0kt/a醇酯十二的連續生產工藝技術

1. 總論

本項目的技術核心是由異丁醛為初始原料，生產2,2,4－三甲基－1,3－戊二醇單異丁酸酯（商品名稱：醇酯十二）的連續化生產技術。

項目的工藝技術開發過程工業化目的明確，采用了相比于國內裝置更為先進的技術機理理念，綜合技術水平看齊世界先進。具有工藝流程簡單，控制手段先進，產品質量優異，綜合成本消耗低的技術特點。

1.1. 醇酯十二

1.1.1. 醇酯十二 物化性質概述

醇酯十二化學名稱：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   稱：CS-12。

醇酯十二主要物化性質見表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，低冰點的非水溶性二元醇酯，它本身無毒，與多種溶劑均有非常好的相溶性，是普遍公認的綠色溶劑。醇酯十二是水性乳膠類聚合物的強溶劑且水解穩定性能高，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，主要表現在以下幾個方面。

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，也就是具有極強的聚結能力。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），可以擴大使用高玻璃化溫度類聚合物的水性漆在不同環境溫度下的使用范圍。

2) 可以促進水性漆成膜

　　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，更易于對膠粒的溶脹；醇酯十二的揮發速度低，成膜前保留在水性漆涂層中，溶劑作用不會受到水的揮發影響，成膜的單釜連續性好；而其又具有適宜的揮發度，在水性漆成膜后短時間內完全揮發掉，不會影響水性漆配方設計所預期的硬度和光澤，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，乳膠粒子成膜時結合更加緊密、連續，能形成平滑、均勻的漆膜，具有優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，改善了樹脂顆粒之間的聚結，從而降低了涂層對水蒸氣的透過性，涂層干燥后收縮引起的基料樹脂之間的應力松弛改善了涂層對底材的附著性，從而使膠粒更加緊密的結合，涂膜的機械強度有所提高，使涂膜能夠抗斷裂和抗完全剝離，進一步增強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定性和均勻性的作用，使濕膜具有均勻一致的色澤，不易龜裂，展色性好。

4) 制漆穩定性

　　以醇酯十二為成膜助劑的水性漆，經試驗證明對乳膠漆（包括高PH值的丙烯酸乳膠漆）貯存穩定性沒有不良影響，具有制漆貯存穩定性；在常規用量時，具有良好的凍融穩定性；由于其水解性很穩定幾乎不受乳膠漆中堿性的影響，因此具有制漆穩定性。

　　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用。此外，醇酯十二還可被用作增塑劑和高沸點溶劑。

　　與普通成膜助劑相比，醇酯十二有諸多優點：樹脂相溶性好、用量少、成膜溫度低、膜流平性、展色性好、凝固點低、水解穩定性好、毒性低。

　　2014年，全球醇酯十二成膜助劑用量約為15萬噸左右，其中伊士曼全球銷量約10萬噸，潤泰化學股份有限公司約2萬噸，江蘇德納化學股份有限公司3萬噸，其他如日本、歐洲廠家等銷量共計約2萬噸左右，其它小品牌銷售整體量約為1萬噸左右。同時宜興中港精細化工有限公司也在生產醇酯十二。2016年中國醇酯十二的需求量為8萬噸左右。

