文档介绍：1000吨/年高纯甲基环戊二烯生产新工艺的中试研究
攻关项目可行性研究报告
一、选题的必要性
1、项目所处技术领域产业政策;
本项目为“1000吨/年高纯甲基环戊二烯生产新工艺的中试研究”,主要针对原间歇法工艺存在的不足,开展半连续法清洁生产高纯度甲基环戊二烯新工艺中试研究,并最终在江西师大化工有限公司建立1000吨/年中试装置。本项目属化工新材料领域。
甲基环戊二烯(简称为MCPD)是一种重要的用途广泛的精细化工产品。一方面MCPD是合成汽油抗爆剂——甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)的关键原料,能否稳定得到高纯(含量≥97%)且价廉的MCPD是能否大规模生产高纯度(98%)MMT的最为关键的因素;另一方面,除普通级(含量≤95%)的MCPD在传统医药和农药领域消耗外,近年来,利用高纯度MCPD与马来酸酐反应制备的甲基内亚甲亚四氢苯酐(MNA),由于具有熔点低、超低黏度和使用寿命长等特点,被广泛应用作新一代电子封装材料。
目前,我国为了保护生态环境,实现可持续发展,正逐步推广以更低烯烃、更低硫含量为特点的新的汽油标准(相当于欧Ⅲ汽油标准),因此必须在石油加工装备和加工工艺上进行重大改进。如此一来,国内现采用的石油加工专用化学品就面临淘汰,相对应就必须大力发展针对欧Ⅲ汽油新标准的新一代石油加工专用化学品。甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)作为一种石油加工专用化学品,能有效提高汽油辛烷值,有利于加快国内汽油升级换代的进程。
2005年,江西西林科实业有限公司利用江西师大化学所开发的MMT工艺,斥资8000余万元,建成了一条年产700吨MMT生产装置,成为全球第二大的MMT生产和供应商(美国乙基公司为全球最大的MMT生产商,产能为20000吨/年)。2006年7月,经中国石化总公司全面评估后,江西西林科实业公司有幸成为中国石化总公司特许仅有二家MMT战略供应商!仅江西西林科实业公司每年就需约1000吨高纯MCPD,若全部进口约需7000万元外汇。
美国乙基公司为保住其MMT全球独家垄断地位,拒绝为MMT生产企业销售其高纯MCPD。为此,2003年起,江西师大化学所将其研究人员分成二组,在江西省教育厅资助下,分别进行制备MCPD的间歇和半连续法清洁生产小试工艺研究。2005年10月实验室间歇工艺获得突破后,与江西师大化工有限公司合作,迅速开展了500吨/年规模间歇式高纯MCPD的中试,中试装置于2006年6月建成,至今已为江西西林科实业公司提供了170余吨高纯MCPD,产值1200余万元,有力保证了MMT生产装置的开工生产。
尽管间歇式生产MCPD的中试研究取得了成功,江西师大化学研究所和江西师大化工有限公司一直坚持不懈地同步进行着半连续法MCPD的清洁生产工艺实验室研究,并于2006年7月获得了重大突破。较之于间歇式工艺,半连续清洁生产工艺可以降低原料消耗,大大降低能耗,同时可以实现清洁生产。其在成本价格接近于美国乙基公司C10抽提生产MCPD的工艺的同时,品质的稳定性优于美国乙基公司抽提工艺。该工艺已取得系列里程碑式的重大突破,若中试成功,将为我省建立5000吨/年装置打下扎实的基础,为了将该原创性的重大成果尽快产业化,迅速开展1000吨/年半连续法清洁生产MCPD新工艺的中试就显得十分迫切和重要。
2、项目所处技术领域技术发展现状;
工业化生产MCPD有二条途径:(1)抽提法:利用溶剂将C10中甲基环戊二烯抽提出来,由于MCPD在C10中含量仅为3~7%,因此采用该工艺生产装置投资巨大。该法仅适应、万吨级装置,美国乙基公司采用该法生产。(2)合成法:经典的合成法为将环戊二烯与金属钠反应,再与氯甲烷(碘甲烷)在极性溶剂中反应合成甲基环戊二烯。由于该工艺为液固相反应,反应速度慢,需回收大量溶剂,导致流程长,成本高,难以实现工业化。
下面仅就国内可行的合成法制备MCPD进行分析。
MCPD的制备最早由β-甲基环戊酮经过还原、脱水、溴化再脱去溴化氢制得。.-,Mink研究了MCPD的合成方法:处理的NaOH和CaO粉末进行反应,再用RX烷基化,收率为51~98%;美国专利US 4567308采用环戊二烯在脂肪族低级醇、特定的不同种催化剂存在的气相条件下反应,制备获得烷基环戊二烯。美国乙基Ethyl公司(US 4547603)在合成路线的筛选,原料的选择和物料配比等方面进行了大量的试验研究,开创了以二乙二醇二甲醚为溶剂,钠、环戊二烯与氯甲烷反应制备MCPD,并率先实现了产业化。这一工艺的特点收率较高,工艺流程简单,但需使用大量溶剂且溶剂沸点161℃,与环戊二烯二聚体的解聚温度170
-180℃相差不大,导致MCPD纯化困难,投资成本极高,每吨MCPD生产成本将突破5万元。
综