天津大学化工设计大作业论文南港工业园区.doc

天津大学化工过程设计课程论文化工过程设计课程（论文）题目：南港化工生态园区的构建方案学 院 求是学部 专 业 化工材料类 学 号 姓 名 邮 箱 2013年1月1日摘 要摘要：本文章重点关注了南港生态工业园区的发展现状，通过自己查阅资料，我对其有了一个初步的了解，也第一次近距离认识了化工设计，自己的专业能力和搜索文献的能力得到了极大的提升，这个过程激发出自己对科研浓厚的兴趣，同时，我也认识到自己专业知识和综合素质上的欠缺，日后在学习中定要脚踏实地、稳扎稳打，为国家的科技和经济发展做力所能及的贡献。关键词：生态工业园区、南港、循环经济、物质循环和能量多级利用目 录1南港工业园区概述32 南港工业园区的主要技术工艺52.1 炼油52.2乙烯的制备52.3 聚乙烯的制备72.4聚丙烯的制备92.5环氧乙烷的制备102.6对苯二甲酸的制备112.7纯苯的制备112.8聚碳酸酯的制备133 循环经济-生态工业园区134构建生态工业园区145对此次作业的感想18参考文献201.南港工业园区概述南港工业区是天津市“双城双港”城市空间发展战略规划的南港，位于滨海新区东南部，距离天津市区45公里，距离天津机场40公里，距离天津港20公里。抓住滨海新区开发开放的历史机遇，以国家产业政策为导向，以“双城双港”战略调整为契机，充分发挥临港、临海区位优势、统筹协调、以发展循环经济、延长产业链为重点，以发展石油化工、冶金装备制造为主导，以承接重大产业项目为重点，以与产业发展相适应的港口物流业为支撑，建成综合性、一体化的现代工业港区。建成资源节约型、环境友好型生态工业园区。作为其发展龙头的石化产业，其产业发展总方向为利用港口条件和油气资源，依托中石化、中石油等大企业，以乙烯炼化一体化项目为龙头，发展原油深加工、化工深加工及精细化工为一体的石化产业集群，建成港化联动、生态安全的国家级石化产业基地。南港片区的规划建设，将把南港石化产业聚集的优势发挥到最大，今天的盐田和滩涂，未来将成为一个世界级石化产业基地，并带动整个石化中下游产业链，同时崛起一个工业新城。 “吃干榨净”石化产业1 南港片区包括南港工业区、轻纺工业区和生活区。按照市委市政府的统一部署，南港工业区将建设成为世界一流的重化工基地。石化产业的聚集，带来巨大的发展潜力。据了解，石化产业龙头项目与配套项目的投资比在1:5 左右。预计到2015年十大合成树脂的产量将达到 70 万吨/ 年，天津将成为重要的合成树脂生产基地。因此，以轻纺工业作为支撑的、具有强大的石化中下游产品吸收消化能力的园区建设就显得尤为必要。由此轻纺工业园应运而生。 按照发展规划，南港轻纺工业园“就地吸收、就地消化、就地生产。”将石化产品“吃干榨净”。将主要发展纺织工业、电子汽配、新型建材等石化下游产业。其中，纺织工业园以化纤制品、纺织、服装、鞋帽加工等产业为主；电子汽配工业园以加工制造汽车内饰件、覆盖件、轮胎等为主；新型建材工业园以加工制造新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料和装饰装修材料等为主。据初步测算，除南港工业区外，南港轻纺工业园和南港新城总投资将近2000亿元，建成后可形成年产值1100 多亿。 从规划中可以清晰地看出，在加快南港工业区基础设施建设、大项目引进的同时，利用隔离带建设南港轻纺工业园，可形成与南港工业区建设互为补充的发展态势。南港轻纺工业园将主要承接石化中下游产业，成为构筑滨海新区石化产业链的重要组成部分；南港生活区将为南港工业区和轻纺工业园提供生活配套。