10万吨年精萘项目实施建议书.docx
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10万吨年精萘项目实施建议书
10万吨/年精萘项目建议书
1项目背景
1.1项目名称
精萘项目
1.2项目建设规模
建设规模：
10万吨/年
1.3项目建设地址
黑龙江省七台河新兴煤化工循环经济产业园区
1.4项目提出背景
2011年七台河市焦炭产能达到1000万吨，可以产生总量为25亿立方米的剩余煤气、45万吨煤焦油、12万吨粗苯。
如果从黑龙江省范围考虑，按黑龙江省焦炭产量1500万吨计算，可以产生37.5亿立方米剩余煤气、67.5万吨煤焦油、18万吨粗苯。
已经具备了向产品品种结构上深度开发的条件。
目前生产的多数是化工的基础原料，是化工产品产业链的基础产品，是精细化工产品的“粮食”。
要改变现有“只卖原粮”的局面，只有向精细化工领域迈进。
七台河市煤化工产业下步发展要继续以建立完善循环经济体系为重点，按照“稳煤、控焦、兴化”的总体发展思路，依托煤焦油、焦炉剩余煤气、粗苯这三条线，整合资源、集中优势，继续寻求延伸产业链条，搞好资源综合利用和延伸转化，实现资源循环利用、综合开发、高效增值，不断扩大煤化工产业的整体规模，形成全市工业经济加快发展新的增长极。
新兴煤化工产业园区位于七台河市新兴区辖区内，园区现有面积约4.7平方公里，一期增加2.9平方公里，达到7.6平方公里；二期将长兴乡马鞍村整村搬迁至长兴村，增加5.5平方公里，总体达到13.1平方公里；三期增加8.7平方公里，最终园区面积将达到21.8多平方公里，新兴煤化工产业园区是一个以煤焦化及下游产品为主体的产业园区。
园区功能齐备，水、电、路等基础设施建设基本到位。
基于上述政策和资源条件，提出一系列煤焦油项目，10万吨/年精萘项目是其中之一。
2产品性质与用途概述
萘为白色或微黄晶体，有强烈的气味，溶于醚、甲醇、无水乙醇氯仿等，常温下能升华，与空气混合能形成爆炸性混合物，属易燃固体，分子量128，密度 1.145g/cm3，沸点218℃，熔点80.2℃，闪点80℃，爆炸极限0.9～5.19%，自然点690℃，折射率1.58218。
精萘是工业萘进一步提纯制得的含萘98.45%以上、结晶点不低于79.3℃的萘产品。
精萘及萘系产品广泛应用于合成树脂、涂料、医药、农药、轻工、塑料、助剂等行业，可用于制取苯酐、β-萘酚、甲萘胺、H酸、丁腈橡胶、增塑剂、扩散剂、抗凝剂等产品，应当加以充分地利用，使其发挥更大的经济效益。
萘按其来源不同，分为煤焦油萘和石油萘。
萘来源于煤焦油，它是在1819年发现并于1821年从热解的煤焦油中分离出的较纯固体；另外在石油炼制过程中，利用催化裂解、重整等馏分为原料，经过加氢精制、催化脱烷基、脱氢等工艺也可获得萘，通称石油萘。
美国萘的来源有煤焦油萘和石油萘，而中国和其它国家只有煤焦油萘。
萘最初主要作为卫生球及制造农药的原料，第一次世界大战中，首先被德国用来生产邻苯二甲酸酐（苯酐）。
由于苯酐是重要的有机化工原料，需求量巨大，因而很快成为萘的最大用户并造成了20世纪40年代、50年代焦油萘的供不应求。
20世纪60年代，美国开发了石油萘生产技术；由于石油萘含硫低、纯度高，其供应量最高时占美国生产苯酐耗萘总量的40%以上。
