1、上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告目錄第一章 總論51.1 可行性研究編制的依據和原則51.1.1 項目研究工作依據51.1.2 設計標準51.1.3 設計原則61.2 項目背景71.2.1 項目名稱71.2.1 項目性質71.2.1 項目擬建設地地點71.3 建設意義71.4 研究范圍和結論81.4.1 研究范圍81.4.2 研究結論81.4.3 主要技術指標表10第二章選擇及市場分析11-度異丁烯112.1競爭力與目標市場分析172.2第三章建設規模及市場方案20產業政策等符合性分析203.1建設規模和方案的選擇和比較223.23.2.1 建設規模22生產規模的確定233.3第四

2、章工藝技術方案242上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告原料路線確定的原則和依據244.1混合 C4 中的異丁烯度異丁烯的方案選擇244.2低純度異丁烯水合制叔丁醇方案的比較與選擇274.3第五章原料供應與公用工程335.1.1 混合碳四335.1.5 主要原料及其用量、主要原料來源34輔助材料的供應345.25.2.1 輔助材料的品種及規格345.2.2 輔助原料及其用量、輔助原料來源35公用工程和輔助設施355.35.3.1 熱電聯供系統來源分析355.3.2 通信系統來源分析365.3.3 給排來源分析375.3.4 采暖通風系統來源分析38第六章廠址選擇39廠址選擇原則396.

3、1廠址選擇396.2廠址概況406.3廠址優勢416.4第七章環境保護與職業安全47環境保護及三廢排放477.17.1.1 建設地點環境現狀477.1.2 廢氣名稱、廢氣量、治理措施及去向477.1.3 廢水名稱、廢水量、廢水組成、治理措施及去向503上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告7.1.4 廢固名稱、廢固量、治理措施及去向527.1.5 噪聲來源及治理措施537.1.6 綠化557.2 安全和工業衛生557.2.1 安全和工業衛生防護的原則和要求557.2.2 職業安全567.2.3 工業衛生574上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告第一章 總論1.1 可行性研究編制的

4、依據和原則1.1.1 項目研究工作依據1.化工建設項目可行性內容和深度的規定（化工部 2005 年修訂版）及有關專業的標準；2.當前重點鼓勵發展的產業、和技術目錄3.中民環境保、中民勞動等相關法律法規；4.上海的有關資料；企業相關資料，包括其產業集群的環境、自然、方面5.和地方稅收、建設等有關；6.2016“東華科技-陜鼓杯”第十屆大學生化工設計競賽相關指導意見書。7.產業結構調整指導目錄（2011 年本）（2013 年修正）；本項目未列入產業結構 調整指導目錄（2011 年本）（修正）中的限制類或淘汰類。8.化工投資項目可行性編制辦法（2012 年修訂版）1.1.2 設計標準表 1.1 采用

5、的專業標準規范5名稱標準號工業企業設計衛生標準GBZ1-2010工作場所有害因素職業接觸限值GBZ2.1-2007石油化工企業設計防火規范GB50160-2012設計防火規范GB50016-2014物防雷設計規定GB50057-2010上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告1.1.3 設計原則1.本項目為上海和法令，符合10 萬噸/年度異丁烯項目。項目建設遵守的各項政，貫徹有策、的產業政策、投資方向及行業和地區的門的頒發標準和規范合理安排建設周期，嚴格工程建設項目的生產規模和投資。2.為減小一次投資規模、活躍資金周轉，本項目采用滾動建設原則，即一次期建設。、分3.整個工程規模要考慮近期生

6、產需要和遠期發展需要，裝置的設計原則應考慮達到布置、生產裝置露天化、結構新型化、應用材料輕型化、公共設施化、最大限度設備材料。4.充分貫徹“預防第一、安全為主”的方針，遵循現行防火、安全、衛生以及勞動保護等有關規范，確保本項目在投產后能安全穩定生產，保障勞動者在勞動過程中的健康和安全。5.采用成熟而先進可靠的工藝生產技術，確保操作運行穩定、能耗低、三廢排放質量好。少、6.在保證工藝生產安全、可靠的前提下，盡可能利用制投資在合理范圍內。的設備和材料，并控7.重視環境保護、安全和工業衛生，設計中選用清潔生產工藝。三廢治理、消防、安全、勞動保護等措施必須與主體裝置同時設計、同時建設、同時投運，污染物

7、的排放必須達到規定的指標，工廠安全運行和操作的健康不受損害。8.生產和質量指標符合及地方頒發的各項相關標準。6和火災環境電力裝置設計規范GB50058-2014石油化工可燃氣體和氣體檢測設計規范GB50493-2009化工企業安全衛生設計規定HG20571-2014照明設計標準GB50034-2013鍋爐大氣污染物排放標準GB13271-2014污水綜合排放標準GB8978-1996大氣污染物綜合排放標準GB16297-1996廢物污染標準GB18484-2001上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告9.堅持“發展的長遠全面的論證。效益、環保效益和企業效益并重”的原則，按照和，行業、地區

