1概述
1.1異丁酸物化性質(zhì)
異丁酸化學(xué)名稱：2-甲基丙酸。
英文名稱：Isobutyric acid
分子式：C4H8O2 分子量：88.1
外觀：無色液體 香氣：有刺激性氣味。
熔點(diǎn)(℃)：-47 沸點(diǎn)(℃)：154.5
相對(duì)密度(水=1)：0.95 相對(duì)蒸氣密度(空氣=1)：3.04
折光率：1.3930 飽和蒸氣壓(kPa)：0.13(14.7℃)
燃燒熱(kJ/mol)：2165.3 臨界溫度(℃)：336
臨界壓力(MPa)：4.05 閃點(diǎn)(℃)：55
引燃溫度(℃)：481 爆炸上限%(V/V)：9.2
爆炸下限%(V/V)： 2.0 溶解性： 可混溶于水、乙醇、乙醚、氯仿
常室溫下，異丁酸是無色油狀液體。有類似丁酸的刺激性氣味。
1.2異丁酸的主要用途
異丁酸又稱2-甲基丙酸，分子式C4H8O2，結(jié)構(gòu)式(CH3)2CHCOOH。異丁酸是一種極其重要的化工原料和有機(jī)中間體，以游離狀態(tài)存在于稻谷、豆類和山金車花的根中，其乙酯存在于巴豆油中。異丁酸能發(fā)生脂肪酸的一般反應(yīng)，其分子中含有一個(gè)三級(jí)碳原子，經(jīng)堿性髙錳酸鉀氧化，可形成α-羥基酸。異丁酸可除去汽油中具有惡臭的硫化物，其酯可用作合成香精。例如，異丁酸甲酯似杏香，丙酯似菠蘿香，異戊酯似香蕉香。異丁酸是一種重要的化工原料，它的用途十分廣泛。主要應(yīng)用于酯類產(chǎn)品的合成，其品種多達(dá)百余種，也可作為食品保鮮劑、香料的原料和制藥工業(yè)。用作脂類的溶劑，也用于香精、香料的制備和作防腐劑、消毒劑等。異丁酸有一些重要的衍生物，工業(yè)上實(shí)際用于生產(chǎn)異丁腈的中間體，再轉(zhuǎn)化為鹽酸異丁脒，它是殺蟲劑二榛農(nóng)的原料，常用于牛奶制品、烘烤食品、甜沙司醬。
相關(guān)資料顯示目前全世界異丁酸的產(chǎn)量30kt/a，主要集中在中歐及美國(guó)的各大公司，如德國(guó)赫斯特公司、哈斯公司以及伊斯曼公司。近幾年來，采用異丁酸生產(chǎn)異丁腈產(chǎn)品的市場(chǎng)令人看好。異丁腈的最大用途是轉(zhuǎn)化為異丁脒，它是高效低殘毒有機(jī)麟農(nóng)藥地亞農(nóng)的中間體，地亞農(nóng)是有機(jī)麟農(nóng)藥中噸位較大的產(chǎn)品，廣泛用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、衛(wèi)生和貯糧等的防蟲和滅蟲，尤其是對(duì)地下害蟲和果樹害蟲防治效果最佳。在國(guó)外異丁腈用量增長(zhǎng)速度很快，平均以3.5%/a的速度增長(zhǎng)。在我國(guó)異丁腈用量增長(zhǎng)速度也很快，這無疑是促進(jìn)異丁酸消費(fèi)量增長(zhǎng)的原因。
2生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品方案及工藝流程
2.1建設(shè)規(guī)模
本裝置年運(yùn)行時(shí)數(shù)8000小時(shí)。本裝置的公稱生產(chǎn)能力為10kt/a。
2.2裝置構(gòu)成
本項(xiàng)目裝置組成包括異丁酸合成、精餾裝置及輔助生產(chǎn)設(shè)施三部分。
裝置組成詳見表2-1。
表2-1 裝置構(gòu)成一覽表
序 號(hào) 單元編號(hào) 單 元 名 稱 備注
一、異丁酸裝置
1 100# 氧化單元 新建
2 200# 精制單元 新建
3 300# 輔助單元 新建
二、罐區(qū)
1 400# 罐區(qū)及灌裝 新建
三、公用和輔助生產(chǎn)設(shè)施
1 500# 車間綜合樓(含控制室、配電室、辦公室等) 新建
2.3工藝流程
C4H8O+ O2→C4H8O2 ∆H=-267KJ/mol
根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料,通過使用共溶劑可減少異丁醛氧化過程中的副產(chǎn)，優(yōu)選地使用共溶劑丙酮，該溶劑可以為異丁酸、水、或飽和烴。
本項(xiàng)目采用先進(jìn)的共溶劑法氧化工藝合成異丁酸。
該工藝特點(diǎn)如下：
1. 副反應(yīng)少，雜質(zhì)含量低，產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)好。
