年400kt碳4馏分综合利用项目可行性研究报告.doc

1总论1.1 项目名称及性质项目名称：400 kt/a碳4馏分综合利用项目企业性质：国有；项目性质：新建；项目类型：化工。1.2 可行研究报告编制依据、指导思想和原则1.2.1 编制依据 2012年化工课程设计项目任务书； 国家地区建设、税收等有关法律、法规； 长寿化工园区地理、人文、经济等因素； 中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国劳动安全法等相关的国家法律、法规； 工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定； 目建议书审批文件。1.2.2 指导思想及性质(1) 严格遵守国家和地区的相关政策以及法律法规，符合国家的产业政策、投资方向及行业和地区的规划；(2) 采用有发展潜力的生产工艺和技术；(3) 坚持科学发展，以人为本，重视环境保护、安全和工业卫生。三废治理、消防、安全、劳动保护措施必须同主体装置的设计、建设、投运同时进行。污染物的排放必须达到规定的指标，并保证工厂安全运行和操作人员的健康不受损害；(4) 以经济效益为中心，加强项目的市场调研，做好市场分析及风险性评价，降低建设投资，最大限度地降低项目产品生产成本，提高项目经济效益，增强项目产品的竞争能力。1.3 项目概况本新建化工厂通过新型精馏技术分离利用石油裂解尾气中的碳四组分，提高其利用率，增加商品的附加值，提高企业的效益。由上游企业处获得生产原料混合碳四，通过DMF萃取精馏法分离得到聚合级的丁二烯，分离的剩余气体通过洗涤等步骤送入下一工段MTBE工段，以甲醇和碳四中的异丁烯为原料，催化制备汽油高辛烷值添加剂甲基叔丁基醚（MTBE），剩余混合尾气再经过精馏法制得正丁烯，至此完成碳四混合物的分离。分离得到的丁二烯，制成顺丁橡胶，适当延长产业链，增加企业的获利能力。其大致流程图如下： 萃取精馏 催化精馏 精馏1111 2 4 5 6 3 注释：1 原料气； 2 原料气处理； 3 聚合反应制备顺丁橡； 4 除去丁二烯后的气体净化处理； 5 甲基叔丁基醚； 6 正丁烯； 图 1.1 项目工艺流程图简图1.4 研究范围本研究报告主要对以下几方面作了详细而深入的调查研究：1、建设意义2、市场分析3、原料路线4、建设规模以产品方案5、厂址选择6、效益分析1.5 研究结论(1) 采用工业上成熟的DMF法抽提碳4馏分中的1,3-丁二烯，通过抽提后，丁二烯的纯度可达到95%以上，完全可以达到工业聚合物生产的质量标准，进一步用于生产顺丁橡胶；然后抽余气体中采用成熟的催化精馏法将异丁烯水合制备MTBE，进而分离并利用了异丁烯；(2) 该项目的产品顺丁橡胶主要用于制造轮胎，还可用于制造耐磨制品(如胶鞋、胶辊)、耐寒制品和防震制品，可作为塑料的改性剂，随着汽车行业的飞速发展，而我国汽车轮胎主要依靠进口，高质量的顺丁橡胶具有较强经济优势和市场竞争力；MTBE也可作为汽油添加剂，正丁烯亦有相关的下游利用。(3) 所选厂址条件优越，交通运输方便，公用工程供应完全满足需求，原料供应可靠，运输距离较短。1.5 存在问题和建议1、本项目生产原料碳4馏分均为易燃易爆危险物质，在生产过程中存在火灾、爆炸、腐蚀等危险有害因素。因此，本项目的建设应根据其生产原料和产品的特殊物理化学性质，在工程设计、工程施工、环境保护、安全卫生、生产管理等方面必须严格按规范进行，以确保建设及生产的安全性。2、由于本项目为一体化项目配套子项目，所以原料供应和产品效益会受其影响和限制。因此企业应加强市场运作及企业管理，增强企业抗风险的整体能力。3、本可行性研究报告中所采用的产品价格是分析了近几年市场价格的趋势所确定的。当原料和产品的价格调整出现较大变动时将会对财务和经济分析结果产生一定的影响。4、MTBE易于与水融合，可渗入土壤，破坏地下水质，认为它是一种可能的污染物对水质的污染，美国在2004年开始禁用MTBE,但是欧洲和亚洲各主要石油消费国并未提出禁用MTBE的计划，全球MTBE需求2001年曾达到峰值2258万吨/年，预计在短期内MTBE的市场还会有进一步的增长，长远看，由于石油的耗竭和新能源的出现，MTBE的市场是有限制的。