5000噸年丙酮合成甲基異丁基酮(MIBK)生產(chǎn)裝置可行性研究報告

1、目 錄一、總 論.2二、項目提出的背景和必要性.3三、工藝技術(shù)方案.5四、環(huán)境保護(hù)11五、勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生12六、勞動定員13七、 總投資估算14經(jīng)濟(jì)效益及投入產(chǎn)出預(yù)測16一、 總 論甲基異丁基酮(mibk)是一種用途非常廣泛的中沸點(diǎn)溶劑，主要用作硝化纖維、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯，環(huán)氧樹脂、天然及合成橡膠、油漆、涂料和脫油的溶劑、彩色膠卷的呈色劑，也用作青霉素發(fā)酵液的萃取劑及一些有機(jī)鹽的分離劑。同時它也是橡膠防老劑4020及一些有機(jī)合成的主要原料。因此適時地建設(shè)mibk裝置，以滿足市場的需要，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。mibk的市場前景是好的。從經(jīng)濟(jì)分析的結(jié)果可以看出，該項目的

2、經(jīng)濟(jì)效益也較好。生產(chǎn)mibk的技術(shù)來源于千噸級的工業(yè)裝置，工藝技術(shù)是可靠的。mibk是一個具有很大發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)品，因此今后進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)的可能性很大。該項目的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如下：表1 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)序號名稱單位指標(biāo)1建設(shè)規(guī)模噸/年50002總投資：建設(shè)投資萬元16233 流動資金萬元4054建筑面積m242005勞動定員人676利潤萬元/年806.97投資利潤率%39.798內(nèi)部收益率%41.59投資回收期年3.9710盈虧點(diǎn)%36.3511丙酮耗量噸/年540012氫氣耗量噸/年10013催化劑用量m3/年5.214水量萬噸/年24015電萬度/年27216汽（0.8mpa）萬噸/年5.2二

3、、項目提出的背景和必要性2.1 項目提出的背景甲基異丁基酮(mibk)是一種用途非常廣泛的中沸點(diǎn)溶劑，主要用作硝化纖維、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯，環(huán)氧樹脂、天然及合成橡膠、油漆、涂料和脫油的溶劑、彩色膠卷的呈色劑，也用作青霉素發(fā)酵液的萃取劑及一些有機(jī)鹽的分離劑。同時它也是橡膠防老劑4020及一些有機(jī)合成的主要原料。 全世界mibk的生產(chǎn)能力約為25萬噸/年，主要集中在美國、歐洲和日本。在美國，mibk總耗量的63用作硝化纖維素清漆與涂料樹脂的溶劑。10用于化學(xué)品如阻氧劑的生產(chǎn)；10用作萃取劑、粘合劑及蠟脫油的溶劑；還有17向國外出口。 mibk是丙酮深度加工的精細(xì)化工產(chǎn)品之一。美國用于

4、生產(chǎn)mibk的丙酮占丙酮總產(chǎn)量的10左右，而日本則占20左右。其生產(chǎn)工藝都已由傳統(tǒng)的三步法發(fā)展到能在固定床中連續(xù)操作的直接合成工藝。 我國mibk的生產(chǎn)才剛剛起步，目前還不能大批量生產(chǎn)，僅南京和濮陽等地有少量產(chǎn)品出售，售價為每噸1.11.2萬元。上海溶劑廠于1964年建成一套200t/amibk生產(chǎn)裝置，采用的是三步法工藝，由于生產(chǎn)工藝復(fù)雜，能耗高，污染嚴(yán)重，目前已經(jīng)停產(chǎn)。錦西煉油總廠以異丙醇為原料合成mibk，轉(zhuǎn)化率和選擇性都較低，（單程轉(zhuǎn)化率5左右）能耗大，雖早在1981年就建成1000噸/年的中試裝置，但由于催化劑和一些工程問題尚末解決，至今未能正常生產(chǎn)。石油化工公司化肥廠采用在80年代

