异戊二烯技术现状及市场需求

异戊二烯技术现状及市场分析 1.概述 异戊二烯又名2-甲基-1，3-丁二烯，分子式CH2=C(CH3)CH=CH2，常温下无色液体。熔点－146℃，沸点34℃，相对密度0.6810（20／4℃）。不溶于水，能与乙醇、乙醚、丙酮和苯等溶剂混溶。与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限大于1.6%。容易自身聚合或与别的不饱和化合物共聚合。在齐格勒催化剂(AlR3/TiCl4)存在下聚合，生成顺-1，4-聚异戊二烯(顺式结构93%-98%)，其结构和性能相当于天然橡胶，也叫合成天然橡胶，简称IR；少量异戊二烯与异丁烯共聚，生成丁基橡胶。 2.生产方法 异戊二烯的生产方法主要有异戊烷或甲基丁烯（异戊烯）脱氢法；化学合成法（包括异丁烯-甲醛法、 乙炔-丙酮法、丙烯二聚法）；裂解C5馏分萃取蒸馏法。目前，各国根据国情及各自原料情况来选择合适的工艺路线。 2.1异戊烷或异戊烯脱氢法 异戊烷两步催化脱氢法：该法由前苏联开发成功，70年代实现工业化，目前是俄罗斯及东欧国家生产异戊二烯的主要方法。该法原料异戊烷来自催化裂化或直馏汽油，先将异戊烷脱氢为异戊烯，再将异戊烯催化脱氢为异戊二烯，再用乙腈或二甲基甲酰胺萃取蒸馏得到高纯度的异戊二烯产品。该方法的特点是原料便宜易得，但工艺比较复杂。 异戊烯脱氢法：该法由美国开发，Shell最早建成18kt/a的异戊二烯生产装置。该法的原料是从炼油厂C5馏分中抽提分离异戊烯，异戊烯催化脱氢，脱氢产物分离精制提纯异戊二烯。该方法的特点是原料异戊烯的浓度范围宽（10%-30%），生产设备大部分为碳钢，由于生产效率低等原因，近年来已不采用该方法生产异戊二烯。 2.2 化学合成法 化学合成法主要包括异丁烯-甲醛法、乙炔-丙酮法、丙烯二聚法等方法。 2.2.1 异丁烯-甲醛法 异丁烯-甲醛法是选用异丁烯和甲醛为原料生产异戊二烯，因此又称为烯醛合成法。分为一步法和两步法，一步法近年来技术工艺水平有所发展，报道称日本住友公司近年发展了一步法工艺，采用异丁烯或叔丁醇和甲醛作原料。特别是采用石脑油裂解所得C4馏分（萃取）作为异丁烯来源时，此法最为经济。一步法设备简单，操作简易，系统中大多数主要设备和管线采用碳钢材质，投资较少。 两步法工艺简介：两步法70年代由前苏联开发成功，最早由日本东丽公司实现工业化。异丁烯和甲醛在稀硫酸催化剂存在下发生反应生成4,4-二甲基-1,3-二氧杂环己烷，然后4,4-二甲基-1,3-二氧杂环己烷在磷酸型催化剂存在下裂解生成异戊二烯。两步法的原料异丁烯可采用炼油厂C4馏分或乙烯裂解C5馏分，甲醛则采用37%-40%的甲醛水溶液。 2.2.2 乙炔-丙酮法 乙炔-丙酮法是以乙炔和丙酮为原料合成异戊二烯。最初由意大利SNAM公司开发成功，70年代Renenna公司实现工业化，建有30kt/a的工业装置。该方法的特点是异戊二烯收率高，可达90%，设备可选用碳钢，但原料乙炔和丙酮的价格较高。该法工艺过程主要为：乙炔和丙酮在液氨中经氢氧化钾催化合成甲基丁炔醇的炔化反应，以丙酮计收率可达95%；甲基丁炔醇经钯催化剂加氢生成甲基丁烯醇，收率达99%；甲基丁烯醇在AlCl3催化剂作用下脱水生成异戊二烯，选择性可达99.8%。 2.2.3 丙烯二聚法 丙烯在三烷基铝存在下二聚，生成的2-甲基-1-戊烯在酸性催化剂存在下异构化为2-甲基-2-戊烯，后者热解生成异戊二烯和甲烷。 该法由美国Goodyear和Scientific Design公司开发及实现工业化，最早在美国的Texas州建成60kt/a的装置。该工艺流程为：丙烯二聚成2-甲基-1-戊烯，丙烯转换率60%-95%，选择性95%；异构化，反应转化率70%-75%，选择性90%-99%；裂解（脱甲基），异戊二烯总收率为原料的50%-70%。