（工商管理专业论文）金兴化工厂丁二烯生产运营技术路线的研究.pdf

大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘要 运营技术路线选择在项目建设过程中有举足轻重的作用。根据本企业的特点选择一 种合适的运营技术路线对项目建成投产后运行的经济效益、社会效益都能奠定一个坚实 的基础。技术路线选择是一种决策选择，这种决策不仅就技术本身做出决策，而是要在 战略层次和战术层次上进行分析和决策。辽化金兴化工厂原有一套3 5 万吨丁二烯装置， 但随着上游乙烯裂解装置扩能改造，原料会增加一倍，需要再上一套同样规模的丁二烯 装置，这就面临丁二烯抽提技术路线选择问题。 目前世界上生产丁二烯的技术路线主要有三种，即日本瑞翁公司开发的三甲基甲酰 胺( d m f ) 法，德国巴斯夫公司开发的n 一甲基吡咯烷酮( n 肝) 法，美国壳牌公司开发的 乙腈( a c n ) 法。三种丁二烯抽提技术路线在实际应用中可以说是各有千秋，世界各地 丁二烯厂根据自身特点及专利权情况不同采用的技术路线也不同。国内各丁二烯厂所采 用的技术路线也各有不同，其中早期投产的丁二烯装置多数采用d m f 法，最近几年投产 的丁二烯装置 c n 法逐渐增多，为了避免投资的盲目性，本文在战略层次和战术层次上 对三种技术路线进行评价分析。 文中详细分析了公司目前现状及丁二烯产品国内外市场现状，指出了再建一套丁二 烯装置的必要性，同时对三种技术路线丁二烯抽提技术路线的特点进行深入分析比较， 评价出三种技术路线在溶剂特性，安全环保等方面的的优缺点。除了社会效益及环境效 益以外，新项目主要考虑的还应该是经济效益，如果没有经济效益，其他方面再好项目 也是不可行的。本文着重利用技术经济学中财务评价的理论分别对三种技术路线在经济 效益方面进行深刻剖析，评价了三种技术路线的技术经济学静态指标、盈亏平衡、优劣 平衡、财务净现值、内部收益率等重要指标并对其结果进行比较，同时进行了敏感性分 析，最后得出结论：美国壳牌公司的乙腈法丁二烯抽提技术路线无论在社会效益、环境 效益还是在经济效益方面都是最优的，适合本企业的要求。希望能为决策者提供参考。 关键词：t - 烯；乙腈法；运营技术路线；选择 金兴化工厂丁二烯生产运营技术路线的研究 t h es t u d yo fb u t a d i e n et e c h n i q u er o u t eo fp r o d u c t i o no p e r m i o n i nj i n x i n gc h e m i c a lp l a n t a b s t r a c t 1 r i 圮s e l e c t i o no ft e c h n i q u er o u t eo fp r o d u c t i o no p e r a t i o ni sv e r yi m p o r t a n ti nt h e b e g i n n i n g ag o o dt e c h n o l o g yp r o j e c ta c c o r d i n gt ot h ec o m p a n y ss i t u a t i o nw i l l s e tu pa s t a b l ef o u n d a t i o nt og e tg o o de c o n o m i cb e n e f i ta n dg o o ds o c i a lb e n e f i t n 坞t e c h n o l o g y s e l e c t i o ni sak i n do fc h o i c eo fd e c i s i o n - m a k i n g i ti sn o to n l yt e c h n o l o g ys e l e c t i o ni t s e l f , b u t a l s oa n a l y s i sa n dd e c i s i o n m a k i n gi ns t r a t a g e ma n dt a c t i c s l i a o h u aj i n x i n gc h e m i c a lp l a n t h a sas e to fb u t a d i e n ee q m p m e n tw h i c hm a n u f a c t u r e s3 5 ，0 0 0t o n so fb u t a d i e n eo n ey e a r b e c a u s et h ee t h y l e