ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ИНФОРМАЦИОННО ТЕХНИЧЕСКИЙ	итс
СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ	18—
ДОСТУПНЫМ	2016
ТЕХНОЛОГИЯМ

ПРОИЗВОДСТВО ОСНОВНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Содержание

Введение...............................................................................................................................VI

Предисловие.......................................................................................................................VIII

Область применения.............................................................................................................1

Раздел 1. Общая информация об отрасли основного органического

синтеза...................................................................................................................................4

1.1    Перспективы развития промышленности основного органического

синтеза..............................................................................................................................9

1.2    Перечень предприятий, относящихся к сфере распространения

справочника......................................................................................................................9

1.3    Мощности производства основной нефтехимической продукции

отрасли............................................................................................................................12

1.4    Анализ приоритетных проблем отрасли.................................................................17

1.4.1    Охрана окружающей среды.............................................................................17

1.4.2    Источники общей опасности............................................................................18

1.4.3    Экономическая эффективность......................................................................18

Раздел 2. Производство низших олефинов и диенов.......................................................18

2.1    Производство этилена.............................................................................................19

2.1.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время......................................................................................................19

2.1.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду.............................................24

2.2    Производство пропилена.........................................................................................27

2.2.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время......................................................................................................27

2.2.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду.............................................34

2.3    Производство изобутилена......................................................................................37

2.3.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время......................................................................................................37

2.3.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду.............................................46

2.4    Производство 1,3-бутадиена...................................................................................50

2.4.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время......................................................................................................50

2.4.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду.............................................67

2.5    Производство изопрена...........................................................................................70

II

- процессы (вопросы), касающиеся исключительно обеспечения промышленной безопасности или охраны труда.

Сфера распространения настоящего справочника НДТ приведена на рисунке 11. Серым прямоугольником выделена сфера распространения настоящего справочника НДТ

2

Раздел 1. Общая информация об отрасли основного органического синтеза

Основной органический синтез (тяжёлый органический синтез) - промышленное многотоннажное производство органических веществ на основе углеродсодержащего сырья из природных ископаемых и из возобновляемых источников.

К ископаемым источникам относятся нефть, уголь, сланцы, природные битумы, природный газ и попутные газы нефтедобычи, к возобновляемым - углеводы растительного происхождения (целлюлоза, крахмал, сахара и др.) и масла растительного и животного происхождения.

Основной органический и нефтехимический синтез отличают масштабы отдельных производств (от десятков тысяч до миллионов тонн в год), а мировой суммарный объём выпускаемой продукции исчисляется несколькими сотнями миллионов тонн.

По своей химической природе продукты основного органического синтеза - это углеводороды, бензол и его гомологи, их галогенпроизводные, спирты и фенолы, оксиды олефинов, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты и их производные, нитросоединения. амины, нитрилы и др

По своему назначению это промежуточные вещества для синтеза других товарных продуктов, мономеров для производства полимеров, экстрагентов, пластификаторов, поверхностно-активных веществ, растворителей, пестицидов, синтетического топлива, присадок и др

Основной органический синтез зародился в конце 19 века на базе химической переработки продуктов коксования каменного угля. Из жидких продуктов коксования выделяли для последующих синтезов ароматические соединения (бензол, толуол, ксилолы, нафталин, антрацен и др ), из газообразных - этилен и водород. Кокс использовали для получения ацетилена через карбид кальция. Газификацией угля получали окись углерода или синтез-газ (смеси СО и Нг).

С начала 20 века начался бурный рост нефтедобычи и нефтепереработки для производства моторных топлив и добычи природного газа для растущих потребностей энергетики. Это привело к появлению нового более дешевого и разнообразного сырья для производства продуктов органического синтеза. Из природного газа, газового конденсата и попутных газов нефтедобычи выделяют и используют в качестве сырья парафиновые углеводороды Ci-Cs. Другим источником углеводородного сырья являются побочные продукты переработки нефти в моторные топлива и масла. Во всех термических и каталитических процессах переработки нефти и нефтяных фракций образуются

4

ИТС 18—2016

парафиновые углеводороды и олефины нормального и изостроения С2-С5 (метан, этан, пропан, бутан, изобутан, этилен, пропилен, бутены, пентены, бутадиен). Из нефти выделяют также парафиновые углеводороды с прямой цепью из 15-40 углеродных атомов

Быстрый рост потребления нового сырья для синтеза органических продуктов привёл к созданию не связанных с переработкой нефти в топлива специальных производств этилена и пропилена большой единичной мощности (до 2 млн.т. в год) путём пиролиза углеводородных газов и нефтяных фракций. Продукты пиролиза явились также дополнительным источником диенов и ароматических углеводородов.