8、的發展，在項目、選擇中對項目進行詳細10.充分依托上海石油化工公司現有條件和發展形勢，有效地工程總投資、加快建設進度、降低的生產成本，以使本項目達到更好的效益。1.2 項目背景1.2.1 項目名稱上海10 萬噸/年度異丁烯項目1.2.1 項目性質本項目的目標是以上海合碳四中的異丁烯為原料生產90 萬噸/年蒸汽裂解制乙烯項目為依托設計一座以混度異丁烯的異丁烯化利用分廠。1.2.1 項目擬建設地地點位于上海漕涇的上海化學工業區內1.3 建設意義人們日向清潔能源注全球變暖和環境問題，越來越多的工業化的汽車燃油機制逐步，力求在上和消除“傳統燃油汽車尾氣污染”問題，更甚至有一些制定了停用傳統燃油汽車的時

9、間表以的清潔能源進程。中國作為工業化大國，一直以來都積極提倡和踴躍參與全球的能源和環境治理問題。我國計劃于 2020 年在前推廣使用乙醇這一舉措將會讓甲基叔醚（MTBE）類的辛烷值添加劑的使用量驟減，合理利用MTBE 的原料碳四組分中的異丁烯，生產具有價值又有需求量的下游混合碳四中異丁烯的下游成為了化工界一大任務。而度異丁烯又是中應用最廣泛的中間之一。可由品等等，滲透度異丁烯制造的化工包括橡膠、MMA、丁烯、叔丁酚類產生活的多方多面。其中鹵化橡膠由于其性能優勢，在世界范圍內，消費市場對汽車安全性和舒適性的要求將進一步提高，有利于推動汽車輪胎子午7上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告化技

10、術和無內胎輪胎的發展，穩定帶動全球橡膠市場需求量的增長。近年來，國內 MMA 行業快速發展，產能增長迅速，但其中以丁烯生產 MMA 的裝置僅兩套，總產能 19 萬噸/ 年，其開發空間很大。我國高品質時也要考慮我國度異丁烯依然大量依賴國口，在考慮生產度異丁烯的同度異丁烯生產技術的提升。度異丁烯的生產不僅能夠解決我國 MTBE 禁用后大量混合 C4 中的異丁烯過剩問題，同時也將推動我國高品質丁烯的開發研究。度異1.4 研究范圍和結論1.4.1 研究范圍根據項目總體，研究范圍包括：（1）年產 10 萬噸/年度異丁烯項目總體（2）項目市場分析與（3）與技術方案（4）材料供應情況（5）廠址選擇（6）項目

11、環境保護與勞動安全（7）項目效益、效益分析1.4.2 研究結論（1）項目生產規模生產規模如下表所示：表 1.2 生產規模表（2）項目總投資資金來源8序號名稱數量備注1度異丁烯萬噸/年1099.9%上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告本項目總投資金額為 33707.527 萬元，30000 萬元，利率為 4.75%，其余資金由自有資金注入。建設期設定為 2 年，建設投資在建設期內全部投入。（3）生產工藝叔丁醇法是利用到異丁烯在酸的催化作用下的水合及脫水反應，主要包括以下幾個步驟 :1)將抽余碳四餾分和水充分混合后注入水合反應器，異丁烯與水反應后則生成叔丁醇并從抽余碳四中分離出來;2)將提

12、純后的叔丁醇注入裂解反應 器中，叔丁醇則裂解生成異丁烯與水;3)將反應產物注入萃取塔并分離出未參與反應的叔丁醇，最終得到度異丁烯。與 MTBE 裂解法不同，叔丁醇脫水法用水代替甲醇，先使異丁烯與水發生水合反應生成叔丁醇，然后再將得到的叔丁醇進行脫水反應生成異丁烯。反應方程式如下:𝐶𝐻2 = 𝐶(𝐶𝐻3)2 + 𝐻2𝑂 (𝐶𝐻3)3𝐶𝑂𝐻水合法沒有腐蝕性、投資成本低以及環境污染小。但是，在水合-脫水反應中應

13、用的催化劑在高溫下強度低，易破碎。 因此，如何才能優良活性的催化劑，且設計出合理有效反應器是工藝生產上的技術重點及難點。該工藝的生產投資較少，基礎建設費用更低，反應條件更為溫和，能耗消耗低，與 MTBE 裂解法相比更加綠色環保，可持續發展。（4）廠址概況本項目廠區依附于上海石油化工公司，將坐落在位于上海漕涇的上海化學工業區。本項目公用工程充分依托化工區的公用工程和配套設施，發揮上海化學工業區的基地作用。工業水、生活水、生產和生活污水生化處理、電力供應、電信、氮氣和氫氣、公路和鐵路，海運碼頭和內河碼頭、消防、急救等服務依托上海化工區。住宿、餐飲、醫療、交通等服務依托當地社區。（5）建設周期項目的

