【正文】 74 / 79目錄第一章 總論 1 項(xiàng)目概況 1 調(diào)研依據(jù) 1 項(xiàng)目背景 1 能源問(wèn)題 1 碳四烴利用方式 3 碳四組分中異丁烷的深加工產(chǎn)品與技術(shù) 5 UOP Oleflex 工藝 5 ABB Lummus Crest 的Catofin 工藝 6 Phillips STAR 工藝 6 SnamprogettiYarsintez FBD 24 工藝 7 本廠建設(shè)意義 7第二章 異丁烷催化脫氫制異丁烯可行性 9 異丁烯生產(chǎn)工藝發(fā)展概述 9 異丁烯性質(zhì) 9 10 10 C4原料 11 C4上游工藝 11 C4原料的組成 13 異丁烷催化脫氫制異丁烯工藝 14 PtSn催化劑 14 異丁烷脫氫的反應(yīng)機(jī)理 16 異丁烷催化脫氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 17第三章 1丁烯和2丁烯異構(gòu)為異丁烯可行性 19 19 19 20 20 22 本次設(shè)計(jì)丁烯反應(yīng)機(jī)理 22第四章 生產(chǎn)方案和市場(chǎng)分析 24 異丁烯生產(chǎn)需求 24 24 24 26 本次設(shè)計(jì)工藝方案確定 26 異丁烯的市場(chǎng)分析 28 異丁烯應(yīng)用分類(lèi) 28 29 34 建設(shè)規(guī)模的確定 37 從需求角度分析 37 37 小結(jié) 38 38 38 38第五章 原料路線 40 概述 40 原料路線的選擇原則 40 原料來(lái)源的可靠性 40 經(jīng)濟(jì)性 40 資源利用的合理性 41 41 41第六章 廠址選擇 43 廠區(qū)選擇原則 43 廠區(qū)概況 44 園區(qū)發(fā)展優(yōu)勢(shì) 46 地理位置優(yōu)勢(shì) 46 交通運(yùn)輸優(yōu)勢(shì) 47 自然條件優(yōu)勢(shì) 48 產(chǎn)業(yè)及其鏈條優(yōu)勢(shì) 49 供水、供電、供熱優(yōu)勢(shì) 51 原料供應(yīng)方便 51 園區(qū)管理 51 52 廠址選擇總結(jié) 53第七章投資估算及資金籌措 54 工程概況 54 編制依據(jù) 54 項(xiàng)目總投資估算 54 54 建設(shè)期利息 61 流動(dòng)資金 61 項(xiàng)目總投資估算表 61 資金籌措 62第八章財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) 63 產(chǎn)品成本估算 63 直接材料費(fèi) 63 人員工資 64 制造費(fèi)用 65 副產(chǎn)品收入 65 總成本明細(xì)表 65 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 67 銷(xiāo)售收入估算 67 現(xiàn)金流量表 68 盈利能力分析 73 不確定性分析 74 社會(huì)效益評(píng)價(jià) 74 環(huán)境保護(hù)的影響 74 對(duì)提高相關(guān)部門(mén)技術(shù)進(jìn)步的影響 75 對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的影響 75 對(duì)遠(yuǎn)景發(fā)展的影響 75第一章 總論 項(xiàng)目概況 本項(xiàng)目是為獨(dú)山子石化煉廠催化裂化裝置設(shè)計(jì)一座混合碳四分離異丁烷制取異丁烯的綜合加工子系統(tǒng)，本次設(shè)計(jì)以國(guó)外先進(jìn)工藝為基礎(chǔ)，以國(guó)內(nèi)學(xué)者研究成果為依據(jù)，根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮調(diào)研，最終設(shè)計(jì)出理論上可行的有一定經(jīng)濟(jì)效益的可行性方案。