有机硅高沸裂解材料

Q/321182 AHY 001—2001 有机硅高沸裂解 技术成果鉴定材料 江苏宏达新材料股份有限公司 二○一一年九月 鉴定材料目录 1、 研究工作总结报告 1、选 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 立项的背景及其目的、意义 2、技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 和论证和研究工作的组织与管理等 3、项目研究进展基本情况 4、研究经费使用情况 5、项目已完成指标情况对比 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 格 2、 技术研究报告 1、生产试验结果总结 2、取得的重大技术突破和成果 3、工艺技术路线及生产工艺规程 4、主要技术经济指标 5、技术先进性和生产工艺创新点 6、环境保护及安全生产 7、总结语 3、 测试报告 4、 设计与工艺图表 5、 裂解产品的分析方法 6、 科技查新报告 7、 经济效益、社会效益分析报告 8、 主要完成人员名单 一、研究工作总结报告 1、选题立项的背景及其目的、意义。 目前，国内外采用直接法合成有机硅单体，除目标产物二甲基二氯硅烷外，还有一些副产物，包括一甲基三氯硅烷、三甲基氯硅烷、甲基二氯硅烷、高沸物和低沸物等。高沸物是单体粗产物中沸点超过70℃的部分，主要组分为二硅烷类混合物。国内粗单体产物中高沸物的质量分数约为7%~8%，国外一般为3%~5%。高沸物是一种黑色、带有刺激性气味、具有强烈腐蚀性的混合液体，常温常压下密度约为1.13g/cm3，沸程80℃~215℃，包含30多种化合物。近年来，随着世界有机硅工业的迅速发展，甲基氯硅烷单体的产量越来越大，高沸物的生成量也越来越多，如何处理这一问题变得越来越紧迫。在国内高沸物通常用于生产有机硅防水剂、有机硅油、有机硅树脂、消泡剂和脱模剂等，一般以生产消泡剂和脱模剂为主。由于市场容量有限，每年只能用掉约五分之一。大量高沸物积压堵库，既造成严重的环保问题和安全问题，又使有效的资源大量浪费。因此有机硅高沸物的利用成为制约我国有机硅工业发展的一个障碍。 国外有机硅公司主要采用高沸裂解制备甲基氯硅烷的工业化方法，以解决高沸物的利用问题。至20世纪70年代，主要采用热裂解的方法。因裂解温度（300~900℃）高，积碳严重，二甲基二氯硅烷选择性低，70年代后催化裂解逐渐取代了热裂解而处于主导地位。 三氯化铝催化裂解：裂解反应温度300~500℃、压力4~7MPa，催化剂简单，且可以循环使用，但反应温度高，产物中二甲基二氯硅烷含量低。钯磷配位化合物催化裂解：采用的是高沸物与氯化氢在170℃下反应，得到产物中二甲基二氯硅烷可占40~50%，反应温度低，但反应速度慢（反应时间长达6~7小时），催化剂循环困难，工业化难度大。磷酸盐催化裂解：利用高沸物和氯化氢在固定床内反应，反应条件温和，易工业化，裂解温度100~500℃，此法对原料纯度要求很高，必须是深度冷凝，否则产物收率降低，且装置后系统容易堵塞。 国内各大有机硅公司采用的高沸裂解是利用三正丁胺、N,N-二甲基苯胺催化裂解，催化剂简单，反应条件宽松，对于含氯较高的组分容易裂解，但是催化剂用量大，不能裂解所有组分特别是富烷基的二硅烷，裂解产物中二甲基二氯硅烷的含量在20%~35%，选择性较低，且裂解分离后的二甲基二氯硅烷单体经水解后无法用来做高温硫化硅橡胶，高沸残液中含有大量的有机胺制约了其进一步的利用。 