14、建設周期為 1 年，建設周期從項目前期工作開始直至項目竣工投產，其中包括設計、土建施工、設備訂購、安裝、調試等。（6）評價9上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告本項目建成后，財務凈現值（稅后）NPV= 37413.6495，投資利潤率為 91.62%，投資利稅率為 79%，投資回收期年（稅后）=4.88 年，從財務評價看投資回收期正常，各項技術指標均達到風險能力。規定的基準指標，因而具有較強的獲利能力和較強的抗1.4.3 主要技術指標表表 1.3 主要技術指標表10序號項目名稱數量一生產規模萬噸/年10二方案1度異丁烯萬噸/年10三主要原、輔料用量1混合碳四萬噸/年21.62磺酸陽離子

15、樹脂催化劑萬噸/年630四年工作日天300五公用動力消耗1年耗電量萬度/年2739.72中壓蒸汽（1.6MPa）萬噸/年99.343高壓蒸汽（4Mpa）萬噸/年23.3294新鮮上水萬噸/年32.025循環冷凍鹽水萬噸/年1200.9316項目定員人1047項目總投資萬元33707.5272六建設投資萬元30000上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告第二章選擇及市場分析2.1-度異丁烯2.1.1 異丁烯下游簡介人們普遍研究的異丁烯化工利用途徑包括混合餾分直接利用和丁烯利用兩種途徑。前者例如用抽余 C4 烴MTBE 和叔丁醇等，后者例如用丁烯橡膠和丁烯等，國內需求量巨大。異丁烯的上下游產

16、業鏈：11七資金萬元3919.241年總銷售收入萬元980002年總成本萬元42562.898八年利潤總額萬元31617.29九年銷售稅金及附加萬元10343.201十年所得稅萬元14700上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告混合碳四中的異丁烯主要有四種途徑：催化裂解、蒸汽裂解制乙烯、煤制烯烴、異丁烷脫氫。其中蒸汽裂解制乙烯所得混合 C4的異丁烯含量最高，高達 46.37%。各種混合 C4 中各成分含量如下圖所示：催化裂解 C4（wt,%）煤制烯烴 C4（wt,%）異丁烷脫氫 C4（wt,%）目組成正丁烷8.296.524.082.241-丁烯11.6230.6323.110.96順-

17、2-丁烯10.914.0327.660.74丁二烯0.031.290.25合計10010010010012C5+0.82-0.380.01反-2-丁烯13.719.1236.461.20異丁烯14.6846.375.2945.76異丁烷39.822.900.2448.52C30.15-1,.490.32蒸汽裂解制乙烯 C4（wt,%）上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告本項目的生產目標是度異丁烯 10 萬 t/a，純度為 99.9%。達到工業級優等品。2.1.2 國內市場分析2.1.2.1 國內生產現狀2016 年我國度異丁烯生產現狀：13上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告國

18、內異丁烯大都采用 MTBE 裂解工藝，其規模均在 10 萬 t/a 以下，總體產能較高，主要用于抗氧劑、丁烯的生產；其低端市場接近飽和，高端市場對異丁烯的質量要求較高，其中包括異丁烯中的雜質種類和雜質含量。2.1.2.2 國內消費現狀我國丁烯主要用于生產 MMA、橡膠、丁烯、叔丁酚類等。近年來，國內 MMA 行業快速發展，產能增長迅速，其中以丁烯生產MMA 的裝置 2 套(賽 10 萬 ta，化成 9 萬 ta)，合計產能 19 萬ta，約占 MMA 總產能的 23.7。這兩套裝置均采用國外技術，裝置運行情況較好，產量較為穩定，2016 年消耗丁烯約 12 萬 t。異丁烯法與醇MMA 生產技術

19、相比，具有原料無劇毒，環境污染少，原料來源廣泛，費用優勢，隨著引進技術的不斷消化吸收，以及國內技術的不斷完善，未來采用異丁烯MMA 的產能、產量將會增大。由此對異丁烯的需求也將增長。2016 年國內丁烯未有新建裝置，總產能約 16.9 萬 ta，其中，高活性聚異丁烯產能 8 萬 ta。2016 年，丁烯市場比上一年略有好轉，據全統計，2016 年丁烯產量約為 5.5 萬 t。2016 年國內丁烯對異丁烯的需求量為6.5 萬t。隨著下游應用的進一步開發和丁烯供給的進一步穩定，該領域還將有長足的發展。截至 2016 年底，我國橡膠總產能已達到 30.5萬 ta，橡膠產量約為 5.2 萬 t，鹵代橡

20、膠約為 6.2 萬 t，合計總產量約為 11.4 萬 t，約消耗異丁烯 12.9 萬 t(橡膠消耗異丁烯 1131ta)。近年來國內汽車工業的快速動了對橡膠需求的增長，尤其是對于鹵代橡膠的需求量增長明顯。預計未來橡膠仍將有著較快增長。近年我國異丁烯消費領域及消費量統計見表:14上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告2.1.3 國外市場分析度異丁烯主要用于生產橡膠、MMA、丁烯、叔丁酚類等。2016 年總消費量為 243.9 萬 t，其中 54.3用于生產橡膠，27.7用于生產 MMA，14.4用于生產丁烯，3.6用于生產其他。橡膠(IIR)是丁烯重要的應用領域之一。，到 2016 年世界