2 建设意义2.1 项目建设背景2.1.1 国内外碳四利用情况对比目前，化学工业中石油化工的发展较快，占主导地位，以石油为原料的其他性质的企业也得到了较好的发展，特别是石油裂解，由于轻质石油馏分的减少，裂解是提高石油利用的非常有效的一种方式，例如裂解高级烃类制备乙烯已成为一个国家石油化工发展水平的标志。目前国内的石油裂解发展较好，同样也产生了很多的其他轻质烃类，或许乙烯后的剩余气体，大部分被作为燃气烧掉了，对宝贵的轻质烃类资源造成了严重的浪费，相比国外，我国的裂解气利用水平还很低，因此提高裂解气的利用，是节省石油资源，提高资源利用度行之有效的额办法。丁烯是重要的化工资源，仅世界三大地区(美国、西欧和日本等)丁烯总资源就超过3090万吨，其中89来自炼油装置和乙烯工厂的副产回收资源，专门生产的丁烯只有336万吨，只占总量的11 。回收丁烯资源2753 万吨中， 其中83来自炼油装置；来自乙烯工厂占17(465万吨)，美国还有1 5万吨丁烯来自Q烯烃工厂的联产。国内碳四的丁烯利用率只16，其中化工利用率不到3我国碳四烯烃资源主要来自炼油厂的催化裂化(或催化裂解)装置和乙烯装置联产的裂解碳四，目前，我国的碳四及其衍生物进口呈逐年增长的趋势，预计未来随着我国经济实力的进一步提升，国民消费水平的提高，碳四及其衍生物的缺口将会进一步扩大。目前，国内对混合碳4的利用主要集中在烯烃方面。国内对丁二烯的萃取分离比较成熟的方法主要有二甲基甲酰胺(DMF)法、乙腈(ACN)法、N-甲基吡咯烷酮法(NMP)法3种，随着技术的不断改进，其分离效率得到不断的提高。以齐鲁石化为代表的国内公司已可以得到大于99%的1，3-丁二烯。另外，异丁烯的分离方法主要有硫酸萃取法、吸附分离法、树脂水合脱水法、甲基叔丁基醚(MTBE)裂解法等。其中，MTBE法具有诸多优越性，一直是国内外生产异丁烯的主要方法。2.1.2 经济发展与环境保护相结合在21世纪，世界各国均努力构建良好的发展环境，积极倡导可持续发展。作为发展中国家的中国，政府强调，在加快经济建设的同时，更要注重资源的合理利用和环境保护。化工行业，作为环境污染的主要来源，如何提高改善环境友好型的生产技术和化工产品是当务之急。碳4混合物中，烯烃类可以用来合成多种化工原料和化工产品。通过有效分离其中的组分，可以减少一些全合成所来带的资源浪费和环境污染。所以，对混合碳4的分离及应用可以：提高现有能源资源的利用度，降低能源的浪费和环境污染；提供廉价的生产原料用于其他化工业的生产；制备新型材料等。2.1.3 就业压力就业问题是当今社会的主要问题之一。投资建设混合碳4的分离和利用项目及其下游产品开发利用可以提供较多的就业岗位，缓解就业压力，带动经济发展，提高人民生活水平。从项目开工到建设完成，涉及众多的专业领域，为当地的人民增收做贡献。2.2我国目前碳四利用发展情况长期以来，碳四烃作为液化气主要成份一直当成民用燃料消费，随着我国石油炼制和石油化工生产能力的迅速提高，作为石油化工副产品的碳四烃资源不断大，总量已经超过了3.0Mt/a。美国、日本和西欧对碳四馏分的化工利用率高达70%以上，而我国碳四馏分的利用率不足40%，并且主要集中在烯烃，其余大多作为低价值的燃料。如何充分合理利用这些副产资源，进行深加工产品的开发，将碳四烃资源从低附加值燃料变成高附加值的化工产品已经引起了广泛关注。目前我国在碳四的综合利用上已有的较大的进展，特别是燕山石化，是国内碳四综合利用程度较高的，除此之外，还有齐鲁石化，上海高桥石化等企业，总体上来说，目前碳四的综合利用技术在国内发展已较为成熟，以齐鲁石化为代表的国内公司已可以得到大于99%的1，3-丁二烯。DMF萃取精馏技术已完全消化吸收并做了相应的改性和改进，使之更加适合我国的基本情况，ACN萃取精馏技术是我国独立发展出来的一种抽提丁二烯技术，顺丁橡胶聚合技术、甲基叔丁基醚合成等也较为成熟的参考企业。总的情况是：技术较为成熟，但是和国外的一些大型企业还是存在一些差距，如能耗较高、产品利用度较低等。2.3 碳四综合利用的必要性2. 