c鲁西化工有机硅可行报告.docx

有机硅可行性研究报告分类及用途 有机硅产品按其形态和应用方式大体分为硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类，前三种是氯硅烷单体(主要为二甲基二氯硅烷)经水解、裂解，缩为聚硅氧烷(基础聚合物)，再与各种助剂、添加剂、改性剂以及填料等配合加工而成，其用量占有机 硅产品的 90%以上；硅烷偶联剂是有机官能基硅烷，一般为非聚合物。国内有机硅消费量及需求预测 国内有机硅市场长期保持着旺盛需求，有机硅产品的生产和消费量总体趋势是以高速度增长，但在个别时期也出现过波动。1996 年，由于外国主要有机硅生产商联手 对销往中国的有机硅中间体大幅度提价，致使国内有机硅聚合物生产厂部分停产或减产，有机硅产量下滑。1998 年，因受东南亚经济危机的影响，相对于产量高速膨胀的1997 年，总产量也明显减小。2012 年之后，国内有机硅市场迅速活跃起来，其产品产量及消费量保持高速增长.根据国内近几年供应和需求的发展趋势，未来 5 年内国内有机硅的主要应用领域仍以硅油、硅橡胶为主，硅烷偶联剂及硅树脂因前期发展不足，在这一段时间里将有较高速度的增长。4.2.4 目标市场分析 1、目标市场容量 有机硅制品的原材料价格较高，再加上市场需求的不断增长，使有机硅制品一直处于高价位。产品利润的丰厚和工艺技术的灵活性，使众多企业从事有机硅加工业。国内有机硅加工企业数量众多，规模较小，多数为民营、个体企业上规模的加工型企业较少，仅占企业总数的 10%。随着“西部大开发”战略的提出，有机硅行业将有 更多的政策性投入。加入 WTO 后，越来越多的外资企业投资中国的有机硅加工业，大规模的有机硅生产厂会越来越多，国内有机硅加工业将逐渐步入大型化、专业化。 国内有机硅加工企业主要集中在华东、华南地区，主要生产硅橡胶、有机硅乳液和硅烷偶联剂等产品，其中硅橡胶的消费量占有机硅总消费量的50%以上。国内硅酮结构胶是室温硫化硅橡胶中产量较大、用途较广的产品，目前国家硅酮结构胶生产认定企业和建设部硅酮胶科研生产定点企业只有杭州之江有机硅化工有限公司、浙江凌志精细化工有限公司、广州白云粘胶厂和广东南海嘉美化工厂等几家， 它们都拥有大型硅酮胶生产设备和先进的生产技术，规模均在 4000t/a 以上，消耗聚硅,氧烷总量在20kt/a以上。目前，杭州之江有机硅化工有限公司每年所用混合甲基环硅氧烷（DMC）从浙江新安化工集团购进 2000t/a，进口 3000t/a。广州白云粘胶厂每年所用混合甲基环硅氧烷（DMC）从蓝星集团购进 2000t/a，进口 2000t/a 以上。浙江凌志精细化工有限公司和广东南海嘉美化工厂均以进口混合甲基环硅氧烷（DMC）为主，每年只用少量的国产混合甲基环硅氧烷（DMC）。 国内生产高温胶的厂家主要有：深圳石化精细化工有限公司、深圳市三力有机硅 材料有限公司、深圳天玉有机硅有限公司、江苏镇江宏达化工有限公司、南京东爵精 细化工有限公司等，大多数厂家的生产规模均在几千吨以上，江苏镇江宏达化工有限 公司生产规模已经超过 20kt/a。按键硅橡胶是高温硫化硅橡胶中较重要的品种，广东省 是按键硅橡胶的主要生产地和主要消费地，其生产量占世界按键硅橡胶生产量的 60%， 如手机按键、遥控器按键、计算器按键等大都产自广东。广东地区高温胶的生产原料 多半依赖进口。国内多数企业与国外公司有合资或合作协议，引进国外资金或先进生 产技术，采用进口原料扩大高温胶的生产规模，部分产品出口。随着经济的发展和人民生活水平的提高，未来几年，国内用于建筑密封胶、电子、电器、汽车用密封胶及模具胶、按键胶的数量将逐年增加，国内室温硫化硅橡胶和高温硫化硅橡胶的产量必将逐年递增，对混合甲基环硅氧烷（DMC）的需求也将逐年增 加。在满足国内市场的同时，大量冲击国际市场，国内混合甲基环硅氧烷（DMC）的 消费量将大幅增加。20世纪50年代国内开发生产有机硅单体以来，经历了从搅拌床到流化床、流化床直径 从400600100012001500200024002800 的漫长历程。1996 年以来，国内有机硅单体工业呈现出快速发展态势，国内自行开发设计的10kt/a、20kt/a、50kt/a 生产装置相继投产，各生产商在原料生产、质量控制、分析测试、自动化控制等方面积累了丰富的经验，单体合成的技术指标大幅提高，生产成本逐渐降低。有机硅单体合成催化体系有两种，即氯化亚铜催化体系和铜催化体系，国外采用铜催化体系较多，国内两种催化体系并存。本项目采用铜催化体系。7.2.1 国内外工艺技术比较 国内有机硅生产的工艺流程与国外基本相同，均采用甲醇与氯化氢气液相催化法合成氯甲烷，再以氯甲烷与硅粉在流化床反应器中合成甲基氯硅烷混合单体。