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    5 kt/a异丁醛连续氧化工艺生产异丁酸工业技术

    发布时间:2017-04-25 作者:道特化工  来源:道特化工
    1概述
    1.1异丁酸物化性质 
    异丁酸化学名称:2-甲基丙酸。
    英文名称:Isobutyric acid    
    分子式:C4H8O2         分子量:88.1
    外观:无色液体             香气:有刺激性气味。
    熔点(℃):-47              沸点(℃):154.5
    相对密度(水=1):0.95       相对蒸气密度(空气=1):3.04
    折光率:1.3930             饱和蒸气压(kPa):0.13(14.7℃)
    燃烧热(kJ/mol):2165.3     临界温度(℃):336
    临界压力(MPa):4.05        闪点(℃):55
    引燃温度(℃):481          爆炸上限%(V/V):9.2
    爆炸下限%(V/V): 2.0       溶解性: 可混溶于水、乙醇、乙醚、氯仿             

    常室温下,异丁酸是无色油状液体。有类似丁酸的刺激性气味。
     
    1.2异丁酸的主要用途
    异丁酸又称2-甲基丙酸,分子式C4H8O2,结构式(CH3)2CHCOOH。异丁酸是一种极其重要的化工原料和有机中间体,以游离状态存在于稻谷、豆类和山金车花的根中,其乙酯存在于巴豆油中。异丁酸能发生脂肪酸的一般反应,其分子中含有一个三级碳原子,经碱性髙锰酸钾氧化,可形成α-羟基酸。异丁酸可除去汽油中具有恶臭的硫化物,其酯可用作合成香精。例如,异丁酸甲酯似杏香,丙酯似菠萝香,异戊酯似香蕉香。异丁酸是一种重要的化工原料,它的用途十分广泛。主要应用于酯类产品的合成,其品种多达百余种,也可作为食品保鲜剂、香料的原料和制药工业。用作脂类的溶剂,也用于香精、香料的制备和作防腐剂、消毒剂等。异丁酸有一些重要的衍生物,工业上实际用于生产异丁腈的中间体,再转化为盐酸异丁脒,它是杀虫剂二榛农的原料,常用于牛奶制品、烘烤食品、甜沙司酱。
    相关资料显示目前全世界异丁酸的产量30kt/a,主要集中在中欧及美国的各大公司,如德国赫斯特公司、哈斯公司以及伊斯曼公司。近几年来,采用异丁酸生产异丁腈产品的市场令人看好。异丁腈的最大用途是转化为异丁脒,它是高效低残毒有机麟农药地亚农的中间体,地亚农是有机麟农药中吨位较大的产品,广泛用于农业、畜牧业、卫生和贮粮等的防虫和灭虫,尤其是对地下害虫和果树害虫防治效果最佳。在国外异丁腈用量增长速度很快,平均以3.5%/a的速度增长。在我国异丁腈用量增长速度也很快,这无疑是促进异丁酸消费量增长的原因。
     
    2生产规模、产品方案及工艺流程
    2.1建设规模
    本装置年运行时数8000小时。本装置的公称生产能力为10kt/a。
    2.2装置构成
    本项目装置组成包括异丁酸合成、精馏装置及辅助生产设施三部分。
    装置组成详见表2-1。
    表2-1      装置构成一览表
    序 号 单元编号 单 元 名 称 备注
    一、异丁酸装置
    1 100# 氧化单元 新建
    2 200# 精制单元 新建
    3 300# 辅助单元 新建
    二、罐区
    1 400# 罐区及灌装 新建
    三、公用和辅助生产设施
    1 500# 车间综合楼(含控制室、配电室、办公室等) 新建
     
