【正文】 業(yè)概況 湖北宜化化工股份有限公司年產(chǎn) 3 萬噸 BDO 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 五 環(huán) 科 技 股 份 有 限 公 司 6 宜化化工股份有限公司 是全國 520 家重點(diǎn)企業(yè)之一，其前身系始建于 1978年的宜昌地區(qū)化工廠。同時(shí)也為解決當(dāng)?shù)?就業(yè)、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表 表 11 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 序號 項(xiàng)目名稱 單位 數(shù)量 備注 1 1,4丁二醇裝置規(guī)模 t/a 30000 2 產(chǎn)品及副產(chǎn)品 （ 1） 產(chǎn)品商品量 t/a 30000 （ 2） 年操作時(shí)間 h 7200 3 主要原材料用量 （ 1） 電石 t/a 34200 湖北宜化化工股份有限公司年產(chǎn) 3 萬噸 BDO 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 五 環(huán) 科 技 股 份 有 限 公 司 8 （ 2） 37%甲醛 t/a 60000 （ 3） 氫氣 t/a 1800 4 公用工程消耗量 （ 1） 循環(huán)水 m3/h 3000 （ 2） 新鮮水 t/h 75 54 萬噸 /年 （ 3） 電 kWh/h 20xx 1440 萬度 /年 （ 4） 蒸汽 t/h 萬噸 /年 5 三廢排放量 （ 1） 廢氣 kg/h （ 2） 廢水 m3/h 28 （ 3） 廢液 kg/h 356 廢液含 63%有機(jī)物，可焚燒處理 （ 4） 廢渣 t/a 44127 電石渣可用于生產(chǎn)水泥 6 運(yùn)輸量 （ 1） 運(yùn)入量 噸 34200 （ 2） 運(yùn)出量 噸 74127 7 全廠定員 人 120 8 廠區(qū)占地面積 畝 200 9 總投資 萬元 68773 （ 1） 建設(shè)投資 萬元 59656 湖北宜化化工股份有限公司年產(chǎn) 3 萬噸 BDO 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 五 環(huán) 科 技 股 份 有 限 公 司 9 （ 2） 建設(shè)期利息 萬元 5344 （ 3） 鋪底流動資金 萬元 1132 10 年銷售收入 萬元 60000 11 年總成本 萬元 34210 12 年均稅前利潤 萬元 25790 湖北宜化化工股份有限公司年產(chǎn) 3 萬噸 BDO 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 五 環(huán) 科 技 股 份 有 限 公 司 10 第二章 市場需求預(yù)測 1， 4丁二醇概況 1， 4 丁二醇的基本概況： 簡 稱： BDO 別 名： 1,4— 二羥基丁烷 英文名： 1,4putylene glycol ； 1,4butanediol；1,4dilhydroxybutane 結(jié)構(gòu)式： HOCH2CH2CH2CH2OH 分子式： C4H10O2 1， 4 丁二醇的產(chǎn)品性質(zhì) 1， 4 丁二醇為無色油狀液體，可燃。聚氨酯彈性體廣泛用于牛筋鞋底、汽車實(shí)心輪胎、磨擦傳動皮帶等。 國內(nèi) BDO 主要生產(chǎn)廠家概況 山西三維集團(tuán)股份有限公司 該公司系國家大型一類高科技化工企業(yè)和山西省 36 戶優(yōu)勢企業(yè)之一。