3.1 C4馏分的利用率低目前，我国C4馏分的利用尚处于初级阶段， 主要集中在1,3-丁二烯及异丁烯的开发利用 ，而在大部分情况下，C4馏分直接作为低价的民用液化气销售或直接作工业燃料。分离碳4馏分、开发下游产品可以优化资源配置并提高经济附加值。2.2.3 碳4 烯烃组分有广阔的市场丁二烯主要用来合成高分子聚合物，如橡胶类，树脂类，乳胶类，工程塑料及其他精细化工产品。 由于汽车行业的快速发展和人们对新型交通工具的需求，橡胶的需求量不断增大。ABS树脂具有诸多优越性，广泛用于汽车，电子电器和建材。异丁烯化学性质非常活泼，有非常高的利用价值。与甲醇生成甲基叔丁基，其作为汽油添加剂和显著提高汽油的辛烷值。利用异丁烯水合生产叔丁醇，可作为溶剂、汽油添加剂以及用来合成除草剂、增塑剂等。另外，异丁烯还可以用来合成聚异丁烯，异戊橡胶和丁基橡胶等。其中，异戊橡胶最接近天然橡胶，是一种综合性能很好的通用橡胶，用于轮胎生产。丁基橡胶和再生丁基橡胶气密性好，用于防水材料，国内主要靠进口，所以可开发利用度大。1-丁烯和无水冰醋酸合成醋酸仲丁酯， 用作溶剂。醋酸仲丁酯及其调和物可取代挥发性涂料配方中的芳烃和酮类。目前，1-丁烯和其下游产品，在我国需求量逐渐增大，有良好的市场前景。2-丁烯可以裂解制备丙烯、易位制备丙烯，合成1,3-丁二烯、乙酸仲丁酯。正丁烯包含1-丁烯、顺2-丁烯、反-二丁烯这三种异构体，可用于甲乙酮的制备。作为优良的溶剂，甲乙酮具有广阔的市场前景。所以，分离各烯烃成分用于生产下游产品或作为原材料出售，均可有很好的经济收益。2.2.3 碳4 烯烃组分有广阔的市场碳四组分是重要的化工生产原料，有数据表明，碳四组分及其衍生物的消费及进口呈现逐年上升的趋势，丁二烯进口量从1995年的78万吨上升至2001年的14万吨，丁烯进口量从1 995年的01万吨上升2001年的01 8万吨。除进口上述单体原料外，我国还进口了大量的丁二烯及丁烯衍生物。我国已成为世界最大的ABS树脂消费市场，境外厂商进一步抢占中国市场，为了使得国内的化工行业的健康发展，大力推进碳四混合气体的分离及综合利用显得至关重要。从上表我们可以分析得到，随着经济的发展，我国橡胶的自给能力越来越底，而橡胶又是国民经济的重要组成部分，涉及到建筑、汽车、生活用品，甚至是国防领域。除了橡胶领域外，甲乙酮、甲基叔丁基醚等也是我国的主要进口化工产品之一，每年占据大量国家外汇资源，如果能够提高这些化工产品的自给能力，是十分有意义的。3 原料及产品方案3.1 原料原料的选择应该满足环境友好型、成本经济型和来源稳定型。本项目设计到的原料为石油裂解气的C4馏分。通常在裂解石脑油或柴油时，副产的C4馏分为原料总量的 810(质量)。特点是烯烃和二烯烃含量()高达9295，其中丁二烯含量4050（甚至更高）,其余为异丁烯2227、1-丁烯1416、顺-2-丁烯4.85.5、 反-2-丁烯5.86.5、丁烷(正、异)35，因此我们考虑将其中的丁二烯加以分离得产品，并进一步应用，如制成顺丁橡胶，ABS，聚苯乙烯等。丁二烯下游产品：1,5,9-环十二碳三烯、环丁砜、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-甲基丙烯酸共聚物、ABS树脂、低分子聚丁二烯(1,2-LPB)、端羟基聚丁二烯、水泥胶乳、丁苯橡胶(1500型)、丁苯橡胶(1502型)、丁苯橡胶(1712型)、丁苯橡胶、丁苯胶乳、羧基丁苯胶乳、丁苯热塑橡胶3.2 产品规格3.3 产品市场目前，世界丁二烯的来源主要有两种，一种是从乙烯裂解装置副产的混合C4馏分中抽提得到，这种方法价格低廉，经济上占优势，是目前世界上丁二烯的主要来源。另一种是从炼油厂C4馏分脱氢得到，该方法只在一些丁烷、丁烯资源丰富的少数几个国家采用。其市场供求情况如下：在原油价格大幅震荡、乙烯价格小幅回落的影响下，近期大部分石化产品的价格仍处于阴跌不止的状态。而丁二烯市场却呈现出一枝独秀的走势，华东地区今年前4个月的均价为18820元(吨价，下同)，较去年同期上涨了17.4%。5月份丁二烯价格继续逆势走高，均价为23000元，较前4个月的均价上涨了22.2%。