本次設(shè)計(jì)主要是在國(guó)內(nèi)碳四資源逐年遞增但利用率卻一直不高的背景下，并且國(guó)外很多先進(jìn)工藝在國(guó)內(nèi)尚未出現(xiàn)，本次引入新工藝來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)，結(jié)合成熟工藝和一些新的研究成果，對(duì)碳四總其他組分綜合考慮利用。 調(diào)研依據(jù) 《化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度規(guī)定》2005 年10 月 項(xiàng)目背景 能源問(wèn)題 能源問(wèn)題已經(jīng)成為目前國(guó)際最熱門(mén)話題之一，其中國(guó)際油價(jià)持續(xù)走高，對(duì)于國(guó)內(nèi)烴原料化工有著不小影響。根據(jù)世界能源委員會(huì)（WEC）的研究結(jié)果，可以看出，在今后10 年內(nèi)，世界一次能源供應(yīng)將仍舊以石油為主，將占到總量的50%左右，煤炭將占到25%左右。而伴隨石油資源的減少，油價(jià)持續(xù)走高，對(duì)與之關(guān)系密切的化工產(chǎn)生較大影響。 從上圖可以的出：國(guó)內(nèi)油價(jià)從2005年到2012年不斷升張，而且我國(guó)的能源消耗也不斷的在增長(zhǎng)，導(dǎo)致了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不良形勢(shì)。到目前為止，我國(guó)的一次能源消費(fèi)均以煤炭為主且較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將不會(huì)有所改變，其比重在總能源利用中占到70%~75%。我國(guó)石油儲(chǔ)量不豐，而消耗速度過(guò)快，石油供應(yīng)的形式緊張，年進(jìn)口量持續(xù)增長(zhǎng)。而在化工中運(yùn)用的能源多數(shù)來(lái)自于石油能源，而非煤炭資源。石油煉制和石油化工生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)大量碳四烴類(lèi)，其綜合利用開(kāi)發(fā)是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑，亦是實(shí)現(xiàn)煉化資源綜合利用的必由之路。 碳四烴利用方式 目前開(kāi)發(fā)的碳四烯烴、碳四烷烴和碳四混合物等方面的利用方式主要有以下幾種： 丁二烯 碳四混合物中的丁二烯作為聚合物單體用于生產(chǎn)順丁橡膠、丁苯橡膠、丁晴橡膠、氯丁橡膠等合成橡膠和ABS等合成樹(shù)脂，還可作為生產(chǎn)已二晴、十二碳烯、2，6二甲基萘及癸二酸等精細(xì)化工產(chǎn)品。 異丁烯 以異丁烯為原料，采用甲醇醚化法可以生產(chǎn)的MTBE(甲基叔丁基醚)是重要的高辛烷值油的調(diào)和組分。異丁烯還是合成橡膠的重要單位，用于生產(chǎn)丁基橡膠和聚異丁烯橡膠。另外異丁烯正在或?qū)⒂糜诤铣杉谆┧峒柞?、異戊二烯、叔丁胺、叔丁基酚?lèi)等重要的有機(jī)化工原料和精細(xì)化學(xué)品。 正丁烯 提取異丁烯后的碳四餾分中正丁烯的含量已很高，相應(yīng)為正丁烯的化工利用提供了較好的原料保證。美國(guó)、西歐與日本60%的正丁烯用于生產(chǎn)仲丁醇和甲乙酮，其他的衍生產(chǎn)品有聚1丁烯、1辛烯、順丁烯二酸酐和庚烯等。目前我國(guó)正丁烯的化工利用主要是脫氫制丁二烯，另外還有甲乙酮、仲丁醇和用來(lái)作聚乙烯的共聚單體。 