程才
（河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城476600）
［摘 要］河南龙宇煤化工有限公司400 kt/a甲醇羰基化合成醋酸装置于2016年8月投产，经过一系列优化改造，2021年9月醋酸产能（产量折合）达到500 kt/a。近年来，河南龙宇在不改变原工艺配置的情况下，通过催化剂体系优化（2021年8月将铑-碘系催化剂改为钌-铱系催化剂）与生产操作优化调整（如减少高负荷下的催化剂流失、调整原料气放空量与降低吸收液温度、适度提高醋酸反应器压力、控制醋酸精馏系统产品水含量、定期反冲洗水冷器），以及实施一系列优化改造（如通过技改实现母液循环泵单泵运行、母液循环冷却系统增设废锅副产蒸汽、醋酸精馏气相冷却采用热耦合技术、放空的CO尾气二次回收利用、蒸汽冷凝液回收利用、精制塔优化改造），并探索与实施错峰用电，醋酸装置能耗水平由改造前的三级能耗之下（2018年其工业冰醋酸单位产品综合能耗为140 kgce/t）提升至二级能耗之上（2024年其工业冰醋酸单位产品综合能耗为87.5 kgce/t）。
［关键词］甲醇羰基化合成醋酸装置；节能降耗；铑-碘系催化剂；钌-铱系催化剂；操作优化；优化改造；错峰用电
［中图分类号］TQ225.12+2 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）04-0039-04
0 引 言
河南龙宇煤化工有限公司（简称河南龙宇）醋酸厂400 kt/a甲醇羰基化合成醋酸装置于2016年8月投产，以河南龙宇500 kt/a煤制甲醇装置所产甲醇与CO为原料；2021年8月醋酸装置在改变催化剂体系（由铑-碘系催化剂改为钌-铱系催化剂）后，经过一系列优化改造（如反应区增设废锅副产0.4 MPa蒸汽、余热回收流程升级为废锅+冷却器模式等），2021年9月醋酸产能（产量折合）达到500 kt/a。随着近年来煤炭价格上涨及国内醋酸产能持续增长，加之《工业硫酸、稀硝酸和冰醋酸单位产品能源消耗限额》（GB 29141—2024）的实施（工业冰醋酸单位产品综合能耗限额等级之一级、二级、三级分别为70 kgce/t、90 kgce/t、120 kgce/t），落后产能将逐步被淘汰。为适应市场环境，近年来河南龙宇在不改变原工艺配置的情况下，经过生产操作优化调整及一系列优化改造实现了醋酸装置的节能降耗——能耗水平由改造前的三级之下（2018年其工业冰醋酸单位产品综合能耗为140 kgce/t）提升至二级能耗之上（2024年其工业冰醋酸单位产品综合能耗为87.5 kgce/t）。以下对近几年开展的节能降耗工作作一总结。
1 催化剂体系优化
择优挑选催化剂，保证系统内催化剂浓度，利于甲醇羰基化合成醋酸装置的高负荷运行。在保持原系统工艺配置的情况下，要提高产量则须提高反应速率，而催化剂浓度越高，正反应速率也就越快。甲醇羰基化合成醋酸工艺已是一套比较成熟的技术体系，所用催化剂从最早的金属钴到后来的铑-碘系催化剂，再到现在的钌-铱系催化剂（河南龙宇2021年9月开始采用钌-铱系催化剂）。甲醇羰基化合成醋酸是典型的放热反应，在铑-碘系催化剂与钌-铱系催化剂中，铑-碘体系工况相对较温和，但在提高产能上不如钌-铱系催化剂，且价格高于钌-铱系催化剂。生产实践表明，系统负荷越高，产品单耗越低。
2 生产操作优化调整措施
2.1 减少高负荷下催化剂的流失
低负荷工况下，催化剂不易流失，但会造成资源浪费，系统运行效率不高；高负荷工况下，就需做好催化剂的洗涤回收，以减少催化剂流失。醋酸装置高负荷运行时，大量高压饱和液体会进入低压容器中，液体闪蒸过程中催化剂势必会被后续系统带走一部分，因钌-铱系催化剂价格昂贵，减少催化剂流失就是比较重要的节能降耗举措。甲醇羰基化合成醋酸装置生产单元大体上为反应—闪蒸—精馏，在闪蒸与精馏中间有一道洗涤（也称预洗）工序，利用精馏轻相液体作为洗涤液。2021年9月，河南龙宇开始适当降低精馏轻相液体温度，将其控制在19～23 ℃（之前控制在40 ℃以上），如此能更有效地使固体催化剂颗粒随液相一起返回反应系统，既减轻后续精馏系统的负荷，又减少催化剂的流失。
2.2 调整原料气放空量与降低吸收液温度
高CO分压对甲醇羰基化反应是有利的，但会增加原料气单耗；而过高的放空量会带走一部分甲基碘（助催化剂）及甲醇，且会加剧管道的腐蚀、设备老化，无形中增加了生产成本。为此，河南龙宇采取了适当降低尾气吸收系统的温度（用降温后的甲醇液吸收反应后排出的原料气以及反应生成的部分杂质气体）的调整措施，将其控制在5.0～5.5 ℃（之前控制在5～7 ℃），提升了甲醇吸收液的吸收能力，减少了尾气放空带走的甲醇、甲基碘等；同时，2021年9月河南龙宇开始调整原料气放空量，大致由之前的2 200～2 400 m3/h调降至1 800～2 200 m3/h，也有利于减少甲醇及催化剂损耗。实践表明，当原料气压力与质量在合理范围内，放空气中甲醇含量（分析数据）≤0.01%，可以节约CO约200 m3/h（标态，下同），全年（年运行时间以8 000 h计，下同）可节约CO约1 600 km3。
2.3 适度提高醋酸反应器压力
醋酸反应器压力（通过调节原料气CO进料压力实现）原控制在2.80 MPa，生产中面临甲醇、CO单耗偏高，以及副反应偏多等现象——反应器压力低导致体系内CO浓度下降，反应速率降低，甲醇和CO无法充分反应，反应转化率偏低，单耗高，且还会导致副反应增多，如甲醇脱水生成二甲醚、酯化反应生成醋酸甲酯及副产物丙酸等，副产物多造成产品纯度降低，增加后续分离难度，导致系统生产成本增高。
2024年10月河南龙宇开始逐步提高醋酸反应器压力至2.87 MPa，以期促进反应进程、减少副反应：① 气体在液相中的溶解度通常随着其压力的升高而增大，醋酸反应器压力增大，液相中CO浓度提高，能提升反应速率；② 增大反应物（CO）的浓度，能推动反应正向进行，从而提高反应转化率；③ 甲醇羰基化合成醋酸装置中，催化剂在高压下更加稳定，CO作为配体，其较高的压力有助于维持催化剂的活性结构，防止其分解或失活；④ 原料气CO压力低，副反应会相对更多（如生成其他羰基化合物或分解产物），而较高的压力能抑制副反应——主反应速率提高，反应时间缩短，减少副反应发生的概率；⑤ 提高原料气CO压力，可提高催化剂稳定性，加快反应速率，并可适当调整反应器放空量，降低CO放空分压与CO单耗。
2.4 控制醋酸精馏系统产品水含量
更多内容详见《中氮肥》2026年第4期