1、 第一章 項目總論1.1項目總覽 國內環氧丙烷行業自20 世紀90 年代初期開始，消費量保持高1990-200年環氧丙烷消費量年均增長率高達22.6%。2005 年以來，隨著中國聚氨酯工業進入新一輪發展期，上游原料環氧丙烷需求增長進一步加快。 國內環氧丙烷最大的用途是在堿金屬氧化物和起始劑作用下開環聚合生成聚醚多元醇。由于所用起始劑不同，聚醚可分為軟泡聚醚、硬泡聚醚和彈性體聚醚。軟泡聚醚用于生產聚氨酯軟泡，以制造襯墊、包裝用品等；硬泡聚醚用于生產聚氨酯硬泡，用作保溫材料等；彈性體聚醚用于生產聚氨酯彈性體，用作跑道、涂料、粘合劑、密封劑等。2007 年，國內環氧丙烷用于聚醚多元醇的消費量約82

2、萬t。 本項目是以丙烯為原料，利用雙氧水氧化生產環氧丙烷(即HP-PO 工藝）。環氧丙烷的主要原料為丙烯和雙氧水，年用量分別為12.6、9.6 萬噸。生產所用原料準備新建配套項目或外購解決。1.2 設計依據Ø 化工工程設計相關規定Ø 國家經濟、建筑、環保等相關政策Ø 2013 第七屆“三井化學"杯大學生化工設計大賽指導書Ø 本組編制的項目可行性報告1.3 設計指導思想 隨著世界聚氨酯行業中心向中國大陸的轉移將大大促進了我國聚氨酯行業的發展同時建筑節能政策的推進、汽車家具行業的持續發展使得聚氨酯行業保持較好的增長從而拉動PO行業的發展。 本設計認

3、真貫徹“工廠布置一體化、生產裝置露天化、建(構)筑物輕型化、公用工程社會化、引進技術國產化”的基本設計原則。用先進技術，貫徹勤儉方針，精心設計，保證質量。要嚴格執行國家、部門和項目所在省、區、市頒布的標準、規范、規定，設計出符合節約型社會標準的安全、實用的方案。 1.4 建設規模及產品方案 第二章 原料采購與產品營銷2.1 原料供應 本廠原料主要有丙烯、甲醇和雙氧水，以下主要介紹丙烯、甲醇和雙氧水的來源。2.1.1 丙烯 丙烯，是略帶甜味的氣體,化學性質活潑，易發生氧化、加成、聚合等反應。是基本有機化工的重要基本原料。丙烯來源于石油，是通過煉油廠提煉石油過程中蒸餾分離出來的烯烴，通過再提煉而得

4、，還有一部分是通過對石油提煉出來的重油等物質進過催化劑的裂解而得來的。2.1.2 雙氧水 雙氧水是除水外的另一種氫的氧化物。粘性比水稍微高，化學性質不穩定，。過氧化氫有很強的氧化性，且具弱酸性。工業過氧化氫在貯存和運輸中,應防止日照和受熱,不能與易燃品或還原劑混存。如出現容器破裂或滲漏,應用大量清水沖洗。貯存于通風處。2.1.3 甲醇甲醇是一種無色、透明、易燃、易揮發的有毒液體，略有酒精氣味。甲醇的生產，主要是合成法，尚有少量從木材干餾作為副產回收。合成的化學反應式為：2 H2 + CO CH3OH 合成甲醇可以固體（如煤、焦炭）液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其他可燃性氣體）為原

5、料，經造氣凈化（脫硫）變換，除去二氧化碳，配制成一定的合成氣（一氧化碳和氫）。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件。單產甲醇（分高壓法低壓和中壓法），或與合成氨聯產甲醇（聯醇法）。將合成后的粗甲醇，經預精餾脫除甲醚，精餾而得成品甲醇。高壓法為BASF最先實現工業合成的方法，但因其能耗大，加工復雜，材質要求苛刻，產品中副產物多，今后將由ICI低壓和中壓法及Lurgi低壓和中壓法取代。2. 2 產品營銷 2.2.1 品牌營銷 2.2.1.1產品質量的保證 化工產品的產品質量主要有以下三個尺度：符合國家標準的要求；產品質量的持久穩定性；產品銷售的服務性。 不僅要嚴格執行分析化驗程序保證出廠產品的

