一、项目简介及市场情况
新戊二醇为白色片状结晶,工业品熔点123~130℃,沸点211.1℃,溶于水及乙酸、乙醚、苯、甲苯、醋酸丁酯等多种有机溶剂,但难溶于乙烷、环乙烷,它与乙二醇及简单的醚一样,毒性较小,但若大量食入,亦会刺激中枢神经,引起中毒。
新戊二醇用途广泛,其衍生物可作香料、药物、阻燃剂、航空润滑剂、增塑剂、油墨、绝缘材料等,但目前其主要用途是制造无油醇酸树脂,特别是不饱和聚酸粉末涂料,其漆膜最大特点为不光裂、不泛黄,为其它树脂所不及,对金属也有良好的附着力,而且外观丰满,光洁兼防腐和装饰两种功能,因此,大量用于外观要求很高的自行车、汽车、家电、建筑材料等行业中。粉末涂料于1952年在联邦德国问世,70年代后期由于混合设备和施工工艺的改进而迅速发展,进入80年代以来,随着人们对环保节能要求的提高,粉末涂料以及完全不含溶剂、无污染,省资源的巨大优势,稳步发展,开始与其它涂料竞争,成为新型涂料的主流品种之一。
我国新戊二醇的研制始于1976年,1980年由上海南大化工厂建成100吨/年的中试装置,由于无异丁醛,采用进口的异丁醇自己氧化制取,当时产品主要用于生产出口凤凰自行车和上海轿车用,后因成本高而停产。80年代初,杭州、广州等地先后与国外合资引进了几套粉末涂料装置,所用新戊二醇依赖进口。近几年来,随着消费水平的提高,如冰箱等的普及,高、中档汽车工业的迅猛发展对高档涂料的需求日增,使之国内又有许多厂家开始生产粉末涂料,另外卷材行业,不饱和聚酯树脂、聚酯多元醇、聚氨酯胶粘剂剂行业生产也一致看好,其次,新戊二醇还可用于药物合成。国内外已用于新型解热镇痛药——布洛芬的合成。从目前国内总的来看,年需求量在12万吨左右。
而目前国内的主要生产厂家有山东永流(15000吨/年)、山东东辰(8000吨/年)、巴斯夫吉化(3.5万吨/年),滁州金源(10000吨/年)。国内市场缺口较大,缺口仍在4万吨/年左右。另外随着我国家庭用电设备如电风扇的普及,一般金属的整饰,如家具、体育器材等的装饰,以及诸如窗框、门框等用的建筑涂料,聚酯树脂在粉末涂料、凝胶型漆、醇酸树脂漆、玻璃纤维涂料、润滑剂、增塑剂及聚酯多元醇中应用的扩大,特别是新的应用趋势是高档汽车涂料以及木材和塑料涂料,推动了新戊二醇的增长。专家预计新戊二醇自1995年以来中国市场以30%的年增长率增加,而未来的几年,专家预言还会以20%左右的的增长率继续增长。
目前国际上新戊二醇生产厂家主要有巴斯夫美国公司(4万吨/年)、巴斯夫德国公司(4万吨/年)、巴斯夫西班牙公司(2万吨/年)、美国的伊斯曼公司(8万吨/年)、德国的拜尔公司(3万吨/年)、意大利的波罗兰公司(3.5万吨/年)、瑞典的斯帕拉公司(4万吨/年)、日本的三菱公司(3万吨/年)、韩国的LG公司(5万吨/年)。
二、工艺路线比较
1、二步法(加氢法)
以异丁醛、甲醛为原料,在催化剂存在下进行反应,再在一定温度和压力下除去反应产物中的异丁醛、催化剂和水,然后把浓缩物加入有催化剂的加氢高压反应器中,反应完成后,将催化剂析出,减压蒸水,获得新戊二醇。收率较高且无副产物甲酸钠副产物产生。但缺点是两步反应均需压力反应釜,还需建立制氢装置。一次性投资很大,适合大规模生产。目前,巴斯夫吉化新戊二醇有限公司3.5万吨/年新戊二醇生产装置就是采用该工艺生产。
2、一步法
异丁醛与甲醛在催化剂存在下进行醇醛缩合反应生成2.2—二甲基—3—羟基丙醛,再与过量甲醛在一定条件下还原成新戊二醇,并副产甲酸钠。然后采用水蒸汽蒸馏而进行脱盐,再经高真空薄膜蒸发精制而成。该工艺具有收率高,产品较纯,稳定性好的优点,缺点是产品分离以水为萃取剂进行脱盐,须前期加入大量的水进行水蒸汽蒸馏,既造成蒸发设备投资较大,有需消耗大量的锅炉蒸汽。山东永流、山东东辰均采用该技术生产。但因目前新戊二醇市场已进入稳定器,该工艺由于较高的催化剂价格和较大的蒸汽消耗量,工厂的生产利润已越来越低。
3、本院自有技术
我院科研人员在一步法的基础上,经深入研究,探索出一步法制取新戊二醇的新工艺。首先,优化反应条件提高了新戊二醇的转化率,反应液中副产甲酸钠与新戊二醇的分离采用溶剂析盐法;脱水时采用自行设计的吸收塔,水蒸汽夹带新戊二醇的回收率可达到98%以上,同时降低了废水治理难度;滤液脱醇、减压精馏、刮片得到产品。产品质量指标优于行业标准HG/T2309-92,羟基含量≥32.3%,含量≥ 99%,酸含量≤0.02%,70%水溶液哈森色度 ≤15 ;副产甲酸钠湿含量不低于97%,干燥后含量大于99%,新戊二醇含量小于0.5%,与老工艺相比,甲酸钠中新戊二醇可有效回收95%左右,既提高了总收率,又提纯了甲酸钠质量,甲酸钠售价高达2500元/吨左右。
以10000吨/年新戊二醇生产装置为例,该工艺与现有采用缩合歧化法生产厂家采用的汽提法相比,年可节煤4000吨,新鲜水4万吨,生产成本节约300万元,达到节能减排、清洁生产的目标。
三、主要设备
表1 主要设备一览表(年产10000吨新戊二醇生产装置)
编号
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设备名称
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材质
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数量
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1
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反应釜
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不锈钢
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4
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2
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脱水釜
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不锈钢
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8
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3
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脱水中转釜
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不锈钢
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2
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4
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脱醇釜
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不锈钢
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8
|
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5
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精馏釜
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不锈钢
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4
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6
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储罐
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若干
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7
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中间罐
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若干
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8
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计量罐
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若干
|
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9
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换热器
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若干
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10
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真空泵
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若干
|
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11
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刮片机
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不锈钢
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2
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12
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离心机
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不锈钢
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4
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13
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冷冻机
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1
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14
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DZL10-1.6-AⅡ 锅炉
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配套供应
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1
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四、投资
表2 投资估算(10000吨/年)
设备投资
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2500万元
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公用工程(锅炉、循环水系统)
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300万元
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电气仪表 (总装机容量:300kw )
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100万元
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管道仪表
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150万元
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土建
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200万元
|
其他
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250
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合计
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3500万元
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五、原料及动力消耗
表3 原料消耗(以生产一吨新戊二醇计)
名称
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规格
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单耗(吨/吨)
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异丁醛
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98%
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0.8
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甲醛
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37%
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2.0
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催化剂
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0.04
|
液碱
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32%
|
1.51
|
甲酸
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85%
|
0.04
|
甲醇
|
99.0%
|
0.2
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总计
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|
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表4 动力消耗:(以生产一吨新戊二醇计)
名称
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规格
|
用量
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水
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工业水
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20t/t
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电
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500KWh/t
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蒸汽
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1Mpa
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6t
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