正丁烷 正丁烷通過(guò)選擇性氧化制取順丁烯二酸酐，目前全球80%以上順丁烯二酸酐是采用正丁烷選擇性氧化路線生產(chǎn)的，且還有進(jìn)一步增加的優(yōu)勢(shì)。 異丁烷 異丁烷的化學(xué)性質(zhì)不活潑，深加工利用困難。美國(guó)采用異丁烷與丙烯共氧化法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷并聯(lián)產(chǎn)叔丁醇。采用這種方法生產(chǎn)的叔丁醇占世界叔丁醇產(chǎn)量的絕大部分，其中環(huán)氧丙烯可進(jìn)一步用于生產(chǎn)1，4丁二醇。此外，還可以脫氫制取異丁烯。 碳四餾分回?zé)捲霎a(chǎn)乙烯、丙烯 目前國(guó)外已開(kāi)發(fā)成功多種碳四餾分回?zé)捲霎a(chǎn)乙烯、丙烯的技術(shù)，如德國(guó)Lurge公司開(kāi)發(fā)的Propylur工藝和美國(guó)Arco公司開(kāi)發(fā)的SUPERFLEX工藝等。我國(guó)也在研發(fā)此方面的技術(shù)。 芳構(gòu)化制取芳烴 由丁烷、戊烷芳構(gòu)化生產(chǎn)芳烴，國(guó)外已有工業(yè)化示范裝置。英國(guó)石油公司和美國(guó)UOP公司共同開(kāi)發(fā)的Cyclar工藝，使碳四轉(zhuǎn)化為芳烴，產(chǎn)物中苯、甲苯、二甲苯的摩爾比為1：2：。 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和撫順石化公司石油二廠共同開(kāi)發(fā)由碳四烷烴芳構(gòu)化制苯的催化劑和工藝，芳烴產(chǎn)物中的苯、甲苯、二甲苯的體積比為1：：。 碳四組分中異丁烷的深加工產(chǎn)品與技術(shù) UOP Oleflex 工藝 該工藝采用移動(dòng)床式反應(yīng)器，反應(yīng)溫度535~605℃，反應(yīng)時(shí)間15~30min,異丁烷的轉(zhuǎn)化率為60%，異丁烯的選擇性為91%~93%。 該工藝采用催化劑為PtSn/Al2O3,載體是比表面積為25~500m2/g的球形γ Al2O3，小球直徑為11~59mm. Al2O3載體采用油中滴入法制取，即將金屬鋁與鹽酸反應(yīng)形成鋁溶液，在加入合適膠凝聚混合均勻后，滴入100℃油浴中，直至液滴在油浴中生產(chǎn)凝膠球，再?gòu)挠驮≈蟹蛛x出來(lái)。經(jīng)油和氨溶液（氨水、氯化銨等溶液）中特殊老化處理，以改善其物理性能。之后，再用烯氨水溶液洗滌、干燥、焙燒（450~700℃，1~20h）。%~%。鉑組分采用載體γ Al2O3在含鹽酸的氯鉑酸溶液中浸漬，鹽酸的作用是改善金屬鉑在載體的分散度。錫組分是在制備Al2O3載體溶膠中混合均勻后，再按合成Al2O3載體所述加入合適膠凝劑時(shí)滴入油浴之中，也可用浸漬法加入到錫組分。%~%的堿金屬或鋰，以提高催化劑的抗積炭性能，改善其穩(wěn)定性。 ABB Lummus Crest 的Catofin 工藝 該工藝采用移動(dòng)床反應(yīng)器，反應(yīng)溫度650℃，反應(yīng)時(shí)間2~7min,副產(chǎn)氫氣，異丁烷的轉(zhuǎn)化率為45%~55%，異丁烯的選擇性為91%~93%。 該工藝以Cr2O3/γ Al2O3為催化劑，Cr2O3的負(fù)載量為15%~25%。制備方法是采用常規(guī)的過(guò)量鉻化合物溶液浸漬法技術(shù)，浸漬鉻溶液后的載體再經(jīng)干燥、焙燒制成。通常催化劑也加入第三組份，以改善催化劑的穩(wěn)定性。也采用鉻化合物溶液噴涂法來(lái)替代傳統(tǒng)的浸漬法，催化劑的活性和選擇性均得到提高。噴涂在室溫下進(jìn)行，噴涂的時(shí)間在2~15min。 Phillips STAR 工藝 該工藝采用燃燒管型反應(yīng)器，反應(yīng)溫度565~620℃，~,反應(yīng)時(shí)間8h，副產(chǎn)蒸汽，異丁烷的轉(zhuǎn)化率為50%，異丁烯的選擇性為91%~94%。