这三个开发区域将互为依托，相互联系，共同组成整个南港片区开发建设战役。这样，南港片区的发展将会进一步做大、做强，有效延伸石化产业链，并将吸引全国的石化产业北上。 招商引资重点在“民营”1 “有了载体，更要有项目，项目是生产力，项目是发展后劲，要始终把项目建设摆在重要位置。”南港轻纺工业园的定位是石化中下游产业集群，这是发展轻工纺织业、弥补本市民营经济发展短板的有利契机。 在珠三角、长三角，服装、鞋帽、汽车配件等轻纺行业是当地民营企业的主力军，对当地的经济繁荣起到了很大的作用。南港轻纺工业园的规划建设无疑将吸引大批的民营企业聚集于此。因此，轻纺工业园的招商工作将紧紧围绕大乙烯、大炼油等龙头项目，把招商重点放在轻纺工业领域有规模、有实力、有水平的外省市企业、中小企业和民营企业上，主动贴靠、主动服务，创造大量就业机会，增强区域经济发展的活力。 崛起宜居新城1 在一片滩涂和盐田之上，建起一个世界级石化产业基地。南港片区的开发建设可谓规模前所未有。随着石化产业及中下游产业链的形成，将带动大批就业。南港生活区的规划也正是基于这一发展前景做出的规划。据预测，未来将有近50 万人聚集南港生活区，南港生活区作为南港工业区的生活配套区和大港城区功能拓展区，与大港城区左右呼应，功能互补，在生活区内分布休闲服务中心、文化体育中心、城市商业带等，形成有特色的城市组团，营造适宜人居的生活环境，建起一座工业新城。 开发建设提供示范1 开发建设南港片区，将进一步做大做强滨海新区的石化产业链，提升本市轻纺工业和民营经济的发展水平，充分运用和发挥好原料市场和消费市场的优势，实现工业区和生活区的有效隔离，全面改善群众的生产生舌条件。因此，建设好这一区域，不仅可以极大地拓宽滨海新区的发展空间，破解北港区与滨海新城的港城矛盾，支撑“双城”战略，还可以增强全市的经济实力，推动滨海新区不断进行新的探索和实践，带动重化工产业新的集聚，拓展滨海新区的辐射带动效应，为促进滨海新区的发展提供示范。 南港片区的规划建设将广泛吸收专家、群众的意见建议，加快制定控制性详规和修建性详规，体现科学发展的总体要求，体现出世界一流水平，体现出重化工基地的特色。同时，滨海新区建设投资集团有限公司、泰达投资控股有限公司、天保控股有限公司、海泰控股集团有限公司等建设企业，也将发挥开路先锋和主力军的作用，集中优势兵力和各方面力量，以最快的速度、最优的质量全面打响攻坚战役，争取在最短的时间见到成效。不久的将来，在南港片区指挥部面前，曾经的盐碱荒滩，将会是一片繁荣的聚金之地，南港片区的开发建设也必将成为科学发展的一个重要示范。 乙烯炼化一体化：第一代一体化阶段：上世纪在欧州建一套一体化的40万吨/a的乙烯和700万吨/a的炼油厂。每吨乙烯成本可降低3045美元，再加上乙烯原料优化所产生的效益2080美元/t，乙烯总成本可节省50125美元/t。认为经济效益来源于： 节省大量原料和产品的运费 烯烃、芳烃高度综合利用带来的效益 各种固定费用的降低 节省投资，尤其是储运系统的投资 全厂能源节约（主要是汽、电等公用工程）和氢气利用等产生的经济效益 原料优化所产生的效益第二代一体化阶段（成熟发展阶段）第二代一体化四个特点：集群化、大型化、一体化、园区化近年来，我国建设的一体化炼油和石化装置都向大型化、规模化发展，大部分新建炼油常减压装置单套能力在800-1000万吨/a，新建乙烯装置单套产能在80-100万吨/a,下游装置能力也与之相配套，装置规模已经达到国际公认的经济规模水平。这一类一体化石化联合企业的一个重要标志是:炼油加工量1000万吨/a的炼厂可为产能100万吨/a乙烯提供充分的乙烯原料，也就是原油乙烯比在10：1左右。