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1、1.1 编制依据和原则a. 充分依托公司现有公用工程进行建设，降低单位加工成本，提高整体抗风险能力，节省建设投资。b. 依靠科技进步，坚持科研、设计、生产紧密结合的原则，采用技术先进、生产可靠，技术含量高的工艺技术，提高产品质量，降低投资，减少消耗，提高回报。c. 严格执行国家、地方及主管部门制定的环保和职业安全卫生设计规定、规程和标准。1.2 项目背景及建设的必要性1.2.1 项目建设的必要性汽车工业的发展，节能和环境保护的紧迫性，推动着汽油产品更新换代。为满足新的汽油规格，我国炼油厂面临的一个重要问题是如何提高汽油辛烷值。提高汽油辛烷值办法有如下途径：（1）工艺法，即提高炼油工艺技术，如催
2、化裂化、催化重整、烷基化、异构化等；（2）调合法，即调入高辛烷值组份，如工业异辛烷、甲基叔丁基醚（MTBE），醇类等；（3）添加剂法，即添加汽油抗爆剂。工艺法和调合法虽是提高辛烷值的主要手段，但存在着投资大、资源有限以及改变汽油的馏程等问题，往往不易实现最佳生产组合和缺乏适度的灵活性。特别是生产高辛烷值汽油时，单纯采用工艺法和调合法达到目标比较困难或代价较高。实践证明，添加抗爆剂是提高汽油抗爆性能经济有效的方法。世界各国生产的汽油中，除有特殊要求外，都采用加入一定数量的抗爆剂，作为提高汽油辛烷值的一种补充手段。四乙基铅是提高汽油辛烷值最经济有效的抗爆剂，多年来在世界上广泛使用。但是四乙基铅是剧
3、毒物，其毒性无法消除。随着世界人口的增长，汽车的大量增加，汽车排气造成的环境污染，威胁着人类的健康。在人口密集的大城市，问题尤为严重。因此，各发达国家纷纷制订环境保护法，对汽油含铅量加以限制，从1999年7月1日起，中国石油化工集团公司全面停止生产车用含铅汽油，全部改产无铅汽油，到目前为止，包括我国在 内的许多国家和地区已实现了汽油无铅化。随着汽油无铅化的进程，人们开始大量使用MTBE来调全汽油，但MTBE添加量较大（10-15%），成本高，经济性差，后因MTBE在美国加州造成地下污染，美国部分地区已禁止在汽油中使用MTBE，因内许多用户逐渐开始寻找其它种类的汽油抗爆剂。多年来，人们尝试过许多
4、金属和非金属抗爆剂，经实践证实，锰基有机化合物是品质优良的抗爆剂之一，抗爆效率是四乙基铅的两倍。汽油中添加锰基抗爆剂，在提高辛烷值的同时减少汽油尾气中NO2、CO、HC、CO2等有害气体的排放量，并对汽车尾气三元催化器有改善作用。从使用成本上看，与工艺法、调合MTBE等方法相比，使用锰基抗爆剂增加汽油辛烷值费用最低，因此，锰基汽油抗爆剂是极有价值的辛烷值改进剂，而成为人们争相研究的抗爆剂。目前，锰基汽油抗爆剂作为生产高标号无铅汽油的最佳添加剂，而广泛应用于国内外各大炼油厂，保守地估算，国内锰基汽油抗爆剂年需求量在2200吨以上。该抗爆剂简称KMT，是进口MMT的创新产品。经过 齐鲁化工研究院、
5、洛阳研究院等单位研究讨论，大家认为该项目有较高的技术含量，经济效益显著，符合汽油抗爆剂发展趋势，市场前景好，应加紧运作。经过几年的努力，虽然有了长足发展。但随着市场形势的变化，公司原有的的经营优势已逐渐变弱，寻找新的经济增长点成为当前较为迫切的工作，该项目的建成，完全可以成为新的增长点。该项目的产品为符合环保要求的绿色产品，高效、无毒、使用费用低，符合今后的发展方向，市场容量巨大，有进一步扩大生产的市场基础；该项目投资少、附加值高、技术先进、并可申请为民营科技企业、高新技术企业等，取得税收优惠。1.3 项目范围本项目建设内容为400t/a新型无铅汽油抗爆剂KMT装置界区内工程设计，所需公用工程
6、及其他辅助生产设施可充分依托原有设施。本工程主要由生产车间、原料预处理车间、原料库、成品库、化验室组成。1.4 国内外现状1.4.1 生产现状目前，锰基无铅汽油抗爆剂主要有甲基环戊二烯三羰基锰及环戊二烯三羰基锰两种。甲基环戊二烯三羰基锰（CH3C5H5Mn（CO）2），简称MMT，1953年由美国乙基公司开发，1974年至1977年间被用于无铅汽油，于1995年7月17日，美国环保局批准乙基公司的MMT用于无铅汽油。甲基环戊二烯三羰基锰（CH3C5H5Mn（CO）2）是一种与MMT相类似的锰基抗爆剂，在提高辛烷值功效上与MMT不相上下，只是凝点较MMT要高，常温下呈固态，需要配成溶液后方可使用
