新型环保橡胶填充精细白油白油的研发与产业化可行性研究报告.doc
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1、基于高压固定床循环氢干法脱硫技术实现新型环保橡胶填充精细白油的研发与产业化 项目可行性报告 海南汉地阳光石油化工有限公司 一、立项依据4(一)目的意义4(二) 国内外同类产品和技术情况51、国内外同类产品52、 橡胶填充油生产工艺技术6二、研究开发内容、方法、技术路线9(一)具体研究开发内容和要重点解决的技术关键问题91、具体研究开发内容92、重点解决的技术关键问题10(二)项目的特色和创新之处10(三) 要达到的技术、经济指标111、项目完成后预期实现的技术指标112、项目完成后预期实现经济指标:12(四) 采用的方法、技术路线以及工艺流程、组织实施方案121、采用的方法及技术路线122、工
2、艺技术特点153、工艺流程16三、工作基础和条件18(一)承担单位概况(人员、资产、业务与管理状况等)18(二) 本项目现有的研究工作基础(包括项目组主要人员介绍及 现有科研装备条件等)191、项目负责人的教育背景、科技意识、市场开拓能力和 经营管理水平192、项目研发人员的基本情况203、单位科研情况21(三)本项目前期工作及进展情况221、已有的硬件设施建设222、已有的知识产权积累243、相关论文情况26四、 本项目各参加单位工作分工及经费投入、支出情况26五、 效益及前景分析(包括经济效益、社会效益和市场前景等分析)28(一)经济效益分析:28(二)社会效益分析:30(三)项目市场前景
3、分析30六、其他需要说明的事项32(一)项目风险分析说明32(二) 环境与劳动安全保护33(三)项目对海南省“十二五”科技发展规划的贡献分析34一、立项依据(一)目的意义橡胶填充油是一种石油软化剂,广泛应用于橡胶工业,可以改善橡胶的塑性,降低橡胶的黏度和混炼温度,降低橡胶的生产成本;是橡胶加工过程的第三大原料,使用量仅次于碳黑和生胶,可以有效弥补天然橡胶产量的不足和供应不稳定的状况。橡胶填充油按照烃类的组成不同,可以分为环烷基橡胶填充油、石蜡基橡胶填充油和芳香基橡胶填充油三种类型。按使用对象的不同可分别称为橡胶填充油、橡胶操作油、橡胶软化油等,橡胶填充油的种类不同,其油品的密度、含水量、颜色、
4、粘度、芳烃碳型含量等性能参数也不相同,因此不同种类的橡胶填充油生产的橡胶产品的性能和用途也各不相同,充高芳烃油适用制造一般黑色橡胶制品,而充环烷烃油适用制造浅色或高档橡胶制品。优良的橡胶填充油应具备与橡胶相容性好,挥发度低,氧化安定性好,无毒性,无污染,价格合理等特点。高档SBS橡胶品种还要求填充油无色透明,色度达到+30(赛波特号)以上。一般来讲,经过深度精制的环烷基原油组分因其链状烃含量低,颜色浅,相溶性好,是较理想的填充油;但同时具有粘温性能、光安定性较差的缺点。进入2l世纪以来,中国经济(GDP)保持年均8以上的高速增长,能源消费持续增加,我国汽车及机械等行业消费的迅猛增长带动了合成橡