6、質量，還要建立完善的客戶意見反饋系統。2.2.1.2產品成本的降低 現今國內化工市場激烈競爭的結果就是價格越來越接近成本、利潤空間越來越小。生產技術的領先代表著產品質量的提升和生產成本的降低。 本廠利用hp-po工藝利用雙氧水氧化丙烯，節省原料。在完善吸收工藝的同時，也要注重后續經濟效益，努力降低產品成本。2.2.1.3銷售網絡的建立 首先打入珠三角地區的消費市場，逐漸確立自己的主要銷售目標市場和客戶群。也可與原料供應商確立產業鏈結構，進一步穩定市場占有率。保持和大客戶的良好關系，通過這些客戶，去影響和滲透其它的外圍市場和客戶，逐步建立起完善的銷售網絡。2.2.1.4售后服務的完善 客戶在使用

7、化工產品過程中受他們生產工藝、設備裝置、技術水平的不同會出現不同的問題，本廠會派出工程技術人員幫助客戶查找和解決問題，這也是本廠樹立負責任良好形象、拓展客戶關系的好機會。2.2.2網上營銷 互聯網不受時空的限制，可以輕松地完成跨地域性的營銷，節省銷售渠道的大量人力、物力投入；通過自建的公司網站平臺，企業可以從容、全面地介紹公司和產品，讓客戶更為直觀地進行比對，有利于企業優勢突出。公司首先建立自己的網上銷售平臺，擁有自己的網絡銷售客戶端，將建立起完善的商務智能情報系統，并指定專人負責在網上搜索與企業相關的信息，從中尋求近、遠期市場商機，確立網上營銷策略。另外，在專業化工網站進行注冊或登陸，吸引行

8、業內的客戶。利用百度等搜索引擎開展廣告，采用按效果來付費的搜索推廣。 第三章工藝方案及工藝流程模擬3.1 概述 本項目是以丙烯為原料，利用雙氧水氧化生產環氧丙烷(即HP-PO 工藝）。環氧丙烷的主要原料為丙烯和雙氧水，年用量分別為12.6、9.6 萬噸。生產所用原料準備新建配套項目或外購解決。3.2 HP-PO工藝概況目前HPPO法的生產技術有兩種，一是Dow化學公司和BASF公司聯合開發的技術，二是Degussa公司與Uhde公司聯合開發的技術。HPPO工藝流程圖見圖2。HPPO工藝主要包括四個工序：(1)H2O2制備；(2)H2O2在TS一1催化劑上催化氧化丙烯制PO；(3)產物分離；(4

9、)PO精制。3.2.1 H2O2的制備 H2O2的制備主要有氫氧直接化合法和蒽醌法。氫氧直接化合法是在貴金屬催化劑上直接將H2和O2合成H2O2，同時生成大量的H2O。這種方法安全性差、H2O2收率低。蒽醌法是將烷基蒽醌溶于C9和C10。芳烴等溶劑中進行加氫反應生成烷基氫蒽醌，然后用空氣氧化氫蒽醌生成H2O2，同時氫蒽醌還原為蒽醌。國內蒽醌法的研發工作進展雖顯著，但到目前為還沒有一套產能為10 Mt年的H2O2裝置。3.2.2 丙烯環氧化制P0 H202在TS一1催化劑上催化環氧化丙烯生成PO，溶劑為甲醇，在中溫、低壓和液相反應條件下操作。在DowBASF工藝中，環氧化反應器采用殼-管式固定床

10、反應器，三開一備，n(丙烯)：m(H202)=2：1，m(甲醇)：m(H2O2)=1：025，反應溫度4050，反應壓力20 MPaH2O2重量空速為10 h-1。H2O2轉化率和PO選擇性分別為96和95。Degussa工藝與BASF工藝類似。Degussa工藝中的同定床反應器采用一組平行的換熱板，催化劑裝填于換熱板之間的通道內，反應物料自上而下流經催化劑層進行反應，流經板內的冷卻介質可移除反應熱。3.2.3 產物分離 環氧化反應產物經丙烯塔分離后得到含丙烯的輕組分和含PO、甲醇及水等的重組分。輕組分的丙烯經凈化后循環使用，其他如CO2、02等不凝組分經火炬燒掉。含PO、甲醇及水等的重組分經

11、分離得粗PO。產物分離中，可能產生丙烯與氧(來自H202分解等)的可燃混合物，給分離帶來一定危險性。3.2.4 PO精制 Degussa工藝采用連續萃取精餾法精制含甲醇和乙醛的PO粗產品。PO粗產品進入萃取精餾塔先與堿水溶液混合，于20100反應一定時間后再精餾。粗PO也可經離子交換樹脂處理后進行萃取精餾。BASF工藝中PO分離采用精餾塔進行餾分切割分離，然后將餾分進行二次精餾可得高純度的P0。隔壁塔是一種新型高效節能塔，在塔內沿縱向設有隔板，將塔分成不同的區間。BASF研發的隔壁塔已付諸工業應用中，可分離出濃度為9999(W)的PO，且精餾分離能耗低于普通塔。3.2.5 HPPO法丙烯環氧化