7、。锰基抗爆剂在美国、加拿大、俄罗斯等国家已应用多年，但在国内锰基抗爆剂的应用才刚刚起步。目前，这类产品国内尚无生产厂家，国内市场全部由美国乙基公司的产品（MMT）所垄断。为了开发出适用的锰基抗爆剂生产技术，国内许多科研单位及生产厂家都在致为于该项目课题的研究。其中，它所开发的锰基无铅汽油抗爆剂，其主剂为甲基环戊二烯三羰基锰（CH3C3H3Mn（CO）2），简称KMT采用分步连续合成工艺进行生产，该工艺具有投资少、生产效率高、便于操作等优点。该技术为国内首创，达到国际先进水平，现已具备工业化生产条件。1.4.2 价格现状据市场调查，国内市场进口锰基抗爆剂售价为30万元/吨，根据市场实际情况和成本
8、核算，我们初步定价为25万元/吨。1.5 研究成果1.5.1 结论a锰基抗爆剂产品是目前及今后几年中最好的汽油抗爆剂，由于基优良的性价比，对炼油厂有一较大的吸引力，年需求量在3377吨以上；b、直到1998年以后，锰基抗爆剂在国内才开始应用，目前国内生产厂家只有4家，规模在750吨/年左右，具有较大的市场空间，产品供不应求；该项目投资。技术含量高，属填补国内空白项目，采用该技术生产的产品具有较强的竞争优势；c、该项目原材料立足国内，供应充足，厂址条件好，公用设施齐全；d、项目无复杂设备，全部国产化，半年内可建成投产；e、采用齐鲁石化研究院KMT生产技术，建设400吨规模的装置可取得较好的经济回
9、报，投资利润率为62.08%，能很快收回投资；f、该项目盈亏平衡点产量为17吨/年，盈亏平衡点生产能力负荷率为34%，有较强的抗风险能力。总之，本项目的建成可为项目实施单位带来良好的经济效益，同时又可为 社会提供一种高效、无毒、有利环保的新型汽油抗爆剂，建设该项目是必要的，也是可行的。1.5.2成果来源本项目技术成果由齐鲁化工研究院提供，研究院瞄准世界汽油抗爆剂研究的前沿，结合我国国情和资源情况，从1992年起便开展无铅汽油抗爆剂的研究。经过多年的努力，开发出了以环戊二烯三羰基锰为主体的新型无铅汽油抗爆剂。抗爆剂技术创新主要在于：（1）独特的生产合成工艺。2 市场分析及预测2.1 锰基抗爆剂在
10、国内的应用随着汽油产量的增长，随着70#汽油的淘汰以及对90#、93#、97#高标号汽油的需求，汽油抗爆剂使用量的增长将会超过汽油的增长。而目前广泛使用的锰基抗爆剂成为提高汽油标号的最佳抗爆剂，以其使用方便、用量少、不增加汽油中芳烃烯烃含量、成本低、节油、能改善汽油尾气、元毒等特点，越来越受到重视。应该说，在2000年以前国内对使用锰基抗爆剂还存在争议。2000年起执行的汽油新国标已明确可以使用锰基抗爆剂（限量Mn元素含量不大于0.018g/l），接着中石化公司也下文允许使用锰基抗爆剂，这为锰基抗爆剂在全国的使用铺平了道路。目前锰基汽油抗爆剂主要用于以下几种情况：a、炼油厂达不到90#的催化汽
11、油添加锰基抗爆剂，生产90#汽油；b、炼油厂90#催化汽油添加锰基抗爆剂，生产93#汽油；c、催化汽油调合一部分直馏汽油后（最高可调入15%的直馏汽油），添加0.018g锰/l的抗爆剂，生产90#汽油，从而消化掉一部分直馏汽油，并能减少汽油中的硫含量和烯烃含量；d、93#重整汽油添加0.018g锰/l的抗爆剂生产97#汽油或90#汽油调合MTBE后再添加该类抗爆剂，生产97#汽油；e、除炼油厂外，各地石油公司也可使用该类抗爆剂来提高汽油标号，以获得更多利润。国库汽油标号由90#提高到93#后，每吨可获取280元左右的差价收入，锰基抗爆剂添加成本为30-40元，而相应MTBE调合成本为80元以上