利用三乙胺、丁胺等复合催化剂进行的高沸裂解，反应条件更为温和，反应温度低，二甲基二氯硅烷的选择性高，有效的去除了裂解残液中的有机胺，减少催化剂的用量，且经过特殊处理的三氧化二铝填料塔后得到的二甲基二氯硅烷水解产物可以用来生产高温硫化硅橡胶，扩大了裂解单体的应用范围，填补了国内在该项目领域的空白，有助于提高我国有机硅单体合成工业的整体技术水平，使有机硅单体合成生产装置氯资源的循环利用水平达到国际先进指标，既可提高装置的经济效益，又符合国家提倡的循环经济、绿色生产，走可持续性发展道路的总体要求。 2、技术方案和论证和研究工作的组织与管理等  本项目经公司领导层多次讨论后形成决议，结合国内技术和公司的经验，开发高沸裂解制备单硅烷工艺新技术。成立了由董事长朱德洪为项目负责人，多名经验丰富的高级工程师为组员的项目攻关小组。 3、项目研究进展基本情况 宏达公司于2009年下半年安装完成了利用三正丁胺催化的高沸裂解装置，共四套，单套装置处理高沸能力为2.5吨/天，并正常开车。在开车过程中存在很多问题，例如高沸裂解率低（65%左右）、二甲选择性差（30%左右）、裂解残液因含有大量催化剂而无法再次利用等。 2010年1月我公司针对老高沸裂解装置存在的问题组成了攻关小组，详细了解分析了国外高沸裂解装置的生产状况以及运行水平。在国内我们也收集大量相关的技术 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 ，组织我公司最强的技术力量对国内外高沸裂解的技术现状进行对比、分析。就老高沸裂解装置中存在的以上问题通过讨论交流，拿出初步技术方案，利用一套老裂解装置进行试验，根据试验结果，形成完善的高沸裂解新工艺，并利用新工艺进行设计、建设了两套新的高沸裂解装置，单套处理高沸能力15吨/天，新装置于2011年5月投料试车，运行至今情况良好，完全达到预期的技术要求。 4、研究经费使用情况 本项目共投资：2066万元，其中： 设备费用：395万元 材料费：1218万元 测试化验费：15万元 燃料动力费：215万元 差旅费：10万元 会议费：0万元 国际合作交流费：0万元 知识产权费：0万元 劳务费：78万元 管理费：50万元 其他：85万元 5、项目已完成指标情况对比表格 技术指标名称 单位 目标技术指标 技术指标实际完成情况 反应介质 采用合成未处理的高沸 采用合成未处理的高沸 催化剂种类 三乙胺、丁胺复合催化剂 三乙胺、丁胺复合催化剂 裂解温度 % 90℃左右 90℃左右 高沸物的转化率 % >85 >85 二甲基二氯硅烷的选择性 % 55 55 二、技术研究报告 1、生产试验结果总结 根据攻关小组确定的实验方案以三乙胺、丁胺为催化剂，将一套老高沸裂解装置进行改造试验，经过反复实验、改造、调试，积累了大量的经验和数据材料，同时在实验中也暴露了很多控制和工艺参数的问题，实验结果如下： 1）催化剂种类对裂解效果的影响 1—活性炭，2—Al2O3，3—NaAlCl4，4—三正丁胺，5—N,N-二甲基苯胺，6—AlCl3，7—三乙胺+丁胺 2）三乙胺、丁胺配比对裂解效果的影响 3）复合催化剂用量对裂解效果的影响 4）裂解温度对裂解效果的影响 5）催化剂循环使用次数 通过上述试验我们确定了高沸裂解制备单硅烷新技术的工艺路线、控制参数等各项基础技术资料，进一步完善了工艺技术软件包，对新生产装置的设计、建设、投产奠定了坚实的基础。 