Кроме перечисленных выше углеводородов, СО и синтез-газа, другими сырьевыми составляющими в процессах основного органического синтеза являются водород, кислород, минеральные кислоты (серная, азотная, фосфорная), щёлочи, аммиак, оксиды серы и др.

Номенклатура получаемых в настоящее время хлорорганических веществ включает свыше сотни наименований. Наиболее крупнотоннажный из них - хлористый винил. Его получают из этилена и хлора и используют в качестве мономера при производстве поливинилхлорида (мировое производство свыше 40 млн.т в год).

Широкое распространение в промышленности основного органического синтеза получили крупнотоннажные каталитические процессы окисления - этилена до оксида этилена, циклогексана до циклогексанона, п-ксилола до терефталевой кислоты, этил- и изопропилбензола до ихгидропероксидов, пропилена до акролеина и акриловой кислоты, метанола до формальдегида.

Значительное количество продуктов получают по реакциям гидрирования, дегидрирования и окислительного дегидрирования. Дегидрированием этилбензола получают стирол (мономер для производства полистирола), дегидрированием бутана - бутадиен (мономер для производства синтетического каучука). Окислительным дегидрированием получают формальдегид из метанола. Гидрированием масляного альдегида и 2-этилгексеналя получают бутанол и 2-этилгексанол. гидрированием бензола - циклогексан, гидрированием высших кислот или их эфиров - высшие спирты.

К другим процессам, широко используемым в основном органическом синтезе относятся процессы алкилирования (получение этил- и изопропилбензола алкилированием бензола этиленом и пропиленом, метил-трет-бутилового и метил-трет-амилового эфиров), гидратации олефинов, лежащих в основе процесса выделения изобутилена из углеводородных фракций, а также при получении этанола, этерификации при получении эфиров акриловой кислоты, диоктилфталата и др.

Синтез-газ, получаемый сейчас преимущественно паровой конверсией метана, используют для производства метанола и в процессах оксо-синтеза альдегидов из олефинов.

Из-за колебания цен на нефть возродился интерес к синтезу углеводородов для моторного топлива по реакции Фишера-Тропша из синтез-газа, получаемого как из природного газа, так и путём газификации каменного угля. По этой же причине промышленность начинает проявлять интерес к синтезам на основе метана и метанола (получение этилена из метана; этилена, пропилена и ароматических соединений из метанола).

Отрасль основного органического синтеза является ведущей и определяет прогресс всей химической промышленности — важного звена экономики страны.

Основными производителями органических химических веществ в России являются: ПАО «СИБУР Холдинг», ПАО «Нижнекамскнефтехим», ПАО «ЛУКОЙЛ». ОАО «НК «Роснефть», ОАО «Газпром нефтехим Салават», ПАО «Казаньоргсинтез» и ДР

Основными процессами для производства органических химических веществ в России являются:

1.    Пиролиз нефтяных фракций или углеводородных газов

Пиролиз углеводородного сырья - основной процесс получения низкомолекулярных ненасыщенных углеводородов - олефинов (этилена и пропилена).

В зависимости от исходного сырья (нафта, ШФЛУ, СУГ, ППФ, этан), температуры и времени контакта, в процессе пиролиза можно получать широкую гамму продуктов. Так при пиролизе нафты при 750-850°С выход олефинов С2-С4 может достигать 50%.