n ec r a c ke q u i p m e n th a se n l a r g e d ，t h er a wm a t e r i a lg e t sd o u b l e n e s s w e h a v et os e tu pas e to fb u t a d i e n ee q u i p m e n ts ot h a tw ea l ei nf a c eo ft h et e c h n o l o g ys e l e c t i o n t o d a y ，t h e r ea l et h r e em e t h o d st oe x t r a c tb u t a d i e n e ( b d ) i n t h ew o r d , s u c ha sd m f , n m pa n d a c n t h et h r e em e t h o d st oe x t r a c tb da r ed i f f e r e n ti na c t u a la p p l i c a t i o n , t h ep l a n t so f b u t a d i e n eu s ed i f f e r e n tm e t h o d sa c c o r d i n gt ot h e i rs i t u a t i o n sa n dp a t e n t si nt h ew o r d n l c m e t h o du s e di ne a c hp l a n to fb u t a d i e n ei sd i f f e r e n ti nc h i n at o o 1 1 舱m e t h o do fd m fi s u s u a l l yu s e dt oe x t r a c tb di nt h ee a r l y b u tt h em e t h o do fa c n i su s e dm o r ea n dm o r ei n 陀c e my e a r s i no r d e rt oa v o i dt h eb l i n d n e s so fi n v e s t m e n t t h et h r e em e t h o d sa r ea n a l y z e di n s t r a t a g e ma n dt a c t i c si nt h i sa r t i c l e 1 1 舱c u r r e n ts t a t u so ft h ec o m p a n ya n db u t a d i e n em a r k e t a th o m ea n da b r o a da r ea n a l y z e di nd e t a i li nt h i sa r t i c l e 1 1 尬t h r e em e t h o d su s e dt oe x t r a c t b u t a d i e n eh a v eb e e na n a l y z e da n dc o m p a r e dw i t hi nd e t a i l f i r s to fa 1 1 t h ee c o n o m i cb e n e f i ts h o u l db ee m p h a s i z e di nt h en e wp r o j e c t ，b e s i d e st h e s o c i a lb e n e f i ta n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t w i t h o me c o n o m i cb e n e f i t ，i ti si m p o s s i b l e i nt h i s a r t i c l e ，t h et h r e ep r o j e c t sa r ea n a l y z e d 谢廿lt h em e t h o d so ff i n a n c i a lt h e o r yi nt h ea r e ao f e c o n o m i cb e n e f i t t h ei m p o r t a n ti n d i c a t o ma r ee v a l u a t e d ，f o re x a m p l e ，s t a t i ce c o n o m i c i n d i c a