1,3-丙二醇(1,3-PDO)是一种无色、无味的粘稠液体，可溶于水、醇、醚等多种有机溶剂，是一种重要的化工原料，也是合成增塑剂、洗涤剂、防腐剂、乳化剂的原料。特别是制造性能优异的PTT纤维，既具有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的性能，又具有尼龙良好的回弹性和抗污染性，在地毯、工程塑料、服装面料等领域广泛应用。长期以来，全球1,3-丙二醇的工业产量很低，价格高，阻碍了聚对苯二甲酸丙二酯行业的发展。

它是生产聚对苯二甲酸丙二醋(PTT)的主要原料，可以使聚醋具有自然循环的可生物降解特性。PTT较聚对苯二甲酸乙二醋(PET),聚对苯二甲酸丁二醋(PBT)具有更优良的性能，兼具PET的高性能和PBT的易加工性，是目前公认的、最好的升级换代产品。但是，由于1,3-PDO的价格昂贵，制约了它在应用领域内的发展。从20世纪90年代起，低成本1,3-PDO合成工艺的开发研究工作在世界范围内展开。国际市场主要由德国Degussa公司、美国壳牌公司和美国杜邦公司三家垄断。早在1948年，美国Shell公司就申请了以丙烯醛水合路线合1,3-PDO的专利;到了20世纪60年代一70年代，又将此专利进行了产业化实施。进入20世纪80年代一90年代，德国Degussa公司开发了丙烯醛路线制备1,3-PDO的方法。之后，美国Shell公司又开发出以环氧乙烷(E0)为原料生产1,3-PDO的生产工艺，并于1996年实现工业化生产，才使大批量生产PTT纤维成为可能。杜邦公司采用的是自己最近创新的生物工程法(MF法)，其与世界第二大工业酶生产Genencor国际有限公司联合在世界范围内申请了“一步发酵法生产1,3-PDO”的专利。目前，具有工业应用前景的1,3-PDO生产方法，主要有环氧乙烷(E0)羧基化法、丙烯醛水合氢化技术和生物工程法等共三种，其中，前两种己经实现了工业化生产，后一种技术正在进行工业化研究。而由于石油资源的不可再生性，储量必然日益枯竭，因此利用可再生的生物原料、采用MF法生产1,3-PDO势在必行。

目前我们已具备的条件：Aspen Plus和Auto CAD软件的运用

二、研究目标及主要内容：

以Mo-Bi-X复合催化剂和细颗粒Raney镍催化剂生产1，3-丙二醇，产品纯度为99.90wt%。

本工艺包括预处理工段、丙烯氧化工段、丙烯醛精制工段、丙烯醛水合工段、3-HPA加氢工段、PDO精制工段、原料回收工段。

预处理工段原料丙烯、饱和水蒸汽和空气通入混合器，经预热器升温进入一级氰化工段；

丙烯氧化工段将原料丙烯、饱和水蒸汽以及空气通入反应器，经反应后得到丙烯醛、丙烯酸、二氧化碳等物质，将氧化反应产物经过水吸收、分离得到的丙烯、氧气进入原料回收工段，丙烯醛、水、丙烯酸进入丙烯醛精制工段。

原料回收工段通过干燥器将气体中的水分全部排出，剩余的丙烯、氧气与来自丙烯醛精制工段的丙烯、氧气混合后作为原料回收，高纯度氮气通过换热器进行余热回收。

丙烯醛精制工段利用两座精馏塔分别先将来自吸收塔塔釜物料中的氧气和丙烯分离作为原料回收，塔釜物料再经过精馏，塔顶得到丙烯醛水溶液进入丙烯醛水合工段，塔釜的水作为吸收剂循环进入前面的吸收塔。

丙烯醛水合工段将丙烯醛水溶液通入反应器，得到3-HPA、C6H10O3、C6H8O2，未反应的丙烯醛通过精馏塔塔顶循环与来自丙烯醛精制工段丙烯醛水溶液混合，塔釜物料进入3-HPA加氢工段。