В качестве сопутствующих продуктов в процессе пиролиза могут образовываться газообразные непредельные соединения: бутены, изобутен и бутадиены. Одновременно при пиролизе образуются жидкие продукты, которые содержат такие ценные углеводороды как изопрен, циклопентадиен, бензол, толуол, ксилол и др, а также тяжелые смолы пиролиза. В настоящее время более 70 % мирового производства бутадиена (дивинила) получают путем его выделения из Сд-фракции пиролиза. Аналогично, почти 40% производства бензола выделяют из жидких продуктов пиролиза.

В настоящее время в России действуют 15 установок пиролиза, расположенных на 10 предприятиях.

2.    Каталитический риформинг прямогонных бензиновых фракций

6

ИТС 18—2016

Не смотря на то, что данный процесс вынесен в справочник НДТ «Переработка нефти» следует отметить, что это основной процесс для получения ароматических углеводородов

В качестве исходного сырья используют узкие фракции бензина: (62-105°С) - для целевого получения бензола и толуола; и (105-140°С) - для целевого получениятолуо-ла и ксилола.

3.    Процессы алкилирования

Процессы алкилирования - введение алкильных групп в молекулу органических соединений используются в промышленности органического синтеза для получения широкой гаммы продуктов.

Так, алкилирование по атому углерода (С-алкилирование) используют для получения алкилароматических соединений (этилбензола, изопропилбензола), процессы алкилирования бензола этиленом или пропиленом осуществляют в присутствии апро-тонных катализаторов (комплекс Густавсона) в жидкой фазе и гетерогенных (цеолиты) катализаторов в жидкой или газовой фазах.

Алкилирование по атому кислорода (О-алкилирование) представляет собой реакцию, в результате которой алкильная группа связывается с атомом кислорода, а процесс используется для получения нессиметричных простых эфиров - метил-трет-бутилового и метил-трет-амилового эфиров. Алкилирование метанола изобутиленом или изоамиленом осуществляют в жидкой фазе в присутствии гетерогенных кислотных катализаторов - сульфокатионитов.

Процессы (i-окисалкилирования (ввод замещенных алкильных групп) используются для получения этаноламинов, целлозольвов, карбитолов и неионогенных ПАВ и осуществляют в жидкой фазе в отсутствии катализаторов или в присутствии гомогенных катализаторов (алкоголятов).

Процесс N-алкилирование (замещения атомов водорода на алкильную группу в молекуле аммиака или амина) используется для получения алкиламинов. В частности, алкилированием аммиака метанолом в газовой фазе в присутствии гетерогенных катализаторов - оксида алюминия или алюмосиликатов, получают метиламины.

4.    Процессы гидрирования и дегидрирования

Под дегидрированием понимают химические процессы, связанные с отщеплением атомов водорода от органического соединения. Гидрирование (или гидрогенизация) заключается в превращениях органических соединений под действием молекулярного водорода.

7

ИТС 18—2016

2.5.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время......................................................................................................70

2.5.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду.............................................77

Раздел 3 Производство ароматических соединений........................................................82

3.1 Производство бензола..................................................................................................82

3.1.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время......................................................................................................82

3.1.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду.............................................90

3.2    Производство этилбензола......................................................................................93

3.2.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время......................................................................................................95

3.2.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...........................................100

3.3    Производство стирола...........................................................................................103

3.3.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................105

3.3.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...........................................111

3.4    Производство кумола.............................................................................................114

3.4.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................115

3.4.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду при

производстве кумола..............................................................................................122

3.5    Производство а-метилстирола..............................................................................123

3.5.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................124

3.5.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду при

производстве а-метилстирола...............................................................................124

3.6    Производство фенола и ацетона..........................................................................125

3.6.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................125

3.6.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...........................................129

Раздел 4 Производство кислородсодержащих органических соединений....................130

4.1 Производство метанола.........................................................................................130

4.1.1 Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................130

III

ИТС 18—2016

4.1.2 Текущие уровни эмиссии в окружающую среду при

производстве метанола..........................................................................................141

4.2    Производство формальдегида..............................................................................141

4.2.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................143

4.2.2Текущие уровни эмиссии в окружающую среду при

производстве формальдегида...............................................................................147

4.3    Производство оксида этилена и этиленгликолей................................................147

