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1、5000 吨吨/年丙酮合成甲基异丁基酮年丙酮合成甲基异丁基酮(MIBK)生产装置生产装置可行性研究报告可行性研究报告1目目 录录一、总 论.2二、项目提出的背景和必要性.3三、工艺技术方案.5四、环境保护11五、劳动安全及工业卫生12六、劳动定员13七、总投资估算14八、经济效益及投入产出预测162一、一、总总 论论甲基异丁基酮(MIBK)是一种用途非常广泛的中沸点溶剂，主要用作硝化纤维、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯，环氧树脂、天然及合成橡胶、油漆、涂料和脱油的溶剂、彩色胶卷的呈色剂，也用作青霉素发酵液的萃取剂及一些有机盐的分离剂。同时它也是橡胶防老剂 4020 及一些有机合成的主要原料。
2、因此适时地建设 MIBK 装置，以满足市场的需要，具有良好的社会效益和经济效益。MIBK 的市场前景是好的。从经济分析的结果可以看出，该项目的经济效益也较好。生产 MIBK 的技术来源于千吨级的工业装置，工艺技术是可靠的。MIBK 是一个具有很大发展潜力的产品，因此今后进一步扩产的可能性很大。该项目的主要经济技术指标如下：表 1 主要经济技术指标序号名称单位指标1建设规模吨/年50002总投资：建设投资万元16233 流动资金万元4054建筑面积m2420035劳动定员人676利润万元/年806.97投资利润率%39.798内部收益率%41.59投资回收期年3.9710盈亏点%36.3511丙
3、酮耗量吨/年540012氢气耗量吨/年10013催化剂用量m3/年5.214水量万吨/年24015电万度/年27216汽（0.8MPa）万吨/年5.2二、项目提出的背景和必要性二、项目提出的背景和必要性2.1 项目提出的背景甲基异丁基酮(MIBK)是一种用途非常广泛的中沸点溶剂，主要用作硝化纤维、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯，环氧树脂、天然及合成橡胶、油漆、涂料和脱油的溶剂、彩色胶卷的呈色剂，也用作青霉素发酵液的萃取剂及一些有机盐的分离剂。同4时它也是橡胶防老剂 4020 及一些有机合成的主要原料。全世界 MIBK 的生产能力约为 25 万吨/年，主要集中在美国、欧洲和日本。在美国，MIB
4、K 总耗量的 63用作硝化纤维素清漆与涂料树脂的溶剂。10用于化学品如阻氧剂的生产；10用作萃取剂、粘合剂及蜡脱油的溶剂；还有 17向国外出口。MIBK 是丙酮深度加工的精细化工产品之一。美国用于生产MIBK 的丙酮占丙酮总产量的 10左右，而日本则占 20左右。其生产工艺都已由传统的三步法发展到能在固定床中连续操作的直接合成工艺。我国 MIBK 的生产才刚刚起步，目前还不能大批量生产，仅南京和濮阳等地有少量产品出售，售价为每吨 1.11.2 万元。上海溶剂厂于 1964 年建成一套 200t/aMIBK 生产装置，采用的是三步法工艺，由于生产工艺复杂，能耗高，污染严重，目前已经停产。锦西炼油
5、总厂以异丙醇为原料合成 MIBK，转化率和选择性都较低，（单程转化率 5左右）能耗大，虽早在 1981 年就建成1000 吨/年的中试装置，但由于催化剂和一些工程问题尚末解决，至今未能正常生产。石油化工公司化肥厂采用在 80 年代开发的技术建成了一套 500 吨/年的以丙酮为原料合成 MIBK 的中试装置。但由于由公司负责设计施工的配套系统不完善，现还不能大批量生产。目前国内 MIBK 的产量有限，所需MIBK 大部份都需进口，这不但花费了大量外汇，同时也限制了MIBK 的推广应用，致使蜡脱油、橡胶防老剂 4020 的合成等生产工艺的推广应用受到了限制。52.2 必要性由于我国MIBK的产量很