本公司擁有一批高素質(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才，引進(jìn)和吸收國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，建成國內(nèi)最大的順丁烯二酸酐 (順酐 )和 1,4丁二醇兩套生產(chǎn)裝置，其中順酐裝置選用了美國魯姆斯 (LUMMUS)公司和意大利阿魯休斯 (ALUSUISSE)公司聯(lián)合開發(fā)的阿爾瑪 (ALMA)工藝技術(shù)，規(guī)模為 15,000噸 /年； 1,4丁二醇裝置引了英國克瓦納公司(KVAERNER) MARK II 工藝技術(shù)，規(guī)模為 1,4丁二醇 10,000噸 /年。近幾年 PBT 在汽車部件上的應(yīng)用也有了較大發(fā)展，占PBT總消費(fèi)量的 10%15%。 20xx 年我國 PU 制品的產(chǎn)量已到 80 萬噸左右，消費(fèi) 1，4 丁二醇約 6000噸。目前我國 THF 的主要下游產(chǎn)品 PTMEG國內(nèi)還無工業(yè)化生產(chǎn)裝置，國內(nèi)的氨綸生產(chǎn)廠全都使用進(jìn)口產(chǎn)品。其中銀催化劑又分為浮石銀和電解銀兩種。 b. 非甲醇循環(huán)工藝 非甲醇循環(huán)工藝是甲醇完全轉(zhuǎn)化法，需在 650℃ 700℃高溫下進(jìn)行甲醇氧化脫氫反應(yīng)，沒有甲醇蒸餾回收系統(tǒng)，甲醛產(chǎn)品濃度多為37%。 鐵鉬法近幾年來發(fā)展較快，該法適應(yīng)要求低醇含量、高濃度甲醛的下游產(chǎn)品，國外新建甲醛裝置中采用鐵鉬法的生產(chǎn)裝置已逐步占主導(dǎo)地位。 催化劑 需 進(jìn)口。 工藝流程和消耗定額 工藝流程簡述 （ 1）生產(chǎn)過程原理 主反應(yīng)： CH3OH+1/2O2 CH2O+H2O ＋ 159 kJ/mol 該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，副反應(yīng)極少，生產(chǎn)微量的二甲醚。吸收工段由兩個(gè)吸收塔組成。 主要原材料、公用工程消耗定額及年消耗量 甲醛裝置原材料、公用工程消耗定額及年消耗量見表 42。以前，為了大規(guī)模的生產(chǎn)乙炔作為化工原料，一般采用濕式乙炔發(fā)生器，這種發(fā)生器是連續(xù)的、電石投入式的。 湖北宜化化工股份有限公司年產(chǎn) 3 萬噸 BDO 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 五 環(huán) 科 技 股 份 有 限 公 司 29 表 45 公用工程消耗定額 (噸乙炔產(chǎn)品 ) 序號 項(xiàng)目名稱 單位 消耗定額 1 一次水 t 2 循環(huán)水 t 2 電 kwh 3 儀表空氣 Nm3 4 氮?dú)? Nm3 5 冷凍水 t 主要工藝設(shè)備 乙炔生產(chǎn)裝置主要工藝設(shè)備見表 46。按股份現(xiàn)有條件，提氫成本約 /Nm3。 Reppe 法又有傳統(tǒng) Reppe 法和改良 Reppe 法 (改良法又分改良法和新改良法兩種 )兩種生產(chǎn)工藝。反應(yīng)物經(jīng)過濾、離心分離，將催化劑送回反應(yīng)器循環(huán)使用，濾液送丁炔二醇提純塔，脫丙炔醇后得到 35%左右的丁炔二醇水溶液。 （ 2）丁二烯法 以丁二烯為原料生產(chǎn) BDO 有丁二烯乙酰氧基化法和丁二烯氯化法兩種工藝。該法先由環(huán)氧丙烷異構(gòu)化生成烯丙醇，烯丙醇在 以芳烴為溶劑，銠系催化劑 Rh6（ CO） 16 和三苯磷溶液為催化劑作用下，液相加氫甲?；?4羥基丁醛溶液，然后再在 Raney 鎳催化劑作用下加氫生成 BDO。三菱工藝分為兩步進(jìn)行，第一步是在 NiRe 催化劑作用下，順酐液相加氫生成 GBL 和 THF；第二步是在以 Cu－ Cr 為主催化劑， K20 為助催化劑的條件下， GBL 催化加氫生成 BDO。該工藝主要有三個(gè)步驟，第一步是順酐與乙醇進(jìn)行酯化反應(yīng)生成馬來酸單乙酯；第二步是馬來酸單乙酯在離子交換樹脂催化劑存在下和乙醇進(jìn)行雙酯化反應(yīng)生成馬來酸二乙酯；第三步是馬來酸二乙酯加氫生成丁二酸二乙酯，然后再經(jīng)氫解生成 BDO。