混合单 体经过精馏，分离出多种高纯度单体，其中以二甲基单体（M2）为主。二甲基单体（M2）经水解得到水解物，水解物在催化剂作用下连续真空裂解，得到混合甲基环硅氧烷（DMC），进一步精馏可以得到八甲基环四硅氧烷（D4）。尽管国内外有机硅单体生产的工艺流程基本相同，但与国外相比，国内有机硅单体生产在规模和技术指标上存在一定的差距产品质量。1、单体二甲基二氯硅烷（M2）纯度（%）99.9 99.98 99.99 一甲基三氯硅烷（M1）纯度（%） 98.0 99.0 99.5 三甲基一氯硅烷（M3）纯度（%） 99.0 99.0 99.5 一甲基二氯硅烷（MH）纯度（%） 99.0 99.0 2 、混合甲基环硅氧烷（DMC） 混合甲基环硅氧烷（DMC）纯度（%） 99.5 99.5 八甲基环四硅氧烷（D4）含量 （%） 7683 8892氢来源于二甲水解、盐酸脱吸以及气相法白炭黑装置。从表 7-1 可以看出，有机硅单体生产二甲平均选择性期望值为 85%，已达到国外综合水平，高于国内综合水平。国外有机硅单体合成单台流化床反应器生产能力在 50kt/a 以上，硅粉和氯甲烷吨 产品消耗分别比理论消耗高 8.29%和 3.45%，氯化氢回收利用率达到 85%以上。国内有机硅单体合成单台流化床反应器生产能 力最大为 60kt/a，其硅粉和氯甲烷吨产品消耗分别比理论消耗高 14.29%和 14.94%，氯化氢 回收利用率仅为 70%，与国外综合技术水平存在较大差距。 山东鲁西化工股份有限公司有机硅单体合成单台流化床反应器生产能力为 200kt/a，其 硅粉和氯甲烷吨产品消耗介于国内综合水平与国外综合水平之间，部分指标接近国外综合 水平，氯化氢回收利用率超过 80%。 7.2.2 工艺技术方案选择 硅粉加工采用国内生产的立式磨粉机组，旋风分离器与布袋除尘相结合，并用仓泵将 硅粉输送到单体合成单元。氯甲烷合成采用气液相法，即气相氯化氢和甲醇在液相氯化锌 催化剂中反应生成粗氯甲烷，粗氯甲烷再经过水洗、碱洗和硫酸干燥，并经冷凝压缩后送 往氯甲烷贮罐区。 单体合成采用流化床直接法合成，即硅粉和氯甲烷在铜系催化剂作用下生成混合单 体，混合单体经过旋风分离及湿法除尘后回收未反应的氯甲烷，混合单体送往单体 精馏 单元。 单体精馏采用脱高、脱低、二甲分离、脱轻、共沸、M3 等多塔连续精馏，分离得到 M1、 M2、M3、MH、高沸物、共沸物、低沸物等产品。精馏塔形式选用板式塔和填料 塔，并选 择导向筛板和高效板波纹填料。为了减少冷冻水和冷却水用量，精馏系统适 当加压，塔 顶冷凝器采用双管板式。为防止贮槽呼吸过程中空气进入系统造成单体水 解，减少对环 境及设备的污染和腐蚀，贮槽均采用氮气保护。二甲基单体水解采用恒沸酸水解、碳酸钠 连续中和工艺，使水解反应时间短、收率高、黏度低、环状低聚硅氧烷含量高。水解后的 浓盐酸脱出氯化氢循环使用。 裂解采用真空裂解工艺，环体收率高，残渣量少。 盐酸脱吸考虑原料浓盐酸和氯甲 烷合成产生的稀盐酸的解吸，99.5%以上的氯化氢脱吸出来，脱吸出来的氯化氢送往氯甲烷 合成。山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 36 7.3 工艺流程说明 7.3.1 工艺特点 a 硅粉加工采用立式磨粉机组，细粉率低，粒度可调，生产能力高。 b 氯甲烷合成单元采用大型搪瓷合成釜，气体分布器特殊设计，保证氯化氢和甲 醇 气体分布均匀。 c 氯甲烷精制采用水洗涤、碱洗涤和硫酸干燥处理，进一步降低氯甲烷中水、甲 醇、 二甲醚等含氧化合物的含量，提高氯甲烷的纯度。 d 单体合成单元采用单台流化床反应器，流化床撤热方式为导热油换热，同时副 产 蒸汽，一旋硅粉返回流化床。 e 触体进料方式采用定量加料系统，实现催化剂连续定量加料，以消除流化床床层料 面的大幅度波动。 f 除尘系统采用湿法除尘工艺，提高除尘率，降低能耗，使合成系统压力稳定，缩 短 停车检修时间，适应大规模生产的需要。 g 二甲基单体水解采用恒沸酸水解工艺，其水解浓盐酸脱吸产生氯化氢循环利用，减 少环境污染，降低氯化氢消耗。 h 精馏采用高效导向筛板和板波纹填料，多塔连续精馏，二甲基单体纯度可达到 99.98%以上。 i 裂解采用真空裂解技术，裂解釜运行周期长。混合甲基环硅氧烷（DMC）收率高。 同 时可以生产高纯度八甲基环四硅氧烷（D4）产品。 7.3.2 单体生产工艺流程说明 1、 氯甲烷合成及盐酸脱吸本装置共分四个单元，分别是盐酸脱吸；氯甲烷合成及净 化；甲醇回收及稀盐酸回收；氯甲烷压缩、冷凝。 a、盐酸脱吸 浓盐酸（最少 31%Wt）由泵输送到换热器进行预热，然后进入汽提塔， 通过热虹吸 自然循环再沸器进行加热实现蒸馏，这样，塔的底部会生成类似 于共沸物的氯化氢溶液 （约 18.5%Wt），塔顶得到氯化氢气体。