6、小且价格偏高，所以许多应用领域尚末开发，国内大约80的MIBK用作溶剂，其中以油漆溶剂为主，此外还用作油墨的溶剂。近几年磁带的磁浆溶剂用量也有所增加，如果进口的磁带生产线满负荷生产，则对MIBK的需要量可达1500t/a。大约15的MIBK用作脱蜡剂，5用作萃取剂。我国MIBK的应用前景非常乐观，美国涂料产量440万吨/年， 耗用MIBK5万吨/年。日本涂料产量220万吨/年左右， 耗用MIBK2万吨/年左右，均占涂料产量的1左右。我国涂料产量在100万吨/年左右，如果涂料的档次达到发达国家水平，则仅此一项我国MIBK的消费量就达1万吨/年左右。 随着我国建筑业、家俱业、家电及汽车工业的篷勃发
7、展，对高档油漆的需求量将不断增加，据不完全统计，我国已有数十个油漆厂开始在高档油漆的生产中使用MIBK。此外，在磁带生产，油墨生产，石油脱蜡，环氧树脂及橡防老剂生产等领域的应用有待进一步开发。据权威部门对MIBK的应用前景所做的分析预测，到2000年，涂料行业的MIBK消耗量将达到10001500吨/年，磁带行业将达到5600吨/年，用做粘合剂的溶剂将达到4500吨/年，用做油墨的溶剂将达到5500吨/年，医药行业的用量将达到5500吨/年，4020的用量将达到2000吨/年，其总量将达到3000035000吨/年。所以在不远的将来，我国MIBK的消费量将急剧增加。6三三 工艺技术方案工艺技术
8、方案1 国内外技术概况生产 MIBK 有多种方法，主要有丙酮三步法和丙酮一步法。目前一步法生产的 MIBK 占总产量的 80%以上。在 70 年代以前，主要用丙酮三步法生产 MIBK，但 80 年代后建成的 MIBK 生产装置均采用丙酮一步法生产工艺。1.1 丙酮三步法该方法是以丙酮为原料，经液相缩合、催化脱水和催化加氢后生成 MIBK。整个生产工艺过程由上述三个工序组成，故称之为丙酮三步法。主要反应方程如下：液相缩合 2CH3COCH3 CH3C(CH3)OHCH2COCH3催化脱水 CH3C(CH3)OHCH2COCH3 CH3C(CH3)CHCOCH3+H2O催化加氢 CH3C(CH3)
9、CHCOCH3 CH3CH(CH3)CH2COCH37由于各步反应条件不同，所用催化剂也不一样，单程转化率低(一般约 15%)因此整个工艺流程长，能耗高，设备要求防腐，设备单位体积生产能力低，但该工艺也有其优点，既产品方案灵活，其中间产物双丙酮醇和异丙义丙酮都可作商品。1.2 丙酮一步法这是一种较先进的工艺路线。其主要特点是利用高性能的催化剂一步完成丙酮缩合、脱水和加氢等反应过程，得到目的产物MIBK。其反应式如下：2CH3COCH3 CH3CH(CH3)CH2COCH3+H2O该工艺具有流程短，投资少，转化率高，成本较低等优点，是目前各国竟相发展的工艺。从应用普遍的 Veba,Taxaco
10、一步法及本项目中采用的工艺与三步法进行原材料、动力消耗比较可以看出，一步法在经济上具有明显的优势。表 2 各种方法原材料和动力消耗对照（以每吨 MIBK 计）三步法Veba 一步法Taxaco 一步法本工艺丙酮(t)1.421.3031.351.35氢气(Nm3)674270242280冷却水(t)57910010608工艺水(t)0.417-电耗(Kwh)309145150680蒸汽(t)12.132.364.913.02. 工艺路线的确定本项目采用丙酮一步法生产 MIBK。其技术来源于已工业化的成套技术。因此工艺的可靠性和安全性会得到有力的保障。3、生产规模及工艺流程(1) 生产规模和产品
