【文章內(nèi)容簡介】 織、造紙、食品等行業(yè)。隨著近年來PVP產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴大，國際PVP市場將會有新的突破。我國PVP的生產(chǎn)和應(yīng)用起步較晚，在產(chǎn)品的生產(chǎn)開發(fā)和應(yīng)用研究方面與國外相比存在較大差距。河南玉源公司與浙江省化工研究院于1987年承擔(dān)了國家“七五”重點科技攻關(guān)項目；將浙江省化工研究院的PVP合成小試成果轉(zhuǎn)中試；并于1987年籌建博愛縣開源精細化工廠，成功開發(fā)以γ丁內(nèi)酯、乙醇胺為原料合成PVP的生產(chǎn)線，并不斷開發(fā)新產(chǎn)品，擴大生產(chǎn)規(guī)模，90年建成了我國第一個PVP系列生產(chǎn)廠，產(chǎn)品填補了國內(nèi)空白，年生產(chǎn)能力為205噸。勝利油田精工集團、浙江省化工研究院、中國浦發(fā)上海浦發(fā)企業(yè)發(fā)展有限公司合資在上海浦東新區(qū)組建上海勝浦新材料有限公司，建設(shè)1300噸/年生產(chǎn)能力、8個品種、20種規(guī)格的PVP生產(chǎn)裝置，成為我國最大的PVP系列產(chǎn)品的專業(yè)生產(chǎn)、開發(fā)、銷售廠家。此外，清華永昌精細化工廠PVP生產(chǎn)能力約為100噸/年。近年來，我國PVP的生產(chǎn)開發(fā)和應(yīng)用研究取得了進展。國內(nèi)生產(chǎn)廠家逐漸增加，產(chǎn)品質(zhì)量提高，品種和數(shù)量不斷增多，成為世界上少數(shù)幾個PVP生產(chǎn)國。，使γ丁內(nèi)酯的產(chǎn)量逐年增加，確保了PVP生產(chǎn)的原料。由于PVP在各個工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用能顯著改善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，因而受到廣泛的重視。目前我國PVP的年消費量約為2000噸，每年還需從國外進口大量PVP產(chǎn)品以彌補國內(nèi)供需缺口。我國PVP消費領(lǐng)域與國外基本相同，但消費構(gòu)成不盡一致。我國PVP主要用于醫(yī)藥、食品加工和日用化工等行業(yè)，其消費情況如下。在醫(yī)藥行業(yè)我國PVP主要用作聚維酮碘（PVPI2或PVPI）消毒劑應(yīng)用。PVPI，是PVP和碘的絡(luò)合物，具有低毒、高效、緩釋等特性，對細菌、病毒、霉菌以及孢子都有較強的殺滅作用，又克服了碘溶解度低、不穩(wěn)定，易產(chǎn)生過敏反應(yīng)，具有刺激性等缺點，廣泛用于外科手術(shù)，預(yù)防術(shù)后感染以及燙傷、潰瘍、口腔炎、陰道炎等疾病的治療，我國于1987年正式投放市場。1990年該產(chǎn)品正式收入90中國藥典。十多年來得到迅速推廣。另外，PVP與纖維素衍生物、丙烯酸類并列為當(dāng)今三大主要醫(yī)藥合成輔料，已廣泛用于醫(yī)藥的粘結(jié)劑、共沉淀劑、助溶劑、分散穩(wěn)定劑、包衣劑、緩釋劑、眼藥助劑、膠囊助流劑等。在食品加工中，我國PVP主要作為啤酒的澄清劑。通過在生產(chǎn)過程中加入微量的PVP，可改進啤酒等的澄清度，防止發(fā)生混濁，并可以穩(wěn)定色澤、改善口味、增長貯存期。通常用量為8~20克/100L。在日用化工中，我國在90年代初開發(fā)出含PVP的發(fā)膠產(chǎn)品、洗發(fā)產(chǎn)品、美容產(chǎn)品等，已得到廣泛應(yīng)用。隨著人民生活水平的提高，對中高檔洗發(fā)、護發(fā)、美容等產(chǎn)品的需求加大，PVP在日用化工方面的需求將會增長較快。其他。PVP在聚合物中作分散劑、穩(wěn)定劑、乳化劑、增稠劑、流平劑，廣泛用于涂料、顏料、油墨、高分子合成及加工、洗滌劑、膠粘劑、感光材料、紡織印染、采油泥漿、酸化壓裂、造紙、農(nóng)藥等。目前，我國的年消費量約6000噸，由于生產(chǎn)能力不足，每年需從國外進口大量的PVP。