醇酯十二項(xiàng)目
30kt/a醇酯十二的連續(xù)生產(chǎn)工藝技術(shù)
1. 總論
本項(xiàng)目的技術(shù)核心是由異丁醛為初始原料，生產(chǎn)2,2,4－三甲基－1,3－戊二醇單異丁酸酯（商品名稱：醇酯十二）的連續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)。
項(xiàng)目的工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程工業(yè)化目的明確，采用了相比于國(guó)內(nèi)裝置更為先進(jìn)的技術(shù)機(jī)理理念，綜合技術(shù)水平看齊世界先進(jìn)。具有工藝流程簡(jiǎn)單，控制手段先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異，綜合成本消耗低的技術(shù)特點(diǎn)。
1.1. 醇酯十二
1.1.1. 醇酯十二 物化性質(zhì)概述
醇酯十二化學(xué)名稱：2,2,4－三甲基－1,3－戊二醇單異丁酸酯。
英文名稱：2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate 簡(jiǎn) 稱：CS-12。
醇酯十二主要物化性質(zhì)見(jiàn)表1-1。
1.1.2. 醇酯十二的主要用途
醇酯十二（CS-12）是一種高沸點(diǎn)，低冰點(diǎn)的非水溶性二元醇酯，它本身無(wú)毒，與多種溶劑均有非常好的相溶性，是普遍公認(rèn)的綠色溶劑。醇酯十二是水性乳膠類聚合物的強(qiáng)溶劑且水解穩(wěn)定性能高，適用范圍廣，但其主要功效是用于水性乳膠漆的成膜，是一種非常理想的成膜助劑，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1) 可以降低水性漆的最低成膜溫度
醇酯十二有突出的溶劑作用，也就是具有極強(qiáng)的聚結(jié)能力。在使用少量的情況下，可以有效地降低水性漆的最低成膜溫度(MFT），可以擴(kuò)大使用高玻璃化溫度類聚合物的水性漆在不同環(huán)境溫度下的使用范圍。
2) 可以促進(jìn)水性漆成膜
醇酯十二與其它成膜助劑相比較，水溶性小，且容易被乳膠離子吸收，可以直接接觸，更易于對(duì)膠粒的溶脹；醇酯十二的揮發(fā)速度低，成膜前保留在水性漆涂層中，溶劑作用不會(huì)受到水的揮發(fā)影響，成膜的單釜連續(xù)性好；而其又具有適宜的揮發(fā)度，在水性漆成膜后短時(shí)間內(nèi)完全揮發(fā)掉，不會(huì)影響水性漆配方設(shè)計(jì)所預(yù)期的硬度和光澤，如表1-2。
3) 改善水性漆漆膜性能
由于其成膜溫度低，且具有溶劑的作用，用醇酯十二做成膜助劑的水性漆，乳膠粒子成膜時(shí)結(jié)合更加緊密、連續(xù)，能形成平滑、均勻的漆膜，具有優(yōu)異的流平性和抗掛性；加入了醇酯十二的水性漆在惡劣的溫度和濕度條件下形成的漆膜良好，改善了樹(shù)脂顆粒之間的聚結(jié)，從而降低了涂層對(duì)水蒸氣的透過(guò)性，涂層干燥后收縮引起的基料樹(shù)脂之間的應(yīng)力松弛改善了涂層對(duì)底材的附著性，從而使膠粒更加緊密的結(jié)合，涂膜的機(jī)械強(qiáng)度有所提高，使涂膜能夠抗斷裂和抗完全剝離，進(jìn)一步增強(qiáng)其耐候性和耐擦洗性能；醇酯十二具有助成膜以及改善水性漆中顏料穩(wěn)定性和均勻性的作用，使?jié)衲ぞ哂芯鶆蛞恢碌纳珴�，不易龜裂，展色性好�?
