产万吨高纯异丁烯项目

1、 1 目录 绪论绪论.4 1.1我国乙烯工业的发展概述.4 1.2碳四组分综合利用的现状.5 1.2.1丁二烯.6 1.2.2 高纯异丁烯.6 1.2.3 正丁烯.6 1.2.3.1水合法生产仲丁醇 .6 1.2.3.2正丁烯制甲乙酮 .7 1.2.3.3正丁烯和乙烯易位制丙烯 .7 1.2.4正丁烷.7 1.2.5异丁烷.7 1.2.6碳四馏分回炼增产乙烯、丙烯.8 1.2.7芳构化制取芳烃.8 1.2.8催化裂解制乙烯、丙烯.8 参考文献参考文献 .9 项目可行性论证篇 第第 1 1 章章 项目总论项目总论.15 1.1项目情况.15 1.1.1项目名称.15 1.1.2项目法人.15 1

2、.1.3企业性质.15 1.1.4项目拟建地点.15 1.1.5企业名称.15 1.1.6项目简介.15 1.1.7编制依据.15 1.1.8 编制原则.15 1.2项目背景.16 1.2.1 项目投资的必要性.16 1.2.2 项目投资的意义.17 1.2.3 项目投资的可能.18 1.2.3.1国内外市场供求情况.18 1.2.3.2产品市场发展预测和盈利前景 .25 1.2.3.3建厂条件.26 1.2.3.4资源、原材料供应情况.26 2 参考文献参考文献.26 第二章第二章 产品特性产品特性.28 2.1 高纯异丁烯的物化性质.28 2.2 高纯异丁烯的毒性、安全、贮存及运输.29

3、2.2.1 高纯异丁烯的毒性.29 2.2.1.1 健康危害.29 2.2.1.2 毒理学资料及环境行为.29 2.2.2 高纯异丁烯的安全.30 2.2.2.1 泄漏应急处理.30 2.2.2.2防护措施.30 2.2.2.3急救措施.30 2.2.2.4灭火方法.30 2.2.3 高纯异丁烯的包装、贮存及运输.31 2.3 高纯异丁烯的质量标准.32 参考文献参考文献.32 第三章第三章 产品市场供求预测产品市场供求预测.33 3.1 国外市场需求预测.33 3.1.1美国高纯异丁烯市场需求预测.33 3.1.2西欧高纯异丁烯市场需求预测.34 3.1.3日本高纯异丁烯市场需求预测.34

4、3.2国内市场需求预测.35 参考文献参考文献.38 第四章第四章高纯异丁烯的工艺方案高纯异丁烯的工艺方案.39 4.1 异丁烯生产工艺发展概述.39 4.2现行异丁烯的生产工艺及其分析.40 4.2.1硫酸吸附法.40 4.2.2催化水合法.40 4.2.3MTBE 裂解法.41 4.2.3.1普纯异丁烯生产工艺.41 4.2.3.2高纯异丁烯生产工艺.41 4.2.4叔丁醇法.42 4.2.5吸附分离法.42 4.2.6异构化法.42 4.3经济比较.43 4.4异丁烯生产后处理方法.44 4.4.1吸收状况.44 4.4.2甲醇回收情况.47 参考文献参考文献.47 第五章第五章原料、辅

5、助材料及催化剂的供应原料、辅助材料及催化剂的供应.48 5.1原料.48 3 5.2产品.51 5.2.1产品规格.51 5.2.3产品销售.52 第六章第六章厂址的选择厂址的选择.55 6.1概述.55 6.2厂区选择基本原则.55 6.3建厂条件.56 6.3.1厂址的地理位置、地形及地貌概况.56 6.3.2建厂地区的自然条件.60 6.3.3建厂地区的社会经济现状.63 6.3.4建厂地区的交通运输状况.64 6.3.5建厂地区的公用资源条件及生产配套.65 6.4厂址方案.67 6.4.1建厂地区多个具体厂址的比较与选择.67 6.4.2厂址的交通运输状况.68 6.4.3厂址的区域

6、优势.69 第七章第七章企业组织企业组织.73 7.1生产组织结构.73 7.2企业工作制度.73 7.3生产车间及辅助车间的划分.74 7.4人员配备及生产班制策略.74 7.5员工招聘和培训规划.75 7.5.1员工招聘规划.75 7.5.2招聘规划.77 第八章第八章 投资估算和资金筹措投资估算和资金筹措.79 8.1编制依据.79 8.2编制方法.80 8.3项目总投资估算.80 8.3.1固定资产投资总额.80 8.3.1.1工程费用.80 8.3.1.2锅炉和压力容器检验费.85 8.3.1.3无形资产费用 .86 8.3.1.4递延资产费用 .86 8.3.1.5预备费用.87

7、8.3.2项目固定资产总投资汇总.88 8.3.3 流动资金的估算.90 8.3.4 固定资产投资方向调节税估算.91 8.3.5建设期贷款利息.91 8.3.6项目总投资.91 8.4资金筹措.92 8.4.1固定资产投资资金来源.92 8.4.2还款方式.92 4 8.4.3流动资金来源.92 第九章第九章 财务与敏感性分析财务与敏感性分析.95 9.1估算依据.95 9.2成本的估算.95 9.2.1生产成本.95 9.2.2直接材料费及燃料动力费.95 9.2.3职工工资估算.97 9.2.4制造费.99 9.2.5管理费.99 9.2.6财务费.100 9.2.7销售费.100 9.