2. 異丁酸全程綜合收率高，產(chǎn)品單位生產(chǎn)成本低。
3. 生產(chǎn)過程連續(xù)，易于操作控制，自動(dòng)化水平高。
該技術(shù)綜合消耗低、副反應(yīng)少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、反應(yīng)條件溫和，該工藝技術(shù)在同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位，達(dá)到國(guó)外同類裝置技術(shù)水平。
2.3.1工藝流程簡(jiǎn)述
2.3.1.1異丁酸氧化單元
從罐區(qū)送來的異丁醛、來自增壓機(jī)的空氣及氧化助劑定量送到氧化反應(yīng)器R101A中，并進(jìn)一步送入反應(yīng)器R101B中，在特定的溫度和壓力條件下進(jìn)行氧化反應(yīng)生成異丁酸粗產(chǎn)品。
氧化反應(yīng)器R101AB完成異丁醛轉(zhuǎn)化率大于98%，合成液通過產(chǎn)品中間罐送入產(chǎn)品精制單元。
2.3.1.2精制單元
1）異丁酸脫輕
來自氧化單元的異丁酸合成液送入脫輕塔T201中。
T201塔塔頂餾出物主要是水、丙酮、異丁醇、少量異丁醛等副產(chǎn)物，直接送至焚燒爐，焚燒處理。
塔底物料含有水、異丁酸及重組分，通過泵送入脫水塔。
2）異丁酸脫水
來自T201塔塔釜物料送入T202塔。
T202塔塔頂流出物主要是水、共沸劑。經(jīng)分液罐分離后，水相由泵送至污水處理或焚燒，油相作為回流由泵送回塔頂循環(huán)使用。
塔底物料含有異丁酸及重組分，通過泵送入后續(xù)精制塔。
3）異丁酸精制
脫水后的物料送入塔T203中。塔頂蒸出異丁酸。塔頂餾出物經(jīng)冷卻后，采出送至產(chǎn)品罐。
塔釜廢液焚燒處理。
3原材料要求、消耗及“三廢”排放
3.1原料要求
本項(xiàng)目生產(chǎn)所需主要原料、用量及規(guī)格分別見表3-1。
表3-1 主要原料數(shù)量表
序號(hào) 名 稱 單位 數(shù)量 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 來 源 備 注
1 異丁醛 ｔ/ａ 9000 99.4%
2 空氣 Nm3/a 10250000
3 氧化助劑 ｔ/ａ 200
4 共沸劑 ｔ/ａ 100 99.5%
3.2 裝置消耗 `
3.2.1原料消耗
原料消耗詳見表3-2。
表3-2 原料消耗定額一覽表
序號(hào) 原料名稱 規(guī)格 消耗數(shù)量 單位
1 異丁醛IBA 99.4% 0.90 （t/t）
2 空氣（按氧氣計(jì)） 99% 205 Nm3/t
3 助劑 0.02 （t/t）
4 共沸劑 99.9% 0.01 （t/t）
3.2.2公用工程消耗
公用工程消耗詳見表3-3。
表3-3 公用工程消耗定額一覽表
序號(hào) 名 稱 規(guī) 格 數(shù) 量 單 位
1 循環(huán)水 30℃ 0.5MPa 200 t/t
2 蒸汽 1.0MPa 1 t/t
3 儀表空氣 0.5MPa 80 Nm3/t
4 氮?dú)?0.5MPa 100 Nm3/t
5 動(dòng)力電 380V 50 kwh/t
3.3工藝裝置“三廢”排放
本項(xiàng)目生產(chǎn)過程中“三廢”排放見表3-4。
表3-4 “三廢”排放表
“三廢”名稱 排放點(diǎn) 排放量（Nm3/h） 有害物濃度
（ppm） 排放去向 備注
合成尾氣 氧化反應(yīng)器 ≤300.0 ≤10 焚燒爐
廢水 脫水塔 ≤0.15 ≤3000 生化處理或焚燒爐
廢液 T-201/T203 ≤60Kg/h 焚燒爐
4工藝設(shè)備技術(shù)方案
4.1概述
本項(xiàng)目生產(chǎn)裝置工藝設(shè)備共32臺(tái)（套）。各類型設(shè)備見設(shè)備匯總表。
根據(jù)設(shè)備接觸物料情況，設(shè)備材質(zhì)主要采用不銹鋼，部分使用碳鋼等材質(zhì)�！�
表4-1 設(shè)備匯總表
序號(hào) 設(shè)備類型 設(shè)備臺(tái)數(shù) 重量（t） 備注
1 機(jī) 泵 14
2 反應(yīng)器 2
3 塔 4
4 換熱設(shè)備 12
5 貯 罐
6 其 它
合 計(jì) 32
4.2主要設(shè)備一覽表
略。
5裝置占地