t o m ，t h ep r o f i ta n dl o s sb a l a n c e ，m e r i t so fb a l a n c e ，f m a n c en p v ，i n t e r n a lr e v e n u e ，a n d s oo n , a n dt h er e s u l t sa r ec o m p a r e dw i t h w eh a v ed o n et h es e n s i t i v i t ya n a l y s i sa tt h es a m e t i m e 1 1 坨c o n c l u s i o ni st h a tt h em e t i l o do fa ( 、nf r o mt h es h e uc o r p o r a t i o ni st h eb e s t 。n o t o n l yi nt h es o c i a lb e n e f i ta n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t , b u ta l s ot h ee c o n o m i cb e n e f i t s i ti sf i t f o ro u rc o m p a n y i 、析s hi tb ear e f e r e n c ef o rt h ed e c i s i o n - m a k e r s k e yw o r d s ：b u t a d i e n e ( b d ) ； a c n m e t h o d ；r o u t eo fp r o d u c t i o n o p e r a t i o n ；s e l e c t i o n 一一 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意 作者签名：菊旦杠日期：卫l 划 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定丹，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：盔丝l 遮 导师签名：二堑列乏扯 垃金年l 月且日 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1绪论 1 ，3 丁二烯是生产b r 、s b r 、n b r 、c r 、s b s 等合成橡胶及a b s 、m b s 、b s 等 合成树脂和已二腈、已二胺、尼龙6 6 、环丁砜、l ，4 丁二醇等有机化工产品的重要原 料。其中合成橡胶工业是其最主要的应用领域，其消费量要占全球丁二烯消费总量的 8 0 。而在各种合成橡胶中，l ，3 丁二烯的消耗又占各种原材料消耗之首。 l ，3 丁二烯在这些合成橡胶成本组成中，几乎都占5 0 以上，因此丁二烯的生产 技术水平、丁二烯市场的供需形势及价格走向，对合成橡胶的技术经济指标及竞争能力 影响很大。 世界丁二烯的生产运营技术路线主要有两种，一种是炼油厂催化裂化副产丁烷丁烯 馏分经脱氢生成含5 0 丁二烯的混合c 4 馏分，再经以萃取精馏为主的抽提技术路线提 纯得到。另外一种是乙烯裂解装置副产的含有4 5 一5 5 的丁二烯的混合c 4 馏分，直 接经以萃取精馏为主的抽提技术路线提纯得到。后一种技术路线由于少了较昂贵的丁烯 脱氢步骤，所以成本低于前者，经济上占优势，因此是目前世界上丁二烯的主要生产运 营技术路线，约有9 2 的丁二烯采用乙烯裂解副产c 4 直接抽提法生产。 萃取精馏所采用不同溶剂的多种抽提技术路线中，已经实现工业化的技术路线技术 有：b a s f 公司的n 甲基吡咯烷酮( n m p ) 抽提技术路线；z e o n 公司的二甲基甲酰胺 ( d m f ) 抽提技术路线；c o n o e o p h i l l i p s 石油公司的糠醛抽提技术路线；s h e l l 化学公司 的乙腈抽提技术路线；s o l u t i a 的8 5 1 5 的1 3 甲氧基丙腈( m o p n ) 糠醛混合物抽提技 术路线；d o w ( 前身为u c c 公司) 的二甲基乙酰胺抽提技术路线；j s r 公司的节能乙 腈抽提技术路线。目前工业上被采用最多的为b a s f 公司的n 甲基吡咯烷酮抽提技术 路线、z g o l l 等公司的二甲基甲酰胺抽提技术路线和s h c u 化学公司等的乙腈抽提技术路 线。 