该方法的特点是原料消耗高，收率低，但丙烯的价格是取决于该工艺的是否有竞争力的关键。 2.3 裂解C5馏分萃取蒸馏法 乙烯裂解C5馏分产率一般为裂解原料的5%-8%，其中的异戊二烯的含量为 15%-25%。目前，一般采用萃取蒸馏法和共沸蒸馏法来分离异戊二烯，已经工业化的萃取蒸馏法有乙腈法、N,N-二甲基甲酰胺法、N-甲基吡咯烷酮法等。 乙腈法：采用乙腈为溶剂的方法是最早实现工业化的方法，溶剂乙腈价格较低且来源广泛。美国的Goodyear公司乙腈法分离异戊二烯装置规模是80kt/a，建于80年代。 N,N-二甲基甲酰胺法：又称GPI或DMF法，是以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂来实现异戊二烯的分离。最初由日本瑞翁公司开发成功，并于1972年实现工业化，装置最大规模为60 kt/a。该法产品及纯度都较高。 N-甲基吡咯烷酮法：该法又称为NMP法，是以N-甲基吡咯烷酮法为溶剂来实现异戊二烯的分离。最早由德国BASF公司开发成功，该方法异戊二烯收率较高，但纯度相对较低。 3. 几种主要工艺技术生产装置投资及原料和公用 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 消耗情况 为了对比异戊二烯几种主要生产工艺技术，以60 kt/a生产装置为例，现将有关文献报导的主要工艺技术生产装置投资及原料和公用工程消耗情况列于 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1。 表1 主要工艺技术生产装置投资及原料和公用工程消耗情况 生产方法 投资/百万美元 原料/美元/吨 公用工程/美元/吨 异戊烷脱氢法 19.17 113.00 57.40 异戊烯脱氢法 16.72 81.00 58.50 异丁烯-甲醛一步法（住友） 7.00* 128.70 25.00 异丁烯-甲醛二步法（IFP） 30.00 147.30 27.00 异丁烯-甲醛二步法（Bayer） 30.00 153.70 27.00 乙炔-丙酮法 21.00 157.40 16.50 丙烯二聚法 24.00 96.90 52.70 二甲基甲酰胺法 9.00 55.50 21.10 注：表中*为30kt/a装置的投资               从表1中可以看到，二甲基甲酰胺法、异丁烯-甲醛一步法、异戊烯脱氢法生产装置投资相对较低；二甲基甲酰胺法、丙烯二聚法、异戊烯脱氢法原料费用相对较低；乙炔-丙酮法、二甲基甲酰胺法公用工程消耗相对较低。综合考虑，有裂解C5资源的企业可以采用二甲基甲酰胺法建设异戊二烯分离生产装置。 4. 异戊二烯市场需求及发展建议 异戊二烯主要用于生产合成天然橡胶、SIS橡胶和丁基橡胶等产品。2006年世界总生产能力为855 kt/a，其中俄罗斯约占54%，美国约占23%，日本约占17%，其余为巴西、西欧等地。我国异戊二烯还处于发展阶段，2005年仅上海石化股份有限公司生产，其产量不过1万吨/年。近年随着我国乙烯工业的发展，副产品C5的产量将有大幅度增加，这将为我国采用萃取蒸馏法生产异戊二烯提供资源保障。目前我国乙烯的生产能力约为14000 kt/a，副产品C5约1450 kt/a，其中含异戊二烯约200 kt/a。所以在乙烯富集地区投资兴建30-50 kt/a的异戊二烯生产装置，将为我国异戊二烯及下游产业的发展带来原料保障。 近年来天然橡胶的供应已经满足不了市场的需求，价格呈连年上涨的趋势，近来更是突破4万元人民币每吨。这给合成天然橡胶（异戊二烯）带来了前所未有的发展机遇。目前我国异戊二烯生产能力还远远不足，从长远来看投资异戊二烯行业将带来很好的收益。但选择什么样的工艺路线，要结合投资规模、原料来源、原料价格等因素，并要经过详细的市场考察。 以上信息仅供领导参考！ 胜通钢帘线供应部 许海涛 2011年2月25日