天津市南港化工生態(tài)園區(qū)的構(gòu)建方案

化工學院2012級生物工程1班李軒3012207252

天津市南港化工生態(tài)園區(qū)的構(gòu)建方案

目錄

一.設計項目簡介

二.設計內(nèi)容分析

1?年生產(chǎn)能力1750萬噸石油煉制

2.乙烯生產(chǎn)能力123萬噸

3.聚乙烯(PE)生產(chǎn)能力16萬噸

4.聚丙烯6萬噸

5.環(huán)氧乙烷/乙二醇生產(chǎn)能力33163萬噸/年

6.對苯二甲酸生產(chǎn)能力30萬噸/年

7.純苯14萬噸

8.聚碳酸酯工程塑料(PC)生產(chǎn)能力20萬噸

三.合成工藝流程分析和選擇及草圖繪制

四.安全性與生態(tài)性分析

五.物質(zhì)集成鏈、能量鏈與產(chǎn)品鏈和資源設備信息共享

六.系統(tǒng)穩(wěn)定與區(qū)域整合

一.設計項目簡介

天津市南港工業(yè)區(qū)是以發(fā)展石油化工、冶金及重型裝備制造

產(chǎn)業(yè)為主導，以承接重大產(chǎn)業(yè)項目為重點，以現(xiàn)代港口物流業(yè)為

支撐，建成綜合性、一體化的現(xiàn)代工業(yè)港區(qū)。

南港工業(yè)區(qū)化工生態(tài)工業(yè)園的設計生產(chǎn)能力為：

?年煉油生產(chǎn)能力1750萬噸

?乙烯生產(chǎn)能力123萬噸

?聚乙烯生產(chǎn)能力16萬噸

?聚丙烯6萬噸

?環(huán)氧乙烷/乙二醇生產(chǎn)能力3.3/63萬噸

?對苯二甲酸生產(chǎn)能力30萬噸

?純苯14萬噸

?聚碳酸酯工程塑料（PC）生產(chǎn)能力20萬噸

結(jié)合化工過程設計概論課程所講內(nèi)容，提出南港化工生態(tài)工

業(yè)園區(qū)（優(yōu)化的產(chǎn)業(yè)鏈、能量鏈與產(chǎn)品鏈）的構(gòu)建方案，以盡可

能達到節(jié)能降耗減排（二氧化碳等廢氣）、原子經(jīng)濟性（變廢為

寶、循環(huán)利用等）、零排放（環(huán)境友好）目標。

二.設計內(nèi)容分析

不難看出，南港區(qū)化工項目是以石油煉制和石油化工為主導

的，而且石油化工的原料主要是石油煉制過程中所得到的石油儲

分和煉廠氣。那么我們就應該從石油煉制為起點，將煉油廠和石

油化工廠進行聯(lián)合，組成石油、化工聯(lián)合工業(yè)園區(qū)，利用燃油廠

提供的儲分油、煉廠氣為原料，生產(chǎn)各種基本有機化工產(chǎn)品和三

大合成材料。

1?年生產(chǎn)能力1750萬噸石油煉制

在不同的地域出產(chǎn)的原油中，各組燒類含量相差較大，在同

一種原油中，各組燒類在各個鐳分中的分布也有很大差異。并且

原油的組成和性質(zhì)對石油化工生產(chǎn)影響很大，對于以烯燒及其衍

生物為主要產(chǎn)品的生產(chǎn)，應盡量選用富含直鏈烷燒的烷基原油作

原料，而不宜用環(huán)烷基原油。我國所產(chǎn)石油大多屬于直鏈烷燒石

油，對于提高烯燒及其衍生物生產(chǎn)率大有裨益。

⑴原油一次加工

①原油預處理

油溶性鹽等。為了減少石油煉制過程中的能量消耗，穩(wěn)定蒸儲塔

-_并減

少二次加工過程的影響，必須對原油進行脫鹽脫水預處理。

②原油的常壓蒸儲

在常壓下，將原有預熱至200—240℃后送入初儲塔，塔頂蒸

出大部分輕汽油，塔底油送至常壓加熱爐加熱至360—370℃進入

常壓塔。常壓塔塔頂汽油僧分與初儲塔的輕汽油合并，稱為直儲

汽油，可作為催化重整生產(chǎn)芳燒的原料，也是裂解制取乙烯的重

要原料。從常壓塔側(cè)線出抽出其他不同沸點范圍的鐳分：航空煤

油鐳分，輕柴油鐳分，重柴油鐳分。

③原油的減壓蒸儲

常壓塔底產(chǎn)物是常壓重油。要想從重油中分離出裂化原料和

潤滑油儲分等各種高沸點偏分，且不破壞產(chǎn)品的質(zhì)量和收率，就

必須對其進行減壓蒸偏，是高沸點偏分在較低的溫度下汽化，以

避免高沸點儲分的分解。

⑵原油二次加工

原油的二次加工有催化裂化、加氫裂化、延遲焦化、催化重

整、烷基化、油品加氫精制、電化學精制以及潤滑油加工裝置等。

其目的在于提高輕質(zhì)油收率，提高油品質(zhì)量，增加油品品種以及

提高煉油廠的經(jīng)濟效益。通過二次加工，主要可獲得各種小分子

燒類。原油常、減壓蒸儲工藝流程如圖1所示。

⑶原油三次加工

三次加工主要是件煉廠氣進一步加工生產(chǎn)高辛烷值汽油和

各種化學品的過程，包括石油燒烷基化、異構(gòu)化、烯燒疊合等。

因此，我們可以考慮將煉油產(chǎn)和石油化工廠聯(lián)合，組成石油化工

聯(lián)合企業(yè)，利用燃油廠提供的俺分油、煉廠氣為原料，生產(chǎn)各種

基本有機化工產(chǎn)品和三大合成材料。

⑷分析

通過上面的分析，我們可以考慮使原油依次經(jīng)過初儲塔、常

壓加熱爐、常壓塔、減壓加熱爐、減壓塔，依次完成對原油的預

處理、常壓蒸儲和減壓蒸儲，并對各鐳分進行相應的產(chǎn)品化處理,

