年产7万t环氧环己烷项目可行性研究.docx
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年产7万t环氧环己烷项目可行性研究
年产7万吨环氧环己烷项目可行性研究报告
2016年4月
目录
第一章总论1
1.1概述1
1.1.1项目名称及主办单位基本情况1
1.1.2可行性研究报告编制依据及原则1
1.2编制原则1
第二章项目提出背景2
2.1环氧环己烷的结构特点及其应用2
2.1.1环氧环己烷基本性能2
2.1.2性质与稳定性4
2.1.3环氧环己烷的应用现状...............................................................4
第三章产品市场预测与拟建规模5
3.1产品市场预测5
3.1.1国内外市场需求5
3.1.2消费结构分析6
3.1.3市场区域分布7
3.2拟建规模7
第四章原材料供应7
4.1原材料供应7
第五章项目生产技术依靠和生产工艺8
5.1主要工业设计原则8
5.2环氧环己烷工艺比较8
5.2.1次卤酸法8
5.2.2亚碘酞苯法8
5.2.3有机过氧酸法9
5.2.4烷基过氧化氢法............................................................................9
5.2.5过氧化氢法....................................................................................9
5.2.6氧气法............................................................................................9
5.2.7高价金属或非金属酸盐法............................................................9
5.2.8电化学合成法................................................................................9
5.3制备方法的选择9
5.3.1制备方法19
5.3.2制备方法210
5.3.3制备方法310
5.3.4制备方法410
5.3.5制备方法511
5.4辅助设施12
第六章节能措施12
6.1本设计采用的节能方法12
第七章环境保护及安全生产13
7.1废水13
7.2废气13
7.3噪音13
7.4防火措施13
7.5职业安全卫生14
第八章工厂组织、劳动定员及人员培训14
8.1工厂组织机构14
8.2劳动定员14
8.3人员培训14
第九章厂址的选择14
9.1厂房地址14
第十章财务评价16
10.1生产成本测算按完全成本法16
10.2财务效益分析17
第十一章可行性研究结论18
第十二章发展建议19
第一章总论
1.1概述
1.1.1项目名称及设计单位基本情况
1.1.1.1项目基本情况
项目名称：
年产7万吨环氧环己烷
项目建设地点：
位于广东省江门市江海区江海三路附近
1.1.1.2设计单位基本情况
设计单位：
131102班曹阳贤组
1.1.2可行性研究报告编制依据及原则
1.1.2.1编制依据
（1）国家经济发展的长期规划，部门、地区发展规划，经济建设的方针、任务、产业政策和投资政策。
（2）批准的项目建议书和委托单位的要求。
（3）对于大中型骨干建设项目，必须具有国家批准的资源报告、国土开发整治规划、区域规划、工地基地规划。
交通运输项目，要有有关的河流流域规划与路网规划。