4.3.1    Получение оксида этилена окислением этилена чистым

кислородом..............................................................................................................148

4.3.2    Производство этиленгликоля........................................................................150

4.3.3    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...........................................158

4.4    Производство оксида пропилена...........................................................................159

4.4.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................161

4.4.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...........................................166

4.5    Производство метил-трет-бутилового эфира.......................................................166

4.5.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................168

4.5.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...........................................177

4.6    Производство метил-трет-амилового и метил-втор- амиленового

эфиров...........................................................................................................................180

4.6.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................181

4.6.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...........................................186

4.7    Производство этанола...........................................................................................189

4.7.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................189

4.7.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...........................................192

4.8    Производство бутиловых спиртов и 2-этилгексанола.........................................192

4.8.1    Производство бутиловых спиртов.................................................................192

4.8.1.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................194

4.8.1.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду........................................200

4.8.2    Производство 2-этилгексанола.....................................................................200

IV

ИТС 18—2016

4.8.2.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................202

4.8.2.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду........................................207

4.9    Производство акриловой кислоты и ее эфиров...................................................207

4.9.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................210

4.9.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...........................................217

4.10    Производство терефталевой кислоты................................................................218

4.10.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................219

4.10.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду.........................................223

4.11    Производство винилацетата.............................................................................224

4.11.1    Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время....................................................................................................224

4.11.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду.......................................226

Раздел 5. Производство дихлорэтана и винилхлорида..................................................227

5.1    Описание технологических процессов, используемых в настоящее

время.............................................................................................................................229

5.2    Текущие уровни эмиссии в окружающую среду...................................................236

Раздел 6. Производство азотсодержащих органических веществ................................237

Раздел 7. Определение наилучших доступных технологий...........................................252

Раздел 8. Наилучшие доступные технологии..................................................................253

8.1    Общие НДТ.........................................................................................................253

8.2    Технологические показатели НДТ....................................................................255

Раздел 9. Экономические аспекты применения наилучших доступных

технологий..........................................................................................................................280

Раздел 10. Перспективные технологии............................................................................288

Заключительные положения и рекомендации.................................................................295

Приложение А (обязательное) Сфера распространения настоящего

справочника НДТ...............................................................................................................296

Приложение Б (обязательное) Перечни маркерных веществ и

технологических показателей...........................................................................................297

Приложение В (обязательное) Перечень НДТ...............................................................323

Приложение Г (обязательное) Энергоэффективность..................................................325

Библиография....................................................................................................................327

V

ИТС 18—2016

Введение

Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям (далее - справчоник НДТ) является документом по стандартизации, разработанным в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых в промышленности основного органического синтеза при производстве крупнотоннажных органических веществ.

Разработка справочника НДТ осуществлена в соответствии с Поэтапным графиком создания в 2015-2017 годах справочников наилучших доступных технологий, утвержденным распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г. № 2178-р (ред. от 7 июля 2016 г.).

Структура настоящего справочника НДТ соответствует ПНСТ 21—2014 «Наилучшие доступные технологии Структура информационно-технического справочника», формат описания технологий— ПНСТ 23—2014 «Наилучшие доступные технологии. Формат описания технологий», термины приведены в соответствии с ПНСТ 22— 2014 «Наилучшие доступные технологии. Термины и определения».

Определение технологий в качестве наилучших доступных выполнено с применением Правил определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. № 1458.

Краткое содержание справочника НДТ:

Введение. Представлено краткое содержание справочника НДТ.

Предисловие. Указана цель разработки справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.

Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые распространяется действие справочника НДТ.

В разделе 1 представлена информация о состоянии и уровне развития отрасли.

В разделах 2—6 представлена информация по производству низших олефинов и диенов, ароматических соединений, кислородсодержащих органических соединений, дихлорэтана и винилхлорида, азотсодержащих органических веществ.

В разделе 7-10 представлены НДТ. технологические показатели, экономические аспекты внедрения НДТ и информация о перспективных технологиях.

ИТС 18—2016

Заключительные положения и рекомендации. Приведены сведения об использованных материалах при подготовке справочника НДТ

Библиография. Приведен перечень источников информации, использованных при разработке справочника НДТ.