被汽提出的氯化氢气体 输送到两台冷凝器里 （HE-3 和 HE-4）进行冷凝而得到更纯的氯化氢气体（氯化氢的纯 度为含水小于 100ppm）。HE-3采用循环水冷却， HE-4 采用乙二醇水溶液冷却，再经过除雾器后，离 开系统进入氯甲烷合成单元。山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 37 汽提塔底出来的 2bar（G）的浓度约 18.5%（wt）盐酸，通过中间换热器后冷却后， 送往山东鲁西化工集团氯碱装置用于吸收氯化氢。也可以再在塔底加一个冷却器进行冷 却，进入盐酸深脱吸装置，进一步脱出其中的氯化氢送氯甲烷合成单元。 b、氯甲烷合成及净化及氯甲烷压缩、冷凝 贮存在甲醇贮罐区的工业甲醇，经甲醇供 料泵送至甲醇汽化器中，用蒸汽加热，调节甲醇汽化压力0.2MPa（表压），汽化器的液面 用甲醇供料泵的出口调节阀控制恒定，温度由蒸汽量控制在 9095，用调节阀控制其 流量与脱吸单元 600#来的压力为0.2MPa 的氯化氢气体（流量由调节阀控制）一起，其流 量与甲醇蒸汽按一定比例混合后进入反应器中。进入反应器的氯化氢和甲醇气体经反应器 底部气体分布器分布均匀，与预热至 140145的氯化锌溶液接触，溶解并进行反应。 氯化锌溶液的预热采用釜外循环方式。反应器底部出来的氯化锌溶液由循环泵打入预热 器，预热器的温度由蒸汽控制调节在 140145，然后 再回到反应器中。在反应过程中， 反应器的温度控制采用回流冷酸水（或体外循环）的方式控制在 140145，物料在反 应器的表观接触时间为 30s。由反应器出来的反应生成物氯甲烷、水、二甲醚和未转化的 原料氯化氢、甲醇一起进入酸气分凝器中冷凝，在回流罐中分离成气相产物和液相产物， 气 相产物粗氯甲烷（含甲醇、水、氯化氢、二甲醚）等去酸气冷凝器，液相产 物一部分 回到反应器中控制反应器液位，另一部分去酸水储罐中。气相产物 粗氯甲烷经酸水洗塔， 吸收大部分未反应的氢化氢气体和甲醇后，进入碱洗塔，彻底吸收剩余氯化氢气体和除掉 部分水份，之后进入硫酸干燥塔，经过三塔串联除掉水份和二甲醚后，再经压缩、冷凝即 制得成品氯甲 烷送罐区贮存。 c、甲醇回收及稀盐酸回收 将酸水洗塔塔釜出来的含甲醇的稀盐酸预热后，送入甲醇 回收塔进行甲醇回收，塔顶回收的甲醇混合气体经冷凝冷却后，进入甲醇回流罐，通过泵 直接将液态甲醇送 入氯甲烷反应釜作为合成氯甲烷的原料。 甲醇回收塔塔底出来的恒沸酸与氯化钙溶液混合一起进入汽提塔，脱出氯化氢， 作 为氯甲烷反应釜合成氯甲烷的原料。 2、 单体合成 从罐区来的新鲜 CH3Cl 与回收循环 CH3Cl 混合后经氯甲烷汽化器汽 化，然后经氯 甲烷过热器，使其温度达到 250，进入流化床反应器。 硅粉和作为添加剂的铜粉、锌 粉、锡粉等混合，用 N2 输送至掺混仓，使 其混合完全均匀后用 CH3Cl 输送到流化床 反应器。在流化床反应器内部，当 温度达到 285300时，CH3Cl 与硅粉在添加剂的作 用下发生合成反应，反应生成的混 合单体及未反应的硅粉、CH3Cl 经过一旋分离器、二山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机 硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 38 旋分离器，送 入洗涤塔。一旋的固体物料自流到一旋受料斗，用 N2 压入一旋排料斗， 排料斗中的固料用 CH3Cl 定期定量压回流化床，循环使用。受料斗及排料斗中的含尘 N2 经布袋过滤器集尘，气体去水洗塔，粉料进入细粉罐。一级旋风除尘后的气体进入二旋， 固体物料自流到二旋受料斗，并用 N2 压至二旋排料斗。排料斗中的固体用 N2 定期压入 废 粉罐，含尘 N2 经布袋过滤器集尘，气体去水洗塔，收集的粉料分别进入细粉罐和废 粉罐。经二旋分离器后的气相进入洗涤塔，进行洗涤除尘。塔釜再沸器底部排出的料液， 进入闪蒸罐， 闪蒸后的残渣送至残渣槽，用槽车运走。闪蒸后的气相经过闪蒸冷凝器送 至高沸物贮罐区贮存。洗涤塔顶部气相经塔顶冷凝器冷到 40， 并经冷凝器二级深冷至 10，凝液分别进入粗单体中间罐，通过洗 涤塔回流泵回流，并经粗单体塔进料泵送至 粗单体塔进行粗单体精馏。冷凝器顶部不凝气与粗单体塔塔顶不凝气及膜回收系统回 收 的氯甲烷经氯甲烷缓冲罐，经压缩机进口加热器加热至 45后，送往氯甲烷压缩单元， 进行循环氯甲烷压缩。 粗单体进入粗单体塔中部，控制塔顶压力 0.881MPa（G），进行精馏。塔 釜出料经 粗单体冷却器冷却后，去粗单体罐区。