为了降低投资和加快建设进度不少乙烯项目采用短流程配置方式，在乙烯下游建设30-60万吨/a产能的聚乙烯和30万吨/a的聚丙烯。可有利于在比较短的时间内增产较多聚烯烃，减少我国聚烯烃大量进口的问题，不失为一种快速提升我国石化工业产能的方案。2.南港工业园区的主要技术工艺2.1 炼油2此图为一般石化炼油路线图。关键是以乙烯炼化一体化项目为龙头，发展原油深加工、化工深加工及精细化工为一体的石化产业集群。2.2 乙烯的制备22.2.1 乙烯的简介乙烯是世界上产量最大的化学产品之一，乙烯工业是石油化工产业的核心，乙烯产品占石化产品的70%以上，在国民经济中占有重要的地位。世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。2.2.2 常用方法工业上用烃类裂解的方法获得乙烯，烃类裂解生产乙烯的主要过程为： 原料热裂解裂解气预处理裂解气分离乙烯、丙烯及联产物 国际上主要乙烯专利商：（乙烯生产技术-管式炉蒸汽热裂解） ABB Lummus /SRT型炉 Stone & Webster /USC型炉KBR Linde(Selas) /LSCCTechnip(KTI)典型裂解气分离流程：顺序分离流程（Lummus,TP,KBR) 脱除重烃、压缩后按碳一、碳二、碳三.顺序分离。前脱乙烷流程(Linde) 脱除重烃、压缩后先将碳二及更轻组分与碳三及更重组分分开，再进行分离。前脱丙烷流程(S&W,KBR) 脱除重烃、压缩后先将碳三及更轻组分与碳四及更重组分分开，再进行分离。2.2.3 生产方法的比较与选择1) 各专利商都拿出数据和研究成果说明自己的流程是先进的，因为都是生产证明了的成熟的乙烯专利技术。2) 没有取得一致意见的结果是，各有千秋，裂解气压缩机功率顺序分离流程最大，前脱丙烷最小；丙烯压缩机功率前脱丙烷最大；乙烯压缩机功率前脱乙烷最小。3) 前脱丙烷流程能耗略低，较适合于大型乙烯装置。结论：因为工业区建设大型乙烯装置，所以适合用前脱丙烷流程(SW,KBR)。而S&W因为与天津石化已经有了项目，故采用S&W公司的技术。S&W公司工艺技术 S&W公司是著名乙烯专利商之一。在世界范围内已有120多套乙烯装置采用了S&W技术，相当于目前世界上30%的乙烯生产能力。而且，自1990年以来世界上400/0的新增生产能力采用了S&W技术。在加拿大Novachen, S&W建造了生产能力最、的乙烯装置127万吨每年）。在中国，大庆、天津、茂名、广州和上海石化乙烯采用了技术。公司专利技术主要特点：典型前脱丙烷前加氢流程1) 带减粘和盘油取热的急冷油塔系统2) 五段裂解气压缩，二段出口设置汽油气提塔，四段出口设置碱洗塔3) 和压缩机五段组成热泵的前端双塔双压脱丙烷系统，分离出大部分的碳三组分4) 前端乙炔部分加氢系统，催化剂运行周期长，无需再生和备台。催化剂需进口。5) 带HRS的高压激冷，减少乙烯损失6) 两段氢、甲烷分离，带尾气压縮机，提高氢气收率7) 预脱甲烷、脱甲烷塔进料分配器、高压脱甲烷组成脱甲烷系统，塔顶设置甲烷膨胀机8) 和乙烯制冷组成开式热泵的低压多股进料乙烯精熘系统。