5、胶工业的快速增长。汽车行业的快速发展成为中国轮胎工作的发展和消费持续增长的主要驱动力,为橡胶填充精细白油行业发展提供了广阔空间。近年来,中国民用汽车保有量保持两位数的增长速度,带动润滑油消费总量的持续增长。根据公安部统计数据,截至2013年底,中国民用汽车保有量超过1.37亿量辆,较2012年底增长13.7%;中国汽车技术研究中心统计,2013年中国汽车销量又突破1200万辆。随着轮胎工业的飞速发展,橡胶填充油的发展液异常迅猛,众多的橡胶填充油企业加大了环保型橡胶填充油的开发力度。各种环保法规也相继出台,2003年5月,欧盟委员会推出了名为化学品注册、评估、授权和限制制度,2005年11月16
6、日在法国斯特拉斯堡签署发布了2005/69/EC指令,要求橡胶填充油中苯并(a)芘含量低于1mg/kg,多环芳烃碳氢化合物合计含量低于10mg/kg,PCA含量控制在3%以下。2005年欧洲橡胶工业联合协会(BLIC)和国际联合橡胶生产者协会(HSRP)共同宣布在轮胎中使用无毒性油品,并于2010年1月1日在轮胎生产中全面禁用有毒橡胶油。目前高芳烃油替代品有处理芳烃油(TDAE)/浅抽油(MES)和环烷油(NAP)。全球对环保橡胶填充油需求量约为140万吨,而现在全世界供应量仅40万吨,缺口极大。全球只有德国汉圣、瑞典尼纳斯、壳牌、法国道达尔等少数几家公司能能够提供环保型橡胶油。我国近年来对环
7、保型橡胶填充油的研制及应用发展迅速,主要研究单位包括中海油、中石油及中石化三大油品供应商,同时一些有远见和实力的民营企业也积极进行环保橡胶油的研发工作,争相占领巨大的环保橡胶市场。国内市场迫切需要有较强竞争力的高档橡胶填充精细白油的国内生产厂商,打破对国际市场的依赖局面,降低高档橡胶填充精细白油的价格,保持油品供应稳定,降低下游终端企业的经营风险。因此,开发高档环保型橡胶填充精细白油对我司既是挑战,又是机遇,将带来巨大的经济效益以及良好的社会效益。(二) 国内外同类产品和技术情况 1、国内外同类产品 橡胶油在很多行业特别是橡胶行业有着重要的用途,其分类按矿物油本身分子结构、组成方面的差异不同,
8、分为石蜡基橡胶油、环烷基橡胶油、芳香基橡胶油等; 按使用对象的不同可分为橡胶填充油、橡胶操作油、橡胶软化剂等。无论橡胶油何种用途,长期实际经验表明,一种理想的橡胶油应具有相容性好,挥发性小,加工性、操作性、润滑性良好,乳化性能好,污染少,无毒,颜色浅,安定性好,来源充足和价格适中等优点。目前,主流的满足欧盟环保要求的橡胶油产品有以下五种: 处理芳烃油( TDAE,Treate Dstillate Aromatic Extract) ,TDAE 是对DAE 进行再精制,除去有毒的PCA 后而成。再精制的手段包括加氢和溶剂精制两种途径,一般以溶剂精制为多; 重质环烷油( Heavy Naphthe
9、nic Oil,简称NAP) ,NAP 是以环烷基原油馏分油经溶剂精制或适当条件的加氢精制而成; 浅度溶剂抽提油( Mildly Extract Solvate,简称MES) ,MES 是馏分油经溶剂浅度精制或采用加氢工艺浅度精制而成,如果原料为石蜡基,则还需经过脱蜡精制; 残余芳烃抽提物( Residual Aromatic Extract,简称RAE) ,通常以石蜡基或中间基原油的减压渣油为原料,采用溶剂脱沥青 溶剂脱蜡 溶剂精制工艺; 其他类型的调合油,如采用环烷油和减压渣油调合。它们的典型指标见下表。 几种环保橡胶油的典型指标项目NAPMESTDAERAE稠芳烃含量,%3.03.03.