裝置區(qū)內(nèi)建、構(gòu)筑物占地面積及建筑面積見表5-1。
表5-1 建、構(gòu)筑物建筑面積和占地面積一覽表
序號(hào) 名 稱 建筑面積
（m2） 占地面積
(m2) 備 注
1 生產(chǎn)裝置框架 400
2 罐區(qū)及倉(cāng)庫(kù) 500
合 計(jì) 900
6裝置定員
裝置定員不考慮行政管理人員，設(shè)備維修維護(hù)人員。
表6-1 裝置定員表
崗位名稱 班次 每班定員 合計(jì)
操作工 4 2 8
值班長(zhǎng) 4 1 4
分析工 4 1 4
分析組長(zhǎng) 1 1 1
工藝技術(shù)員 1 1 1
設(shè)備技術(shù)員 1 1 1
儀表技術(shù)員 1 1 1
總計(jì) 20
7.經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)
7.1銷售收入
年生產(chǎn)異丁酸10,000噸，每噸售價(jià)1.2萬元，年銷售收入12000萬元（不含稅價(jià)10250元/噸）。
7.2產(chǎn)品成本
表7-1 原料消耗定額一覽表
序號(hào) 原料名稱 原料
規(guī)格 消耗
定額 單位 單價(jià) 單位 成本小計(jì)元/噸
1 異丁醛IBA 99.4% 0.90 （t/t） 6300 元/噸 5670
2 空氣（按氧氣計(jì)） 99% 205 Nm3/t 0.7 元/m3 143.5
3 助劑 0.02 （t/t） 2 元/噸 0.04
4 萃取劑 99.9% 0.01 （t/t） 6000 元/噸 60
合計(jì) 5873.54
表7-2 公用工程消耗定額一覽表
序號(hào) 名 稱 規(guī) 格 單 位 數(shù) 量 單價(jià)
（元/噸） 成本小計(jì)
（元/噸）
1 循環(huán)水 30℃ 0.5MPa t/t 200 0.2 40
2 蒸汽 1.0MPa t/t 1 180 180
3 儀表空氣 0.5MPa Nm3/t 80 0.1元/m3 8
4 氮?dú)?0.5MPa Nm3/t 100 0.2元/m3 20
5 動(dòng)力電 380V kwh/t 100 0.85元/kwh 85
合計(jì) 333
以上數(shù)據(jù)為裝置設(shè)計(jì)值，裝置生產(chǎn)達(dá)產(chǎn)后綜合指標(biāo)應(yīng)低于表中數(shù)據(jù)。
表7-3 產(chǎn)品成本表
序號(hào) 項(xiàng) 目 單位成本
(元/噸) 年成本
(萬元/年) 備 注
1 原材料成本 5873.54 5873.54
2 公用工程消耗 333 333 水、電、汽
3 人工工資 200 200
4 折舊費(fèi) 121 121 固定資產(chǎn)投資的10%
5 大修費(fèi) 35 35
6 企業(yè)管理費(fèi) 100 100
7 總成本 6662.54 6662.54
管理性成本由廠方控制，目前不在受控范圍之內(nèi)。
8利潤(rùn)與收益
8.1投資概算
表8-1 10kt/a異丁酸裝置總概算表
序號(hào) 工程及費(fèi)用名稱 估算價(jià)格
(萬元) 備 注
1 設(shè)備購(gòu)置費(fèi) 650
2 構(gòu)筑物及土建 110
3 儀表及配電 180
4 安裝及運(yùn)雜費(fèi) 80
5 保溫及防腐 90
6 不可預(yù)見費(fèi)用 100
總投資 1210
項(xiàng)目總投資估算1210萬元。由于全裝置基本為SS31603甚至更高的材質(zhì)，裝置的建設(shè)造價(jià)受鋼材市場(chǎng)價(jià)格影響很大。
8.2投資概算
表8-2 利潤(rùn)收益表
序號(hào) 項(xiàng) 目 數(shù)值 (萬元) 備 注
10kt/a
1 銷售收入 10250 不含稅價(jià)
2 總 成 本 6662.54
3 稅金及其它 492
4 銷售利潤(rùn) 3587.46
9.項(xiàng)目可行性判定
從利潤(rùn)收益、財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)及前面的討論可知：
本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益較好，工藝三廢少，有很好的經(jīng)濟(jì)效益，所以本項(xiàng)目可行。
