1、TDA可研终稿
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四川北方红光特种化工有限公司年产3.5万吨TDA工程
可行性研究报告
工程号:S0704Y
设计经理:李振香
总工程师:王汉杰
副院长:赵云霞
山东省化工规划设计院
二00七年三月
主要编制人:孙东新、左俊青、曹守凯、陈大勇、谭永新、陈浩如、唐建东、王玲、董洪茂、钱以钤、李桂银、张淑山、殷建玲、董建军、周玉香、仪名山、柴洪华、王海燕、宿爱波
校核人:孙东新、郝玉兵、贾桂敬、李华、王晓阳、李桂银、刘继嘏、柴洪华、王亦文、张明勇
审核人:徐继春、李振香、陆晓敏、徐丙水、宗彩云、莫海峰、许颖、衷祥金
审定人:王汉杰
目录
第1章总论 (1)
1.1概述 (1)
1.2研究结论 (5)
第2章产品市场供需预测和价格分析 (9)
2.1产品市场分析 (9)
2.2产品的竞争力分析 (13)
2.3营销策略 (13)
2.4产品价格分析与确定 (13)
第3章生产规模和产品方案 (15)
第4章.工艺技术方案 (16)
4.1工艺技术方案的选择 (16)
4.2工艺流程和消耗定额 (19)
4.3主要设备选择 (27)
4.5装置界区内公用工程设施 (35)
4.6工艺装置“三废”排放与预处理 (36)
4.7装置占地与建、构筑物面积及定员 (39)
第5章原材料、辅助材料、燃料和动力供应 (40)
5.1原材料、辅助材料、燃料的种类、规格、年需用量 (40)
5.2主要原辅材料市场分析 (40)
5.3水、电、汽和其他动力供应 (41)
5.4供应方案选择 (41)
5.5资源利用合理性分析 (41)
第6章厂址方案及厂址选择 (42)
6.1建厂条件 (42)
第7章总图运输、储运、土建、界区内外管网 (46)
7.1总图运输 (46)
7.2储运(详见罐区) (49)
7.3厂区内外管网 (49)
7.4土建(建筑物、构筑物) (49)
第8章公用工程方案和辅助生产设施 (55)
8.1给水排水 (55)
8.2供电 (59)
8.3电信 (63)
8.4供热 (69)
8.5制氮站、空压站 (72)
8.6通风和空气调节 (82)
8.7辅助生产设施 (86)
8.8中心化验室、地面火炬、应急事故水池 (87)
第9章服务性工程与生活福利设施以及厂外工程 (93)
9.1服务性工程 (93)
9.2生活福利工程 (93)
9.3厂外工程 (93)
第10章节能、节水 (95)
10.1节能 (95)
10.2节水 (97)
第11章消防 (98)
11.1编制依据 (98)
11.2依托条件 (98)
11.3消防措施及设施 (98)
11.4总图、工艺、自控、电气、建筑结构等消防措施 (99)
第12章环境保护 (101)
12.1环境质量现状 (101)
12.2设计所执行的环保法规和标准 (103)
12.3主要污染物 (103)
12.4环境保护治理措施及方案 (107)
12.5环境管理与监测 (109)
12.6环境保护主要工程量 (112)
12.7环境保护消耗定额 (113)
12.8占地面积及定员 (113)
12.9环保投资估算 (114)
12.10环境影响分析 (114)
12.11存在的问题和建议 (114)
第13章劳动安全卫生 (115)
13.1劳动安全卫生执行的标准、规范 (115)
13.2环境因素分析 (115)
13.3生产过程职业安全与有害因素分析 (115)
13.4在设计和生产中采取的主要防范措施 (119)
13.5劳动安全卫生投资估算 (125)
13.6安全卫生措施评价初步结论 (126)
第14章组织机构与人力资源配备 (127)