21、橡膠總產能已達到 171.1 萬 ta，產量約 1266 萬 t，消耗丁烯約 1325萬 t。2016 年世界異丁烯路線 MMA 總產能約為 147.2 萬 ta，產量 99 萬 t，消耗丁烯67.6 萬t。2016 年世界高活性丁烯產能達到38.5 萬ta，產量 27.5 萬 t，消耗丁烯 29.5 萬 t。加上其他丁烯中消耗的丁烯，2016 年丁烯領域消耗的異丁烯約為 35.0 萬 t。此外，異丁烯也用于生產叔丁酚類、叔丁胺、叔硫醇、異類、特戊酸和甲基烯丙基氯等。2016 年其他領域消費量小幅增長，約為 8.8 萬 t。近幾年世界丁烯市場消費量見表:15上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可

22、行性報告未來五年，丁烯行業仍將保持較快速度發展。預計到 2018 年，世界丁烯的總需求量將達到 260 萬噸。在世界主要消費地區國、西歐、等地都將保持較為穩定的增長，20132018 年年均增長率約在 1%2%；中國是發展最快的地區，20132018 年年均增長率可達到 8%以上，到 2018年總需求量約為 38 萬噸。在各下游領域中，橡膠是拉動丁烯消費量的主要動力。此外，MMA、丁烯也將有一定的增長。2.1.4情況根據數據顯示，我國度異丁烯的并不是連續的。以 2011年為分界線，之前的異丁烯以出口為主，進口量極少，總計不足一噸。11 年之后，出口成為空白，近兩年內才有零星出口量，僅有 292

23、 公斤，幾可忽略，而進口數量爆發式增長，五年內部數量達到了 100839 噸。這與我國橡膠等下游飛速發展有密不可分的關系。詳見下圖：Figure1 2012-2014 年數量對比圖5 年來我國度異丁烯主要來源國為，其它五國的總和尚不及其十分之一。據數據顯示，2012 年，西亞每年保持著 45000 噸左右的進口量，2013 年時銳減至 4600 噸，但仍然占據進口總量的 95%，是我國16上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告度異丁烯的進口主要來源國。2014 年至今，我國僅從韓國進口了 12.65 噸異丁烯，其它則是完全的空白。出口方面，五年來，我國在 2010 年向出口了 66.5

24、噸度異丁烯，此后向出口的數量不足 0.3 噸，綜合來看，我國度異丁烯自 2011年起，幾無出口。詳見下圖：2.2競爭力與目標市場分析2.2.1 產業優勢分析從需求方面分析，我國對于各種度異丁烯下游（如 mma、丁烯、橡膠等等）的需求量巨大，且市場屬于日常生活消耗品，市場穩定。加之我國的各種裝潢業、業、業的迅猛發展，異丁烯的需求量隨著其下游的需求量的增加會進一步增長。我國高質量叔丁醇的產量一直趨于較低水平，高質量異丁烯缺口需要補足。1712000095866.359101940.154100000800006000040000進口量（噸）200001950.306出口量（噸）3010.33612

25、.080.0940.0370上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告從原料方面分析，近年來我國乙烯產量不斷增加，使得叔丁醇的原料價格走勢降低，原料供應充足。國內叔丁醇備度異丁烯工藝路線雖然已經完善，但產能并不高，其中主要的一個就是原料叔丁醇價格較高。本工藝中叔丁醇由工廠自行生產，節省了原料成本。叔丁醇度異丁烯工藝方法較 MTBE度異丁烯更為環保、廉價，對于環保綠色工藝要求積極響應。2.2.2 產業劣勢分析從轉化率的角度分析，叔丁醇脫水單程轉化率偏低。從生產裝置方面看，其生產靈活性不如 METB 裂解度異丁烯，因為MTBE 裝置可根據生產需求靈活地在生產 MTBE 跟異丁烯之間轉化。2.2.

26、3 市場競爭分析2.2.3.1 成本方面過去幾年，中國乙烯產能和需求量均呈現增長態勢，產能從2011 年的1536.5萬噸增至 2015 年的 2137.5 萬噸，年均增幅為 6.8%；產量從 2011 年的 1553.6萬噸增至 2015 年 1730.3 萬噸，年均增幅為 2.2%；當量需求量從 2011 年的3132.4 萬噸增至 2015 年的 3733.0 萬噸，年均增幅為 3.6%。截至 2015 年底，我國共有乙烯生產裝置 45 套，石腦油裂解制乙烯和煤（包括 MTO）制乙烯分別占乙烯總產能的 84.7%和 13.1%。世界上約 98%的乙烯生產采用管式爐蒸汽裂解工藝，還有 2%