12、，在经济效益方面，锰基抗爆剂对各公司有较大的吸引力。经调查，国内锰基汽油抗爆剂主要用于重整装置加工能力较小或催化汽油达不到90#的炼油企业。国内部分炼油厂抗爆剂使用情况请参见表2-1表2-1 国内部分厂家锰基抗爆剂使用情况序号厂家年用量（吨）主要用途备注1辽河石化厂35FCC汽油达不到90#，目前使用MMT无重整装置2华北炼油50直馏汽油量大，重整装置小，靠添加MMT来消耗一部分直馏汽油3燕山石化炼油厂50有重整装置，但生产97#汽油时为了使芳烃不超标而使用MMT有时也使用MTBE4新疆石油60FCC汽油RON只有89，需要加入抗爆剂MMT5广饶石化炼油厂10欲将直馏汽油调入催化汽油中，使直馏
13、汽油增值，拟用MMT6大庆石化公司炼油厂100.FCC汽油RON只有89，需要加入抗爆剂MMT7胜利油田石化总厂10-20催化汽油加MMT生产93#汽油，催化汽油加直馏汽油加MMT生产90#汽油8抚顺石油二厂50-100FCC汽油RON只有89，需要加入抗爆剂MMT2.2 国内车用汽油的组成及对锰基抗爆剂的需求情况2007年国内加工原油总计为3.1亿吨，生产汽油7000万吨；2008年国内加工原油约3.3亿吨，生产汽油近7500万吨。汽油组分构成请参见表3-2。表3-2 汽油中各组分所占比例组分汽油总量中所占的比例（%）数量（万吨）备注催化裂化汽油85.16383重整汽油5.7428直馏汽油3
14、.7277烷基化汽油0.021其它5.48411合计1007500从表2看出，国内汽油中催化裂化汽油所占份额最多。重整汽油主要用于生产93#、97#等高标号汽油，暂不计入，这里主要从催化汽油入手来测算抗爆剂用量。首先，由于原油来源不同，催化汽油中至少有25%的汽油（即1600万吨）达不到90#，需要添加汽油抗爆剂，以万分之一的加工量计，应添加MMT等添加剂1600吨；其次，为了消化277万吨直馏汽油，需要调入1500多万吨的90#催化汽油，即：85%催化汽油+15%直馏汽油+万分之一MMT从而生产90#汽油，需添加MMT等添加剂约1777吨，两项合计为3377吨，也就是说车内每年需要MMT等锰
15、基抗爆剂3377吨。除了工艺法外，目前提前汽油辛烷值主要靠MTBE及MMT，而其它助剂如二茂铁、乙醇、混合苯等由于使用成本高，且存在一定的副作用，市场上很少使用。由于国内锰基抗爆剂生产厂家的生产能力只有750吨/年KMT，其余国内使用的MMT全部从美国进口，美国乙基公司的MMT产品从1998年开始进入国内市场到2000年底，短短3年时间其在中国的年销售量便达到800吨左右，年销售额约2.4 亿元，显示出巨大的市场需求。2.3 国内生产厂家及产量预测据了解，国内现有四家厂已建锰基抗爆剂生产装置，其中秦池集团为年产300吨主剂规模，装置投资5000万元， 2001年年底投产；另一家企业宜兴市兴发精
16、细化工厂，投资500万美元，建一年产300吨KMT的工业装置。抚顺一家单位建100吨规模装置，西安药剂化工厂50吨规模装置，国内总计将有750吨锰基抗爆剂的生产能力，远低于市场需求。在这种有利的市场情况下，企业产品很容易打入市场，实现利润目标。参见表303。表3-3 国内生产厂家及产量预测序号生产厂家产品类型建设规模建设投资备注1山东秦池集团KMT300吨5000万元2宜兴市兴发精细化工厂MMT300吨4000万元3抚顺KMT100吨4西安药剂化工厂KMT50吨400万元合计750吨2.4 该项目产品竞争优势与销售预测2.4.1 产品竞争优势经过多方测试显示，KMT在提高汽油辛烷值的功效上与M
17、MT类似，而在光稳定性方面优于MMT，是一种创新产品。该产品经中国石化科学院，国家石油产品质量监督检验中心等国家法定及权威单位进行抗爆试验，加剂18mg/l（锰含量），可使90#汽油提高到93#。经交通部汽车运输行业能源利用监测中心测试，加剂后的90#汽油，使尾气中CO、CH分别减少17.1%、18.2%，具有节油和减少汽车排放有害物质功能。KMT产品与其他厂家生产的锰基抗爆剂相比，在以下两方面具有明显优势；a、其他厂家生产的锰基抗爆剂光稳定性差，使用条件苛刻。如美国乙基公司的MMT产品，在运输、存贮、使用等过程中需用价值昂贵的专用设备，并且要氮气保护下操作。KMT溶解在精心筛选的专用溶剂中，