得到直儲汽油、石腦油、航空煤油、輕柴油、重柴油、及減壓渣

油。其中石腦油引到石油化工廠進行脫硫、催化重整后，可分離

油的部分流股引出進行裂解后，也可得到苯、甲苯、二甲苯以及

小分子烯燒，在后續(xù)生產(chǎn)過程中作為原料使用。另外，通過對其

得到各種所需的

燒類產(chǎn)品。

2.乙烯生產(chǎn)能力123萬噸

乙烯可通過直偏汽油、直儲煤油等儲分的裂解、分離處理得

到。考慮到要達到123萬噸/年的乙烯生產(chǎn)能力，以及16萬噸的

聚乙烯生產(chǎn)能力，這意味著必須要達到乙烯的實際生產(chǎn)能力要達

到139萬噸/年。這是一個非常大的產(chǎn)量，而且是在1750萬噸/

年的煉油能力基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。因此，可將減壓柴油進行加氫處理,

然后再催化裂解生產(chǎn)乙烯。

另外，聚丙烯生產(chǎn)過程中所要用到的原料丙烯也可通過與乙

烯生產(chǎn)類似的途徑制得，只是在分離過程中的分離條件略有區(qū)

別。

燒類裂解是石油系原料中的較大分子的燒類在高溫下發(fā)生

斷鏈反應和脫氫反應生成較小分子的乙烯和丙烯的過程。它包括

脫氫、斷鏈、異構(gòu)化、脫氫環(huán)化、芳構(gòu)化、脫烷基化、聚合、縮

合和焦化等諸多反應，十分復雜，所以裂解是許多化學反應的綜

合過程。一般通過燒類裂解過程的一次反應高溫裂解實現(xiàn)乙烯和

丙烯的生產(chǎn)，主要包括燒好的斷鏈反應、脫氫反應，烯好的斷鏈

反應，以及環(huán)烷燒的開環(huán)裂解反應。

3.聚乙烯(PE)生產(chǎn)能力16萬噸

聚乙烯樹脂(PE)是通用合成樹脂中產(chǎn)量最大的品種，在工

業(yè)、農(nóng)業(yè)、包裝以及日常工業(yè)中具有廣泛的用途。近年來，在各

工藝技術(shù)并存的同時，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。PE主要合成工藝比較

詳見表lo

表1列出了4種有競爭力的PE生產(chǎn)工藝——高壓法、淤漿

法、溶液法及氣相法。綜合比較看出:高壓法需特別技術(shù)與設備,

操作壓力高(150?400Mpa),投資大，近年來盡管LDPE市場受

LLDPE沖擊，但LDPE以其透光性、柔軟性及加工性好仍具有一

定競爭力,其工藝技術(shù)仍在開發(fā)之中。淤漿法和溶液法都使用溶

劑，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)能力受到限制。淤漿聚合中的一些低密度聚

合物在溶劑中溶解度大,溶脹后使反應體系粘度增大，導致操作困

難溶液法生產(chǎn)高分子量產(chǎn)品時溶液粘度增大，攪拌困難，限制

表1PE合成工藝比較表

項

高壓法淤漿法氣相法溶液法

目

釜式法管式法釜式法環(huán)管式流化床(UCC)反應條件及溶劑不同有3

反(ICI)(BASF)(Hochst)(phi11ips)種工藝

應SCLAIRTECH(杜邦加拿大

器公司)

類D0WLEX(杜邦化學公司)

型COMPACT(DSM)使用單個

或多個反應器

了生產(chǎn)能力的提高。氣相流化床工藝由于不受溶液法中粘度的限

制和淤漿法中溶解度的限制、投資和操作費用低、原料及公用工

程消耗低、產(chǎn)品范圍廣、操作彈性大等優(yōu)點而發(fā)展迅速,目前新

建裝置約70%采用氣相法工藝。這是PE工藝的發(fā)展方向。

流化床工藝可生產(chǎn)HDPE和LLDPE,尤其是LLDPE在主鏈

旁生成短支鏈，結(jié)晶度比LDPE高,填補了HDPE和LDPE之間的

性能空白帶,LLDPE與LDPE相比有優(yōu)異的抗刺穿性、抗沖擊性

及抗拉伸性能，可廣泛用于薄膜，如包裝、襯里膜及農(nóng)膜。另外

LLDPE比LDPE抗撕裂強度高，可用于模塑及管材等領(lǐng)域故

LLDPE在近20年來消費量增長迅速。氣相流化床工藝可生產(chǎn)熔

融流動指數(shù)(MFI從＜0.001直到＞100)和密度(890?970kg/m3)范

圍非常寬的產(chǎn)品，從70年代初開始迅速成為PE主導工藝，目前

(2000年)，單線最大生產(chǎn)能力已達0.45Mt/ao因此從上述PE工藝

比較看出，氣相流化床工藝是PE工藝中最具競爭力的生產(chǎn)工藝，

也是未來的發(fā)展方向，加之采用茂金屬催化劑，其市場競爭力將

更強。綜合上述分析，我們可以將聚乙烯生產(chǎn)工藝確定為采用茂

金屬催化劑催化的氣相流化床工藝。

4.聚丙烯6萬噸

聚丙烯樹脂是全球發(fā)展最快的熱塑性樹脂之一，全球消費量

目前僅次于線形低密度聚乙烯(LLDPE)。不斷增加的市場需求不

但加快了PP裝置的投資建設也推動了PP-

發(fā)主要集中于新催化劑、新工藝和新產(chǎn)品的研究。

⑴催化劑技術(shù)進展發(fā)揮先導作用

①傳統(tǒng)催化劑

傳統(tǒng)的聚丙烯催化劑如Zie^er-Natta催化劑一直在不斷發(fā)

