批量生产工业级海绵锆的能力。主要有中信锦州铁合金股份有限公司、锦州宝钛华神钛业有限公司、朝阳百盛锆钛股份有限公司、江西晶安高科技股份有限公司等，已具备3000吨/年工业级海绵锆的生产能力。

我国于上世纪六十年代开始锆及其合金材料的研发与生产，主要研究单位是西北有色金属研究院。1965年西北有色金属研究院就设立第五研究室，其502组专门从事锆材研究。发展至1996年，第五研究室整体改制成为钛合金研究所，下设钛、锆、铪等金属研究室，期间多次荣获国家荣誉。（见下表）2004年以钛合金研究所为主要力量，西北有色金属研究院成立最大的产业实体——西部钛业有限责任公司，历经5年的发展，西部钛业公司生产的钛加工材已经牢牢占据了国内前两名的位置，2009年，西部钛业有限责任公司开始锆管材、锆板材的批量化试制研究和生产。2010年至今，西部钛业公司作为国产锆材的领跑者，共生产销售锆材240余吨，其中管材80吨，板材160吨，居有色金属行业之首。

2.3国产锆材在醋酸项目中的成功应用

随着中国经济迅猛发展，化工产品需求量迅速增大，国内多个使用锆材的醋酸行业项目相继成批成套上马，锆材在更多化工生产过程中使用的可行性调研和研究项目也在迅速展开，致使国内对锆材料的需求量快速增长。由于国外锆材产能有限，采购越来越困难(采购价格高，到货周期长)，显然国外锆材供应远远不能满足曰内各行业对锆材的需求，这为锆材国产化提供了难得的机遇。

2008年6月，西核公司为山东金沂蒙有限公司醋酸项目承制的首台国产醋酸反应器运抵工程安装现场，此举标志着醋酸反应器打破了该设备长期依赖进口的局面，成功实现国产化，确立了我国在醋酸反应器设备制造领域的地位。

2009年4月26日，国内首套羰基合成年产20万吨醋酸国产化成套装置通过了中国化工装备协会组织的技术鉴定。专家们给予的评价是：制造水平达到国内同类装置的领先水平, 完全可以替代进口，具有广阔应用前景。这套由合肥通用机械研究所设计、云南大为装备制造有限公司制造的醋酸成套装置由20个装置组成，包括脱水塔，反应釜等5个关键装置，全部采用锆、锆镍合金等特种材料，制造过程中采用了等离子焊，水刀切割，氦检漏等先进工艺，可节约设备购置费约6000多万元。该装置的研制完成，结束了我国不能设计制造醋酸特材成套装置的历史，形成了自主知识产权，打破了国外技术封锁。

目前，西南化工研究院、合肥通用机械研究所等研究单位已具备年产20万吨羰基合成醋酸成套装置设计能力。南京斯迈柯特种金属装备股份有限公司、西部金属材料股份有限公司、南京宝色股份公司、云南大为装备制造有限公司等特种装备制造公司具备了锆材设备制造能力。以上企业打破了国外的技术封锁，在制造过程中采用了等离子焊接、水切割、氦检漏等先进工艺技术成功地设计制造醋酸特材成套装置。