27、的乙烯產能采用煤（甲醇）制烯烴等其他乙烯生產技術。乙烯的產能逐年增加，產業成本低原料充足。2.2.3.2 供應方面18上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告2016 年如期建成的 MTBE 裂解制度異丁烯裝置 2 套，即寧波昊德化學工業2016 年 2 月投產的 5 萬taMTBE 裂解制異丁烯裝置和菏澤市的中信國安化工的 5 萬 ta丁烯裝置。2016 年，國內的高純度異丁烯裝置(不包括聯產橡膠以及 PIB)的總體開工率基本維持在 45以下，部分 MTBE 裂解制丁烯的裝置長期處在停工狀態。估算進入市場的異丁烯商品量約為 15 萬 t，內部消耗的異丁烯約為 17 萬 t。但隨著未來幾年

28、下游需量的增長，度異丁烯行業會維持增長。再者，國內多數生產度異丁烯的裝置都是 MTBE 裂解裝置，其生產過程的環保性、廉價性不如叔丁醇度異丁烯。環保型工藝會逐漸代替污染型裝置，在供給側結構性的浪潮中，部分高污染、小產能的裝置有極大的可能會被關停。2.2.4 目標市場分析在世界市場中，丁烯主要用于生產橡膠、MMA、丁烯、叔丁酚類等。2016 年總消費量為 2439 萬 t，其中 543用于生產丁膠，277用于生產 MMA，144用于生產丁烯，36用于生產其他。在近兩年的國內市場中，MMA 的應用發展迅速，對于度異丁烯的消耗，2016 年消耗丁烯約 12 萬 t。異丁烯法相較于醇MMA 生產技術，

29、原料無劇毒、來源廣泛，生產過程綠色環保，未來異丁烯法將會大幅度取代醇MMA，度異丁烯的消耗量將進一步增加。據全統計，2016 年丁烯產量約為 55 萬 t。2016 年國內丁烯對異丁烯的需求量為 65 萬 t。隨著下游應用的進一步開發和丁烯供給的進一步穩定，該領域還將有長足的發展。截至 2016 年底，我國橡膠總產能已達到 305萬 ta，橡膠產量約為 52 萬 t，鹵代橡膠約為 62 萬 t，合計總產量約為 114 萬 t，約消耗異丁烯 129 萬 t(橡膠消耗異丁烯 1131t19上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告a)。近年來國內汽車工業的快速動了對橡膠需求的增長，尤其是對于鹵代

30、橡膠的需求量增長明顯。預計未來橡膠仍將有著較快增長。2.2.5度異丁烯及其下游價格分析第三章建設規模及市場方案3.1產業政策等符合性分析3.1.1 產業政策符合性分析度異丁烯是一種具有廣泛用途的之一。它可以二丁烯、三丁烯、丁烯等，其下游有橡膠、甲基丙烯酸甲酯、叔丁醇等等。隨著近年來國內乙烯產量的不斷增大，其副為 C4，豐富，使得度異丁烯生產原料充足。且近年來異丁烯生產技術不斷改進，生產工藝已基本穩定。本項目未列入產業結構調整指導目錄（2011 年本）（修正）中的限制類20250002000015000異丁烯MMA10000橡膠丁烯500002015201620172018上海年產 10 萬噸度

31、異丁烯項目-可行性報告或淘汰類。3.1.2 行業準入符合性分析2011 年 4 月 25 日，發展委宣布，修訂并發布了新的產業結構調整指導目錄。即產業結構調整指導目錄（2011 年本）（修正），該目錄于 2011 年 6 月 1 日起正式實行。該目錄分為三大類，分別是鼓勵類，限制類和淘汰類。本項目為混合 C4中的異丁烯叔丁醇，再由叔丁醇水合度異丁烯，未列入產業結構調整指導目錄（2011 年本）（修正）中的限制類或淘汰類。因此，符合行業準入的要求。3.1.3 所在地或園區發展符合性分析3.1.3.1 選址合理性分析本項目工廠選址于上海化學工業區，地理位置優越。其中，由化工總公司、上海石油化工公司

32、和英國石油化工華東投資合資建設的年產 90 萬噸乙烯工程項目，已于 2005 年 5 月商業運行。這使得本項目的原料非常簡便易得。另外，上海化學工業區四周均為化工企業，環境、安全等評估均較完善，不存在發展制約因素。故本項目選址合理。3.1.3.2符合性分析上海市石油和化工產業“十二五”發展第四章“十二五”發展重點和任務中發展重點中第 1 點煉化項目中推進上海化學工業園區煉化一體化項目的發展；第五章“十二五”發展空間布局中強調發展以烯烴和芳烴為原料的中下游石油化工裝置以及精細化工深系列。上海化學工業園區以煉化項目為龍頭，打造“1+4”產業組合，發展以烯烴和芳烴為原料的中下游石油化工裝置以及精細化

33、工深系列，形成乙烯、丙烯、碳四、芳烴為原料的鏈。本項目符合上海化學工業園區的以烯烴為原料的中下游石油化工裝置的發展。21上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告3.2 建設規模和方案的選擇和比較通過多方資料比較，現有下表 3.1方案進行比選：表 3.1建設規模（方案）多方案比選3.2.1 建設規模建設規模與原料、市場及技術面有關，我們根據市場分布與容量，與總廠的綜合利用，根據技術規模以及原料充足性，最終確定生產 10 萬噸度異丁烯/年。本項目的方案以的行業政策和行業的發展為依據進行確定，并充分方案為聯產度的丙考慮國內國際的市場前景和市場容量。因此，本項目工程烯和環氧丙烷。在生產過程中副產的