4) 制漆穩(wěn)定性
以醇酯十二為成膜助劑的水性漆，經(jīng)試驗(yàn)證明對(duì)乳膠漆（包括高PH值的丙烯酸乳膠漆）貯存穩(wěn)定性沒(méi)有不良影響，具有制漆貯存穩(wěn)定性；在常規(guī)用量時(shí)，具有良好的凍融穩(wěn)定性；由于其水解性很穩(wěn)定幾乎不受乳膠漆中堿性的影響，因此具有制漆穩(wěn)定性。
醇酯十二有助于各種商品乳液的成膜，有效降低其最低成膜溫度，已作為一種綠色新型涂料涂膜成型助劑得到廣泛應(yīng)用。此外，醇酯十二還可被用作增塑劑和高沸點(diǎn)溶劑。
與普通成膜助劑相比，醇酯十二有諸多優(yōu)點(diǎn)：樹(shù)脂相溶性好、用量少、成膜溫度低、膜流平性、展色性好、凝固點(diǎn)低、水解穩(wěn)定性好、毒性低。
2014年，全球醇酯十二成膜助劑用量約為15萬(wàn)噸左右，其中伊士曼全球銷量約10萬(wàn)噸，潤(rùn)泰化學(xué)股份有限公司約2萬(wàn)噸，江蘇德納化學(xué)股份有限公司3萬(wàn)噸，其他如日本、歐洲廠家等銷量共計(jì)約2萬(wàn)噸左右，其它小品牌銷售整體量約為1萬(wàn)噸左右。同時(shí)宜興中港精細(xì)化工有限公司也在生產(chǎn)醇酯十二。2016年中國(guó)醇酯十二的需求量為8萬(wàn)噸左右。
2. 生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案及工藝流程
2.1. 生產(chǎn)裝置概述
2.1.1. 建筑規(guī)模
本裝置年運(yùn)行時(shí)數(shù)8000小時(shí)。本裝置的公稱生產(chǎn)能力為30kt/a 醇酯十二。
2.1.2. 裝置構(gòu)成
本項(xiàng)目裝置組成包括醇酯十二合成單元、精制單元及輔助生產(chǎn)設(shè)施等部分。
裝置組成詳見(jiàn)表2-1。
2.2. 產(chǎn)品方案
本裝置生產(chǎn)產(chǎn)品為醇酯十二。
產(chǎn)品方案詳見(jiàn)表2-2。
2.3.2. 工藝流程
本項(xiàng)目采用一步法合成醇酯十二。
該工藝特點(diǎn)如下：
a. 副反應(yīng)少，雜質(zhì)含量低，產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)好，產(chǎn)品市場(chǎng)附加值高。
b. 異丁醛全程綜合收率高，產(chǎn)品單位生產(chǎn)成本低。
c. 生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)，易于操作控制，自動(dòng)化水平高。
d. 整個(gè)系統(tǒng)具有較高的安全性能。
該技術(shù)綜合消耗低、副反應(yīng)少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、反應(yīng)條件溫和，該工藝技術(shù)在同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位，達(dá)到國(guó)外同類裝置技術(shù)水平。
2.3.3. 工藝流程簡(jiǎn)述
2.3.3.1. 醇酯十二合成單元
來(lái)自儲(chǔ)罐的異丁醛與液體縮合催化劑A定量送到裝置中。
在醇酯十二反應(yīng)器中，異丁醛在特定的溫度和壓力條件以及液體縮合催化劑A的催化作用下，進(jìn)行縮醛反應(yīng)生成醇酯十二（CS-12）。
2.3.3.2. 酸化單元
2.3.3.3. 醛回收單元
來(lái)自醇酯十二合成單元的物料進(jìn)入醛回收塔中。
醛回收塔塔頂餾出物主要是異丁醛和少量水、微量異丁醇，冷凝的液體返回至醇酯十二合成反應(yīng)器的進(jìn)料管線中繼續(xù)參與反應(yīng)。
塔底物料主要含有醇酯十二，通過(guò)泵將其送至水洗罐進(jìn)行水洗。水洗后的油相中主要為醇酯十二和少量異丁醛、異丁醇、異丁酸異丁酯、TMPD、TXIB、水、副產(chǎn)物，通過(guò)泵將其送至TMPD塔；水洗后的水相中主要為水和微量有機(jī)物，通過(guò)泵將其送至污水處理或焚燒爐。
2.3.3.4. 精制單元
2.3.3.4.1. TMPD塔
來(lái)自水洗罐的油相進(jìn)入到TMPD塔中。
TMPD塔塔頂流出物主要是水、異丁醛、異丁醇、異丁酸異丁酯和少量TMPD、副產(chǎn)物。冷凝的液體送入焚燒爐焚燒。側(cè)線采出主要是TMPD和少量水、醇酯十二、副產(chǎn)物，送至TMPD儲(chǔ)罐或返回到TXIB反應(yīng)器。
