3000噸/年粗酚加工
專案簡介
一、概述及市場分析
粗酚是對煤焦油蒸餾得到的含酚餾份進行加工得到的，呈白色或無色，易潮解結晶，快狀，帶顯著氣味及尖銳灼燒味道，可溶於水，能溶於乙醇。可用於生產合成纖維、農藥、工程塑料和染料中間體。主要用於提取苯酚、鄰甲酚、間對甲酚、二甲酚、3,5-二甲酚等，是高階絕緣漆的溶劑，也是塑料、醫藥、防霉劑等行業的重要原料。
粗酚組成比較複雜，含有苯酚及甲酚類，甲酚包括一甲酚、二甲酚和三甲酚；一甲酚有鄰甲酚、間甲酚和對甲酚；二甲酚有2,3-二甲酚、2,4-二甲酚、2,5-二甲酚、2,6-二甲酚、3,4-二甲酚、3,5-二甲酚，其中用量最大的是2,6-二甲酚；三甲酚主要包括2,3,6-三甲酚和2,4,6-三甲酚。由於粗酚組成複雜，各組份之間沸點非常接近，對其進行加工分離工藝比較複雜。目前我國粗酚的加工量還比較低，主要是從中分離出苯酚、間甲酚、鄰甲酚等單組份以及混合甲酚、二甲酚。
1、苯酚
苯酚又名名石炭酸，是重要的基本有機化工原料。主要用於生產酚醛樹脂、已內醯胺、雙酚a、已二酸、烷基酚、苯胺、環氧樹脂、聚碳酸酯、聚碸等，也可作為生產農藥、醫藥、有機化工中間體和精細化學品等的原料。
近兩年，我國苯酚的產生產發展較快，生產能力不斷提高，產量也不斷增加。2023年我國苯酚的產量只有11.24萬噸，2023年產量達到24.
94萬噸，1995～2023年產量的年均增長率約為17.3%。2023年產量為44.
33萬噸，同比增長約19.87%，裝置開工率約為82.1%，2000～2023年產量的年均增長率約為12.
19%。
儘管我國苯酚生產發展較快，但產量仍不能滿足國內市場的需求，每年都大量進口，2023年進口7.38萬噸，2023年進口增長到20.53萬噸，2023年進口量達到32.
27萬噸，202023年進口量分別為28和29萬噸。2023年我國苯酚表觀消費量為61.41萬噸，國內自給率48.
85%。2023年我國苯酚表觀消費量為73.341萬噸，比2023年增長12.
93%，2000～2023年我國苯酚表觀消費量年均增長率約為16.38%。根據我國雙酚a、酚醛樹脂、水楊酸、壬基酚等生產發展分析，預計2023年我國苯酚需求將達到95萬噸
2、鄰甲酚
目前我國內鄰甲酚的生產方法是從煤焦油中分離**，生產企業有：上海焦化廠、上海寶鋼化工****、南京隆燕化工****、上海梅山企業發展****南京化工實業分公司、馬鞍山鋼鐵股分****煤焦化公司和攀枝花鋼鐵集團煤化工公司，年產量在1000～1500噸，但質量較差，不能滿足農藥等有機合成的需要。湖南化工研究院雖開發了由苯酚和甲醇合成鄰甲酚的生產工藝，但由於副產品2,6-二甲酚的市場銷路問題影響了該技術在工業生產中的應用。
雖然2,6-二甲酚重新反應可生成鄰甲酚，但經濟上不可行，因此我國至今沒有鄰甲酚的工業化合成裝置。
鄰甲酚用於生產農藥除草劑2甲4氯、塑料加工的增塑劑、粘膠纖維的增塑劑和防腐劑等，還可用於生產樹脂、抗氧劑、阻聚劑等。我國二甲四氯（鈉鹽）的產量在6000噸左右，對鄰甲酚的需求在3500噸左右。
鄰甲酚可生產鄰羥基苯甲醛和鄰羥基苯甲酸，鄰羥基苯甲醛可合成香料香蘭素，鄰羥基苯甲酸主要用於生產酸性媒介質漂藍b（年產量200噸，需要鄰甲酚100噸）；由鄰甲酚和甲醛制得的酚醛樹脂可用於電子元件，特別是計算機元件中環氧模型化合物的固化劑；鄰甲酚還可生產抗氧劑、阻聚劑等。目前上述領域對鄰甲酚的需求量在2500噸左右。
前我國鄰甲酚的總需求量在6700噸左右。由於產能不足需，每年都需從國外進口。下表為我國鄰甲酚的進出口情況：
我國二甲四氯的產量一直在穩步上公升，預計今年的產量還將有所所增加，但增幅不會太大，以鄰甲酚為原料生產的香料和染料也不會有太大增長。但鄰甲酚在其他方面的用量會大幅上公升，如用於生產鄰甲酚酚醛樹脂方面及合成助劑方面。預計2023年我國鄰甲酚的需求量將達到11000噸左右。
3、間甲酚
間甲酚是合成農藥、染料、橡膠、塑料、抗氧劑、醫藥、感光材料、維生素e及香料等重要的精細化工中間體。
目前我國主要的間甲酚生產裝置在中國石油化工集團公司燕山石化三廠，該裝置系2023年引進美國uop公司和hercules公司開發的異丙基甲苯法生產間甲酚、對甲酚、丙酮及bht產品工藝技術。根據生產間甲酚與生產苯酚工藝相似的特點，2023年雙成功地對間甲酚裝置實施了改造，改造後裝置生產苯酚丙酮的能力可達4.5萬噸，同時仍具有**間甲酚1.