34、其他可以繼續利用，仍然具有價值，從而提高企業的效益，促進企業結構的提升。的數量、規格和標準如下：（1）度異丁烯的數量、規格和標準：本項目的等品。之一為度異丁烯，年產量 10 萬噸，含量大于 99.9%，屬于優22方案主：度異丁烯（10 萬噸）主：度異丁烯（10 萬噸）副：無水叔丁醇銷售收入較高適中技術難度較易較難，無水叔丁醇的中與水分離需要跨過水與叔丁醇的共沸點，分離難度大市場產量足夠供應下游的生產，市場廣泛 ，出現囤積現象結構適中，雖然有副產物產生，但是副產物用途并不非常廣泛，可能會出現囤積達標較易比較難，需要共沸精餾上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告標準如表 3.2 所示。表 3

35、.2標準（SH/T 1726 一2004 工業用異丁烯）中民3.3生產規模的確定綜合考慮了度異丁烯的遠期需求量，同時根據市場、政策，結合國的可靠性、項目內市場的供不應求的需求行情，本項目從的目標市場的合理性、設備的制造和條件、當地的條件、資金籌措能力等方面綜合考慮，確定生產規模為年產度異丁烯 10 萬噸及配套的公用工程和輔助工程設施。生產規模如表 3.4 所示：表 3.4 生產規模23序號名稱數量備注序號項目指標優等品一等品1外觀無色透明2異丁烯含量/%(m/m)99.799.03丙烷/%(m/m)0.05余量（烴類總量）4丁烷/%(m/m)余量52-丁烯/%(m/m)0.0361-丁烯/%(

36、m/m)0.027烯/%(m/m)0.0058甲醇/%(m/m)0.00050.7（含氧化物總量）9二甲醚/%(m/m)0.000510叔丁醇/%(m/m)0.00111甲基叔醚/%(m/m)0.000512水/%(m/m)無游離水13二聚物/%(m/m)供需雙方商定上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告第四章工藝技術方案4.1 原料路線確定的原則和依據4.1.1 原料路線確定的原則和依據選用生產工藝方法，應從多方面進行考慮：（1）原料的來源是否廣泛，供應是否有保證；（2）生產工藝是否成熟及難易程度，質量是否有保證；（3）生產設備是否過關，裝置生產能力是否有保證；（4）檢測是否配套、成熟

37、，能保證生產過程及質量的有效；（5）設備和土建的規模如何，造價如何；（6）原材料及燃動力消耗如何、價格如何，人力占用情況，生產成本如何，各項技術指標如何；（7）環境保護情況，節能減排情況。4.2 混合 C4 中的異丁烯度異丁烯的方案選擇異丁烯是一種重要的有機化工原料，廣泛應用于，高材料抗氧劑，粘合劑等領域，也是橡膠的重要單體之一。生產異丁烯的原料主要來源于石腦油蒸汽裂解制乙烯裝置的副產C4 餾分、煉油廠催化裂化(FCC)裝置的副產C4 餾分和Halcon 法環氧丙烷中的副產叔丁醇。由于異丁烯與C4 其它餾分的沸點差很小(如下表)， 用常規蒸餾方法很難從C4 餾分中分離出度的異丁烯，故人們不得不

38、尋求其他方法。241度異丁烯萬噸/年1099.9%上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告4.2.1MTBE 法目前在我國通常采用內醚化 - 裂解方法來生產度的異丁烯，包括以下的流程 :1)將抽余碳四餾分和甲醇充分混合后 輸入到反應器內 ，在反應器中與強酸性的陽離子樹脂進行反應 ; 2)抽余碳四中的異丁烯與甲醇進行反應后便生成了甲基叔醚(MTBE)并最終從反應物分離出來 ;3)把提純后的MTBE 注 入至裂解反應器中 ;4)經過裂解后所生成異丁烯以及甲醇等產物，通過一系列的精餾塔及水洗塔，脫除殘留的甲醇、未參與反應的 MTBE 及副反應產物并得到最終異丁烯。MTBE 在反應器中的是一個可逆

39、的放熱反應。a、主反應𝐶𝐻2 = 𝐶(𝐶𝐻3)2 + 𝐶𝐻3𝑂𝐻 (𝐶𝐻3)3𝐶 𝑂𝐶𝐻3 + 𝑄b、副反應𝐶𝐻2 = 𝐶(𝐶𝐻3)2 + 𝐻2𝑂 (𝐶𝐻3)3𝐶𝐻2&