隨著國家經(jīng)濟的迅速發(fā)展和科技水平的不斷提高，以及新的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開拓，PVP在國內(nèi)的需求量將持續(xù)增長。預(yù)計到2008年，我國PVP的年需求是將達12000~15000噸左右。本項目各產(chǎn)品PVP的價格，既考慮到市場的競爭能力又要兼顧到本企業(yè)的經(jīng)濟效益，醫(yī)藥級按20萬元/噸的綜合售價作技術(shù)經(jīng)濟評價。 產(chǎn)品價格分析及確定目前國內(nèi)PVP與NMP的產(chǎn)量不能滿足國內(nèi)需求，每年需從國外進口大量產(chǎn)品來彌補市場缺口。國內(nèi)市場上PVP與NMP的價格一直保持堅挺。本報告技術(shù)經(jīng)濟分析中，3. 產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模 產(chǎn)品方案及年操作時間本項目包括γ丁內(nèi)酯(GBL)、2吡咯烷酮（2PY）、N甲基,2吡咯烷酮（NMP）、乙烯基吡咯烷酮（VP）及聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）五套工藝裝置。 本項目各裝置生產(chǎn)能力及產(chǎn)品量序號裝置名稱裝置生產(chǎn)能力（噸/年）產(chǎn)品量（噸/年）備注1γ丁內(nèi)酯(GBL)10,0000全部作為2PY裝置和NMP裝置的原料。22吡咯烷酮（2PY）6,000390除為VP裝置提供原料外，有少量作為產(chǎn)品。3N甲基,2吡咯烷酮（NMP）3,0002,741全部作為產(chǎn)品。4乙烯基吡咯烷酮（VP）6,0000全部作為PVPP裝置的原料。5聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）K15：1,500噸/年K30：1,500噸/年K90：1,500噸/年P(guān)VPP：1,500噸/年K15：1,500噸/年K30：1,500噸/年K90：1,500噸/年P(guān)VPP：1,265噸/年 裝置年操作時間本項目各裝置年操作時間為7200小時。 γ丁內(nèi)酯質(zhì)量指標(biāo) γ丁內(nèi)酯質(zhì)量指標(biāo)序號名 稱指 標(biāo)1狀態(tài)清凈液體2含量（以γ丁內(nèi)酯計），％≥3THF，%≤4水份（H2O），％≤5相對密度~6折光率~7色度（APHA）≤40 2吡咯烷酮質(zhì)量指標(biāo) 2吡咯烷酮質(zhì)量指標(biāo)序號名 稱指 標(biāo)1狀態(tài)透明液體2色度，APHA≤1003純度，%≥4水份（H2O），％≤ 乙烯基吡咯烷酮 乙烯基吡咯烷酮質(zhì)量指標(biāo)序號名 稱指 標(biāo)1色度，APHA≤302純度，%≥3水份（H2O），％≤4活性5聚合物含量，ppm1062吡咯烷酮，% PVP 聚乙烯基吡咯烷酮 聚乙烯基吡咯烷酮質(zhì)量指標(biāo)規(guī)格K15K30K90K值13~1926~3490~100含量，％≥≥≥色度（APHA）≤80≤80≤60VP含量，％≤≤≤水份，％≤≤≤PH（5％水溶液）3~73~73~7狀態(tài)粉狀粉狀粉狀 PVPP質(zhì)量指標(biāo)：項 目指 標(biāo)備 注外觀近于白色流動粉末PH值水份，％≤重金屬，ppm≤10氮氣，％灰分，％≤乙烯基吡咯烷酮＜水溶性物質(zhì)≤酸/己二醇溶解物，％≤ N甲基2吡咯烷酮（NMP） N甲基2吡咯烷酮質(zhì)量指標(biāo)：項 目指 標(biāo)備 注純度，％≥色度，APHA≤40水份，ppm≤400γ丁內(nèi)酯(GBL)，ppm≤3004. 工藝技術(shù)方案 工藝技術(shù)方案的選擇 γ丁內(nèi)酯裝置γ丁內(nèi)酯是重要的有機化工原料和醫(yī)用中間體。主要用于生產(chǎn)2吡咯烷酮、N甲基吡咯烷酮、N乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮等有機產(chǎn)品及腦復(fù)康等藥品。γ丁內(nèi)酯是一種高沸點溶劑，溶解性能強、電性能好、穩(wěn)定性高，可用作聚合物的溶劑及染料和印刷溶劑等。目前在電子行業(yè)中作顯影劑發(fā)展勢頭較好。