丁二烯是生產合成橡膠(丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠)的主要原料。隨著苯乙烯塑料的發展,利用苯乙烯與丁二烯共聚,生產各種用途廣泛的樹脂(如ABS樹脂、SBS樹脂、BS樹脂、MBS樹脂),使丁二烯在樹脂生產中逐漸占有重要地位。下面對丁二烯行業技術特點分析:
丁二烯英文名為:1,3-Butadiene或Butadiene、BE。無色氣體,有特殊氣味。稍溶於水,溶於乙醇、甲醇,易溶於丙酮、乙醚、氯仿等。有麻醉性,特別刺激黏膜,易液化。臨界溫度161.8,臨界壓力4.26兆帕。與空氣形成爆炸性混合物,爆炸極限2.16~11.47%(體積)。
丁二烯目前主要有兩種生產工藝,分別是混和碳四抽提工藝和丁烯氧化脫氫工藝。其中,混和碳四抽提工藝更具成本優勢,目前全球占比95%左右;丁烯氧化脫氫工藝由於工藝流程複雜、原料來源不夠穩定、生產成本較高等原因,始終沒有成為主流工藝。
混和碳四抽提工藝
混和碳四抽提工藝一般通過丁二烯抽提系統來實現,該系統通常是乙烯裝置的下游配套裝置。原料經過裂解反應之後生成組成十分複雜的裂解氣,之後進入後分離系統被分離提純成燃料氣、乙烯、丙烯、混和碳四、裂解汽油和裂解燃料油等產品。其中,混和碳四組分進入丁二烯抽提系統進行提純,得到丁二烯產品。
由於乙烯裝置的投資、運行、維護壁壘極高,目前國內裝置基本集中在三桶油手中,所以國內丁二烯產能中超過80%來自於三桶油。另外,丁二烯抽提系統作為乙烯裝置的下游配套裝置,原料來源(包括組分和流量)穩定,生產成本和穩定性均有明顯優勢。
圖1:丁二烯生產工藝—混和碳四抽提法
丁烯氧化脫氫工藝
與抽提工藝不同,丁烯氧化脫氫工藝的原料主要來自於煉廠氣。煉廠氣首先需要進入前乙腈分離系統出去雜質組分,接下來進入氧化脫氫系統進行反應,生成含有丁二烯的混和氣體;接下來,混和氣體經過加壓後被送入油吸收系統進行初步提純,得到濃度為50%~60%的丁二烯粗產品,最後進入後乙腈分離系統進行提純得到丁二烯產品。脫氫工藝的生產成本通常比抽提工藝高30%~50%,尤其是在油價處於低位的時候,抽提工藝的成本優勢更加明顯。目前丁烯氧化脫氫法工藝的生產成本大約10000~11000元/噸,而抽提工藝的生產成本大約6000~7000元/噸。
當前國內氧化脫氫裝置由於盈利不佳,基本都處於停產狀態,或者已被改造為抽提工藝。
圖2:丁二烯生產工藝—丁烯氧化脫氫法
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