8、3生产成本估算表.100 9.4财务评价.101 9.4.1财务评价的依据和说明.101 9.4.2税金估算.102 9.4.3现金流量表.104 9.5财务分析.106 9.5.1静态指标.106 9.5.2动态指标.106 9.6不确定分析.107 9.6.1盈亏平衡分析.107 9.6.2敏感性分析.108 9.7社会效益的评价.109 9.7.1项目坚持“以人为本”.110 9.7.2项目注重全面性.110 9.7.3项目可持续发展.110 9.7.4环境保护和生态平衡的影响.110 工艺流程篇 第十章第十章 工艺模拟设计工艺模拟设计.114 10.1 设计目标.114 10.2工艺路

9、线分析.114 10.3MTBE 合成工段.115 10.3.1工艺流程简介.115 10.3.2 MTBE 合成 ASPEN PLUS 模拟.116 10.3.2.1 生产 MTBE 的适宜反应条件.116 10.3.2.3需要输入的主要参数.118 10.3.3MTBE 合成工段物料汇总表.124 10.4MTBE 裂解工段.124 5 10.4.1 工艺流程简介.124 10.4.2 MTBE 合成 ASPEN PLUS 模拟.126 10.4.2.1 裂解 MTBE 的适宜反应条件.126 10.4.2.2MTBE 裂解 ASPEN PLUS 模拟的具体数据.127 10.4.2.3需

10、要输入的主要参数.127 10.4.3 MTBE 裂解工段物料汇总表.137 第十一章第十一章 物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算.138 11.1物料衡算.138 11.1.1概述.138 11.1.2理论基础.138 11.1.3MTBE 合成工段的物料衡算.139 11.1.4MTBE 裂解工段的物料衡算.144 11.1.5其他设备情况.150 11.2热量衡算.152 11.2.1概述.152 11.2.2理论基础.153 11.3 MTBE 合成工段的能量衡算.154 11.4 MTBE 裂解工段的能量衡算.158 第十二章第十二章 换热网络集成说明换热网络集成说明.163 12

11、.1 概述.163 12.2 换热网络集成.163 12.2.1 物流信息提取.163 12.2.2 全局能量分析.164 12.3 换热网络的设计和优化.166 换热网络的初步设计.167 12.3.2 换热网络的优化.167 第十三章第十三章 仪表及自动控制仪表及自动控制.169 13.1 仪表的设计选型原则.169 13.2主要仪表.170 13.2.1压力测量仪表.170 13.2.2流量测量仪表.170 13.2.3温度测量仪表.171 13.2.4液位测量仪表.171 13.3自动控制系统选择.172 13.4控制室布置.173 13.5设备控制.173 13.5.1泵的控制.17

12、3 13.5.2换热器的控制.175 13.5.3储罐的控制.176 13.5.4塔的控制.177 13.6阀门的选型.179 13.6.1调节阀.180 6 13.6.2开关阀.180 13.6.3球阀.180 13.6.4特殊阀门.181 设备设计篇 第十四章第十四章 甲醇初馏塔的设计甲醇初馏塔的设计.185 14.1 塔设备选型.185 14.2 设计规范.185 14.3 塔设备的设计目标.185 14.4 塔设备类型及选择.186 14.4.1 与物性有关的因素.186 14.4.2 与操作条件有关的因素.187 14.4.3 其他因素.187 14.5 塔板选择.188 14.6

13、塔设备的选择.190 14.7 塔板选择.191 14.8 甲醇初馏塔的工艺参数.192 14.8.1 Aspen Plus 模拟气液负荷的计算.192 14.8.2 塔的计算.197 14.8.2.1 塔高的计算.197 14.8.2.2 塔板数和操作参数.198 14.8.2.2.1 塔板的计算 .198 14.8.2.2.2 塔板设计 .203 14.8.2.2流体力学校核.205 14.8.2.3 塔板阻力的计算和校核.206 14.8.2.4 降液管液泛校核.207 14.8.2.5 液沫夹带量校核.209 14.8.2.6 液体在降液管中停留时间校核.211 14.3 塔板的负荷性

14、能图.212 14.3.1 过量液沫夹带线关系式.212 14.3.2 液相下限线关系式.214 14.3.3 严重漏夜线关系式.215 14.3.4 液相上限线关系式.216 14.3.5 降液管液泛线关系式.218 14.4塔板设计结果.222 14.5 精馏塔接管尺寸.223 14.5.1 液流管.223 14.5.2塔顶出料管.224 14.6 塔设备设计计算程序及步骤.224 14.6.1 材料选择.224 7 14.6.2 塔体和风投壁厚设计.225 14.6.3塔设备质量载荷计算.225 14.6.4自振周期计算.227 14.6.5 风载荷与弯矩计算.229 14.6.6 最大

15、弯矩.232 14.6.7塔设备压力试验时的应力校核.233 14.6.8裙座轴向应力校核.234 14.6.9基础环设计.236 14.6.10地脚螺栓计算.237 14.7 计算结果.238 参考文献参考文献.239 第十五章第十五章 换热器的设计换热器的设计.240 15.1换热器（E0101）的工艺设计.240 15.1.1 换热器简介.240 15.1.1.1 换热器概述.240 15.1.1.2 换热器的分类.240 15.1.2列管式换热器.242 15.1.2.1 列管式换热器分类.242 15.1.2.2 列管式换热器的结构.246 15.1.2.3 管程和壳程数的确定.25

16、0 15.1.2.4 流动空间的选择.250 15.1.2.5 流体流速的选择.252 15.1.2.6 流动方式的选择.253 15.1.2.7加热剂、冷冻剂的选择 .253 15.1.2.8 流体出口温度的确定 .254 15.1.2.9 材质的选择.254 15.1.3 设计目标.255 15.1.4 设计过程.255 15.1.5 先用Aspen对混合物预热器进行了模拟计算.255 15.2.1确定设计方案.257 15.2.2确定物性数据.258 15.2.3计算总传热系数.258 15.2.4换热面积初值计算.259 15.2.5 管侧传热系数.260 15.2.6 管内给热系数.