传统的高压丙烯精馏和低压碳四分离9) 丙烯、乙烯复叠制冷、高压脱甲烷塔甲烷膨胀机、甲烷、氢尾气压縮机组成10) 全部的制冷系统11) 独立的废碱处理系统含专利设备） 2.3 聚乙烯的制备32.3.1聚乙烯简介 乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量 烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒,手感似蜡,具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-70-100),化学稳定性好,能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸),常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良。2.3.2 常用方法 聚乙烯生产的化学方程式： 国际上主流为以下方法： Unipol工艺 Innovene工艺 Borstar工艺 Spherilene工艺2.3.3生产方法的比较与选择分析上述工艺技术，各种工艺都有自己的特色和不足，Unipol工艺和Innovene工艺基本相似，都是单一流化床反应器，采用的催化剂也类似，产品也类似，只是Unipo工艺采用了超冷凝技术，其反应循环气中可带有一定量的液体一起进人反应器；而Innovene工艺采用了增强冷凝技术，其反应循环气中的液体先分离出来再通过特殊的喷嘴进人反应器。此2种工艺最大的缺点 是不能生产双峰产品，当采用不同的催化剂牌号时过渡料多。Borstar工艺采用超临界技术，由淤浆环管反 应器和气相流化床反应器组成，使用单一催化 剂，催化剂需预聚，其主要缺点是操作压力较高,工艺不太成熟，产品牌号少。Spherilene工艺采用球形粒子技术和反应器级共混技术，由1台淤浆预聚反应器和2台气相 流化床反应器组成，使用单一催化剂，产品范围宽，可生产双峰产品，牌号切换容易，过渡料少。其主要特点是聚合反应的产品颗粒尺寸可以控制，直接从反应器中生成球形粒子状的聚合物,有可能省掉造粒工段。该工艺的缺点是设备台数相对较多。 聚乙烯工艺技术经济比较见下表 根据以上比较，新建聚乙烯装置的工艺技术可采用Spherilene工艺，原因如下：(1)从不同工艺的物耗、能耗、产品质量和投 资等方面考虑，技术具有较明显的优势。 (2) Spherilene工艺使用高效球形钛催化剂，催化剂品种单一，牌号切换容易，过渡料少，操作 平稳，聚合物呈球形，产品范围宽。直接从反应器中生成球形粒子状的聚合物，可省掉造粒工段，从而大大降低能耗；同时，投资费用比其他气相工艺的装置可减少20%。(3)国内其他大的石化公司拟建的聚乙烯装置有：扬子巴斯夫一体化项目中规划建设一套30万33的高压聚乙烯装置，采用BASF工艺；上 海石化与美国Phillips公司合资增建淤浆法HDPE装置25万t/a，采用Phillips工艺；上海石化与英国BP公司合资新建3040万全密度聚乙烯装置，采用BP工艺；福建炼化公司拟与美国ExxonUCC公司合建40万全密度聚乙烯装置，采用UCC工艺；天津石化与道化学合资拟建40万聚乙烯装置；兰州石化与Phillips合资拟建40万HDPE装置，采Phillips工艺。为避免国内同业产品的激烈竞争，有必要选择国内目前没有的、具有广阔发展前景的工艺技术。(4)在选择生产工艺技术时，除了要考虑工艺的经济性外，还要考虑技术进展、装置生产能力、专利商的支持和用户条件等因素。2.4 聚丙烯的制备42.4.1 聚丙烯的简介无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用。具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。