我国环氧丁烷产业链韧性将大幅度的提高
近日，全球首套4000吨/年CHP（过氧化氢异丙苯）法制环氧丁烷装置在燕山石化一次开车成功，产出合格的高纯度环氧丁烷产品。该装置采用中国石化自主研发成套技术建成，进一步拓展了中国石化在精细化工领域的技术版图。装置投产后将大幅提升我国环氧丁烷产业链韧性和安全水平，为我国环氧丁烷下游产业降成本、提质量、拓宽应用场景提供有力支撑。本版专题展示中国石化打造全球首套CHP法制环氧丁烷装置的精彩实践。
环氧丁烷又称1,2-环氧丁烷、氧化丁烯等，是一种具有三元环结构的有机物，是重要的化工原料，大多数都用在制造中间体和聚合物，如碳酸丁烯酯、1,2-丁二醇等，也可作为色谱分析的标准物质，还可用来制造泡沫塑料、合成橡胶、非离子型表面活性剂等。
目前，国内环氧丁烷生产企业较少，规模普遍较小，且大多采用氯醇法，产品国内市场占有率不足10%。国内市场主要依赖进口巴斯夫（采用环氧化法）的产品，国产环氧丁烷与巴斯夫产品相比缺乏竞争力。我国首套4000吨/年CHP（过氧化氢异丙苯）法制环氧丁烷装置投产后，将使我国环氧丁烷市场格局出现巨大转变，燕山石化将成为国内最大的环氧丁烷生产企业，可大幅度的提高我国环氧丁烷产业链韧性和安全水平，为我国环氧丁烷下游产业降成本、提质量、拓宽应用场景提供有力支撑。
燕山石化4000吨/年CHP法制环氧丁烷装置采用上海院成套技术，产出的环氧丁烷产品纯度达99.97%，相关指标优于国内外同类技术水平，具有工艺路线简洁高效、产品质量优、产生“三废”少的优点。
上海院从2013年开始做CHP法制环氧丁烷技术开发，研究人员根据丁烯、CHP和环氧丁烷的分子结构特点，及环氧化反应体系对催化剂结构及性能的要求，根据仿生学原理，创制具有新型超微纳米结构的丁烯环氧化催化剂，并成功开发了CHP法催化选择氧化丁烯生产环氧丁烷的新技术，于2016年11月完成中试。2017年6月，4000吨/年CHP法制环氧丁烷工艺包通过集团公司评审，专家一致认为：该技术属全球首创，应快速推进工业化。该装置的成功开车标志着中国石化CHP法制环氧丁烷技术取得重大突破，对丁烯资源的产业链延伸和增值创效利用具备极其重大意义。下一步，项目团队将继续做好装置操作的优化调整，进一步做好产品应用研究，拓宽产品下游应用领域。
燕山石化4000吨/年CHP法制环氧丁烷装置由上海工程公司负责设计，工艺包采用上海院研发的CHP法制备环氧丁烷工艺技术。
上海工程公司作为设计单位，负责从项目可行性研究到详细设计的前期阶段。在项目推进过程中，该公司选派专家骨干投入项目，同时坚决贯彻本质安全设计的基本要求，一方面与业主及专利商保持紧密合作，弄懂吃透工艺的每一个模块、每一个单元的流程；另一方面配备安全专业小组，统一负责项目的安全评估。
“工艺没有最好的，只有更优的”。在设计和建设过程中，该公司多次开展技术评审和交流，对安全和自动控制方面持续进行设计优化。在高风险的原料缓冲单元，上海工程公司与业主单位多次研究工艺控制方案，设置多道保险规避风险。进入施工阶段，该公司设计团队搭建线上、线下保障平台，同步提供工程技术服务，及时答疑解惑，做好施工支撑工作，推动项目顺利中交和成功开车。
全球首套4000吨/年CHP法制环氧丁烷装置由燕山石化改制企业——北京燕华工程建设有限公司承建。在业主方燕山石化和监理方等单位的有效组织和协调下，燕华工程公司制定安全管理方案及管控措施，优化钢结构、工艺管道的预制深度，高质量、高标准完成项目建设，工程质量契合设计和有关技术规范、标准，工程质量评定合格率达100%，工艺管道焊接一次合格率为96.2%，施工全套工艺流程安全零事故。
燕山石化拥有我国最早的苯酚丙酮生产装置及丁烯资源，但苯酚和丙酮产品盈利能力差、抗风险能力不强，整体效益不理想，且丁烯资源没有正真获得高效利用。燕山石化4000吨/年CHP法制环氧丁烷装置开车成功，在实现资源优化配置的同时，可有效提升环氧丁烷的国产化替代率。
为确保装置一次开车成功，燕山石化在线验证联锁运作情况，组建最强开车团队，每日对接进度，不断细化完善装置开车投料方案，实现装置一次投料开车成功，产出合格的高纯度环氧丁烷产品。
下一步，燕山石化将按照每个客户产品试用情况，持续优化装置运行、摸索最优工况，做好装置长周期运行的基础数据收集分析工作，保障装置平稳高效运行。
CHP法制环氧丁烷技术具有安全性高、产生“三废”少等优点，是一种环境友好的绿色清洁生产的基本工艺，但研发过程并非一帆风顺。
