第一篇:1萬噸年喹啉項目建議書
1萬噸/年喹啉項目建議書
1項目背景 1.1項目名稱
喹啉項目
1.2項目建設規模
建設規模:1萬噸/年
1.3項目建設地址
黑龍江省七臺河新興煤化工循環經濟產業園區
1.4項目提出背景
2011年七臺河市焦炭產能達到1000萬噸,可以產生總量為25億立方米的剩余煤氣、45萬噸煤焦油、12萬噸粗苯。如果從黑龍江省范圍考慮,按黑龍江省焦炭產量1500萬噸計算,可以產生37.5億立方米剩余煤氣、67.5萬噸煤焦油、18萬噸粗苯。已經具備了向產品品種結構上深度開發的條件。目前生產的多數是化工的基礎原料,是化工產品產業鏈的基礎產品,是精細化工產品的“糧食”。要改變現有“只賣原糧”的局面,只有向精細化工領域邁進。
七臺河市煤化工產業下步發展要繼續以建立完善循環經濟體系為重點,按照“穩煤、控焦、興化”的總體發展思路,依托煤焦油、焦爐剩余煤氣、粗苯這三條線,整合資源、集中優勢,繼續尋求延伸產業鏈條,搞好資源綜合利用和延伸轉化,實現資源循環利用、綜合開發、高效增值,不斷擴大煤化工產業的整體規模,形成全市工業經濟加快發展新的增長極。
新興煤化工產業園區位于七臺河市新興區轄區內,園區現有面積約4.7平方公里,一期增加2.9平方公里,達到7.6平方公里;二期將長興鄉馬鞍村整村搬遷至長興村,增加5.5平方公里,總體達到13.1平方公里;三期增加8.7平方公里,最終園區面積將達到21.8多平方公里,新興煤化工產業園區是一個以煤焦化及下游產品為主體的產業園區。園區功能齊備,水、電、路等基礎設施建設基本到位。
基于上述政策和資源條件,提出一系列煤焦油項目,1萬噸/年喹啉項目是其中之一。
2產品性質與用途概述 2.1產品的理化特性
喹啉是吡啶與苯并聯的化合物。他有兩種并合方式,分別稱為喹啉和異喹啉。存在于煤焦油和骨焦油中,由煤焦油制得的粗喹啉約含4%的異喹啉。金雞納堿在蒸餾時產生喹啉。喹啉是無色液體,具有特殊氣味。凝固點-15.6℃,沸點238℃,相對密度1.0929(20/4℃)。微溶于水,易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。異喹啉的熔點26.5℃,沸點242.2℃(743毫米汞柱),密度1.0986克/厘米3(20℃),其氣味與喹啉完全不同。二者都具有堿性,異喹啉比喹啉堿性更強,都可以與強酸生成鹽,如苦味酸鹽和重鉻酸鹽;與鹵代烷形成四級銨鹽等。
喹啉的芳香性很強,苯環部分容易在5、8兩位上發生親電取代反應,例如在硝化或磺化時,產生5-和8-硝基和磺基喹啉。吡啶環穩定,在氧化時,苯環被破壞,而吡啶環不變。異喹啉的性質與喹啉近似,硝化和磺化在苯環的5位上發生,親核反應則在1位上發生,如與氨基鈉反應,生成1-氨基異喹啉,而喹啉在2位上氨基化。工業上常用喹啉的酸性硫酸鹽溶于乙醇,而異喹啉的酸性硫酸鹽則不溶的性質來分離。
2.2產品的用途
喹啉是一種重要的精細化工原料,主要用于合成醫藥、染料、農藥和多種化學助劑。
醫藥工業中,許多喹啉化合物都是重要醫藥中間體,而且近幾年來許多含喹啉環的新型藥物被不斷開發出來,喹啉本身最初也是從抗瘧藥物奎寧經過蒸餾而得到。主要應用合成抗瘧藥物,如補瘧喹、磷酸氯喹、磷酸伯胺喹和胺酚喹啉等;解熱鎮痛藥物辛可芬;局部麻醉藥物鹽酸地布卡因;抗阿米巴病藥喹碘仿、氯碘喹啉、雙碘喹啉等;抗菌素藥物克菌定;由喹啉環及其他雜環可以合成撲蟯靈和克瀉痢寧;許多取代喹啉N-氧化物都是重要藥物,如4-氨基-5-硝基喹啉N-氧化物有抑制腫瘤生長的左右,甲基喹啉N-氧化物和它的4-硝基-3-氯喹啉衍生物都具有顯著的抗細菌和抗真菌藥效,美國新開發的強抗菌劑Utibid就是一種喹啉酮化合物。
染料工業,以喹啉及喹啉衍生物可以合成酸性染料黃
3、直接黃
22、溶劑黃33和Palanil黃3G,這些品種都是黃色染料的主導品種;喹啉類花青染料目前仍是彩色照相的重要光敏物質,不同數量的喹啉環組成,可使光的敏感區域從紫外光到紅外光或其中任意一段;喹啉經過硝化、還原得到氨基喹啉,主要用于紡織品染色輔助劑和毛發、毛皮染色劑。食品飼料添加劑工業,喹啉氧化可以得到煙酸,煙酸是一種重要的維生素,可以合成多種煙酸系藥物,如煙酸胺、強心劑、興奮劑等,除了合成多種藥物外,還廣泛應用作食品和飼料添加劑,近年來國內煙酸發展非常迅速。
農藥工業,喹啉許多衍生物為重要的農藥品種,如7-氯喹啉N-氧化物可作為谷物種植中闊葉雜草的除草劑;取代8-氨基喹啉具有植物性毒素活性,可以制備除草劑;由N-取代的二硫化氨基甲酸的喹啉酯制得除草劑,活性可與2,4-D相比較,而且毒性和殘留性較低;氨基甲酸的喹啉酯、喹啉-8-羧酸衍生物及其鹽都具有較好殺蟲性能;8-羥基喹啉的銅鹽是非常有效的殺菌劑。
抗氧化劑,大多數含喹啉環的抗氧化劑都是1,2-二氫喹啉的衍生物,多種1,2-二氫烷基喹啉都是國內外早已生產與應用的優良抗氧劑,可以作為抗臭氧化劑、防老劑應用于橡膠加工業中,也可以用作食品抗氧劑及潤滑油添加劑等,如目前全球橡膠抗氧化劑三大主導品種之一的橡膠防老劑RD就是含有喹啉環結構。
化學助劑,喹啉及其衍生物可以作為多種助劑,如喹啉及其衍生物的N-氧化物,都能作為配位體和許多金屬離子形成絡合物,作為重要的分析化學試劑使用;多種喹啉化合物可作為緩蝕劑,如在水泥中加入喹啉或其鉻酸鹽,可以防止混凝土中鋼筋腐蝕,金屬采用8-羥基喹啉可以抑制或減緩其腐蝕;汽車抗凍液中加入2-氯喹啉、4-氨基喹啉、8-硝基或羥基喹啉作為緩蝕劑效果明顯;喹啉衍生物作為催化劑在多種石油工業合成中應用,如喹啉的鋰絡合物可作為丙烯醛和甲基丙烯醛的1,4加成聚合的催化劑。
其他方面,喹啉及其衍生物和同系物,都是很好的溶劑和萃取劑,特別是稠環芳香化合物的溶劑;喹啉衍生物可作為發光體與四溴化碳制成感光層,是非常理想的感光材料;喹啉及其衍生物在電鍍、金屬提取與冶煉行業應用也非常廣泛。隨著喹啉化合物應用領域的逐漸開拓,喹啉系列化合物研究開發與生產具有良好市場前景。
3國內喹啉生產狀況、市場簡要分析 3.1國內外生產狀況
工業上,喹啉及其衍生物主要從煤焦油洗油中提取或催化法化學合成。煤焦油洗油提取是工業生產喹啉的傳統方法,煤焦油通過酸、堿處理,以及精餾提純或重結晶等一系列步驟,可以生產喹啉。催化法化學合成通常以苯胺或鄰氨基苯甲醛等芳胺類化合物為起始原料,與α,β-不飽和醛或銅(或其他試劑)發生Michael加成等一系列反應可得到喹啉類化合物。這類方法包括Skraup法、Doebner-Von Miller法和Friedlander法等。
煤焦油洗油中提取分餾的喹啉,不可避免地含有吲哚等雜質,喹啉含量一般在97%以下,而化學合成法制備的喹啉,雜質含量少,產量高,喹啉含量最高可達99%。據調查,我國85%以上的喹啉由煤焦油洗油原料生產,不到15%的喹啉來自于化學合成法生產。
洗油是煤焦油的制品之一,約占煤焦油的6.5%~10%,是一種復雜的混合物,富含喹啉、異喹啉、吲哚、α-甲基萘、β-甲基萘、聯苯、二甲基萘、苊、氧芴和芴等寶貴的有機化工原料。近年來,隨著我國鋼鐵產業的快速發展,煉焦行業焦炭和副產煤焦油產量都得到快速增長。據我國煉焦行業協會統計,2004年,我國煤焦油產量為530萬噸,2005年為656萬噸,2006年為760萬噸,2007年為840萬噸,2008年為822萬噸,2009年增長至883萬噸。我國煤焦油主要用于深加工,還有一部分作為燃料燒掉和少量出口。據統計,2004年,我國煤焦油深加工量為358萬噸,2005年為368萬噸,2006年為437萬噸,2007年為520萬噸,2008年為508萬噸,2009年為582萬噸,2004~2009年煤焦油深加工量年均增長率為10.2%。
我國自1963年開始生產喹啉,它是隨著煤焦油深加工工業的發展而開發的一種高附加值產品,據我國煤焦行業協會統計,1999年我國有5家喹啉生產廠,總產能1020噸/年,產量778噸/年。
隨著我國洗油深加工技術的提高,喹啉產能和產量得到快速增長。截至2009年,我國喹啉生產能力17600噸/年,總產量12520噸,開工率71.1%。
2004~2009年我國喹啉產能和產量見表1。
年份 2004
2005 2006 2007 2008
2009
產能/(t/a)5200 8300 11000 13400 15700 17600
產量/t 4330 6560 8510 10610 11730 12520
開工率/% 83.2 79.0 77.4 79.2 74.7 71.1
表1 2004~2009年我國喹啉產能和產量
3.2國內生產企業簡介
截至2009年底,我國200噸/年及以上的企業大約有12家以上,合計產能為14600噸/年,約占國內總產能的83%;合計產量為10520噸,占國內總產量的84.0%。喹啉生產能力在200噸/年以下的企業至少20家以上,由于企業規模小、分布較分散,很多企業都是根據訂單生產,生產時斷時續,有些裝置甚至處于停產狀態,所以難以一一統計,估計這類企業合計產能約有3000噸/年,占國內總產能的17.0%,合計產量為2000噸,占國內總產量的16.0%。
我國喹啉主要生產企業產能和產量見表2。
生產企業
上海寶鋼化工有限公司 遼寧鞍鋼焦化廠 萊蕪雅魯生化有限公司
2009 3500 2500 1800
2800 2000 1200
2010 3000 2000 1800
2200 1400 1000
產能/(t/a)產量/t 產能/(t/a)產量/t 上海新明科技發展有限公司 安陽市寶碩焦油化工有限責任公司
鞍山貝達化工有限公司 濰坊琦安達有限公司 山西天煜煤化有限公司 黃驊市信諾立興煤化工有限公司
上海喹啉化工有限公司 山東先達化工有限公司 遼寧東顥化工有限公司 開封明陽化工有限責任公司
其它
合計
1800 0 1000 1000 800 0 700 500 400 400 3000 17400
1300 0 750 600 500 0 500 300 260 200 2000 12410
1800 2700 1000 1000 800 800 700 500 400 400 2500 19400
1300 900 600 700 300 200 400 100 220 200 1800 11320
表2 我國喹啉主要生產企業產能和產量
3.3進出口情況
在我國海關,喹啉列在29333990.90(結構上含有一個喹啉或異喹啉環系(不論是否氫化)的化合物,但未經進一步稠合)的稅則號下,此稅號下包括的產品有:喹啉、異喹啉、8-羥基喹啉、8-羥基喹啉酮、1,2,3,4-四氫喹啉、2-甲基喹啉、4-甲基喹啉、4,8-二氯喹啉等。因此,喹啉和其他產品之間的區別只有靠價格和產品原產地來大致區分。
根據調查和海關進出口統計,2009年我國喹啉進口量很少,出口量約5100噸。我國喹啉主要出口到印度、東南亞及非洲等國家和地區。近年來我國喹啉出口量增長迅速,1999年出口量僅為256噸,2002年增長到1000噸,2005年為2700噸,2009年增長到5100噸,約占我國喹啉總產量的35%。2004~2009年我國喹啉進出口情況見表3。
項目 進口量 出口量 2004年 0 1815
2005年 0 2700
2006年 0 3550
2007年 0 4520
2008年 0 4850
2009年 0 5100
表3 2004~2009年我國喹啉進出口情況
3.4喹啉消費情況
喹啉可以合成醫藥、農藥及染料的中間體,具有廣泛的用途。2004年我國喹啉消費量為2515噸,2009年增加到7420噸,2004~2009年均增長率為24.2%。2009年消費結構為:8-羥基喹啉占51.5%;5,6,7,8-四氫喹啉占30.2%,其他18.3%。3.4.1 8-羥基喹啉
工業喹啉溶于乙醇中,經過酸化、磺化、重結晶和堿熔得到8-羥基喹啉,也可以鄰氨基酚和甘油為原料環合而成。8-羥基喹啉是重要的有機合成中間體,其二價金屬鹽或與無機酸生產的鹽類是皮革、紡織品、塑料、造紙、涂料等所用的防霉殺菌劑,在農業中用作蔬菜和水果的殺蟲劑和防腐劑等。8-羥基喹啉經過碘化、氯化、磺化等反應可以制備多種藥物,是鹵化喹啉類抗阿米巴藥物的中間體,如氯碘喹、喹碘方、氯碘那多等,這類藥物通過抑制腸內共生菌而發生抗阿米巴作用,對阿米巴痢疾有效,對腸道外阿米巴原蟲無影響。8-羥基喹啉和脂肪酸鐵鹽可以制成熱記錄紙,是一種利用熱能引起物理化學變化而形成的可見影像的記錄材料。8-羥基喹啉經過溴化、氯化制得5,7-二溴-8-羥基喹啉、5,7-二氯-8-羥基喹啉、5-氯-8-羥基喹啉、5-氯-7-溴-8-羥基喹啉可分別用作分析試劑、防腐抗菌劑、醫藥和農藥等。8-羥基喹啉與光氣發生酯化反應得到氯甲酸-8-喹啉酯,進一步制備氨基甲酸酯類殺蟲劑新品種N-甲基氨基甲酸-8-喹啉酯。
3.4.2 5,6,7,8-四氫喹啉