VII

Предисловие

Цели, основные принципы и порядок разработки справочника НДТ установлены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. № 1458 «О порядке определения технологии в качестве наилучшей доступной технологии, а также разработки, актуализации и опубликования информационно-технических справочников по наилучшим доступным технологиям».

1    Статус документа

Настоящий справочник НДТ является документом по стандартизации.

2    Информация о разработчиках

Справочник НДТ разработан технической рабочей группой «Производство основных органических химических веществ» (ТРГ 18), состав которой утвержден приказом Росстандарта от 4 марта 2016 г. № 233 «О создании технической рабочей группы «Производство основных органических химических веществ» (в редакции приказа Росстандарта от 18 июля 2016 г. № 1048).

Справочник НДТ представлен на утверждение Бюро наилучших доступных технологий (далее — Бюро НДТ) (www.burondt.ru).

3    Краткая характеристика

Справочник НДТ содержит описание применяемых при производстве низших олефинов и диенов, ароматических соединений, кислородсодержащих органических соединений, дихлорэтана и винилхлорида технологий, использующихся в производстве и реализованных на территории Российской Федерации технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, водопотребление, повысить энергоэффективность, ресурсосбережение Из описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов определены решения, являющиеся наилучшими доступными технологиями (НДТ). Для НДТ в справочнике НДТ установлены соответствующие технологические показатели НДТ

4    Взаимосвязь с международными, региональными аналогами

При разработке справочника НДТ был использован справочник Европейского союза по НДТ «Крупнотоннажное производство основных органических химикатов» (Best Available Techniques (ВАТ) Reference Document in the Large Volume Organic Chemical Industry).

VIII

ИТС 18—2016

5    Сбор данных

Информация о технологических процессах, низших олефинов и диенов, ароматических соединений, кислородсодержащих органических соединений, дихлорэтана и винилхлорида технологий была собрана в процессе разработки справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Госстандарта от 23.07.2015 г. № 863.

6    Взаимосвязь с другими справочниками НДТ

Взаимосвязь настоящего справочника НДТ с другими справочниками НДТ. разрабатываемыми в соответствии с распоряжением Правительства Российской Федерации от 31 октября 2014 г № 2178-р, приведена в разделе «Область применения»

7    Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие

Настоящий справочник НДТ утвержден приказом Госстандарта от 15 декабря 2016 г. № 1884

Настоящий справочник НДТ введен в действие с 1 июля 2017 г., официально опубликован в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru).

IX

ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ

ПРОИЗВОДСТВО ОСНОВНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Production of basic organic chemicals

Дата введения — 2017-07-01

Область применения

Настоящий справочник НДТ распространяется на следующие основные виды деятельности:

-    производство низших олефиновых и диеновых углеводородов, в частности, производство этилена, пропилена, изобутилена, бутадиена и изопрена;

-производство ароматических соединений, в частности, бензола, этилбензола, изопропилбензола, стирола, а-метилстирола;

-    производство кислородсодержащих соединений, в частности, производство метанола, этанола, бутиловых спиртов, 2-этилгексанола, фенола и ацетона, оксидов этилена и пропилена, этиленгликолей, формальдегида, метил-третбутилового и метил-трет-амилового эфиров, терефталевой и акриловой кислот и их эфиров;

-    производство хлорсодержащих органических веществ, в частности, производство дихлорэтана и винилхлорида;

-    производство азотсодержащих органических веществ, в частности, производство нитрила акриловой кислоты и высших алифатических аминов.

Справочник НДТ также распространяется на следующие процессы, связанные с основными видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы эмиссий или масштабы загрязнения окружающей среды;

-    хранение и подготовка сырья;

-    методы предотвращения и сокращения эмиссий, образования и размещения отходов;

Справочник НДТ не распространяется на:

-    производства органических веществ, основу которых составляют процессы переработки нефтяных фракций (подготовка и перегонка нефти, каталитический риформинг, каталитический крекинг, гидроочистка и другие), вошедшие в справочник НДТ «Переработка нефти»;

1