这三种技术路线在我国目前的丁二烯生产装置中也都被采用，但其中的a c n 抽提 技术路线均是我国自行研究开发的技术。d i v l f 抽提技术路线大部分是引进技术，但其 中也有一定数量是我国自行开发或翻版的技术。n m p 抽提技术路线全部是引进技术。 对这三种技术路线的优缺点比较，虽在国内外已有诸多文献论述，但近十年来抽提 技术在不断进步，有必要对它们的技术特征和优缺点再一次进行比较和分析。根据我国 国情，建设新的丁二烯抽提生产装置应采用哪一种运营技术路线是应该讨论的问题。 金兴化工厂丁二烯生产运营技术路线的研究 1 1 生产运营项目概况 丁二烯的制取，在我国也经历了酒精接触分解、丁烯氧化脱氢和蒸汽裂解制乙烯联 产碳四抽提分离等三个发展时期。酒精法由于技术路线落后，8 0 年代初即已淘汰；丁烯 氧化脱氢法也由于受原料制约，多数己改产。 目前我国丁二烯的生产主要是从乙烯副产c 4 馏分中抽提丁二烯，也有采用丁烯氧 化脱氢法的装置在运行。我国从乙烯副产c 4 馏分中抽提丁二烯主要有乙腈法、d m f 法和 n m p 法，乙腈法由我国兰化公司研究开发，d m f 和n m p 法均为引进技术。1 9 9 5 年以前引 进的丁二烯抽提技术主要是日本瑞翁公司的d m f 法，1 9 9 5 年后又引进了德国b a s f 的n m p 技术。 辽化金兴化工厂随着上游乙烯裂解装置产能不断扩大，在原有3 5 万吨年丁二烯 装置基础上，需再上一套同样规模的丁二烯装置，以解决原料过剩问题，同时产生更大 的经济效益。 本企业原有装置采用国产化的乙腈法( a c n ) ，专利商为青岛伊克斯工程技术有限 公司，在本套装置上马前由于特定的历史条件，没有进行运营技术路线的科学选择，因 此在建设新装置前，公司准备利用科学的方法，对现有丁二烯生产运营技术路线进行科 学的评价，选择出适合本企业的最佳技术路线。 1 2 研究目的和意义 论文将运用生产运营理论和技术经济学评价决策模型，从辽阳石油化纤公司金兴化 工厂具体实际出发，考虑现有项目建设的技术条件、在现有三种主要丁二烯生产运营技 术路线中选择出适合本厂条件的丁二烯技术路线，为厂新丁二烯建设打下稳定的、坚实 的基础，对厂项目建设起到指导和借鉴作用。 新项目技术路线的确定问题，是项目管理过程的核心问题，它在一定意义上决定了 项目的成败的关键，决定了项目建成后的运营成本、社会影响及环境影响，正确地选择 合适的技术路线对整个项目建设具有深远的意义。 ( 1 ) 有利于提高设备利用率和劳动生产率，有利于提高经济效益。 ( 2 ) 适合的技术路线有利于满足生产需要，即有足够的能力满足用户需求的产品。 ( 3 ) 正确合理的技术路线路线，有利于提高系统的柔性，即生产系统对用户需求变 化的响应速度。 ( 4 ) 有效的生产流程能够缩短生产周期，影响原材料和产品的库存量。 一2 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 1 3 研究思路 生产运营技术路线的选择是一种决策，这种决策不仅要就技术本身做出决策，而且 要就涉及到的更高层次上的问题做出决策，就是说生产运营技术路线选择是一种多层次 的决策问题。要选择一种适合本企业自身特点的运营技术路线，就要对每种路线进行深 入研究，使其在经济效益、社会效益、环境效益等方面协调稳定，并具有可持续性特点。 结合企业自身特点对每种技术路线正确评价，互相比较是完成论文的重要手段。结合企 业目标和实施执行情况，提出技术路线评价目标，确定评价模型、指标体系，利用评价 模型对技术路线进行评价，最后给出生产运营技术流程评价分析结论。除了利用技术经 济学评价模型对流程进行评价外，还要在安全、环保、职业卫生等方面对三种技术路线 进行比较综合评价，最后得出结论。 丁二烯生产运营技术路线在国际上是成熟技术路线，三种技术路线a c n 法、d m f 及 n m p 法各有千秋，就本厂而言是要选择一种适合本企业实际情况而且经济效益要好的技 术路线，在战略层次决策方面，我们考虑对三种技术路线进行基本的技术定位，对技术 档次、技术类型作出基本选择，至于行业和市场定位是已经确定的我们不予以考虑。技 术选择战术层次决策，主要是就技术功能、可行性、经济性、风险性等方面进行权衡， 主要考虑： ( 1 ) 技术先进性，可接受性与连续性。 ( 2 ) 技术供给和配套资源条件。 ( 3 ) 市场需求和竞争态势。 ( 4 ) 经济与社会效益。 ( 5 ) 风险。 技术路线选择要考虑以下因素： ( 1 ) 企业人员素质，消化吸收能力，投资能力，管理能力。 ( 2 ) 产品对技术路线的要求，技术路线的质量保证水平。 ( 3 ) 市场需求量，本企业市场占有份额，企业可能的生产规模及投资，成本的综合 影响。 