脱油、橡胶防老剂4020的合成等生产工艺的推广应用受到了限制。 2.2 必要性
由于我国MIBK的产量很小且价格偏高,所以许多应用领域尚末开发,国内大约80%的MIBK用作溶剂,其中以油漆溶剂为主,此外还用作油墨的溶剂。近几年磁带的磁浆溶剂用量也有所增加,如果进口的磁带生产线满负荷生产,则对MIBK的需要量可达1500t/a。大约15%的MIBK用作脱蜡剂,5%用作萃取剂。 我国MIBK的应用前景非常乐观,美国涂料产量440万吨/年, 耗用MIBK5万吨/年。日本涂料产量220万吨/年左右, 耗用MIBK2万吨/年左右,均占涂料产量的1%左右。我国涂料产量在100万吨/年左右,如果涂料的档次达到发达国家水平,则仅此一项我国MIBK的消费量就达1万吨/年左右。 随着我国建筑业、家俱业、家电及汽车工业的篷勃发展,对高档油漆的需求量将不断增加,据不完全统计,我国已有数十个油漆厂开始在高档油漆的生产中使用MIBK。此外,在磁带生产,油墨生产,石油脱蜡,环氧树脂及橡防老剂生产等领域的应用有待进一步开发。据权威部门对MIBK的应用前景所做的分析预测,到2000年,涂料行业的MIBK消耗量将达到1000~1500吨/年,磁带行业将达到5600吨/年,用做粘合剂的溶剂将达到4500吨/年,用做油墨的溶剂将达到5500吨/年,医药行业的用量将达到5500吨/年,4020的用量将达到2000吨/年,其总量将达到30000~35000吨/年。所以在不远的将来,我国MIBK的消费量将急剧增加。
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三 工艺技术方案
1 国内外技术概况
生产MIBK有多种方法,主要有丙酮三步法和丙酮一步法。目前一步法生产的MIBK占总产量的80%以上。在70年代以前,主要用丙酮三步法生产MIBK,但80年代后建成的MIBK生产装置均采用丙酮一步法生产工艺。
1.1 丙酮三步法
该方法是以丙酮为原料,经液相缩合、催化脱水和催化加氢后生成MIBK。整个生产工艺过程由上述三个工序组成,故称之为丙酮三步法。主要反应方程如下:
液相缩合 2CH3COCH3 CH3C(CH3)OHCH2COCH3 催
化
脱
水
CH3C(CH3)OHCH2COCH3
CH3C(CH3)CHCOCH3+H2O
催化加氢 CH3C(CH3)CHCOCH3 CH3CH(CH3)CH2COCH3
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由于各步反应条件不同,所用催化剂也不一样,单程转化率低(一般约15%)因此整个工艺流程长,能耗高,设备要求防腐,设备单位体积生产能力低,但该工艺也有其优点,既产品方案灵活,其中间产物双丙酮醇和异丙义丙酮都可作商品。
1.2 丙酮一步法
这是一种较先进的工艺路线。其主要特点是利用高性能的催化剂一步完成丙酮缩合、脱水和加氢等反应过程,得到目的产物MIBK。其反应式如下:
2CH3COCH3 CH3CH(CH3)CH2COCH3+H2O
该工艺具有流程短,投资少,转化率高,成本较低等优点,是目前各国竟相发展的工艺。从应用普遍的Veba,Taxaco一步法及本项目中采用的工艺与三步法进行原材料、动力消耗比较可以看出,一步法在经济上具有明显的优势。
表2 各种方法原材料和动力消耗对照(以每吨MIBK计) 丙酮(t) 氢气(Nm3) 三步法 Veba一步法 Taxaco一步法 本工艺 1.42 674 1.303 270 1.35 242 1.35 280 7
冷却水(t) 工艺水(t) 电耗(Kwh) 蒸汽(t)
579 0.417 309 12.13 100 -- 145 2.36 10 -- 150 4.9 60 -- 680 13.0 2. 工艺路线的确定
本项目采用丙酮一步法生产MIBK。其技术来源于××××已工业化的成套技术。因此工艺的可靠性和安全性会得到有力的保障。
3、生产规模及工艺流程 (1) 生产规模和产品方案:
根据目前国内市场情况,确定本装置生产规模为年产MIBK5000吨,全部作为商品出售。其产品质量指标如表3中所示: 装置年开工7000小时 装置年需求丙酮6750吨 装置年需求氢气1200000Nm3
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表3、 MIBK质量指标如下: 序号 指标名称 指标 分析方法 1 色度(Pt-Co) ?15 2 纯度 wt% ?99 3 沸程 初馏点 ℃ 114 干点 ℃ 117 馏出体积,% 95 4 水份% <0.1 5 酸值%(以乙酸计) <0.02 6 不挥发物 % <0.02 7 密度kg/m3 800-804
(2) 生产工艺流程
4000吨/年MIBK工业装置的简化工艺流程图见图1,以丙酮为原料生产MIBK的反应条件及结果: 温度℃ 110~150
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