尽管近期国际原油价格大幅震荡，但碳三、碳四、碳五资源不足，部分资金急于寻找高收益投资出路，对丁二烯价格形成强烈的支撑。我国仍是世界上合成橡胶需求量增长最快的地区，丁二烯需求量大，特别是今后数年中，丁苯胶乳、丁苯橡胶、SBS和ABS的装置能力均有较大发展， 我国将需进口较大数量的丁二烯，新建乙烯的丁二烯资源大有市场。 4 市场分析4.1 物质性质4.1.1 丁二烯（1）物理性质无色、无臭、易燃、易爆的气体，加压冷却易液化。临界温度152，临界压力4.32MPa。相对密度(水=1)： 0.62，相对蒸气密度(空气=1)： 1.84，饱和蒸气压(kPa)： 245.27(21)，燃烧热(kJ/mol)： 2541.0，临界温度()： 152.0，临界压力(MPa)： 4.33，引燃温度()： 415，爆炸上限%(V/V)： 16.3，爆炸下限%(V/V)： 1.4，溶解性： 溶于丙酮、苯、乙酸、酯等多数有机溶剂。表 4.1 丁二烯物理性质中文名称丁二烯英文名称butadieneCAS No106-99-0分子式C4H6分子量54.09熔点-108.9沸点-4.41健康危害本品具有麻醉和刺激作用。急性中毒：轻者有头痛、头晕、恶心、咽痛、耳鸣、全身乏力、嗜睡等。重者出现酒醉状态、呼吸困难、脉速等，后转入意识丧失和抽搐，有时也可有烦躁不安、到处乱跑等精神症状。脱离接触后，迅速恢复。头痛和嗜睡有时可持续一段时间。皮肤直接接触丁二烯可发生灼伤或冻伤。慢性影响：长期接触一定浓度的丁二烯可出现头痛、头晕、全身乏力、失眠、多梦、记忆力减退、恶心、心悸等症状。偶见皮炎和多发性神经炎。（2）化学性质 丁二烯在550自由基聚合的产物以反式-1，4-结构为主，烃类溶剂中的负离子聚合时，顺式-1，4-结构占35，四氢呋喃中聚合则主要形成1，2 -结构，以钛、钴、镍和稀土催化剂的齐格勒-纳塔型配位聚合可得到高顺式 -1，4-结构（9099） ，钒系催化剂则能合成高反式结构 ，钒、铬和钼系催化在一定条件下可得到1，2-聚丁二烯。（3）丁二烯的应用与发展随着中国丁二烯工业的发展，供需平衡关系将逐步得到改善，市场竞争则更加激烈。面对以市场国际化、资源国际化、技术与人才国际化、资本国际化为主要特征的经济全球化大趋势，市场占有率主要取决于产品品种、质量和成本。因此，每个丁二烯厂应有各自的特色，形成自身的强势，如果只是简单地重复建设，产品结构雷同，则难以形成竞争优势。 我国国产丁二烯长期供不应求。国际国内经济形势疲软，终端用户需求低迷，使2011年丁二烯市场整体呈现前高后低走势。2012年，受益于供应面紧张以及下游合成橡胶装置投产等利好因素影响，丁二烯或将走出高位震荡之势。在过去的10年里，丁二烯产能和产量都迅速增加，但是目前仍然供不应求。4.1.2 顺丁橡胶聚丁二烯（polybutadiene） 1，3-丁二烯的聚合物。英文缩写 PB。按结构不同可分为顺式 -1，4 -聚丁二烯（ 又称顺丁橡胶，CBR ）、反式-1，4-聚丁二烯，以及1，2 -聚丁二烯。后者还有全同和间同立构之分。（1）物理性质顺式-1，4-聚丁二烯的玻璃化温度 106，结晶熔点3，晶体密度1.01克厘米3，而 1，2 -聚丁二烯的密度0.93克厘米3，玻璃化温度-15，熔点 128（ 全同 ）和156 （ 间同 ）。不同结构的聚丁二烯之性能差别很大，CBR 有高弹性和低滞后性，高抗拉强度和耐磨性，拉伸时可结晶。高反式-1，4-聚丁二烯的结晶性大，回弹性差。而1，2-聚丁二烯为非晶态，低温性能较差。表 4.2 顺丁橡胶物理性质中文名称顺丁橡胶顺丁橡胶：英文名称Polybutadiene-solidMedMWtCAS No9003-17-2分子式分子量熔点沸点健康危害（2）化学性质聚丁二烯可用硫黄硫化，硫化时并发生顺-反异构化。对于1，4加成的双烯类聚合物，由于内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型与反式构型之分，如聚丁二烯有顺、反两种构型： 其中顺式的1，4聚丁二烯，分子链与分子链之间的距离较大，在常温下是一种弹性很好的橡胶；反式1，4丁二烯分子链的结构也比较规整，容易结晶，在常温下是弹性很差的塑料。 （3）顺丁橡胶的用途顺丁橡胶高弹性 高顺式丁二烯橡胶是当前所有橡胶中弹性最高的一种橡胶,甚至在很低的温度下,分子链段都能自内运动,所以能在很宽的温度范围内显示高弹性,顺丁橡胶主要用于制造轮胎中的胎面胶和胎侧胶,约占80%以上;其他有自行车外胎,鞋底,输送带覆盖胶,电线绝缘胶料,胶管,体育用品(高尔夫球),胶布,腻子,涂漆,漆布等.聚丁二烯主要用作合成橡胶，并常与天然橡胶、丁苯橡胶并用，制造轮胎的胎面和胎体，此外由于耐磨性好，也用于鞋底、输送带、车辆零件等。4.2 产品消费与需求预测4.2.1 丁二烯的主要应用领域中国丁二烯主要是应用于合成聚丁二烯橡胶，丁苯橡胶，ABS树脂，SBS及丁腈橡胶。丁二烯新增能力主要在亚洲、北美和中东地区。亚洲已成为世界最大的丁二烯生产和消费地区。中国是世界上最大的丁二烯之生产国之一。中国的丁二烯项目基本上是伴随着乙烯裂解项目进行配套建设的。过去的10年，中国乙烯行业发展迅速，从2001年的474万吨增加2010年的1496万吨。年复合增长率达到13.6%。与此同时，中国丁二烯的产能也得到迅速扩张，据西美信息最新的统计数据显示：截至到2011年5月，中国的丁二烯的生产能力达到243.9万吨，约占世界总量的19%。而未来5年，中国还有多个新增乙烯项目陆续建成，将增加314万吨乙烯和69万吨丁二烯的生产能力。研究表明：中国大约有22个丁二烯生产企业，大部分集中在中石油、中石化和中海油三家企业。丁二烯的生产大部分集中在中国东部沿海城市。2011年，中国东部丁二烯的生产能力约全国总生产能力的87.08%。4.2.2 主要消费方向及需求量预测随着下游行业的迅速发展，丁二烯的消费也迅速增加。在过去的10年，虽然丁二烯产能和产量都迅速增加，但是丁二烯仍然供不应求。中国不仅仅需要大量进口丁二烯。同时，也需要大量进口聚丁二烯橡胶，丁苯橡胶，ABS树脂等丁二烯的下游产品。就预计未来几年，丁二烯的产能将以年均不到3%的速度增长，而全球丁二烯消费增长率将远远超过3%，需求增长亦快于产能扩张速度。丁二烯供需仍将会有缺口存在，供不应求在未来一段时期内将是常态化趋势。外围丁二烯供应面趋紧成为定局，对我国丁二烯市场将起到推涨作用。4.2.1 顺丁橡胶的主要应用领域低顺式顺丁橡胶最早由美国费尔斯通轮胎和橡胶公司于1955年开发，1961年投产，催化剂为丁基锂；中顺式顺丁橡胶首先由美国菲利浦石油公司开发(1956)，并于1960年由美国合成橡胶公司建厂投产，催化剂是四碘化钛-三烷基铝;高顺式顺丁橡胶可用钴系（一氯二烷基铝-钴盐）和镍系（环烷酸镍-三烷基铝三氟化硼乙醚络合物）催化剂进行生产。钴系催化剂由意大利蒙特卡蒂尼公司开发并投产（1963），而镍系催化剂则是由日本合成橡胶公司采用桥石轮胎公司的技术于1965年工业化的。目前，有中国、美国、日本、英国、法国、意大利、加拿大、苏联、联邦德国等15个国家生产顺丁橡胶，近20个品种。1980年世界年产量已超过 1.8Mt，总产量仅次于丁苯橡胶，在合成橡胶中居第二位。4.2.4 主要消费方向及需求量预测顺丁橡胶主要用于轮胎工业中,可用于制造胶管,胶带,胶鞋,胶辊,玩具等.还可以用于各种耐寒性要求高的制品和用作防震. 国内顺丁橡胶的产能不能满足国内市场的需求。但这种供给不足的情况只是暂时的，在未来，随着一些新装置的投产，我国顺丁橡胶市场供不应求的情况将能得到缓解。我国顺丁橡胶主要应用领域轮胎制造的需求量将稳步增加，胶鞋用顺丁橡胶的消耗量将不会有太大变化。其他增加较快的方面包括聚苯乙烯和ABS树脂抗冲改性以及胶管、胶带制造。我国目前生产的顺丁橡胶主要是以镍系顺丁橡胶为主，产品品种比较单一。由于欧盟将于2012年11月推行新的轮胎标准，高性能轮胎的需求在未来将面临一个爆发型的增长。相对普通顺丁橡胶，稀土顺丁橡胶抗湿滑性明显改善，滚动阻力小，综合性能更好，因而发展前景十分广阔。依照Lanxess的预测，2014年世界稀土顺丁橡胶需求将达55万吨，远大于现在30万吨供给量，我国稀土顺丁橡胶的需求将会达到6.5万吨。4.3 国内外发展现状4.3.1我国丁二烯和顺丁橡胶的工业现状（1）丁二烯2012年丁二烯下游需求将增加。