石油萘的出现在当时一方面冲击了煤焦油萘的市场，但另一方面也促进了煤焦油萘精制技术及一些先进的结晶技术。
3国内生产状况、市场简要分析
3.1国内生产状况
中国的产萘企业主要集中在冶金系统，其中上海宝山钢铁公司、辽宁鞍钢公司、武汉钢铁公司、攀枝花钢铁公司以及北京首都钢铁公司是主要的产萘大户。
化工系统中，北京焦化厂、上海焦化厂、石家庄焦化厂等企业的产量也很客观，主要产品是工业萘。
东北
黑龙江美孚达有限公司
5
黑龙江黑化焦化厂
5
吉林通化金山化工有限公司
10
吉林长春振邦化工有限公司
5
辽宁本溪钢铁焦化厂
20
辽宁鞍钢焦化厂
20
辽宁鞍山附属有限公司
10
辽宁本溪东颢化工有限公司
15
华北
天津第三煤气厂
20
河北东旭化工有限公司
10
河北峰峰矿区鑫宝煤焦油厂
15
河北黄骅信诺立兴煤化工有限公司
45
唐山沙利玛化工有限公司
10
河北邢台旭阳焦化有限公司
15
河北宣钢焦化厂
15
秦皇岛华瑞煤焦化工有限公司
15
山西河津太兴煤焦化工有限公司
36
山西文水贤峰化工
6
山西绛县天宝化工
10
山西焦化集团
30
山西运城华信开发区通达化工
5
山西金尧焦化有限公司
16.5
山西合丰科技有限公司
15
山西安泽伦虎
5
山西远征化工有限公司
5
山西运城隆达工贸有限公司
20
山西文水金源
10
山西文水宏源
5
山西楼东俊安煤气化有限公司
5
山西孝义东正
15
山西孝义金岩
10
山西新绛恒德
5
山西德玺化工有限公司
20
山西绛县恒奇有限责任公司
10
山西恒信化工有限公司
5
山西大土河焦化责任有限公司
15
山西美宏佳化工有限公司
15
华东
安徽马鞍山钢铁焦化厂
13
江西黑猫炭黑股份有限公司
20
山东固德化工有限公司
35
山东杰富意振兴化工有限公司
40
山东济宁辰光杰克特煤化有限公司
40
山东莱钢焦化厂
10
山东济钢焦化厂
12
山东民生煤化有限公司
5
上海宝钢化工
60
西北
内蒙古鄂尔多斯恒旭炭素有限公司
8
内蒙古鄂尔多斯凯源有限公司
5
内蒙古包钢焦化厂
15
神华乌海能源有限责任公司
30
内蒙古乌海东能煤化有限公司
5
宁夏平罗县翔泰煤化工有限公司
5
宁夏西泰煤化工有限公司
17
西南
贵州贵阳煤气厂
3.6
贵州水城县泓权化工
15
云南曲靖众一煤化有限公司
15
云南云维集团
20
云南师宗焦化
5
四川达钢焦化厂
7.5
四川攀钢煤化工厂
15
华中
河南安阳鑫磊焦油化工有限公司
35
河南安阳钢铁焦化厂
15
河南博海化工有限公司
15
湖北武钢焦化厂
15
表1 主要工业萘生产企业表
精萘加工厂主要集中在华东地区。
较大型的加工企业有山东济宁辰光杰科特煤化、辽宁鞍钢焦化厂、上海宝钢化工有限公司、苏州林通化工科技股份有限公司、芜湖市三兴化工有限责任公司，生产工艺均为结晶法。
其中山东济宁精细有限公司也引进了瑞士Sulzer动态降膜结晶技术，建成规模1万t/a精萘装置。
3.2 精萘国内市场分析
精萘的下游应用主要是染料及有机染料中间体。
我国是世界最大的染料和有机染料生产国。
近几年，我国对精萘的需求一直持续增加，但到2008年金融危机后美欧经济的疲软使中国的出口削弱，也使我国的染料业受到一定影响，上游的精萘市场也起伏不定。
但是从数据看我国对精萘的需求量仍然很高。