11、方案：根据目前国内市场情况，确定本装置生产规模为年产MIBK5000 吨，全部作为商品出售。其产品质量指标如表 3 中所示：装置年开工 7000 小时 装置年需求丙酮 6750 吨装置年需求氢气 Nm39表 3、 MIBK 质量指标如下：序号指标名称指标分析方法1色度(Pt-Co)152纯度 wt%993沸程初馏点 干点 馏出体积，%114117954水份%99.5%1350kg/t6750t外购12氢气98%25kg/t125t催化剂B6210.0013m3/t6.7m3抚研院烧碱42%0.002kg/t10000kg外购水60t/t3000 万吨本厂内电220/380v680Kwh/t34
12、0 万度本厂内汽0.8MPa13t/t65 万吨本厂内6 主要设备选型该项目中主要设备是反应器和氢压机。反应器根据该项目工业化的经验，可采用列管式固定床。列管内径和长度可选用与目前的工业化装置一致。这样就消除了因列管几何尺寸变化所引起的放大效应。从目前工业装置的使用情况来看，反应器的设计满足了反应工艺的要求。氢压机和氢气循环机这两台设备也都是由国内有经验的专业厂家制作，从工业装置的使用情况看出其性能良好。表 5 反应器、压缩机、塔类序号 设备编号名称简要规格台数材 质备 13注1R101反应器11Cr18Ni9Ti6.0Mpa2C101氢压机Q=6.0m3/min28.0Mpa3C102循环氢
13、压机Q=0.8m3/min26.0Mpa4C201轻组份塔理论板数421Q235常压5C202 丙酮塔理论板数50 1Q235常压6 C203干燥塔理论板数281Q235常压7C204产品塔理论板数50 1Q235常压8C205废水塔理论板数281Q235常压表 6 换热器类14序号设备编号 名称规格及型号台数材质1E101反应物冷却器F=24m21Q2352E102轻组分塔再沸器F=48m21Q2353E103轻组分塔顶冷凝器F=60m21Q2354E104丙酮塔再沸器F=48m21Q2355E105丙酮塔顶冷凝器F=60m21Q2356E106干燥塔再沸器F=48m21Q2357E107干
14、燥塔顶冷凝器F=48m21Q2358E108产品塔顶冷凝器F=16m21Q2359E109废水塔再沸器F=48m21Q2351510E110废水塔顶冷凝器F=16m21Q23511E111凉水塔1玻璃钢12E112热水冷却器F=12m21Q235表 7 主要容器和泵类序号编号设备名称规格及型号台数材 质1V102氢气柜V=250m31Q2352V105氢气缓冲罐V=8m31Q2353V106新丙酮储罐V=100m31Q2354V107丙酮计量罐V=8m31Q2355V108回收丙酮储罐V=100m31Q2356V109回收丙酮计量罐V=8m31Q2357V110热水箱V=8m31Q235168
15、V111反应液分离器V=6m31不锈钢9V113反应液储罐V=100m31Q23510V116轻组分包装罐V=8m31Q23511V122重组分罐V=8m31Q23512V125成品罐V=50m31Q23513V126次品罐V=50m31Q23514V130循环水箱V=12m31Q23515P101丙酮计量泵ZJ-3200/100-II216P102热水循环泵217P103反应液泵218P104丙酮塔进料泵219P105轻组分塔回流泵220P106干燥塔进料217泵21P107丙酮塔回流泵222P108废水塔进料泵223P109产品塔进料泵224P110产品塔回流泵225P111抽真空水泵226P114循环水泵227P115回收液输送泵228P116废水输送泵2四、四、环境保护环境保护1 主要污染源及污染物18本装置的废液来源是反应生成的副产物及反应生成的水。反应经分离分别产生四股废液：（1）少量轻组分（2）少量重组分（3）废水（4）废催化剂。2 资源的综合利用和三废治理方案根据国家有关政策，应尽量考虑到资源的综合利用。轻组份主要是 2-甲基戊烷和丙酮，是一种良好的溶剂，也是一种很好的燃料，可焚烧处理，也可外售。重组分主要是二异丁基酮和均三甲苯的混合物，