所用的催化劑是以鋁酸鋅尖晶石為載體，它具有很高的選擇性，能抗原料中的烯烴、含氧化合物和一定量的硫。鋁酸鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%~98%，%~%，此外，%~%的錫。催化劑采用浸漬法制備。即先將一定量的ZnO和Al2O3混合在一起球磨，然后在空氣中加熱足夠長(zhǎng)時(shí)間，以生產(chǎn)鋁酸鋅尖晶石載體，在分別或同時(shí)用含鉑和錫組分的溶液浸漬。錫組分（SnO或SnO2）也可以在球磨時(shí)加到載體上。 SnamprogettiYarsintez FBD 24 工藝該工藝采用流化床反應(yīng)器，反應(yīng)溫度550~600℃，~，連續(xù)反應(yīng)，異丁烷的轉(zhuǎn)化率50%，異丁烯的選擇性為91%。 該工藝也采用Cr2O3/Al2O3催化劑，%~%、%~%、Cr2O3為10%~25%，其余為Al2O3。催化劑呈微球形，,密度小于2000kg/m3,采用浸漬法制備。具有良好的硫化特性，還能抗烯烴和含氧化合物，但不抗重金屬。 本廠建設(shè)意義異丁烷是煉油廠的副產(chǎn)物，將異丁烷轉(zhuǎn)化為異丁烯后，可以提高產(chǎn)品的附加值，增加產(chǎn)品的用途。尤其是以MTBE為代表的C4抽余異丁烯的開(kāi)發(fā)利用，可以大大緩解我國(guó)對(duì)MTBE的大量需求。我國(guó)現(xiàn)有MTBE裝置主要是石化企業(yè)利用本廠資源進(jìn)行生產(chǎn)，但受原料所限，生產(chǎn)規(guī)模都較小，因此，在工業(yè)園區(qū)內(nèi)，可用大量異丁烷制取異丁烯，進(jìn)而催化裂化成更多的MTBE，大大提高了生產(chǎn)規(guī)模和對(duì)副產(chǎn)物的充分利用，對(duì)于我國(guó)石油資源的不斷減少和對(duì)產(chǎn)品的過(guò)分進(jìn)口都有所緩解，對(duì)資源的合理利用大有裨益。第二章 異丁烷催化脫氫制異丁烯可行性 異丁烯生產(chǎn)工藝發(fā)展概述目前，生產(chǎn)異丁烯的原料主要來(lái)源于石腦油蒸汽裂解制乙烯裝置的副產(chǎn)C4餾分、煉油廠流化催化裂解（FCC）裝置的副產(chǎn)C4餾分和Halcon法環(huán)氧丙烷合成中的副產(chǎn)叔丁醇（TBA）。各種C4餾分中異丁烯的含量有所不同。在C4餾分中，℃，因此采用一般的物理方法很難將其分離，但由于異丁烯的化學(xué)活性?xún)H次于丁二烯，所以工業(yè)上一般利用其化學(xué)活性來(lái)進(jìn)行分離。20世紀(jì)80年代以前，異丁烯主要通過(guò)硫酸萃取法進(jìn)行生產(chǎn)，少數(shù)采用Halcon共氧化聯(lián)產(chǎn)法進(jìn)行。硫酸萃取法技術(shù)成熟，工業(yè)上已經(jīng)沿用40多年，但該方法的反應(yīng)選擇性不理想，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，存在廢酸回收處理等問(wèn)題，而Halcon共氧化法局限性較大，只有在大規(guī)模聯(lián)產(chǎn)環(huán)氧丙烷和叔丁醇時(shí)才能使用。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，異丁烯的生產(chǎn)紛紛轉(zhuǎn)向技術(shù)經(jīng)濟(jì)更為合理的甲基叔丁基醚（MTBE）裂解法和樹(shù)脂水合脫水法工藝。樹(shù)脂脫水法的主要缺點(diǎn)是C4餾分中異丁烯單程轉(zhuǎn)化率低（將增加進(jìn)一步提取1丁烯的難度），采用多段水合可提高轉(zhuǎn)化率，但能耗較高。MTBE裂解法生產(chǎn)異丁烯收率和選擇性均較高，工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用較低，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)。