18、可有效地提高稳定性。因而给运输、存贮、使用过程带来极大的方便。b、其他厂家锰基抗爆剂装置投资大，原料成本高。如宜兴市兴发精细化工厂300吨规模投资4000万元，平均每吨投资13.3 万元，且原料成本为10-12万元/吨。而KMT平均每吨产能投资8万元，原料成本为5-6万元/吨。因此，KMT生产技术的抗爆剂产品与其他厂家的同类产品相比，具有较大的竞争优势。2.4.2 销售预测该项目投产后，首先立足于山东周边炼油厂，其中胜利石化总厂年用量约30-60吨，周边炼厂150吨，在此基础上积极开拓省内市场，并面向东北市场。在市场容量大，产品有较大的竞争优势的情况下，年销售400吨抗爆剂难度不大。3 生产规
19、模、原料及产品方案3.1 设计规模装置设计规模为新型无铅汽油抗爆剂KMT 400t/a。装置年开工时数为8000小时。3.2 原料及产品方案3.2.1 生产主剂的主要原料a. 环戊二烯：分子式H6C6，具有特殊臭味的无色液体，沸点41-42，比重0.805，不溶于水，溶于乙醇、苯等有机溶剂。生产厂家；金山石化等。b. 四氢呋喃：分子式H8C8O，沸点65，溶于水及一般有机溶剂，是一种优良的溶剂。生产厂家：石化总厂1-4丁二醇装置。c. 金属钠：熔点97.8，外观形态为圆柱钠棒（每根钠棒1900g）钠棒表面经“纯化”形成Na2O保护膜。生产厂家：淄博市临淄金丰园化工厂等。d. 氯化锰：分式子Mn
20、CL2.4H2O，块状固体。生产厂家：淮阴市清浦精细化工厂等。e. 一氧化碳：分子式CO，Tc：132.9K，Pc:3.49MPa，由一氧化碳发生器制取。3.2.2 产品性质产品主剂的理化指标见表2-1。表3-1 产品主剂理化指标项目指标项目指标外观黄色结晶机械杂技及水分无熔点或凝点熔点77溶解性（加剂汽油）易溶C、H分析C47% H=2.45%羰基红外分析在1900cm-1左右处可见三个羰基峰4 工艺技术方案4.1.1 生产方法、工艺流程本项目采用新型无铅汽油抗爆剂生产技术进行生产。产品主要由环戊二烯三羰基锰为主剂，协同能改善发动机综合使用性能的10多种抗爆副剂组成。其主剂环戊二烯三羰基锰的
21、研制开发，是以我国来源丰富的廉价煤焦油苯前馏分和乙烯副产碳五馏分分出的环戊二烯为主要原料，由于原料直接选用副产品下脚料，使产品成本大幅度降低，价格上具有较强的竞争力。对于主剂的合成，国外多采用单釜间歇合成法或一步合成法进行生产。生产复杂、效率低、单位产量能耗高；反应在高温和300多大气压CO、H2苛刻条件下进行，设备要求条件高。而我们合成方法克服上述不足，提供一种适合国情、反应条件比较缓和（150、60-105个大气压）的分步连续合成法，具有投资少、生产效率高、便于操作、关键过程可实现自动化控制等优点。原秦池酒厂采用俄罗斯技术、投资5000万元正在建设类似的装置，而本技术如建相同规模装置只需1
22、/3-1/2投资。主剂合成工艺如下： Na MnCL2 COCpH CpNa Cp2Mn CpMn(CO )3 6MPa4.2.2 原料预处理包括环戊二烯解聚：环戊在自然储存过程中，会自发地生产部分双环戊二烯，必须解聚会才能使用。4.2.3 合成KMT包括环Na反应过程及高压合成过程。4.2.4 主剂（KMT）精制将高压反应所得到的精KMT放入蒸馏釜中进行蒸馏精制。4.2.5 配制KMT溶液采用研制的专用配方，在反应釜中，将主剂KMT配制成20%的溶液，便可装桶入成品库房。4.3 主要生产设备年产400吨主剂规模的和生产装置主要生产设备见表3-2：表4-2 50吨主剂规模的和生产装置主要生产设备表序号名称数量规格参考厂家1高压反应釜2威海化工器械厂2不锈钢反应釜2同上3蒸馏釜1同上4不锈钢解聚塔1自制5CO高压贮罐3威海化工器械厂6制冷机2烟台冷冻机厂7机泵8流量6m3/h8电动葫芦14.4 主要原料的质量要求四氢呋喃要求纯度应为99.9%以上，其它原料无特别要求，按照有关国标或行业标准验收，达到工业一级便可。