該產品是頭孢喹瞇中間體,以頭孢噻肟為起始原料,在氮氣保護及三甲基碘硅烷的存在,與5,6,7,8-四氫喹啉發生取代反應,反應結束后加入硫酸、乙醇和水的混合溶液,使頭孢喹瞇成碘酸鹽分離出來,在經離子交換成硫酸鹽制得頭孢喹瞇。
3.4.3其它
喹啉氧化可以得到煙酸。煙酸是一種重要的維生素,可以合成多種煙酸系藥物,如強心劑、興奮劑等。除了合成多種藥物外,還廣泛應用于食品和飼料添加劑,近年來國內煙酸發展非常迅速。
2004~2014年我國喹啉消費情況見表4。
應用領域 8-羥基喹啉(噸)
2004年 1205
2008年 3598 1995 1257 6880
2009年 3715 2186 1325 7240
2010年 2014年 3415 2080 1215 6710
4321 2684 1795 8800 5,6,7,8-四氫喹啉(噸)807 其他(噸)503 合計(噸)2515
表4 2004~2014年我國喹啉消費情況及預測
3.5價格情況及分析
2004年,95%的喹啉均價為9500元/噸,96%的喹啉均價10000元/噸,97%的喹啉均價11000元/噸,98%的喹啉均價13000元/噸,99%的喹啉均價為16000元/噸;2005年,95%的喹啉均價為10300元/噸,96%的喹啉均價12800元/噸,97%的喹啉均價14500元/噸,98%的喹啉均價16900元/噸,99%的喹啉均價為20000元/噸;2006年,在國際原油價格不斷上漲的背景下,石油化工原料成本不斷攀高,導致國內許多燃料和重油用戶紛紛轉用煤焦油。同時,我國焦炭市場整體疲軟,許多焦化廠為減少虧損不得不延長結焦時間,有的甚至熄火停產,煤焦油產量減少價格上升,帶動煤化工產品市場一路走強,喹啉價格急劇上漲,95%的喹啉均價為19500元/噸,96%的喹啉均價23000元/噸,97%的喹啉均價26000元/噸,98%的喹啉均價28000元/噸,99%的喹啉均價為31000元/噸。2007年,在原材料價格不斷上升、下游需求領域不斷拓寬以及需求不斷增加的背景下,我國喹啉價格繼續小幅度上漲,95%的喹啉均價為23000元/噸,96%的喹啉均價27000元/噸,97%的喹啉均價29000元/噸,98%的喹啉均價34000元/噸,99%的喹啉均價為37000元/噸。2008年基本維持上年的價格,但從2008年底開始,我國喹啉價格迅速攀升,至2009年6月至最高點,95%的喹啉均價為43000元/噸,96%的喹啉均價47000元/噸,97%的喹啉均價54000元/噸,98%的喹啉均價63000元/噸,99%的喹啉均價為70000元/噸,此后我國喹啉基本維持此價格保持不變。從2010年6月開始,我國喹啉價格大幅下降,到10月95%的喹啉均價為12000元/噸,96%的喹啉均價14000元/噸,97%的喹啉均價17000元/噸,98%的喹啉均價19000元/噸,99%的喹啉均價為22000元/噸。
洗油作為喹啉的原料,其價格與煤焦油價格息息相關。未來幾年,隨著我國城鎮化建設進程的加快,我國鋼鐵產量仍將穩步增長。另外隨著我國煤焦油深加工裝置的規模化和加工技術的不斷進步,我國洗油的資源量將會增加。
未來幾年,我國醫藥和農藥中間體等下游領域對喹啉的需求增長趨緩,隨著國內喹啉供應量的增加,國內喹啉市場競爭趨于激烈。預計2012~2014年,我國喹啉的價格將會有一定程度的上漲。
4工藝技術方案簡介 4.1喹啉生產技術簡介
喹啉的常用制法是斯克洛普合成法,但這種方法復雜,費用昂貴,且不能滿足工業的需要。喹啉是煤焦油洗油餾分中所含的吡啶堿性物質,質量分數約為洗油的3%~5%。目前,洗油主要用于焦爐煤氣的苯吸收劑、燃料油或制炭黑等,使這部分寶貴資源白白浪費。從洗油中提取喹啉,比合成法成本大大降低。因此,從煤焦油中提取喹啉是有市場需求和開發前景的。
國內外從洗油中提取喹啉的方法大都是化學法或鹽液萃取法。洗油中有中性、弱酸性、弱堿性三類物質,喹啉及其同系物屬弱堿性物質。洗油經稀硫酸洗滌后,得到硫酸喹啉,溶于水中,與洗油分離,再用氨分解,分離出來的粗喹啉用高效精餾塔精餾,得到工業喹啉產品。從工業喹啉中制取精喹啉的方法主要有磷酸鹽法、硫酸鹽法、鹽酸-苯逆流萃取法、絡合法、沸石吸收法等。以上方法均需要硫酸、氨水等其他物質,消耗較大,有副產物的生成,同時還會造成洗油中其他物質如吲哚等的損失,且步驟較多,污染嚴重,所得喹啉的純度只有95%~97%。
4.2建議工藝方案流程
洗油中的喹啉、異喹啉、甲基喹啉和甲基萘沸點接近,相對揮發度也接近,采用直接精餾法,只能得到以某一種或兩種物質為主的混合物,不能夠將其有效的完全分離。乙二醇可以分別和甲基萘、喹啉 及其衍生物共沸,且共沸溫度相差較大,所以用乙二醇與甲基萘餾分共沸可進一步將喹啉分離出來。
本項目推薦采用的方法是先將洗油精餾得到富含喹啉的甲基萘餾分(即喹啉餾分),由甲基萘餾分與乙二醇共沸精餾制取喹啉,最后回收乙二醇。
4.2.1工藝流程
本項目的工藝流程圖見圖1。
乙二醇 加水
洗油 精餾 甲基萘餾分 共沸精餾 喹啉餾分 析出 喹啉
圖1工藝流程圖
在回流比為10:1的條件下對洗油進行精餾,切取不同溫度段的甲基萘餾分,結果見表5。溫度段/℃ 220餾分質量分數/%
22.5 10.2
甲基萘餾分的成分及含量/% 喹啉
1-甲基萘 7.2
2-甲基萘 59.6
2-甲基 異喹喹啉 2.1 2.7
啉 3.2 3.1
聯苯 吲哚--
表6 不同條件下甲基萘餾分與乙二醇的共沸精餾的結果 流比為10:1的條件下進行共沸精餾,切取188.4~188.8℃的餾分,加水,液體分層,分離可得到純度98.5%的喹啉,收率為55.1%。
5項目實施的經濟效益和社會效益簡要分析 5.1項目實施的經濟效益分析
本項目建成后,年生產喹啉1萬噸,按目前市場喹啉20000元/噸價格計算,預計年銷售收入2.0億元,生產成本約1億(詳見表7),年銷售收入稅金及附加1600萬元,預計可實現利潤8400萬元。
本項目總投資1.2億元,按上述年利潤計算,投資回收期為1.4年(不含建設期)。序號 1 1.1 1.2 2 3 4 5 6 項目名稱 原材料 洗油 乙二醇 燃料及動力 人員工資 管理費 設備折舊 年總成本
單位
噸 噸
人
年耗
18150 3000
單價(元)
3600 7000
30000
成本(萬元)
8634 6534 2100 400 45 15 600 9694
表7 生產1萬噸喹啉成本估算
5.2項目實施的社會效益分析
從目前情況看,該項目的社會效益,主要體現在如下方面:
1、本項目符合國家產業政策,有利于優化地區產業結構,帶動周邊地區經濟發展,增加人民收入。
2、帶動相關產業發展。該項目所需建材、原料、包裝及服務均可在當地解決,有利于促進建材、機械、建筑、包裝、運輸、服務等多種產業的發展,激活相關產品生產和服務企業,加快當地經濟發展和社會進步。
3、增加就業機會。在項目的建設過程中,可直接為建筑、安裝部門提供就業機會,并間接為相關產業提供就業機會;項目建成后,所需工人從當地招聘,分流了當地農村剩余勞動力,緩解社會就業壓力,一定程度上維護了社會和諧穩定。
4、促進當地經濟發展。項目正常生產后,預計年上繳稅金1600萬元,對當地經濟發展將發揮重要作用。
5、該項目的建設,可為建設單位帶來可觀的經濟效益。
第二篇:5萬噸年苯加氫項目建議書
5萬噸/年苯加氫項目建議書
1項目背景
1.1 項目名稱
粗苯加氫精制項目 1.2 項目建設規模
建設規模:5萬噸/年 1.3 項目建設地址
黑龍江省七臺河新興煤化工循環經濟產業園區 1.4 項目提出背景
2011年七臺河市焦炭產能達到1000萬噸,可以產生總量為25億立方米的剩余煤氣、45萬噸煤焦油、12萬噸粗苯。如果從黑龍江省范圍考慮,按黑龍江省焦炭產量1500萬噸計算,可以產生37.5億立方米剩余煤氣、67.5萬噸煤焦油、18萬噸粗苯。已經具備了向產品品種結構上深度開發的條件。目前生產的多數是化工的基礎原料,是化工產品產業鏈的基礎產品,是精細化工產品的“糧食”。要改變現有“只賣原糧”的局面,向精細化工領域邁進。
七臺河市煤化工產業下步發展要繼續以建立完善循環經濟體系為重點,按照“穩煤、控焦、興化”的總體發展思路,依托煤焦油、焦爐剩余煤氣、粗苯這三條線,整合資源、集中優勢,繼續尋求延伸產業鏈條,搞好資源綜合利用和延伸轉化,實現資源循環利用、綜合開發、高效增值,不斷擴大煤化工產業的整體規模,形成全市工業經濟加快發展新的增長極。
新興煤化工產業園區位于七臺河市新興區轄區內,園區現有面積約4.7平方公里,一期增加2.9平方公里,達到7.6平方公里;二期將長興鄉馬鞍村整村搬遷至長興村,增加5.5平方公里,總體達到13.1平方公里;三期增加8.7平方公里,最終園區面積將達到21.8多平方公里,新興煤化工產業園區是一個以煤焦化及下游產品為主體的產業園區。園區功能齊備,水、電、路等基礎設施建設基本到位。
基于上述政策和資源條件,提出一系列煤焦油項目,5萬噸/年苯加氫項目是其中之一。2產品性質與用途概述
2.1產品的理化特性 2.1.1 苯的理化性質
純苯在常溫常壓下為具有芳香氣味的無色透明揮發性液體。沸點80.1℃,能放出有毒蒸氣。苯是一種不易分解的化合物,與其它化學物質發生反應時,其基本結構不變,僅僅是苯環中的氫原子被其它基團取代而已。苯的蒸氣能與空氣形成爆炸性的混合物。液態苯比水輕,但其蒸氣比空氣重,遇到高熱或明火極容易引起燃燒和爆炸。苯蒸氣能擴散很遠,遇到火源就燃燒,并能把火焰沿氣流引回來。苯容易產生和積聚靜電。苯與氧化劑接觸反應激烈。苯難溶于水,但易溶于酒精、乙醚、丙酮、氯仿、汽油、二硫化碳等有機溶劑。
焦化苯的質量標準GB/T 2283-2008如表1:
項目
外觀
顏色(鉑-鈷)不限于 密度(20℃)/(g/cm3)
苯的含量(質量分數)/% 不小于 甲苯的含量(質量分數)/% 不大于 非芳烴的含量(質量分數)/% 不大于
餾程[大氣壓101.325Pa,(包括80.1℃)]/℃
不大于
優等品
一等品
合格品
透明液體,無可見雜質 0.878~0.881 99.90 0.05 0.1
---
20#
0.876~0.881 99.60------------------
0.9
表1 焦化苯質量標準
2.1.2 甲苯的理化性質
甲苯為無色有折射力的易揮發的液體,氣味似苯。相對密度0.866(20/4℃)。熔點-95~-94.5℃,沸點110.4℃,自燃點480℃。蒸氣與空氣混合物的爆炸極限1.27~7%。幾乎不溶于水,與乙醇、氯仿、乙醚、丙酮、冰醋酸、二硫化碳混溶,遇熱、明火或氧化劑易著火。遇明火或與下列物質反應:(硫酸+硝酸)、四氧化二氮、高氯酸銀、三氟化溴、六氟化鈾,引起爆炸。流速過快(超過3米/秒)有產生和積聚靜電危險。
焦化甲苯的質量標準GB/T 2284-2009如下表:
項目
外觀
優等品
一等品
合格品
透明液體,無沉淀物及懸浮物 顏色(鉑-鈷)不大于 密度(20℃)/(g/cm3)
酸洗比色(按標準比色液)不深于 苯的含量(質量分數)/% 不大于 非芳烴的含量(質量分數)/% 不大于 C8芳烴(質量分數)/% 不大于 總硫/(mg/kg)
溴價(g/100ml)不大于 水分
餾程[大氣壓101.325Pa,(包括80.1℃)]/℃ 不大于
20#
0.864~0.868 0.861~0.870
0.15 0.20 0.25 0.10------1.2------0.10------2 150---------0.2
室溫(18~25℃)下目測無可見不溶解水
---
1.0
2.0
表2 焦化甲苯質量標準
2.2產品的用途 2.2.1 純苯的用途
我國純苯消費結構如下:27.25%用于合成苯乙烯,聚酰胺樹脂(環己烷)約占12.65%,苯酚約占11.37%,氯化苯約占10.98%,硝基苯約占9.8%,烷基苯約占7.84%,農用化學品約占5.65%,順酐約占4.71%,其它醫藥、輕工及橡膠制品業等約占9.84%。苯乙烯是純苯最主要的消費用途,生產能力約70~100萬噸/年。環已烷是僅次于苯乙烯的純苯消費產品,主要用于生產尼龍6和尼龍66等產品,國內產能達到30~45萬噸/年。苯酚是消耗純苯較多的化工產品之一,我國苯酚的需求增長較快,氯化苯的產量約為20萬噸/年,對純苯的需求量將以年均3%的速度增長。硝基苯產量約為25萬噸/年,預計近期內對純苯的需求將以每年5%的速度增長。烷基苯的產量約35萬噸/年,預計近幾年對純苯的需求會以年均5%的速度增長。順酐的產量增長很快,1990年順酐產量僅為1.98萬噸,目前產量約為7.8萬噸/年,其對純苯的年需求增長率估計將達到7%。蠟、樹脂、油的溶劑:合成化學制品和制藥的中間體。86%的苯用于制造苯乙烯、苯酚、環乙烷和其他有機物。剩余部分主要用于制造洗滌劑、殺蟲劑和油漆清除劑。苯可作為汽油一種成份,含量<2%。2.2.2甲苯的用途