海关资料显示，2009年我国精萘进口量1602万吨，出口量120万吨，进口金额1339万美元，出口金额174万美元。
可见国内精萘的缺口很大，大量依赖进口。
我国进口的精萘来源地为：
台湾省、日本、德国、比利时、捷克。
出口地区为美国、韩国、委内瑞拉。
我国萘的需求大于供给已是事实，并且有可能在相当一段时间内继续存在。
因此对我国炼焦企业而言，提高工业萘的收率及工业萘精制技术的进步至关重要。
4工艺技术方案简介
4.1技术方案简介
工业萘中的杂质主要是与萘沸点较接近的四氢萘、硫杂茚、二甲酚等。
如萘的沸点（218℃）和硫茚的沸点（219.9℃）相差不到2℃，因此为了制造纯度更高的精萘，就要利用萘与这些杂质熔点不同的物理性质进行分离，或者利用化学方法来改变它们的化学组成。
当前精萘的生产方法，有结晶法、加氢精制法、酸洗蒸馏法、升华法等。
传统的方法是酸洗法，由于产生废酸，造成环境污染，基本已经被结晶法和加氢精制法取代。
4.1.1结晶法
结晶法分为熔融结晶法和溶剂结晶法。
熔融结晶法的原理是基于混合物中各组分在相变时有重分布现象。
溶剂结晶法是利用萘与杂质在醇类中溶解度的差异使萘得到净化。
溶剂结晶法多数采用甲醇为溶剂，甲醇挥发性较大且有毒，并且实际生产中采用熔融结晶法的较多，所以下面介绍几种熔融结晶法：
1、间歇式分布结晶法—Prosbd法：
此法是由20世纪60年代法国Prosbd公司开发。
本法在捷克乌尔克斯焦油加工厂实施。
主要设备是8个结晶箱，分4步进行。
结晶箱的升温和降温通过一台泵、一台加热器和一台冷却器与结晶箱串联起来实现。
分布结晶法制取精萘的特点是：
原料单一，不需要辅助原料。
工艺流程和设备及操作都比较简单。
设备投资少。
操作时仅需泵的压送、冷却结晶、加热熔融，操作费用和能耗都比较低。
生产过程中不产生废水、废气、废渣，对环境无污染。
原料可用工业萘也可用萘油馏分，产品质量可用结晶循环次数加以调节，灵活性较大。
生产工艺较成熟，产品质量稳定，也可用于生产工业萘。
2、连续式多级分步结晶法—Brodie法：
此法又称萘区域熔融精制。
70年代澳大利亚联合碳化物公司研制了此法。
主要由析晶精制、精萘蒸馏、制片包装和温水循环4个系统组成。
此法的特点是：
连续生产过程，产品质量稳定。
因其基建投资和操作费用高，操作条件要求较严。
所以在中国目前还没有得到普遍应用。
上海宝钢化工1985年采用此装置运行。
宝钢三期精萘装置从法国BEFS公司引进，也是分步结晶法。
3、立管降膜结晶法-MWB法：
80年代末瑞士Sulzer公司开发。
此法由于采用独特的降膜结晶技术，有效地强化了萘熔体的传热与传质过程，设备处理能力提高。
我国鞍山化工总厂92年引进苏尔寿精萘加工装置，1994年投产，年产2万吨。
其他熔融结晶法还有80年代初德国吕特格公司开发的鼓泡式熔融结晶法，70年代末日本新日铁化学公司开发的连续结晶法（BMC法）。
4.1.2 加氢精制法
萘的催化加氢多采用Al-Co-Mo催化剂，也有采用Al-Ni-Mo催化剂的。
使萘中的硫茚、苯甲腈、茚、酚等杂质转化成易于除去的物质加以分离。
需指出的是在萘加氢净化过程中，不希望生成四氢萘，选择适当的加氢净化制度可以将四氢化萘的生成限制在0.3%以下（占加氢精萘比例）。