2.4.2 常用方法丙烯聚合反应的机理相当复杂，一般来说，多为人们接受的是阴离子配位聚合机理，可以分为四个基本反应步骤：活化反应形成活性中心、链引发、链增长及链终止 活化：助催化剂TEAL与载体催化剂表面的四氯化钛反应，将Ti4+还原为Ti3+，被还原的Ti即被活化，并形成了TEAL-TiCl4化合物，Ti作为聚合反应的活性中心。 引发：丙烯分子插入活性中心开始形成大分子链。增长：丙烯分子在活性中心连续插入，聚合物链从催化剂颗粒表面开始增长，Ti-C键的插入可以有两种方式发生： 氢气存在下，上面两种大分子链可以分别形成异丙基或正丁基端基。 终止：链终止反应主要有以下三种方式：1）向单体链转移： 2）向助催化剂转移： 3）向氢气转移： 这三个转移反应中，向氢气转移是最有效的链终止方式。因此，氢气用作聚合物分子量的控制剂。 聚丙烯生产工艺有如下： 液相本体法 - 环管法聚丙烯工艺技术BASELL的Spheripol技术 气相本体法 - 卧式搅拌釜innoven气相法技术 气相本体法 立式气相搅拌釜ABB的Novolen气相法技术 气相本体法 立式气相流化床DOW的Unipol气相法技术2.4.3 生产方法和比较 近年来，世界上气相法和本体法工艺的聚丙烯生产装置的比例逐年增加，世界各地在建和新建的聚丙烯装置将基本上采用气相法工艺和本体法工艺。根据NTJ公司称，1997年以来，世界范围许可聚丙烯新增能力的55%都是采用Novolen气相工艺，今后气相法工艺还将有逐步增加的趋势。 结论：由此结合其他因素，选择ABB的Novolen气相法技术 同时Novolen气相工艺具有如下特点：1) 聚合反应是在一台或二台串联的立式搅拌反应器中进行，其搅拌器为双螺带型，搅拌效果是使聚合物粉料沿反应器壁向上移动，但不形成流化状态，并使反应器中没有死区。若生产抗冲共聚物则需要二台反应器。2) 该工艺生产的产品牌号较多，聚合物的MFR=0.375,等规度=95-97%以上，无规共聚物的乙烯含量可达6%，抗冲共聚物的乙烯含量可达30%。产品的具体种类有均聚、无规共聚、三元共聚和抗冲共聚，取决于反应系统的设置 3) Novolen工艺使用的BASF公司的高活性催化剂PTK4，活性较高，而且不需要预聚合，并且产品的粒度分布窄。4) 操作方便，产品切换时间短；系统内丙烯贮存量小，安全性好；反应器设备材料为低温碳钢2.5 环氧乙烷的制备52.5.1 环氧乙烷的简介环氧乙烷是一种有机化合物，化学式是C2H4O，是一种有毒的致癌物质，以前被用来制造杀菌剂。环氧乙烷易燃易爆，不易长途运输，因此有强烈的地域性。被广泛地应用于洗涤，制药，印染等行业。在化工相关产业可作为清洁剂的起始剂。2.5.2 常用方法 氯醇法工艺 空气直接氧化法 氧气直接氧化法 空气直接氧化法和氧气直接氧化法都属于直接氧化法2.5.3 生产方法和比较 氯醇法生产环氧乙烷，由于装置小、产量少、质量差、消耗高，因而成本也高，与大装置氧化法生产的高质量产品相比已失去了市场竞争能力。而空气直接氧化法和氧气氧化法这两种氧化方法均采用列管式固定床反应器。反应器是关键设备，与反应效果密切相关，其反应过程基本相同，包括反应、吸收、汽提和蒸馏精制等工序。但是氧气氧化法与空气氧化法相比前者具有明显的优越性，主要体现在以下几个方面：1)流程：空气法需要空气净化系统和二次反应器与吸收塔等，以及尾气催化转化器与热量回收系统；氧气法需要分离装置和二氧化碳脱除系统。氧气氧化法与空气氧化法相比，前者工艺流程稍短，设备较少，建厂投资少。2)催化剂：生产中催化剂的用量直接影响到产品成本的高低。影响催化剂使用量多少主要有两个因素。