80年代后期，新建的從裂解C4餾分中分離出異丁烯的生產(chǎn)裝置，絕大部分采用此法進(jìn)行生產(chǎn)。進(jìn)入90年代，又開(kāi)發(fā)出異構(gòu)化生產(chǎn)異丁烯的生產(chǎn)技術(shù)。目前，MTBE裂解法和異構(gòu)化法已經(jīng)成為世界上生產(chǎn)異丁烯的兩種最主要的方法。 異丁烯性質(zhì)異丁烯，又稱(chēng)2一甲基丙烯，英文名稱(chēng)為isobutene，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為(CH3)2C=CH2。性質(zhì)活潑，體積爆炸極限為 %%，℃，℃。異丁烯作為一種化工原料有著廣泛的應(yīng)用。含量高于50%的異丁烯可用于生產(chǎn)MTBE、叔丁醇、聚丁烯、二異丁烯及CS醇。含量高于90%異丁烯可用于生產(chǎn)丁基苯酚、叔丁基硫醇和甲代烯丙基氯。%的高純度異丁烯(HPI)是一種重要的聚合反應(yīng)單體，其下游產(chǎn)品主要有丁基橡膠、高活性聚異丁烯與甲基丙烯酸甲酷。 可以看出混合碳四里大部分組分都可以轉(zhuǎn)化成異丁烯，這更說(shuō)明利用碳四生產(chǎn)異丁烯是合適的。 C4原料 C4上游工藝從上游工藝中可以看出，傳統(tǒng)工藝中C4多用于生產(chǎn)MTBE，而且我國(guó)目前對(duì)MTBE需求量還很大，但是從世界這個(gè)大環(huán)境來(lái)看，縱觀世界范圍內(nèi)的MTBE市場(chǎng)現(xiàn)狀可以看出，北美的MTBE市場(chǎng)將隨著美國(guó)禁用進(jìn)程的推進(jìn)迅速縮小，為數(shù)不多的幾家生產(chǎn)企業(yè)以出口為主。歐洲市場(chǎng)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將以MTBE、ETBE兩者并存為主，ETBE有取代MTBE的趨勢(shì)。亞洲除了少數(shù)國(guó)家禁用MTBE外，整體產(chǎn)能、產(chǎn)量仍然呈增長(zhǎng)走勢(shì)。中東地區(qū)與非洲MTBE產(chǎn)能沒(méi)有很大變化，中南美洲受美國(guó)市場(chǎng)影響，MTBE產(chǎn)能和產(chǎn)量下降速度比較大。綜合考慮環(huán)境和世界大環(huán)境，本次設(shè)計(jì)對(duì)煉廠碳四利用做出了調(diào)整，將煉油廠催化裂化碳四先做異丁烷分離，得到高純度異丁烷，異丁烷催化脫氫制高純度異丁烯，碳四分離得到的其他烴類(lèi)中主要含有正丁烷、異丁烯、1丁烯、順2丁烯、反2丁烯，可以將異丁烯提純，其他的丁烯也可以通過(guò)異構(gòu)化反應(yīng)得到異丁烯，因?yàn)榇呋鸦妓闹卸《┖繕O少，本設(shè)計(jì)中予以忽略不計(jì)。 C4原料的組成本次設(shè)計(jì)是為獨(dú)山子石化設(shè)計(jì)一座碳四加工利用子系統(tǒng)，所以本次原料來(lái)源與獨(dú)山子石化煉油廠催化裂化裝置副產(chǎn)碳四，具體組成如下表:組分iC4H10nC4H10iC4H81C4H8順2C4H8反2C4H8質(zhì)量分?jǐn)?shù)%w%，對(duì)異丁烷的利用意義重大，同時(shí)用異丁烷脫氫制異丁烯可以使碳四利用最大化，%的異丁烯，還有組成四分之一的丁烯可以異構(gòu)為異丁烯，本著原料利用最大化的原則，設(shè)計(jì)了本次工藝。 異丁烷催化脫氫制異丁烯工藝 PtSn催化劑 目前，煉油廠液化氣的有效利用已成為石油化工領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。除烯烴外，低碳烷烴(丙烷、異丁烷和正丁烷) 也是煉油廠液化氣的主要成分，充分利用液化