甲苯大量用作溶劑和高辛烷值汽油添加劑,也是有機化工的重要原料,但與同時從煤和石油得到的苯和二甲苯相比,目前的產量相對過剩,因此相當數量的甲苯用于脫烷基制苯或歧化制二甲苯。甲苯衍生的一系列中間體,廣泛用于染料、醫藥、農藥、火炸藥、助劑、香料等精細化學品的生產,也用于合成材料工業。甲苯進行側鏈氯化得到的一氯芐、二氯芐和三氯芐,包括它們的衍生物苯甲醇、苯甲醛和苯甲酰氯(一般也從苯甲酸光氣化得到),在醫藥、農藥、染料,特別是香料合成中應用廣泛。甲苯的環氯化產物是農藥、醫藥、染料的中間體。甲苯氧化得到苯甲酸,是重要的食品防腐劑(主要使用其鈉鹽),也用作有機合成的中間體。甲苯及苯衍生物經磺化制得的中間體,包括對甲苯磺酸及其鈉鹽、CLT酸、甲苯-2,4-二磺酸、苯甲醛-2,4-二磺酸、甲苯磺酰氯等,用于洗滌劑添加劑、化肥防結塊添加劑、有機顏料、醫藥、染料的生產。甲苯硝化制得大量的中間體,可衍生得到很多最終產品,其中在聚氨酯制品、染料和有機顏料、橡膠助劑、醫藥、炸藥等方面最為重要。
3國內純苯生產狀況、市場簡要分析
3.1焦化純苯國內生產狀況 3.1.1酸洗法生產純苯現狀
目前酸洗法生產的純苯主要用于醫藥、農藥、合成橡膠、樹脂、染料、溶劑等等,由于酸洗法生產苯工藝落后而且對環境污染比較嚴重,目前大城市已逐步的取締和搬遷。國家考慮到人們健康的要求,早已限制酸洗苯在某些領域的使用,國家發改委也將酸洗法工藝列入了淘汰技術目錄予以限制,這樣導致了酸洗苯產量的增幅下降。據有關資料顯示2003年、2004年、2005年酸洗苯產量分別為47萬噸、52萬噸、55萬噸,2004年比2003年同比增長了10%,2005年比2004年同比增長了6%,增幅明顯下降。但是,酸洗苯在價格方面有很大的優勢,下游生產企業仍在不斷的加大需求以降低生產成本,因此,酸洗苯受下游產品需求的支撐,預計產量將保持一段平穩后,逐步進入下降通道。
2005年我國酸洗工藝產能較大,累計生產能力在88.5萬噸左右,消耗粗苯126萬噸左右。由于酸洗苯銷路不暢導致產量下降,大部分企業以銷定產,裝置負荷平均不足65%,尤其是山西廠家裝置負荷更低,平均不足50%,經市場實際調查2005年酸洗苯產量在55萬噸左右,按照工藝計算消耗粗苯在70萬噸左右。上述酸洗苯生產主要集中在全國年產上萬噸的38家加工企業。實地考察和各種信息顯示2005年國內酸洗苯產地分布見下表:
國內主要酸洗法焦化純苯生產區域產能及產量如表3所示。主要區域 建成產能(萬噸/年)產量(萬噸/年)山西 河北 河南 山東 東北 江蘇
湖南、湖北、四川 內蒙 其他(四個大鋼廠和部分小企業)合計 10 5 14 6 14.5 6 2 2 8 88.5 7 3 9 5 9 3.5 1.5 1.5 6 55.5
表3 國內主要酸洗法純苯生產區域能及產量 從上表可以看出酸洗苯生產能力達到88.5萬噸,而實際產量僅有55.5萬噸,能力明顯過剩。今后幾年除在建的陸續投產和民間小規模投資外,不可能有大的裝置投建。另外,酸洗苯2005年消耗粗苯70萬噸左右,占粗苯產量的60%,無論從產量和消耗都占據著焦化純苯的主導市場。3.1.2加氫法生產純苯現狀
近年來國際石油價格居高不下,帶動了下游產品石油苯價格的不斷攀升,價格由2004年初的5000元/噸左右,上升到最高10500元/噸左右,目前價格在7000元/噸左右。苯加氫工藝生產的純苯,在質量上不僅完全達到了石油苯的技術指標要求,而且價格上也有很大的優勢,目前以粗苯為原料的加氫苯生產成本與以石油為原料的石油苯生產成本相比低1600元左右,最高時生產成本相差3500元,高利潤導致了苯加氫工藝的迅猛發展。而且苯加氫工藝能實現甲苯、二甲苯等化學品的有效分離,代表了粗苯精制的發展方向。加氫苯產能、產量,在建項目分布情況見下表:
廠家 山東振興 山東濰焦 上海寶鋼 河北旭陽 山東鋼鐵 太化寶源 菏澤德潤 騰州 盤錦和運 湖北黃石泰華 萬昌焦化 山西誠宏 山西三維 鞍山 巨達化工 合計
產能(萬噸/年)10 26 10 10 20 5 10 10 5 5 10 20 20 5 115
產量(萬噸/年)10 26 10 10 20 5 10 6.5 5 5 10 20 20 5 115
表4 國內主要加氫純苯生產區域產能及產量
從上表可以看出,加氫苯裝置都在滿負荷運行,2005年、2006年產能同比增長了38%。2007年新建項目投產后加上原有和2006年投產項目,加氫苯工藝產能達到60萬噸,與2006年同比增長幅度為155%,按照理論計算2007年僅苯加氫工藝一項消耗粗苯就達85萬噸,占2007年粗苯產量的48%,截止日前,據不完全統計建成產能115萬噸,同時重慶佐能10萬噸苯加氫項目、河南順成8萬噸/年苯加氫項目、天津天鐵10萬噸/年苯加氫項目、寧夏億能公司5萬噸/年苯加氫項目目前在建,建成后產能將突破400萬噸。苯加氫工藝的發展迅速,必將快速擠占酸洗工藝的焦化純苯市場。2011年,全國粗苯產量增加到250萬噸,原料嚴重不足,導致企業之間競爭更加激烈,但七臺河市粗苯產量18萬噸,原料供給有絕對優勢。3.2焦化純苯市場簡要分析
從純苯的市場需求來看,酸洗純苯的主要用于生產順酐、氯化苯、苯酚、溶劑等等。考慮到酸洗純苯的質量和價格,大部分下游生產廠在滿足產品質量的情況下和加氫苯、石油苯摻和使用,因此酸洗純苯的產量取決于下游生產廠的產量,因酸洗純苯和加氫純苯、石油苯在價格上相差1000多元以上,最高時相差2500元,這樣的價格優勢和使用范圍使酸洗純苯存在一定的市場空間。加氫純苯由于質量與石油苯相同,產量僅占石油苯產量的5%,再加上加氫純苯的價格優勢,從目前來看市場前景非常好。另外,從我們所掌握的信息測算,加工一噸酸洗純苯可獲利500元左右,而加工一噸加氫純苯可獲利在1500元以上。因此,價格上的優勢和良好的市場前景決定了苯加氫工藝的發展勢頭。
作為占據消費純苯50%左右的苯乙烯市場,近年來國內消費量年增長率一直在20%以上,雖然產能和產量不斷增加,但仍不能滿足國內市場需求。2009年我國苯乙烯生產能力達到401.4萬噸/年,產量約235.9萬噸,進口量364.5萬噸,出口量0.78萬噸,對外依存度高達43%。近期保持一個中期盤整的格局,但需求較為穩定,因此給純苯市場以穩定支撐。另外幾大消費品種如苯胺、苯酚、硝基氯苯、順酐等,各產品環比漲幅在4%~10%,市場向好趨勢明顯,對純苯需求量明顯增長。
焦化純苯市場價格呈現逐年上漲趨勢。在上世紀末,市場供需平衡,純苯走勢不溫不火。進入21世紀后,隨著石油價格的上升,純苯價格也在緩慢上漲。從2004年開始,隨著化工行業新一輪的上升周期,國際石油價格猛漲,國內能源價格不斷攀升,純苯價格走出了一輪快速飚升的行情。酸洗純苯價格2004年一年間就由4000元上升到了8700元。加氫純苯價格2004年一年間就由5000元上升到了10100元。一年時間就成倍上漲。從2005年4月份以后,純苯的價格經過反復振蕩之后,已有所回落,2005年末和2006年初酸洗純苯價格穩定在4800元以上,加氫純苯價格穩定在6100元以上。縱觀近年來酸洗純苯價格走勢,從4000元左右到目前的5500元左右,加氫純苯從5000元上升到目前的7000元,其間雖有漲有跌,但總體上走的是一條逐年上漲的趨勢.在未來的三到五年,國際國內將迎來一個能源高價格時代,煤炭、石油這些不可再生的能源價格都上漲到一個較高的價位,將直接導致焦化純苯的成本升高;產量雖然增長,需求也將同步增大,很難出現供應過剩;另外,石油苯價格將隨著石油價格在高位運行,也牽引焦化純苯價格不會大幅走低。
4工藝技術方案簡介
4.1粗苯加氫技術方案簡介
焦化粗苯的精制最早是采用酸洗法,由于該工藝存在脫硫效率低、芳烴損失高、產率低、產品質量差、生產成本高、副產酸焦油和殘渣處理難度大等問題,造成了不可避免的環境污染。隨著我國有機化工高端產品的迅速發展,對原料質量的要求也越來越高,酸洗法所得的芳烴產品質量已無法滿足高端化工產品生產的需求,在發達國家早已被淘汰。我國一些企業相繼開發了粗苯催化加氫精制工藝,所得焦化苯的品質已經有了很大提高,已能完全替代石油苯。目前,國外采用的粗苯加氫精制工藝按反應溫度區分有高溫法(600~630℃)和低溫法(320~380℃)兩種。低溫法主要以美國的Axens低溫氣液兩相加氫技術和德國的Uhde低溫氣相加氫技術為代表。高溫法主要以胡德利開發、日本旭化成應用于粗苯加氫的高溫熱裂解法生產純苯的Litol法技術為代表。
我國從20世紀70年代就開始從事焦化粗苯加氫精制工藝的研究與開發,并開發成功了中溫加氫法和低溫加氫法。90年代后,寶鋼一期及河南神馬先后引進了日本的Litol法高溫加氫技術,石家莊焦化廠等企業引進了德國Uhde低溫催化加氫、N-甲酰嗎啉溶劑萃取法(KK法)工藝技術。目前,浙江美陽國際石化醫藥工程設計有限公司在吸收國外先進技術的基礎上,結合國內的實際經驗,開發成功的氣相加氫技術已在山西太化投產。4.2建議工藝方案流程 4.2.1低溫法粗苯催化加氫
低溫加氫精制工藝是在低溫(反應溫度280~350℃)、低壓(2.4MPa)、催化劑(Co-Mo和Ni-Mo)作用下進行的催化加氫過程,將經脫重裝置后輕苯中的烯烴、環烷烴、硫化物、氮化物轉化為相應的飽和烴,通過萃取蒸餾法將芳烴和非芳烴分離, 再經精餾可得到高質量的苯、甲苯、二甲苯等產品。其工藝流程見圖1。
圖1 低溫苯加氫工藝流程圖
4.2.1高溫法粗苯催化加氫
高溫加氫精制工藝是在高溫(620℃)、高壓(5.5 MPa)、催化劑(Co-Mo和Cr2O3-Al2O3)作用下進行的氣相催化兩段加氫技術,可將輕苯中的烯烴、環烷烴、硫化物、氮化物轉化為相應的飽和烴,苯的同系物進行加氫和脫烷基反應,經精餾提取高純度的苯產品,苯的回收率可高達114%。值得說明的是由于高溫催化加氫脫除的烷基可制氫作為氫源,故不需要外界提供氫氣,其工藝流程見圖2。
圖2 高溫加氫工藝流程圖
5項目實施的經濟效益和社會效益簡要分析
5.1項目實施的經濟效益
粗苯加氫所得的焦化苯要比石油苯成本低1500元/噸左右,所以焦化粗苯精制的利潤空間大大的提升,焦化粗苯精制已具有極大的競爭力。
本項目建成后,年處理粗苯5萬噸,按目前市場高純苯、甲苯、二甲苯及加氫項目副產品的價格計算,預計年銷售收入3.32億元(詳見表5),生產成本約2.57億(詳見表6),年銷售收入稅金及附加2660萬元,預計可實現利潤4683萬元。
經估算,本項目總投資1.7億元,按上述年利潤計算,投資回收期為3.6年。苯加氫項目預計年銷售收入如下: 產品 高純苯 高純甲苯 二甲苯 非芳烴 C8-C9+餾分 重苯 合計
產量(噸/年)
35400 7560 1940 1060 1000 3000
單價(元/噸)
7000 7200 7000 4500 3400 2700
銷售收入(萬元)
24780 5443 1358 477 340 810 33208
表5 5萬噸/年苯加氫項目年銷售收入估算
5萬噸/年苯加氫項目主要生產成本估算如下:
序號 項目名稱
單位
年耗
單價(元)
成本(萬元)1 1.1 2 3 4 5 6 原材料 粗苯 燃料及動力 人員工資 管理費 設備折舊 年總成本
噸
人
50000
4300
30000
21500 21500 2500 120 29 1536 25685
表6 成本估算表
5.2項目實施的社會效益
從目前情況看,該項目的社會效益,主要體現在如下方面:
1、本項目符合國家產業政策,有利于優化地區產業結構,帶動周邊地區經濟發展,增加人民收入。
2、帶動相關產業發展。該項目所需建材、原料、包裝及服務均可在當地解決,有利于促進建材、機械、建筑、包裝、運輸、服務等多種產業的發展,激活相關產品生產和服務企業,加快當地經濟發展和社會進步。
3、增加就業機會。在項目的建設過程中,可直接為建筑、安裝部門提供就業機會,并間接為相關產業提供就業機會;項目建成后,所需工人從當地招聘,分流了當地農村剩余勞動力,緩解社會就業壓力,一定程度上維護了社會和諧穩定。
4、促進當地經濟發展。項目正常生產后,預計年上繳稅金2660萬元,對當地經濟發展將發揮重要作用。
5、該項目的建設,可為建設單位帶來可觀的經濟效益。裝置建成后,可以促進粗苯處理工藝由酸洗法為主向加氫精制法轉化的總趨勢,集中處理粗苯資源,具有顯著的社會環保意義。
第三篇:1萬噸年苯酚項目建議書
1萬噸/年苯酚項目建議書
1項目背景 1.1項目名稱
苯酚項目 1.2項目建設規模
建設規模:1萬噸/年 1.3項目建設地址
黑龍江省七臺河新興煤化工循環經濟產業園區 1.4項目提出背景
2011年七臺河市焦炭產能達到1000萬噸,可以產生總量為25億立方米的剩余煤氣、45萬噸煤焦油、12萬噸粗苯。如果從黑龍江省范圍考慮,按黑龍江省焦炭產量1500萬噸計算,可以產生37.5億立方米剩余煤氣、67.5萬噸煤焦油、18萬噸粗苯,已經具備了向產品品種結構上深度開發的條件。目前生產的多數是化工的基礎原料,是化工產品產業鏈的基礎產品,是精細化工產品的“糧食”。要改變現有“只賣原糧”的局面,只有向精細化工領域邁進。