3-HPA加氢工段对3-HPA进行两段加氢得到PDO、ACL、NPA，由闪蒸罐分离的氢气循环进入混合器，低纯度的PDO进入PDO精制工段。

PDO精制工段利用三座精馏塔得到99.9%的PDO，96.2%的ACL，分离出的水循环进入丙烯醛水合工段。

三、项目创新特色概述：

本项目以“安全稳健、节能环保、资源化利用、可持续发展、有效融合”的设计原则进行了初步设计。通过查阅文献、市场调研确定了以糖厂的废水为原料，采用葡萄糖生物转化法制1，3-POD，用Aspen Plus软件完成全流程的工艺模拟，并对全流程进行物料衡算和能量衡算。再根据模拟数据并结合Aspen Energy Analyzer软件对过程进行了热集成分析，确定了本项目的节能方案。在此基础上再用Aspen Plus软件对所需的公用工程进行了模拟计算和优化设计。根据流程模拟数据对设备进行选型，并利用SW-6对设备进行设计与校核。在控制上，我们运用HAZOP分析、道氏化学火灾、爆炸危险指数评价系统等一系列方法进行了安全评估后设置SIS、DCS和ESD相结合的控制系统。在环境安全上采用Risk System软件、ALOHA软件等一系列软件进行相关评估。图纸方面，主要完成了PFD（物料流程图）、P&ID（带控制点工艺流程图）、车间布置图、重要设备装配图、厂区布置总平面图。文档方面，完成了包括《可行性研究报告》、《初步设计说明书》、《环境评价》等一系列设计文档。 

在1,3-PDO的各种生产方法中，EO法原料易得，但设备投资较大，技术难度高，特别是催化剂体系复杂，工艺苛刻且不稳定，配位体剧毒，采用此工艺路线，需具有较高综合技术水平，其工业化技术难度大，开发周期长，在短期内难以实现该技术国产化。

MF法研究近几年取得了很大的进展，可望在近年投人工业化生产，但从美国杜邦公司的研究开发中看出，其转化率低，产率低，更重要的是该法需经基因工程改造菌种才能实现较高的收率，而且该法至今仍处于工业化转化阶段，因此国内开发生物工程工业化生产技术尚待时日。

醇醛缩合法具有原料价廉易得，操作条件温和的优点，在经济、技术上是一条比较可行的合成路线，但副产物较多，纯化分离困难。目前国内外对醇醛缩合法的研究报道较少。

烯醛缩合法原料价廉易得，1,3-PDO收率高，副产物醋酸酯是可转化为1,3-PDO的先驱体，但该技术路线的化学过程较复杂，工业化困难。

AC法生产成本较高，但反应条件比较温和，技术难度不是很大，中国石油兰州石化公司曾进行过300t/a规模的由丙烯为原料制丙烯醛中试，还相应开发成功丙烯醛、丙烯酸2个成熟牌号的催化剂，实现了工业应用。同时，中国石油兰州石化公司在烃类水合和选择性加氢上已有工业化经验和技术，在丙烯醛水合与加氢技术上已进行了实验室探索，取得了初步研究结果，使1,3-PDO合成可从丙烯醛为起始原料，也可从丙烯氧化制丙烯醛开始。采用丙烯醛水合氢化法工艺条件缓和，加氢工艺成熟，对设备要求不高，符合我国国情，研究和开发丙烯醛水合制1,3-PDO工业技术依据国内的现有状况是可行的，预计将在不太长的技术开发周期内实现产业化，具有较广阔的工业化应用前景。

综上所述，本项目先采用丙烯制丙烯醛水合加氢法通过丙烯氧化反应得到丙烯醛、丙烯醛精制、丙烯醛水合反应、3-HPA加氢反应得到1，3-丙二醇，最后通过PDO精制得到纯度为99.9%的1，3-丙二醇。故此工艺方案原子经济性好，能耗较低，具有充分的可行性。     

四、项目研究技术路线：

    本项目选择丙烯制丙烯醛水合加氢法生产工艺，全厂装置分为七个工段，分别是预处理工段、丙烯氧化工段、原料回收工段、丙烯醛精制工段、丙烯醛水合工段，3-HPA加氢工段和PDO精制工段。

Aspen Plus的学习和运用、Auto CAD的学习和运用、文档的编写、3D漫游的制作

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