首先要开发具有高活性、高选择性及稳定性的催化剂。含钛介孔分子筛催化选择氧化丁烯制环氧丁烷时，其催化活性和选择性差，容易失活，不足以满足作为工业催化剂的要求。上海院项目研发负责人金国杰急得团团转，但静下心后，他通过改善介孔材料的结构和表面特性，改进含钛介孔分子筛催化性能。他一心扑在实验室，加班加点把灵感付诸实践，找到了催化剂失活的症结，终于成功制出性能优异的具有超微纳米结构和超疏水特性的高效丁烯环氧化催化剂。
催化剂扩试是催化剂走向工业应用的重要环节，但丁烯环氧化催化剂生产的基本工艺复杂、流程长、影响因素多，稍许偏差都可能会导致催化剂性能大打折扣。在催化剂扩试期间，金国杰和科研骨干、操作人员在扩试现场简易房驻守，根据催化剂性能评价结果及时作出调整工艺参数。经过3个多月的扩试研究，终于打通全部流程，扩试催化性能达到实验室研究水平，生产的基本工艺得到定型，具备工业生产和应用条件。
由于市场采购环氧丁烷价格昂贵，为降低开车成本，开车团队决定采用正开车方案，这样可节省近百万元的开车垫料费用，但同时也由于产品精制单元缺少足够的产品运行时间，导致系统中的残余水分进入环氧丁烷产品，使环氧丁烷的水含量较高。为此，上海院项目成员与车间技术、操作和分析人员全程提供工艺操作指导，一直在优化操作参数，最终在极短的时间内顺利产出纯度达99.97%、水含量低于50ppm的优级环氧丁烷产品，并实现装置满负荷平稳运行。
问：4000吨/年CHP法制环氧丁烷装置开车成功对我国环氧丁烷产业发展有何重要意义？在国际上处于什么水平？
李木金：目前我国环氧丁烷主要依赖进口，国内生产企业较少，规模普遍较小。从全世界看，目前环氧丁烷产能集中度较高，主要来自于少数国外厂商，产品营销售卖由其垄断，市场行情报价偏高。
现阶段，国内厂家环氧丁烷生产的基本工艺仍以氯醇法工艺为主，先采用次氯酸使丁烯-1氯醇化，然后环氧化得到环氧丁烷产品。氯醇法工艺环境污染严重，在安全环保日趋严格、产业体系优化调整的背景下，对氯醇法工艺限制加大，环氧丁烷生产企业必将迎来转型升级。开发一体化、环境友好的环氧丁烷生产技术是国内外生产技术的重点发展趋势，也是打破国外垄断、实现自主创新的迫切需求。
目前，国际上尚无CHP法制环氧丁烷工业生产装置的报道。对比其他技术，该技术在收率、环保、投资效益等方面处于世界领先水平。
李木金：燕山石化4000吨/年环氧丁烷装置是全球首套采用CHP法制环氧丁烷技术的工业化装置，该技术以CHP和丁烯为原料，丁烯环氧化得到环氧丁烷产品，CHP还原得到α,α-二甲基苄醇，环氧丁烷和α,α-二甲基苄醇可分别作为高的附加价值产品做销售。
与氯醇法生产技术相比，CHP法制环氧丁烷技术具有安全性高、技术经济性优、产品纯度高、绿色环保等优点。
此外，该技术与其他二甲基苄醇生产技术（硫化碱还原CHP制DMBA）相比，具有工艺流程简单、催化剂稳定性高且装置投资少的优点，更重要的是解决了大量含硫废水带来的环保成本高的问题。因此，该技术是环境友好的原子经济性环氧丁烷绿色合成新工艺。
李 国：一是抓牢装置本质安全。环氧丁烷项目生产运行团队先期介入装置设计与施工阶段，从安全角度提出意见建议，科学设置关键报警指标，采取分级报警模式，对偏离指标的情况及时报警提醒；科学设置自动联锁，在线验证联锁运作情况，确保正确响应；设置火焰探测器、消火栓、消防炮、应急水等，保障应急物资充足。
二是全面统筹开车管理。组建由装置主管、技术骨干、班组长、操作人员组成的开车团队，关键人员驻厂保持24小时在线，提供人力资源保障；将DCS系统操作与装置现场操作相结合，对开车团队进行精准培训；建立厂级、装置级、班组级三级巡检制度，落实巡检要求，明确责任划分。
三是增强应急处置能力。针对装置物料特性、工艺特点及安全风险评估情况，开车团队编制装置应急预案并开展“四不两直”演练，确保应急处置能力到位。
四是不断优化装置运行。技术方、设计单位、保运机电仪等各方力量时刻关注装置运作情况，动态调整开车投料方案，保证开车过程安全环保有序。
杨建平：一是在工程设计中首先要坚持本质安全设计，使用先进安全工艺。环氧丁烷装置采用了多段串联、段间撤热的环氧化固定床反应工艺及反应器高级控制管理系统，既实现了反应热的有效控制，又保证了CHP的最大限度转化，实现装置的本质安全。
二是提升数字化水平。该装置涉及的物料多为危险化学品，尤其是反应原料CHP容易分解，工艺上需要严格把控它的浓度和温度。
三是抓实关键环节，对高风险原料进行缓冲处理，一直在优化工艺控制方案，规避风险，进一步提升环氧丁烷装置的安全性。