其中( 1 ) 、( 2 ) 两条，三种技术路线都满足，第( 3 ) 条市场需求量，市场份额及规模也 都已确定，所以我重点在投资及成本综合影响方面对技术选择做出深入分析。 此方面分析主要是利用技术经济学理论中财务评价方法，分别对丁二烯装置三种 生产运营技术路线进行综合评价分析，对比选择出最佳技术路线，完成本论文。 一3 一 金兴化工厂丁二烯生产运营技术路线的研究 1 4 相关理论综述 ( 1 ) 生产运作管理的概念 生产运作管理是企业为实现组织目标，为向社会提供具有竞争力的产品或服务而进 行的一系列决策和行动。是由生产管理学发展变化而来的。这里的生产是指将资源转换 成产品或服务的过程，而运作则是指与产品或服务生产有关的所有活动的总和。 在任何企业中，不论其规模大小，都存在着技术、财务、商业、安全、会计和管理 六种活动。这些活动大量地产生于企业内部，企业正是通过这些活动将投入的劳动力、 资金、原材料以及其他资源转换成满足人们需要的产品和服务。这样的资源转换过程就 是企业生产运作过程。因此生产运作管理是一个投入产出过程管理，使企业通过这一过 程在迅速有效地向社会提供满足其需要的产品和服务同时，满足企业自身发展的要求， 实现企业的任务。 生产运作管理的基本职能就是对企业运营过程进行计划、组织和控制工作。这些基 本职能贯穿于企业运营全过程，并渗透于运营过程的每一个具体环节。 ( 2 ) 技术经济学基本概念 关于技术经济学的概念存在着不同的观点。有人认为，技术经济学是研究实现先进 技术与经济效果最佳结合的理论和方法：也有人认为，技术经济学是研究技术的经济效 果的科学。总之，技术经济学是研究技术与经济相互关系的科学，但这一定义仍未能解 决技术经济学的理论基础问题。比较确切的技术经济学的定义应当是：技术经济学是研 究如何最有效地利用技术资源以达到促进经济增长的理论和方法。由此不难看出，技术 经济学的研究对象是一切与经济增长有关的技术项目、技术措施、技术方案以及一切涉 及技术先进性、经济合理性最佳结合的诸方面。 技术经济学是实现投资决策科学化的重要手段。随着科学技术的迅猛发展，各种新 技术、新设备、新工艺和操作方法以及新材料、新能源层出不穷，使得实现同一目标的 方案越来越多，达到同一目标的手段也越来越多。采用同一设备，不同的操作方法，效 果不相同：相同的操作方法，不同的材质，效果也不相同，这给人们的决策无疑带来了 复杂性。而这也要求项目的投资决策应建立在科学的技术经济评价基础之上。 技术经济学是联接技术与经济的桥梁和纽带。由于历史的原因，我国在科技和工程 技术队伍中，绝大多数工程技术人员不懂经济，而懂经济的又多不懂技术，这种状况的 出现，客观上导致技术、经济两层皮现象的存在，无法保证投资项目决策的科学化。而 技术经济学正是横跨技术与经济两大学科之间的桥梁，是使技术与经济两者有机结合的 接途径，也是改变技术与经济长期脱离的有效措施。 ( 3 ) 技术经济学基本原理 一4 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 技术经济学的基本原理包括技术创新原理、技术经济比较原理、资金报酬原理。 技术创新原理是技术经济学的基本原理之一，首先是由美籍奥地利经济学家约瑟夫 阿罗斯熊彼特( j a ，s c h u m p e t e r ) 1 9 1 2 年在其著作经济发展理论中提出的，随着社 会的发展，成为发展经济和满足社会需要的物质工具和知识、技能的总和，并具有不断 “创新的动态特性。主要体现在以下几个方面： 一技术创新是经济增长的源泉和动力。 一技术创新可以促进经济效益的提高。 一技术创新可促进产业结构的优化。 一技术创新可以创造市场需求，使得经济得以持续发展。 技术经济比较原理就是讨论方案比较时应具备哪些条件，在哪些方面具背可以比较 的条件才能进行方案比较。包括满足需要可比、消耗费用可比、价格指标可比。 资金报酬原理即资金的时间价值。资金的时间价值是商品经济中的普遍现象，它的 实质是资金作为生产的一个基本要素，在扩大再生产及其资金流通过程中，资金随时间 的变化而增值。资金报酬原理表明，一定的资金，在不同时点具有不同的价值，资金必 须与时间相结合，才能表示出其真正的价值。 一5 一 金兴化工厂丁二烯生产运营技术路线的研究 2 企业现状及国内外丁二烯生产运营技术路线现状 2 1 企业生产现状 辽化金兴化工厂是一个集炼油、化工、化纤生产为一体的综合型企业，全厂有生产 装置7 套，职工3 0 0 0 余人，企业主要负责处理石化公司废料，另外还需解决辽化公司 富余人员就业问题，有保证社会稳定的作用，因此企业负担较重，急需扩大再生产。 