5、開發(fā)的技術(shù)建成了一套500噸/年的以丙酮為原料合成mibk的中試裝置。但由于由公司負(fù)責(zé)設(shè)計施工的配套系統(tǒng)不完善，現(xiàn)還不能大批量生產(chǎn)。目前國內(nèi)mibk的產(chǎn)量有限，所需mibk大部份都需進(jìn)口，這不但花費(fèi)了大量外匯，同時也限制了mibk的推廣應(yīng)用，致使蠟脫油、橡膠防老劑4020的合成等生產(chǎn)工藝的推廣應(yīng)用受到了限制。2.2 必要性 由于我國mibk的產(chǎn)量很小且價格偏高，所以許多應(yīng)用領(lǐng)域尚末開發(fā)，國內(nèi)大約80的mibk用作溶劑，其中以油漆溶劑為主，此外還用作油墨的溶劑。近幾年磁帶的磁漿溶劑用量也有所增加，如果進(jìn)口的磁帶生產(chǎn)線滿負(fù)荷生產(chǎn)，則對mibk的需要量可達(dá)1500t/a。大約15的mibk用作脫蠟劑

6、，5用作萃取劑。 我國mibk的應(yīng)用前景非常樂觀，美國涂料產(chǎn)量440萬噸/年， 耗用mibk5萬噸/年。日本涂料產(chǎn)量220萬噸/年左右， 耗用mibk2萬噸/年左右，均占涂料產(chǎn)量的1左右。我國涂料產(chǎn)量在100萬噸/年左右，如果涂料的檔次達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平，則僅此一項我國mibk的消費(fèi)量就達(dá)1萬噸/年左右。 隨著我國建筑業(yè)、家俱業(yè)、家電及汽車工業(yè)的篷勃發(fā)展，對高檔油漆的需求量將不斷增加，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國已有數(shù)十個油漆廠開始在高檔油漆的生產(chǎn)中使用mibk。此外，在磁帶生產(chǎn)，油墨生產(chǎn)，石油脫蠟，環(huán)氧樹脂及橡防老劑生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用有待進(jìn)一步開發(fā)。據(jù)權(quán)威部門對mibk的應(yīng)用前景所做的分析預(yù)測，到2000

7、年，涂料行業(yè)的mibk消耗量將達(dá)到10001500噸/年，磁帶行業(yè)將達(dá)到5600噸/年，用做粘合劑的溶劑將達(dá)到4500噸/年，用做油墨的溶劑將達(dá)到5500噸/年，醫(yī)藥行業(yè)的用量將達(dá)到5500噸/年，4020的用量將達(dá)到2000噸/年，其總量將達(dá)到3000035000噸/年。所以在不遠(yuǎn)的將來，我國mibk的消費(fèi)量將急劇增加。三 工藝技術(shù)方案1 國內(nèi)外技術(shù)概況生產(chǎn)mibk有多種方法，主要有丙酮三步法和丙酮一步法。目前一步法生產(chǎn)的mibk占總產(chǎn)量的80%以上。在70年代以前，主要用丙酮三步法生產(chǎn)mibk，但80年代后建成的mibk生產(chǎn)裝置均采用丙酮一步法生產(chǎn)工藝。1.1 丙酮三步法 該方法是以丙酮為

8、原料，經(jīng)液相縮合、催化脫水和催化加氫后生成mibk。整個生產(chǎn)工藝過程由上述三個工序組成，故稱之為丙酮三步法。主要反應(yīng)方程如下：液相縮合 2ch3coch3 ch3c(ch3)ohch2coch3催化脫水ch3c(ch3)ohch2coch3 ch3c(ch3)chcoch3+h2o催化加氫 ch3c(ch3)chcoch3 ch3ch(ch3)ch2coch3由于各步反應(yīng)條件不同，所用催化劑也不一樣，單程轉(zhuǎn)化率低(一般約15%)因此整個工藝流程長，能耗高，設(shè)備要求防腐，設(shè)備單位體積生產(chǎn)能力低，但該工藝也有其優(yōu)點(diǎn)，既產(chǎn)品方案靈活，其中間產(chǎn)物雙丙酮醇和異丙義丙酮都可作商品。1.2 丙酮一步法這是一