    2.3工艺流程
               C4H8O+ O2→C4H8O2         ∆H=-267KJ/mol
    根据相关文献资料,通过使用共溶剂可减少异丁醛氧化过程中的副产,优选地使用共溶剂丙酮,该溶剂可以为异丁酸、水、或饱和烃。
        本项目采用先进的共溶剂法氧化工艺合成异丁酸。
    该工艺特点如下:
    1. 副反应少,杂质含量低,产品质量品质好。
    2. 异丁酸全程综合收率高,产品单位生产成本低。
    3. 生产过程连续,易于操作控制,自动化水平高。
    该技术综合消耗低、副反应少、产品质量稳定、反应条件温和,该工艺技术在同行业中处于领先地位,达到国外同类装置技术水平。

    2.3.1工艺流程简述
    2.3.1.1异丁酸氧化单元
    从罐区送来的异丁醛、来自增压机的空气及氧化助剂定量送到氧化反应器R101A中,并进一步送入反应器R101B中,在特定的温度和压力条件下进行氧化反应生成异丁酸粗产品。
    氧化反应器R101AB完成异丁醛转化率大于98%,合成液通过产品中间罐送入产品精制单元。
    2.3.1.2精制单元
    1)异丁酸脱轻
    来自氧化单元的异丁酸合成液送入脱轻塔T201中。
    T201塔塔顶馏出物主要是水、丙酮、异丁醇、少量异丁醛等副产物,直接送至焚烧炉,焚烧处理。
    塔底物料含有水、异丁酸及重组分,通过泵送入脱水塔。
    2)异丁酸脱水
    来自T201塔塔釜物料送入T202塔。
    T202塔塔顶流出物主要是水、共沸剂。经分液罐分离后,水相由泵送至污水处理或焚烧,油相作为回流由泵送回塔顶循环使用。
    塔底物料含有异丁酸及重组分,通过泵送入后续精制塔。

    3)异丁酸精制
    脱水后的物料送入塔T203中。塔顶蒸出异丁酸。塔顶馏出物经冷却后,采出送至产品罐。
    塔釜废液焚烧处理。

     
    3原材料要求、消耗及“三废”排放
    3.1原料要求
    本项目生产所需主要原料、用量及规格分别见表3-1。
    表3-1    主要原料数量表
    序号 名   称 单位 数量 质量标准 来  源 备 注
    1 异丁醛 t/a 9000 99.4%  
    2 空气 Nm3/a 10250000  
    3 氧化助剂 t/a 200
    4 共沸剂 t/a 100 99.5%
    3.2 装置消耗      `
    3.2.1原料消耗
    原料消耗详见表3-2。
    表3-2  原料消耗定额一览表         
    序号 原料名称 规格 消耗数量 单位
    1 异丁醛IBA 99.4% 0.90 (t/t)
    2 空气(按氧气计) 99% 205 Nm3/t
    3 助剂 0.02 (t/t)
    4 共沸剂 99.9% 0.01 (t/t)
    3.2.2公用工程消耗
    公用工程消耗详见表3-3。
    表3-3  公用工程消耗定额一览表
    序号 名 称 规  格 数 量 单 位
    1 循环水 30℃ 0.5MPa 200 t/t
    2 蒸汽 1.0MPa 1 t/t
    3 仪表空气 0.5MPa 80 Nm3/t
    4 氮气 0.5MPa 100 Nm3/t
    5 动力电 380V 50 kwh/t
    3.3工艺装置“三废”排放
    本项目生产过程中“三废”排放见表3-4。
    表3-4   “三废”排放表
    “三废”名称 排放点 排放量(Nm3/h) 有害物浓度
    (ppm) 排放去向 备注
    合成尾气 氧化反应器 ≤300.0 ≤10 焚烧炉  
    废水 脱水塔 ≤0.15 ≤3000 生化处理或焚烧炉  
    废液 T-201/T203 ≤60Kg/h 焚烧炉
     