目前，各地纷纷上马合成橡胶项目。2011年我国大约有52万吨合成橡胶新增产能投产，今明两年国内还将新增顺丁橡胶产能77万吨，目前有在建的福橡化工10万吨/年丁苯橡胶、齐翔腾达5万吨/年稀土顺丁橡胶等项目，预计今年达产。我国总计在建拟建的合成橡胶产能已超240万吨，将增加丁二烯需求140多万吨，对于原料丁二烯市场形成利好。（2）顺丁橡胶顺丁橡胶是仅次于丁苯橡胶的世界第二大通用合成橡胶，也是我国合成橡胶中技术开发最成熟的胶种。今年来，由于汽车、高铁、航空航天等领域发展迅速，我国顺丁橡胶的需求量在不断增加。然而，随着我国顺丁橡胶市场的需求量出现大幅度增长，我国顺丁橡胶产能增长的速度却要低于需求量增长的速度，使得目前我国顺丁橡胶市场出现了供不应求的情况。2008年我国顺丁橡胶的总生产能力为43.6万吨/年，产量为44.09万吨；2009年，我国顺丁橡胶的生产厂家有9家，总生产能力为59万吨/年，2009年1-11月份国内顺丁橡胶的产量大约为46万吨。而自2007年来，我国顺丁橡胶的表观消费量均在60万吨以上。目前我国顺丁橡胶共有8家生产企业，生产能力约占世界总产能的14%，情况见下表：4.3.2世界丁二烯，顺丁橡胶工业现状（1）丁二烯丁二烯是合成橡胶的主要原料，2001年初世界丁二烯装置能力达960万吨年，2000年产量800万吨，装置能力利用率约85。见表1。1999年依托乙烯 的丁二烯装置能力约占世界总能力的92，其余8来自正丁烷和正丁烯的脱氢 工艺，只有独联体还保留这种丁二烯生产工艺，但实际产量很低（2）顺丁橡胶顺丁橡胶是顺式1，4-聚丁二烯橡胶的简称，国际通用代号为BR，是目前仅次于丁苯橡胶的世界上第二大通用合成橡胶，具有弹性好，耐磨性强和耐低温性能好，生热低，滞后损失小，耐屈扰性、抗龟裂性及动态性能好等优点，可与天然橡胶、氯丁橡胶以及丁腈橡胶等并用，在轮胎、抗冲击改性、胶带、胶管以及胶鞋等橡胶制品的生产中具有广泛的应用。5 工艺路线5.1分离任务基于以上我们的方案，我们的首要目标就是分离C4馏分中的各组分，下面是一张典型C4馏分中各组分含量表：组分蒸汽裂解C4催化裂化C4异丁烷134正丁烷210异丁烯22151-丁烯14132-丁烯1128丁二烯480合计98100从以上含量表可以看出，其中正丁烯、异丁烯和丁二烯含量较多，从各方面综合考虑，我们的任务主要是分离其中的这三个组分，以求达到最佳的经济效益。5.2主要分离方法概述通过上述的分离任务我们确定了如下的分离方法，其具体流程如下图：5.2.1异丁烯齐聚法由于异丁烯是制备洗涤剂的中间体，聚异丁烯通常用于聚合汽油，所以人们开发了异丁烯齐聚法来分离C4馏份 。该技术的主要原理是异丁烯在催化剂的作用下发生齐聚反应，生成低相对分子质量聚合物，从而实现与C4 其他组分的分离 。70 年代初 ，美国的 Esso Research and Engineer 公司开发了负载氧化镍为催化剂的异丁烯二聚法技术。为了提高异丁烯转化率，人们不断致力于新型催化剂的开发 。到了80年代 ，美国的 Petro Tex ChemicaI 公司开发出了适合于高含量异丁烯场合的工艺技术。该技术以离子交换树脂为催化剂 ，反应在管 式反应器中进行，异丁烯的转化率达到了98% 。 目前仍有不少公司致力于这方面的开发，如Arco ChemicaI 公司最新开发的工艺技术以叔丁醇为选择性促进剂 ，异辛烷为稀释剂 ，将异丁烯 的选择性提高到 90 % 以上 。德 国的 EC 公司最新开发了利用 C 4 抽余液选择性制备二异丁烯 的技术 ，不必对 C4 抽余液 中的异丁烯浓度进行稀释 ，首先将C4 抽余液进行加氢异构化 ，然后在酸性催化剂 的作用下进行反应精馏得到所需的二异丁烯。 异丁烯的转化率为96 % 以上，二异丁烯选择性在 70 % 以上 。 齐聚法工艺的发展取决于异丁烯齐 聚物 的市场 ，此 法仍有一定的工业前景 。 综上一个异丁烯齐聚法的背景，我们选择这一项分离技术来完成我们项目中的异丁烯的分离。 5.2.2NMP法萃取精馏分离丁二烯NMP法萃取精馏分离C4馏分中1，3一丁二烯的工艺流程采用两塔流程，即萃取精馏塔和1，3丁二烯提纯塔。