17、261 15.2.7传热核算.261 15.2.8壳侧压力降.262 15.2.9 管侧压力计算.263 15.2.10 裕度计算.264 15.2.11 壳程接管.264 15.2.12 程接管.264 15.3零件设计.265 15.3.1壳体、管箱壳体和封头的设计.265 8 15.3.2管板与换热管.267 15.4进出口设计.274 15.4.1接管外伸长度.274 15.4.2接管与筒体、管箱壳体的连接.275 15.4.3 排气、排液管.277 15.4.4 接管最小位置.279 15.5壳体与管板、管板与法兰及换热管的连接.280 15.5.1壳体与管板的连接结构.281 15

18、.5.2管板与法兰的连接.283 15.6折流板与支持板.284 15.6.1 折流板型式.284 15.6.2折流板尺寸.285 15.7拉杆与定距管.286 15.7.1 拉杆的结构和尺寸.286 15.7.2拉杆的位置.288 15.7.3定距杆尺寸.288 15.8膨胀节.289 15.8.1 膨胀节型式.289 15.8.2膨胀节的计算.290 参考文献参考文献.294 第十六章第十六章 球形储罐的设计球形储罐的设计.295 16.1球形储罐的简介.295 16.2设计依据.295 16.3设计目标.296 16.4设计过程.296 16.5设备一览表.307 厂区布置篇 第十七章第

19、十七章 总图设计总图设计.319 17.1 设计依据 .319 17.1.1执行的主要标准、设计规范和规定.319 17.1.2设计基础资料.320 17.2设计任务.320 17.3厂区布置.320 17.3.1 厂区布置的基本任务.320 17.3.2 厂区平面布置的原则.321 17.3.3 厂区结构.321 17.3.4分区说明.323 9 17.3.5工厂运输.326 17.3.6绿化布置.327 17.3.7安全生产.327 17.3.8厂区布置特色.328 17.4车间布置.329 17.5具体车间的布置.330 第十八章第十八章 车间布置与配管车间布置与配管.332 18.1设

20、计依据.332 18.2设计范围.332 18.3车间布置.332 18.3.1车间布置方案确定.332 18.3.1.1厂房形式的确定.332 18.3.1.2设备布置原则.333 第十九章第十九章 厂区外管厂区外管.335 19.1设计依据.335 19.2设计注意事项.335 19.3管道敷设方式.337 19.3.1明装.337 19.3.2暗设.338 19.4管道布置设计要求.339 19.4.1一般要求.340 19.4.1.1管道排列.340 19.4.1.2管道的间距.340 19.4.1.3管廊上敷设管道的管底标高.341 19.4.1.4低、中压管道穿楼面和墙的结构.34

21、1 19.4.1.5弯管.341 19.4.2生产系统管道安装要求.342 19.4.2.1几种常见设备的工艺配管.342 19.4.2.2排放.343 19.4.2.3取样.344 19.4.2.4吹洗.345 19.4.2.5双阀的设置.345 19.4.2.6静电的防治.345 19.4.3辅助系统.346 19.4.3.1蒸汽.346 19.4.3.2上下水.346 19.4.3.3冷冻.347 19.5管径的计算依据.347 19.6 管径的最优化.348 19.7 管道编号.349 19.7.1 管道编号组成.349 19.7.2 管道号各部分含义说明.350 19.7.2.1 第

22、一部分.350 10 19.7.2.2 第二部分.350 19.7.2.3 第三部分.351 19.7.2.4 第四部分.351 19.7.2.5 第五部分.352 19.8 工艺流程中管道的选型.353 第二十章第二十章 空压站、氮氧站和冷冻站空压站、氮氧站和冷冻站.355 20.1 设计标准与规范.355 20.2 空压站.355 20.2.1 工艺用压缩空气.355 20.2.2仪表用净化压缩空气.356 20.2.3本厂空压站系统组成.357 20.2.4设备布置.358 20.2.5电气、热工侧量仪表和保护装置.359 20.2.6给水和排水.359 20.3氮氧站.360 20.3

23、.1 氮气、氧气质量浓度及输气量.360 20.3.2流程特点.362 20.3.3氮氧站的组成和布置.362 20.4冷冻站.362 第二十一章第二十一章 分析化验分析化验.364 21.1 设置分析化验的目的.364 21.2化验室的任务.364 21.2.1 中央化验室的任务.364 21.2.2车间化验室的任务.365 21.3设计依据.365 21.4化验楼的组成.365 21.4.1化验楼布置原则.366 21.4.2化验中心设计基本要求.366 21.5原料检验.367 21.5.1试验方法.368 21.5.2色度的测定.368 21.5.3密度的测定.368 21.5.4沸程

24、的测定.368 21.5.5高锰酸钾试验.369 21.5.5.1原理.369 21.5.5.2仪器.369 21.5.5.3试剂和溶液.369 21.5.5.3.1水的制备.369 21.5.5.3.2高锰酸钾溶液的配制.370 21.5.5.3.3色标的配置.370 21.5.5.4分析步骤.370 21.5.5.5允许差.370 21.5.6水溶性实验.371 11 21.5.7水分的测定.371 21.5.8酸度或碱度的测定.371 21.5.8.1原理.371 21.5.8.2试剂和溶液.371 21.5.8.3仪器.372 21.5.8.4分析步骤.372 21.5.8.5结果的表