2、取得的重大技术突破和成果: 1） 确定催化剂的种类、配比及用量，以保证较低的反应温度和压力，并使高沸物的转化率大于85%、二甲基二氯硅烷的选择性高达55%；所选催化剂用精馏的方法可以从裂解残液中分离出来，即保证了裂解残液的再利用，又使催化剂可以循环多次使用； 2） 裂解产物采用精馏的方式分离，二甲塔下半部采用陶瓷规整调料，上半部采用特殊处理的三氧化二铝填料，强烈的吸附性能使得二甲基二氯硅烷产品中的杂质降低到不影响硅橡胶的产品性能，确保了二甲基二氯硅烷经水解后可以用来做高温硫化硅橡胶； 3） 未反应的含氯化氢的尾气用浓盐酸洗涤，后经浓硫酸干燥重新进入氯化氢缓冲罐回裂解釜，循环利用，保护环境；不凝性气体不定期用碱吸收后对空排放。 3、工艺技术路线及生产工艺规程 本工艺技术主要针宏达公司老裂解装置技术上存在的缺陷，提供一种高沸催化裂解制备单硅烷的工艺技术，并回收可以直接用于裂解的氯化氢气体和催化剂，裂解精馏后的二甲基二氯硅烷经水解可以用来作高温硫化硅橡胶，工艺流程框图如下： 主要生产工艺规程： 原料高沸物送至高沸物储罐，达到液面的80%。催化剂由催化剂泵打入催化剂贮槽，按比例配好，并放至催化剂计量槽。 向裂解塔、粗分塔、二甲塔塔顶冷凝器通入冷却水，并控制适当流量。原料由高沸物贮罐经计量泵计量后加入裂解釜。催化剂经催化剂计量槽计量后通过裂解釜上加料阀加入裂解釜。 打开氯化氢进气阀，向裂解釜内通入氯化氢，通过转子流量计控制氯化氢流量，同时向裂解釜夹套通入蒸汽升温，此时反应开始，裂解生成的混合单体通过裂解塔塔顶冷凝器冷凝（通过塔顶冷凝器下部出料视盅可看到有混合单体产品馏出）后进入回流罐。极少量未凝（主要为轻组份、氯化氢）气体，经浓盐酸吸收洗涤后，定期清理水解物，氯化氢气体返回裂解釜中，不凝性气体不定期用碱吸收后放空。 启动反应出产品0.5小时后，打开高沸物加料阀，通过转子流量计计量向裂解釜加入高沸物，控制裂解釜温度90℃左右, 裂解塔中部温度70～80℃，塔顶温度60～75℃。根据产品质量及工艺参数波动情况，适时补加催化剂。连续开车运行一周左右，根据产品质量及釜内物料变化，停止加入高沸物和催化剂。继续升高裂解釜温度，控制裂解塔顶温度分别在77℃和89℃左右，将裂解残液进行精馏，回收其中的三乙胺和丁胺循环利用。精馏后残液因有效的去除了有机胺，可以用来生产煤矿用堵水材料。 裂解塔回流罐中的混合单体经粗分塔后，塔顶采出的轻组份直接送一甲歧化工段进行歧化，侧线采出的一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅混合物送入二甲塔；二甲塔分离的一甲基三氯硅烷送一甲歧化工段，二甲基二氯硅烷送水解工段用来生产DMC。 上述高沸催化裂解制备单硅烷的工艺新技术不产生废酸、废水、废气、废物，属于清洁生产技术，保护环境。 4、主要技术经济指标 高沸催化裂解制备单硅烷主要技术指标完成情况： 技术指标名称 单位 目标技术指标 技术指标实际完成情况 反应介质 采用合成未经处理的高沸 采用合成未经处理的高沸 催化剂种类 三乙胺、丁胺复合催化剂 三乙胺、丁胺复合催化剂 裂解温度温度 % 90℃左右 90℃左右 高沸物的转化率 % >85 >85 二甲基二氯硅烷的选择性 % 55 55 5、技术先进性和生产工艺创新点 1）催化剂采用三乙胺、丁胺复合催化剂，裂解温度低、高沸物转化率高、二甲基二氯硅烷选择性好，并且催化剂可以循环多次使用； 2）二甲塔填料下部采用陶瓷规整填料、上部采用特殊处理的三氧化二铝填料； 3）对含催化剂的裂解残液进行精馏，有效的除去其中的有机胺，使残液可以用来生产煤矿用堵水材料。 