展。Z/N催化劑近期的主要發(fā)展是拓寬Z/N催化劑體系的產(chǎn)品

范圍和開發(fā)給電子體系。主要表現(xiàn)在如下方面：能夠在反應器中

不經(jīng)減黏裂化得到高熔融流動指數(shù)(MFR)的產(chǎn)品;通過改進催化

劑，提高聚合物的結(jié)晶性和等規(guī)度;生產(chǎn)剛性更好的產(chǎn)品;降低產(chǎn)

品的熱封溫度;改進光學性能;采用兩段聚合雙峰樹脂生產(chǎn)技術(shù)使

聚丙烯樹脂的分子量分布更寬，使產(chǎn)品具有最優(yōu)的剛性和抗沖擊

性能的綜合性能;用兩個均聚反應器組成的反應器體系可以生產(chǎn)

分散度為3.2-10的產(chǎn)品;產(chǎn)品的撓曲模量可以達到2300MPa以

上。

另外，傳統(tǒng)Z/N催化劑和茂金屬的混合催化劑體系也將有

所發(fā)展，目前的主要發(fā)展是在單個反應器中生產(chǎn)雙峰分布或多峰

分布的樹脂，工藝更容易控制，

柔韌性更好。

②茂金屬催化劑

茂金屬催化劑是20世紀90年代以來最受關(guān)注的烯燒聚合催

化劑。茂金屬催化劑的

間規(guī)聚丙烯、等規(guī)聚丙烯和間規(guī)聚丙烯的共混物及超高性能的聚

丙烯抗沖共聚物。

③非茂金屬單活性中心催化劑

近幾年才開始發(fā)展的非茂金屬單活性中心催化劑由于具有

合成相對簡單，產(chǎn)率高且有利于降低催化劑成本，可以生產(chǎn)多種

聚烯凝產(chǎn)品的特點，預計將是今后若干年的研究熱點。

⑵聚合工藝向簡化流程方向發(fā)展

自1957年聚丙烯商業(yè)化投產(chǎn)以來，聚丙烯催化劑和工藝技

術(shù)的進步及產(chǎn)品應用的不斷開發(fā)，使聚丙烯成為全世界范圍內(nèi)最

有活力的聚合物之一。在70?80年代開發(fā)了高活性和高等規(guī)度

的催化劑，使聚丙烯工藝技術(shù)得到很大發(fā)展,簡化了流程，省去

了脫除催化劑殘渣和副產(chǎn)品無規(guī)聚合物等工序。同時催化劑和工

藝技術(shù)等各方面的改進使裝置的投資和生產(chǎn)成本不斷下降，企業(yè)

效益不斷改善，世界上許多聚丙烯工業(yè)公司都發(fā)展了自己的專有

技術(shù)。PP生產(chǎn)工藝主要分為淤漿法，本體法、氣相法及液相本

體和氣相相結(jié)合的工藝。在20世紀80年代前，占主導地位的

PP工藝是溶劑淤漿聚合工藝，但目前溶劑淤漿法由于工藝長，操

已被逐漸淘汰，而氣相和本體法顯現(xiàn)了

旺盛的生命力。近幾年新上的PP裝置幾乎90%以上都是氣相和

本體聚合工藝，而這些氣相和本體聚合工藝新的發(fā)展趨勢就是大

型化,目前各工藝大都接近40X10t/a的生產(chǎn)能力;另一個就是不

質(zhì)量更好產(chǎn)品單耗和能耗更低。

下面表2是對幾種典型工藝及其最新進展進行分析。

生產(chǎn)裝置大型化減低能耗和最大限度生產(chǎn)高性能化的產(chǎn)品,

是PP成套技術(shù)的發(fā)展方向。因此考慮到提高生產(chǎn)能力，進一步

減低PP產(chǎn)品的能耗和單耗，降低生產(chǎn)成本,提高工藝的市場競爭

力，以及技術(shù)上可行、工藝上合理、確保健康、安全、環(huán)保的基

礎(chǔ)上，宜選用氣相本體法進行合成。

5.環(huán)氧乙烷/乙二醇生產(chǎn)能力3.3/6.3萬噸/年

⑴環(huán)氧乙烷合成

工業(yè)上生產(chǎn)環(huán)氧乙烷有兩種方法,其一是氯醇法，其二是乙烯

直接氧化法。氯醇法于70年代在世界范圍內(nèi)已被淘汰，目前只

有少數(shù)發(fā)展中國家有少量生產(chǎn)。乙烯直接氧化法又分為空氣氧化

法及氧氣氧化法，由于氧氣氧化法具有環(huán)氧乙烷收率高,成本低，裝

置投資少等優(yōu)點，逐漸取代了空氣氧化法而成為占絕對優(yōu)勢的工

業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧乙烷方法。因此,在這里，考慮到綠色環(huán)保的因素，我們