七臺河市煤化工產業下步發展要繼續以建立完善循環經濟體系為重點,按照“穩煤、控焦、興化”的總體發展思路,依托煤焦油、焦爐剩余煤氣、粗苯這三條線,整合資源、集中優勢,繼續尋求延伸產業鏈條,搞好資源綜合利用和延伸轉化,實現資源循環利用、綜合開發、高效增值,不斷擴大煤化工產業的整體規模,形成全市工業經濟加快發展新的增長極。
新興煤化工產業園區位于七臺河市新興區轄區內,園區現有面積
約4.7平方公里,一期增加2.9平方公里,達到7.6平方公里;二期將長興鄉馬鞍村整村搬遷至長興村,增加5.5平方公里,總體達到13.1平方公里;三期增加8.7平方公里,最終園區面積將達到21.8多平方公里,新興煤化工產業園區是一個以煤焦化及下游產品為主體的產業園區,園區功能齊備,水、電、路等基礎設施建設基本到位。
基于上述政策和資源條件,提出一系列煤焦油項目,1萬噸/年苯酚項目是其中之一。2產品用途與性質概述 2.1苯酚的性質
苯酚又名石炭酸,分子式C6H6O,無色針狀結晶或白色熔塊,熔點43℃,易溶于乙醇、氯仿、乙醚、甘油和二硫化碳,溶于水,不溶于石油醚,具特殊氣味,有腐蝕性。苯酚是一種重要的有機化工原料,主要用于生產酚醛樹脂、己內酰胺、雙酚A、水楊酸、苦味酸、己二酸、酚酞和乙酰替乙氧基苯胺等化工產品,還可用作溶劑和消毒劑,在化工原料、合成纖維、塑料、合成橡膠、農藥、染料、涂料、醫藥、香料及煉油等工業中有著廣泛的用途。2.2苯酚的用途
苯酚與甲醛縮聚可得到酚醛樹脂,酚醛樹脂應用廣泛,例如澆鑄酚醛樹脂可用于制造齒輪等機械零部件;殼模酚醛樹脂可用于鑄造模芯和砂輪;浸漬用酚醛樹脂用于層壓板和各種酚醛玻璃鋼制品;涂料用酚醛樹脂可用于油漆和涂料。各種酚醛模塑粉廣泛用于制造各種電器、儀表機殼和零件以及瓶蓋、鈕扣等日用品。酚醛樹脂經過改性以后用途更為廣泛,例如糠醇改性酚醛樹脂的特點是耐酸、耐堿、耐油性能好,電氣性能優良,適于作電氣絕緣材料。尼龍改性酚醛樹脂、丁腈橡膠改性酚醛樹脂、聚氯乙烯改性酚醛樹脂、三聚氰胺改性酚醛樹脂等都具有某種優良的性能,適用于電氣、儀表、機電、醫藥衛生等行業。采用無機材料也可以對酚醛樹脂進行改性,如酚醛石棉模塑料可用于制造各種汽車的剎車片、離合器片等。
以苯酚為原料可以生產已內酰胺,己內酰胺絕大部分用于生產聚酰胺,包括聚酰胺纖維(或稱為錦綸6)和塑料(俗稱尼龍6)。
在酸性催化劑作用下苯酚與丙酮縮合生成雙酚A。雙酚A是需求量增長最快的苯酚衍生物,主要用于生產多種高分子材料,如聚碳酸酯、聚砜樹脂、聚苯醚樹脂、不飽和聚酸樹脂、還可用作聚氯乙烯熱穩定劑、橡膠防老劑、農用殺蟲劑、油漆油墨抗氧劑、增塑劑、紫外線吸收劑、四溴雙酚A(目前應用較廣的一種阻燃劑)等,是很有發展前途的重要基本有機化工原料之一。
以苯酚和甲醛為原料,在酸催化劑作用下反應可生成雙酚 F。雙酚F與環氧氯丙烷縮合可以得到雙酚F型環氧樹脂,該樹脂粘度低,可以用作襯里材料、地板材料、浸漬材料和層壓材料等。
由苯酚直接磺化可以制備雙酚S。雙酚S與雙酚A結構相似,用途也相近。另外雙酚S還可以作為添加劑加入多種樹指中以改善其性能,也可用于制造彩色攝影材料、照相反差增強劑、熱敏記錄材料的呈色劑、表面活性劑、高效除臭劑和鞣革劑等。
苯酚和乙酰丙酸反應生成雙酚酸。雙酚酸主要用于生產各種合成樹脂,水溶性濾油紙樹脂、電泳漆、亮光油墨樹脂和涂料。
苯酚與甲醇反應可以生成2,6-二甲基苯酚。2,6-二甲基苯酚是生產工程塑料聚苯醚(PPO)的原料,PPO是一種性能優良的工程塑料。
苯酚和異丁烯進行反應時可生成叔丁基酚。叔丁基苯酚和甲醛在堿性催化劑作用下縮合可得到酚醛樹脂,叔丁基苯酚亦可作為香料的原料等。
在酚鋁催化劑作用下,苯酚與丙烯進行烷基化反應可制得鄰異丙基苯酚,鄰異丙基苯酚是氨基甲酸酯類殺蟲劑葉蟬散的中間體。
苯酚和壬烯(丙烯三聚體)反應生成壬基酚。壬基酚是最重要的烷基酚產品之一,主要用來制取壬基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑,廣泛用于合成洗滌劑、造紙、農藥、涂料、皮革及紡織等工業領域。此外壬基酚還可用于制取壬基酚甲醛樹酯、抗氧劑、抗靜電劑及橡膠助劑等。
先由異丁烯制得辛烯,再由辛烯與苯酚在陽離子交換樹脂的催化作用下反應可得到辛基酚。辛基酚和甲醛在堿性催化劑作用下縮合可生成對叔辛基苯酚甲醛樹脂(或稱202樹脂),可用于合成橡膠的硫化,特點是耐熱老化和化學穩定性好。辛基酚和環氧乙烷在堿性催化劑作用下生成辛基酚聚氧乙烯醚,這是重要的非離子表面活性劑之一,可用作洗滌劑、染色助劑、農藥乳化劑、金屬清洗劑等。辛基酚還可用作抗氧劑的原料等。
苯酚和十二烯進行烷基化反應可得到十二烷基酚。十二烷基酚主要用于生產十二烷基酚鈣鹽,其次是鎂鹽和鋇鹽,它們可用作潤滑油添加劑,也可用作工業設備和金屬加工用油等產品的添加劑。3國內外生產狀況及市場簡要分析 3.1國內外生產狀況 3.1.1國外生產狀況
2000年隨著一些新裝置的投產,世界苯酚生產能力達到789.4萬噸/年。90%以上的苯酚生產能力和約90%的需求量集中在北美、西歐和亞洲,2000年北美地區苯酚生產能力約300萬噸/年,占世界苯酚總能力的38%,需求量約250萬噸。亞洲是苯酚需求增長最快的地區,由于苯酚供應短缺,也是凈進口地區。1999年除日本以外的亞洲苯酚需求突升至80萬噸/年,歷史上第一次超過日本的苯酚需求。
近年來世界苯酚生產能力以年均5.5%的速度增加,其中,亞洲、北美增長速度最快,分別高達8.3%和7.8%。1999~2000年,世界苯酚新增能力121.5萬噸/年,總能力達到789.4萬噸/年。其中北美地區就有產能達75萬噸/年的新裝置投產,它們是美國Phenolchemie公司于2000年5月在美國阿拉巴馬州Mobil投產的40萬噸/年的特大型苯酚裝置;Shell公司于2000年1月在得克薩斯州Deer Park投產的22.7萬噸/年的苯酚裝置;Aristech于1999年11月在俄亥俄州的Haverhill地區投產的11萬噸/年的苯酚裝置,這套裝置的投產使其總產量提高到約43萬噸。除此之外,Sunoco化學公司也于2000年將位于Philadelphia的苯酚裝置從1.5萬噸/年增加到47萬噸/年。另外,在亞洲,臺塑公司于2000年啟動了位于中國臺灣麥寮的20萬噸/年的苯酚生產線,新加坡三井苯酚公司于2001年8月啟動了20萬噸/年的苯酚裝置;而在歐洲,Enichem集團于2000年5月中旬重新啟動其在意大利Porto Torres的苯酚裝置,使其年產量擴大到18萬噸。Phenolchemie公司是目前世界上最大的苯酚生產企業,該公司2000年的銷售額達10.5億美元。世界苯酚生產企業及生產能力情況見表1。
地區 國家 北美 美國
公司 Shell Chemical Sunoco Chemical Aristech
Phenolchemic
Mount Vernon Phenol Dow Chemical Georgia Gulf
Frontier oil 2 JLM Industries BFG Kalama
Dakota Gasification Merisol Fenoquimia Rhodia
Phenolchemie Caproleuna
裝置地點 Deer Park, TX Philadelpihia Haverhill, OH Mobile, AL Mount Vernon, IN Freeport, TX Plaquemine, LA Pasadena, TX El Dorado, KS Pensacola, FL Kalama, WA Beulah, ND Houston
Cosoleacaque, Veracuz Paulinia Gladbeck Leuna
能力(噸/年)
53.5 47.0 42.8 40.0 34.0 29.5 22.7 7.3 5.0 4.0 3.4 1.6 1.6 4.2 13.0 63.0 13.0
墨西哥 南美 巴西 西歐 德國
其他
意大利
比利時
西班牙
法國
芬蘭
荷蘭 東歐
南非
亞太 日本
中國
臺灣省
新加坡
韓國
印度
EniChem Porto
PhenolChemie Ertisa
Rhune-Poulenc Borealis Polymers DSM Chemicals
Merisol
Mitsui chemicals
Chiba Phenol
Mitsubishi Chemical Nippon Phenol
臺塑 信昌化學
Mitsui Phenol
Kumho P&B Chemical
Mantova Torres Antwerp
Palos de la Frontera Roussillion Porvoo Botlek
千葉 大阪 千葉 鹿島 戶火田
麥寮 林園
Yeochon
8.0 30.0 18.0 42.0 32.0 15.0 13.0 12.0 48.8 3.0 19.0 20.0 20.0 19.0 12.0 21.0 20.0 12.0 20.0 10.0 6.0
表1 世界苯酚生產企業及其生產能力
美國、西歐和日本是世界上最主要的三個生產國家和地區。據英國《歐洲化學新聞》報道,北美是世界最大的苯酚市場,該地區的苯酚產能為300萬噸/年,占世界苯酚總產能的40.6%。最大的苯酚生產廠家為酚化學公司,產能為145萬噸/年,占世界總產能的19.6%,其次為Shell公司,產能為54.5萬噸/年,占世界總產能的7.4%。
據美國化學市場協會公司(CMAI)酚醛塑料和尼龍中間體研究部研究報告顯示,2004年全球苯酚產能844.6萬噸/年,主要分布在美國、西歐和日本,具體的生產能力分布情況如下:北美300.9萬噸/年,其中:美國296.6萬噸/年,墨西哥4.3萬噸/年;南美16.5萬噸/年,其中:巴西16.5萬噸/年;西歐240萬噸/年,其中:比利時45萬噸/年,芬蘭13萬噸/年,法國11萬噸/年,德國76萬噸/年,意大利48萬噸/年,荷蘭12萬噸/年,西班牙35萬噸/年;東歐41.8萬噸/年;南非3萬噸/年;亞洲242.4萬噸/年,其中:澳大利亞2萬噸/年,中國28.7萬噸/年,印度8.2萬噸/年,日本93萬噸/年,韓國13萬噸/年,新加坡25萬噸/年,中國臺灣72萬噸/年,泰國0.5萬噸/年。3.1.2國內生產情況
隨著我國化學工業的發展,苯酚的生產逐步發展起來。1952年錦西化工廠開始用磺化堿熔法生產苯酚。1966年蘭州合成橡膠廠建成年產500t異苯法生產苯酚裝置,之后上海高橋化工廠和北京燕山石化公司先后建成萬噸裝置。八十年代燕山石化公司采用日本三井油化技術建成8萬噸/年級裝置(苯酚為5萬噸/年)。從而使國內苯酚生產技術有新的起步。1970年,我國苯酚的產量為3.15萬噸,1979年上升到7.02萬噸,1989年增長到11.87萬噸,為歷史最高紀錄,比1980年增長1倍,9年間年均增長率為8.1%。1995年國內苯酚生產能力約15.93萬噸/年。其中異丙苯法占51.1%,磺化堿熔法占46.7%,煤焦油法占2.2%。由于磺化堿熔法規模小、成本高、污染嚴重,而且隨著國內外市場競爭的加劇,終將相繼下馬,逐漸淘汰。90年代中期,吉化集團公司與哈爾濱華宇股份有限公司合計7.5萬噸/年異丙苯法苯酚裝置建成,1999年底上海高橋石油化工公司建成我國生產能力為12萬噸/年的苯酚丙酮生產裝置(苯酚7.5萬噸/年),2000年又將其原4.5萬噸/年的苯酚裝置擴能到6.0萬噸/年,從而使我國苯酚產能有了較大幅度的增加。2000年我國苯酚生產能力達到34.85萬噸/年,產量約23.6萬~24.6萬噸,其中中國石油天然氣集團公司5萬噸、中國石油化工集團公司17.6萬噸、中國吳華化工集團公司1萬~2萬噸。近幾年我國苯酚產量見表2。
年份 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
產量 10.69 11.14 10.11 10.55 9.70 11.24 10.86 12.10 21.54 19.83 23.60
比上年增長(%)
-9.9 4.2-9.2 4.4-8.1 15× 9-3.4 11.42 78.0-7.93 19.01
表2我國近幾年苯酚產量
目前,在我國采用異丙苯法和磺化法生產苯酚的廠家和生產能力情況見表3。
生產廠名
北京燕山石化二廠 上海高橋石化化工廠 蘭化公司合成橡膠廠 撫順化工五廠 北京燕山石化三廠 吉化染料廠
哈爾濱化學工業公司 異丙苯法小計 天津衛津化工廠 太原化工廠 包頭第一化工廠 錦西化工總廠 青島油漆廠 南京化工廠 上海染化十一廠 蕪湖木材廠 常州第二化工廠 徐州磷肥廠 南通化工廠
生產能力(萬噸/年)5.0 1.5 0.09 0.3 2.0 5.0 1.5 15.39 0.4 0.8 0.75 1.4 0.9 0.1 0.4 0.15 0.25 0.15 0.1