塔顶气相经粗单体塔顶冷凝 器冷凝，凝液进入粗 单体塔回流罐，经粗单体塔回流泵一部分回流，一部分送至氯甲烷循环槽。不凝气也送至 氯甲烷缓冲罐。压缩后的循环氯甲烷进入氯甲烷塔进行氯甲烷回收。氯甲烷塔顶 气体经 塔顶冷凝器冷凝，并经冷凝器深冷至-25，凝液进入氯甲 烷塔回流槽，经氯甲烷回流泵 回流。不凝气进入膜回收系统，回收的氯甲烷送往氯甲烷缓冲罐，回收尾气送至焚烧单元 焚烧。氯甲烷塔侧 向采出氯甲烷经氯甲烷冷凝器冷凝，送入氯甲烷循环槽，经氯甲烷循 环泵送回与新鲜氯甲烷混合后去氯甲烷汽化器。 本单元分别设置反应区热油系统、A 区热油系统和 B 区热油系统分别用于流化床 反应器升温撤热，氯甲烷过热器和一二旋排料斗受料斗保温，以及洗涤塔再沸器和闪 蒸 罐用热。 3、 氯甲烷压缩 新鲜氯甲烷压缩系统：由 100#氯甲烷合成单元过来的氯甲烷气体经新鲜氯甲烷入口 缓冲罐进入新鲜氯甲烷压缩机压缩。压缩后的氯甲烷气体部 分进入新鲜氯甲烷回流冷却 器冷却。通过压缩机入口压力调节，冷却后的氯 甲烷气体回到新鲜氯甲烷入口缓冲罐。 压缩后的另一部分氯甲烷气体送往 200# 单体合成单元。剩余的氯甲烷气体送往 100#氯 甲烷合成单元，冷凝后送往罐区贮存。 循环氯甲烷压缩系统：由 200#单体合成单元过来 的氯甲烷气体经循环氯甲烷入口 缓冲罐进入循环氯甲烷压缩机压缩。压缩后的氯甲烷气山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机 硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 39 体部 分进入循环氯甲烷回流冷却器冷却。通过压缩机入口压力调节，冷却后的氯 甲烷气 体回到循环氯甲烷入口缓冲罐。压缩后的另一部分氯甲烷气体送往 200#单体合成单元。 氟利昂冷冻压缩系统：由 200#单体合成单元来的氟利昂气体进入螺杆压缩机组压缩， 压缩后的氟利昂气体经冷凝冷却后成氟利昂液体回到 200#单体合成单 元使用。 4、 单体精馏 单体精馏单元共有 10 个塔器设备，包括脱高塔、高沸物塔、二 甲塔 A（T0303A）、 二甲塔 B、二甲塔 C、脱低轻塔、M1 塔、M3 塔、粗 MH 塔和 MH 塔等。单体精馏 单元主要工艺流程叙述如下。 从原料缓冲罐将原料由进料泵打到脱高塔原料预热器加热到 60后进入脱高塔中下 部。塔顶气相物流（t=84.2）进入塔顶冷凝器冷凝冷却后，进入脱高塔回流罐，一部分 由回流泵送至塔顶作回流，其余部分送到二甲塔 B中上部。塔底采出高沸物（t=134） 送至高沸物塔。脱高塔塔底 采用由中压蒸汽加热的热虹吸式再沸器向塔内提供热量。通 过调节蒸汽量控制塔的操 作温度。脱高塔操作压力 160kPa，顶温 84.2，塔底操作温度 为 134。 脱高塔塔底的高沸物进入高沸物塔，在这里对 M2 进行回收。 塔顶气相物流 （t=85.3）进入塔顶冷凝器冷凝冷却后，进入高沸物塔回流罐， 一部分由回流泵送至塔 顶作回流，其余部分送到原料罐。塔底采出高沸物（t=156.2） 冷却至 40，送至高沸 物产品贮罐。高沸物塔塔底采用由中压蒸汽加热的热 虹吸式再沸器向塔内提供热量，通 过调节蒸汽量控制塔的操作温度。高沸物塔操作压力160kPa，顶温 85.3，塔底操作温度 为 156.2。 二甲塔为三塔串联。脱除高沸物的物料从脱高塔回流罐由脱高塔回流泵打到 二甲塔中上部；二甲塔 C的塔顶气相物料进入二 甲塔 B塔底，二甲塔 B塔顶气相物料进 入二甲塔 A底 部，二甲塔 A 塔顶的气相物料（t=76）进入二甲塔顶冷凝器冷凝冷却 至 72.1后， 进入二甲塔回流罐，一部分物料由回流泵送至二甲塔塔顶做回流，其余部 分 送至回收塔中间罐。二甲塔 A塔底液相物料由回流泵送至二甲塔 B塔顶做回流，二甲塔 B 塔底液相物料由回流泵送至二甲塔 C 塔顶作回流。二甲塔 C塔釜采出 M2 产品 （t=106.1）与脱高塔的进料换热后，冷却至 40送至 M2 出料罐。二甲塔 C塔底采用 由低压蒸汽 加热的热虹吸式再沸器向塔内提供热量，通过调节蒸汽量控制塔的操作温度。 二甲塔 塔顶操作压力为 160kPa，顶温 76，塔底操作温度约为 106.1。 脱除 M2 的物料从二甲塔回流罐由二甲塔回流泵打到脱低塔中下部，塔 顶气相物 料（t=55）进入脱低塔塔顶冷凝器冷凝冷却至 52.4后，进入脱低塔回流 罐，一部分山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有 机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 40 由回流泵送至脱低塔塔顶作回流，其余部分送到脱低塔缓冲罐。