9、種較先進(jìn)的工藝路線。其主要特點(diǎn)是利用高性能的催化劑一步完成丙酮縮合、脫水和加氫等反應(yīng)過程，得到目的產(chǎn)物mibk。其反應(yīng)式如下：2ch3coch3 ch3ch(ch3)ch2coch3+h2o 該工藝具有流程短，投資少，轉(zhuǎn)化率高，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，是目前各國竟相發(fā)展的工藝。從應(yīng)用普遍的veba,taxaco一步法及本項目中采用的工藝與三步法進(jìn)行原材料、動力消耗比較可以看出，一步法在經(jīng)濟(jì)上具有明顯的優(yōu)勢。表2 各種方法原材料和動力消耗對照（以每噸mibk計）三步法veba一步法taxaco一步法本工藝丙酮(t)1.421.3031.351.35氫氣(nm3)674270242280冷卻水(t)579

10、1001060工藝水(t)0.417-電耗(kwh)309145150680蒸汽(t)12.132.364.913.02. 工藝路線的確定 本項目采用丙酮一步法生產(chǎn)mibk。其技術(shù)來源于已工業(yè)化的成套技術(shù)。因此工藝的可靠性和安全性會得到有力的保障。3、生產(chǎn)規(guī)模及工藝流程(1) 生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案： 根據(jù)目前國內(nèi)市場情況，確定本裝置生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)mibk5000噸，全部作為商品出售。其產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)如表3中所示：裝置年開工7000小時 裝置年需求丙酮6750噸裝置年需求氫氣1200000nm3表3、 mibk質(zhì)量指標(biāo)如下：序號指標(biāo)名稱指標(biāo)分析方法1色度(pt-co)152純度 wt%993沸程初餾

11、點(diǎn) 干點(diǎn) 餾出體積，%114117954水份%0.15酸值%（以乙酸計）0.026不揮發(fā)物 %99.5%1350kg/t6750t外購氫氣98%25kg/t125t催化劑b6210.0013m3/t6.7m3撫研院燒堿42%0.002kg/t10000kg外購水60t/t3000萬噸本廠內(nèi)電220/380v680kwh/t340萬度本廠內(nèi)汽0.8mpa13t/t65萬噸本廠內(nèi)6 主要設(shè)備選型 該項目中主要設(shè)備是反應(yīng)器和氫壓機(jī)。反應(yīng)器根據(jù)該項目工業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)，可采用列管式固定床。列管內(nèi)徑和長度可選用與目前的工業(yè)化裝置一致。這樣就消除了因列管幾何尺寸變化所引起的放大效應(yīng)。從目前工業(yè)裝置的使用情況來看

12、，反應(yīng)器的設(shè)計滿足了反應(yīng)工藝的要求。 氫壓機(jī)和氫氣循環(huán)機(jī)這兩臺設(shè)備也都是由國內(nèi)有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)廠家制作，從工業(yè)裝置的使用情況看出其性能良好。表5 反應(yīng)器、壓縮機(jī)、塔類序號設(shè)備編號名稱簡要規(guī)格臺數(shù)材 質(zhì)備 注1r101反應(yīng)器11cr18ni9ti6.0mpa2c101氫壓機(jī)q=6.0m3/min28.0mpa3c102循環(huán)氫壓機(jī)q=0.8m3/min26.0mpa4c201輕組份塔理論板數(shù)421q235常壓5c202 丙酮塔理論板數(shù)50 1q235常壓6 c203干燥塔理論板數(shù)281q235常壓7c204產(chǎn)品塔理論板數(shù)50 1q235常壓8c205廢水塔理論板數(shù)281q235常壓表6 換熱器類序號設(shè)