12、催化機理和催化劑制備在HPPO法生產P0工藝中，丙烯環氧化反應是整個工藝的核心。環氧化催化劑以四配位骨架Ti物種作為活性中心。HPPO法為H20，在TS一1催化劑上催化環氧化丙烯生成PO和水，普遍認為的催化機理如圖4所示。溶劑、TS一1和H2O2通過氫鍵作用，形成穩定的五元環過渡態，五元環過渡態再與丙烯反應生成PO。由于質子溶劑能與TiOOH配位形成穩定的五元環過渡態，增加了Ti過氧化物的穩定性及氧原子的親電性，因此，在環氧化反應中往往使用醇類溶劑。依據反應機理，需合成微孔、活性組分具有高度分散性的含Ti催化劑。TS1分子篩的合成方法主要包括水熱合成法和氣固相同晶取代法。水熱合成法需使用昂貴模

13、板劑、合成時間較長。氣固相同晶取代法是從具有MFI(具有雙十元環交叉孔道的分子篩)結構的沸石中脫去A1、B等雜原子，留下結構空位后，再將Ti離子取代進入分子篩結構中，該法可從廉價易得的母體沸石獲得有一定催化活性的TS. 2003年BASF公司開始和陶氏化學公司聯手開發HPPO工藝，并于2006年開始在比利時Antwerp的BASF廠區內合資建設一套產能為30萬ta的HPPO裝置。同時，BASF公司還與Solvay公司合資在該裝置附近建造一套產能為20萬ta(以100 H，O 計)的H O：裝置，以對前者供應原料。該裝置原計劃在2008年投產，但由于種種原因，推遲到2009年才達到滿負荷生產，并

14、安全生產出合格產品。此后，2公司宣布將在泰國的馬塔府新建一套產能為39萬ta的基于HPPO技術的裝置，計劃于201 1年建成投產。BASFDow化學公司的HPPO工藝流程示意圖見圖1。 在適當溫度和低壓液相情況下，以甲醇為溶劑，使丙烯與過氧化氫發生環氧化反應。該工藝采用自主專利技術的TS-1鈦硅分子篩催化劑，反應具有較高的轉化率和良好的PO選擇率，過氧化氫被徹底轉化，未轉化的丙烯可循環再利用。根據現場情況，少量丙烯廢氣可通至現有的丙烯網絡或循環至反應器，出口物流中的排氣(丙烯)、粗PO和甲醇通過蒸餾進行分步分離，甲醇被回收利用，最終的含水物流在檢測PG含量合格后，進入水處理裝置。粗PO經蒸餾提

15、純至理想純度。該工藝無聯產物，投資較少，基礎建設費用比常規工藝大大降低，此外還具有明顯的環保效益，與目前使用的技術相比，廢水量可減少7080，能耗可減少35。 在我國，中科院大連化物所、天津大學、大連理工大學、華東理工大學、華南理工大學、上海石油化工研究院等單位也相繼開展了HPPO技術的研究，并取得了良好的結果。華東理工大學與天津大沽化工有限公司聯合開發了高性能TS-1催化劑，它是將一種粒子大小均一且具有六棱柱形的薄片狀結構的鈦硅分子篩承載于堿性硅溶膠上制成的。用該催化劑進行連續化的HPPO，反應溫度55 ，壓力07 MPa，過氧化氫轉化率945 ，PO選擇性910。天津大沽化工有限公司于2007年利用該新型催化劑建成一套產能為1 500 ta的模試裝置，連續運行100 h，催化劑有好的穩定性。據悉，該公司在解瓶頸工作中已經取得進展，已在2010年使該裝置的規模擴大到1萬ta，目前正在優化能量一體化等工程問題。 3種已工業化的PO術經濟指標比較情況見表.3.2.6 HPPO法丙烯環氧化催化機理和催化劑制備 HPPO法為H20，在TS一1催化劑上催化環氧化丙烯生成PO和水，普遍認為的催化機理如圖4所示怛4。25I。溶劑、TS一1和H，O，通過氫鍵作用，形成穩定的五元環過渡態，五元環過渡態再與丙烯反應生成PO。由于質子溶劑能與TiOOH配位形成穩定的五元環過渡態，增加