25、示.372 21.5.8.6允许差.373 17.5.9 羰基化合物含量的测定.373 17.5.9.1原理.373 17.5.9.2试剂和溶液.374 17.5.9.3仪器.374 17.5.9.4羰基化合物标准曲线的绘制.375 17.5.9.5分析步骤.375 17.5.9.6结果的表示.375 17.5.9.7允许差.376 17.5.10蒸发残渣的测定.376 17.5.11检验规则.376 17.5.12标志、包装、运输和贮存.377 17.6产品检验.377 第二十二章第二十二章 土建工程土建工程.379 22.1设计范围.379 222 建筑工程.379 22.2.1 设计原则

26、.379 22.2.2 设计标准.380 22.3设计方案.381 22.4结构工程.382 22.4.1设计原则.382 22.4.2设计标准.383 22.5建筑设计.384 第二十三章第二十三章 供热工程供热工程.386 23.1供热系统概述.386 23.2设计标准与规范.386 23.3供热方案.386 23.4蒸汽系统.387 23.4.1设计原则.387 23.4.2设计方案.388 第二十四章第二十四章 给排水工程给排水工程.389 24.1给排水概述.389 24.2设计概述.389 24.2.1设计范围.389 24.2.2设计原则.389 12 24.2.3设计依据.39

27、0 24.2.4专业相关规定.390 24.3给水系统.390 24.3.1循环冷却水系统.391 24.3.2生产、生活用水.391 24.3.3消防给水系统.392 24.4排水系统.392 第二十五章第二十五章 供电工程供电工程.394 25.1供电设计标准、规范.394 25.2供电设计原则.395 25.3供配电系统.395 25.3.1负荷等级.395 25.3.2用电要求.396 25.4全场供电方案.397 25.5车间高压配电系统设计.397 25.6配电设计.397 25.6.1装置环境特征.397 25.6.2选型和敷设方式要求.398 25.6.3电动机.398 25.

28、6.4大型电动机的启动方式.399 25.7照明系统.399 25.8继电保护的选择与整定.400 第二十六章第二十六章 电信工程电信工程.401 26.1设计标准.401 26.2电信系统.401 26.2.1行政电话系统.402 26.2.2调度电话系统.402 26.2.3无线通信系统.403 26.2.4电视监控系统.403 26.2.5有线广播系统.404 26.2.6火灾自动报警系统.404 第二十七章第二十七章 防雷、防静电工程防雷、防静电工程.406 27.1设计标准.406 27.2防雷系统.406 27.2.1厂区普通建筑物防雷.406 27.2.2厂区户外装置的防雷.40

29、7 27.3输送管道的防雷.407 27.4静电装置和接地.408 27.4.1设备接地装置.408 27.4.2储罐区防静电装置.408 第二十八章第二十八章 采暖通风与空气调节采暖通风与空气调节.410 13 28.1设计说明.410 28.1.1概述.410 28.1.2设计目标.410 28.1.3设计标准及规范.411 28.1.4设计参数及资料.411 28.2采暖工程.412 28.2.1设计概述.412 28.2.2采暖管道设计原则.412 28.2.3采暖系统的基本形式.413 28.2.4采暖系统防火防爆要求.413 28.3通风工程.414 28.3.1自然通风.414

30、28.3.2机械通风.415 28.3.3通风设计.415 第二十九章第二十九章 消防系统消防系统.416 29.1设计依据.416 29.2设计范围.417 29.3生产工艺特点及火检分析.417 29.4建筑耐火情况.418 29.5消防方案.418 29.5.1火警探测系统.418 29.5.2火灾自动报警系统.418 29.6消防用水.419 29.6.1用水要求.419 29.6.2给水管道.420 29.7消防栓.421 29.8其他灭火措施.422 29.8.1低倍数泡沫灭火系统.422 29.8.2移动式灭火设施.422 29.8.3其他灭火系统.422 29.8.4火灾自动报

31、警装置和消防控制室.423 第三十章第三十章 储运系统储运系统.424 30.1设计依据.424 30.2罐区储罐类型.424 30.3罐体附体的设计.425 30.4储罐的安全保护.425 30.4.1防火间距.425 30.4.2防雷设计.426 30.4.3防静电设计.426 30.4.4防爆设计.426 30.4.5防毒设计.426 30.5高纯异丁烯产品、优等品甲醇产品的包装.426 30.6运输要求.427 14 第三十一章第三十一章 维修维修.428 31.1维修任务及体制.428 31.2维修车间设计.428 31.3维修手段.428 31.3.1热交换器的检查及修理.428

32、31.3.2塔、槽日常检查.430 31.3.3管道系统的维修检查.432 31.3.4泵的检查与处理.432 31.3.5电动机的维修保养.434 第三十二章第三十二章 环境保护环境保护.435 32.1厂址与环境现状.435 32.2设计依据和标准.435 32.2.1法律法规.435 32.2.2参考标准.436 32.3主要污染源、污染物分析以及处理.436 32.3.1废气.436 32.3.2废液.438 32.3.3废渣.438 32.3.4噪声.438 32.3.5生态.439 32.4厂区绿化.440 第三十三章第三十三章 节能节能.442 33.1设计说明.442 33.1

33、.1概述.442 33.1.2设计原则.442 33.2节水.442 33.2.1节水途径.442 33.2.2节水措施.443 33.3节能.443 33.3.1工艺流程方面.444 33.3.2设备选用及热集成方面.444 33.3.3采暖通风设备.444 15 绪论 1.1 我国乙烯工业的发展概述 乙烯是石化工业最重要的基础原料之一，乙烯工业的发展水平从总体上代 表了一个国家石油化工的实力。 20 世纪 90 年代我国乙烯工业开始起步：1976 年引进的第一套乙烯装置 （30 万吨/年）在北京燕山建成投产；80 年代引入 4 套乙烯装置（30 万吨/年） ； 90 年代乙烯工业高速发展，

