年產5000噸丙酮合成甲基異丁基酮生產裝置可行性實施報告

1、5000噸/年丙酮合成甲基異丁基酮 （MIBK）生產裝置可行性研究報告、總 論 .2二、項目提出的背景和必要性 .3三、工藝技術方案 .5四、環(huán)境保護 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 14八、經濟效益及投入產出預測 16甲基異丁基酮（MIBK）是一種用途非常廣泛的中沸點溶劑，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鹽的分離劑。同時它也是橡膠防老劑 4020及一些有機合成的主要原料。因此適時地建設 MIBK裝置，以滿足市場的需要，具有良好的社會

2、效益和經濟效益。MIBK的市場前景是好的。從經濟分析的結果可以看出， 該項目 的經濟效益也較好。生產MIBK的技術來源于千噸級的工業(yè)裝置，工藝技術是可靠 的。MIBK是一個具有很大發(fā)展?jié)摿Φ漠a品，因此今后進一步擴產的可 能性很大。該項目的主要經濟技術指標如下：表1主要經濟技術指標名稱單位指標i建設規(guī)模噸/年50002總投資：建設投資萬元16233流動資金萬元4054建筑面積2 m42005勞動疋貝人676利潤萬元/年806.97投資利潤率%39.798部收益率%41.59投資回收期年3.9710盈虧點%36.3511丙酮耗量噸/年540012氫氣耗量噸/年10013催化劑用量m?年5.214水

3、量萬噸/年24015電萬度/年27216汽( 0.8MPa)萬噸/年5.2二、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鹽的分離劑。 同時它也是 橡膠防老劑 4020 及一些有機合成的主要原料。全世界MIBK的生產能力約為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用于化學品如阻氧劑的生產； 10用作萃取

4、 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化工產品之一。美國用于生產MIBK的丙酮占丙酮總產量的 10%左右，而日本則占20%左右。其 生產工藝都已由傳統(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的生產才剛剛起步，目前還不能大批量生產，僅和 等地有少量產品出售，售價為每噸1.11.2萬元。上海溶劑廠于1964 年建成一套 200t/aMIBK 生產裝置，采用的是三步法工藝，由 于生產工藝復雜，能耗高，污染嚴重，目前已經停產。錦西煉油總 廠以異丙醇為原料合成MIBK轉化率和選擇性都較低，（單程轉化率 5%左右）能耗大，雖早在 1981

5、 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。 XX石油化工公司化肥廠采用XXX在80年代開發(fā)的技術建成了一套500噸/年的以丙酮為原料合成 MIBK的中試裝置。但由于由X X公司負責設計施工的配套系統(tǒng)不完善，現還不能大批量生產。目前國MIBK的產量有限，所需MIBK大部份都需進口，這不但花費 了大量外匯，同時也限制了MIBK的推廣應用，致使蠟脫油、橡膠防老劑 4020 的合成等生產工藝的推廣應用受到了限制。2.2 必要性由于我國MIBK的產量很小且價格偏高，所以許多應用領域尚末 開發(fā)，國大約80%的MIBK用作溶劑，其中以油漆溶劑為主， 此

6、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 口的磁帶生產線滿負荷生產，則對MIBK的需要量可達1500t/a。大約15%的MIBK用作脫蠟劑，5%用作萃取劑。我國MIBK的應用前景非常樂觀，美國涂料產量440萬噸/年，耗 用MIBK5萬噸/年。日本涂料產量220萬噸/年左右，耗用MIBK2萬噸 /年左右， 均占涂料產量的 1%左右。 我國涂料產量在 100萬噸/年左 右，如果涂料的檔次達到發(fā)達國家水平，則僅此一項我國MIBK的消費量就達 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， 據不完全統(tǒng)計， 我國已有數十

7、個油漆廠開始在高檔油漆的生產中使用MIBK。此外，在磁帶生產， 油墨生產， 石油脫蠟， 環(huán)氧樹脂及橡防老劑生產等領 域的應用有待進一步開發(fā)。據權威部門對MIBK勺應用前景所做的分 析預測，到2000年，涂料行業(yè)的MIBK消耗量將達到10001500噸/ 年，磁帶行業(yè)將達到 5600噸/年，用做粘合劑的溶劑將達到 4500噸/ 年，用做油墨的溶劑將達到 5500噸/年，醫(yī)藥行業(yè)的用量將達到 5500噸/年，4020的用量將達到2000噸/年，其總量將達到3000035000噸/年。所以在不遠的將來，我國 MIBK的消費量將急劇增加。三工藝技術方案1國外技術概況生產MIBK有多種方法，主要有丙酮三