生產方法 異丙苯法 異丙苯法 異丙苯法 異丙苯法 異丙苯法 異丙苯法 異丙苯法
磺化法 磺化法 磺化法 磺化法 磺化法 磺化法 磺化法 磺化法 磺化法 磺化法 磺化法 武漢化工原料廠 陜西渭南化工廠 重慶有機化工廠 磺化法小計 合計 0.15 0.2 0.4 6.15 21.54 磺化法 磺化法 磺化法
表3我國苯酚生產廠家生產能力和生產方法
我國苯酚現有大小裝置46套,但經常保持運轉的僅60%左右,大部分磺化裝置處于停產或半停產狀態。實際生產能力1999年約25.85萬噸/年,2000年約34.85萬噸/年,其中異丙苯法約占70%以上,主要生產廠家有上海高橋石化公司、北京燕山石油化工(集團)公司、吉化集團公司、哈爾濱華宇股份有限公司等;磺化法約占26%,主要生產廠家有錦西化工總廠、太原化工廠、包頭第一化工廠等;煤焦油精制法能力較小,主要是由各大鋼鐵公司焦化廠生產。上海高橋石化公司目前是國內最大的苯酚生產企業,生產能力已達13.5萬噸/年,其次是北京燕山石油化工(集團)公司,目前有2套苯酚生產裝置,一套是由日本三井油化引進的異丙苯法生產技術年產苯酚5萬噸/年,另一套是在美國UOP公司間甲酚生產技術的基礎上由北京燕山石油化工(集團)公司設計院設計改造年產苯酚2.25萬噸/年。
2003年,我國苯酚總年產能力約48萬噸。其中,采用先進的異丙苯法企業雖然只有4家,但年產能力約38.4萬噸,占國內總產能的80%,顯示出規模化、新技術發展態勢,主要生產企業是燕山石化、吉化、哈爾濱華宇、上海高橋石化公司;焦油法苯酚年產能力約3萬噸;采用磺化法的有6家企業,年產能力約7萬噸,但大部分裝置處停產半停產狀態。隨著國內環保力度不斷加大,磺化法苯酚裝置將會迅速淘汰。
雖然我國苯酚產量增長較快,但還是不能滿足需求的增長,尤其是在近幾年,缺口較大,每年都需大量進口苯酚,以滿足市場需要。我國近幾年苯酚進出口情況見表4。
年份 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2004
進口量(噸)
28400 79500 49902 92644 103916 61877 37197 73825 96932 205273 281248
表4 我國近幾年苯酚進出口量
近幾年我國苯酚需求增長速度較快。2001年需求總量超過40萬噸,產量僅25萬噸;2002年和2003年需求量分別達到48.72萬噸和64.21萬噸,而產量僅分別為27萬噸和31.95萬噸。據統計,我國苯酚進口總量已由2000年的9.69萬噸猛增加到2001年的20.52萬噸、2002年的21.75萬噸、2003年的32.20萬噸。3.2苯酚市場分析
出口量(噸)
250 405 375 688 490 248 149 476 2798 354 1578 國外苯酚主要用于生產酚醛樹脂,占總消費量的41%,其次為雙酚A,占總消費量的30%左右。苯酚的需求以每年4%~5%的速度增長。
2004年全球苯酚市場需求達到748萬噸,其中:40%用于雙酚A的生產,28%用于酚醛樹脂的生產,12%用于尼龍/KA油,5%用于烷基酚,3%用于聚苯醚,2%用于苯胺,其它用途占10%。
預計未來5年全球苯酚市場需求將以年均4%~5%的速度快速增長,而美國市場需求將受GDP增長率的限制。2004年苯酚市場強勁的需求和由于原料苯供應緊張導致苯酚生產受限兩大原因,促使全球苯酚市場的供應非常緊張。2004年美國苯酚裝置的利用率攀升了10%達到95%。這種供應緊張的局面幫助生產商在2004年將苯酚的價格提高了34美分/磅(約750美元/噸),2004年第四季度美國苯酚市場合同價格達到72美分~78美分/磅(約1590美元~1720美元/噸),這在美國歷史上創下最高紀錄,比歷史高點超出20美分/磅。同期在歐洲的合同價格也達到970歐元~1010歐元/噸,而亞太地區東北亞現貨價格達到1200美元~1250美元/噸。4工藝技術方案簡介 4.1技術方案簡介
為了充分利用七臺河市的煤焦油資源,本項目采用煤焦油加工裝置得到的酚油以及輕油、萘油洗滌脫酚的酚鹽等為原料,提取粗酚,對其進行精制得到酚、鄰甲酚、間甲酚、混甲酚和混合二甲酚等產品。建議工藝方案流程 4.2.1產品方案
參照國內現有粗酚加工裝置,加工10000噸苯酚的大致產品方案見表5。序號 1 2 3 4 5 6
產品名稱 苯酚 鄰甲酚 間甲酚 混合甲酚 二甲酚 酚渣燃料油
合計
表5 10000噸/年苯酚加工裝置產品方案
4.2.2工藝流程簡述
1、餾分洗滌
由于酚類化合物帶有酚羥基,具有弱酸性,能同堿反應生成酚鈉鹽,因而可用氫氧化鈉水溶液將酚從焦油餾分中萃取出來。工業上粗酚的提取都是采用10%~15%的氫氧化鈉水溶液洗滌焦油餾分而得到粗酚。理論上每千克粗酚需用100%氫氧化鈉0.4千克,實際上生
產量(噸/年)
10000 3928 10714 2024 1786 7262 35714 產中性酚鈉只需0.36千克。堿洗過程中得到的中性酚鈉,游離堿小于1.5%,含酚20%~25%。
餾分洗滌工藝采用間歇式洗滌工藝,間歇洗滌采用分批在反應器內處理餾分,工藝操作靈活方便,洗滌次數和反應時間可以靈活掌握,因而國內大多數生產企業均采用間歇式洗滌工藝。本項目采用的間歇式洗滌工藝,流程見圖1。
圖1間歇式洗滌工藝流程
1-洗滌器;2-視鏡;3-凈油槽;4-堿性酚鈉液;5-中性酚鈉液;6-中性硫酸吡啶槽;7-酸性硫酸吡啶槽;8-稀酸槽;9-稀堿槽;10-原料油槽;11-原料泵;12-堿泵;13-酸泵
2、酚鈉溶液凈化
堿洗脫酚后得到中性酚鈉溶液,經酚鈉精制以洗去含量約1~3%的中性油、萘和吡啶堿等雜質。酚鈉精制工藝有蒸吹法和輕油洗凈法,一般采用蒸吹法。工藝流程見圖2。
圖2 酚鈉蒸吹脫油工藝流程 1-粗酚鈉泵;2-凈酚鈉泵;3-換熱器;4-脫油塔;5-冷凝冷卻器;6-重沸器;7-輕油泵;8-油水分離器;9-吹出油槽;10-重沸器
中性酚鈉溶液依次與脫油塔約110℃的凈酚鈉和塔頂約100℃的餾出物換熱到90℃,進入第一層淋降板,經過汽提從塔底得到凈酚鈉。塔底凈酚鈉與原料粗酚鈉換熱后,溫度為70℃,泵入凈酚鈉槽,作為酚鈉分解的原料。經與中性酚鈉換熱后的塔頂餾出物進入冷凝器,冷凝器流入分離槽進行油水分離。脫油塔需要的熱量由重沸器循環加熱塔底油供給,熱源為蒸汽。為了吹出油分離槽油水分離的效果,可將密度較小的焦油輕油加入吹出油中,并用泵進行由吹出油槽到油水分離槽的循環,當分離效果較差時,還可以直接向油水分離槽加入新的輕油,以改善油水分離效果。酚鈉溶液經蒸吹凈化后,送往下一步分解工序。
3、酚鈉分解
酚鈉鹽屬于強堿弱酸鹽,可以通過采用比酚酸性強的酸將其分解,工業上一般采用硫酸分解法和二氧化碳分解法。硫酸分解法得到的產品不易磺化,反應不激烈,分解完全,煙霧逸出較少,操作環境較好。但設備與管道腐蝕嚴重,且硫酸鈉廢水處理困難。二氧化碳分解法無廢液排放,堿液可循環使用,只是工藝路線較長,相對于硫酸法較繁瑣。由于二氧化碳可由焦爐煙道氣或石灰窯中獲得,也看從高爐煤氣燃燒的廢氣中獲得,為充分合理利用資源,發展循環經濟,本項目采用二氧化碳分解法,分解率高,產生的碳酸鈉溶液可用于焦油蒸餾裝置。
來自上步工序的凈酚鈉鹽進入氣泡分解塔中與二氧化碳氣體并流并發生化學反應,生成粗酚和碳酸鈉。
4、粗酚預處理
主要是脫水脫渣,其目的是為了縮短精餾時間和避免高沸點樹脂狀物熱聚合。其工藝流程如圖3所示。
圖3 粗酚脫水脫渣工藝流程
1-脫水釜;2-脫水填料柱;3-冷卻器;4-油水分離器;5-酚水槽;6-酚水泵;7-餾分接收槽;8-全餾分槽;9-真空捕集器;10-真空罐;11-真空泵;12-真空排氣罐;13-酚渣泵
粗酚置入脫水釜內,在常壓下用蒸汽間接加熱脫水,脫出的酚水經冷卻和油水分離后,繼續加熱進行脫渣操作,直至苯酚、甲酚、二甲酚全部餾出為止。餾出的餾分作為精餾的原料。
5、粗酚精餾
精餾分常壓精餾和減壓精餾,粗酚精餾有間歇精餾和連續精餾。為防止粗酚在高溫下分解和高沸點酚的聚合結渣,本方案選用粗酚間歇減壓精餾工藝,以降低熱量消耗,防止酚聚合,提高產品質量,其工藝流程見圖4。
圖4 脫水粗酚或全餾分的間歇精餾工藝流程
脫水脫渣后的粗酚,進入精餾塔,進行精餾提煉得苯酚、間甲酚、鄰甲酚和混二甲酚等產品。
5項目實施的經濟效益和社會效益簡要分析 5.1項目實施的經濟效益
本項目建成后,年生產苯酚1萬噸,按目前市場苯酚、鄰甲酚、及其他副產品的價格計算,預計年銷售收入6.34億元(詳見表6),生產成本約3.66億(詳見表7),年銷售收入稅金及附加5078.32萬元,預計可實現利潤2.17億元。
本項目總投資3.2億元,按年利潤核算,投資回收期為1.5年(不含建設期)。本項目預計年銷售收入如下: 序號 1 產品名稱 苯酚
產量(噸/年)10000
參考價格(元/噸)9800
銷售收入(萬元)9800 2 3 4 5 6 鄰甲酚 間甲酚 混合甲酚 二甲酚 酚渣燃料油 合計 3928 10714 2024 1786 7262 35714
10000 40000 13500 16000 1800 3926 42856 2732.4 2857.6 1307.16 63479.16
表6 1萬噸/年苯酚項目銷售收入預算
1萬噸/年苯酚項目主要生產成本估算如下: 序號 1 1.1 1.2 2 3 4 5 6 項目名稱 原材料 煤焦油 堿 燃料及動力 人員工資 管理費 設備折舊 年總成本
單位
噸 噸
人
年耗
119047 12857 10
單價(元)
2600 3150 30000
成本(萬元)35002.22 30952.22 4050 600 30 15 1000 36647.22
表7 1萬噸/年苯酚項目成本預算表
5.2項目實施的社會效益
從目前情況看,該項目的社會效益,主要體現在如下方面:
1、本項目符合國家產業政策,有利于優化地區產業結構,帶動周邊地區經濟發展,增加人民收入。
2、帶動相關產業發展。該項目所需建材、原料、包裝及服務均可在當地解決,有利于促進建材、機械、建筑、包裝、運輸、服務等多種產業的發展,激活相關產品生產和服務企業,加快當地經濟發展和社會進步。
3、增加就業機會。在項目的建設過程中,可直接為建筑、安裝部門提供就業機會,并間接為相關產業提供就業機會;項目建成后,所需工人從當地招聘,分流了當地農村剩余勞動力,緩解社會就業壓力,一定程度上維護了社會和諧穩定。
4、促進當地經濟發展。項目正常生產后,預計年上繳稅金5078.32萬元,對當地經濟發展將發揮重要作用。
5、該項目的建設,可為建設單位帶來可觀的經濟效益。裝置建成后,可以促進粗苯處理工藝由酸洗法為主向加氫精制法轉化的總趨勢,集中處理粗苯資源,具有顯著的社會環保意義。
第四篇:2萬噸年酚醛樹脂項目建議書
2萬噸/年酚醛樹脂項目建議書
1項目背景
1.1項目名稱 酚醛樹脂項目 1.2項目建設規模
項目規模:2萬噸/年 1.3項目建設地址
黑龍江省七臺河新興煤化工循環經濟產業園區 1.4項目提出背景
2011年七臺河市焦炭產能達到1000萬噸,可以產生總量為25億立方米的剩余煤氣、45萬噸煤焦油、12萬噸粗苯。如果從黑龍江省范圍考慮,按黑龍江省焦炭產量1500萬噸計算,可以產生37.5億立方米剩余煤氣、67.5萬噸煤焦油、18萬噸粗苯。已經具備了向產品品種結構上深度開發的條件。目前生產的多數是化工的基礎原料,是化工產品產業鏈的基礎產品,是精細化工產品的“糧食”。要改變現有“只賣原糧”的局面,向精細化工領域邁進。
七臺河市煤化工產業下步發展要繼續以建立完善循環經濟體系為重點,按照“穩煤、控焦、興化”的總體發展思路,依托煤焦油、焦爐剩余煤氣、粗苯這三條線,整合資源、集中優勢,繼續尋求延伸產業鏈條,搞好資源綜合利用和延伸轉化,實現資源循環利用、綜合開發、高效增值,不斷擴大煤化工產業的整體規模,形成全市工業經濟加快發展新的增長極。
新興煤化工產業園區位于七臺河市新興區轄區內,園區現有面積約4.7平方公里,一期增加2.9平方公里,達到7.6平方公里;二期將長興鄉馬鞍村整村搬遷至長興村,增加5.5平方公里,總體達到13.1平方公里;三期增加8.7平方公里,最終園區面積將達到21.8多平方公里,新興煤化工產業園區是一個以煤焦化及下游產品為主體的產業園區。園區功能齊備,水、電、路等基礎設施建設基本到位。
基于上述政策和資源條件,提出一系列煤焦油項目,2萬噸/年酚醛樹脂項目是其中之一。
2產品性質與用途概述 2.1產品性質
酚醛樹脂也叫電木,又稱電木粉,英文名稱phenolic resin,簡稱PF,比重1.25~1.30,是酚與醛經聚合制得的合成樹脂統稱,原為無色或黃褐色透明物,因含有游離分子而呈微紅色,市場銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍等顏色,有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿,遇強酸發生分解,遇強堿發生腐蝕。不溶于水,溶于丙酮、酒精等有機溶劑中。對水、弱酸、弱堿溶液穩定。