一方面是催化剂的性能，如催化剂的选择性及转化率等。氧化法在这方面比较有利，因为选择性高，催化剂需要量少。另一方面是催化剂中银的质量分数，德国Hals公司空气法催化剂银的质量分数约20%；而Shell公司氧气法催化剂银的质量分数仅为10%左右，同样体积的催化剂；含银量几乎相差50%3)反应器：在同样生产规模的前提下，氧气法需要较少的反应器，而且，反应器都是并联操作。空气法需要有副反应器，以及二次吸收和汽提塔等，增加了设备投资。收率和单耗：氧气法环氧乙烷收率高于空气法，而且乙烯单耗较低。反应温度：氧气氧化法反应温度比空气法低，对催化剂寿命的延长和维持生产的平稳操作较为有利。结论：综上所述，氧气氧化法无论是在生产工艺、生产设备、产品收率、反应条件上都具有明显的优越性，因此目前世界上的EO/EG装置普遍采用氧气氧化法生产。2.6 对苯二甲酸的制备62.6.1 对苯二甲酸的简介对苯二甲酸简称TPA，分子式为 C8H6O4；HOOCC6H4COOH，是产量最大的二元羧酸，主要从对二甲苯制得，是生产聚酯的主要原料。常温下为固体。加热不熔化，300以上升华。若在密闭容器中加热，可于425熔化。常温下难溶于水。 主要用于制造合成树脂、酸成纤维和增塑剂等。2.6.2 常用方法 目前世界PTA生产厂家采用的技术虽有差异，大致可分为以下两类：（1）精PTA工艺此工艺采用催化氧化法将对二甲苯（PX）氧化成粗TA，再以加氢还原法除去杂质，将CTA精制成PTA。这种工艺在PTA生产中居主导地位，代表性的生产厂商有：英国石油（BP）、杜邦（Dupont）、三井油化（MPC）、道化学因卡（Dow-INCA）、三菱化学（MCC）和因特奎萨（Interquisa）等。（2）优质聚合级对苯二甲酸（QTA、EPTA）工艺此工艺采用催化氧化法将PX氧化成粗TA，再用进一步深度氧化方法将粗TA精制成聚合级TA。此工艺路线的代表生产厂商有三菱化学（MCC）、伊斯特曼（Eastman）、杜邦（Dupont）、东丽（Toray）等。生产能力约占PTA总产能的16。两种工艺路线差异在于精制方法不同，产品质量也有所差异。即两种产品所含杂质总量相当，但杂质种类不一样。PTA产品中所含PT酸较高（200ppm左右），4CBA较低（25ppm左右），而QTA（或EPTA）产品中所含杂质与PTA相反，4CBA较高（250ppm左右），PT酸较低（25ppm以下）工业化的精对苯二甲酸制备工艺很多，但随着生产工艺的不断发展，对二甲苯高温氧化法成为制备精对苯二甲酸的最主要的生产工艺，这种工艺在对苯二甲酸的制备工艺中占有绝对优势。对二甲苯高温氧化工艺是在高温、高压下进行的，副反应较多；而且由于温度高、压力大对设备本身的要求就高。因此工艺改进主要就集中在降低氧化反应温度和降低氧化反应的压力两个方面。有如下发展：对二甲苯(PX)高温氧化法。高温氧化工艺改进温和反应条件的对苯二甲酸工艺2.6.3 生产方法和比较对二甲苯(PX)高温氧化法。对二甲苯高温氧化法由氧化、精制和辅助系统组成。该工艺以对二甲苯为原料，经空气催化氧化、加氢精制、结晶分离等工序制成。催化氧化是对二甲苯在催化剂存在下，于190-230，压力1.27-2.45MPa的条件下，用空气氧化得到粗对苯二甲酸。加氢精制是将对二甲苯氧化过程中尚未反应完全的4-羟基苯甲醛(4-BCA)转化为可溶于水的甲基苯甲酸，然后除去。加氢精制反应要在较高压力(约6.8MPa)和较高温度（约280）的条件下进行。对苯二甲酸加氢产物再经结晶分离和干燥，就得到可用于纤维生产的精对苯二甲酸。对二甲苯高温氧化法流程简单，反应迅速，收率可达90以上。