8、步法和丙酮一步法。目 前一步法生產的 MIBK占總產量的80%上。在70年代以前，主要 用丙酮三步法生產 MIBK但80年代后建成的 MIBK生產裝置均采 用丙酮一步法生產工藝。1.1丙酮三步法該方法是以丙酮為原料， 經液相縮合、催化脫水和催化加氫后 生成MIBK。整個生產工藝過程由上述三個工序組成，故稱之為丙 酮三步法。主要反應方程如下：液相縮合 2CH3COCH CH 3C(CH3)OHCbCOCH催化脫水 CHC(CH)OHCHCOCH -CC(Chl)CHCOGBHh2O催化加氫 CH3C(CH)CHC0CH C3CH(CH)CH2COCH由于各步反應條件不同，所用催化劑也不一樣，單程

9、轉化率低（一般約15%）因此整個工藝流程長，能耗高，設備要求防腐，設備 單位體積生產能力低，但該工藝也有其優(yōu)點，既產品方案靈活，其 中間產物雙丙酮醇和異丙義丙酮都可作商品。1.2丙酮一步法這是一種較先進的工藝路線。 其主要特點是利用高性能的催化劑一步完成丙酮縮合、脫水和加氫等反應過程，得到目的產物MIBK。其反應式如下：2CHC0CH CH " 3CH（CH）CH2COCH+HO該工藝具有流程短，投資少，轉化率咼，成本較低等優(yōu)點，是 目前各國竟相發(fā)展的工藝。 從應用普遍的Veba,Taxaco 步法及本 項目中采用的工藝與三步法進行原材料、動力消耗比較可以看出， 一步法在經濟上具有明

10、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1.421.3031.351.35氫氣(Nm3)674270242280冷卻水5791001060工藝水0.417-電耗(Kwh)309145150680蒸汽12.132.364.913.02. 工藝路線的確定本項目采用丙酮一步法生產MIBKp其技術來源于XXXX已工業(yè)化的成套技術。因此工藝的可靠性和安全性會得到有力的保 障。3、生產規(guī)模及工藝流程(1) 生產規(guī)模和產品方案：根據目前國市場情況，確定本裝置生產規(guī)模為年產MIBK5000噸，全部作為商品出售。其產品質量指標如表3中所示

11、：裝置年開工7000小時裝置年需求丙酮6750噸裝置年需求氫氣1200000Nm3i表3、MIBK質量指標如下:'序號指標名稱指標分析方法1色度（Pt-Co）152純度wt%993沸程初餾點c114干點c117餾出體積，%954水份%<0.15酸值 （以乙酸計）<0.026不揮發(fā)物%<0.027密度kg/m3800-804（2）生產工藝流程4000 噸/年MIBK工業(yè)裝置的簡化工藝流程圖見圖1,以丙酮為原料生產MIBK的反應條件及結果:110150壓力 MPa5.0 6.0空速 h1.0氫/油(V)400 700丙酮單程轉化率molMIBK 選擇性 mol催化劑采用X

12、XXXX生產的催化劑，其壽命為半年，年需求36.70m3。4、工藝流程及主要控制方案說明4.1 工藝流程簡述工藝流程圖見圖 1，主要工藝裝置、設備的簡要規(guī)格、數量及 材質見表 5、表 6、表 7:原料丙酮和氫氣經預熱到 100 c后進入裝有 B621催化劑的固 定床反應器中進行反應，反應溫度控制在 110150 C。反應液經 冷卻后分離， 氣相為氫氣經循環(huán)機增壓后循環(huán)使用。 液相則進入分 離系統(tǒng)進行分離。首先進入輕組分塔，塔頂為低沸物 2- 甲基戊烷， 集中裝桶后送去焚燒； 塔釜液被送入丙酮塔， 從塔頂得到丙酮， 其 純度大于 99%被循環(huán)使用；丙酮塔釜液進入脫水塔，塔頂得到廢水去廢水塔蒸餾，

13、回收其中的有機物后排放，塔釜液主要含 MIBK 和 重組分，被送入產品塔，從產品塔頂得到純度大于99%的 MIBK 產品，塔釜液可作溶劑外售或送去焚燒。4.2 主要控制方案說明整個生產工藝中自控有兩個重點，一是反應溫度和壓力的控 制，二是丙酮塔的操作控制。合成 MIBK 的反應是個較強的放熱反應，而催化劑的使用溫度不得超過145 C, 般控制床溫在115135 C。工藝中通過熱水循 環(huán)實現床溫的控制。 為了盡可能的消除反應器的軸向溫差和保證床 溫的平穩(wěn)， 設計時一般采用較大的循環(huán)熱水量。 反應床壓為 6.0MPa 將由補充的新鮮氫氣來控制，低壓新氫被增壓至8.0MPa,然后減壓至6.0MPa后