（4）有关的自然、地理、气象、水文、地质、经济、社会、环保等基础资料。
（5）有关行业的工程技术、经济方面的规划、标准、定额资料，以及国家正式颁发的技术法规和技术标准。
1.2编制原则
（1）选择先进可靠的工艺技术，合理安排工艺流程，建设自动化水平高的生产车间，以保证顺利投产、长周期稳定运转，正常发挥其经济效益。
（2）严格执行国家有关环境保护，职业安全及工业卫生有关规定，贯彻“安全第一、预防为主”的方针，做到环境保护、劳动安全卫生与工程同步规划、同步实施、同步发展；避免环境污染，保证安全生产。
（3）在生产上采用国内外一些成熟﹑可靠﹑先进的技术，安全生产，在提高生产效率下尽量减少物耗及能耗的消耗，减少废水、废渣等污染物的排放。
（4）严格遵循现行有关安全法规，采取各种切实可靠、行之有效的事故防范及处理措施，确保装置安全生产。
（5）对项目的费用和效益，本着实事求是，稳妥可靠的原则进行估算和评价。
第2章项目提出背景
2.1环氧环己烷的结构特点及其应用
环氧环己烷，分子式为C6H10O,分子量为98.143，环氧环己烷三元环氧环结构非常活泼,开环反应可制备大量中间体,是合成盐酸苯海索、农药三环锡、克螨特、1,2-环己二醇、聚碳酸酯、二缩水甘油醚等的重要原料[1],广泛应用于医药、农药、固化剂、增塑剂、稀释剂和表面活性剂等领域。
下列是其分子结构特点的一些参数：
分子结构数据
1、摩尔折射率：
27.32
2、摩尔体积（cm3/mol）：
96.2
3、等张比容（90.2K）：
233.5
4、表面张力（dyne/cm）：
34.6
5、介电常数（F/m）：
无可用
6、极化率（10-24cm3）：
10.83
计算化学数据
1.疏水参数计算参考值（XlogP）:
1.2
2.氢键供体数量:
0
3.氢键受体数量:
1
4.可旋转化学键数量:
0
5.互变异构体数量:
无
6.拓扑分子极性表面积12.5
7.重原子数量:
7
8.表面电荷:
0
9.复杂度:
70.2
10.同位素原子数量:
0
11.确定原子立构中心数量:
0
12.不确定原子立构中心数量:
2
13.确定化学键立构中心数量:
0
14.不确定化学键立构中心数量:
0
15.共价键单元数量:
1
2.1.1环氧环己烷基本性能
1.密度（g/mL,25/4℃）：
0.966
2.闪点（℃）：
27
3.沸点（ºC）：
130-132
4.熔点（ºC）：
-40
5.溶解性：
不溶于水，可溶于醇、丙酮、乙醚。
2.1.2性质与稳定性
环氧环己烷作为一种中间体，性质活泼，由于其分子结构中存在十分活泼的环氧基，使其能与胺、酚、醇、羧酸等反应生成一系列高附加值的化合物。
2.1.3环氧环己烷的应用
1生产农药克螨特克螨特是当今世界上产量最大、使用范围最广的杀螨剂之一,具有高效、广谱、持效期长,并无致畸致癌作用。
可广泛有效的防治棉花、蔬菜、果树、茶叶、花卉以及水稻、小麦、玉米等农作物的螨害。
国内外已有多家科研院所对克螨特的生产技术进行了研究开发,其中浙江化工研究所于2000年3月完成小试鉴定,并在此基础上建成了2000t/a克螨特生产装置,沈阳化工研究院、湖南化工研究院也开发这项技术,并正在与有关企业技术合作,建立克螨特生产装置。
据估计,我国农药市场对克螨特原药的需求量约为5000t/a,消耗环氧环己烷将达到1800t/a以上。
国内农药克螨特的主要生产企业有:
青岛瀚生生物科技股份有限公司、浙江禾本农药化学有限公司、湖北仙隆化工股份有限公司、江苏丰山集团等,其中江苏丰山集团是国家大型农药生产企业,具备200t/a克螨特原药克螨特的生产能力。
2用作环氧树脂的活性稀释剂和添加剂环氧环己烷对于环氧树脂具有较强的溶解能力。
它的黏度非常低,因此可用作环氧树脂的活性稀释剂,以降低环氧树脂固化前的黏度,改善其流动性能,使之便于浇铸成型。