13、備編號 名稱規(guī)格及型號臺數(shù)材質(zhì)1e101反應(yīng)物冷卻器f=24m21q2352e102輕組分塔再沸器f=48m21q2353e103輕組分塔頂冷凝器f=60m21q2354e104丙酮塔再沸器f=48m21q2355e105丙酮塔頂冷凝器f=60m21q2356e106干燥塔再沸器f=48m21q2357e107干燥塔頂冷凝器f=48m21q2358e108產(chǎn)品塔頂冷凝器f=16m21q2359e109廢水塔再沸器f=48m21q23510e110廢水塔頂冷凝器f=16m21q23511e111涼水塔1玻璃鋼12e112熱水冷卻器f=12m21q235表7 主要容器和泵類序號編號設(shè)備名稱規(guī)格及型

14、號臺數(shù)材 質(zhì)1v102氫氣柜v=250m31q2352v105氫氣緩沖罐v=8m31q2353v106新丙酮儲罐v=100m31q2354v107丙酮計量罐v=8m31q2355v108回收丙酮儲罐v=100m31q2356v109回收丙酮計量罐v=8m31q2357v110熱水箱v=8m31q2358v111反應(yīng)液分離器v=6m31不銹鋼9v113反應(yīng)液儲罐v=100m31q23510v116輕組分包裝罐v=8m31q23511v122重組分罐v=8m31q23512v125成品罐v=50m31q23513v126次品罐v=50m31q23514v130循環(huán)水箱v=12m31q23515p1

15、01丙酮計量泵zj-3200/100-ii216p102熱水循環(huán)泵217p103反應(yīng)液泵218p104丙酮塔進(jìn)料泵219p105輕組分塔回流泵220p106干燥塔進(jìn)料泵221p107丙酮塔回流泵222p108廢水塔進(jìn)料泵223p109產(chǎn)品塔進(jìn)料泵224p110產(chǎn)品塔回流泵225p111抽真空水泵226p114循環(huán)水泵227p115回收液輸送泵228p116廢水輸送泵2四、 環(huán)境保護(hù)1 主要污染源及污染物 本裝置的廢液來源是反應(yīng)生成的副產(chǎn)物及反應(yīng)生成的水。反應(yīng)經(jīng)分離分別產(chǎn)生四股廢液：（1）少量輕組分（2）少量重組分（3）廢水（4）廢催化劑。2 資源的綜合利用和三廢治理方案根據(jù)國家有關(guān)政策，應(yīng)盡量

16、考慮到資源的綜合利用。輕組份主要是2-甲基戊烷和丙酮，是一種良好的溶劑，也是一種很好的燃料，可焚燒處理，也可外售。重組分主要是二異丁基酮和均三甲苯的混合物，是一種較好的油墨溶劑，可直接作為商品出售。也可摻入重油燃燒作燃料用。廢水是由合成反應(yīng)本身產(chǎn)生的。脫水塔產(chǎn)生的廢水含有大量的有機(jī)物，因此為保證環(huán)保的要求，在工藝上專門增設(shè)一廢水塔進(jìn)行處理。該廢水經(jīng)共沸蒸餾后，可使塔釜廢水中的有機(jī)物含量小于0.1%，cod100ppm，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)（gb8978-88）的要求。廢催化劑中含有貴金屬可外售給冶煉廠回收。設(shè)計中對裝置排水采用清污分流的原則，以減少工業(yè)污水的排放量。在工藝設(shè)計中考慮在易揮發(fā)液體如丙

17、酮和mibk等貯罐上加噴淋降溫設(shè)施，以減少揮發(fā)損失，盡可能地降低因物料揮發(fā)對環(huán)境造成的污染，這也有利于工業(yè)衛(wèi)生本著節(jié)約能源和資源綜合利用這個指導(dǎo)思想，裝置中設(shè)有水的循環(huán)系統(tǒng)，從而大大降低了水的消耗；同時蒸汽冷凝水部分做反應(yīng)器冷卻水的補(bǔ)充水，也可作冬季車間采暖熱源，使冷凝水得到了利用。通過共沸蒸餾不僅使廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，同時也回收其中的有機(jī)物減低了原材料的消耗。本項目是一個輕污染項目，三廢治理措施是合理可行的，能達(dá)到國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對三廢排放的要求。五、 勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生 生產(chǎn)所使用的原料丙酮、氫氣及產(chǎn)品甲基異丁基甲酮(mibk)為低閃點(diǎn)易燃易爆液體或氣體。因此，在工藝方案及具體設(shè)計中將采取積