34、引入 9 套装置建成投产；2000 年至今，乙烯产能一 直保持快速增长，扩能技术改造、合资新建是增加产能的主要途径。 截止 2009 年年底，我国乙烯生产能力达到 1179 万吨/年，居世界第二位。 目前国内共有 20 家乙烯生产厂家，拥有 24 套乙烯生产装置，其中中石化共有 12 家乙烯厂（三家合资企业） ，拥有 13 套乙烯生产装置，总生产能力为 709.5 万吨/年。具体产能分布见图 1。 图 1 中石化集团乙烯生产装置概况 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 燕山石化 上海石化 齐鲁石化 扬子石化 茂名石化

35、 天津石化 广州石化 中原石化 东方石化 扬子石化 上海赛科乙烯 福建炼化乙烯 共计 产能/（万吨/ 年） 2010 年，我国乙烯产量比 2009 年增长 31.7%，达到 1419 万吨。国内单 体乙烯消费量为 1496.2 万吨，比 2009 年增长 32.3%，自给能力有较大提高。 2009 年预计：到 2015 年我国乙烯生产能力将达到 2160 万吨/年。 16 除了石油炼制的乙烯装置外，煤制乙烯项目也得到了快速发展。如神华集 团与陶氏化学合资采用煤制烯烃工艺技术的 100 万吨/年乙烯装置。宁夏采用甲 醇制烯烃工艺的 150 万吨/年乙烯装置。十二五期间拟建十套 MTO 装置，乙烯

36、和 丙烯的年产能将达到 530 万吨；MTP 装置一套，年产丙烯 47 万吨。 因此，随着我国乙烯工业的快速发展，作为炼制组分的碳四、碳五的产量 在逐年增加，按目前我国乙烯的生产能力计算，早在 2010 年我国碳四馏分的产 量已超过 300 万吨，碳五馏分的产量已达到 210 万吨。 综上所述，碳四、碳五组分的深加工利用开发对我国乙烯工业及相关工业 的发展具有重要的战略意义和现实作用。 1.2 碳四组分综合利用的现状 石油炼制和石油化工生产过程中副产大量碳四，其综合利用开发是提高企 业经济效益的重要途径，亦是实现炼化资源综合利用的必由之路。20 世纪 80 年代以前，石油炼制特别是来自催化裂化

37、装置的碳四馏分主要用于生产烷基化 汽油、叠合汽油或作为工业和民用燃料；蒸汽裂解得到的碳四馏分除其中的丁 二烯组分作为合成橡胶原料外，其他的组分多作燃料使用。20 世纪 90 年代以 来，由于碳四分离技术与工艺的进步与完善，使得碳四馏分的各种成分得到了 分离，为它们作为石油化工原料提供了保证，因此碳四馏分将是继乙烯和丙烯 之后能得到充分利用的石油化工原料之一。目前我国碳四馏分的化工利用尚处 于初级阶段，国内对碳四烃的化工利用率约为 10%。尽管炼油厂碳四馏分可直 接进入烷基化装置生产高辛烷值的烷基化汽油或叠合汽油，部分用于生产聚丁 烯和聚高纯异丁烯；高纯异丁烯用于生产甲基叔丁基醚（MTBE）和烷

38、基酚， 正丁烯用于生产仲丁醇等，但正在运转的工业化生产装置很少，而且少量运转 的工业装置也只是部分利用了碳四馏分，大部分作燃料燃烧掉。就目前开发的 碳四烯烃、碳四烷烃和碳四混合物等方面的利用方式主要有以下几种。 17 1.2.1 丁二烯 碳四混合物中的丁二烯作为聚合单体用于生产顺丁橡胶、丁苯橡胶、氯丁 橡胶等合成橡胶和 ABS 等合成树脂，还可作为生产十二碳烯等精细化工产品的 原料。 1.2.2 高纯异丁烯 高纯异丁烯是重要的基本有机化工原料。以高纯异丁烯为原料，采用甲醇 醚化法可以生产的 MTBE（甲基叔丁基醚）是重要的高辛烷值汽油和调和组分。 高纯异丁烯通过水合法可以生产叔丁醇。其以强酸性

39、大孔阳离子树脂为催化剂， 含高纯异丁烯 24%25%的碳四馏分为原料，乙二醇单乙醚为溶剂，在固定床 反应器中经 2 次水合反应生成叔丁醇，高纯异丁烯总转化率为 89%95%。此 外，高纯异丁烯还是合成橡胶的重要单体，用于生产丁基橡胶和聚高纯异丁烯 橡胶。目前高纯异丁烯正在或将用于合成甲基丙烯酸甲酯、异戊二烯、叔丁胺、 叔丁基酚类等重要的有机化工原料和精细化学品。 1.2.3 正丁烯 提取高纯异丁烯后的碳四馏分中正丁烯（包括 1-丁烯和 2-丁烯）的含量已 很高，相应为正丁烯的化工利用提供了较好的原料保证。美国、西欧与日本 60%的 正丁烯用于生产仲丁醇和甲乙酮，其他的衍生产品有聚 1-丁烯、1

40、-辛烯、顺丁 烯二酸酐和庚烯等。目前我国正丁烯的化工利用主要是脱氢制丁二烯，另外还 有甲乙酮、仲丁醇和用作聚乙烯的共聚单体。 1.2.3.1 水合法生产仲丁醇 仲丁醇是重要的化工原料，用作溶剂、增塑剂、选矿剂及除草剂等，是生产 18 甲乙酮的原料。目前仲丁醇的生产方法有间接水合法和直接水合法。间接水合 法以硫酸为催化剂，流程复杂、设备腐蚀和环境污染严重。直接水合法以强酸 性离子交换树脂或杂多酸为催化剂，克服了间接水合法的缺点，能耗较低，过 程对环境友好。 1.2.3.2 正丁烯制甲乙酮 甲乙酮是一种性能优良的有机溶剂和重要的有机精细合成原料。由正丁烯为 原料生产甲乙酮的方法有一步法和两步法。一