10、0230230240280运动粘度(100)mm2/s-117-3313-1716-2252密度(15)g.cm-30.920-0.9500.895-0.9250.930-0.9600.967苯胺点/85-10085-10065-7579倾点/0050%)、环烷烃型(CN=30%45%)和芳香烃型(CA35%),遵循物质相似相容原理,芳香基橡胶油主要用于SBR和BR充油胶的生产,还可用于NR和CR等橡胶制品的生产。石蜡基橡胶油主要用于EPM、EPDM和HR等充油橡胶的生产;环烷基橡胶油主要用于SBS、SBR和BR充油橡胶的生产。结合我司现有的工艺技术和30万吨/年特种油品生产装置,我司决定研发
11、适用于SBS(热塑性丁苯橡胶)的新型环保环烷基橡胶填充油。基于循环氢干法脱硫技术的新型环保橡胶填充精细白油的高附加值主要体现在产品的高环烷烃含量、低含硫、低含氮及低芳烃含量上,且产品要求具有良好的氧化安定性、光稳定性和耐黄变性,不能对环境造成污染与破坏,是新型环保产品。新型环保橡胶填充精细白油的开发及产业化分两阶段进行,各阶段主要研究内容如下:第一阶段,产品研发:首先,通过深入的市场调研,了解产品市场需要、技术质量指标,对产品质量及技术进行定型。目标是要求新型环保橡胶填充油精细白油的硫、氮含量小于 0.5PPM,多环芳烃含量小于 0.2%,闪点(开口)不低于210,而且产品具有良好的低温流动性
12、,氧化安定性高等特点。这样该产品无论是产品质量还是其环保性能均能达到国际先进水平。然后,与海南科技职业学院合作,根据初步选型的产品质量要求及技术指标进行小试实验,建立小型试验装置,获得质量稳定、相关指标符合市场要求的产品。再进一步建立中试实验模型,摸索产品生产技术工艺,对生产工艺技术难点进行技术攻关,并确立产品生产的工艺技术流程。同时与参与海南科技职业学院专业教授的技术培训,培养企业生产技术骨干。第二阶段,产业化运行:根据中试试验确立的产品最终生产工艺技术流程,在原有生产线上进行工艺技术改造,采购必要的生产设备,并进行安装调试,以及对相关生产参数的设置调整,组织产品的试生产,同时编写完善的产品
13、生产方案,为正式产业化运行作准备。 2、重点解决的技术关键问题 项目产品开发的技术难点主要体现在两方面:1、轻质润滑油料脱硫脱氮,高档橡胶填充精细白油的硫、氮含量均要小于 0.5PPM;2、达到稠环芳烃饱和,且芳烃含量小于 0.2%。轻质润滑油料脱硫、脱氮并不难,但要使油品的硫、氮含量达到小于 0.5PPM标准就存在一定的技术困难。工艺上可通过提高加氢反应深度达到硫、氮含量小于 0.5PPM 的目标,但产品的粘度和粘指损失太大,造成产品质量下降,得不偿失。芳烃饱和比较容易,但稠环芳烃饱和却很困难,一般常用的手段就是提高反应温度从而增加反应的深度,同样针对该产品是不可行的。 通过与国内外专家的技
14、术交流,拟定的技术攻关方案是:1、循环再加氢反应;2、对循环氢进行脱硫;3、两种半成品的在线调和。 (二)项目的特色和创新之处 国内高档新型环保的橡胶填充精细白油均以进口为主,部分国内自主生产的橡胶填充精细白油也只能够达到中低档次标准,只适用于中低品质的橡胶产品的生产。而我司目前开发的新型环保橡胶填充精细白油是以国际高档橡胶填充精细白油为参照标准,通过采用国际先进的高压加氢深度精制生产工艺技术,以及自主创新开发的循环加氢工艺技术、循环氢脱硫技术、两种半成品油在线共混技术,以使得橡胶填充白油的硫、氮含量达到小于 0.5PPM 的国际高档环保橡胶填充精细白油水平的精细化工产品。产品完全去除了白油中
15、的致癌物质稠环芳烃,达到稠环芳烃饱和,芳烃含量极低,环烷烃含量高、产品无色无味且氧化安定高、粘温性能好、挥发性能低,其质量标准远高于国内标准水平,达到国际先进水平。 项目产品在生产工艺上的创新性主要有四个方面: 1、采用循环再加氢工艺技术,结合专用的高效高活性铂钯贵金属催化剂,进一步降低橡塑专用白油的硫、氮含量,达到稠环芳烃饱和,降低芳烃含量,使得产品达到高档环保橡胶填充油专用精细白油的标准,产品环保无污染; 2、自主开发高压固定床循环氢干法脱硫装置及方法,首次把循环氢脱硫技术与干法脱硫技术向结合,使得循环氢达到 100%脱硫效果; 3、自主开发高压固定床循环氢干法脱硫控制系统,根据操作数据进