由于受国家限制成品油出口政策影响，导致国内油品供应充足，需求不强劲，价位 稳中有降。化工市场也是萎靡不振，厂内主导产品丁二烯产品价格一路下滑，而原料价 格却没有太大的变化：另一主导产品二羧酸也受己二酸市场的影响，也面临着降价的趋 势，这两大产品的价格滑落给效益带来很大的影响。另外辽化两大公司重组合并以后， 原来未上市企业沉重的负担现在都由上市公司来承担。上市公司的业绩考核、指标体系 是非常严格的，只有完成了业绩指标后，才可能支持金兴厂。石化公司烯烃线长时间改 造、大修，在供给原料价格上越来越减少对企业的支持力度，成为一减利因素。人工成 本居高不下，构建和谐企业将付出更大的和谐成本。每月支付的人工成本1 0 0 0 多万元， 还要力争保持现有的工资、奖金水平，这都需要付出更高的成本。以上是企业运营不利 一面。 但同时，金兴化工厂自2 0 0 0 年合并至2 0 0 7 年八年时间里，该厂无论从资金积累还 是生产、技术的积累都有很大的提高，八年来，在两级公司的领导下，在厂班子全体成 员的共同努力下，保持了经济稳定增长的目标。2 0 0 6 年生产各种产品总量2 1 万吨，实 现销售收入1 1 8 亿元。产量和销售收入分别是八年前的4 4 倍和9 倍，企业生存和发展 能力有了明显提高。实施三个三年发展计划过程中，使企业的产品结构实现了根本性转 变。关停并转了1 2 套原料短缺、技术落后的装置；成立了公用车间、绿化保洁一、二 队；清算了华新、华美、亿野三个合资公司：成立了金兴物业公司。使企业发展成为了 以石油化工和油品加工为主体、同上游装置刚性连接、有较强抗击市场能力的石油化工 企业，基本完成了由安置型企业向安置效益型企业的转变，企业核心竞争力得到了不断 提升。多年来生产管理的科技装备水平显著提高。丁二烯、双环戊二烯、二元酸装置和 即将建成的加氢尾油装置，都安装使用了d c s 控制系统，控制系统由传统型的仪表控 制向d c s 控制转化；压缩机、冷冻机等大型机组的使用，提升了科技装备水平；同时， 办公自动化系统也全面投入使用，信息化工作进展较快，已经建成了网络。计算机的拥 有量达到了1 9 0 台，并将继续普及。 企业的核心理念是不断强化管理，提高员工素质，坚持有章可循、按章办事、从严 治理、公平公正的管理方针，完善各项规章制度，全面实施基层建设达标考核办法；加 一6 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 强了质量体系、h s e 体系、生产受控体系建设。逐步加强内控制度建设，强化财务的核 心地位，有效降低企业资金运作风险。 以上有利优势成为金兴化工厂再建一套丁二烯的强有力支撑，同时金兴化工厂原有 一套乙腈法丁二烯装置，但随着上游裂解装置扩能改造，尤其是当前辽化发展提出的 “1 2 8 6 3 计划后，辽化将实现大炼油、大烯烃和大芳烃，要加大现有丁二烯装置的生 产能力已经不可能，需再建一套丁二烯装置缓解原料压力，充分利用宝贵的裂解碳四资 源。该装置建成后，可使企业的经济效益得到较大的提高。同时还可以缓解周边石化企 业橡胶装置丁二烯原料不足的矛盾。 2 2 国内外生产运营技术路线现状 丁二烯生产运营技术路线，由于萃取剂的不同分多种技术路线。目前工业上最常见 的技术路线有三种：( 1 ) 日本瑞翁公司开发的二甲基甲酰胺( d m f ) 法；( 2 ) 德国巴斯 夫公司开发的n 甲基吡咯烷酮( 舯) 法：( 3 ) 美国壳牌公司开发的乙腈( a c n ) 法。 a c n 法、d m f 法、n m p 法抽提丁二烯原理基本相同，其流程特点是：d m f 法、 n m p 法都有压缩机，用压缩机将解吸塔顶物料升压。由于a c n 法沸点低，解吸塔可以 加压操作，所以没有压缩机，和其它两种技术路线相比，消耗电能最少。a c n 法沸点 低，操作时物料易带出乙腈，需要乙腈回收系统，设备相对多一些。但操作温度低，有 利于防止聚合物的产生，生产过程安全平稳。 三种技术路线在抽提过程可以说是各有千秋，世界范围内各丁二烯厂根据自身特点 及专利权情况不同采取的技术路线也不同，但在国内近几年随着新建丁二烯项目的增 多，乙腈法的运用越来越广泛。从裂解碳四成分中抽提分离获取丁二烯的途径，在国内 外现有的丁二烯生产装置中被广泛采用。一是以二甲基甲酰胺为溶剂的d m f 法，这种 技术路线目前为数最多；二是以乙腈为溶剂的a c n 法，这种技术路线因耗能较高，9 0 年代以来已不再新建，只是在老装置的基础上改革流程，优化技术路线条件，以实现节 能降耗；三是以n 一甲基吡咯烷酮为溶剂的n m p 法，这种技术路线在9 0 年代新建的装置 中采用较多，如北京东方化工公司、独山子石化总厂等的丁二烯项目，均配套采用此法。 