塔底物料主要含有醇酯十二、TXIB和少量TMPD、副產(chǎn)物，通過(guò)泵將其送至醇酯十二塔中。
2.3.3.4.2. 醇酯十二塔
來(lái)自TMPD塔塔釜物料進(jìn)入到醇酯十二塔中。
醇酯十二塔塔頂流出物主要是醇酯十二。冷凝的液體送入醇酯十二儲(chǔ)罐。
塔底物料主要含有重組分副產(chǎn)物，通過(guò)泵將其送至焚燒爐。
3. 原料要求、消耗及“三廢”排放
3.1. 原料要求
本項(xiàng)目生產(chǎn)所需主要原料、用量及規(guī)格見(jiàn)表3-1。
3.2. 裝置消耗
3.2.1. 原料消耗
原料消耗詳見(jiàn)表3-2。
3.2.2. 公用工程消耗
公用工程消耗詳見(jiàn)表3-3。
3.3. 工藝裝置“三廢”排放
本項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程中“三廢”排放見(jiàn)表3-4。
4. 工藝設(shè)備技術(shù)方案
4.1. 工藝裝置概述
本項(xiàng)目生產(chǎn)裝置工藝設(shè)備共61臺(tái)（套）。各類型設(shè)備見(jiàn)設(shè)備匯總表4-1。
根據(jù)設(shè)備接觸物料情況，設(shè)備材質(zhì)主要采用不銹鋼，部分使用碳鋼等材質(zhì)。
5. 裝置占地
裝置區(qū)內(nèi)建、構(gòu)筑物占地面積及建筑面積見(jiàn)表5-1。
6. 裝置定員
裝置定員不考慮行政管理人員，設(shè)備維修維護(hù)人員。
裝置定員見(jiàn)表6-1。
7. 經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)
7.1. 銷售收入
本項(xiàng)目年生產(chǎn)醇酯十二30,000噸，醇酯十二每噸售價(jià)1.5萬(wàn)元，年銷售收入45000萬(wàn)元（不含稅為38461萬(wàn)元）。
7.2. 裝置消耗定額及成本測(cè)算
計(jì)算基準(zhǔn)：價(jià)格不含稅
7.2.1. 原料消耗
原料消耗詳見(jiàn)表7-1。
7.2.2. 公用工程消耗
公用工程消耗詳見(jiàn)表7-2。
以上數(shù)據(jù)為裝置設(shè)計(jì)值，裝置生產(chǎn)達(dá)產(chǎn)后綜合指標(biāo)應(yīng)低于表中數(shù)據(jù)。
7.2.3. 產(chǎn)品工廠成本
產(chǎn)品成本表見(jiàn)表7-3。
管理性成本由廠方控制，目前不在受控范圍之內(nèi)。
8. 利潤(rùn)與收益
8.1. 裝置概算
30kt/a醇酯十二裝置總概算見(jiàn)表8-1。
項(xiàng)目總投資估算5210萬(wàn)元。由于全裝置基本為304、316甚至更高的材質(zhì)，裝置的建設(shè)造價(jià)受鋼材市場(chǎng)價(jià)格影響很大。
8.2. 利潤(rùn)收益
本項(xiàng)目利潤(rùn)與收益見(jiàn)表8-2。
從經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)分析可知，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性較好。
9. 項(xiàng)目可行性判定
本項(xiàng)目為30kt/a醇酯十二生產(chǎn)項(xiàng)目。
本項(xiàng)目采用一步法合成醇酯十二的全連續(xù)工藝技術(shù)。
該工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程工業(yè)化目的明確，采用了相比于國(guó)內(nèi)裝置更為先進(jìn)的技術(shù)機(jī)理理念，綜合技術(shù)水平看齊世界先進(jìn)。具有工藝流程簡(jiǎn)單，控制手段先進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異，綜合成本消耗低的技術(shù)特點(diǎn)。同時(shí)本項(xiàng)目具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，所以本項(xiàng)目可行。
項(xiàng)目名稱：30kt/a 醇酯十二生產(chǎn)技術(shù)
報(bào)告名稱：項(xiàng)目概述報(bào)告
存檔編號(hào)：
密 級(jí)：公開(kāi)
報(bào)告執(zhí)筆：
校 對(duì)：
審 核：
研究單位：吉林市道特化工科技有限責(zé)任公司
完成時(shí)間：2017年5月11日