目前，工业上萃取精馏以乙腈、二甲基甲酰胺、一甲基吡咯烷酮(N)等为萃取剂。此法具有选择性高、分离效果好、蒸气压低、损失小和运行费用低等优点。因此，NMP作为分离C4馏分的萃取剂得到人们的广泛关注。 其装置图如下： NMP溶剂由萃取精馏塔的上部入塔，c。馏分由萃取精馏塔的下部人塔，在1，3一丁二烯提纯塔塔顶得到1，3一丁二烯产晶，在1，3一丁二烯提纯塔塔底回收的NMP溶剂返回萃取精馏塔。5.3合成工艺的选择5.3.1丁二烯的利用作为-种重要的化工原料，丁二烯主要用于合成顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(NBR)、苯乙烯一丁二烯一苯乙烯(sBs)弹性体以及l，2一低分子聚丁二烯。我国生产的丁二烯大部分供国内市场消费，主要用于生产合成橡胶和合成树脂。随着经济的发展，我国丁二烯的消费结构也发生了改变，从20世纪90年代初的几乎全部用于生产合成橡胶逐渐向其它非橡胶产品发展，如生产丙烯腈一丁二烯一苯乙烯树脂(ABS)、SBS及合成乳胶等产品消费丁二烯的数量和比例增长幅度较大。2002年我国丁二烯消费量约850 kt，其中合成橡胶工业丁二烯的消费量约700 kt；生产ABS所需的丁二烯约80 kt；其它方面对丁二烯的需求量约70 kt。近年来，国内外在丁二烯利用方面，还开发了丁二烯环氧化制备环氧丁烯及下游产品的新工艺。即在银催化剂作用下，丁二烯经气相环氧化反应生成环氧丁烯。首先由Eastnlan Chemical公司在20世纪80年代末发明，并于1997年建立了世界首座146 kta的环氧丁烯中试工厂。BASF公司也曾进行过丁二烯环氧化的研究，但丁二烯转化率和环氧丁烯选择性均较低。中国科学院兰州化学物理研究所自1997年在国内率先开展丁二烯环氧化制环氧丁烯及其下游产品的开发研究，与美国等采用的催化脱氢生产丁二烯工艺的不同之处在于诫工艺采用了丁烯氧化脱氢制丁二烯的方法。现已建成2 ta的环氧丁烯装置并在运转。由此观之，无论是国内广阔的市场还是技术上的可行性，丁二烯在制备橡胶方面有着极好的发展前景，我们分离出来的C4馏分中的丁二烯将会在这方面做出一定的贡献。5.3.2异丁烯的利用在分离方法上面，我们选择了异丁烯齐聚法，这对于我们的合成利用有着极大的好处，这也是我们选择该方法的一个重要原因，基于此方法的一大特点，我们将会用之生产丁基橡胶。用氯甲烷作溶剂，以三氯化铝为引发剂，由异丁烯和少量异戊二烯为单体，在低温下制得异丁烯一异戊二烯共聚橡胶(丁基橡胶)。其特点是透气率低，气密性好，化学稳定性好，具有优良的电性能和耐热老化性能。目前，世界丁基橡胶总生产能力800 kt/a，宴际产量600700 kta。北京燕山石化公司合成橡胶事业部拥有我国第一-套，也是目前唯一的一套30 kta丁基橡胶生产装置。异丁烯在Lewis酸催化剂作用下，经低温聚合得聚异丁烯。低相对分子质量聚异丁烯(相对分子质量小于1000)在结构上是异丁烯的均聚物，呈半固体状主要作为稠合剂。因其具有热稳定性好、裂解无残炭、耐化学品及耐候等特点，被广泛用于润滑油添加剂、电绝缘材料、粘合剂以及高聚物共混改性等领域。中高相对分子质量聚异丁烯(相对分子质量大于1000)具有优异的耐大气、瞅老化和耐久性的特点，主要用作保温玻璃的密封剂。另外，聚异丁烯还可用于制备聚异丁烯无灰分散剂，如相对分子质量为8002500的聚异丁烯与顺酐烃化，再与不同比例的多乙烯多胺胺化制得聚异丁烯丁二酰亚胺等。5.3.3正丁烯的利用甲乙酮(MEK)的沸点较高，溶于水，能与醇、醚、苯、氯仿和油类混溶，对各种天然树脂、纤维素酯类、合成树脂等具有良好的溶解能力，是一种性能优良的有机溶剂，它被广泛应用于涂料、润滑油脱蜡、黏合剂及树脂等的制备工艺。2004年全世界MEK总产量120万t，消费量110万t，我国的消费量则为254万t；2005年，我国共有MEK生产装置10套，总生产能力212万t，当年进口量为121万t，出口量为33万t旧1。目前世界上生产MEK最主要的方法是：l一丁烯水合生成仲丁醇，仲丁醇脱氢制得MEK。工业上l一丁烯水合制仲丁醇有分别以硫酸、离子交换树脂、杂多酸为催化剂的3种工艺路线，其中树脂水合工艺是目前国内外生产仲丁醇最主要的方法。