40、#119874;𝐻𝐶𝐻2 = 𝐶(𝐶𝐻3)2 + 𝐶𝐻2 = 𝐶(𝐶𝐻3)2 (𝐶𝐻3)2𝐶𝐻𝐶𝐻2𝑂𝐻2𝐶(𝐶𝐻3) = 𝐶𝐻2 2𝐶𝐻3𝑂𝐻

41、19862;𝐻3𝑂𝐶𝐻3 + 𝐻2𝑂經過反應器反應后，MTBE、未反應的異丁烯和甲醇及其它碳四組分進入催化精餾塔。催化精餾塔就是在一個分離塔的提餾段和精餾段之間設有 12 層催化劑床層，每層床層上面設有兩層分離塔盤。該塔除了固有的分離功能外，還有化學反應功能，在因為有分離作用，反應產物 MTBE 可及時從碳四組分中脫除。因而在進行醚化反應時，消除(或降低)了 MTBE 逆向反應的推動力，使可逆平衡反應變成類似于單一反應，每個催化劑床層的轉化率都在動力學控25上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報

42、告制范圍內，但是經過多個催化劑床層的醚化反應和分離塔盤的分離作用使MTBE 反應能平衡轉化率的限制，達到深度轉化的限制。在催化精餾塔底得到 MTBE，塔頂剩余碳四和未反應的甲醇進入甲醇 水洗塔進行甲醇淋洗，塔底得到的甲醇水溶液送入甲醇回收塔，回收甲醇循環利用。精制 MTBE 送入固定床反應器，催化裂解為度異丁烯和甲醇，甲醇經回收可循環利用。MTBE 裂解生成異丁烯和甲醇是一個吸熱反應。反應式如下：a、主反應(𝐶𝐻3)3𝐶 𝑂𝐶𝐻3 𝐶𝐻2 = (𝐶&#

43、119867;3)2 + 𝐶𝐻3𝑂𝐻 𝑄b、副反應2𝐶𝐻3𝑂𝐻 𝐶𝐻3𝑂𝐶𝐻3 + 𝐻2𝑂該方法是上世紀 80 年代以后研究最多、應用最廣工業化異丁烯的方法，它具有對設備無腐蝕、催化劑轉化率高選擇性好、純度高和裝置規模靈活性大等優點，但存在副反應多(包括甲醇間脫水反應、異丁烯的二聚和三聚等副反應)，為獲得度異丁烯，生產工藝流程長，后續分離精制

44、工藝復雜，能耗較大。因此在工藝生產中存在大量的分離設備 ，使生產流程變得復雜 ，生產投資和能量消耗都普遍較高，生產的性變差。4.2.2叔丁醇法叔丁醇法是利用到異丁烯在酸的催化作用下的水合及脫水反應，主要包括以下幾個步驟 :1)將抽余碳四餾分和水充分混合后注入水合反應器，異丁烯與水反應后則生成叔丁醇并從抽余碳四中分離出來;2)將提純后的叔丁醇注入裂解反應 器中，叔丁醇則裂解生成異丁烯與水;3)將反應產物注入萃取塔并分離出未參與反應的叔丁醇，最終得到度異丁烯。與 MTBE 裂解法不同，叔丁醇脫水法用水代替甲醇，先使異丁烯與水發生水合反應生成叔丁醇，然后再將得到的叔丁醇進行脫水反應生成異丁烯。反應方

45、程式如下:𝐶𝐻2 = 𝐶(𝐶𝐻3)2 + 𝐻2𝑂 (𝐶𝐻3)3𝐶𝑂𝐻水合法沒有腐蝕性、投資成本低以及環境污染小。但是，在水合-脫水反應中應用的催化劑在高溫下強度低，易破碎。 因此，如何才能優良活性的催26上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告化劑，且設計出合理有效反應器是工藝生產上的技術重點及難點。4.2.3方案選擇目前工業上丁烯的生產方法主要有 2 種：甲基叔醚(MTBE)裂解法引和叔丁醇脫水法。

46、MTBE 裂解法是上世紀 80 年代世界各國普遍采用的工藝，純度高，裝置規模靈活性大，可以根據市場需求生產 MTBE 或異丁烯。缺點是由于醚化法副反應多，為獲得度異丁烯，分離精制工藝復雜，能耗較大。 叔丁醇脫水法也是獲取度異丁烯的重要途徑，該方法流程簡單，副反應少，分離精制容易，質量高，投資省。故本項目選擇異丁烯水合-脫水法即叔丁醇法來度異丁烯。4.3 低純度異丁烯水合制叔丁醇方案的比較與選擇4.3.1 硫酸水合法這是傳統的方法，國內外工業上采用較多，也被間接水合法。該法是以抽余碳四烴為原料，先用質量分數為 5065的硫酸進行萃取，此時，硫酸與異丁烯反應速度極快，遠大于正丁烯，使其中的異丁烯生