18、極可行的措施，以控制和消除生產(chǎn)中的職業(yè)危害，保證廣大職工在生產(chǎn)過程的安全和健康。1 可能產(chǎn)生職業(yè)危害的物料性質(zhì)1.1丙酮 無色、透明、易燃、易揮發(fā)的液體，能與水、酒精、氯仿、油類及其它一些碳?xì)浠衔锘ト埽⒛苋芙庥椭拖鹉z。衛(wèi)生容許最高濃度為0.4mg/l。其蒸汽與空氣混合能形成爆炸性混合物。明火及高熱極易引起燃燒。1.2 甲基異丁基酮(mibk)無色透明液體，微溶于水，溶于酒精、苯等有機(jī)溶劑，為一級易燃品，遇高溫、明火、氧化劑有引起燃燒爆炸的危險。其蒸汽與空氣混合能形成爆炸性混合物?？諝庵凶罡咴试S濃度為0.1mg/m3。1.3 氫氣無色無味氣體，易燃燒并發(fā)生爆鳴，最易引爆濃度為24%（體積）

19、。2、 安全衛(wèi)生措施根據(jù)有并規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格規(guī)定防火、防爆區(qū)域和等級，以及裝置的工業(yè)衛(wèi)生等級，并據(jù)此進(jìn)行各專業(yè)的設(shè)計。所有壓力容器上都設(shè)有安全閥，并在反應(yīng)器上設(shè)置了壓力和溫度報警。對主要的溫度、液位采用自動聯(lián)鎖控制。在低沸點(diǎn)易揮發(fā)的液體儲罐上設(shè)冷卻水噴淋裝置。廠房采用敞開式框架結(jié)構(gòu)，主裝置與輔助設(shè)施、主控室分開，以盡量減少可能發(fā)生危險時的危害面。設(shè)有為該項目服務(wù)的浴室，以便職工搞好個人衛(wèi)生。界區(qū)內(nèi)設(shè)環(huán)形消防道和消防水網(wǎng)。通過采取一系列合理的安全衛(wèi)生措施，能有效地避免可能發(fā)生的火災(zāi)、爆炸等危險事故的發(fā)生，達(dá)到對車間生產(chǎn)安全和衛(wèi)生的要求。六、 勞動定員該項目建成后以廠的形式組織生產(chǎn)經(jīng)營活動。據(jù)此進(jìn)

20、行勞動定員的編制。生產(chǎn)制度實(shí)行四班三運(yùn)轉(zhuǎn)。表8 勞動定員表序號工種定員班制備注1操作工204高中文化2分析工94高中文化3包裝工21初中文化4預(yù)備工21高中文化5維修工111高中文化6組長54高中文化7工藝工程師21大專以上文化8管理及其它161中專以上文化9合計67七、總投資估算(1) 投資估算內(nèi)容5000噸/年mibk生產(chǎn)裝置的投資估算是以圖1所示的mibk簡化工藝流程為基準(zhǔn)，并參照國內(nèi)mibk工業(yè)生產(chǎn)裝置及有關(guān)資料進(jìn)行的。投資估算主要包括如下內(nèi)容：5000噸/年mibk生產(chǎn)裝置的建設(shè)費(fèi)用；分析、辦公、維修等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)建設(shè)費(fèi)用；水、電、外管、總圖等公用工程建設(shè)費(fèi)用；技術(shù)使用費(fèi)和設(shè)計費(fèi)；建