直接排除對氯醇法的考慮,使用氧氣氧化法進行生產(chǎn)?？紤]到后

面乙二醇的生產(chǎn)是以環(huán)氧乙烷為原料進行的，故應使環(huán)氧乙烷的

年生產(chǎn)能力達到7.8萬噸。

乙烯氣化過程可分為深度氧化及有選擇性的氧化兩種反應，

前者直接生成二氧化碳和水，后者可有選擇地氧化成環(huán)氧乙烷，

所適用的催化劑為銀。在銀催化劑作用下乙烯有選擇性地發(fā)生氧

切血

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乙烯氧化是強放熱反應，尤其深度氧化反應，為選擇性氧化反

應放熱的十多倍。因此催化劑的選擇性非常重要,否則會因副反

應進行而引起操作條件的惡化，甚至變得無法控制，造成反應器

“飛溫”事故。

在乙始直接氧化制環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)工藝中原料乙烯消耗占

環(huán)氧乙烷生產(chǎn)成本的2/3,因此,降低乙烯消耗，或者說提高催化劑

的活性和選擇性是提高過程經(jīng)濟效益的最有效手段。因此致力于

銀催化劑的研究，包括活性組分、制造方法、載體、測試評價方

法等一直是非?；钴S的領(lǐng)域。

⑵乙二醇合成

乙二醇是石油化工的重要原料，是乙烯的重要衍生物之一，也

是二元醉中產(chǎn)量最大的產(chǎn)品，其用途很廣泛，是生產(chǎn)合成纖維、

塑料、油漆、膠黏劑、表面活性劑、炸藥等產(chǎn)品不可缺少的物質(zhì),

也可直接用作溶劑、防凍劑等。

生產(chǎn)乙二醇有很多途徑,可采用不同的原料和不同的方法進

行生產(chǎn)，通常以乙烯和合成氣為原料。以乙烯為原料常通過化學

反應轉(zhuǎn)化為二氯乙烷、氯乙醇、環(huán)氧乙烷、乙二醇單醋酸酯，乙

二醇二醋酸酯等物質(zhì)，通過它們的水解即可得乙二醇。亦可由合

成氣(CO,H2)通過化學反應生成乙二醇。

由乙烯直接氧化生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，再由環(huán)氧乙烷催化水合生產(chǎn)

乙二醇的方法是目前世界各國普遍采用生產(chǎn)乙二醇的方法。但這

條工藝路線由于乙烯氧化生成環(huán)氧乙烷的選擇性較低，使乙烯的

消耗定額高，而且進一步提高選擇性的困難較大。因而隨著合成

纖維及塑料生產(chǎn)的迅速發(fā)展，對乙二醇需要量的不斷增加，同時

也由于石油資源的限制及石油價格的上漲，促進了以合成氣為原

料生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)，從目前研究情況看，許多合成乙二醇的過程

均可與傳統(tǒng)的乙烯直接氧化再水合的工藝相爭。結(jié)合本生產(chǎn)項目

的實際，在前面的工藝步驟中已經(jīng)制備出環(huán)氧乙烷，因此考慮直

接以環(huán)氧乙烷為原料，直接水合生產(chǎn)乙二醇。

在液相中，環(huán)氧乙烷與水反應即可生成乙二醇：

CH:-CHt+H：0-?CH：-CHi

。II

OHOH

在通常條件下，此反應進行得很慢，無工業(yè)價值，要使反應

較快進行，就必須升溫或使用催化劑。目前環(huán)氧乙烷催化水合生

產(chǎn)乙二醇的方法主要有：液相酸催化水合法，陽離子交換樹脂水

合法，加壓水合法等。

6.對苯二甲酸生產(chǎn)能力30萬噸/年

對苯二甲酸(TA)是一種重要的、具有廣闊應用前景的基礎(chǔ)化

工原料，廣泛應用于化工和聚酯工業(yè)生產(chǎn)中。TA工業(yè)上傳統(tǒng)生

產(chǎn)方法主要以對二甲苯為原料、金屬鹵化物為催化劑的液相空氣

氧化技術(shù)，但此技術(shù)會產(chǎn)生重金屬污染物，且鹵化物腐蝕設備。

20世紀50年代以來，國外相繼開發(fā)了幾種非硝酸氧化法合成TA

的新工藝，例如英國諾丁漢大學與杜邦聚酯技術(shù)公司合作，開發(fā)

了在超臨界水中從對二甲苯生產(chǎn)TA的連續(xù)法綠色工藝。

下面首先就當前主要的對苯二甲酸的合成方法作簡要說明。

1-液相氧化；2-甲酯化；2a-分步甲酯化；3a-醋酸介質(zhì)中液相氧化；3b-硝酸氧化；

4-對苯二甲酸精制；5-用環(huán)氧乙烷乙基氧化；6-與乙醇酯交換；7-與乙二醇直接酯化；

8-氨化氧化；9-水解及脫氨；10-用乙二醇醇解；11-氣固相催化氧化；12-中和為鉀鹽;

13-轉(zhuǎn)位；14-歧化；15-黑基化；16-酸化；17-水解

上述合成方法中，有幾種是以對二甲苯為原料的合成TA方

法，還有幾種是以其它原料合成TA的方法。其中液相氧化法技

術(shù)已日趨成熟，是現(xiàn)在主要工業(yè)生產(chǎn)方法，缺點是使用了有毒催

化劑，不符合綠色化學標準。

加氫精制法特點是溶劑損失很小，能有效控制結(jié)晶的粒徑大

小，生產(chǎn)成本較低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。該方法是目前世界上TA生

產(chǎn)的主要方法，目前裝置產(chǎn)能占世界TA總量的80%以上。

精密氧化法的缺點是溶劑醋酸(HAc)的消耗量比較大。其生

產(chǎn)的MTA用于生產(chǎn)聚酯，對聚合反應要求較高，要添加某些助

劑來封閉醛基。

超臨界法使用無毒溶劑代替環(huán)境不友好的有機溶劑，是實現(xiàn)

綠色化學的有前景的方法之一。以前對合成TA的經(jīng)濟性評估有

又很多，Jennifer等對高溫水中合成對苯二甲酸的經(jīng)濟性和環(huán)保

性做了最新評估。結(jié)果顯示這兩種方法的總投資基本相同。但由

于高溫水氧化法可以減少污染物(如澳)的排放，所以它作為乙酸

法合成對苯二甲酸的替代法前景非常樂觀。消極的方面，基于超

臨界水的過程涉及高溫水，需要動力成本消耗，還存在反應器材

料的腐蝕問題，而且如果將這個過程用于商業(yè)目的，需要進一步

研究，必須使得對苯二甲酸的收率高于文獻報道的值。

生物酶氧化法優(yōu)勢在于在相對溫和的條件下進行且?guī)缀醪?/p>

產(chǎn)生廢物，前景非常樂觀，但需要克服一些技術(shù)上的困難?，F(xiàn)行

合成TA所用的無機催化劑都是在高溫高壓的操作條件下，而且

產(chǎn)生大量的重金屬廢物。而酶氧化法在相對溫和的條件下進行且

幾乎不產(chǎn)生廢物。但生物轉(zhuǎn)化對二甲苯的現(xiàn)行系統(tǒng)還不能工業(yè)