14.2生产班制与人力资源配备 (127)
14.3人员培训与安置 (128)
第15章项目实施计划 (129)
15.1项目组织与管理 (129)
15.2项目实施计划进度 (129)
15.3项目招标内容 (136)
15.4主要问题及建议 (137)
第16章投资估算 (138)
16.1投资估算编制说明 (138)
16.2投资估算编制依据和说明 (138)
第17章资金筹借与融资方案 (146)
第18章财务分析 (147)
18.1产品成本和费用估算 (147)
18.2销售收入和税金估算 (148)
18.3财务分析 (149)
第19章风险分析 (171)
19.1风险因素分析及控制 (171)
第20章研究结论 (172)
20.1综合评价 (172)
20.2研究报告的结论 (174)
21附表、附图及附件目录
21.1附件目录
(1)南溪县规划建设局关于四川北方红光特种化工有限公司年产3.5万吨TDA工程
《建设项目选址意见书》编号:200704字第13号
(2)宜宾市发展和改革委员会关于四川北方红光特种化工有限公司年产3.5万吨TDA
工程《企业投资项目备案通知书》备案号:川投资备「5115000704121」5527号
(3)四川北方红光特种化工有限公司与四川北方红光化工有限公司关于《原料和能源
供应协议》
(4)四川北方红光特种化工有限公司与宜宾天蓝化工有限责任公司关于氢气《合作意
向协议》
(5)中国农业银行南溪县支行关于宜宾北方正泰化工有限公司年产3.5万吨TDA项目贷款意向书(6)四川北方红光特种化工有限公司关于宜宾北方正泰化工有限公司年产3.5万吨TDA项目投资
主体名称的变更说明
(7)建立股份公司的申请书和章程(待定)
(8)投资项目环境影响报告书审批意见(待定)
21.2附表目录
21.2.1TDA装置、氢气压缩站设备表S0704Y-01 21.2.2 TDA罐区设备表S0704Y-02 21.2.3 进口设备表S0704Y-03 21.3附图目录
(1)地理位置图S0704Y-04 (2)区域位置图S0704Y-05 (3)厂区总平面布置图(1)S0704Y-06-1 (4)厂区总平面布置图(2)S0704Y-06-2 (5)TDA装置工艺流程图S0704Y-07 (6)DNT罐区工艺流程图S0704Y-08 (7)TDA罐区工艺流程图S0704Y-09 (8)空分空压工艺流程图S0704Y-10 (9)TDA装置设备布置图S0704Y-11 (10)氢气压缩站设备布置图S0704Y-12 (11)TDA罐区设备布置图S0704Y-13 (12)制氮空压站设备布置图S0704Y-14
第1章总论
1.1 概述
1.1.1 项目概况
项目名称:四川北方红光特种化工有限公司年产3.5万吨TDA工程
承办单位名称:四川北方红光特种化工有限公司(以下简称特化公司)
企业性质:国有股份制企业
股东名称:甘肃银光化学工业集团有限公司(以下简称银光公司)
四川北方红光化工有限公司(以下简称红光公司)
隶属关系:中国兵器工业集团公司甘肃银光化学工业集团有限公司
法人代表:郑祯平
项目负责人:郑祯平
技术负责人:姜能
1.1.2 企业概况
四川北方红光特种化工有限公司是由甘肃银光化学工业集团有限公司和四川北方红光化工有限公司共同出资,于二OO六年十一月成立的具有独立法人资格的有限责任公司。
公司注册资本1000万元,甘肃银光化学工业集团有限公司占股70%,控股经营,其余30%的股份由四川北方红光化工有限公司出资。
公司所在地在四川省南溪县。
主要经营军品、一硝基甲苯系列产品等化工产品,目前公司尚无化工生产装置。