脱低塔塔釜采出的物料送 至 M1 塔。脱低塔塔底采用由低 压蒸汽加热的热虹吸式再沸器向塔内提供热量，通过调 节蒸汽量控制塔的操作温度。 塔顶操作压力为 160kPa，顶温 55，塔底操作温度约为 82.3。 从脱低塔塔底出来的物料进入M1 塔中部，塔顶气相物料（t=71.7） 进入 M1 塔 塔顶冷凝器冷凝冷却后，进入 M1塔回流罐，一部分由回流泵送至 M1 塔塔顶作回流， 其余部分送到 M3 塔中上部。M1 塔塔釜采出 M1 产品（t=85.7），冷却至 40后送 至 M1出料罐。M1 塔塔底采用由低压蒸汽加热的热虹吸式再 沸器向塔内提供热量。通 过调节蒸汽量控制塔的操作温度。塔顶操作压力为 160kPa，顶温 71.7，塔底操作温度 约为 87.1。 从 M1 塔塔顶出来的物料进入 M3 塔中上部，塔顶 M3 和 SiCl4 气相物料 （t=69.3）进入 M3 塔塔顶冷凝器冷凝冷却后，进入 M3 塔回流罐，一部分由回流泵 送至 M3 塔塔顶作回流，其余部分冷却至 40后送到共沸物贮罐。M3 塔塔釜采出的采 出 M3 产品（t=76.3）冷却至 40后送至 M3 产品贮罐。M3 塔塔底采用由低压蒸汽 加热的热虹吸式再沸器向塔内提供热量。通过调节蒸汽量控制塔 的操作温度。塔顶操作 压力为 160kPa，顶温 69.3，塔底操作温度约为 75.9。 从脱低塔回流罐出来的轻组分混合物由脱低塔回流泵打到粗 MH 塔中上 部；塔顶轻 组分气相物料 （t=52.3）进入粗 MH 塔塔顶冷凝器冷凝冷却后，汽相进 入尾气吸 收系统，液相进入粗 MH 塔回流罐，一部分由回流泵送至粗 MH 塔塔顶作回流，其余部 分冷却至 40送至低沸物贮罐。粗 MH 塔塔釜物料送至MH 塔中上部。塔顶操作压力为 200kPa，顶温 52.3，塔底操作温度约为 66.1。 从粗 MH 塔塔釜出来的物料送至 MH 塔中上部，MH 塔塔顶轻组分气相物料 （t=55.8）进入 MH 塔顶冷凝器冷凝冷却后，进入 MH 塔回流罐，一部分由回流泵送 至 MH 塔（T0308）塔顶作回流，其余部分冷却至 40送至 MH 产品贮罐。MH塔（T0308） 塔底采用由低压蒸汽加热的热虹吸式再沸器向塔内提供热量。 通过调节蒸汽量控制塔的 操作温度。塔顶操作压力为 160kPa，顶温 55.7，塔底操作 温度约为 72.1。 5、 二甲单体水解 自罐区来的盐酸和二甲单体经一定比例混合后由水解循环泵送入水解反应器中充分 混合反应，反应混合物进入水解循环冷却器冷却至 20后进入第一分层器，分层后上层 油相出料按液位差自侧面进入第 二分层器，下层酸相按位差送入水解循环泵。进入第二山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机 硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 41 分层器的水解物分层后，上层油相出料与 Na2CO3 溶液混合后经碱循环泵控制一定量后送 入中和反应器充分混合反应，下层酸相按位差 送入盐酸中间罐，经盐酸输送泵送至罐区。 从中和反应器出来 的反应混合物进入中和冷却器，冷却至 25进入碱分层器分离分层， 上层油相出料按位差送入水解水煮釜以除去水解物中的碱，下层返回循环碱 槽循环。从 水解水煮釜底部出来的水解物按位差进入分水器分水后进入水解物贮槽。 6、 裂解和环体精馏 自水解物贮槽的水解物，通过水解物输送泵经计量后送至水解物加热器，预热到 120后进入脱氯釜，经脱氯反应后进入脱氯第一分层器，上层进入脱氯第二分层器，下 层水相经脱氯循环泵循环进入脱氯釜中。由脱氯第二分层器上部出来的水解物，经控制与 50%的氢氧化钾溶液按一定比例进入裂解釜。在 130及真空度 720mmHg 条件下，水解 物经裂解重排得到环体混合物，通过裂解塔分离净化后，塔顶气相进入裂解塔冷凝器，凝 液进入裂解回流罐，一部分经流量调节回流入塔，另一部 分由回流罐液位调节控制排入 裂解水煮釜。 裂解釜液位控制釜底物料的出料调节阀，釜底物料自流进入逼干釜， 逼干釜夹套通 入导热油，将物料加热到 145，进一步回收环体物，逼干釜底间歇排出废渣。 环体混合物与按一定比例并预热到 90的软水一同进入裂解水煮釜，在 搅拌器的作 用下充分混合后，溢流至分水器进行沉降分离。上层油相进入环 体贮罐。下层水相排至 油水隔离池，油水隔离池分出的废水排往 污水预处理站，处理达标后排放。 来自环体贮罐的环体通过脱低塔进料泵经计量后送至脱 低塔进料预热器，预热至 134.5后进入脱低塔。脱低塔塔顶温度93，塔釜温度 142.3，真空度为 510mmHg， 脱低塔再沸器采用 1.0MPaG 蒸 汽加热。