结合当今PTA技术发展以降低投资、减少物耗能耗、提高产品质量、最终增强竞争力为核心。明显的技术发展趋势是生产系列大型化、工艺流程简化、装置布局紧凑，工艺操作低温、低压，以及强化环保设施等。选择对二甲苯(PX)高温氧化法。2.7 纯苯的制备72.7.1 纯苯的简介苯（Benzene, C6H6）在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，并具有强烈的芳香气味。苯可燃，有毒，也是一种致癌物质。苯是一种碳氢化合物也是最简单的芳烃。它难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。苯是一种石油化工基本原料。苯的产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的标志之一。2.7.2 常用方法目前世界上纯苯生产主要来自于石油馏分催化重整生成油和裂解汽油，少部分来自煤焦油。主流技术如下： 催化重整生产苯 高温裂解制乙烯副产苯 煤加工副产苯 轻质烃芳烃化生产苯2.7.3 生产方法选择就全球范围来看，经石油炼制和乙烯工业生产纯苯的装置各占总产能的38%，经甲苯岐化生产纯苯的装置占19%，煤焦油生产纯苯的装置占5%。从长远发展看，随着乙烯装置的增加，乙烯装置副产纯苯的比例将有所上升。结论：主要采用高温裂解制乙烯副产苯。2.8 聚碳酸酯的制备82.8.1 聚碳酸酯的简介聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获的了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。2.8.2 常用方法自1898年Einhorn通过二羟基苯在吡啶溶液中进行光气化反应，首次合成出PC之后，在PC合成工艺的发展历程中，出现过很多合成方法，如低温溶液缩聚法、高温溶液缩聚法、吡啶法、部分吡啶法、光气界面缩聚法、熔融酯交换缩聚法、固相缩聚法等等，但迄今为止，实现工业规模生产的只有光气界面缩聚法和熔融酯交换缩聚法两种工艺。目前，PC生产技术主要有溶液光气法、界面缩聚光气法、酯交换熔融缩聚法和全非光气法，前两者统称为光气法。具体如下： 溶液光气法 界面缩聚光气法 酯交换熔融缩聚法 非光气酯交换熔融缩聚法(全非光法)2.8.3 生产方法选择其中非光气酯交换熔融缩聚法因工艺过程中彻底不使用光气，是在酯交换法生产工艺的基础上开发成功，属绿色环保工艺路线，又称全非光法。其生产工艺也分为两步：酯交换法合成DPC：苯酚+DMCDPC；DPC+BPAPC。首先，以碳酸丙烯酯与甲醇酯交换生产碳酸二甲酯(DMC)；其次，苯酚和DMC反应首先生成甲基苯基碳酸酯(MPC)，然后MPC和苯酚进一步反应生成DPC，同时MPC发生歧化反应也生成DPC。得到非光法DPC后，在熔融状态下与双酚A进行酯交换、缩聚制得PC产品。该法与光气法及酯交换法相比，有以下优点：不使用剧毒的光气和溶剂二氯甲烷，无脱溶剂和水洗脱盐工序，流程简单，大大降低了对环境的污染；产品质量高，聚碳透明度可达98%，达到光学级聚碳酸酯性能指标，可用来制造光盘类光电子产品；副产品甲醇和苯酚可循环使用，降低原料成本。根据生成碳酸二甲酯所采用的原料的不同，分别有GE 公司以甲醇、一氧化碳和氧气为原料，经氧化、梭基化等反应制成DMC;日本旭化成公司开发的非光气酯交换法有独特的创意，使用二氧化碳、环氧乙烷(EO)和双酚A(BPA)作为主要原料生产聚碳酸酯(PC)，副产乙二醇(EG)。