萘的加氢精制主要用于生产低硫萘，这种萘用于流化床生产邻苯二甲酸酐，可避免催化剂中毒，另外也适用于生产二萘酚、甲萘胺、H酸及苯胺染料中间体等化工产品。
4.1.3升华法
萘在远低于沸点时已具较高的蒸汽压，萘蒸汽冷却时不经过液相而直接凝结成固体。
利用此性质，使原料中的萘与高沸点的油类杂质分离，而得到高纯度的升华萘，此方法在现实生产中采用较少。
4.2 建议工艺方案流程
4.2.1 工业萘生产工艺流程
图1 双炉双塔工业萘连续精馏流程
1-原料槽；2-原料泵；3-原料与工业萘换热器；4-初馏塔；5-精馏塔；66-管式炉；7-初馏塔热油循环泵；8-精馏塔热油循环泵；9-酚油冷凝冷却器；10-油水分离器；11-酚油回流槽；12-酚油回流泵；13-酚油槽；14-工业萘汽化冷凝冷却器；15-工业萘回流槽；16-工业萘回流泵；17-工业萘贮槽；18-转鼓结晶机；19-工业萘装袋自动称量装置；20-洗油冷却器；21-洗油计量槽；22-中间槽
经碱洗后温度为80～90℃的原料，经静置脱水后，由原料泵2从原料槽1中抽出，打入原料与工业萘换热器3，与从精馏塔5顶部来的温度为218℃的萘蒸汽进行热交换使温度升至210～215℃，再进入初馏塔4。
原料在初馏塔中的初步分离，是靠管式炉6提供热量产生沿塔上升的蒸汽，靠冷凝冷却器9，油水分离器得到的酚油作回流进行分馏的，原料中所含的酚油以190～200℃汽态从初馏塔顶部逸出，进入酚油冷凝冷却器9被水冷凝冷却至30～35℃，再进入酚油油水分离器10，冷凝液中的分离水从分离器底部排入酚水槽（以待脱酚），冷凝液中的酚油则从分离器上部满流入酚油回流槽11，由回流泵12抽出，打入初馏塔4的顶部，以控制塔顶温度，其余酚油从回流槽上部满流入酚油槽13，送洗涤工序回收加工。
原料中所含的萘油和洗油馏分以液态混入热循环油，一起流入初馏塔底贮槽，再由初馏塔热油循环油泵7抽出，一部分打入初馏塔管式炉6，被燃料燃烧加热至265～270℃部分汽化后，再回到初馏塔下部，供作初馏的热量，另一部分则以230～235℃的温度打入精馏塔5。
精馏塔中的萘油、洗油混合馏分靠管式炉6循环加热而进行分馏，其中的萘以218℃的气态从精馏塔顶部逸出，经换热器3进行热交换后，再进入工业萘汽化冷凝冷却器14被水冷却至100～110℃，以液态进入工业萘回流槽15，部分工业萘由回流槽底被工业萘回流泵16抽出，打入精馏塔5的顶部，以控制塔顶温度，其余工业萘从回流槽上部满流入工业萘贮槽17，再放入转鼓结晶机18，便得到含萘>95%的工业萘。
流入精馏塔底贮槽的残油为245～250℃温度，被精馏塔热油循环泵抽出，一部分打入精馏塔管式炉6，被加热至275～282℃部分汽化后，又回入精馏塔内部，供作精馏的热量，多余的另一部分残油则打入洗油冷却器20，被水冷却后的洗油放入油库。
工业萘生产操作指标如表2所示：
对于常压和真空精馏，生产操作指标与当地大气压强及生产中采用的设备和管路的阻力密切相关。
表中给出的一些指标是中国东南沿海地区焦化厂的指标。
项目指标
已洗萘油
已洗萘洗混合分
已洗酚萘洗混合分
初馏系统 精馏系统
初馏系统 精馏系统
初馏系统 精馏系统
原料含萘量 %
原料水分 %
＞70
65-68
0.5
0.5
原料温度 ℃
80-90
80-90
管式炉温度 ℃
200-210 252-256