塔顶 D3 蒸汽经脱低塔冷凝器冷凝后，进入脱 低塔回流罐， 经脱低塔回流泵加压后，一部分 D3 经流量调节回流入塔，另一部分 D3 由塔顶回流罐液位控制送至水解物贮槽。塔釜物料通过脱高塔进料泵经塔釜液位调节送至 脱高塔。 脱高塔塔釜温度为 149.5，塔顶温度 107.3，真空度为 670mmHg，再 沸器采用 1.0MPaG蒸汽加热。塔顶成品 D4 蒸汽经脱高塔冷凝器冷凝 后进入脱高塔回流罐，通过 脱高塔回流泵加压后，一部分经流 量调节控制回流入塔，另一部分由回流罐的液位控制 排入罐区成品 D4 贮槽，塔中部采 出成品 DMC 进入 DMC 中间罐，通过 DMC 中间 泵，经 DMC 送料 冷却器冷却至 60后送至罐区 DMC 贮槽。塔釜的高沸物经塔釜液 位控制进 入环体冷却器，通过环体冷却器将其冷却至 60后，经脱色釜脱色 后进入高山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机 硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 42 沸物槽，通过高沸物包装泵加压后，一部分送到环体贮罐，另一部分现场包装。 本项目单体生产单元工艺流程简图见附图3。 7.4 成本分析 本项目吨产品（DMC+D4）成本为16384 元。若二甲选择性达到 85%，则吨产品 （DMC+D4）成本为15447元。本项目主要原料甲醇和浓盐酸均由山东鲁西化工集团内部 自解决，与全部外购相比，吨产品（DMC+D4）成本可以降低2182 元。 7.5 自控水平 7.5.1 自控要求和设计范围 生产过程要求自控设计满足集中控制和检测的需要，所选现场仪表能适应工况（ 易腐 蚀、易堵塞、易磨损、粘度大）的需要，并保证装置长周期运行。 自控设计范围包括单 体生产单元、辅助生产单元及配套公用工程设施的过程检测与控制，共设置约 200 个调 节系统，680个集中检测回路。 1、自控系统 设置控制分析中心，生产过程主要参数的监视和控制通过安装在控制室内的DCS来实 现。为了便于操作及生产管理，甲醇贮罐区、成品贮罐区、单体/水解物贮罐区、氯甲烷贮 罐区、酸/碱罐区设置独立控制室，由安装在控制室内的小型贮罐区管理系统实现贮罐区的 监测与控制。贮罐区所有信号将通过串行接口送至中央控制室 DCS 集中监视。制冷站、循 环水站、导热油站以及空压/制氮站等公用工程区设置独立控制室，制冷站、空压/制氮站的 检测和控制由常规仪表盘来完成，循环水站的检测和控制由加药系统配套的PLC完成。 2、仪表选型原则 DCS 采用进口产品，盘装仪表及现场仪表等均采用国产仪表。 （1）压力仪表 就地指示的压力仪表采用一般压力仪表。易堵塞、粘度大、腐蚀性介 质采用隔膜压力表或全塑隔膜压力表。对于远传的压力信号，一般介质采用电子式压力变 送器，易腐蚀、易堵塞的介质采用电子式远传压力变送器。 （2）流量仪表 就地指示的流量仪表采用旋进式蒸汽流量计、旋进旋涡流量计、涡街 流量计及转子流量计，易腐蚀介质采用耐腐蚀型产品。对于远传的流量信号，主要采用电 子式差 压变送器（一次元件为孔板）、金属管转子流量变送器、旋进式蒸汽流量变送器、旋 进 旋涡流量变送器、涡街流量变送器、电磁流量计，易腐蚀介质采用耐腐蚀型产品，计 量 采用质量流量计。山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 43 （3）液位仪表 采用电子式远传差压变送器，浮筒液位变送器。对于易腐蚀及含固体颗粒介质采 用 非接触式液位仪表。 （4）温度仪表 就地指示的温度仪表通常采用双金属温度计。远传的温度信号采用铂 热电阻。易腐蚀场所，保护套管采用耐腐蚀材料；易磨损场所，保护套管采用耐磨损材料。 3、调节阀 调节阀采用气动执行机构，以柱塞阀为主。对于强腐蚀介质，采用衬聚四氟乙烯的气 动调节阀；对于磨蚀性介质，采用专业公司生产的气动耐磨切断球阀和调节球阀。 4、分析仪表 氯甲烷水含量分析仪表采用在线耐腐蚀型微量水分析仪。 二甲基二氯硅烷（M2）含 量分析仪表采用在线工业色谱仪。所有现场仪表符合环境条件要求，仪表外壳防尘、防水、 防机械损伤的最低防护等级为 IP54。 7.5.2 主要检测及控制方案 产品计量采用质量流量计。进氯甲烷合成釜的氯化氢和甲醇气体采用比例调节。 硅 粉贮罐、混合罐、废触体贮罐以及流化床反应器的硅粉料位测量由音叉料位仪完成。贮罐 区装卸车系统实施批量控制。 7.5.3 安全措施 对重要参数设置越限报警，报警功能由 DCS 实现。在可燃气体区域设置可燃气体 探 测器，通过安装于控制室的可燃气体报警盘实现。