本项目所需投资的40 %由四川北方红光特种化工有限公司、甘肃银光化学工业集团公司按3∶7 的比例出资作为股本金,其余60 %向银行贷款。
四川北方红光化工有限公司是由原中国兵器工业集团公司国营第565厂在2005年享受政策性破产后与甘肃银光化学工业集团公司(国营第805厂)重组而成,是兵器工业集团公司所属的大型火化工企业。
公司位于四川省宜宾市南溪县境内。
四川北方红光化工有限公司自建厂以来,一直在从事梯恩梯的生产,同时也为部分保军企业提供配套DNT和晶状2,4-DNT产品。
经过近四十余年的发展,已形成以特种化工(炸药)、精细化工、医药化工三大系列产品为支柱的大型综合化工企
业。
公司在硝化、加氢、分离、磺化碱熔等方面拥有较强的技术优势,这些有利条件为开发硝化系列深加工产品及加氢系列产品、医药原料药提供了保证。
甘肃银光化学工业集团有限公司隶属于中国兵器工业集团公司,是一家集军品、TDI、民爆炸药为核心产品的大型军民两用企业,名列中国化工500强,资产总额22.4亿元。
2006年实现销售收入24.1亿元。
集团的核心企业银光公司的TDI 生产能力在2005年扩建到4.4万吨/年,并规划在后2-3年内扩建到10万吨/年,远期规划发展到20万吨/年,以保持在国内TDI的领先地位。
甘肃银光化工集团有限公司有一套年产2.4万吨和2万吨的TDI装置,并配有一套年产3.2万吨的TDA 装置。
目前正在进行技改将两套TDI装置分别扩能为年产5万吨TDI装置。
现有的年产3.2万吨的TDA装置是在原年产1.4万吨TDA装置的基础上扩建改造而成,并已拥有自己的知识技术产权。
红光公司TNT生产线可为本项目提供年产6万吨DNT,氢气由宜宾天蓝化工有限公司提供。
红光公司公用工程设施齐全,如蒸汽(低压)、生产用水、排水,化验、消防水、供电以及维修,急救等设施齐全。
1.1.3 项目提出的背景,投资的目的、意义和必要性
1.1.3.1项目提出的背景
TDA(甲苯二胺)是合成甲苯二异氰酸酯(TDI)的重要原料。
根据对国内TDI 市场需求的预测,甘肃银达化工有限公司正在实施年产4.4万吨TDI装置扩产到年产10万吨的工程建设。
对于年产10万吨的TDI装置,每年需要TDA 7万吨,目前银光公司只有3.2万吨的TDA生产能力,还有3.8万吨的TDA缺口。
为积极配合银光公司年产10万吨TDI建设项目的实施,有效利用红光公司TNT生产线(可生产DNT),根据中国兵器工业集团公司的统一规划,红光公司拟建设3.5万吨TDA生产装置,以满足银光公司TDA供应的缺口。
TDI(甲苯二异氰酸酯)是应用化学工业中重要产品聚氨酯的主要原料之一。
聚氨酯具有高强度、耐腐蚀、抗压、灵活轻便等特性,可替代木材和钢材,其产品广泛应用在电子电器、建筑、汽车、包装业、家具、制鞋、密封剂、绝热和制冷等
领域。
近年来,世界上聚氨酯工业不断发展,对TDI 的需求亦不断增长。
根据有关资料统计,在过去的五年中,全球对TDI 的需求年均增长率6%,而亚太地区年均增长率达12%。
我国对TDI 的需求量2000 年及2001年表观消费量为18万吨和20万吨,而当时国内的TDI年生产能力仅为1.3和2.4万吨;2004年我国TDI的表观需求量为28.8万吨,而当时国内TDI生产企业(包括正在建设的)主要有沧州大化、银光公司、太原蓝星几家企业,总的TDI年生产能力只有4万吨左右;2005年,银光公司2.4万吨/年TDI装置投产,太原蓝星3万吨/年TDI装置在10月份后运行逐渐稳定,使得国内企业的TDI年生产总能力达到了9.4万吨,但比较2005年我国TDI的表观需求量31.2万吨还是存在很大的缺口;2006年,国内各TDI生产企业纷纷进行扩产改造或新建设施,而BASF也在上海建设了一套16万吨的TDI 装置,对TDI国内市场份额的争夺愈趋激烈;另据预测2007 年和2010 年我国TDI 需求量将达到36.4 万吨和46.2万吨,国内TDI生产企业在未来相当长的时间内还存在着很大的发展空间。