酚醛樹脂中以苯酚-甲醛樹脂最重要。因選用催化劑的不同,可分為熱固性和熱塑性兩類。熱塑性酚醛樹脂(或稱兩步法酚醛樹脂),為淺色至暗褐色脆性固體,溶于乙醇、丙酮等溶劑中,長期具有可溶可熔性,僅在六亞甲基四胺或聚甲醛等交聯劑存在下,才固化(加熱時可快速固化)。主要用于制造壓塑粉,也用于制造層壓塑料、清漆和膠粘劑。熱固性酚醛樹脂(或稱一步法酚醛樹脂),可根據需要制成固體、液體和乳液,都可在熱或(和)酸作用下不用交聯劑即可交聯固化。為指導樹脂合成和成型加工,常將其固化過程分為A、B、C三個階段。具有可溶可熔性的預聚體稱作A階酚醛樹脂;交聯固化為不溶不熔的最終狀態稱C階酚醛樹脂;在溶劑中溶脹但又不完全溶解,受熱軟化但不熔化的中間狀態稱B階酚醛樹脂,熱固性酚醛樹脂存放過程中粘度逐漸增大,最后可變成不溶不熔的C階樹脂。因此,其存放期一般不超過3~6個月。熱固性酚醛樹脂可用于制造各種層壓塑料、壓塑粉、層壓塑料;制造清漆或絕緣、耐腐蝕涂料;制造日用品、裝飾品;制造隔音、隔熱材料等。常見的高壓電插座、膠粘劑和改性其他高聚物。
酚醛樹脂具有良好的耐酸性能、力學性能、耐熱性能,廣泛應用于防腐蝕工程、膠粘劑、阻燃材料、砂輪片制造等行業。酚醛樹脂的耐熱性是非常好的,如表1所示:
項 目
耐熱/℃(Martens),DIN 53458 耐熱/℃(Iso/R 75),DIN 53461 玻璃化轉變溫度/℃,DIN 53445
酚醛樹脂 180 210 ﹥300
不飽和聚酯樹脂
170
環氧樹脂 170 180 200
表1 酚醛樹脂的耐熱性
酚醛樹脂在300℃以上開始分解,逐漸炭化,而成為殘留物,酚醛樹脂的殘留率比較高,60%以上,因此酚醛樹脂廣泛用作燒灼材料,用于火箭、導彈、飛機、宇宙飛船等。
今年來發現火災事故中煙和毒性氣體的放出是人員損傷和死亡的主要原因。這驅使人們研究聚合物的燃燒產物和開發阻燃聚合物產品。阻燃和燃燒速度成為建筑材料的關鍵性能指標。酚醛樹脂復合材料具有不燃性、低發煙率、少或無毒氣體放出,性能如可燃性、熱釋放、發煙、毒性和阻燃性等遠優于環氧樹脂和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂,表2列出幾種樹脂的發煙情況:
發煙密度
塑 料
悶燒火
酚醛樹脂 環氧樹脂 乙烯基酯樹脂 聚氟乙烯 132~206 39 144
火 16 482~515 530 364
表2 樹脂的發煙情況
由表可見酚醛樹脂明顯低。酚醛樹脂主要有碳、氧和氫組成,它們的燃燒產物與燃燒條件有關,主要是水蒸氣、二氧化碳、焦炭和一氧化碳,因此燃燒產物的毒性相對較低。毒性與酚醛樹脂的分子結構有關,研究表明改性酚醛樹脂的復合材料具有最低的毒性。酚醛燃燒時易形成高碳泡沫結構,成為優良的熱絕緣體,從而制止內部的繼續燃燒。交聯密度高的樹脂,有利于減少燃燒時毒性產物的放出,因為較低的相對分子質量,酚醛樹脂分子易分解和揮發。酚醛樹脂的發煙特性與氧指數有關,氧指數高,成炭率高,它們之間存在線性關系。成炭率也與酚醛樹脂的酚取代有關,非取代酚的酚醛樹脂的成炭率往往高于取代酚的酚醛樹脂。2.2 產品用途
由苯酚和甲醛在催化劑(鹽酸、草酸或NH3、NaOH等)作用下縮聚而成酚醛樹脂(PF)主要用于膠黏劑、涂料、模塑料、層壓塑料、泡沫塑料、防腐蝕用膠泥以及離子交換樹脂等。酚醛模壓塑料已廣泛用作制造機械零件和齒輪等的結構材料,酚醛覆銅箔板已應用在無線電、電視機、計算機等電子工業上。酚醛樹脂除用作為砂輪、剎車片、金屬鑄造模型的膠黏劑外,也用作燒灼材料等。可以預見酚醛樹脂將隨著應用領域的不斷開拓而獲得更多更快的發展。酚醛樹脂的初始應用主要在電氣工業,用作絕緣材料,替代當時應用的傳統材料如蟲膠、古塔膠,由于其輕質、容易加工而獲得廣泛應用,可替代木頭、金屬,成為20世紀前半世紀的重要合成聚合物材料,用于電吹風、電話機、壺把柄等日用品,也用在建筑、汽車等工業領域。某些場合還沒有理想的材料可以替代酚醛樹脂,如燒灼材料。目前世界酚醛樹脂主要用于木材加工工業、熱絕緣材料和模壓料,約占總量的75%。在美國60%用于木材工業、15%纖維絕緣、9%模壓料。酚醛樹脂用量與聚氨酯和聚酯相當。最近幾十年,注射酚醛模塑粉進展很快,它比壓縮模塑料更經濟、生產期更短、機械化程度更高。
酚醛樹脂的一些具體應用如下:
高溫性能:酚醛樹脂最重要的特征就是耐高溫性,即使在非常高的溫度下,也能保持其結構的整體性和尺寸的穩定性。正因為這個原因,酚醛樹脂才被應用于一些高溫領域,例如耐火材料,摩擦材料,粘結劑和鑄造行業。
木材粘結:一般非水性一步型酚醛樹脂膠粘劑由苯酚與甲醛以摩爾比1:(1~3),在堿性催化劑存在下進行加成反應,生成含羥甲基苯酚低聚物,常配成固含量50%~60%乙醇溶液供使用。儲藏中,膠粘劑pH會下降,由12~13降至11~9.5,會造成儲藏不穩定性,可加入二氧化錳來提高儲藏穩定性。固化有酸固化和加熱固化兩種方法。加熱固化型將膠液涂布于被粘材料,待溶劑揮發后粘合,在130~150℃加熱固化0.5~1h即成;用于金屬、砂布等粘接。酸固化型在膠液l00份中加入對甲苯磺酸(或石油磺酸、苯磺酰氯)5~10份,混合均勻后,室溫可固化。用于木材粘接。
高殘碳率:在溫度大約為1000℃的惰性氣體條件下,酚醛樹脂會產生很高的殘碳,這有利于維持酚醛樹脂的結構穩定性。酚醛樹脂的這種特性,也是它能用于耐火材料領域的一個重要原因。
壓塑粉:生產模壓制品的壓塑粉是酚醛樹脂的主要用途之一。采用輥壓法、螺旋擠出法和乳液法使樹脂浸漬填料并與其他助劑混合均勻,再經粉碎過篩即可制得壓塑粉。常用木粉作填料,為制造某些高電絕緣性和耐熱性制件,也用云母粉、石棉粉、石英粉等無機填料。壓塑粉可用模壓、傳遞模塑和注射成型法制成各種塑料制品。熱塑性酚醛樹脂壓塑粉主要用于制造開關、插座、插頭等電氣零件,日用品及其他工業制品。熱固性酚醛樹脂壓塑粉主要用于制造高電絕緣制件。增強酚醛塑料 以酚醛樹脂溶液或乳液浸漬各種纖維及其織物,經干燥、壓制成型的各種增強塑料是重要的工業材料。它不僅機械強度高、綜合性能好,而且可進行機械加工。以玻璃纖維、石英纖維及其織物增強的酚醛塑料主要用于制造各種制動器摩擦片和化工防腐蝕塑料;高硅氧玻璃纖維和碳纖維增強的酚醛塑料是航天工業的重要耐燒蝕材料。
酚醛樹脂涂料分為四類:① 水溶性酚醛樹脂涂料:由改性酚醛樹脂、干性油、順丁烯二酸酐、氨水等制成的水溶性樹脂,以及顏料、助劑等組成,采用電沉積涂裝,成膜性、耐腐蝕性、附著力較好,用作底漆。② 醇溶性酚醛樹脂涂料:分熱塑性和熱固性兩種。前者由熱塑性酚醛樹脂、酒精組成,是蟲膠漆的代用品,耐油、耐酸和絕緣性較好,涂膜脆,應用較少。后者由熱固性酚醛樹脂、酒精組成,耐油、耐水、耐熱、絕緣性較好,不耐強堿。③ 油溶性酚酯樹脂涂料:由油溶性酚(對叔丁酚或對苯基苯酚)醛(甲醛)樹脂和干性油組成,涂膜堅硬,干燥快,附著力好,耐水和耐腐蝕性優于醇酸樹脂涂料,耐候性差,用作罐頭、船舶、絕緣材料工業。④ 改性酚醛樹脂涂料:有松香改性和丁醇改性兩種。前者由松香改性酚醛樹脂和干性油、顏料、溶劑、助劑等組成,干燥迅速,耐腐蝕及機械性能較好,用于家具、建筑、船舶和絕緣材料等工業。后者由丁醇改性酚醛樹脂和環氧樹脂組成,涂膜較韌,耐腐蝕,用于罐頭和化學工業。其中以松香改性酚醛樹脂涂料的品種最多,產量最大,成為酚醛樹脂涂料的主體,而醇溶性酚醛樹脂涂料已很少生產。松香改性酚醛樹脂涂料的耗油率高,其機械、防腐蝕和裝飾等綜合性能遠不如其他新型合成樹脂涂料,在世界涂料生產中產量已不大。同時,因酚醛樹脂的制造需用大量干性油,所以常將它統計在油基涂料之中。在中國其產量一直居于涂料工業的首位(約占25%),1984年開始略低于醇酸樹脂涂料,占22.24%。
電工電子材料:電子級酚醛樹脂的主要應用領域為電子信息材料、電工絕緣材料。近年來酚醛樹脂這種傳統的人工合成樹脂年產量還在逐年增加,但仍不能滿足當今社會的需求。特別是電子級酚醛樹脂在電子材料應用近年無論是市場上,還是在生產技術、產品性能上都有著巨大地變化。據調查統計,在我國在電工電子材料領域對酚醛樹脂的需求量正在以15% ~20% 的速度增長。隨著電子信息產業不斷發展,電子級酚醛樹脂應用市場規模將會有更大幅度的提高。在我國,電子級酚醛樹脂大量用于電子材料制造的行業,主要是環氧塑封料制造業及覆銅板制造業。根據調查統計,目前我國環氧塑封料制造業年需要作為固化劑的酚醛樹脂約為4000噸。覆銅板制造業對酚醛樹脂的年需求量約為10000噸(不包括由生產廠家自己生產的紙基CCL的主樹脂)。電子級酚醛樹脂在發展新型高性能覆銅板、環氧樹脂塑封料中起到重要的作用。
隔熱保溫材料:主要是酚醛樹脂的發泡材料,酚醛泡沫產品特點是保溫、隔熱、防火、質輕,作為絕熱、節能、防火的新材料可廣泛應用于中央空調系統、輕質保溫彩鋼板、房屋隔熱降能保溫、化工管道的保溫材料(尤其是深低溫的保溫)、車船等場所的保溫領域。酚醛泡沫因其導熱系數低,保溫性能好,被譽為保溫之王。酚醛泡沫不僅導熱系數低、保溫性能好,還具有難燃、熱穩定性好、質輕、低煙、低毒、耐熱、力學強度高、隔音、抗化學腐蝕能力強、耐侯性好等多項優點,酚醛泡沫塑料原料來源豐富,價格低廉,而且生產加工簡單,產品用途廣泛。
3國內外生產狀況、市場簡要分析 3.1國內外生產狀況
20世紀50年代是酚醛樹脂高速發展的階段,新的應用領域有涂料、油漆、鑄造和航空航天等,國際酚醛樹脂的產量達到20萬t。上世紀80年代,酚醛樹脂、新型酚醛復合材料系統應用于建筑、運輸等領域。全世界的酚醛樹脂產量也由20世紀50年代的約20萬t發展到2006年的45萬t。預計今后幾年全球酚醛樹脂行業將以7%的速度增長。
我國的酚醛樹脂生產已有50多年的歷史,1946年上海塑料廠開始有生產。建國后逐漸有幾十家工廠陸續投入生產,但是規模小,產品檔次低,大部分只能生產普通型工業品。近20年隨著我國經濟的迅速發展,市場對各種類型酚醛樹脂持續增長的需求,使得酚醛樹脂在生產規模、應用領域和研究成果等方面都穩定增長。酚醛樹脂的產品結構調整正在進行,技術進步的力度加大,產品的技術含量逐步增加。據不完全統計,到2004年我國年產酚醛樹脂20多萬t,目前已有生產企業100多家,最大的酚醛樹脂生產企業年產量已接近3萬t,5000t級的企業有十多家。值得注意的是國外一些大公司開始在中國建廠生產酚醛樹脂,如日本松下電工公司在上海建廠,年產量3600t;日本住友Bakelite公司在蘇州新建的生產線,產能是年產量6000t,投產后主要生產面向當地的電子、汽車行業的高端產品。
3.2市場簡要分析
20世紀80年代以后,隨著經濟繁榮、交通發達,建筑業興旺,對酚醛樹脂的社會需求明顯增加,促使它在生產規模、品種數量和質量性能等方面都逐年提高,近年來仍舊保持很好的發展態勢。特別是歐洲、美國和日本在軍事工業領域正在越來越多地研究應用高性能酚醛樹脂復合材料。
預計國內酚醛樹脂的消費量將以15%的速度增長,2010年酚醛樹脂的市場消費量達到78.7萬t。我國的酚醛樹脂在汽車、冶金等相關行業的帶動下還將保持較快的增長。在未來的幾年中,電工電子材料、復合材料、酚醛泡沫、輪胎橡膠、油田助劑等領域的酚醛樹脂將得到較快發展。
(1)酚醛模塑料是目前國內消耗酚醛樹脂最大的領域,我國酚醛模塑料產品主要應用于家居、中低壓電器絕緣類產品,并且每年都有大量出口。而應用于工程機械、汽車等高強度高耐熱類產品很少,市場消費主要依靠進口。據酚醛樹脂及塑料行業協會統計,2006年國內酚醛模塑料的產量為32.8萬t,消耗酚醛樹脂的量為10.3萬t,近幾年國內模塑料企業不斷加強技術開發,高強度、長壽命、易加工的品種將受到青睞,高檔次的酚醛模塑料產品的產量和品種都有增加,在未來幾年里模塑料行業將以7%的速度增長。
(2)耐火材料:2006年全國耐材產量就達到了3243.15萬t。2006年含碳制品及散料產品產量在200~250萬t。這些含碳耐火材料每年以15%的速度增長。按加入量3%~5%計算,2006年含碳耐火材料需求酚醛樹脂在6.0~7.5萬t。而且以酚醛樹脂粘結劑生產的干式料、鎂鈣磚及高檔異型耐火材料將有很大發展。(3)鑄造覆膜砂:酚醛樹脂覆膜砂主要用于生產尺寸精度高或表面光潔度好及內部構造復雜的鑄件,用于汽車、精密機床、壓縮機、集裝箱、造船等行業。由于其成型快、強度高、燒焦后易潰散等特點,為鑄造行業所推薦,特別是在汽車、集裝箱等行業有很好的發展前景。目前每年以10%左右的速度增長,2006年全國鑄造覆膜砂用量在120~150萬t,按1.8%~2.5%樹脂加入量計算,需用酚醛樹脂2.10~3.75萬t。今后酚醛覆膜砂在油田壓裂砂、大型鑄件砂及新合金領域的發展潛力極大。