21、設(shè)單位管理費(fèi)；生產(chǎn)職工培訓(xùn)費(fèi)；電力增容費(fèi)；工程建設(shè)投資預(yù)備費(fèi)以及建設(shè)期貸款利息。（2） 投資估算編制方法及說明該項目有關(guān)估算依據(jù)化工部有關(guān)規(guī)定編制。其中工藝設(shè)備費(fèi)參考同類設(shè)備報價或訂貨價測算；其它設(shè)備按同類型裝置所占比例估算；安裝費(fèi)按同類型裝置所占設(shè)備購置費(fèi)的比例估算；其它費(fèi)用的計取，按化工部工程建設(shè)其它費(fèi)用取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)規(guī)定并根據(jù)現(xiàn)有工業(yè)裝置的實(shí)際情況作了適當(dāng)調(diào)整。（3） 投資估算 1、建設(shè)投資估算：該項目建設(shè)投資估算值為2144萬元。其中70%的資金靠貸款解決，建設(shè)期貸款利息為122萬元，計劃建設(shè)期一年。 2、流動資金估算：流動資金按正常生產(chǎn)年份總成本的25%計算，估計值為536萬元。 3

22、、項目總投資估算為2680萬元，其中建設(shè)投資額2144萬元，流動資金536萬元。投資估算情況詳見表9表9 建設(shè)投資估算表 （單位：萬元）序號項目或費(fèi)用名稱設(shè)備費(fèi)安裝費(fèi)建筑費(fèi)其它費(fèi)合計一 1二 1三 1 2 3 4第一部分：工程費(fèi)用主要生產(chǎn)裝置小計甲基異丁基酮裝置輔助生產(chǎn)項目小計分析、維修公用工程小計供排水供電總圖外管937814814525271135835527627616166328532849292119119736165115761182118218718720721825153 1 2 3 4第二部分：其它費(fèi)用建設(shè)單位管理費(fèi)生產(chǎn)職工培訓(xùn)費(fèi)設(shè)計費(fèi)電力增容費(fèi)165302055601653

23、0205560一、二部分合計9373552841651741 1 2第三部分：預(yù)備費(fèi)常規(guī)預(yù)備費(fèi)價差預(yù)備費(fèi)281160121281160121建設(shè)期貸款利息122122總估算9373552845682144八、經(jīng)濟(jì)效益及投入產(chǎn)出預(yù)測1、生產(chǎn)成本估算生產(chǎn)成本估算是按中石化總公司(86)規(guī)定中國石油化工工程項目可行性編制暫行規(guī)定編制。(1)固定資產(chǎn)成率按建設(shè)投資的96計取。(2)固定資產(chǎn)折舊年限 15年。(3)固定資產(chǎn)凈殘值率 5。(4)大修基金提取率 3。(5)原料及主要材料價格：均按市場價格計算。 (6)水電汽等價格：場按市場價格計算。 (7)車間管理費(fèi)按下式計算：（主要原材料費(fèi)輔助材料費(fèi)生產(chǎn)工

24、人工資折舊大修基金）2。 (8)企業(yè)管理費(fèi)計取方法：按制造成本的10計取。 (9)生產(chǎn)工人工資及附加費(fèi)：生產(chǎn)工人工資及附加費(fèi)生產(chǎn)定員。 (10)銷售管理費(fèi)計取方法：按產(chǎn)品銷售的1.285計取。 在生產(chǎn)成本估算中，生產(chǎn)負(fù)荷以100為基準(zhǔn)，其結(jié)果見表10、表11。2、銷售收入估算本項目的主要產(chǎn)品mibk是重要的有機(jī)溶劑，預(yù)計本項目投產(chǎn)時，國內(nèi)mibk的價格可在1.11.2萬元/噸之間。計算時取11000元/噸作為mibk的評估價。根據(jù)上述產(chǎn)品價格，計算的產(chǎn)品銷售收入為：4400萬元。扣除產(chǎn)品稅及成本后所得利潤為：詳見表12。表10 生產(chǎn)成本估算 價值單價：元 項目或費(fèi)用名稱單價消耗定額單價70%負(fù)荷100%負(fù)荷丙酮?dú)錃獍b原材料小計4500200001.350.025噸噸6075.00504.00156.