如吉林石油化工設(shè)計(jì)院開發(fā)的內(nèi)濾漿態(tài)床合成 1,4丁二醇工藝；江蘇石油化工學(xué)院研 制新型 1,4丁二醇合成催化劑；華東理工大學(xué)開發(fā)的 1,4丁二醇涓流床反應(yīng)器，并進(jìn)行床層宏觀動力學(xué)測定的研究；西南化工研究院開發(fā)兩段加氫制備 1,4丁二醇的工藝等。如北京化工研究院報(bào)道了在模擬裝湖北宜化化工股份有限公司年產(chǎn) 3 萬噸 BDO 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 五 環(huán) 科 技 股 份 有 限 公 司 39 置上，在不高于 10MPa 的壓力條件下成功地進(jìn)行了加氫反應(yīng)，加氫后丁炔二醇轉(zhuǎn)化率為 100％， BDO 收率達(dá)到 95％以上，再通過精餾，產(chǎn)品質(zhì)量可滿足聚合級要求。因此本項(xiàng)目只能選擇炔醛法工藝。 乙炔尾氣循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)器，乙炔單耗較低。 第一段為低壓帶攪拌的反應(yīng)器，第二段為高壓固定床反應(yīng)器。 第一段 50～ 60， 第二段 120 ～ 140。 擬采用改良炔醛法工藝，引進(jìn)美國ISP技術(shù)，要求產(chǎn)品達(dá)到國家一級品要求，純度≥ 99％，年產(chǎn) 3 萬噸。粗丁炔二醇經(jīng)真空塔、常壓塔、閃蒸塔脫除水分，丁二醇溶液中含水量從63％脫除到～ 1％，經(jīng)薄膜蒸發(fā)器脫除重組分，再經(jīng)中間塔脫 除剩余1％的水，合格產(chǎn)品在最終塔頂部抽出。 聯(lián)鎖信號及中控信號引入到中央控制室的集散控制系統(tǒng)（ DCS），在DCS 中控制、緊急停車信號引入中央控制室的可編程序控制器系統(tǒng)（ EDS）中，進(jìn)行聯(lián)鎖及停車邏輯處理。 自控技術(shù)方案 自控水平和主要控制方案 由于本項(xiàng)目界區(qū)內(nèi)生產(chǎn)裝置均為新建，因此，在不過多增加投資的基礎(chǔ)上，盡量使本工程的自控技術(shù)達(dá)到在同行業(yè)的先進(jìn)水平。經(jīng)一段加氫后的物料分離催化劑進(jìn)行第二段高壓加氫，第二段高壓加氫采用氣－固－液三相滴流床反應(yīng)器，鎳系催化劑，反應(yīng)溫度為 100～ 150℃ ，氫壓 10～ 20MPa。 ISP 已轉(zhuǎn)讓給山西三維二手設(shè)備；杜邦已轉(zhuǎn)讓給四川天華技術(shù)。 兩段均為 29～33。 出料帶出少量催化劑，經(jīng)過濾回收。 帶攪拌的釜式反應(yīng)器，反應(yīng)物部分循環(huán)冷卻散熱。 我國 BDO 生產(chǎn)能力及技術(shù)真正大發(fā)展的時(shí)期是在二十世紀(jì)九十年代后期至二十一世紀(jì)初期這段時(shí)間，一些大型 BDO 生產(chǎn)裝置相繼引進(jìn)并在國內(nèi)建成，如山東東港精化公司 (山東佳泰的前身 )1 萬噸 /年順酐法 BDO 生產(chǎn)裝置于 20xx 年在東營建成投產(chǎn)； 萬噸 /年炔醛法裝置于 20xx 年下半年在山西三維集團(tuán)建成，從而國內(nèi)不僅有了大型順酐法裝置，而且擁有了大型炔醛法裝置，隨著國內(nèi)對這兩套裝置技術(shù)的消化、掌握、吸收和創(chuàng)新，國內(nèi)對 BDO 技術(shù)的研發(fā)水平有了較大 的提高。 總結(jié)國內(nèi)開發(fā)的炔醛法 BDO 生產(chǎn)技術(shù)，存在如下一些不足：首先是規(guī)模普遍偏小，多數(shù)為百噸級規(guī)模，最大也就 20xx 噸 /年的生產(chǎn)能力，很難與國外開發(fā)的萬噸級甚至十萬噸級規(guī)模裝置的產(chǎn)品在供應(yīng)穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、生產(chǎn)成本等諸多 方面相抗衡；其二是工藝流程煩瑣，反應(yīng)、分離效果與國外技術(shù)有差距，有些過程甚至是間歇操作，工藝過程大型化困難；其三是原輔材料、公用工程消耗高，原料未得到很好利用，能量合理利用方面存在較大缺陷，未能使生產(chǎn)工藝達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)。 