己内酰胺生产现状及发展前景

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己内酰胺生产现状及发展前景

一、己内酰胺的理化性质及主要用途

己内酰胺caprolactam (简称CPL)

分子式:C6H11NO 分子量:133.16

结构式:

己内酰胺是ε-氨基己酸H2N(CH2)5COOH分子内缩水而成的内酰胺,又称ε-己内酰胺,它一种重要的有机化工原料,是生产尼龙—6纤维(即锦纶)和尼龙—6工程塑料的单体,可生产尼龙塑料、纤维、及L-赖氨酸等下游产品。它常温下为白色晶体或结晶性粉末。熔点(CH2)5CONH69~71℃,沸点139℃(12毫米汞柱)、122~124℃(665Pa)、130℃(1599Pa)、165~167℃(2247Pa)。比重:1.05(70%水溶液),熔化热:121.8J/g,蒸发热:487.2J/g。纯己内酰胺的凝固点为69.2℃,在760mmHg时沸点为268.5℃,85℃下密度1010kg/m3。在20℃水中溶解度为100g水溶解82g己内酰胺。受热时起聚合反应,遇火能燃烧。

常温下容易吸湿,有微弱的胺类刺激气味,手触有润滑感,易溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、石油烃、环己烯、氯仿和苯等溶剂。受热时易发生聚合反应。

己内酰胺(CPL)主要用于生产聚己内酰胺纤维树脂,广泛应用在纺织、汽车、电子、机械等领域。

二、市场分析

己内酰胺是重要的有机化工原料之一,主要用途是通过聚合生成聚酰胺切片(通常叫尼龙-6切片,或锦纶-6切片),可进一步加工成锦纶纤维、工程塑料、塑料薄膜。尼龙-6切片随着质量和指标的不同,有不同的侧重应用领域。世界己内酰胺的消费结构为:工程塑料和食品包装膜占总消费量的25%,尼龙6纤维占总消费量的75%。在尼龙6纤维的消费量中,民用丝(包括运动服、休闲衣、袜子等)的消费量占47%,地毯的消费量占30%,工业丝(包括帘子布、渔网丝等)占23%。在我国,尼龙6纤维己内酰胺总消费量的86.2%以上,尼龙6工程塑料占12.2%以上,其它方面的消费量不大,约占1.6%。

近年来,世界己内酰胺的生产能力稳步增长。根据统计,截止到2009年底,全世界己内酰胺的总生产能力达到487.2万吨,巴斯夫、帝斯曼和霍尼韦尔是目前世界上的三大己内酰胺生产厂家,生产能力分别占全球总能力的15.1%、12.6%和7.7%。

我国己内酰胺的工业生产始于20世纪50年代末期,但直到1994年我国引进的两套大型己内酰胺装置建成投产,才使国内己内酰胺的生产得到较快的发展。目前我国有中石化巴陵分公司、南京帝斯曼(DSM)东方化工有限公司、石家庄化纤责任有限公司以及浙江巨化集团公司4家企业生产己内酰胺,总生产能力为48.7万吨/年。除了中石化石家庄化纤有限责任公司的装置采用甲苯法外,其余装置均采用苯法生产工艺。

从我国生产与消费情况来看,随着生产能力的不断增加,我国己内酰胺的产量也不断增加。2000年国内总产量为16.02万吨;2003年产量突破20万吨,达到20.08万吨;2004年增长到23.20万吨;2005年由于南京帝斯曼东方化工有限责任公司进行扩能改造,使全国总产量减少至21.21万吨;2000~2005年产量的年均增长率为5.77%。2006年产量进一步增加到29.05万吨,比2005年增长约36.96%。2001~2006年产量的年均增长率约为13.76%。2010年以来,各地纷纷上马或扩大产能,统计数据显示,2012年国内确定投产的己内酰胺产能中,仅一季度就有40万吨,三季度为20万吨,2013年为30万吨。不仅如此,近日鲁西化工、中国化学、兰花科创等上市公司也纷纷发布了各自20万吨己内酰胺新项目的公告。

我国己内酰胺表观消费增长较快,国内产能不能满足需求,进口不断增长。据统计,2000年进口24.49万吨;2001年进口30.6万吨,约占当年国内消费量的68.2%;而到了2009年,进口量翻倍到了60.1万吨,呈现连年增长的趋势。2001年我国己内酰胺表观需求量为44.88万吨,2005年达到70.32万吨,2006年进一步增加到73.48万吨,同比增长约 4.49%,2001~2006年表观需求量的年均增长率约为10.36%。2010年全球己内酰胺的表观消费量增加了12%,绝大部分新增需求来自经济刺激政策下的中国,这个增速完全透支了今年的全球消费,导致2011年己内酰胺的表观消费增速几乎是零。

产能的急速扩大和表观消费的平缓增长甚至于停滞,在聚酯替代

品市场挤压,导致了己内酰胺市场大幅走低,价格一路下滑。据预测,己内酰胺黄金时光已经过去,慎重投资。

生产技术及工艺流程简述

目前,生产CPL的起始原料主要是苯/环己烷(环己烷是由苯加氢制得的),其次是苯酚和甲苯。三种原料所占生产能力的比例分别为78.60%、19.90%、1.50%。

20世纪80年代以来,新建CPL装置只有中国石家庄CPL装置采用甲苯为原料,其他均以苯/环己烷为原料,不用苯酚。

目前,世界工业化生产己内酰胺的主要生产工艺是:以环己酮肟贝克曼重排为基础的环己酮-羟胺路线。DSM/HPO工艺及AlliedSignal工艺为其代表性工艺。全球采用该工艺的能力78%,采用其它工艺及原料的能力仅占22%。

贝克曼重排(Beckmann)简介:

肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排,生成相应的取代酰胺,如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺,反应机理如下:在酸作用下,肟首先发生质子化,然后脱去一分子水,同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上,所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。

迁移基团如果是手性碳原子,则在迁移前后其构型不变,例如:

各种己内酰胺生产路线的工艺指标

四、生产成本经济分析

1、该项目包括己内酰胺装置和配套的环己酮肟装置,占地约40亩

项目总投资:1.15亿元,其中设备投资费用:8195.2万元,设备按十年折旧,年折旧费用819.52万元,折算己内酰胺成本:164元/吨2、项目定员68人:人均工资3500元/月,福利按15%计,年工资总额:328.44万元,折算成己内酰胺成本:82.11元/吨

3、原料及水、电、汽消耗指标表:(吨己内酰胺)

4、配套环保(废碱焚烧、污水处理等装置)投资:2996.3万元,年环保运行费用:5600万元。