化，它存在兩個缺點：1）理論上的限制就是對二甲苯的第二個甲

基不能被氧化，過氧化氫會減弱CPO的活性：2）系統(tǒng)中的對二

甲苯在水中的溶解度小。目前的研究表明這些技術(shù)上的困難在將

來有可能被克服。

本項目中要實現(xiàn)對苯二甲酸年產(chǎn)量30萬噸的設計，本著經(jīng)

濟合理并且綠色環(huán)保的設計要求，宜選擇加氫精制法進行合成。

該工藝以石油煉制二次加工裂解抽提出的對甲苯為原料，分為粗

對苯二甲酸生產(chǎn)（即圖2中的步驟3a）及其精制（即圖2中的步驟4）

兩部分。它是以Co2+-Mn2+-Br—為催化劑，乙酸為溶劑，空氣

為氧化劑，將對二甲苯氧化成對苯二甲酸。在對二甲苯生成TA

同時，還產(chǎn)生了一部分副產(chǎn)品，如4—竣基苯甲醛（4-CBA）、對甲

苯甲酸、苯甲酸和間苯二甲酸等，所有這些雜質(zhì)除4-CBA以外

都經(jīng)過結(jié)晶、過濾處理除掉。精制段是以水為溶劑，將雜質(zhì)4-CBA

加氫催化轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品TAo由于加氫精制法成為合成對苯二甲酸

的主要工業(yè)方法，所以一直以來人們致力于對此法的反應條件和

催化劑的研究，因此在技術(shù)上、設備上更加成熟可行。

7.純苯14萬噸

苯是重要的石油化工原料，產(chǎn)量大，來源廣泛?，F(xiàn)在工業(yè)上

有多種生產(chǎn)苯的方法，其一為煤煉焦過程副產(chǎn)的輕焦油，歷史上

曾是唯一的工業(yè)來源，隨著苯的需要量增加，石油苯的出現(xiàn)，煤

焦油苯已降為次要地位。

原油中僅含有少量的苯及其它芳燒，沒有分離的價值，石油

必須經(jīng)各種加工后才能得到含苯等芳煌的鐳分，再經(jīng)分離提純得

到高純度的苯。其中最主要的方法是催化重整過程及由石油儲分

裂解生產(chǎn)乙烯過程副產(chǎn)焦油分離苯。

石油芳燒是目前及將來相當長時期內(nèi)苯的主要來源，其中以

催化重整生產(chǎn)芳燒為主要工藝。但催化重整生成的芳煌中苯的收

率較低，甲苯及二甲苯的收率較高，催化重整的發(fā)展規(guī)模常受到

直儲汽油供應量的限制。因此，各煉油廠多利用二次加工汽油加

氫處理后作為催化重整的原料以擴大其原料來源，以期增產(chǎn)芳

運而生，其特點是可以利用丙烷、丁烷等輕質(zhì)燒、以及劣質(zhì)油品

生產(chǎn)芳燒，從而大大擴大了石油芳燒的原料來源。

其次是乙烯工廠的副產(chǎn)裂解焦油，其中苯含量較其它芳燒

高。生產(chǎn)乙烯的原料和裂解條件不同，乙烯收率不同，裂解焦油

的組成以及苯等芳煌收率也不同。因此，苯的來源和規(guī)模受到乙

烯裝置裂解原料的制約。裂解焦油組成復雜，含不飽和化合物較

多，必須經(jīng)過加氫才能作為進一步分離芳燒或脫烷基制苯的原

料。

苯和二甲苯是芳煌中需要量較大的產(chǎn)品，甲苯則較少，因此

甲苯脫烷基歧化將其轉(zhuǎn)化為苯和二甲苯，滿足了市場的需要。甲

苯脫烷基制苯有熱脫烷基法與催化脫烷基法。熱脫烷基法反應溫

度較高，過程無需催化劑，空速大、反應器體積小，運轉(zhuǎn)周期長,

可達一年以上，對原料的適應性強，允許原料中芳燒含量可低達

30%,補充氫的雜質(zhì)含量不受限制，氫耗低，產(chǎn)品苯的純度高，

因此較催化脫烷基優(yōu)越，廣泛被采用。

甲苯歧化及烷基轉(zhuǎn)移雖增加二甲苯的收率，但卻減少了苯的

收率，因此要考慮二者間的供需平衡，實現(xiàn)本項目中苯的生產(chǎn)需

求和對苯二甲酸生產(chǎn)過程中對二甲苯的需求。

8.聚碳酸酯工程塑料（PC）生產(chǎn)能力20萬噸

聚碳酸酯（Polycarbonate,簡稱PC）作為一種綜合性能優(yōu)良的

熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊性能、耐蠕變性能、較高的

抗張強度、抗彎曲強度、伸長率和剛性，并具有較高的耐熱性和

耐寒性，可在-100℃?140℃溫度范圍內(nèi)使用，電性能優(yōu)良、吸水

率低、透光性好。由于性能優(yōu)異，其應用領(lǐng)域非常廣泛，已進入

到汽車、電子電氣、建筑、辦公設備、包裝、運動器械、醫(yī)療保

健、家庭用品等領(lǐng)域，而且正迅速地擴展到航空、航天、電子計

算機、光盤等高新技術(shù)領(lǐng)域，尤其在光盤的應用上發(fā)展更快。

PC工業(yè)化生產(chǎn)工藝主要分為兩大類。第一類是使用光氣的

生產(chǎn)工藝。第二類是完全不使用光氣的生產(chǎn)工藝。截止2004年

底，全世界PC總生產(chǎn)能力接近3.0Mt/a。其中，光氣法PC生產(chǎn)