41、步法是指正丁烯在催化剂溶液中 直接氧化为甲乙酮。两步法为正丁烯先水合生成仲丁醇，然后脱氢在生成甲乙 酮，是目前世界上甲乙酮生产的主流工艺。 1.2.3.3 正丁烯和乙烯易位制丙烯 丙烯是石油化工的最重要的基本原料之一，市场需求量在逐年递增。以价格 低廉的 2-丁烯和乙烯为原料生产丙烯，即可满足市场对丙烯不断增长的需求， 同时还会产生显著的经济效益。此外，正丁烯通过选择性氧化生产顺丁烯二酸 酐、环氧丁烷；二聚生产辛烯，在经水合制备异壬醇；氢甲酰化合成 2-甲基丁 醇；与冰醋酸加成酯化制取醋酸仲丁酯。正丁烯通过氧化脱氢制丁二烯或者异 构化制备高纯异丁烯。其中仲丁醇及甲乙酮的生产在国内已实现工业化，

42、环氧 丁烷在国内只有个别厂家在小量生产，其余产品均处于小试开发阶段。 1.2.4正丁烷 正丁烷通过选择性氧化制取顺丁烯二酸酐，与传统笨法相比，该方法具有原 料价廉、污染小、消耗低等显著优点。目前全球 80%以上顺丁烯二酸酐是采用 正丁烷选择性氧化路线生产的，且还有进一步增加的趋势。 19 1.2.5异丁烷 异丁烷的化学性质不活泼，深加工利用困难，因此其化工方面的应用较少。 美国采用异丁烷与丙烯共氧化法来生产环氧丙烷并联产叔丁醇。此外，可脱氢 制高纯异丁烯，目前开发的重点工艺和产品为高纯异丁烯选择性氧化制甲基丙 烯酸甲酯。 1.2.6碳四馏分回炼增产乙烯、丙烯 碳四馏分回炼增产乙烯和丙烯不仅缓解

43、国内乙烯、丙烯资源严重短缺的现状， 还可提高炼油厂的综合效益。目前国外已开发成功了多种碳四回炼增产乙烯、 丙烯的技术，如德国 Lurege 公司开发的 Propylur 工艺，轻烯烃的转化率约为 83%， 典型的产品分别为乙烯 10%、丙烯 42%、丁烯 31%，通过循环丁烯，可将丙烯 和乙烯产率分别提高到 60%和 15%。我国也正在研究此方面的技术。 1.2.7芳构化制取芳烃 由丁烷、戊烷芳构化生产芳烃，国外已有公益化示范装置。英国石油 （BP）公司和美国 UOP 公司共同开发的 Cyclar 工艺，使碳三、碳四转化为芳 烃，产物中笨、甲苯、二甲苯的摩尔比为 1:2:1.2。 抚顺石油学院

44、研究了微波体系中碳四芳构化过程，实验考察了微波条件下碳 四混合物在 ZnNi/HZSM-5 催化剂上进行芳构化，芳烃的收率及芳烃选择性的变 化规律。 1.2.8催化裂解制乙烯、丙烯 美国飞利浦石油公司开发的以氧化镁为载体的氧化锰-氧化铁催化剂的碳三 至碳四烷烃裂解反应工艺，反应表现了较高的烷烃转化率和乙烯选择性。此外， 向原料中通入蒸汽，并加入质量分数为 2.7%的助催化剂钙，可延长催化剂的使 20 用寿命。我国石油化工股份有限公司上海石化研究院开发了专门针对碳四烃类 的裂解催化剂，在固定床实验装置上，以混合碳四为原料在 580下进行裂解 反应，乙烯和丙烯的质量收率为 13%和 31%。 综上

45、所述，合理利用碳四资源成为亟待解决的问题，我国“十二五”规划 提出了石油化工行业继续以园区化模式为发展方向，走园区化发展的道路，按 照一体化、园区化、集约化、行业联合等的发展模式，建设一批上下游一体化 的基地，以推动产业升级。 参考文献参考文献 1 李涛，柏基业，姚小丽. 碳四烃的综合利用研究. 石油化工，2009， 11（38）： 1245-1251. 2 邓月平，张学军，许新良，贺西宝. 利用炼厂碳四生产化工产品的路 线分析. 精细石油化工进展， 2007,8（3）：18-21. 3 中国化工信息中心. 2010C5分离技术及资源综合利用研讨会文集. 中 国信息增刊，2010. 4 张慧明

46、. C4烯烃催化转化增产丙烯技术进展. 精细石油化工进展， 2002，37 （6）：637-642. 5 白颐. 我国碳四烃和芳烃及其下游产品发展机会分析. 化学工业， 2009,27（1）：1-2. 6 刘金玉，李东，李吉春.碳四馏分工业应用技术研究进展. 石化技术 与应用，2007,25（2）：176-180. 7 Catalytic Distilation Technologies. Process for the Utilization of Refinery C4 Streams：US, 6849773.2005. 8 Catalytic Distilation Technologi

47、es. Process for the Utilization of Refinery C4 Streams：US, 6919016.2005. 9 邓端茂. 炼化企业碳四资源的综合利用. 乙烯工业，2008,20（3）： 8-12. 10 刘洪祥. C4综合利用及研究进展. 当代化工，2008,37（3）257-260. 21 22 项目可行性论证篇 第 1 章 项目总论 23 1.1项目情况 1.1.1项目名称：年产 3 万吨高纯异丁烯项目 1.1.2项目法人：Alpha team 1.1.3企业性质：有限责任制 1.1.4项目拟建地点：宁夏回族自治区银川市石化工业区西夏工业区 1.1.5