近年來為了改進(jìn)和提高國內(nèi) Reppe 法工藝技術(shù)水平。 b. 順酐酯化加氫法 順酐酯化加氫法由英國 Davy Mckee 公司開發(fā)成功，故又叫 Davy 法。該法可以同時(shí)得到不同比例的 THF、 GBL 和 BDO 等湖北宜化化工股份有限公司年產(chǎn) 3 萬噸 BDO 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 五 環(huán) 科 技 股 份 有 限 公 司 36 產(chǎn)品，工藝條件不同，產(chǎn)品的組成也有所不同。該工藝系將丁二烯在 260300℃下經(jīng)氣相氯化生成 3， 4二氯丁烯 1 和 1， 4二氯丁烯 3， 4二氯丁烯用于生產(chǎn)氯丁橡膠， 1， 4－二氯丁烯 2 經(jīng)水解得到 BDO。最后 BDO 通過蒸餾和薄膜蒸發(fā)加以提 純。 BASF、DuPont 公司工藝中催化劑與產(chǎn)物在反應(yīng)器內(nèi)分離， ISP（前 GAF）公司流程則在反應(yīng)器外分離。 1930 年由德國Farben 公司的 等人開發(fā)成功， 1940 年由德國巴斯夫公司率先實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 PSA 提氫裝置對氣體的選擇性比膜分離法廣，回收率高。 消耗定額 （ 1）主要原料消耗 主要原料消耗定額見表 44。水與電石的比率僅約為 ～ :1，排出的電石渣――氫氧化鈣含水約 5%。在 ECS 系統(tǒng)中吸收塔的尾氣首先與處理過的排放氣換熱，然后與 ECS 反應(yīng)器中的貴金屬催化劑接觸，進(jìn)行凈化處理。管束中的溫度最高點(diǎn)稱為“熱點(diǎn)”是控制方案中的一個(gè)重要參數(shù)。 引進(jìn)技術(shù)和進(jìn)口設(shè)備 本項(xiàng)目考慮引進(jìn)國外專 利技術(shù)和成套設(shè)備及儀表。 國內(nèi) 5 萬噸 /年裝置技術(shù)比較成熟，高于 5萬噸裝置少。鐵鉬法催化劑轉(zhuǎn)化率選擇性高，對有害物質(zhì)不太敏感，因此催化劑的壽命比銀法催化劑長。蒸餾回收的甲醇返回系統(tǒng)作原料。 湖北宜化化工股份有限公司年產(chǎn) 3 萬噸 BDO 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 五 環(huán) 科 技 股 份 有 限 公 司 19 第三章 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 裝置規(guī)模 （ 1）裝置規(guī)模： 3 萬 1,4丁二醇（ BDO） 噸裝置 （ 2）年操作時(shí)間： 7200小時(shí) 產(chǎn)品品種及規(guī)格 指標(biāo)名稱 丁二醇純度 色度 水分 羰基值 1， 4丁二醇 ≥ % ≤ 10APHA ≤ ≤ KOH/g 湖北宜化化工股份有限公司年產(chǎn) 3 萬噸 BDO 項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 五 環(huán) 科 技 股 份 有 限 公 司 20 第四章 工藝技術(shù)方案 甲醛裝置 工藝技術(shù)方案選擇 原料路線確定的原則 現(xiàn)在工業(yè)化生產(chǎn)裝置以甲醇為原料生產(chǎn)甲醛，歷史上曾采用過的以天然氣為原料直接氧化制甲醛和以二甲醚為原料制甲醛的方法已基本淘汰。 四氫呋喃（ THF） 目前國內(nèi) THF 主要用于醫(yī)藥和 PTMEG的生產(chǎn)，