工藝約占總生產(chǎn)能力的90%。除美國GE公司少部分生產(chǎn)裝置（生

產(chǎn)能力約170kt/a）和中國臺灣奇美公司65kt/a生產(chǎn)裝置外，世界

其他PC生產(chǎn)裝置全部使用光氣作為生產(chǎn)原料。但該方法要使用

劇毒的光氣(COC12),而且還有許多環(huán)境和經(jīng)濟方面的不足，不

符合環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展的社會潮流。

近年來，全世界環(huán)境保護呼聲日益高漲，各國都相繼頒布了

更為嚴厲的環(huán)保法規(guī)，相應的排放標準也更為苛刻，光氣法必然

會被逐漸淘汰。因此，發(fā)展一種環(huán)境友好、經(jīng)濟效益高的合成方

法，成為綠色化學迫切需要解決的問題。

作為南港化工生態(tài)工業(yè)園區(qū)新上馬的年產(chǎn)20萬噸超大規(guī)模

雙酚A型聚碳酸酯項目，環(huán)保問題不容忽視。本著技術(shù)可行、經(jīng)

濟合理、環(huán)境友好以及安全生產(chǎn)的宗旨，我們應該選取更為綠色

的非光氣法生產(chǎn)工藝。下面就對非光氣法生產(chǎn)工藝作簡要闡述。

以碳酸二甲酯(DMC)和苯酚作為原料生產(chǎn)DPC,可以完全避

免使用劇毒的光氣。反應式如下所示：

。O

CH10coeOH―O—C—0-*CHQH

反應在串連的雙塔中進行。苯酚從第一塔的中上部進料，新

鮮的DMC以及從第二塔循環(huán)回來的部分物料混合后在中下部進

料，通過反應精儲，在第一塔的底部采出甲基苯基碳酸酯進入第

二塔中部，甲醇和少量DMC由第一塔上部蒸出。在第二塔中，

甲基苯基碳酸酯經(jīng)過自身的酯交換反應，生成的DPC由塔底抽

出，DMC從塔頂抽出后循環(huán)回第一塔重新參加反應。

其中DPC的原料DMC工業(yè)化生產(chǎn)工藝主要有酯交換法和

甲醇跋基氧化法。

酯交換法是以CO2為原料生產(chǎn)PC的工藝流程：先以CO2、

環(huán)氧乙烷為原料，在氣相條件下，通過高壓和催化劑作用生產(chǎn)碳

酸乙烯酯（EC）,然后EC和甲醇進行酯交換反應生產(chǎn)DMCoDMC

再和苯酚進行酯交換反應生產(chǎn)DPC,副產(chǎn)物乙二醇可以作為聚

合級PC原料出售。反應式如下所示：

OOO*CH,OH

CO,?H:C—CH,

HjC-Cl{x

該工藝已有生產(chǎn)能力約65kt/a的工業(yè)裝置（2006年，以DMC

計），原料CO2可以是環(huán)氧乙烷/乙二醇（EO/EG）裝置的副產(chǎn)物。

除此之外，乙二醇通過此方法生產(chǎn)，與傳統(tǒng)的蒸儲提純工藝相比,

可以節(jié)約大量蒸汽耗量。

非光氣法PC工藝完全擺脫使用劇毒的光氣作為生產(chǎn)原料。

同時聚合階段采用本體聚合，不用溶劑，主要原料是CO（來自氣

化裝置）、CO2（來自乙二醇排放氣），具有成本低、容易得到等優(yōu)

點。主要缺點是，由于后期的熔融縮聚反應時體系黏度逐漸增大。

導致體系中小分子物質(zhì)排放困難，因此設備較復雜，工藝操作要

求高。

甲醇斑基氧化法是以co和甲醇為原料，通過甲醇跋基氧化

法生產(chǎn)DMC。

n

CHjOH?CO+0aCHjOCOCH,4HX)

甲醇跋基氧化法的成熟工藝有意大利Enichem公司的液相

催化工藝和日本宇部公司氣相催化工藝，催化劑分別是CuC12

和CuC12、NOo液相工藝的主要缺點是設備腐蝕問題，甲醇最

大轉(zhuǎn)化率98%;氣相工藝是20世紀90年代的新技術(shù)，甲醇轉(zhuǎn)化

接近100%。GE公司的非光氣法PC裝置采用以CO為原料合成

DMC的工藝，然后再合成DPC,最后通過DPC和雙酚A熔融縮

聚反應生產(chǎn)PC。

綜合考慮項目生產(chǎn)實際以及綠色生產(chǎn)的要求,我們決定應該

采用非關(guān)起發(fā)進行生產(chǎn)。以碳酸二甲酯(DMC)和苯酚作為原料生

產(chǎn)DPC,而DMC的生產(chǎn)工藝宜采用酯交換法進行，這樣可以充

分利用前面環(huán)氯乙烷的合成。

三.合成工藝流程分析和選擇及草圖繪制

下面對各產(chǎn)物的合成工藝逐個列出。

-

常域灑油

同1?

壓常

常樂

5.壓

加

格a.

熱塔

爐塔

-爐

.