仲丁醇脱氢制MEK有气相和液相2种工艺，目前普遍采用气相脱氢，以氧化锌或锌铜合金为催化剂，仲丁醇的转化率及MEK的选择性均在90以上，不足之处是产品纯度较低，催化剂寿命较短；仲丁醇液相脱氢是以骨架镍或亚铬酸酮作催化剂，该法具有工艺流程简单、催化剂寿命长、产品分离简单、能耗低、产率高等优点，不足之处是仲丁醇的单程转化率比气相法低，但MEK的选择性却高达99以上。两步法制备MEK的反应式如下：近年来，抚顺石油化工研究院开发出MEK生产新技术，在l一丁烯水合制仲丁醇工艺中采用多段反应器并开发出相应的催化剂。独山子天利公司、兰州石油化工公司、哈尔滨石化公司等应用该技术相继建成并投产了6套MEK工业装置，缓解了国内MEK市场供应短缺的压力。8 厂址选择综合比较原料来源、运输条件、优惠政策、基础设施、社会效益等等方面，本厂厂址拟定于扬州化学工业园区。图8.1 长寿化工园区位置扬州化工产业园区是一个市县联动开发的新兴石化工业区。规划面积62平方公里，分设原料工业区、仪征化纤厂区、精细化工区、物流仓储区、公用工程区、生态建设区和生活配套区等七大区域，实行一次规划、分期实施，有序建设、滚动发展。为积极抢抓国际产业和资本加速向长三角集聚以及江苏沿江开发全面推进等一系列重大机遇，充分发挥仪征独特的区位、交通、产业、资源和市场优势，打造宁扬沿江化工产业带，2003年10月，扬州、仪征两级政府按照“资源整合、产业集聚”的开发思路，采取“市县联动”的开发模式，共同在仪征沿江地区规划建设了扬州化工产业园区，重点发展石油化工、基础化工、合成材料、精细化工和石化物流等五大产业。5月31日，国家发改委正式公告设立省级扬州化工产业园区。目前，一个以石油化工为龙头、基础化工为支撑、有机合成为特色、石化物流为依托，以深度加工和高附加值为特征的新兴石化产业基地正在快速崛起。落户境内20多年、拥有年产170万吨聚酯、90万吨PTA产能的仪化公司，是亚洲最大、世界第六大聚酯生产企业近年来，随着国际资本和制造业向长三角加速转移以及江苏沿江开发步伐不断加快，一些大型化工企业看好扬州化工产业园区发展石化产业的有利条件，纷纷落户规划建设，目前已集聚了美国尤尼发、阿莫科、日本东丽、台湾大连化工、中化国际、江苏瑞祥化工、江苏优士化学等一批境内外知名的石化大企业，形成了以乙烯、丙烯、芳烃、氯碱为龙头的四大产业链和精细化工、化纤纺织、石化物流等三大产业集聚发展的态势。 8.1 选址原因8.1.1 选址为原料产地本项目拟为中国石化扬子石油化工有限公司设计一座化工厂，该公司生产的丁二烯作为本项目的原料。扬州化工产业园区是一个区位优势独特的石化物流枢纽区，是一个产业优势显著的石化产业集聚区。8.1.2 地理位置优越扬州化工产业园区地处南京、镇江和扬州三大城市的几何中心，东承上海化学工业区，西接南京化学工业园，产业基础好，市场腹地广，发展空间大。图 8.1 扬州化工园区的地理位置8.1.3 便捷的的交通长江黄金水道流经境内，润扬长江大桥、南京长江二桥分立两侧，宁通高速公路、沿江高等级公路以及宁启铁路横贯东西，鲁宁输油管道、甬沪宁输油管道、西气东输管道、仪长输油管道、日仪输油管道和中石化战略石油储备库在区内中转集散，尤其是区内拥有长江最大的石化港口南京港仪征石化港区，年吞吐能力达3000万吨。扬州化工产业园区正成为集公路、水路、铁路、油路、气路等“五路”于一体、区域和地缘优势进一步凸现的石化物流枢纽。8.1.4 原料及产品运输丁二烯可采用火车、汽车槽车运输。采用火车、汽车贮运丁二烯的容器属于第三类压力容器。除执行锅炉压力容器安全监察暂行条例和 GB 10478 外还应执行 HG5-1471 的有关规定。根据铁道部颁发的危险品货物运输规则中的规定，丁二烯属于危险货物第三类甲级易燃气体，而产品顺丁橡胶耐磨性、耐老化性好，可供选择的运输方式有铁路运输、公路运输以及水路运输，产品的运输方式多样化，产品运输问题圆满解决。8.2 建厂条件8.2.1 经济及政策条件扬州化工产业园区位于江苏省中西部，长江下游北岸的仪征市（隶属扬州市管辖）西部，南濒长江，西邻南京市六合县，北邻宁通高速公路，东为