目前太原蓝星(TDI年生产能力3万吨)、沧州大化(TDI年生产能力3 万吨)都在加紧步伐进行扩能改造;辽宁北方锦化聚氨酯有限公司正在兴建5万吨/年TDI装置,作为TDI的生产原料TDA,虽各集团都有自己的TDA装置,但都存在DNT资源问题,为此四川北方红光特种化工有限公司依托红光公司建设3.5万吨/年TDA装置,具有潜在的市场前景。
1.1.3.2投资优势
(1)红光公司拥有成熟、稳定的硝化技术,利用现有TNT生产线就可生产TDA 的原料80/20DNT(TNT半成品),能够就近满足年产3.5万吨TDA生产的需要。
(2)本项目以银光公司先进成熟的TDA生产工艺为技术支撑,结合红光公司在民品开发中积累的加氢生产技术经验,能够确保产品质量和生产成本优势。
(3)项目建设地有相对廉价的原料氢气供应,水、电、汽等公用工程配套完善,可以节约资源降低成本,节约固定资产投资,减少了投资风险。
1.1.3.3意义和必要性
建设本项目不但可以有效利用红光公司TNT生产线生产DNT的优势,弥补因
TNT生产任务衰减造成的产量减少,又能补充银光公司10万吨TDI项目所需原料TDA的不足,实现红光化工公司和银光公司的互利双赢,因此本项目建设是非常必要的。
1.1.4 可行性研究报告编制的依据和原则
1.1.4.1 编制依据
(1) 四川北方红光化工有限公司关于“年产3.5万吨TDA工程”建设工程设计合同,合同号:(2007)鲁化设合字第03 号。
(2)《化工投资项目可行性研究报告编制办法》(中石化协产发(2006)76号。
(3)四川北方红光化工有限公司年产3.5万吨TDA工程项目建议书
(4) 四川北方红光特种化工有限提供本项目可行性研究报告有关基础资料。
1.1.4.2 编制原则
(1) 在国家总体发展规划和产业政策的指导下,坚持高起点、高技术、高质量、有市场、有规模、有效益、实现质量规模和效益同步增长。
(2) 严格执行国家有关环境保护、消防,劳动安全、职业卫生,洁净生产方面的法规和标准规范。
(3) 认真总结国内外同类装置的设计和建设经验,推荐选用的工艺技术和控制水平应先进可靠,满足装置安、稳、长、满、优操作的需要。
(4) 在消化吸收已引进技术、借鉴国外开发的成熟技术及成功改造经验的基础上,大力推广应用新工艺、新技术、新设备、新材料。
加大先进技术含量;千方百计节能降耗,降低生产成本。
(5) 按照“实事求是、稳妥可靠”的原则,加速国产化进程,扩大技术、装备方面的国产化程度。
所需设备立足国内解决,只引进在技术、质量等方面国内难以解决的关键设备和仪器仪表。
(6) 充分利用四川北方红光化工有限公司现有装置及公用工程的条件,以减少项目投资。
1.1.5 研究范围
本项目可研报告范围包括:年产3.5万吨TDA装置、氢气压缩机厂房、TDA
罐区、DNT罐区、TDA装车站台、应急事故水池、有机废水处理装置、焚烧炉、主控楼(含分析化验)、生产指挥中心(含食堂)、配电室、维修车间及仓库(含浴室)、装置内外管、泡沫室、循环水装置(含消防水系统)、空压制氮站、天然气锅炉房等辅助设施。
一次水、10KV供电、原料氢气、DNT、低压蒸汽(0.8MPa的饱和蒸汽)、消防水来源、废水达标排放等的交界点为围墙外1米。
界区外的管道由业主委托第三方设计单位进行设计,DNT生产不在本研究范围之内。
TDA制造工艺技术采用银光公司自主开发的无溶剂催化加氢工艺。
1.2 研究结论