作为活性稀释剂的同时,它本身也会发生环氧基开环聚合,成为网状结构中的组成部分,这样生成的环氧树脂在机械强度、电气绝缘性能、耐热性能、耐老化性表观状态等方面都比其他环氧树脂的活性稀释剂略胜一筹,因此,大连化物所正和中石化合作再开发建设1套10万t/a的碳酸二甲酯项目,该项目中所消耗的环氧丙烷的10%~20%用环氧环己烷代替,其潜在的市场容量为5000~10000t/a。
3生产可降解塑料内蒙古蒙西集团与中科院长春应用化学研究所合作开发建立的3000t/a全生物降解CO2共聚物示范生产线,已批量生产的CO2基塑料母粒主要有CO2/环氧丙烷共聚物、CO2/环氧丙烷/环氧乙烷三元共聚物、CO2/环氧丙烷/环氧环己烷三元共聚物等3个品种。
目前正在扩大规模,建设3万t/a的同类生产线,届时折算可消耗环氧环己烷2000多t。
随着全球环保产业的发展,可降解塑料的用量愈来愈大,环氧环己烷在这个领域的市场潜力也会增大。
4生产1,2-环己醇及其衍生物环氧环己烷可用于生产邻苯二酚,这是一种重要的有机化工原料和中间体,在农药、染料、香料、橡胶、医药等领域具有广泛的用途。
国内邻苯二酚的需求量正呈逐年上升的趋势,我国1999年生产能力仅为300t,而2006年国内需求量就已达7000t。
2006年国内邻苯二酚进口量为近4000t,从贸易数据可看出,我国邻苯二酚近2年每年缺口约为4000t。
所以,国内一些高等院校、研究机构和企业如南开大学、华东理工大学、郑州大学、连云港三吉利化学公司、湖南化工研究院等单位对邻苯二酚的生产方法进行积极的研究,由1,2-环己二醇（可由环氧环己烷脱水制得）脱氢法制备邻苯二酚选择性好,生产出的产品单一,无苯二酚的异构体,对环境不造成污染,是一条很有前途的合成方法。
该合成路线的建立及工业化（以邻苯二酚为原料再合成黄连素、肾上腺素、左旋多巴、心得平盐酸异丙肾上腺素等多种药物）,对环氧环己烷而言又是一个潜在的可观市场,其容量大约5000t/a。
另外环氧环己烷还可以生产1,2环己二醇、环己二醇双缩水甘油醚和冠醚等衍生物。
5其它应用
（1）生产阻燃剂;
（2）生产醇醚溶剂;（3）生产不饱和聚酯树脂的中间体;（4）制光敏涂料和光敏胶粘剂;（5）生产其它如己二醛、1,3-环己二烯、2,2-羟基二环己烷、2-氨基环己醇等医药、农药的中间体。
2国内外环氧环己烷的生产状况国内具有工业规模生产的有3个厂家:
山东高密银鹰股份有限公司,湖南岳阳昌德化工有限公司和岳阳石化总厂隆兴实业公司。
其中山东高密银鹰股份有限公司,生产技术采用中科院大连物化所的反应控制相转移催化氧化环己烯制环氧环己烷的技术,2004年建成投产,生产规模为500t/a,2005年通过技改后达到1000t/a的生产能力,生成的环氧环己烷的纯度很高,但因原料环己烯价格不断升高,2006年该公司仅仅生产200余t。
目前岳阳昌德化工公司也通过大连物化所得到这项技术,并且在此基础上开发出由环己醇脱水制得环己烯装置,进而采用中科院大连物化所的反应控制相转移催化化工新型材料第36卷氧化环己烯制环氧环己烷,2006年昌德公司采用该方法生产环氧环己烷800t左右;而且昌德化工公司同时拥有从环己烷氧化制环己酮的少量副产物轻质油中分离达到环氧环己烷的装置,轻质油中环氧环己烷的含量为10%~33%,2006年昌德公司采用该方法生产环氧环己烷500t左右。
岳阳隆兴实业公司仅有从环己烷氧化制环己酮的少量副产物轻质油中分离得到环氧环己烷的装置,其能力不足100t/a。
国外目前欧美地区的环氧环己烷生产装置规模小且多数没有生产,日本有1套年产约50t的装置,其产品尚不足以本国内需求,因此岳阳昌德化工公司2007年的环氧环己烷产品出口500余t。