14、進入反應床以維持床壓在 6.0MPa,這種控制方案在 現行的MIBK工業(yè)生產裝置上證明是行之有效的。丙酮塔的操作控制與一般塔的控制一樣， 通過調節(jié)塔釜采出量 控制塔釜液位， 通過調節(jié)再沸器的加熱蒸汽量控制塔釜溫度， 通過 回流量和溫度來控制塔頂組成。從工藝要求來看，可采用 III 型儀5、原、輔材料及動力消耗供應表 4 原、輔材料及動力消耗供應*規(guī)格消耗定額單位年用量來源丙酮>99.5%1350kg/t6750t外購氫氣>98%25kg/t125t催化劑B6210.0013m/t6.7m3撫研院燒堿>42%0.002kg/t10000kg外購水60t/t3000萬噸本廠電22

15、0/380V680Kwh/t340萬度本廠汽>0.8MPa13t/t65萬噸本廠6主要設備選型該項目中主要設備是反應器和氫壓機。 反應器根據該項目工業(yè) 化的經驗，可采用列管式固定床。列管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。從目前工業(yè)裝置的使用情況來看，反應器的設計滿足了反應工藝的要求。氫壓機和氫氣循環(huán)機這兩臺設備也都是由國有經驗的專業(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反應器、壓縮機、塔類號設備編號名稱簡要規(guī)格臺數材質備注1R101反應器11Cr18Ni9Ti6.0Mpa2C101氫壓機3Q=6.0m/min28.0M

16、pa3C102循環(huán)氫壓機3Q=0.8m/min26.0Mpa4C201輕組份塔理論板數421Q235常壓5C202丙酮塔理論板數501Q235常壓6C203干燥塔理論板數281Q235常壓7C204產品塔理論板數501Q235常壓8C205廢水塔理論板數281Q235常壓表6換熱器類設備編號名稱規(guī)格及型號臺數材質1E101反應物冷卻器F=24m1Q2352E102輕組分塔再沸器2F=48m1Q2353E103輕組分塔頂冷凝器F=6om1Q2354E104丙酮塔再沸器F=48m1Q2355E105丙酮塔頂冷凝器F=6om1Q2356E106干燥塔再沸器F=48m1Q2357E107干燥塔頂冷凝器

17、F=48m21Q2358E108產品塔頂冷凝器F=16m1Q2359E109廢水塔再沸器F=48mi1Q23510E110廢水塔頂冷凝器F=16m1Q23511E111涼水塔1玻璃鋼12E112熱水冷卻器F=12m1Q235表7主要容器和泵類序編號設備名稱規(guī)格及型號臺數材質1V102氫氣柜V=250m1Q2352V105氫氣緩沖罐v=8m1Q2353V106新丙酮儲罐v=1oom1Q2354V107丙酮計量罐v=8m1Q2355V108回收丙酮儲罐v=1oom1Q2356V109回收丙酮計V=8ni1Q235量罐7V110熱水箱v=8m1Q2358V111反應液分離器v=6m1不銹鋼9V113

18、反應液儲罐v=1oom1Q23510V116輕組分包裝罐v=8m1Q23511V122重組分罐v=8m1Q23512V125成品罐v=5om1Q23513V126次品罐v=5om1Q23514V130循環(huán)水箱v=12m1Q23515P101丙酮計量泵ZJ-3200/100-11216P102熱水循環(huán)泵217P103反應液泵218P104丙酮塔進料泵219P105輕組分塔回流泵220P106干燥塔進料泵221P107丙酮塔回流泵222P108廢水塔進料泵223P109產品塔進料泵224P110產品塔回流泵225P111抽真空水泵226P114循環(huán)水泵227P115回收液輸送泵228P116廢水輸

19、送泵2四、 環(huán) 境保護1 主要污染源及污染物本裝置的廢液來源是反應生成的副產物及反應生成的水。 反應 經分離分別產生四股廢液：（ 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國家有關政策，應盡量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。 廢水是由合成反應本身產生的。 脫水塔產生 的廢水含有大量的有機物， 因此為保證環(huán)保的要求， 在工藝上專

20、門 增設一廢水塔進行處理。 該廢水經共沸蒸餾后， 可使塔釜廢水中的 有 機 物 含 量 小 于 0.1%， COD<100ppm， 達 到 國 家 排 放 標 準（GB8978-88）的要求。廢催化劑中含有貴金屬可外售給冶煉廠回 收。設計中對裝置排水采用清污分流的原則， 放量。以減少工業(yè)污水的排在工藝設計中考慮在易揮發(fā)液體如丙酮和MIBK等貯罐上加噴淋降溫設施，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思想， 裝置中設有水的 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 器冷卻水的補充水， 也可作冬季車間