48、企业名称：西北神化集团 1.1.6项目简介 采用 FCC 催化裂化的碳四，作为整个工艺系统的主要原料之一，同时购入 工业一等甲醇作为另一种原料。整个工艺系统分为两个阶段，即 MTBE 合成工段 与 MTBE 裂解工段，最终生成纯度达 99.7%的高纯异丁烯。 1.1.7编制依据 “中国石化-三井化学杯”第六届全国大学生化工设计竞赛指导书； 由 Alpha team 编制的可行性分析报告； 化工行业相关设计规定； 国家经济、建筑、环保等相关政策和法规； 有关银川地区的气象、水文、交通、环保资料。 1.1.8 编制原则 (1) 认真贯彻执行国家基本建设的各项方针、政策和有关规定，执行国家 及各部委

49、颁发的现行标准和规范； (2) 分利用银川资源，依靠企业已有的原料基础； (3) 大力推进技术进步，积极采用新工艺、新技术，解决以往陈旧工艺的 24 缺 点和弊端。 (4) 装置设计采用可靠的安全技术，严格执行国家现行的有关安全法规， 并 注重提高机械化和自动化水平； (5) 设计中尽一切努力节能降耗，节约用水，提高水的循环率，减少一次 水的用量； (6) 设计中选用环保生产工艺路线，生产过程中尽量减少“三废”排放， 同时三废治理做到同时设计、同时施工、同时投产、并考虑环保的综合治理。 1.2项目背景 1.2.1 项目投资的必要性 碳四馏分：是指含四个碳原子的烷烃、烯烃、二烯烃和炔烃的混合物。

50、因 原料来源和加工过程不同，所的碳四馏分的组成也不同。碳四馏分是一种可燃 气体，但通常是以液态储运。其中具有工业价值的主要由七个组分，分别是正 丁烷、异丁烷、高纯异丁烯、1,3-丁二烯、1-丁烯、2-丁烯及 1,2-丁二烯。 工业碳四烃的来源有以下四个途径。 （1）精致液化气 液化气中以碳三烷烃、碳四烷烃为主，其中丙烷约 70%，正丁烷约 15%，异丁烷约 10%。 （2）炼油厂碳四 以催化裂化所得液态烃中，碳四烃约占液态烃的 60%。 （3）化工厂碳四 主要来自油品裂解制乙烯的联产物，其特点是：烯烃 （丁二烯、高纯异丁烯、正丁烯），尤其是丁二烯含量最高；烷烃含量很少； 1-丁烯含量高于 2-

51、丁烯。以石脑油为裂解原料时，碳四的产量约为乙烯的 40%。 （4）油田气 碳四烷烃占 1%7%。 在以上工业碳四来源中，最主要的是来自炼厂的裂解碳四。而炼厂碳四又 25 主要来自催化裂解装置（FCC）。典型的催化裂化和蒸汽裂解碳四馏分的组成如 表 1-1 所示。全球热裂解碳四烃总量低于催化裂解装置产生的碳四，但蒸汽裂 解碳四馏分中丁烯和丁二烯的总量达 97%，正丁烷和异丁烷约占 3%，因而裂解 碳四更具有应用价值，其中烯烃组分是重要的化工原料。 表 1-1 催化裂化及蒸汽裂解碳四馏分组成（质量分数） 单位：% 组成异丁烷正丁烷高纯异 丁烯 1-丁烯2-丁烯丁二烯炔烃 催化裂化 34101513

52、28- 蒸汽裂解 12221411482 本项目基于来自炼厂催化裂解装置（FCC）中的碳四馏分的异丁烯生产高纯 异丁烯，不仅可以有效缓解我国合理利用碳四资源的问题，且为下游精细化工 产品的生产提供良的原料，具有广阔的市场应用前景。 1.2.2 项目投资的意义 高纯异丁烯的化工利用可以分为两大类，一类是混合 C4（已抽提丁二 烯）馏分即 C4 抽余高纯异丁烯直接利用和高纯异丁烯的加工利用。 表 1-2 高纯异丁烯的应用领域 高纯异丁烯的化工利用 应用领域 C4 抽余高纯异丁烯高纯异丁烯 1 甲基叔丁基醚（MTBE）丁基橡胶 2 叔丁醇聚高纯异丁烯 3 甲基丙烯酸甲酯(MMA)抗氧剂 4 聚丁烯叔

53、丁胺 5 对叔辛基酚甲代烯丙基氯 6 异戊二烯三甲基乙酸 26 根据美国著名咨询公司 CMAI 完成的题名为“2003 年全球丁烯/MTBE 市场分 析”的研究报告分析，2002 年全球高纯异丁烯的需求量为 1530 万吨，CMAI 公 司预计在未来的几年中高纯异丁烯的消费量将会以 7.8%的速度降低，造成其需 求量降低的主要原因是美国将会分阶段停止生产 MTBE。目前，我国乙烯副产高 纯异丁烯达 30 万吨，加上炼油厂碳四中的高纯异丁烯，总资源达 40 万吨以上。 但这些高纯异丁烯资源除用于合成甲基叔丁基醚（MTBE）外，大部分高纯异丁 烯混于碳四中作液化气燃料烧掉，高纯异丁烯资源浪费严重。