47、成硫酸異丁酯，再將硫酸異丁酯水解生成叔丁醇。最后，經洗滌與提濃，即得成品叔丁醇。硫酸水合法反應條件緩和，工藝簡單、成熟，易操作；缺點是消耗大量硫酸和燒堿，并且有大量含硫酸鈉的廢水產生，單耗高、設備腐蝕嚴重，須使用耐酸材質。因此，硫酸水合法有逐漸被淘汰的趨勢。4.3.2 離子交換樹脂并流水合法采用強酸性離子交換樹脂為催化劑，碳四烴中的異丁烯與水直接水合生成叔丁醇，再經過分層、工序，獲得質量分數為 85左右的叔丁醇。很多早就進行該方面的研究工作，較系統的開發是俄羅斯橡膠科學，并將該技術實現了工業化應用，也有類似的專利怕。此法主要設備為水合反應器，內裝強酸陽離子交換樹脂催化劑，但該法的轉化率偏低，一

48、般水合單程轉化率為 45一 55。蘭州化工(現蘭州化工研究中心)為研制橡膠解決異丁烯原料問題，于 70 年27發了同定床催化反應器并上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告流水合工藝，碳四烴中異丁烯水合生成叔丁醇。所用碳四是裂解碳四經抽提丁二烯后的碳四餾分，與一定的配比下，并流通過裝有離子交換樹脂的固定床催化反應器進行水合反應。并于 80 年代在上海高橋化工廠和化工廠、齊魯橡膠廠，建成 3 套工業生產裝置，表 1 列出了上海高橋異丁烯水合制叔丁醇的工業裝置的生產結果。為了進一步提高叔丁醇的轉化率，在并流水合工藝方面做了大量的研究。德國專利讓含有異丁烯的碳四烴和酸性固體催化劑作用下，在多個反

49、應器中反應，倒數第 2 個反應器的流出物，通過閃蒸或者蒸餾的方法除去混合物中的一部分叔丁醇，然后物料進入最后一個反應器，反應后產物進入最后的蒸餾塔分離，分流出的富含叔丁醇流股也直接進入最后的蒸餾底采出即是富含叔丁醇的溶液，一部分返回到第 1 個反應器，一部分采出。塔頂采出主要是殘余碳四。正是由于多了一個分離步驟，提高了異丁烯的轉化率。專利提到一種叔丁醇的生產方法，設置了兩個以上反應器的反應裝置，在陽離子交換樹脂的存在下，通過異丁烯與水的水合反應來生產叔丁醇。其特征在于，最后一個反應器內的流體形成兩液相，且該反應器中的反應溫度為 70以下，除了最后一個反應器以外的反應器中，至少一個反應器內的流體

50、形成均勻相，該工藝的理論基礎是，異丁烯水合反應在均相下進行的異丁烯轉化率小于在兩液相下進行的異丁烯轉化率。因此，先通過在均相下進行反應，達到一定的平衡28上海年產 10 萬噸度異丁烯項目-可行性報告轉化率，再通過在非均相下進行反應，進一步提高異丁烯的轉化率。通過以上工藝的，達到提高異丁烯轉化率的目的。另一篇專利公開了串聯多步的反應器中，在陽離子交換樹脂的存在下用叔丁醇作溶劑由異丁烯或含異丁烯的烴連續生產叔丁醇的方法，其中，在串聯多步反應容器中的反應溫度調節到不超過 65 ，將在第 1 個反應容器出口的反應混合物的一部分以 1.810 的循環比返回到第 1 個反應容器的部分，在第 1 個反應容器

51、的部分的叔丁醇與液化氣體的質量比為 0.53.5。4.3.3 催化反應精餾法德國專利和專利也介紹采用催化精餾工藝來提高異丁烯的轉化率。中的專利提及在非離子型表面活性劑和催化劑作用下，混合碳四烴中的異丁烯與催化精餾塔中反應生成叔丁醇，包含以下步驟：首先將含異丁烯的碳四烴以及非離子型表面活性劑的水分別送入固定床水合反應器，混合碳四中的異丁烯與水反應生成叔丁醇。將以上物料送人催化精餾塔，在樹脂催化劑的作用下，物料中的異丁烯與水繼續反應生成叔丁醇，同時完成碳四與叔丁醇水溶液的分離，從催化精餾塔出來的叔丁醇水溶液再進入叔丁醇精制塔，異丁烯轉化率在 60一 90。反應精餾是通過精餾的方法將反應物與產物分離

52、開來，以破壞可逆反應的平衡關系，使反應繼續產物的方向進行，從而可提高可逆反應的轉化率、選擇性和生產能力。此外，反應精餾過程中還可通過化學反應破壞氣液平衡關系，從而可加快傳質速率，縮短反應時間。對于放熱反應，反應所出的熱量可作為精餾所需的氣化熱，從而可降低能耗和操作費用。目前，反應精餾技術主要用于沸點差較大的均液相、液液氣液相體系，且反應溫度應與體系的泡點溫度相一致，反應也不能是強吸熱反應。按投料方式的不同，反應精餾可分為間歇式和連續式兩大類;按物質在體系中所處的相態，反應精餾可分為均非均相兩大類;按反應中是否使用催化劑，反應精餾又可分為催化反應精餾和無催化劑的反應精餾。反應精餾裝置主要由反應精餾塔、冷凝器和再沸器等部分組成，其中反應精餾塔是整個裝置的。一般情況下，反應精餾塔由精餾段、反應精餾段和29上海年產 10 萬噸