(4)摩擦材料:摩擦材料廣泛應用于汽車、飛機、火車等現代交通工具以及現代機械、國防等領域,中高檔摩擦材料年產已達100萬t以上。2006年,全行業產值67.34億元,出口交貨值達20.5億元,連年以30%以上的速度增長,比1999年增長了20多倍。我國摩擦材料行業不斷創新,正在把“中國制造”變為“中國創造”。中國即將成為世界摩擦材料的生產基地。2006年行業需求酚醛樹脂3.5萬t左右。
(5)磨具磨料:磨具磨料廣泛應用于汽車、造船、家具、裝備制造、五金工具等加工制造工藝中。中國磨具磨料行業自2002年后發展迅猛,每年以20%以上的速度發展,出口增長也很快,特別中高檔樹脂砂輪、金剛石砂輪、樹脂砂紙、樹脂紗布、砂帶等產量增長很快,并且大量出口。2006年磨具磨料行業需求酚醛樹脂6.5萬t。另外,水性樹脂、高耐磨、耐高濕性、抗裂型酚醛樹脂的發展將推動該產業國際化。(6)輪胎橡膠:酚醛樹脂在輪胎橡膠配方和生產中起著增粘、增硬、補強和硫化的作用,隨著國際上輪胎巨頭紛紛在中國建廠和國內企業不斷擴充產能,酚醛樹脂在輪胎橡膠行業的消費量也與日俱增,據2006年進口統計數據,中國應用于輪胎橡膠行業的酚醛樹脂達1.15萬t,2006年國內輪胎橡膠行業消費酚醛樹脂的量在2萬t左右,并且每年以15%的速度增長。(7)電工電子材料:近年來電子產品的消費增長迅速,酚醛樹脂在該領域發揮著重要作用。酚醛樹脂可直接作為印制電路板的基板材料覆銅板的浸漬主體樹脂,也可作為替代傳統環氧樹脂固化劑的首選樹脂類固化劑,這種高純度的線形酚醛樹脂在“無鉛焊接”時代會有更大的發展空間;高純度的線形酚醛樹脂還在環氧塑封材料和光致抗蝕材料領域有很大的市場發展空問。中國的電工電子材料市場正以15%~20%的速度增長,2006年電工電子材料行業酚醛樹脂需求量在4.5~5.0萬t,其中僅高純度線形酚醛樹脂2006年的進口量就達到1.70萬t。(8)酚醛泡沫:酚醛泡沫塑料具有阻燃、耐熱性高、導熱系數低等特性,已應用于航空、航天、車船工業、采礦、電子通訊等領域。最近國家又對建筑業的節能材料做了明確的規定,既要環保節能又要安全系數高,酚醛樹脂泡沫塑料在建筑領域發展空間巨大。目前在中國有400億m2的建筑保溫板市場,且以20億m2/年的速度增長。
(9)木材粘結劑:在木材粘結領域,酚醛樹脂膠粘劑一直在三醛膠中占據重要地位。2004年我國酚醛樹脂膠粘劑的用量為7萬t(折100%),每年仍以7%的速度增長,2010年達到10.5萬t。低酚、低醛、快固化的環保型酚醛樹脂將有很大的發展空間。
(10)酚醛樹脂基復合材料:酚醛樹脂基復合材料,因具有優異的阻燃、防火、低發煙、低毒霧性能、耐腐蝕性能和高溫下較好的機械強度保留率,在飛機和空間領域、軍事裝備、運輸、采礦、建筑及微電子工業中發揮著重要作用,是國內新興產業。4工藝技術方案簡介 4.1技術方案簡介
酚類和醛類的縮聚反應可在加壓下、常壓及減壓(真空)下進行。應用最多的方法是常壓下的縮聚,這一方法設備簡單、工藝過程也容易控制。在加壓下進行縮聚反應時,可以加速縮聚反應,減少催化劑用量而獲得較高質量的產品,但此方法由于設備特殊,操作控制較困難,因而未被廣泛應用。減壓法延長了反應時間,實際上未能使樹脂性能有所改進,本項目推薦采用常壓法生產酚醛樹脂。4.2建議工藝方案流程
本項目中制備酚醛樹脂所需要的苯酚和甲醛均由七臺河新興煤化工循環經濟產業園區利用煤焦油為原料生產。
酚醛樹脂的制備受很多因素影響,其中原料摩爾比、催化劑種類和用量、反應溫度和投料方式等,對酚醛樹脂的反應速度、產物結構和質量都有很大影響。4.2.1 苯酚與甲醛摩爾比的影響
苯酚與甲醛的摩爾比影響反應歷程和分子結構,在酸性催化反應中,當甲醛的摩爾比小于苯酚時,不能形成足夠的羥甲基,使縮合反應進行到一定程度便停止。在堿性催化反應中,當甲醛摩爾數小于苯酚時,又有部分苯酚以游離狀態存在于樹脂中,反應不完全。從酚醛樹脂較理想的結構考慮,作為熱固性樹脂苯酚的摩爾數應略小于甲醛的摩爾數。
苯酚和甲醛等摩爾比反應,主要是生成鄰甲基酚和對羥甲基酚,其中對羥甲基酚含量居多。苯酚與甲醛的摩爾比為1:2以上時以生成二羥基酚和三羥基酚為主。
苯酚和甲醛的摩爾比不同,樹脂平均相對分子質量也不相同,摩爾比越大樹脂平均相對分子質量越大。
項目 苯酚與甲醛摩爾比 樹脂平均分子量
1:1.1 1:1.2 228
256
數據
1:1.3 1:1.4 291
334
1:1.5 371
1:1.6 437
1:1.7 638 表3 苯酚與甲醛摩爾比同樹脂平均相對分子質量的關系表
不同用途的酚醛樹脂,應控制苯酚與甲醛的不同摩爾比,膠合板用的樹脂最好是1:(1.4~1.5),收率高游離酚少;浸漬用的酚醛樹脂,摩爾比應為1:(1.1~1.3),樹脂平均相對分子質量小,滲透性好作為耐水增強的酚醛樹脂要求平均相對分子質量大,盡量減少摩爾比,一般為1:2.0左右。
酚與甲醛的摩爾比亦影響樹脂的反應速度和固化時間,摩爾比越大即甲醛用量增大樹脂反應速度越快固化時間縮短,而粘度下降,儲存穩定性變差。
苯酚與甲
醛摩爾比
1:2.0 1:2.1 1:2.3 1:2.5 固體含量/%
45.6 47.2 45.7 47.6
粘度(涂-4)/S 23 25 17
游離苯酚/% 可被溴化物/%
0.174 0.114 0 0
13.4 13.8 12.9 13.0 表4 苯酚與甲醛摩托車爾比對樹脂物化性質的影響如表
4.2.2催化劑的影響
催化劑的性質、種類、用量對樹脂反應速度、固化速度和產物都有影響。酸性或堿性催化劑都可加快羥甲基化速度。PH值為4時反應速度最慢。隨著H+濃度增加亞甲基化速度加快,固化速度亦快。堿性催化劑對亞甲基化速度影響不大。苯酚與甲醛無論摩爾比大小在堿性催化劑作用下都能生成熱固性酚醛樹脂。酸性催化下甲醛被活化,亞甲基化反應速度大于羥甲基化反應速度,生成線型熱塑性酚醛樹脂。
鈉是較強的堿性催化劑,用量一般為苯酚摩爾數的0.25~0.6%,如果樹脂中的游離堿過多,則會降低耐水性、介電性能和粘接強度。
氫氧化銨是較弱的堿性催化劑,常用25%的水溶液,用量以氨計,為苯酚摩爾數的0.1%左右。
氫氧化鋇堿性較弱,催化作用較緩和,反應易控制,形成的樹脂固化速度較快。用量一般為苯酚質量的1.5%~2.5%。4.2.3反應溫度和反應時間的影響
反應溫度和反應時間對酚醛樹脂有很大的影響。苯酚與甲醛混合時,化學反應隨即開始,但在低溫下很慢,而在高溫下反應速度加快。一般反應溫度每升高10℃,反應速度增加1倍。酚醛樹脂的合成要緩慢地階梯性升溫,反應初期升溫慢些,當溫度升至50~60℃時由于反應放熱溫度會自行上升,升溫過快反應激烈,縮聚反應不完全,致使樹脂相對分子質量大小相差懸殊,游離酚含量高,樹脂質量下降。反應時間以長些為好,生成的樹脂相對分子量分布均勻。4.2.4投料方式的影響
氫氧化銨的催化下,苯酚與甲醛可一次投料進行縮聚反應形成酚醛樹脂,該法工藝簡單,但游離酚含量高。一般甲醛與苯酚摩爾比(F/P)較低時,如制備醇溶性酚醛樹脂則可采用一次投料法。
在強堿(如氫氧化鈉)催化下,甲醛應分兩次加料,與苯酚進行縮聚反應形成酚醛樹脂。兩次投料可減緩反應放熱,易于控制,有利降低游離酚含量,提高樹脂質量。一般甲醛與苯酚摩爾比較高時采用2次投料方式。
1、制備前的準備工作和原料用量計算
苯酚在室溫下為固體,應將其熔化后再用。比較常用有兩種,一是熱水溶法,即將桶裝苯酚裝入化酚池中,通以蒸汽使熱水溫度約為100℃,2~3h即可熔化。使用時以真空泵吸入反應釜內。另一方法是將桶裝苯酚放入密閉保溫室內,通暖氣保持50℃左右,約4~5h便可熔化。
如果低溫甲醛已變成三聚甲醛,使用時應進行解聚,即加熱至50~80℃解聚后冷卻到25℃左右備用。
根據原料的摩爾比和各原料相對分子質量及純度計算出原料的用量,若以苯酚的摩爾數為基準,苯酚與甲醛或與其他原料摩爾比來計算投料量,則有如下計算公式: x = M*N*{(p*W)/(94*Q)} 式中:x為所計算的原料用量(kg);M 為所計算的原料相對分子質量;N 為所計算的原料摩爾數;Q 所計算的原料濃度;p 為苯酚的純度(%);W苯酚的質量(kg)。4.3工藝方法
(1)將熔化的苯酚加入反應釜中,開動攪拌,升溫40~45℃加入氫氧化鋇。(2)在30min內升溫至65~75℃,保溫10~20min 至氫氧化鋇完全溶解。
(3)加入甲醛溶液,在20~30min內升溫至85℃,停止攪拌,由于放熱而沸騰,溫度達到97~100℃,沸騰回流10min后再攪拌。
(4)保持回流沸騰60min左右然后測渾濁液溫度,當達到40~50℃時立即通冷水降溫。
(5)當內溫降至70℃以下時,開始減壓脫水,內溫控制在50℃,真空度為86.66~94.89kPa。當脫水量接近理論脫水量時取樣檢測,粘度達到要求時停止脫水,冷卻至40℃出料。
4.3.1醇溶性酚醛樹脂的制備
一、原料配比
原料名稱 苯酚 甲醛溶液 氫氧化銨 乙醇
二、工藝方法
摩爾比 1 0.2 0.1
純度/% 98 37 25 95
用量/質量份
7 120(1)將熔化的苯酚加入反應釜中,開動攪拌,打開冷卻水使內溫降至50℃以下。(2)加入甲醛溶液保持內溫40~50℃,攪拌10~15min,加入氫氧化銨。(3)在20min內升溫至65℃,保持20min,在60min內緩慢升溫至95℃。(4)于92~96℃保持回流反應。當出現乳狀渾濁時即為渾濁點。
(5)10min后取樣,冷卻至25~30℃分出上層水,若樹脂不粘玻璃杯且拉絲時即為反應終點,立即冷卻。
(6)當內溫降至75℃以下時抽真空脫水,真空度達80kPa以上,內溫控制在55~75℃。(7)當脫水量達到要求且釜內樹脂透明,開始取樣測聚合度,達到指標規定時立即加入乙醇(采用真空加料方法),等樹脂完全溶解后倒料。冷卻40℃。4.3.2其他種類酚醛樹脂的制備簡介
1、室溫固化醇溶酚醛樹脂的制備
該樹脂是由苯酚與甲醛在少量氫氧化鈉催化劑作用下進行縮聚反應,經減壓脫水,用乙醇稀釋而得的紅棕色粘稠液體。加入苯磺酸固化。
2、水溶性酚醛樹脂的制備
水溶性酚醛樹脂由苯酚與甲醛在氫氧化鈉催化劑存在下縮聚而成。該樹脂游離酚含量較低,對人體危害較小,節省大量有機溶劑。涂膠操作容易清洗方便。
3、聚乙烯醇改性酚醛樹脂的制備
將苯酚與甲醛在氫氧化鈉和氨水存在下進行縮聚反應,并用聚乙烯醇改性制得水溶性酚醛樹脂,增加了樹脂的韌性。
4、三聚氰胺改性酚醛樹脂的制備
將苯酚、三聚氰胺與甲醛在堿催化劑作用下,進行共縮聚反應而制得的改性酚醛樹脂,固化后光澤性耐磨性和耐熱性均有提高。
5、尿素改性酚醛樹脂的制備
將苯酚、尿素與甲醛溶液在氫氧化鈉催化劑作用下進行共縮聚制得尿素改性酚醛樹脂。5項目實施的經濟和社會效益簡要分析 5.1項目實施的經濟效益分析
本項目建成后,年生產酚醛樹脂2萬噸,按目前市場酚醛樹脂7500元/噸的價格計算,預計年銷售收入1.5億元,生產成本約9609萬元(詳見表5),年銷售收入稅金及附加1200萬元,預計可實現利潤4191萬元。
本項目總投資1.6億元,按上述年利潤計算,投資回收期為3.8年(不含建設期)。2萬噸/年酚醛樹脂項目主要生產成本估算如下: 序號 1 1.1 1.2 2 3 4 5 項目名稱 原材料 苯酚 甲醛 燃料及動力 人員工資 管理費 設備折舊
單位
噸 噸
人
年耗
6621 8563 30
單價(元)
9800 1400 30000
成本(萬元)
7689 6490 1199 1000 90 30 800 6 年總成本
9609 表5 2萬噸/年酚醛樹脂項目主要生產成本表
5.2項目實施的社會效益分析
從目前情況看,該項目的社會效益,主要體現在如下方面:
1、本項目符合國家產業政策,有利于優化地區產業結構,帶動周邊地區經濟發展,增加人民收入。
2、帶動相關產業發展。該項目所需建材、原料、包裝及服務均可在當地解決,有利于促進建材、機械、建筑、包裝、運輸、服務等多種產業的發展,激活相關產品生產和服務企業,加快當地經濟發展和社會進步。
3、增加就業機會。在項目的建設過程中,可直接為建筑、安裝部門提供就業機會,并間接為相關產業提供就業機會;項目建成后,所需工人從當地招聘,分流了當地農村剩余勞動力,緩解社會就業壓力,一定程度上維護了社會和諧穩定。
4、促進當地經濟發展。項目正常生產后,預計年上繳稅金1200萬元,對當地經濟發展將發揮重要作用。
5、該項目的建設,可為建設單位帶來可觀的經濟效益。
第五篇:30萬噸合成氨項目建議書
30萬噸合成氨聯產尿素
項目建議書
湖濱區大項目辦公室 2006年9月27日
1總論
一、工藝技術狀況
來自廠內的焦爐煤氣,壓力300mmH2O柱,溫度35℃,進入羅茨鼓風機,加壓后依次進入兩臺串聯的脫硫塔內與自上而下的與PDS脫硫液逆流接觸,吸收氣體中的H2S及部分有機硫,出塔后經氣液分離器分離液體后,至焦爐氣壓縮工序。