通过对四川北方红光特种化工有限公司年产3.5万吨TDA工程项目的投资意义、项目优势分析、产品市场、生产规模、工艺技术、原材料及公用工程供应、环保、安全、消防、投资及经济等方面进行研究分析,得出结论简述如下。
1.2.1 项目建设符合产业政策和发展规划。
1.2.2 市场前景好。
本项目是为本集团内部配套,TDA产品的下游产品TDI,预计近期需求缺口较大,远期具有一定的市场空间,具有较好的市场前景。
1.2.3 原料落实。
氢气、DNT原料落实,供应有保障。
1.2.4 充分利用现有公用工程条件,节省建设投资。
1.2.5 充分发挥自有技术的优势,技术落实。
提供技术方的聚银公司已于2005年11月26日对原有引进TDA装置进行了成功地改造,并顺利开车,各项指标满足设计要求,形成了自有知识产权技术。
1.2.6 项目建设具有较好的经济效益,提高企业竞争力,促进企业发展。
在1年内建成年产3.5万吨TDA装置,促进了TDI的发展,项目财务内部收益率(所得税后) 25.37 %,投资利润率29.69 %,项目报批投资17734万元,投资省见效快,具有较好的经济效益和社会效益,提高企业的竞争力。
1.2.2全厂主要技术经济指标,见表1.2.2-1。
表1.2.2-1主要技术经济指标
第2章产品市场供需预测和价格分析
2.1 产品市场分析
2.1.1 TDA 产品的主要用途
TDA常温下是无色针状或菱形结晶,熔点86℃,沸点283~285℃。
溶于水、乙醇和乙醚。
是一种重要的有机合成原料,主要用于制取甲苯二异氰酸酯(TDI),也可用作染料中间体,还可用于环氧树脂的固化剂及其它有机化工合成等,产品用途广泛。
TDA的下游产品TDI 产品是世界上用量最大的异氰酸酯类产品之一,是生产聚氨酯的主要原料之一。
聚氨酯可用来制造塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂等。
TDI(甲苯二异氰酸酯)分子含二个异氰酸酯基团,是十分理想的聚氨酯原料。
用TDI 制成的聚氨酯材料主要用于制作各种软质和硬质泡沫塑料、聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料,涉及汽车、制鞋、家电、建筑、家具、纺织、医药等众多与人们生活密切相关的产业,它们的优异性能和广泛用途使TDI 成为异氰酸酯化合物中应用最广泛的品种之一,聚氨酯工业的发展将为人们带来更为便利和舒适的生活。
本工程TDA主要用于兵器集团内部消化生产TDI,从TDI的市场可看出TDA 的前景,为此以下就TDI市场加以陈述。
2.1.2 TDI 国外市场预测
异氰酸酯是聚氨酯的主要原料之一。
聚氨酯及其基本原料异氰酸酯(MDI 、TDI)及多元醇(聚醚、聚酯)的生产和消费主要集中在北美(美国)、欧洲、日本和韩国。
长期以来这些地区的经济情况决定着聚氨酯工业的发展。
2.1.2.1 TDI世界市场预测
2.1.2.1-1 2005~2010年世界TDI需求量(万吨/年)
表2.1.2.1-2 2005~2010年世界TDI供应情况(万吨/年)
未来世界TDI装置的开工率将维持在75%左右,其TDI产业有从西欧和北美向亚洲转移的趋势,TDI需求缺口主要出现在东欧、中东、非洲和拉丁美洲。
2.1.2.2TDI亚洲市场预测
表2.1.2.2-1 2004年亚洲TDI产能分布情况
表2.1.2.2-2 2005~2010年亚洲TDI需求量(万吨/年)
表2.1.2.2-3 2005~2010年亚洲TDI供应情况(万吨/年)
年的86.6 万吨/年。
所以近期世界TDI 的发展主要集中在亚洲。
2005~2010年亚洲TDI对中国出口的预测:
(1)未来中国国内的需求与产能将实现全面平衡.