物性數(shù)據(jù)：；熔點42℃，沸點203~204℃（206℃）；相對密度，~；折光率，；閃點，98℃。性狀：易揮發(fā)的無色油狀液體，有香味。能與水和乙醇相混溶，能溶于甲醇、丙酮、乙醚和苯。能隨水蒸汽揮發(fā)，在熱堿溶液中分解。依企業(yè)標(biāo)準，一般試劑含量大于98％。γ丁內(nèi)酯的生產(chǎn)原料有1，4丁二醇，順酐等，相對應(yīng)的生產(chǎn)工藝有1，4丁二醇脫氫法，順酐加氫法等。1， Industrie. ，并于1946年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。該法歷史悠久，是當(dāng)前世界上生產(chǎn)γ丁內(nèi)酯的主要方法。在工業(yè)生產(chǎn)中，有氣相脫氫法和液相脫氫法，但由于液相脫氫法中催化劑難以再生及使用壽命短等原因逐步被氣相脫氫工藝取代。用于合成γ丁內(nèi)酯的催化劑很多，目前GBL生產(chǎn)中脫氫催化劑大多使用銅系催化劑，這類催化劑成本較低，壽命較長，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)使用。比較典型的氣相脫氫工藝一般用浮石作載體，用碳酸鈉和硅酸銅為催化劑，壽命為兩年。目前德國的BASF公司和美國的GAF公司均采用此工藝技術(shù)生產(chǎn)γ丁內(nèi)酯。順酐加氫制γ丁內(nèi)酯的工藝有BASF公司的二步加氫法、北海道有機化工公司開發(fā)的順酐常加氫法以及三菱化成開發(fā)的順酐高壓加氫法。UCB公司于1989年公布以順酐為原料選擇性還原生產(chǎn)GBL的專利技術(shù)。近幾年來由于丁烷大型流化床和移動床氧化技術(shù)的采用，以順酐生產(chǎn)GBL越來越具有競爭力。UCB工藝采用以SiO2為載體的Ni/Pd催化劑，催化劑比表面積為100~800m2/g，反應(yīng)溫度235℃。在該催化劑和工藝條件下，順酐很快轉(zhuǎn)化成GBL，且能防止GBL進一步加氫生成THF，因而GBL收率很高。由于產(chǎn)物有酸生成，因而反應(yīng)器和精餾塔需用不銹鋼制造，與傳統(tǒng)1，4丁二醇脫氫法相比，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的材料可以在較高的壓力下進行，但同時要增加設(shè)備投資。目前，國內(nèi)尚無成熟的萬噸級工業(yè)化技術(shù)。本項目考慮從美國FRONTECH公司引進γ丁內(nèi)酯生產(chǎn)工藝。4. 2吡咯烷酮裝置2吡咯烷酮作為高效選擇性溶劑，主要用于回收有機原料、潤滑油精制萃取劑、聚合物及聚合反應(yīng)的溶劑等。物性數(shù)據(jù)：無色結(jié)晶。℃，沸點245℃，（25/4℃）。性狀：能與水、醇、醚、氯仿苯、乙酸乙酯和二硫化碳混溶，難溶于石油醚。生產(chǎn)2吡咯烷酮的方法最早由4氨基丁醛脫水制得，另外還有以丁二腈的水解氧化及順丁烯或丁二酸氨溶液的氧化等合成。現(xiàn)在世界上主要采用γ丁內(nèi)酯為原料，經(jīng)氨化縮合而得，運用該方法生產(chǎn)的主要有美國的GAF公司、杜邦公司和德國的BASF公司。另一種是以順酐為原料，經(jīng)一步加氫、氨化而得。本裝置采用γ丁內(nèi)酯為原料制2吡咯烷酮，從美國FRONTECH公司引進生產(chǎn)技術(shù)。 乙烯基吡咯烷酮裝置乙烯基吡咯烷酮又稱乙烯基2吡咯烷酮，主要用于聚乙烯基吡咯烷酮的制備。物性數(shù)據(jù)：分子量，；沸點，92~95℃/；；。性狀：無色液體，低溫成固體。能與水、乙醇、乙醚和乙酸乙酯等相混溶。與其它乙烯化合物易共聚。一般試劑含量約97％。本世紀三十年代，德國BASF公司、美國ISP公司首先采用乙炔法生產(chǎn)乙烯基吡咯烷酮（VP），已有成熟的工藝技術(shù)?，F(xiàn)在國內(nèi)也有采用非乙炔法生產(chǎn)乙烯基吡咯烷酮的工藝，但還沒有工業(yè)化。本裝置擬引進美國FRONTECH公司的乙炔法工藝生產(chǎn)乙烯基吡咯烷酮，繼而生產(chǎn)聚乙烯基吡咯烷酮。 聚乙烯基吡咯烷酮裝置聚乙烯基吡咯烷酮。物性數(shù)據(jù)：熔點165℃（分解），折光率，~，白色或微黃色粉末，或無定型半透明顆粒，在空氣中易吸潮，能溶于乙醇和氯仿，幾乎不溶于乙醚，溶于水中成膠狀溶液。