吸收了H2S及部分在同硫的脫硫液進入循環槽與溶液槽反應救分鐘后,由半貧液泵或富液泵打至再生液混合器,經再生噴射器與自吸空氣混合,進行強化氧化反應,然后進入噴射再生槽,這硫泡沫及溶液從噴射再生槽迅速返上,在再生槽頂部,浮選出的硫泡沫自流入硫泡沫混和槽,再由空壓罐壓送至硫泡沫高位槽,用蒸汽加熱至85℃左右,自流入熔硫釜,繼續用蒸汽加熱至95℃左右,不斷排出清液,待濃度達到45%左右時,加熱至135℃熔融后放入硫磺冷卻盤,自然冷卻后得副產品硫磺。
從再生槽分離出來的清液經液位調節器進入貧液槽,經貧液泵加壓至0.5MPa后,分兩股進入脫硫塔。
脫硫過程中所消耗的堿,以及需要補充的ADA、偏釩酸鈉、PDS等試劑,均在溶液制備槽配制成溶液后,用溶液泵送反應槽或事故槽而進入系統。
當循環溶液中的硫氰酸鈉及硫代硫酸鈉積累到一定程度后,從貧液泵出口抽取部分溶液去回收樓提取硫氰酸鈉和硫代硫酸鈉。
來自貧液泵后的貧脫硫液,流入回收樓的母液槽,由母液泵定期抽入真空蒸發器用蒸汽加熱濃縮,待蒸發結束后通過旋轉的溜槽將料液放至真空吸濾器,熱過濾除Na2CO3等雜質。濾渣在濾渣溶解槽中用脫硫溶解后予以回收,濾液至結晶槽用夾套冷卻水(冷凍水)冷至5℃左右,加入同質晶種使其結晶,最后在離心機中分離得至粗制Na2S2O3產品。
分離得到Na2S2O3的濾液(或NaCNS/Na2 S2O3>5的脫硫清液)經中間槽用壓縮空氣壓入真空蒸發器,用蒸汽加熱濃縮,待蒸發結束后,通過旋轉溜槽將料液放至真空吸濾器,進一步除去Na2CO3等雜質。濾渣同樣在溶解槽內溶解后返回脫硫系統。
濾液流入結晶槽冷卻結晶,當溶液冷卻至25℃左右時,加入同質晶種,使其結晶,最后在離心機中分離獲得粗制NaCNS,用人工鏟出裝袋后外售,作為精制NaCNS的原料。離心濾液流入中間槽返回蒸發器循環使用,由于雜質逐漸積累,需定期送回脫硫系統。
從蒸發器蒸出之水汽,在冷凝冷卻器冷凝后,抽入濾液收集槽,返回脫硫系統用于配制堿液。1.3擬建地點:湖濱區工業園區 1.4建設內容與規模 1.4.1建設內容與規模
根據公司擬建的硝酸鉀的生產規模,結合國內市場情況和企業資金籌集能力,確定本項目的生產規模為年產9萬噸合成氨。
概算投資:5196萬元 1.7效益分析 1.7.1市場分析
本項目所生產的合成氨全部用于硝酸鉀的生產,硝酸鉀是一種無氯二元化肥,含有13%以上的硝態氨和44%以上的氧化鉀,具有高溶解性和無氟釋放的特點,在無需增加土壤酸性的條件下,其有效成份可迅速為植物吸收,其特點使硝酸鉀肥料具有廣泛的適用性。高溶解性使硝酸鉀既可以用做理想的液肥使用。硝酸鉀既可以作基肥,好可以用作追肥使用。采用農用硝酸鉀代替硫酸鉀,不但能提高煙草的質量和產量,而且能降低煙草專用復合肥的生產成本。
農用硝酸鉀的主要市場在西歐和北美等經濟發達地區,最近幾年來,全球對農用硝酸鉀的需求持續上升。
我國作為農業大國,僅煙草行業農用硝酸鉀年需求量就達20萬噸以上,現進口量已達10萬噸,農用硝酸鉀供求予盾非常突出,據以色列海法公司和智利礦化工公司調查,今后十年我國農用硝酸鉀年需求增長率在8%以上,國內硝酸鉀僅在煙草作物及部分經濟作物上使用,十年以后需求量在萬噸以上,僅云南省用于煙草的硝酸鉀年需求量就達10萬噸以上,我國是農業大國,隨著農業經濟的發展將很快成為農用硝酸鉀的使用大國,需求量會大幅度增加。因此,該產品國內外市場前景明朗,市場潛力很大。
2項目建設的必要性和條件
1.1項目實施的必要性和經濟意義
2.2建設條件分析 2.2.1廠址地理位置
文水縣位于山西省中部,太原盆地西緣,呂梁山東麓。地理座標為東經111°29′46″~112°19′15″,北緯37°15′~37°35′9″之間,東隔汾河與祁縣相望,東南與平遙縣毗連,西依呂梁山與離石交界,北與交城、清除相鄰,南與汾陽市接壤,東西長72公里,南北寬30公里,總面積1067.8平方分里。
本工程擬選廠址在山西省文水縣百金堡科技化工園區內,位于文水縣城南,距縣城10公里,距307國道4公里,距平遙火車站,祁縣火車站各30公里,交通運輸十分方便。2.2.5交通運輸條件
文水縣距太原75公里,距汾陽30公里,距祁縣火車站30公里,東臨307國道,西靠夏汾高速公路,距園區10公里,交通運輸十分方便。
3建設規模與產品方案
3.1產品方案
本項目方案確定為公稱規模年產30萬噸合成氨,并全部加工成硝酸鉀.3.1生產規模及產品方案 工廠操作天數:300天/年計
合成氨(中間產品):9萬噸/年(公稱能力)產品規格:NH3≥99.9%(wt%)
H2O≤0.1%(wt%)油
≤5ppm(wt%)4工藝技術方案、設備方案和工程方案
4.1.1工藝技術方案
工業上脫硫基本上可分為濕法脫硫與干法脫硫兩大類.(1)濕法脫硫:
濕法脫硫可分為物理吸收法、化學吸收法與直接氧化瀧三類。其中,最重要的是濕式氧化法脫技術。目前運用較為廣泛且性能較好的脫硫方法為PDS法、改良ADA法,拷膠法、荼灰法、MSQ法、改良對苯二酚法、RCA法。
PDS法:
由東北師范大學研制的PDS法脫硫技術,1986年已通過吉林省科委的技術鑒定。目前在全國有近百套生產裝置采用此項技術,用于半水煤氣變換氣、天然氣、甲醇合成氣、焦爐氣的脫硫。該法所需催化劑濃度極低,消耗量少,運行經濟,催化劑無毒,使用方法簡便,可以單獨使用,無須添加其它“助催化劑”,脫硫效果好(據資料介紹,PDS法脫H2S的效率≥90%,脫有機硫40-50%)。
改良ADA法:
改良ADA法是60年代國外開發的技術,已廣泛用于化肥、城市煤氣、冶金行業,改良ADA法技術成熟,過程完善,規范化程度高,技術經濟指標好,但該法存在的主要問題是硫磺堵塞脫硫塔填料。
拷膠法:
1976年廣西化工研究院研制成功拷膠法脫硫技術,它具有改良ADA法的幾乎所有優點,而且無硫堵現象,由于拷膠資源豐富,價廉易得,故其運行費用比改良ADA法低,在焦爐氣濕法脫硫中經常使用。其中缺點是脫硫液需要一個繁復的制備過程才能添加到系統中去。
1986年廣西化工研究所又研制成功了KCA脫硫劑,其脫硫性能與拷膠劑非常近似使用時可將KCA直接加入系統中,由于KCA脫硫劑中添加了廉價有變化金屬鹽,故能降低脫硫費用。
其余方法:
用硫酸猛、水揚酸、對苯二酚組成脫硫液的MSQ法,由苯多酚、NaNO3組成脫硫的荼灰法小型合成氨廠應用中也得了較好的脫硫效果。
(2)干法脫硫:
干法脫硫主要有氧化鐵法,鐵鉬+錳礦法、活性炭法、鈷—鉬加氧法氧化鋅法等。
a)、氧化鐵法:
氧化鐵法原料來源廣泛,價格便宜,主要脫除原料氣中的 H2S,不能脫除有機硫。操用溫度較低(一般在常溫下操作),脫硫劑工用硫容較大。但脫硫精度有限(一般可脫到約1ppm)。
b)鐵鉬+錳礦法:
在350—400℃條件下,鐵鉬催化劑首先將氣體中的有機硫轉
化為H2S,再由錳礦吸收,脫有機硫的效率約為90%。鐵鉬+錳礦法脫硫具有價廉、原料易得的優點,但因錳礦凈化度和硫容較低、壽命短、不能再生、易產生副反應。c)活性炭法:
能脫除H2S及大部妥有機硫化物,肯有能常溫度操作,凈化度高、空速大,可再生等優點,但價格較貴,硫容較低,再生能耗高。
轉化—吸收法:
轉化—吸收法一般是指鈷鉬加氫轉化—ZnO吸收法,能將各 種有機硫化物轉化為硫氫,特別適宜于處理含有噻吩的氯體,轉化生成的硫化氫手氧化鋅法除去。操作溫度為350—430℃,操作壓力0.7—7.0MPa,空速500—2000h—1。加氫催化劑可再生,但不能用于含CO、CO2等昴于發生羰基化副反應的場合(如焦爐氣、水煤氣等),而且價格昂貴。
氧化鋅法:
能脫除H2S及脫除除噻吩以外的有機硫化物,具有凈化度高,空速大,工作硫容度高(20%)、操作簡單等優點,缺點是價格昂貴,廢脫硫劑不能再生。只適宜設置在精脫硫工藝中的最終脫硫把關。
脫除焦煤氣中的國內常用的濕法脫硫方法,主要為改良ADA法,該法工藝技術成熟,過程完善,規范化程度高,溶液無毒。但也存在一些缺點,如溶液成分復雜,溶液費用較高,易發生硫磺睹塔現象。而PDS法生成的單質硫顆粒大,易分離,不睹塔,兼有洗塔作用,硫容較低高,還能脫除硫醇、羥基硫,脫除率約50—60%,但PDS單獨使用效果并不理想,故本裝置采用ADA和PDS雙催化劑脫硫工藝。脫硫液的再生采用自吸空氣噴射器再生槽。噴射強化再生,具有投資省、效果好、省電等優點。4.1.2工藝流程簡述
焦爐煤氣,在壓力300mmH2O柱、溫度35℃條件下,進入羅茨鼓風機,加壓后依次進入兩臺串聯的脫硫塔內與自上而下的與PDS脫硫液逆流接觸,吸收氣體中的H2S及部分有機硫,出塔后經氣液分離器分離液體后,至焦爐氣壓縮工序。
吸收了H2S及部分在同硫的脫硫液進入循環槽與溶液槽反應救分鐘后,由半貧液泵或富液泵打至再生液混合器,經再生噴射器與自吸空氣混合,進行強化氧化反應,然后進入噴射再生槽,這硫泡沫及溶液從噴射再生槽迅速返上,在再生槽頂部,浮選出的硫泡沫自流入硫泡沫混和槽,再由空壓罐壓送至硫泡沫高位槽,用蒸汽加熱至85℃左右,自流入熔硫釜,繼續用蒸汽加熱至95℃左右,不斷排出清液,待濃度達到45%左右時,加熱至135℃熔融后放入硫磺冷卻盤,自然冷卻后得副產品硫磺。
從再生槽分離出來的清液經液位調節器進入貧液槽,經貧液泵加壓至0.5MPa后,分兩股進入脫硫塔。
脫硫過程中所消耗的堿,以及需要補充的ADA、偏釩酸鈉、PDS等試劑,均在溶液制備槽配制成溶液后,用溶液泵送反應槽或事故槽而進入系統。
當循環溶液中的硫氰酸鈉及硫代硫酸鈉積累到一定程度后,從貧液泵出口抽取部分溶液去回收樓提取硫氰酸鈉和硫代硫酸鈉。
來自貧液泵后的貧脫硫液,流入回收樓的母液槽,由母液泵定期抽入真空蒸發器用蒸汽加熱濃縮,待蒸發結束后通過旋轉的溜槽將料液放至真空吸濾器,熱過濾除Na2CO3等雜質。濾渣在濾渣溶解槽中用脫硫溶解后予以回收,濾液至結晶槽用夾套冷卻水(冷凍水)冷至5℃左右,加入同質晶種使其結晶,最后在離心機中分離得至粗制Na2S2O3產品。
分離得到Na2S2O3的濾液(或NaCNS/Na2 S2O3>5的脫硫清液)經中間槽用壓縮空氣壓入真空蒸發器,用蒸汽加熱濃縮,待蒸發結束后,通過旋轉溜槽將料液放至真空吸濾器,進一步除去Na2CO3等雜質。濾渣同樣在溶解槽內溶解后返回脫硫系統。
濾液流入結晶槽冷卻結晶,當溶液冷卻至25℃左右時,加入同質晶種,使其結晶,最后在離心機中分離獲得粗制NaCNS,用人工鏟出裝袋后外售,作為精制NaCNS的原料。離心濾液流入中間槽返回蒸發器循環使用,由于雜質逐漸積累,需定期送回脫硫系統。
從蒸發器蒸出之水汽,在冷凝冷卻器冷凝后,抽入濾液收集槽,返回脫硫系統用于配制堿液。
5投資估算 5.1總投資估算 5.1.1工程概況
主要工程內容包括:合成氨生產車間及輔助工程、公用工程等。
5.1.5項目總投資及投資分析
(1)項目總投資估算為5196.44萬元,其中固定資產投資為 4715萬元,流動資金為90萬元。5.2資金籌措
本工程總投資為4986.44萬元,其中固定資產投資為4715萬元,流動資金為90萬元。
6效益分析
1)項目總投資為5196萬元,其中流動資金300萬元。(2)成本估算 1)流動資金估算:
流動資金估算值為300萬元,其中30%企業自籌,70%申請銀行流動資金貨款,貨款年利潤為:5.31%,詳見表15-2 2)資金籌措
項目固定資產投資為5196萬元,其中貨款3150萬元,其余 為公司自籌解決,其中資本金1500萬元,詳見表15-3
年總成本:投產當年2656.6萬元
投產第二年3041.8萬元
服務期內平均2881.0萬元(3)產品成本和費用分析 正常年經營成本:2505.39萬元/年 服務期內平均可變成本:1472.79萬元/年 服務期內平均固定成本:836.8萬元/年
6.2.2主要計算報表分析
(1)銷售收入
正常年銷售收入為4140.0萬元,詳見表15-7(2)利潤總額 投產當年323.2萬元 投產第二年683.0萬元 生產期內平均790.51萬元(3)利稅總額 投產當年623.4萬元 投產第二年1158.3萬元 生產期內平均1258.99萬元 6.3社會效益
山西文通鹽橋復合肥有限公司90000噸/年氯化銨工程,可以產生較好的社會效益,主要有以下幾個方面:
(1)投入較少量的資金,在較短的建設期內,可建成投產。(2)可以提高企業的勞動生產率,增加本地財政收入,發展地方經濟。
(3)可以為社會提供113人的就業機會,為社會解決一部分下崗職工就業和社會待業人員就業,以提高人民群眾的生活水平,可為社會帶來較大的聯動效益。
7結論
7.1.1簡要綜合結論
1、工程總投資5196萬元。投資內部收益率21.41%(稅前),16.11%(稅后)借款償還期5.43年。
2、本工程合成氨裝置采用了近年來國內外成熟可靠的先進技術,利用了焦爐氣,采用技術成熟可靠的轉化爐。工藝流程和熱動力平衡中充分采用各項節能降耗措施,噸氨能耗為56548MJ。
3、由于基礎上建在文水,煤、水、電價便宜,運距短,僅原料、燃煤一項,就比山西省周邊地區,如山東、河北、河南建設同類規模裝置原燃料費用年節省近1400萬元,故本工程建設具有明顯的經濟效益和較強的競爭能力。