2萬噸的生產能力。由於生產間甲酚時副產對甲酚，而且比較難分離，加之苯酚丙酮市場一直較好，生產苯酚丙酮的效益大高於生產間甲酚，因此近年來該裝置完全用於生產苯酚丙酮。另外溧陽市溶劑廠、遼寧、慶陽等還有幾家小的間甲酚生產裝置，採用間甲苯按重氮化、水解技術，生產能力合計約為4000噸/年。
受間甲苯胺及該技術三廢較大的制約，估計該技術無發展前景。
多年來由於國內間甲酚產量不能滿足國內市場的需求，因此每年需要進口，1998～2023年隨著間甲酚市場需求量的發展，進口量逐年大幅度增長,但近兩年隨著國產間甲酚生產量的增長,進口量有所降低。下表給出了近幾年我國間甲酚的進口量（單位：噸）。
間甲酚是合成維生素e用關鍵中間體—三甲基氫醌的重要原料，還可以以用於生產彩色膠片顯影劑、合成樹脂、粘合劑、滅癬三溴甲酚和一些新型的重要醫藥中間體。2023年進口間甲酚5893噸，2023年進口量增至6372噸，比2023年增長8.1%，國內市場自供量不足50%。
2023年我國間甲酚的市場消費量約為13000噸，2023年我國生產合成維生素e需求間甲酚將達到1.5萬噸，加上其他領域的需求量，2023年我國間甲間甲酚市場需求量將達到2.0萬噸，從目前國內間甲酚**量與2023年需求量來看，國內間甲酚生產有發展空間。
對煤焦油蒸餾得到的酚油進行加工不僅可得到多種酚類產品，在經濟上獲得一定的效益，也可進一步發展下游精細化工產品、拉長產業鏈，提高產品附加價值。目前國內比較成規模的煤焦油加工企業均對粗酚進行加工，主要是從中提取苯酚和鄰甲酚；由於間（對）甲酚的沸點比較接近，大多數企業未對其進行分離，僅生產混合間對甲酚
目前國內有粗酚加工裝置的企業主要有：鞍山鋼鐵集團公司化工總廠、攀技花鋼鐵集團煤化工公司、上海焦化****、上海寶鋼化工****、武漢鋼鐵集團焦化****、上海梅山化工公司、還有馬鋼、濟鋼、宣鋼、太鋼、本鋼等。
二、產品方案及主要原料物料消耗
1、專案規模
本專案擬以30萬噸/煤焦油加工裝置蒸餾得到的酚油以及輕油、萘油洗滌脫酚的酚鹽等為原料，提取粗酚，對其進行精製得到酚、鄰甲酚、間甲酚、混甲酚和混合二甲酚等產品。
30萬噸/煤焦油裝置可提供粗酚量3000噸左右，因此，擬定粗酚加工裝置規模為3000噸/年。
2、產品方案
參照國內現有粗酚加工裝置，加工3000噸粗酚的大致產品方案見下表：
3000噸/年粗酚加工裝置產品方案
3、主要原材料需求量
本裝置所需原料這煤焦油蒸餾得到的酚油以及輕油、萘油洗滌脫酚的酚鹽，可由30萬噸/煤焦油加工裝置**。此外，年需焦爐氣（co2含量天15～20%）1800萬立方公尺。需10～15%氫氧化鈉1200噸（折百）
4、燃料及公用工程需求量
年操作時間按330天計。
三、工藝流程簡述
1、餾分洗滌
由於酚類化合物帶有酚羥基，具有弱酸性，能同鹼反應生成酚鈉鹽，因而可用氫氧化鈉水溶液將酚從焦油餾分中萃取出來。工業上粗酚的提取都是採用10%～15%的naoh水溶液洗滌焦油餾分而得到粗酚。理論上每千克粗酚需用100% naoh 0.