上述三种技术路线各有利弊，其中d m f 法和n m p 法抽提装置因以往都是从国外成套引进， 相对来说耗资较多。只有1 9 9 6 年建成投产的茂名石化公司d m f 法抽提装置，系购买国 外专利，由国内设计及配备设备。实际运行结果表明，这一实践很成功，不仅节约了投 资，而且也为今后进一步发展丁二烯的衍生加工产品，创造了良好的条件。截至2 0 0 7 年5 月，我国丁二烯的生产厂家达到1 8 家，生产装置2 6 套，产能为1 6 1 4 万妇，约占 一7 一 金兴化工厂丁二烯生产运营技术路线的研究 世界丁二烯总产能的1 3 5 5 。其中采用d m f 技术路线的装置能力约占国内丁二烯总产 能的4 2 3 8 ，a c n 法技术路线约占3 6 5 6 ，n m p 技术路线约占2 1 0 6 。 2 3 国内外丁二烯供需现状 丁二烯系指1 3 - - 丁二烯，它是生产合成橡胶的主要单体，以它为原料生产的合成 橡胶占合成橡胶总产量的8 0 以上。在各种合成橡胶中，1 3 一丁二烯的消耗量是各种 原材料消耗之首。其主要用于生产合成橡胶如顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯 一丁二烯一苯乙烯弹性体( s b s ) ，其次在a b s 树脂、已二腈、1 每已二腈等合成方面 均有广泛用途。 2 3 1世界丁二烯生产及供需状况 全世界丁二烯生产能力的9 2 是从粗c 4 混合物中抽提的，其余是通过正丁烷或正 丁烯的脱氢，或者从乙醇脱氢制得的。2 0 0 0 年全世界丁二烯的生产能力9 9 4 1 千吨，2 0 0 7 的达到l1 9 1 0 千吨，年均增长3 6 。 2 0 0 7 年世界丁二烯的总消费量1 0 1 2 8 千吨，同比增长7 4 2 。2 0 0 7 的世界丁二烯 供需状况见表2 1 ，消费构成状况见表2 2 ，主要生产公司及其生产能力状况见表2 3 。 表2 12 0 0 7 的全球丁二烯的供需情况 t a b 2 1g l o b a ls u p p l ya n dd e m a n ds i t u a t i o no f b u t a d i e n ei n2 0 0 7 注：本表来自中国合成橡胶工业协会 合成橡胶信息 表2 22 0 0 7 年世界丁二烯消费构成情况 t a b 2 2g l o b a lc o n s u m p t i o ns t r u c t u r eo fb u t a d i e n ei n2 0 0 7 注：本表来自中国合成橡胶工业协会合成橡胶信息 一8 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 表2 32 0 0 7 的世界主要丁二烯生产厂家情况 t a b 2 3g l o b a lm a j o rp r o d u c e r ss i t u a t i o no fb u t a d i e n ei n2 0 0 7 注：本表来自中国合成橡胶工业协会 a c n ，目前工业装置采用溶剂和原料的质 量比一般为n l f f l 0 ，d 帅，a c n 7 。 1 5 38 2 1 、a c n 沸点低，易从萃取精馏塔、解吸塔塔 顶带出，为了防止溶剂对产品的污染，必需设置 水洗塔。但解吸塔可加压操作。 2 、d m f 、n m p 沸点高，为了降低丁二烯的炔烃 自聚，d m f 解吸塔顶和n m p 的脱气塔只能保持接近 常压，必需设置压缩机，使物料进入第2 萃取精 馏塔。 0 8 0 20 3 2 7 a c n 黏度最低萃取精馏塔的塔板效率最 高，塔板数最少。 i 0 2 7 9 0 9 4 3 90 7 7 6 6 注：本表来自中国合成橡胶工业协会合成橡胶信息 一1 4 3 4 2 6 挎l 7 4 6 0 l m 仉 l 大连理工大学专业学位硕士学位论文 3 2 2 相对挥发度比较 碳四烃各组分在溶剂中的相对挥发度见表3 3 。 表3 3 各组份的相对挥发度 t a b 3 3t h er e l a t i v ev o l a t i l i t yo fc o m p o n e n t s 注：本表来自中国合成橡胶工业协会合成橡胶信息 挥发度的大小差异表明组分分离的难易。由挥发度数据分析表明，各种溶剂用于萃 取精馏，其间差异不大，这就决定了生产运营技术路线总体的一致性，产品品质一致性， 三种技术路线均可满足所有下游产品对丁二烯质量的要求。