陽3原油索今后葛鐲工藝觀秋

四.安全性與生態(tài)性分析

生態(tài)工業(yè)技術(shù)的開發(fā)應該遵循減量化原則、再利用原則、再

資源化原則這三個原則。

減量化原則注重將產(chǎn)品靈活化，根據(jù)消費的功能需求來優(yōu)化

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開發(fā)出性能更好、更加“靈巧”的產(chǎn)品或技術(shù)，以此

減少資源和能源的消耗。在減量化原則中，要遵循物質(zhì)轉(zhuǎn)化中低

物耗、低能耗工藝優(yōu)先的原則，使資源的利用率達到最高。

再利用原則指的是重要元素在工業(yè)系統(tǒng)中的循環(huán)代謝。如通

過化學加工，將副產(chǎn)物分解進行資源循環(huán)利用。

再資源化原則是針對廢棄物的回收利用而言。

所以一個生態(tài)化工項目或者園區(qū)的“靜脈產(chǎn)業(yè)”建設是十分

重要的，“誰制造，誰分解；誰銷售，誰回收；誰污染，誰治理”

等理念的推進是十分必要的。

所謂靜脈產(chǎn)業(yè)，即資源再生利用產(chǎn)業(yè)，是以保障環(huán)境安全為

前提，以節(jié)約資源、保護環(huán)境為目的，運用先進的技術(shù)，將生產(chǎn)

和消費過程中產(chǎn)生的廢物轉(zhuǎn)化為可重新利用的資源和產(chǎn)品，實現(xiàn)

各類廢物的再利用和資源化的產(chǎn)業(yè)，包括廢物轉(zhuǎn)化為再生資源及

將再生資源加工為產(chǎn)品兩個過程。作為解決廢棄物快速增長的一

個良好途徑，靜脈產(chǎn)業(yè)應當在新上馬的南港化工項目中得到充分

應用，以有利于生態(tài)化工建設。

在生態(tài)化工園區(qū)的建設中，我們應當充分運用工業(yè)生態(tài)學、

系統(tǒng)工程、化學工程的理論和方法，從元素代謝與物質(zhì)循環(huán)、工

業(yè)共生、柔性、演變進化、能量集成、水集成、關(guān)鍵鏈結(jié)技術(shù)、

與自然生態(tài)協(xié)調(diào)、信息系統(tǒng)等多個方面，對南港生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)的

生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈進行定量的分析與比較，得到平均路徑長度、原子利

用率、共生效益、柔性指數(shù)、生態(tài)生產(chǎn)力等一系列生態(tài)系統(tǒng)特性

指標，建立了一套系統(tǒng)的生態(tài)工業(yè)分析方法和指標。在上述分析

的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)今已有的生態(tài)化工園區(qū)的建設經(jīng)驗及案例，完

成南港生態(tài)化工建設。

在前面的工藝分析中，已經(jīng)在簡要的分析基礎(chǔ)上挑選出了較

為適宜的產(chǎn)品合成路線。在對各合成路線進行深入開發(fā)試驗分析

之后，再通盤考慮園區(qū)的產(chǎn)品物料網(wǎng)絡建設，以及熱交換網(wǎng)絡的

建設。并且在網(wǎng)絡構(gòu)建的過程中，應當同步考慮到經(jīng)濟合理、技

術(shù)可行、環(huán)境友好等諸多因素。

五.物質(zhì)集成鏈、能量鏈與產(chǎn)品鏈和資源設備信息共享

1.物質(zhì)集成鏈、能量鏈與產(chǎn)品鏈

構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈，整個生產(chǎn)過程形成“資源-廢棄物-再生資源”

的物質(zhì)和能量的閉路循環(huán)流動，盡量實現(xiàn)廢棄物的“零排放”。

這樣極大地降低了生產(chǎn)成本和環(huán)境成本。通過加強上下游生產(chǎn)單

位之間的合作與交流，在一定程度上能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強生

產(chǎn)單位的競爭力。同時，園區(qū)內(nèi)布局的網(wǎng)絡化和集中化，不僅大

大節(jié)約了工業(yè)用地，而且能夠產(chǎn)生極大的集聚效應。

在石化產(chǎn)業(yè)方面，南港工業(yè)區(qū)將重點發(fā)展石油化工、聚酯化

纖、精細化工和能量綜合利用四條循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，延伸30條

產(chǎn)品鏈，打造國家級石化產(chǎn)業(yè)基地。建設原油、成品油國家戰(zhàn)略

儲備庫和商業(yè)儲備庫，儲備能力達到2000萬噸；建設煉化一體

化項目和10個百萬噸級通用樹脂、工程塑料項目。

例如：

⑴環(huán)氧乙烷產(chǎn)業(yè)鏈：包括乙二醇醒、聚對苯二甲酸丙二醇酯、

乙醇胺、甲硝哇等4個系列5套裝置。其中聚對苯二甲酸丙二醇

酯是性能優(yōu)異的工程塑料，也是一種新型的化纖原料，其纖維制

品具有良好的回彈性、尺寸穩(wěn)定性和染色性能，在服裝領(lǐng)域有廣

闊的應用前景，國內(nèi)尚無工業(yè)生產(chǎn)裝置。

⑵生物質(zhì)乙烯產(chǎn)業(yè)鏈：包括乙醇制乙烯、OCT、乙烯-醋酸

乙烯共聚物等4個系列。采用生物質(zhì)發(fā)酵制得的乙醇為原料制乙

烯，在石油資源日益緊張的情況下具有重要意義，其競爭力將會

隨著技術(shù)水平的提高逐步顯現(xiàn)。乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)

無毒，是綠色環(huán)保型產(chǎn)品，有優(yōu)異的綜合性能，廣泛用于建筑、

紡織、農(nóng)用薄膜、汽車、包裝、鞋業(yè)、電子等領(lǐng)域。

⑶丙烯產(chǎn)業(yè)鏈：包括聚碳酸酯、ABS、環(huán)氧氯丙烷及其衍生

物等三個系列。其中：聚碳酸酯作為綜合性能優(yōu)良的非晶型熱塑

性樹脂，是發(fā)展最快的工程塑料之一。ABS樹脂具有優(yōu)異的綜合

性能。這兩個品種在汽車、建材、電子電器等領(lǐng)域有廣泛的應用，

等等。

這種可以將生產(chǎn)丙烯精產(chǎn)生的廢氣氫氟酸，用于生產(chǎn)重要的

化工中間體甲基丙烯酸甲酯；將乙烯裝置產(chǎn)生的廢氣二氧化碳回

收利用，用于生產(chǎn)工程塑料和聚碳酸酯。整合特定區(qū)域內(nèi)的相關(guān)