聚乙烯基吡咯烷酮由乙烯基吡咯烷酮均聚反應(yīng)而得。加入不同的催化劑或調(diào)整加入催化劑的數(shù)量或速度，生產(chǎn)不同牌號的PVP產(chǎn)品。本裝置擬采用美國FRONTECH公司的工藝生產(chǎn)聚乙烯基吡咯烷酮，主要牌號有：k15，k30，k90，PVPP。 N甲基－2－吡咯烷酮裝置 N甲基－2－吡咯烷酮的生產(chǎn)技術(shù)技術(shù)與2－吡咯烷酮的生產(chǎn)技術(shù)基本相同，區(qū)別在于前者所用的原料為一甲胺，后者使用的是液氨。本裝置用其它四套裝置一樣，采用美國FRONTECH公司的生產(chǎn)工藝。 工藝流程簡述 工藝流程簡述（1） γ丁內(nèi)酯裝置1，4丁二醇 （BDO） 經(jīng)汽化后，進入固定床反應(yīng)器，以浮石銅作催化劑。1，4丁二醇在反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生氣相脫氫反應(yīng)，該反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)，以Paracymene（PCY，對甲基異丙基苯）蒸汽作加熱介質(zhì)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝器冷卻后進入汽液分離罐，分離出的氣體為氫氣和少量的CO、CO2，其中的CO、CO2通過甲烷化反應(yīng)器轉(zhuǎn)化為甲烷。然后，進入H2提純裝置，提純后的氫氣送至BDO裝置。氣液分離罐分離出的液體進入輕組分蒸餾塔，進行真空蒸餾，輕組份從塔頂采出，塔釜液進入產(chǎn)品精餾塔，該塔也為真空精餾，γ丁內(nèi)酯產(chǎn)品從塔頂采出送入產(chǎn)品貯槽。塔釜有機殘液送至殘液貯槽，最后送至界外焚燒。（2） 2吡咯烷酮裝置2吡咯烷酮采用γ丁內(nèi)酯（GBL）作原料氨化而得。GBL與氨混合，一般氨過量，經(jīng)泵進入緩沖槽，再經(jīng)預(yù)熱后進入反應(yīng)器，在一定的溫度和壓力下，GBL和氨發(fā)生縮合反應(yīng)。反應(yīng)器為管式反應(yīng)器，浸入DOWTHERM熱載體中，用電加熱器加熱或冷卻DOWTHERM，來控制反應(yīng)溫度。反應(yīng)分為兩個步驟。首先GBL與過量的氨在液相反應(yīng)，GBL開環(huán)后生成羰基丁酰胺，氨基化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)；然后，羰基丁酰胺脫水環(huán)化，生成2吡咯烷酮，該反應(yīng)是一個吸熱反應(yīng)。反應(yīng)生成物經(jīng)氣化后進入閃蒸槽，槽底殘液進焚燒裝置。閃蒸物進入脫氨塔負壓脫氨和水，脫除的氨和水（液態(tài)）進入汽提塔，汽提塔底液送至廢水處理裝置。脫氨塔底產(chǎn)物進入產(chǎn)品精餾塔真空精餾，產(chǎn)品從塔頂采出冷卻后進入產(chǎn)品貯槽，塔釜殘液返回前面的閃蒸槽。（3） 乙烯基吡咯烷酮裝置2吡咯烷酮溶液和氫氧化鉀溶液泵入催化劑預(yù)制罐，由此生成的含催化劑吡咯酸鉀溶液進入乙烯基化反應(yīng)器頂部。乙炔氣從反應(yīng)器底部噴射進入。乙烯基化反應(yīng)器基本原理類似于換熱器，反應(yīng)器內(nèi)有一組管子，冷卻水從管內(nèi)流過，反應(yīng)物及反應(yīng)生成物在管子外面。通過控制管內(nèi)排出的水蒸汽量控制反應(yīng)溫度。根據(jù)所需達至的產(chǎn)率可采用1~3個乙烯基化反應(yīng)器。從乙烯基化反應(yīng)器底部出來的混合物連續(xù)送至脫氣塔，脫氣塔頂部氣體與乙烯基化反應(yīng)器中未反應(yīng)的乙炔被引入緩沖罐，在緩沖罐中與界外來的乙炔氣混合后經(jīng)壓縮循環(huán)至乙烯基化反應(yīng)器。脫氣塔底部液體冷卻后送至粗VP貯槽。從粗VP貯槽來的粗VP經(jīng)氣化后送至閃蒸槽，閃蒸槽下部液體送至汽提塔，汽提塔底殘余液送至殘余物貯槽，該殘余物送焚燒處理。閃蒸槽頂部氣體與汽提塔頂部的汽提氣一起送至輕組份蒸餾塔真空蒸餾，輕組份從塔頂采出送至焚燒處理。輕組份釜液送至精餾塔真空