(2)未来中国周边地区中,日本、韩国和台湾将成为向中国出口TDI的主要国家和地区。
(3)日本TDI凭借其在高端涂料上的占有率,会保持一定的进口量,但随着中国本土TDI性能的改进,其进口量会逐渐减少。
(4)韩国、台湾TDI凭借其低价格优势,短期会维持一定的进口量,但随着国内TDI竞争的日渐激烈,其进口量也会逐渐减少。
(5)未来国内进口TDI格局的预测
表2.1.2.2-3 未来国内进口TDI预测单位:万吨
表2.1.3.1-1 2004~2010年国内各区域TDI需求量的增长情况
由上表估计要到2008~2010年前后TDI供求基本平衡。
因此国内必须加速扩大TDI的产能,避免BASF及BAYER对我国市场形成垄断。
2.2 产品的竞争力分析
2.2.1 目标市场分析
在第一章总论中已充分阐述了本项目所具有的优势,即原料和成本的优势,投资的优势和区域及销售优势。
从项目竞争力分析,主要是产品的质量,产品的原材料及公用工程消耗,原材料及公用工程价格,前二者直接影响成本的高低,另一点是市场的容量,价格,销售渠道和方式。
现逐项分析如下:
(1)、兵器集团所属甘肃银光化学工业有限公司的产品质量与国外大公司如BASF 及BAYER在同一水平上,根据西北、东北、华北等用户反映都不错,与进口产品相当,其中原因之一是原料DNT的质量高于其他相关企业,为中间产品TDA的质量升级提供了保证。
(2)、关于原材料价格,现DNT由红光公司供给,距TDA装置1公里,若价格在7800元/吨左右,H2由天蓝化工有限公司集团供给,该公司距本工程12公里,H2的合同价格0.7元/Nm3,比银光公司的H2价格1.4元/Nm3低50%。
则TDA的车间成本为12982.47元/吨,对于售价18000元/吨比较有竞争力的。
(3)、关于投资
压缩机由进口改为国产,反应器和沉降槽只引进内件,节省投资2800万元。
(4)、建设周期短
由于银光公司的聚银公司在改造过程中,将淘汰的小规格反应器外壳加以利用变废为宝,只引进内件。
大大缩短了订货周期,充分利用红光公司的现有公用工程,使其投资省,成本最低,见效快。
2.3 营销策略
兵器集团统一规划,本公司的TDA产品作为股东公司的配套产品。
2.4 产品价格分析与确定
长期以来国内TDI供不应求,主要依靠进口,价格相对较高。
1994年9月,国内市场TDI 价格为19000~21000 元/吨。
1995年初,TDI价格上涨到21200~22000元/吨。
同期国际市场TDI 报价为2800美元/吨相当于23296元/吨,比年初上涨了30%,已接近历史最高价位,这是由于日本三井东亚等四家大厂和美国厂家停产检修和减产的原因,另一个原因是汇率变化的因素。
1997 年受国内化工市场整体回落的影响,TDI 价格为18000~20000元/吨。
1998年以后,国际原油价格的上涨带动国际化工市场价格的上扬,TDI价格略有升高,到2001年末又进入价格低谷期,跌至13400元/吨,创15年来进口价格历史最低值。
2002年国内TDI价格开始回升,从年初的14000~15000元/吨,上升至17500~18800元/吨,1~10月份平均价格为15420元/吨,2003年从年初1~2月份的20000元/吨下落至4月底17000元/吨,2004年价格回升基本在18300~22500元/吨之间波动,4月至5月为低价位区,2005年除5月出现低价18500元/吨以外,其它月份在19500~24000元/吨之间波动,2006年的1月至9月价格25000~28000元/吨之间波动,后期攀升到28000~36000元/吨之间。