21、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到國家排放標準， 同時也回收其中 的有機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 到國家有關標準對三廢排放的要求。五、勞動安全及工業(yè)衛(wèi)生生產所使用的原料丙酮、氫氣及產品甲基異丁基甲酮 (MIBK) 為低閃點易燃易爆液體或氣體。 因此，在工藝方案及具體設計中將 采取積極可行的措施， 以控制和消除生產中的職業(yè)危害， 保證廣大 職工在生產過程的安全和健康。1 可能產生職業(yè)危害的物料性質1.1 丙酮 無色、透明、易燃、易揮發(fā)的液體，能與水、酒精、 氯仿、 油類及其它一些碳氫化合物互溶， 并能溶解油脂和橡膠。

22、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)。2、 安全衛(wèi)生措施根據有并規(guī)和標準，嚴格規(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，并據此進行各專業(yè)的設計。所有壓力容器上都設有安全閥， 并在反應器上設置了壓力和溫 度報警。 對主要的溫度、 液位采用

23、自動聯(lián)鎖控制。 在低沸點易揮發(fā) 的液體儲罐上設冷卻水噴淋裝置。廠房采用敞開式框架結構，主裝置與輔助設施、主控室分開， 以盡量減少可能發(fā)生危險時的危害面。設有為該項目服務的浴室， 以便職工搞好個人衛(wèi)生。界區(qū)設環(huán)形消防道和消防水網。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、 爆炸等危險事故的發(fā)生， 達到對車間生產安全和衛(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經營活動。據此進行勞動定員的編制。生產制度實行四班三運轉。表8勞動定員表工種定員班制備注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預備工21高中文化5維修工111高中文化6組長54高

24、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）投資估算容5000噸/年MIBK生產裝置的投資估算是以圖 1所示的MIBK簡 化工藝流程為基準，并參照國 MIBK工業(yè)生產裝置及有關資料進行 的。投資估算主要包括如下容：5000噸/年MIBK生產裝置的建設費用； 分析、辦公、 維修等輔助生產系統(tǒng)建設費用； 水、電、外管、 總圖等公用工程建設費用； 技術使用費和設計費； 建設單位管理費； 生產職工培訓費； 電力增容費； 工程建設投資預備費以及建設期貸 款利息。（2）投資估算編制方法及說明該項目有關估算依據化工部有關規(guī)定編制。 其中工藝設備費參 考同類設

25、備報價或訂貨價測算； 其它設備按同類型裝置所占比例估 算；安裝費按同類型裝置所占設備購置費的比例估算； 其它費用的 計取， 按化工部 工程建設其它費用取費標準 中有關規(guī)定并根據 現有工業(yè)裝置的實際情況作了適當調整。（3）投資估算1 、建設投資估算：該項目建設投資估算值為 2144 萬元。其中 70%的資金靠貸款解決，建設期貸款利息為122萬元，計劃建設期一年。2、 流動資金估算：流動資金按正常生產年份總成本的25%十 算，估計值為536萬元。3、項目總投資估算為 2680萬元，其中建設投資額 2144萬元， 流動資金536萬元。投資估算情況詳見表 9表9 建設投資估算表（單位：萬元）'

26、序號項目或費用名稱設備費安裝費建筑費其它費合計第部分：工程9373552841576一費用8142769211821主要生產裝置小814276921182計二甲基異丁基酮裝52161191871置5216119187三輔助生產項目小7163732071計1326212分析、維修58816823公用工程小計51514供排水5353供電總圖外管第二部分：其它1651651費用30302建設單位管理費20203生產職工培訓費55554設計費6060電力增容費一、二部分合計9373552841651741第三部分：預備2812811費1601602常規(guī)預備費121121價差預備費建設期貸款利息1221

27、22總估算9373552845682144八、經濟效益及投入產出預測1生產成本估算生產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) 固定資產成率按建設投資的 96%計取。(2) 固定資產折舊年限15年。(3) 固定資產凈殘值率(4) 大修基金提取率(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) 車間管理費按下式計算：(主要原材料費輔助材料費 生產工人工資+折舊+大修基金)x2 %。(8) 企業(yè)管理費計取方法：按制造成本的10 計取。(9) 生產工人工資及附加費：生產工人工資及附加費x生產定員。(10) 銷售管理費計取方法：按產品銷售的 1.285%計取。在生產成本估算中， 生產負荷以 100%為基準，其結果見表 10、 表 11。2、銷售收入估算本項目的主要產品 MIBK 是重要的有機溶劑，預計本項目投產時，國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。根據上述產品價格，計算