根据溶剂的特点，具体的技 术路线组织上，略有差异，主要表现在d m f 、n m p 法有压缩系统，而a c n 法溶剂回 收系统相对较长。 3 2 3 安全性比较 溶剂安全性比较结果见表3 4 。 金兴化工厂丁二烯生产运营技术路线的研究 表3 4 溶剂安全性对比 t a b 3 4s e c u r i t ys o l v e n tc o n t r a s t 溶剂acn d m fn 肝 分析 性好 燃点肛 空气中爆炸极限 空气中最大允许 浓度( r a g m 3 ) ( 中国) ( 美国o s l i a 毒性( 鼠经口) l d s o ( m g k g ) 5 2 54 4 0 2 7 0 a c n 燃点高，安全 性好 3 - 1 6 1 0 6 7 2 7 3 0 2 2 6 2 0 3 0 4 0 0 0 1 3 - 9 8 三者接近 5 4 0 0 3 9 1 4 急性中毒毒性接 近 注：本表来自中国合成橡胶工业协会合成橡胶信息 三者毒性均低于丁二烯等物料，安全性也比丁二烯等物料高，因此，丁二烯装置的 物料毒性及安全性更大程度上取决于碳四。 3 4 三种技术路线的技术指标对比 3 4 1 产品指标比较 国内三种技术路线的丁二烯产品指标见表3 5 。 一1 6 一 大连理工大学专业学位硕士学位论文 注：本表来自中国合成橡胶工业协会 l ( p - 若r t r z 则需进行具体分析。三种技术路线静态技术路线比较指标如下： k 眦= 1 4 4 7 5 0 0 0 0p k = 7 7 4 1 8 3 3 1r 旷0 5 k 舢= 11 5 8 0 0 0 0 0p 棚= 7 5 6 9 2 1 7 6 r d r = 0 6 k 嗍= 9 6 5 0 0 0 0 0p 棚= 7 8 9 8 1 0 8 6r 矿0 7 5 k p 舯 k f 呻 k 嗍而r 咿 【t 】 所以d m f 法优于n m p 法。 d m f 法与a c n 法比较 k f = k 啊p - k m 翻= 1 15 8 0 0 0 0 0 9 6 5 0 0 0 0 0 = 19 3 0 0 0 0 0 ap i = - p 加i p h ，= 7 8 9 8 1 0 8 6 7 5 6 9 2 1 7 6 = 3 2 8 8 9 1 0 大连理工大学专业学位硕士学位论文 f 。婷坐：巡一：5 8 6 8 年 。 p r3 2 8 8 9 1 0 f 口p r 【t 】 所以投资少的项目好即 c n 法好。 ( 2 ) 追加投资利润 用利润之差与增加的投资比即为追加投资利润率 ，= 等 ( 4 7 ) 若r 口p r 【r 】则多投资好 若兄p r 【r 】则少投资好 取【r 】= 0 2 5 n m p 法与d m f 法比较 r 口p r = 0 0 6 r 口p r f ，v ： f 2 f 3 且v 2 v 3 v l 因为f 2 f 。且v ： v ，说明d m f 法成本大于a c n 法，那么我们讨论a c n 法和n m p 法： 从图来看，优劣是相对的。是在一定条件下相对好些或差些，是为区别于盈亏而言 的。从图可知，只要f 。 f 。，v 。 v 。，总会有一点q o 产生，该点对应的两种技术路线成本 相等，说明在q o 点的产量下，两种技术路线盈亏一样多。若以盈亏多少作为选择技术路 线基准的话，当计划产量q q o 时，应选择技术路线1 ( n m p ) ，q q 0 时则选择技术路线 3 ( d m f ) 。由于q o 点在技术路线比较中具有独特之处，因此，求q o 很有意义。 从图可知，在q = q o 时，c 。= c 。，因此有f 。+ v 。q o _ f 。+ v 3 q o 则 q o = 糟 “1 8 ) 若用增量表示，则 q o = 万a f ( 4 1 9 ) = ( 17 6 6 0 3 7 12 8 3 5 6 3 7 ) ( 9 3 5 9 - 9 2 9 7 ) = 7 7 8 2 2 吨 因q q o 所以选a c n 法 再把a c n 法与d m f 法q o 算出来 大连理工大学专业学位硕士学位论文 ( 14 7 6 5 6 3 7 12 8 3 5 6 3 7 ) ( 9 3 8 5 9 3 5 9 ) = 7 4 2 3 0 吨 因q 0 0 所以选a c n 法 4 4 净现值分析法评价 净现值( n e tp r e s e n tv a l u e n p v ) 方法是西方长期投资决策流行的技术路线，也是动 态评价的最重要的方法之一。它即可以用来评判一个项目可行与否，又可以用它在两个 以上可行技术路线