54、虽然目前欧洲和 亚洲尚未有表示禁用 MTBE 的意向，但世界范围内对 MTBE 污染性的争论给我国 MTBE 的发展笼罩了一层阴影。因此生产高纯异丁烯缓解能源和为 MTBE 寻找出 路有重大的战略意义。 1.2.3 项目投资的可能 1.2.3.1国内外市场供求情况 高纯异丁烯国内市场 20 世纪 80 年代以前，我国高纯异丁烯主要通过硫酸萃取法进行生产，少 数采用 Halcon 共氧化联产法进行。硫酸萃取法技术成熟，工业上已经沿用 40 多年，但该方法的反应选择性不理想，设备腐蚀严重，存在废酸回收处理等问 题，而 Halcon 共氧化法局限性较大，只有在大规模联产环氧丙烷和叔丁醇时才 能使用。

55、 进入 20 世纪 80 年代，高纯异丁烯的生产纷纷转向技术经济更为合理的甲 基叔丁基醚（MTBE）裂解法和树脂水合脱水法工艺。树脂脱水法的主要缺点是 C4 馏分中高纯异丁烯单程转化率低（将增加进一步提取 1-丁烯的难度） ，采用 多段水合可提高转化率，但能耗较高。MTBE 裂解法生产高纯异丁烯收率和选择 性均较高，工艺过程简单，投资费用较低，适宜于大规模生产。80 年代后期， 27 新建的从裂解 C4 馏分中分离出高纯异丁烯的生产装置，绝大部分采用此法进行 生产。进入 90 年代，又开发出异构化生产高纯异丁烯的生产技术。目前，MTBE 裂解法和异构化法已经成为我国生产高纯异丁烯的两种最主要的

56、方法。2005 年 我国采用 MTBE 裂解制高纯异丁烯公司总生产能力约为 10.6 万 t/a，生产公司 有北京燕山石化公司产能为 3.5 万 t/a。吉化集团公司 2006 年产能扩建到 1.5 万 t/a。杭州顺达集团公司产能为 1.0 万 t/a。山东滨州裕华集团产能为 1.2 万 t/a。洛阳石化产能为 1.5 万 t/a。兰州炼油化工总厂三叶精细化工厂产能为 2000t/a。淄博齐翔工贸公司产能为 1.0 万 t/a。辽宁锦州石化天元集团公司产 能为 3000t/a。南京梅山化工厂产能为 4000t/a。连云港市锦屏化工厂投资 1000 万元年产 2000 吨高纯异丁烯生产装置，由

57、于种种原因停产闲置。2006 年 以后，国内许多公司纷纷扩能，东营市齐发化工有限公司 2 万 t/a 产能于 2006 年 9 月投产。由于金融危机的影响，2009、2010 年中国没有高纯异丁烯项目投 产，但高纯异丁烯下游需求逐步回升，高纯异丁烯年初开工率较低，此后开工 率大副回升。表 1-3 为我国高纯异丁烯主要生产企业及生产能力。 表 1-3 我国高纯异丁烯主要生产企业及生产能力 企业名称生产能力 （万 ta- 1） 产品档次日期 （年） 燕化橡胶事业部3.5聚合级1999 山东东营市齐发化工有限公司3.0纯度99.8%2006 潍坊滨海石油化工有限公司2.0高纯度2006 淄博齐翔石油

58、化工集团有限公司2.0高纯度 岳阳兴长石化股份有限公司2.0高纯度2008 山东滨州市裕华化工厂2.0工业级2006 洛阳宏力化工厂2.02008 吉林石化锦江油化工厂1.5高纯度2006 吉林石化精细化学品厂1.5高纯度2003 杭州顺达集团公司1.0化学级和聚合级2004 南京梅山化工厂0.41993 兰炼化工总厂三叶精细化工厂0.3高纯度 99%1996 锦州石化精细化工公司0.61998 连云港锦屏化工厂0.11994 28 总计21.9 近年内，我国高纯异丁烯产量、消费量均呈现高速增长势态，但国内的高 纯异丁烯传统应用领域基本趋于饱和，因此高出度高纯异丁烯的生产和领域的 应用潜力极大

59、，是值得密切关注的，生产的高纯异丁烯主要用于以下几个方面： （1）丁基橡胶 丁基橡胶是高纯异丁烯和少量异戊二烯在催化剂作用下聚合而成的产物。 它具有优良的气密性（对空气的透气性比天然橡胶低 8 倍多） 、耐热性、耐老化、 耐化学药品性、耐臭氧、耐溶剂,电绝缘、减震、低吸水性以及回弹性低等特点， 广泛用于内胎、水胎、硫化胶囊、电线电缆以及防水卷材等方面。丁基橡胶是 生产汽车内胎的最好胶种，尤其是生产子午胎必备原料，也是制造医用瓶塞和 三甲基乙酸 甲代烯丙基 氯 抗氧化剂 叔丁胺 聚异丁烯 丁基橡胶 29 密封制品的重要原料。在发达国家轮胎内胎几乎全部使用丁基橡胶制成。 丁基橡胶的生产技术开发于

60、20 世纪 30 年代，1943 年由美国 Exxon 公司实 现工业化，卤化丁基橡胶是普通丁基橡胶在脂肪烃溶剂中与氯或溴反应的产物， 它不仅保留了丁基橡胶的各种优异性能,提高了硫化速度,改善了同天然橡胶和 丁苯橡胶的相容性,而且粘结性变佳,耐热性更好，可用作无内胎轮胎的内衬密 封层，其工业化生产始于 20 世纪 60 年代。 （2）聚高纯异丁烯 聚高纯异丁烯（PIB）是以高纯异丁烯为原料，在 AlCl3或 BF3催化剂作用 下反应生成的聚合物，是一种无色、无味、无毒的粘稠或半固体物质，广泛用 作胶粘剂基料、增粘剂，表面保护层、润滑剂、填隙腻子、涂料、密封材料、 润滑油添加剂、电绝缘材料、粘合