基于上述分析,经股东公司商定,本项目经济评价TDA产品价格(含运输费用及17%的增值税)为18000元/吨。
第3章生产规模和产品方案
生产规模:3.5万吨/年TDA
年操作日按300天(7200小时)考虑,四班三运转。
产品方案:3.5万吨/年TDA
副产品:邻位TDA 0.2万吨/年
根据中国兵器工业集团公司的统一规划,红光公司拟建设3.5万吨TDA生产装置,以满足甘肃银达化工有限公司10万吨/年TDA技改项目TDA供应的缺口部分。
第4章.工艺技术方案
4.1 工艺技术方案的选择
4.1.1 工艺技术方案的比较与选择
目前国内外TDA 生产主要是DNT 加氢,可采用不同的催化剂,但均是采用带搅拌的加压反应釜。
催化剂有采用钯和镍两种、钯是贵金属,价格较贵,镍是一般金属价格便宜一些;反应温度在100~115℃比较接近;压力稍有不同,钯催化剂采用0.8MPa(g),镍催化剂采用 2.1MPa(g)。
从加氢反应机理看,是体积缩小的反应,六分子氢生成四个分子水,压力升高时反应进行有利。
现将二种方案比较如下:
两种加氢方案有所不同主要是催化剂不同,其他大同小异,分离流程可以自由组合,同技术无多大关系。
两种方案均是成熟可靠,取决于催化剂的消耗与价格。
根据初步估算,每生产 1 吨TDA,用钯做催化剂需消耗760 元,用镍做催化剂消耗168 元。
两者相差近600 元。
因此从经济合理性上,应选取镍法流程。
TDA合成反应主要有两种工艺,溶剂工艺和无溶剂工艺。
溶剂工艺一般采用乙醇作溶剂,反应器中的乙醇浓度范围6~15%wt。
溶剂的存在可以抑制某些副反应,但是溶剂本身又导致某些副反应的发生,如生成烷基化合物,它将在后续的光化反
应中形成脲类化合物,并且这种反应随温度的升高急剧加速,因而溶剂工艺的反应温度一般控制在100℃以内。
同高温反应相比,在这个温度下反应速度较慢,因而需要增加反应的停留时间,不可避免地增加了其它副反应的发生,同时反应停留时间的增加降低了反应器的生产强度,因此目前世界同类装置多采用无溶剂工艺。
无溶剂工艺一般采用120~130℃的反应温度,提高了反应器效率,另外同溶剂工艺相比节省了溶剂回收与循环的操作费用和设备费用。
根据以上综合比较,本设计推荐采用镍催化剂无溶剂工艺。
4.1.2 工艺技术描述
4.1.2.1反应部分
TDA是由DNT氢化反应得到的,氢化反应在气相(氢气)、液相和固相(镍催化剂)三相体系中进行,这种非均相催化反应可分成如下几个步骤:
a、氢气从气相进入液相,这一步的速度取决于温度、压力和搅拌情况;
b、DNT和氢气在液相中扩散,这一步主要受搅拌器效果的影响;
c、氢气和DNT被吸附在固体催化剂表面上;
d、氢气和DNT在固体催化剂的表面发生反应生成TDA和水;
e、产物TDA和水从催化剂表面解吸,溶解于液相中。
氢化反应方程式如下:二硝基甲苯加氢生成二氨基甲苯
Ni催化剂
C6H3(CH3)(NO2)2+6H2 6H3(CH3)(NH2)2+4H2O+8288.3KJ/KgTDA
120o C,2.1MPa
氢化反应为放热量很大的反应,必须及时把反应热传出。
在反应混合物中催化剂的浓度对反应速度的影响,呈线性关系,它的效率要受到沉降器沉降能力的限制。
在主反应的同时还伴随有一些副反应。
齐聚物残渣通常称为焦油,是在TDA反应和后续分离过程中形成的产物,它的生成速度受温度、停留时间、催化剂的影响。
温度越高(特别是高于220℃)、停留时间越长焦油的生成越多。
因此降低分离操作温度和减少高温区的停留时间是设计的重点。
另外通过研究发现,催化剂的存在将加剧焦油的生成,因此设计中需在粗TDA精制前采用过滤器将催化剂分离掉。