3环氧环己烷原料供应情况
（1）含环氧环己烷的轻质油来源于环己烷氧化制环己酮的少量副产物。
国内2007年采用环己烷氧化制环己酮的产量为47万t,轻质油的产量约为环己酮产量的1%,轻质油的产量约为4500~5000t,预计2010年国内环己酮的产量可达75万t,其轻质油的产量约为7000~8000t。
轻质油中环氧环己烷的含量10%~33%,精制的收率约50%,因此,以轻质油为原料制环氧环己烷2006年产量为500t左右,到2010年可达800t左右。
（2）国内高品质的环己烯目前只有河南神马尼龙化工公司生产,因产量不足以大量外售,因此近1年多昌德化工公司和山东高密银鹰股份有限公司基本上没有用环己烯直接氧化生产环氧环己烷。
而昌德化工公司采用进口环己醇脱水得环己烯进行生产,2007年生产800余t。
（3）国内新增环己醇装置建成后,中间产品环己烯可部分供应市场生产环氧环己烷,可以降低反应控制相转移催化氧化环己烯制环氧环己烷的成本,并与轻质油为原料制环氧环己烷法进行竞争。
第3章产品市场预测与拟建规模
3.1产品市场预测
3.1.1国内外市场需求
国内外环氧环己烷的生产状况国内具有工业规模生产的有3个厂家:
山东高密银鹰股份有限公司,湖南岳阳昌德化工有限公司和岳阳石化总厂隆兴实业公司。
其中山东高密银鹰股份有限公司,生产技术采用中科院大连物化所的反应控制相转移催化氧化环己烯制环氧环己烷的技术,2004年建成投产,生产规模为500t/a,2005年通过技改后达到1000t/a的生产能力,生成的环氧环己烷的纯度很高,但因原料环己烯价格不断升高,2006年该公司仅仅生产200余t。
目前岳阳昌德化工公司也通过大连物化所得到这项技术,并且在此基础上开发出由环己醇脱水制得环己烯装置,进而采用中科院大连物化所的反应控制相转移催化化工新型材料氧化环己烯制环氧环己烷,2006年昌德公司采用该方法生产环氧环己烷800t左右;而且昌德化工公司同时拥有从环己烷氧化制环己酮的少量副产物轻质油中分离达到环氧环己烷的装置,轻质油中环氧环己烷的含量10%~33%,2006年昌德公司采用该方法生产环氧环己烷500t左右。
岳阳隆兴实业公司仅有从环己烷氧化制环己酮的少量副产物轻质油中分离得到环氧环己烷的装置,其能力不足100t/a。
国外目前欧美地区的环氧环己烷生产装置规模小且多数没有生产,日本有1套年产约50t的装置,其产品尚不足以本国内需求,因此岳阳昌德化工公司2007年的环氧环己烷产品出口500余t。
3.1.2消费结构分析
环氧环己烷行业消费结构
3.1.3市场区域分布
2015年环氧环己烷行业进出口地区分析
3.2拟建规模
经调查可见，国内市场华东、华南地区市场容量很大；江门地处珠江三角洲西部,距广州、深圳等港口很近,汽运、火运和水运都很方便，该项目建成后即可大量内销又可经海上通道远销亚太地区则可占有较大的产品市场取得显著的经济效益。
企业是依据产品国内市场及现有条件，同时也考虑生产设备的生产能力确定年产量为7万吨环氧环己烷，是适应于我市及周边地区市场需求的。
第4章原材料供应
4.1原材料供应
本项目产品主要生产原料为过氧化氢和环己烯，国民经济调整以来各种生产原材料供需矛盾缓解，原料市场供大于求，国内外均有厂家生产和供应此种原材料。
主要原材料产地、预计价格、年需求量见表4-1：
4-1原料供应表
原料名称
年需求量（t/a）
单价（元/t）
产地
过氧化氢
70000
14000
国产
环己烯
70000
10600
进口
第五章项目生产技术依靠和生产工艺
5.1主要工业设计原则
根据国内市场情况以及周边国家和地区的市场前景确定本企业生产任务并考虑技术与设备的实际生产条件在坚持“少投入、多产出”的原则下确定生产车间的组成、人员、面积、设备、投资、运输、动力、及材料消耗等数据。