防爆区域仪表采用本安防爆仪表， 满足 ExiaIICT6 要求。 7.5.4 动力供应 1、仪表 DCS 系统供电采用不间断电源 UPS（220V、50Hz、10kVA）。各分控制室 采用 220V、50Hz 独立仪表电源。 2、仪表空气来自空压/制氮站，仪表空气质量为无油、无尘，其露点为45，消 耗 量为 1180Nm3/h。 7.5.5 成套设备仪表 新鲜氯甲烷压缩机、回收氯甲烷压缩机、制冷机组、空压机组、硅粉制粉机组等成套 设备配套提供完善的检测和安全保护系统，包括以下内容：山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 44 a 在成套范围内对物料温度、压力的测量仪表。 b 润滑油、冷却水系统的温度、压力的测量、报警和联锁等。 c 压缩机的转速测量仪表。 d 压缩机轴承温度、轴位移、轴振动等运行状态监视仪表及安全保护措施。 e 成套设备范围内的重要检测信号和安全保护信号送至中央控制室 DCS，机组旁 设置就地操作盘。 主要仪表设备见表 7-2。 表 7-2 主要仪表设备一览表 序号 仪表名称及规格 单位 数量 备 注 一 DCS 硬件配置 1 操作员站 带独立的操作员键盘和21 寸彩套5 2 工程师站 带独立的操作员键盘和21 寸彩套1 3 报表打印机台3 4 彩色硬拷贝机台1 5 过程接口单元 6 数据通讯总线 7 I/O 模件（输入、输出） 8 系统软件及应用软件 二 UPS（220V，50Hz，10kVA） 三 可燃气体报警盘套1 四 氯甲烷合成、压缩 1 铂热电阻支13 2 双金属温度计支3 3 压力表块1 4 全塑隔膜压力表块4 5 远传压力变送器台6 6 压力变送器台6 7 远传差压变送器台4 8 差压变送器台3 9 转子流量计台6 10 转子流量变送器台7 11 标准孔板套3 12 涡街流量变送器台4 13 旋进式蒸汽流量变送器台3 14 旋进旋涡流量变送器台1 15 浮筒液位变送器台3 16 气动薄膜调节阀台18 17 衬塑波纹管调节阀台17 18 氯甲烷微水含量在线分析仪套1 19 可燃气体探测器套2 五 单体合成山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 45 序号 仪表名称及规格 单位 数量 备 注 1 铂热电阻支14 2 耐磨铂热电阻支16 3 双金属温度计支5 4 压力表块39 5 隔膜压力表块20 6 远传压力变送器台6 7 压力变送器台14 8 转子流量变送器台2 9 涡街流量计台1 10 涡街流量变送器台2 11 旋进式蒸汽流量计台4 12 旋进式蒸汽流量变送器台6 13 旋进旋涡流量计台3 14 旋进旋涡流量变送器台7 15 浮筒液位变送器台9 16 气动薄膜调节阀台32 17 波纹管密封调节阀台3 18 气动切断阀台14 19 耐磨球型切断阀台4 20 称重传感器台4 21 数字称重显示仪台1 22 可燃气体探测器套2 23 音叉料位仪台6 24 在线工业色谱仪套1 25 分析器小屋套1 六 单体精馏 1 铂热电阻支29 2 双金属温度计支44 3 压力表块8 4 远传压力变送器台1 5 压力变送器台17 6 浮筒液位变送器台17 7 转子流量变送器台25 8 旋进式蒸汽流量变送器台2 9 气动薄膜调节阀台24 10 波纹管密封调节阀台27 七 M2 水解 1 铂热电阻支10 2 压力表块8 3 全塑隔膜压力表块16 4 转子流量变送器台10 5 转子流量计台9 6 超声波液位计台8 7 浮筒液位变送器台5 8 衬塑波纹管调节阀台12山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 46 序号 仪表名称及规格 单位 数量 备 注 9 气动薄膜调节阀台5 八 水解物裂解 1 铂热电阻支13 2 双金属温度计支3 3 压力变送器台8 4 压力表块17 5 转子流量变送器台3 6 标准孔板套6 7 差压变送器6 8 浮筒液位变送器台5 九 盐酸脱吸 1 铂热电阻支9 2 压力变送器台7 3 全塑隔膜压力表块11 4 转子流量变送器台13 5 超声波液位计台4 6 双法兰液位变送器台1 7 气动薄膜调节阀台2 6 衬塑波纹管调节阀台8 十 硅粉加工 1 称重传感器套4 2 数字称重显示仪套1 十一 贮罐区及泵房 1 工控机（带 19”CRT 键盘） 套1 2 软件包、通讯总线、RS485 串行接套1 3 压力变送器台1 4 雷达液位计台17 5 压力表块10 6 全塑隔膜压力表块4 7 旋进旋涡流量变送器块2 8 电磁流量变送器台1 9 双金属温度计支1 10 气动薄膜调节阀台1 11 气动切断阀台27 