     
    4工艺设备技术方案
    4.1概述
    本项目生产装置工艺设备共32台(套)。各类型设备见设备汇总表。
    根据设备接触物料情况,设备材质主要采用不锈钢,部分使用碳钢等材质!
    表4-1  设备汇总表
    序号 设备类型 设备台数 重量(t) 备注
    1 机  泵 14  
    2 反应器 2  
    3 塔 4  
    4 换热设备 12  
    5 贮  罐  
    6 其  它  
      合  计 32  
    4.2主要设备一览表
    略。

     
    5装置占地
    装置区内建、构筑物占地面积及建筑面积见表5-1。
    表5-1  建、构筑物建筑面积和占地面积一览表
    序号 名  称 建筑面积
    (m2) 占地面积
    (m2) 备 注
    1 生产装置框架 400  
    2 罐区及仓库 500  
      合  计 900  

    6装置定员
    装置定员不考虑行政管理人员,设备维修维护人员。
    表6-1  装置定员表
    岗位名称 班次 每班定员 合计
    操作工 4 2 8
    值班长 4 1 4
    分析工 4 1 4
    分析组长 1 1 1
    工艺技术员 1 1 1
    设备技术员 1 1 1
    仪表技术员 1 1 1
    总计 20

    7.经济性评价
    7.1销售收入
    年生产异丁酸10,000吨,每吨售价1.2万元,年销售收入12000万元(不含税价10250元/吨)。
    7.2产品成本
    表7-1  原料消耗定额一览表         
    序号 原料名称 原料
    规格 消耗
    定额 单位 单价 单位 成本小计元/吨
    1 异丁醛IBA 99.4% 0.90 (t/t) 6300 元/吨 5670
    2 空气(按氧气计) 99% 205 Nm3/t 0.7 元/m3 143.5
    3 助剂 0.02 (t/t) 2 元/吨 0.04
    4 萃取剂 99.9% 0.01 (t/t) 6000 元/吨 60
      合计         5873.54

    表7-2  公用工程消耗定额一览表
    序号 名 称 规  格 单 位 数 量 单价
    (元/吨) 成本小计
    (元/吨)
    1 循环水 30℃ 0.5MPa t/t 200 0.2 40
    2 蒸汽 1.0MPa t/t 1 180 180
    3 仪表空气 0.5MPa Nm3/t 80 0.1元/m3 8
    4 氮气 0.5MPa Nm3/t 100 0.2元/m3 20
    5 动力电 380V kwh/t 100 0.85元/kwh 85
      合计 333
    以上数据为装置设计值,装置生产达产后综合指标应低于表中数据。
    表7-3   产品成本表
    序号 项    目 单位成本
    (元/吨) 年成本
    (万元/年) 备    注
    1 原材料成本 5873.54 5873.54  
    2 公用工程消耗 333 333 水、电、汽
    3 人工工资 200 200  
    4 折旧费 121 121 固定资产投资的10%
    5 大修费 35 35  
    6 企业管理费 100 100  
    7 总成本 6662.54 6662.54  
        管理性成本由厂方控制,目前不在受控范围之内。
     
    8利润与收益
    8.1投资概算
    表8-1  10kt/a异丁酸装置总概算表
    序号 工程及费用名称 估算价格
    (万元) 备    注
    1 设备购置费 650  
    2 构筑物及土建 110  
    3 仪表及配电 180  
    4 安装及运杂费 80  
    5 保温及防腐 90  
    6 不可预见费用 100  
      总投资 1210  
    项目总投资估算1210万元。由于全装置基本为SS31603甚至更高的材质,装置的建设造价受钢材市场价格影响很大。
    8.2投资概算
    表8-2  利润收益表 
    序号 项    目 数值 (万元) 备    注
    10kt/a
    1 销售收入 10250 不含税价 
    2 总 成 本 6662.54  
    3 税金及其它 492  
    4 销售利润 3587.46  
      
    9.项目可行性判定
    从利润收益、财务评价及前面的讨论可知:
    本项目经济效益较好,工艺三废少,有很好的经济效益,所以本项目可行。

     

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