5.2环氧环己烷生产技术工艺比较
5.2.1次卤酸法
由环己烯和次氯酸溶液在15-20℃反应,得到2一氯环己醇,后者与氢氧化钠溶液剧烈搅拌,即得,1，2一环氧环己烷,产率70-73%。
后有人用金属叶琳作催化剂,次氯酸钠作环氧化剂进行环氧化反应,反应过程从原来的两步缩减为一步,而且催化剂活性高,反应体系简单,常温即可。
5.2.2亚碘酞苯法
杜向东等人在以非对称Schiff碱过渡金属配合物作为仿生催化剂条件下,发现最好收率可达100%。
李东红等人,以杯（6）芳烃一双金属叶琳为催化剂,以亚碘酞苯为氧化剂的研究取得较好效果,选择性可达70%以上。
还有人以锰叶琳为催化剂,催化CH3PhIO和PhIO环氧化环己烯,环氧化物收率在50%左右。
E.M.Gaigneaux等人以铁、钻酞著为催化剂对PhIO催化环氧化环己烯进行了研究。
BeloglazkinaElenaK等人以聚合物固载的Co配合物作为催化剂对PhIO催化环氧化反应进行了研究。
5.2.3有机过氧酸法
有机过氧酸结构简单、易制备、价廉,能环氧化各种双键,但也存在不稳定、易分
解、不便储存等缺点,通常不经分离而直接使用。
李祖林等人以过氧乙酸为环氧化剂环氧化环己烯制备环氧环己烷,产品收率达到94.9%。
5.2.4烷基过氧化氢法
在V（V）或Mo（VI）等过渡金属络合催化下,烯烃与叔丁基过氧化氢的环氧化反应是制备环氧化物的重要方法。
章亚东等人使用叔丁基过氧化氢和过氧化轻基异丙苯为氧化剂,以铝化合物为催化剂催化环氧化环己烯取得优良效果,环氧环己烷的选择性达99%以上。
曾雷等人以钥一中孔催化剂催化叔丁基过氧化氢环氧化环己烯同样取得较好效果。
SavitaKhare等人以过渡金属取代的砷酸盐为催化剂催化叔丁基过氧化氢,环氧环己烷的选择性最高可达90%。
而在以叔丁基过氧化氢为氧化剂时,发现用铁、钻、钦酞蓄类物质和Mn4O4类物质对环氧化物选择性一般都不高,主产物是烯丙位氧化产物。
5.2.5过氧化氢法
随着对化工清洁生产技术要求的不断提高,过氧化氢氧化法作为一种“绿色”方法有较好应用前景。
以双氧水作氧化剂反应释放出活性氧后,剩余的是水,因此常被称为“绿色”氧化剂。
李坤兰等人用过氧化氢环氧化环己烯制取环氧环己烷,环己烯对过氧化氢的转化率高达93%,环氧环己烷对环己烯的选择性高达97%。
陈霞以型杂多酸季钱盐为催化剂,在助催化剂存在下,以氧化环己烯,环氧环己烷收率达以上。
。
Wonwoo等人似铁叶琳为催化剂,以二双氧水为氧化剂,发现环氧化物是主要产物。
E.M.Gaigneaux等人对以金属酞著为催化剂、双氧水为氧化剂的反应体系进行了研究。
SommaFilippo等人发现,中孔气凝胶具有稳定的催化双氧水环氧化环己烯的作用。
张法智等人以双氧水为氧化剂,发现丝光沸石比普通的钦硅分子筛效果好,环氧化物选择性较一大大提高。
孙渝等人使用脲基过氧化氢作为无水源,环氧环己烷的选择性均超过90%。
孙渝等人用原位生成的作为氧化剂,取得很好效果。
TalsiE.P等人利用与双氧水反应所得的过氧化物催化环己烯,环氧环己烷的选择性达70%。
使用负载的中孔为催化剂,以双氧水为氧化剂,环氧环己烷的选择性可达,副产物为环己烯醇和环己烯酮。
秦笃捷等人以过渡金属单取代杂多化合物作为催化剂发现环氧化物的收率不高,其主要产物是烯丙位产物。
以聚合物固载的。
配合物作为催化剂对催化环氧化反应进行了研究。
使用配合物作为催化剂对催化环氧化反应机理进行了研究。
Thammanoon等人发现纳米在双氧水叔丁醇反应体系下有较好的催化活性和选择性。
5.2.6氧气法
氧气价廉且来源方便,是氧化反应最理想的氧源,深受化学家们重视。
但分子氧结