6、环境保护及安全生产 高沸催化裂解制备单硅烷新工艺由于不产生大量废水及废酸，且裂解的残余物（含固体杂质）因基本不含有机胺可以用来生产煤矿用的堵水剂，属于清洁生产技术，保护了环境，大大减轻了有机硅生产的污水处理压力，对推动我国有机硅产业可持续发展，达到国际先进水平，将发挥很大的作用。 新工艺各生产单元属于低温、低压操作，涉及的化学品的危害程度属于中等级别，只要按化工安全生产的规范进行设计、建设、管理即可。 7、总结语 高沸催化裂解制备单硅烷工艺新技术的成功开发，使宏达公司的有机硅单体生产得到良性循环利用，同时大大提高了我国有机硅单体的综合生产水平。该技术工艺先进，工业化简单，综合能耗低，原料、辅料及裂解产物利用率高，竞争力强，不仅具有较好的经济效益，而且具有良好的社会效益。 三、 测试报告（见附件） 四、设计与工艺图表 1、主要生产设备 清单 安全隐患排查清单下载最新工程量清单计量规则下载程序清单下载家私清单下载送货清单下载 序号 名 称 规 格 操作温度 ℃ 操作压力 MpaG 数量 材质 备注 1 高沸物储罐 50m3 2 碳钢 2 催化剂储槽 3m3 1 不锈钢 3 催化剂计量槽 0.5m3 1 不锈钢 4 回流罐 3m3 6 碳钢 5 混合单体贮罐 50m3 1 碳钢 6 裂解釜 20m3 2 碳钢 7 二甲产品中间罐 2m3 2 碳钢 8 一甲产品中间罐 2m3 2 碳钢 9 裂解塔顶冷凝器 50m2 2 碳钢 10 粗分塔塔顶冷凝器 200m2 2 碳钢 11 二甲塔塔顶冷凝器 200m2 2 碳钢 12 二甲塔塔釜再沸器 m2 5 碳钢 13 原料计量泵 Q=10m3/h，H=30m 2 碳钢 14 催化剂泵 Q=3m3/h，H=30m 2 不锈钢 15 精馏塔釜泵 Q=m3/h，H=50m 4 碳钢 16 精馏塔回流泵 Q=m3/h，H=50m 6 碳钢 17 裂解塔 DN400×12000 2 碳钢 板式塔 18 粗分塔 DN1300×55000 2 碳钢 板式塔 19 二甲塔 DN1000×35000 2 碳钢 板式塔 五、裂解产品的分析方法 1、高沸催化裂解产物主要为氯硅烷单体，具体的分析方法参照《工业用二甲基二氯硅烷GB/T 23953-2009》（详见附件）执行。 六、 科技查新报告（见附件） 七、经济效益、社会效益分析报告 1、技术性能分析 高沸催化裂解新工艺主要技术指标完成情况： 技术指标名称 单位 目标技术指标 技术指标实际完成情况 反应介质 采用合成未经处理的高沸 采用合成未经处理的高沸 催化剂种类 三乙胺、丁胺复合催化剂 三乙胺、丁胺复合催化剂 裂解温度温度 % 90℃左右 90℃左右 高沸物的转化率 % >85 >85 二甲基二氯硅烷的选择性 % 55 55 上述技术指标完全达到高沸催化裂解新工艺的预期目标，并实现了工业化生产。 2、生产状况 江苏宏达新材料股份有限公司成立于1992年，是国内最大的硅橡胶生产厂家，是国内最早的生产厂家之一，公司目前拥有10万吨/年规模的近200个牌号的混炼胶产品的生产能力，有完备的研发设备和雄厚的研发力量。 从2003年起，公司为了确保原料供应，在有机硅行业率先形成产业链，进行了年产3万吨硅氧烷装置的建设，并于2008年进行年产4.5万吨硅氧烷的改扩建，高沸物产量约5000吨/年，两套新高沸裂解装置处理能力为30吨/天，宏达公司完全有能力处理有机硅单体副产的高沸物，使其变成有价值的二甲基二氯硅烷、一甲基二氯硅烷等，裂解残液用来生产高附加值的煤矿用堵水材料，实现了资源的良性循环，并保护了环境。 