4千克，實際上生產中性酚鈉只需0.36kg。鹼洗過程中得到的中性酚鈉，游離鹼小於1.
5%，含酚20%～25%。
餾分洗滌工藝有間歇洗滌和連續洗滌兩種工藝。間歇洗滌採用分批在反應器內處理餾分，工藝操作靈活方便，洗滌次數和反應時間可以靈活掌握，因而國內大多數生產企業均採用間歇洗滌工藝。連續洗滌工藝處理量大，占地面積小，而且是採用酸鹼交替洗滌，以脫除餾分中酚類和鹽類化合物，但相對間歇洗滌工藝，其酸鹼耗量稍高。
根據裝置原料**情況和工藝技術特點，本方案採用間歇式洗滌工藝，流程圖見圖3-1
2、酚鈉溶液淨化
鹼洗脫酚後得到中性酚鈉溶液，經酚鈉精製以洗去含量約1～3%的中性油、萘和吡啶鹼等雜質。酚鈉精製工藝有蒸吹法和輕油洗淨法，一般採用蒸吹法。工藝流程見圖3-2：
中性酚鈉溶液依次與脫油塔底約110℃的淨酚鈉和塔頂約100℃的餾出物換熱到案90℃，進入第一層淋降板，經過汽提從塔底得到淨酚鈉。塔底淨酚鈉與原料粗酚鈉換熱後，溫度為70℃，幫浦入淨酚鈉槽，作為酚鈉分解的原料。經與中性酚鈉換熱後的塔頂餾出物進入冷凝器，冷凝液流入分離槽進行油水分離。
脫油塔需要的熱量由重沸器迴圈加熱塔底油供給，熱源為蒸汽。為了吹出油分離槽油水分離的效果，可將密度較小的焦油輕油加入吹出油中，並用幫浦進行由吹出油槽到油水分離槽的迴圈，當分離效果較差時，還可以直接向油水分離槽加入新輕油，以改善油水分離效果。酚鈉溶液經蒸吹淨化後，送往下一步分解工序。
3、酚鈉分解
酚鈉鹽屬於強鹼弱酸鹽，可以通過採用比酚酸性強的酸將其分解，工業上一般採用硫酸分解法和二氧化碳分解法。硫酸分解法得到和產品不易磺化，反應不激烈，分解完全，煙霧逸出較少，操作環境較好。但裝置與管道腐蝕嚴重，且硫酸鈉廢水處理困難。
二氧化碳分解法無廢液排放，鹼液可迴圈使用，只是工藝路線較長，相對於硫酸法較煩瑣。由於二氧化碳可由焦爐煙道氣或石灰窯中獲得，也可從高爐煤氣燃燒的廢氣中獲得。為充分合理利用資源，發展迴圈經濟，本專案推薦採用二氧化碳分解法，分解率高（可到95%左右），產生的碳酸鈉溶液可用於焦油蒸餾裝置。
來自上步工序的淨酚鈉鹽進入氣泡分解塔中與二氧化碳氣體並流接觸並發生化學反應，生成粗酚和碳酸鈉。
4、粗酚預處理
主要是脫水脱渣，其目的是為了縮短精餾時間和避免高沸點樹脂狀物熱聚合。其工工藝流程如圖3-3所示：
粗酚置入脫水釜內，在常壓下用蒸汽間接加熱脫水，脫出的酚水經冷凝冷卻和油水分離後，繼續加熱進行脱渣操作，直至苯酚、甲酚、二甲酚全部餾出為止。餾出的餾分作為精餾原料。
5、粗酚精餾
精餾分常壓精餾和減壓精餾，粗酚精餾有間歇精餾和連續精餾。為防止粗酚在高溫下分解和高沸點酚的聚合結渣，本方案選用粗酚間歇減壓精餾工藝，以降低熱量消耗、防止酚聚合、提高產品質量。其工藝流程見圖3-4：
脫水脱渣後的粗酚，進入精餾塔，進行精餾提煉得苯酚、間甲酚、鄰甲酚和混二甲酚等產品。
四、主要裝置
五、三廢排放及環境治理
粗酚原料槽、酚蒸餾真空系統、酚鈉鹽分解的酚產品槽等裝置排放少量含酚廢氣，估計每小時排酚量約為60kg.將含酚廢氣匯入排氣洗淨塔用似能氧化鈉溶液洗淨後排空,經處理後每小時排酚量可降至1kg。
酚鈉鹽分解產生的碳酸鈉廢水經脫酚裝置處理後，達標排放。
酚鈉鹽脫油和精製有酚渣廢物產生，估計年產量為610噸，可作為燃料油**。
六、投資估算及經濟效益指標
主要技術經濟指標表
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