產(chǎn)業(yè)，在生產(chǎn)的源頭投入資源，把上游企業(yè)產(chǎn)生的廢棄物作為中

游企業(yè)的資源，把中游企業(yè)產(chǎn)生的廢棄物作為下游企業(yè)的資源，

直到園區(qū)生產(chǎn)末端廢棄物趨向零排放。

不同生產(chǎn)單位之間通過資源共享和廢棄物交換構(gòu)成互惠共

生的產(chǎn)業(yè)鏈。這是生態(tài)園區(qū)的本質(zhì)特征，能夠解決傳統(tǒng)園區(qū)中由

于各單位生產(chǎn)過程相互獨立造成資源高消耗、廢棄物高排放的問

題。生態(tài)園區(qū)中沒有真正的廢棄物，通過橫向耦合，上游生產(chǎn)單

位的生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢棄物可以作為下游生產(chǎn)單位的資源進行

再利用，各生產(chǎn)單位之間形成共生網(wǎng)絡，實現(xiàn)資源共享和能量多

級利用，變污染負效益為經(jīng)濟正效益。通過模擬自然生態(tài)系統(tǒng)，

對園區(qū)企業(yè)及產(chǎn)業(yè)進行重新設計，將非生態(tài)企業(yè)及沒有完全實現(xiàn)

內(nèi)部耦合的生態(tài)企業(yè)產(chǎn)生的廢棄物重新投入生產(chǎn)，能夠提高資源

利用率，并在園區(qū)層面降低資源的整體消耗水平。同時，通過構(gòu)

建資源共享和廢棄物交換的產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡，最終能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域廢

棄物的“零排放”，減輕區(qū)域環(huán)境治理的壓力。

水系統(tǒng)集成：這里特意把它提出來，是想強調(diào)生態(tài)園區(qū)，節(jié)

能減排，節(jié)約用水和高效率的用水時極其必要的。水系統(tǒng)集成也

可視為上述物質(zhì)集成的一個特例。生態(tài)工業(yè)園區(qū)中，可以將水細

分成更多的等級，例如超純水（用于半導體芯片制造）、去離子

水（用于生物或制藥工藝）、飲用水（用于廚房、餐廳、噴水池）、

清洗水（用于清洗車輛、建筑物）和灌溉水（用于草坪、灌木、

樹木等景觀園藝）等。由于下一級使用的水質(zhì)要求較低，因而可

以采用上一級使用后的出水。例如目前許多企業(yè)采用的水循環(huán)利

用系統(tǒng)，即“清水一第一次清循環(huán)水一第二次濁循環(huán)水”的循環(huán)

過程以及蒸汽冷凝回用、間接冷卻水循環(huán)利用、封閉水循環(huán)等技

術(shù)，都可以在生態(tài)工業(yè)園區(qū)中跨企業(yè)采用。

在水的多用途使用時，有時需要進行必要的水處理，以除去

進水中的有害固體物質(zhì)和液體物質(zhì)，盡量提高水的純凈度。

處理后的水再回用于同一工段，或用于質(zhì)量要求低一級的用

水。水處理方法可根據(jù)不同的情形采用冷卻、分離、過濾、超濾、

反滲透、消毒、沉淀、生物處理、濕地處理等工藝。

與此同時，園區(qū)也要實現(xiàn)總能源的優(yōu)化利用，最大限度地使

用可再生資源（包括太陽能、風能、生物質(zhì)能等）。在某些情況

下，園區(qū)總能源消耗量甚至可能減少50%。一種途徑是能源的梯

級利用。根據(jù)能量品位逐級利用，提高能源利用效率。在園區(qū)內(nèi)

根據(jù)不同行業(yè)、產(chǎn)品、工藝的用能質(zhì)量需求，規(guī)劃和設計能源梯

級利用流程，可使能源在產(chǎn)業(yè)鏈中得到充分利用。

另一種途徑是熱電聯(lián)產(chǎn)。我國的熱電聯(lián)產(chǎn)已經(jīng)有40多年的

歷史，在園區(qū)中，應因地制宜地利用工業(yè)鍋爐或改造中低壓凝汽

機組為熱電聯(lián)產(chǎn)，向園區(qū)和社區(qū)供熱、供電，從而達到節(jié)約能源，

改善環(huán)境，提高供熱質(zhì)量的作用，同時節(jié)約成本、提高經(jīng)濟效益。

如把熱電廠產(chǎn)生的大量灰渣作為生產(chǎn)水泥或新型建筑材料

的原料；將通常用作燃料使用的乙烯焦油，用于提取蔡等重要化

工原料。

要極大程度上達到物質(zhì)集成，在企業(yè)之間，將廢物作為潛在

的原料或副產(chǎn)品相互利用，通過物質(zhì)、能量和信息的交換，優(yōu)化

園區(qū)內(nèi)所有物質(zhì)的使用和減少有毒物質(zhì)的使用；在園區(qū)之外，充

分利用物質(zhì)需求信息，形成輻射區(qū)域，使園區(qū)在整個經(jīng)濟循環(huán)中

發(fā)揮鏈接作用，拓展物質(zhì)和能量循環(huán)空間。

可以建立物資和廢物交換中心，負責各企業(yè)物資的交換和副

產(chǎn)品與廢物的處置。

2.資源設備信息共享

改變企業(yè)各自建設配套設施的傳統(tǒng)模式，堅持公用工程一體

化建設原則，通過建設工業(yè)氣體中心、自來水廠、熱電廠、污水

處理