16、行模拟分析,通过利用控制系统调整压力、温度和空速等操作因素,使其脱硫效果在多变的工艺操作环境中仍能得到保证; 4、采用参数调整和两种半成品油在线共混技术,使得生产操作弹性更高,产品各项指标更容易达到理想的要求;(三) 要达到的技术、经济指标 1、项目完成后预期实现的技术指标(1)产品性能指标:分析项目质量标准分析方法密度(20)kg/m3840GB/T1884运动粘度 40mm2/s29.533.5GB/T265运动粘度 100mm2/s报告GB/T265粘指不小于105GB/T1995闪点(开口) 不低于215GB/T3536赛博特色度 不低于+30GB/T3555倾点不高于-20GB/T3
17、535水分,%无GB/T260稠环芳烃,紫外吸光度/cm(260350nm) 不大于0.2GB/T 11081硫含量 PPM 小于0.5SH/T0689氮含量 PPM 小于0.5SH/T0657碳型分布Ca(芳烃碳型)%不大于2SH/T0725Cn(环烷碳型) %不低于40(2)生产工艺指标:F101 炉出口温度315-325F201 炉出口温度265-275CAT1320-335F202 炉出口温度342-346CAT22620.5C201 塔顶温度160-195循环氢流量Nm3/h33000C201 塔底温度290-295第一反应器压降kPa0.111C202 塔顶温度56-75第二反应器
18、压降kPa0.046C202 塔底温度260高分压力MPa15.2真空度Pa3.4-4.4低分压力MPa1.69-1.70减顶循流量t/h11-13K102 出口压力MPa15.8减一中流量t/h7-10新氢压力MPa1.7-1.9A101 冷后温度552、项目完成后预期实现经济指标: 项目完成后,预期实现的主要经济指标如下: 1、项目产品正式产业化运行后,能为公司新增年产量 5万吨高档新型橡胶填充油专用精细白油,新增产值达 50000 万元; 2、经估算,到 2020 年项目产品稳定生产后,产能达到 5万吨,产品生产成本约为 7590 元/吨,项目产品的销售价格约 1 万元/吨,可为公司实现
19、 50000万元的销售收入,其中出品创汇达 80万美元,新增税费达 4000 万元,税后利润超 5500万元;(四) 采用的方法、技术路线以及工艺流程、组织实施方案 1、采用的方法及技术路线 (1) 高压加氢择形异构-补充精制技术新型环保橡胶填充油专用精细白油的开发与生产主要解决的是硫氮含量问题以及稠环芳烃饱和高环烷烃含量、芳烃饱和的问题,以及其产品的色度、氧化安定性、耐黄变性、挥发度等要求达到国际高档环保橡胶填充油专用精细白油的要求。我司研发团队主要采用中国石化抚顺石油化工研究院研发的高压加氢择形异构-补充精制工艺技术,采用一段串联一次通过工艺流程,一反采用FIW-1加氢择形异构催化剂,用于
20、降低原料油的倾点;二反采用FHDA-1补充精制催化剂,用于改善产品的颜色和氧化安定性等,我司以中国石化海南炼油化工有限公司120万吨/年加氢裂化装置提供的加氢尾油为原料(环烷烃含量高)。生产工艺流程包括加氢异构脱腊流程和分馏流程:加氢异构脱腊流程:原料油经原料泵升压后,与新氢、循环氢混合,经换热器分别与补充精制反应器反应流出物和加氢异构反应器的反应产物进行换热,然后进入加热炉加热到所要求的反应温度后,进入加氢异构反应器进行反应,反应温度370,反应压力17.5MPa。反应产生经一反产物/混合原料换热器与反应进料换热,然后进入补充精制反应器进行芳烃加氢饱和,反应温度320,反应压力17.2 MP
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