12 可燃气体探测器套3 13 质量流量计台4 十二 制冷站 1 柜式仪表盘套1 2 智能流量累积显示仪台2 3 光柱指示计台1 4 分电盘台1 5 电源箱台1 6 浮筒液位变送器台1 7 电磁流量变送器台2 8 双金属温度计支5山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 47 序号 仪表名称及规格 单位 数量 备 注 9 压力表块4 十三 循环水站 1 铂热电阻支2 2 双金属温度计支2 3 压力表块6 4 压力变送器台2 5 电磁流量计台4 6 投入式液位变送器台2 十四 空压/制氮站 1 柜式仪表盘套2 2 智能流量累积显示仪台3 3 光柱指示计台4 4 数字显示仪台4 5 分电盘台7 6 电源箱台1 7 报警设定器台1 8 铂热电阻 支 4 9 压力变送器台4 10 差压变送器台2 11 标准孔板台2 12 压力表块5 13 双金属温度计支1 14 电磁流量变送器台1 十五 其他公用工程设施 1 蒸汽流量计 台 2 2 转子流量变送器台2 3 旋进旋涡流量变送器 台 2 4 涡街流量变送器台1 5 压力变送器 台 6 6 铂热电阻支2 7 压力表 块 4 7.6 设备概况 7.6.1 设备主要特点及概况 本项目共有工艺设备共 493 台（其中非标设备 308 台、定型设备 185 台）。 非标设 备的总重量约 2690 吨（设备类型有反应器、塔器、换热器、槽罐等）。非 标设备的操 作压力为中、低压。最高操作压力 1.2MPa，最高操作温度为 300。 本项目工艺介质有甲醇、氯甲烷、一甲基三氯硅烷（M1）、二甲基二氯硅烷（M2）、 三甲基一氯硅烷（M3）、一甲基二氯硅烷（MH）、高沸物、低沸物、共沸物等，山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可 行性研究报告 淄博市工程咨询院 48 氯甲烷 属高度危害介质，其余均属易燃易爆介质。机械类和驱动类设备要求密封性 能良好并采取防爆措施。本装置设备材质种类较多，根据不同的介质及操作状况选 用碳钢、低合金钢或不锈钢、PVC、玻璃钢、搪瓷、石墨及其他衬里等材质。设备 汇总情况详见表 7-3 设备汇总表。 表 7-3 设备汇总表 序号 设备类型数量（台） 总重量（t） 国外订货 备 注 1 容器 193 2208 11 含塔器、反应器 2 换热器 115 482 26 3 机泵 125 12 4 机械类 25 5 其他 35 合计 493 49 7.6.2 静设备概况 本项目共有非标设备308台，其中反应器14台、塔器27台、换热器105台、槽罐 等162台，总质量约2690吨。 1、容器（类）汇总表 容器（类）汇总表见表 7-4。山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 49 表 7-4 容器（类）汇总表 国内订货 国外订货 备注 台数 质量（吨） 台数 质量（吨） 容器类型 材料 质量 材料 质量 1 碳钢/PP 0.8 1 碳钢/搪瓷 4.7 3 碳钢/搪瓷 2 碳钢 83.5 反应器 7 0Cr18Ni9 41.3 2 碳钢/Po,F40 17.81 2 碳钢/搪瓷 4 衬 PTFE 17 碳钢 687.9 1 FRP 0.4 塔器 4 0Cr18Ni9 44.5 5 PPH,PP, FRP 6.2 5 碳钢/搪瓷 11.32 4 衬 PTFE 一般容器 4 碳钢/Po PP 31.77 一般容器 82 碳钢 296.085 13 0Cr18Ni9 38.9 大型贮罐 15 碳钢 864.4 6 0Cr18Ni9 78 非金属容器 15 玻璃钢 合计 182 2208 11 2、换热器（类）汇总表 换热器（类）汇总表见表 7-5。 表 7-5 换热器（类）汇总表 国内订货 国外订货 质量（吨） 质量（吨） 换热器类 型 台 数 材料 质量 台数材料 质量 备注 管壳式 12 0Cr18Ni9/16MnR 25.9 衬 PTFE 管壳式 64 16MnR/Q235-B/10# 417.5 板式换热器 3 哈氏合金 B00Cr17Ni14Mo2 管壳式 10 石墨 38.64 26 石墨 合计 89 482 26山东鲁西化工股份有限公司20 万吨/年有机硅项目可行性研究报告 淄博市工程咨询院 50 3、进口设备 本项目国外进口设备 49 台（氯甲烷合成釜 3 台、石墨换热器 26 台、衬里设 备 18台、其他设备 2 台）。同时进口自控仪表、报警器、分析仪器共 59 台（套）。 详见表 7-6 进口设备、材料一览表。 表 7-6 进口设备、材料一览表 序 号 设备材料名称 规