210-215 241-250
管式炉出口温度 ℃
252-254 274-278
265-270 275-282
塔顶温度 ℃
185-190 218-220
192-194 218-219
220
塔底温度 ℃
232-238 252-256
248-250 268-270
242-245 268-272
酚油冷却器出口温度 ℃
60-70
80-85
汽化器出口温度 ℃
110-120
103-104
塔底气相压力（9.8×10Pa）
0.4 0.8
0.4 0.8
回流比
1.5-2.5 1-1.3
煤气耗量 （m3/t工业萘）
4.85
表2 工业萘的操作指标
为了稳定管式炉的操作和工业萘的质量，还须注意以下几点：
（1）进料量要均匀稳定。
（2）原料水分稳定并小于0.5%，为了减少水分，操作中尽量避免停泵换槽。
（3）初馏塔和精馏塔残液应连续稳定排放，保持塔底液位稳定，排放量不宜频繁改变，一般为原料量的20%～25%。
若排放量过少，塔底液位上升，会造成物料和热量不平衡；反之，亦然。
（4）严格控制初馏塔温度。
若塔顶、塔底温度偏低，则酚油切割不尽，影响精馏塔操作，若塔顶、塔底温度偏高，则酚油中含萘量增加，既降低了萘的精制率，又容易堵塞酚油管道，一般按初馏塔切割的酚油含萘量应小于10～15%。
（5）严格控制精馏塔温度。
从塔顶切割工业萘中萘含量应大于95%，从塔底侧线切割而得低萘洗油中含萘量应小于5%，从塔底排出的残油含萘量应小于2%。
该工艺流程的特点是：
从初馏塔切取酚油，从精馏塔顶切取含量>95%的工业萘及低萘洗油，萘的精制率达90%左右，热效率高，操作费用和成本较低，而且操作稳定。
生产工业萘的主要设备如下：
1、精馏塔：
工业萘精馏塔一般采用浮阀塔，浮阀板层50～70层，塔径按处理量的大小有800～1200mm。
2、 冷凝冷却器：
冷凝冷却器是一个直径为1.2m，长为3.376m，冷却面积为122m2的列管式换热器，生产时冷却水走管内，萘蒸汽以138～140℃的温度从器顶进入管间，换热后再以80～90℃的温度从器底呈液体流出。
冷却水从器底进入，器上部以40～50℃温度流出。
3、 转鼓结晶机
其结构如图2所示：
图2 转鼓结晶机
4.2.2精萘的制备工艺
本项目推荐分步结晶法制取精萘工艺流程。
分步结晶法最先应用在捷克马尔克斯焦化厂，实际上这是一种间隙式区域熔融法，也是利用固体萘与杂质熔点的差别，而实现分离的，其工艺流程如图3所示：
图3 分步结晶法制取精萘工艺流程
1～8号-结晶箱；1～6-萘油槽（温度为结晶点）
本工艺所用原料为结晶点在71.5～73℃的萘油馏分，经碱洗脱酚后的馏分在60块塔板的精馏塔内精馏，从50层塔板引出结晶点为75～76℃的萘油作为结晶的原料。
分步结晶过程设有8个结晶箱，分四个步骤进行
（1）萘油（结晶点75～76℃）首先进入 1、2、3号结晶箱Ⅰ。
以2.5℃/h的速度根据需要进行冷却或加热。
萘油温度降低时有结晶析出，当降低至63℃时，放出不合格萘油（其结晶点为73℃）至萘油槽③。
将结晶箱Ⅰ升温至75℃，再放出熔化的萘油（其结晶点为75℃）至萘油槽②。
将结晶箱Ⅰ连续升温至剩下的结晶全部熔化，得到液体产品为工业萘，结晶点不小于78.9℃，放入萘油槽①，作为生产萘酚或精萘的原料。