该工艺既不使用光气，也不使用二氯甲烷，产生很少的废物，是一项污染小的新工艺。综合环境效益与经济效益，前世界各大聚碳酸酯公司已先后建立起了非光气酯交换法的工业装置。故选择用非光气酯交换熔融缩聚法(全非光法)。3.循环经济-生态工业园区9生态工业园是依据循环经济理论和工业生态学原理而设计建立的一种区域型新型工业组织形式，通过模拟自然系统建立产业系统中“生产者-消费者-分解者”的循环途径，尽可能实现物质闭路循环和能量多级利用。生态工业园区遵从循环经济的减量化、再利用、再循环的3R原则，其目标是尽量减少区域废物，将园区内一个工厂或企业产生的副产品用作另一个工厂的投入或原材料，通过废物交换、循环利用、清洁生产等手段，最终实现园区的污染物“零排放”。工业生态学将工业园区这样一个人工生态系统设想为自然生态系统，也存在着物质、能量和信息的流动与储存，并通过工业代谢研究，利用生态系统整体性原理，将各种原料、产品、副产物乃至所排放的废物，利用其物理、化学成分间的相互联系、相互作用，互为因果地组成一个结构与功能协调的共生网络系统。生态工业园区是实现生态工业的重要途径，是经济发展和环境保护的大势所趋。从环境保护角度来看，生态工业园区才是最具环保意义和生态绿色概念的工业园区。4.构建生态工业园区 根据生产能力，初步的简易产品链如下图： 在此基础上，我们构建化工生态园时，还应该以发展循环经济为基础，做到以下三点：1企业内部的循环经济模式一清洁生产 大力推行清洁生产，从生产的源头和全过程充分利用资源，使生产企业在生产过程中废物最小化、无害化、资源化，以单个企业内部物质和能量的微观循环作为主体的企业内部循环经济产业体系。2企业之间的循环经济模式一生态园区 其方式是把不同的工厂联结起来，形成共享资源和产品互为利用的产业共生组合，使得一家工厂的废气、废热、 废水、废渣等成为另一家工厂的原料和能源，从而实现园区的物质、能量利用的最大化和废物排放量最小化。3区域之间的循环经济模式一循环型社会实现区域终端产品或废弃物的物质与能量、信息的循环。该循环强调利用再生资源进行生产，节约自然资源，遏制废弃物的泛滥；强调区域经济的协调性，避免重复建设。从社会整体循环的角度看，应大力发展废旧物品调剂和资源回收产业社会静脉产业），在整个社会的范围内形成资源一产品一再生资源循环 经济发展模式，完成社会的大循环。结合循环经济的理念，综合上述各种产品的生产工艺的比较与选择，尽可能地做到节能降耗减排（二氧化碳等废气）、原子经济性（变废为宝、循环利用）、零排放（环境友好）。我们最终得出了以下优化结果：流程示意图燃料-化工炼油厂加工流程燃料-化工炼油厂加工流程展示了将原油充分利用的各个途径，不同压层的馏分生成不同的产品，轻汽油主要生成各种芳烃；常压蒸馏得到的馏分主要得到煤油、汽油、柴油；减压蒸馏主要获得短链烯烃和烷烃。化工厂产品流程在巯基乙酸、含氯乙酸、氢氧化钡等催化剂或离子交换树脂存在下，由苯酚和丙酮缩合而制得；合成氨原料气，含一氧化碳的气体可被铜氨溶液（醋酸、甲酸、碳酸或氯化亚铜的氨溶液）吸收，吸收后的溶液在减压和加热下发生解吸，从而得到纯度高的一氧化碳；主反应：COOHCOOHCH3CH3 +3O2 +2H2O厂区间物质与能量流动图厂区间物质与能量流动图中：1燃煤发电厂产生的余热、热水、水蒸气、灰渣都可得都充分利用；2工业区产生的污染物都得到了有效的处理，如污水进入人工湿地通过自然降解及种植的吸收污染物的植物净化；3天津近海，可利用其优势，利用先进的淡化海水技术，为居民区提供淡水，为工业区提供浓盐水；4在工业区内，尤其是居民区周围多种植除污树种，