构稳定,因此直接利用氧气使环己烯环氧化很困难,需要特殊的催化剂。
总的说来直接利用分子氧的环氧化反应,选择性大都很差。
无还原剂体系中,反应效率较低、选择性差有还原剂体系中,还原剂的成本较高、催化剂稳定性差。
因此分子氧环氧化研究上进展较慢。
秦笃捷等人将单取代杂多化合物·玩的有机盐用于环己烯的均相氧化,发现对分子氧的活化作用要高于普通的金属叶琳。
孙渝等人以氧气作为直接氧源,使用可回收还原剂一乙基葱氢酮,进行环氧化研究,取得很好效果,环氧化物收率可达93%。
用分子氧醛催化剂体系合成环氧环己烷反应条件温和、操作简便、安全、高效,但是醛在反应过程中被氧化成酸,不易回收利用。
倪春林等人,用四苯基叶琳锰化合物,在锌粉、乙酸存在下进行对环己烯环氧化的研究,环氧化物收率为59.2%。
以锰叶琳为催化剂取得较好效果。
孙强等人,以酞著作为催化剂时发现烯丙位产物占相当大部分。
南光明等人用双齿碱钻、锰配合物催化对环己烯的氧化,发现环氧化选择性不高,主产物是烯丙位产物。
王荣民等人用高分子氨基酸碱金属络合物作催化剂催化分子氧氧化,发现环氧化物选择性很低。
郭军等人似水滑石类物质为催化剂,发现主产物是烯丙位产物,环氧化物选择性仅5%。
等人似金属酞著为催化剂,发现主产物是烯丙位产物。
以含硅胶为催化剂进行了光催化部分氧化的研究,取得很好效果。
5.2.7高价金属或非金属酸盐法
侯薇等人以过碳酸钠、过硼酸钠为氧化剂,室温下氧化环己烯18-20h,环氧化产
率达90%。
5.2.8电化学合成法
环氧环己烷电化学合成法分为隔膜电解和无隔膜电解两类。
水乙睛混合液,澳化钠为催化剂,无隔膜电解合成环氧环己烷时,产率达到92%，电流效率为84.4%,产率86.3%，电流效率70.7%。
5.3制备方法的选择
5.3.1制备方法1
向250ml的反应器中加入二恶烷58g，环己烯82g（1mol）和三氧化二砷（As2O3）0.1g，加热至92ºC之后，经3h添加23.12g（0.476mol）70%过氧化氢水溶液溶解于90g二恶烷中的溶液，共沸蒸馏除去水，添加完毕，反应产物中含0.035mol过氧化氢和0.432mol的环氧环己烷，过氧化氢的转化率为92.6%，选择性97.9%。
5.3.2制备方法2
正丙醇35g，环己烯41.4g（0.505mol）、二羟基三甲基锑0.503g（0.0025mol）、六羰基钨0.514g（0.0015mol）和过氧化氢121.5mol（70%，5.92g）的混合物保持60ºC，反应3h后得到环氧己烷10g（0.102mol），过氧化氢转化率为90%，环氧环己烷选择性为92.5%。
5.3.3制备方法3
向带有搅拌器、回流冷凝器的300ml反应器中加入47g二甘醇二甲醚、82g（1mol）环己烯和0.2g（0.03mol）无水硼酸（B2O3）反应混合物加热回流后，经30min添加20g（0.0485mol）70%过氧化氢水溶液溶解于20g二甘醇二甲醚中的溶液。
反应介质中的水与环己烷共沸连续除去。
反应1h后，反应物中含0.0013mol未反应的过氧化氢，再馏出的水中含过氧化氢0.0052mol，反应物中含0.041mol环氧环己烷，转化率为86.7%，选择性为97.6%。
5.3.4制备方法4
向带有搅拌器、回流冷凝器的500ml反应器中加入戊醇41g、氧化钼0.05g、磷酸二钠0.3g和环己烯41g（0.5mol），加热至环己烯的沸点81ºC，经12min添加30%过氧化氢的水溶液5.7g（0.05mol），反应2h，通过与环己烯的共沸除去水，反应温度保持在80~90ºC。
反应产物中残留0.0142mol过氧化氢，生成
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