3、成本及经济效益分析 1）降低生产成本 高沸催化裂解新工艺由于提高了裂解转化率和二甲基二氯硅烷的选择性、回收了未反应的HCl气体、使催化剂多次循环使用，更重要的是裂解产物精馏分离后得到的二甲基二氯硅烷经水解可以用来生产高温硫化硅橡胶，裂解残液可以用来生产煤矿用堵水材料，大大提高了原料的利用率、提升了产品的利用价值，降低了生产成本。 消耗定额 序号 名称 规格 单位 单耗（/t二甲基二氯硅烷） 1 高沸物 t 2.14 2 氮气 m3 32 3 催化剂 t 0.013 4 HCl t 0.07 5 冷却水 t 1200 6 电 kw.h 540.54 7 水蒸汽 0.8MPa t 2.16 8 冷冻液 -15℃ t 86.4 2）经济效益分析 按年处理5000吨高沸能力计算投入产出如下表： 序号 名 称 规格 单位 单耗 单价（元） 全年量 总价 （万元） 产出 1 二甲基二氯硅烷 t 1 7000.00 2337.50 1636.25 投入 1 高沸物 t 2.14 0.00 5000.00 0.00 2 催化剂 t 0.013 18000.00 30.39 54.70 3 HCl t 0.07 400.00 163.63 6.55 4 氮气 m3 32 0.32 74800.00 2.39 5 冷却水 t 1200 0.00 2805000.00 0.00 6 电 kw.h 540.54 0.90 1262250.00 113.60 7 水蒸汽 0.8MPa t 2.16 208.00 5049.00 105.02 8 人员工资 每班7人，共四班 40000.00 28.00 112.00 9 制造费用 按投资总额的5.0%计算 103.30 10 销售费用 按产出总额2.0%计算包装及运费 32.73 11 管理费用 按产出总额2.0%计算包装及运费 32.73 12 财务费用 按投资总额的2.5%计算 51.65 序号 成本项目 成本数额(万元) 占总成本(%) 一、 生产成本 497.56 80.95% 1 原材料 61.25 9.96% 2 燃料、动力 221.01 35.96% 3 工资 112.00 18.22% 4 制造费用 103.30 16.81% 二、 销售费用 32.73 5.32% 三、 管理费用 32.73 5.32% 四、 财务费用 51.65 8.41% 五、 年总成本 614.67 100.00% 从上表可以看出：按年处理5000吨高沸物能力计算全年投入614.67万，产出2337.50吨二甲基二氯硅烷单体价值1636.25万元，经济效益十分可观。 3）环境保护 高沸催化裂解新工艺由于不产生大量废酸、废水、固体废物，属于清洁生产技术，大大减轻了有机硅生产的污水及废物处理压力，同时也将产生巨大的社会效益。 八、主要完成人员名单 序号 姓 名 性别 出生年月 技术职称 文化程度 工 作 单 位 对成果创造性贡献 1 杨捷 男 高工 江苏宏达新材料股份有限公司 技术负责人 2 严加高 男 高工 江苏宏达新材料股份有限公司 技术负责人 3 罗广实 男 高工 江苏宏达新材料股份有限公司 工艺设计 4 刘金明 男 高工 江苏宏达新材料股份有限公司 工艺设计 5 朱恩俊 男 工程师 本科 江苏宏达新材料股份有限公司 工艺设计 6 鲁兰帅 男 工程师 本科 江苏宏达新材料股份有限公司 工艺设计 7 田玉龙 男 工程师 硕士 江苏宏达新材料股份有限公司 工艺设计 PAGE _1380462501.dwg Administrator