（2）来自上步Ⅰ和下一步Ⅲ的结晶点为73℃，温度为90℃的萘油，在4、5号结晶箱Ⅱ中以5℃/h的速度冷却或加热。
当温度降至56℃时，放出结晶点为60℃的萘油至槽④，作为第Ⅲ步的原料。
再将结晶箱Ⅱ升温至71℃放出结晶点为73℃的萘油返回槽③使用。
最后升温至全部熔化，得到结晶点为75～76℃的萘油再返回第Ⅰ步生产工业萘。
（3）结晶点为60℃，温度为85℃的萘油装入6号和7号结晶箱Ⅲ，以6℃/h的速度冷却或加热，当冷却至48～49℃时，放出结晶点为50℃的萘油至槽⑤，作为第Ⅳ步的原料。
再将箱Ⅲ升温至57～58℃，放出结晶点为60℃的萘油返回槽④使用。
最后升温至全部熔化，得到结晶点为73℃的萘油作为第Ⅱ步原料。
（4）结晶点为50℃，温度为80℃的萘油装入8号结晶箱Ⅳ，以0.5～2℃/h的速度冷却或加热。
当冷却至28～32℃时，放出结晶点为30～33℃的萘油至槽⑥，含萘33%～37%。
这部分萘油硫杂茚含量高，可作为提取硫杂茚的原料或作为燃料油使用。
然后升温，放出结晶点为40～45℃的萘油返回槽⑤使用。
最后升温至全部熔化，得结晶点为60℃的萘油至槽④作为第Ⅲ步的原料。
结晶箱升温和降温的实现过程如图4所示。
冷却时，用泵使结晶箱管片内的水或残油经冷却器冷却，再送回结晶箱管片内，使管片内的萘油逐渐降温结晶；加热时，停供冷水，由加热器供蒸汽，通过泵循环使水或残油升温，管片间的萘结晶又吸热熔化。
图4 萘结晶箱升降温示意图
1-结晶箱；2-泵；3-加热器；4-冷却器；5-汇总管
5项目实施的经济效益和社会效益简要分析
5.1项目实施的经济效益分析
本项目建成后，正常运行年生产精萘10万吨，按目前市场精萘7500元/吨的价格计算，预计年销售收入7.5亿元，生产成本约5.8亿（详见表3），年销售收入税金及附加6000万元，预计可实现利润1.06亿元。
经估算，本项目总投资3.5亿元，按上述年利润计算，投资回收期为3.3年（不含建设期）。
序号
项目名称
单位
年耗
单价（元）
成本（万元）
1
原材料
52576.9
1.1
工业萘
吨
103092
5100
52576.9
2
燃料及动力
3000
3
人员工资
人
100
30000
300
4
管理费
58
5
设备折旧
2500
6
年总成本
58434.9
表3 生产10万吨精萘成本估算
5.2项目实施的社会效益
从目前情况看，该项目的社会效益，主要体现在如下方面：
1、本项目符合国家产业政策，有利于优化地区产业结构，带动周边地区经济发展，增加人民收入。
2、带动相关产业发展。
该项目所需建材、原料、包装及服务均可在当地解决，有利于促进建材、机械、建筑、包装、运输、服务等多种产业的发展，激活相关产品生产和服务企业，加快当地经济发展和社会进步。
3、增加就业机会。
在项目的建设过程中，可直接为建筑、安装部门提供就业机会，并间接为相关产业提供就业机会；项目建成后，所需工人从当地招聘，分流了当地农村剩余劳动力，缓解社会就业压力，一定程度上维护了社会和谐稳定。
4、促进当地经济发展。
项目正常生产后，预计年上缴税金6000万元，对当地经济发展将发挥重要作用。
5、该项目的建设，可为建设单位带来可观的经济效益。
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