2. 生產規模、產品方案及工藝流程

2.1. 生產裝置概述

2.1.1. 建筑規模

本裝置年運行時數8000小時。本裝置的公稱生產能力為30kt/a 醇酯十二。

2.1.2. 裝置構成

本項目裝置組成包括醇酯十二合成單元、精制單元及輔助生產設施等部分。

裝置組成詳見表2-1。

2.2.   產品方案

本裝置生產產品為醇酯十二。

產品方案詳見表2-2。

2.3.2. 工藝流程

本項目采用一步法合成醇酯十二。

該工藝特點如下：

a. 副反應少，雜質含量低，產品質量品質好，產品市場附加值高。

b. 異丁醛全程綜合收率高，產品單位生產成本低。

c. 生產過程連續，易于操作控制，自動化水平高。

d. 整個系統具有較高的安全性能。

　　該技術綜合消耗低、副反應少、產品質量穩定、反應條件溫和，該工藝技術在同行業中處于領先地位，達到國外同類裝置技術水平。

2.3.3. 工藝流程簡述

2.3.3.1. 醇酯十二合成單元

　　來自儲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，進行縮醛反應生成醇酯十二（CS-12）。

2.3.3.2. 酸化單元

2.3.3.3. 醛回收單元

來自醇酯十二合成單元的物料進入醛回收塔中。

　　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器的進料管線中繼續參與反應。

　　塔底物料主要含有醇酯十二，通過泵將其送至水洗罐進行水洗。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、副產物，通過泵將其送至TMPD塔；水洗后的水相中主要為水和微量有機物，通過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

來自水洗罐的油相進入到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、副產物。冷凝的液體送入焚燒爐焚燒。側線采出主要是TMPD和少量水、醇酯十二、副產物，送至TMPD儲罐或返回到TXIB反應器。

　　塔底物料主要含有醇酯十二、TXIB和少量TMPD、副產物，通過泵將其送至醇酯十二塔中。

2.3.3.4.2. 醇酯十二塔

來自TMPD塔塔釜物料進入到醇酯十二塔中。

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罐。

塔底物料主要含有重組分副產物，通過泵將其送至焚燒爐。

3. 原料要求、消耗及“三廢”排放

3.1. 原料要求

本項目生產所需主要原料、用量及規格見表3-1。

3.2. 裝置消耗

3.2.1. 原料消耗

原料消耗詳見表3-2。

3.2.2. 公用工程消耗

公用工程消耗詳見表3-3。

3.3. 工藝裝置“三廢”排放

本項目生產過程中“三廢”排放見表3-4。

4. 工藝設備技術方案

4.1. 工藝裝置概述

本項目生產裝置工藝設備共61臺（套）。各類型設備見設備匯總表4-1。

根據設備接觸物料情況，設備材質主要采用不銹鋼，部分使用碳鋼等材質。　

5. 裝置占地

裝置區內建、構筑物占地面積及建筑面積見表5-1。

6. 裝置定員

裝置定員不考慮行政管理人員，設備維修維護人員。

裝置定員見表6-1。

7.經濟性評價

7.1.銷售收入

　　本項目年生產醇酯十二30,000噸，醇酯十二每噸售價1.5萬元，年銷售收入45000萬元（不含稅為38461萬元）。

7.2.裝置消耗定額及成本測算

計算基準：價格不含稅

7.2.1.原料消耗

原料消耗詳見表7-1。

7.2.2. 公用工程消耗

公用工程消耗詳見表7-2。

以上數據為裝置設計值，裝置生產達產后綜合指標應低于表中數據。

7.2.3. 產品工廠成本

  產品成本表見表7-3。

管理性成本由廠方控制，目前不在受控范圍之內。

8. 利潤與收益

8.1. 裝置概算

30kt/a醇酯十二裝置總概算見表8-1。

項目總投資估算5210萬元。由于全裝置基本為304、316甚至更高的材質，裝置的建設造價受鋼材市場價格影響很大。

8.2. 利潤收益

本項目利潤與收益見表8-2。

從經濟性評價分析可知，項目經濟性較好。

9. 項目可行性判定

本項目為30kt/a醇酯十二生產項目。

本項目采用一步法合成醇酯十二的全連續工藝技術。

　　該工藝技術開發過程工業化目的明確，采用了相比于國內裝置更為先進的技術機理理念，綜合技術水平看齊世界先進。具有工藝流程簡單，控制手段先進，產品質量優異，綜合成本消耗低的技術特點。同時本項目具有良好的經濟效益，所以本項目可行。