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1、第一章 概论 . 1 1.1项目概况 . 1 1.2设计依据及原则 . 1 1.2.1 设计依据 . 1 1.2.2 设计原则 . 1 1.3可行性研究范围 . 2 1.4研究结论 . 2 1.4.1综合结论 . 2 1.4.2存在的问题和建议 . 2 第二章 市场预测 . 4 2.1国内外市场预测 . 4 2.1.1 乙烯市场 . 4 2.1.2 丙烯市场 . 4 2.2 产品价格分析 . 5 2.2.1 乙烯产品 . 5 2.2.2 丙烯产品 . 6 第三章 产品方案选择及生产规模 . 8 3.1 产品方案选择 . 8 3.2 生产规模 . 8 3.2.1 生产规模确定的原则 . 8 3.
2、2.2 生产规模 . 9 第四章 工艺技术方案 . 11 4.1 HPPO工艺方案的选择 . 11 4.1.1 原料路线确定的原则和依据. 11 4.1.2 国内外研究进展 .11 4.1.3 工艺方案的比较和选择 . 14 4.2 HPPO工艺流程说明 .15 4.2.1 反应系统 . 15 4.2.2 急冷净化系统 .16 4.2.3 压缩系统 . 16 4.2.4 分离系统 . 16 4.3 热集成技术 . 17 4.3.1 设计概述 . 17 4.3.2 能量优化过程 . 18 第五章厂址选择 . 23 5.1准格尔旗投资环境 . 23 5.2 大路煤化工基地概况 . 26 第六章投资
3、估算 .32 6.1 设备购置费用 .32 6.2 Lang因子.33 第七章 经济效益和社会益 .36 7.1 生产成本估算 . 36 7.1.1 直接生产费用 . 36 7.1.2固定费用 . 38 7.1.3 工厂管理费用 . 38 7.1.4 销售费用 . 38 7.2 经济评价 . 40 7.2.1 项目损益 . 40 7.2.2盈利能力分析 . 42 7.3 不确定性分析 . 44 7.3.1 盈亏平衡分析 . 44 7.3.2单参数灵敏度分析 . 44 7.3.3 多参数灵敏度分析 . 45 7.4 社会效益 . 47 第一章 概论1.1项目概况 环氧丙烷( PO)是一种重要的有
4、机化工原料, 在丙烯衍生物中仅次于聚丙烯并超过了丙烯腈, 成为第二大丙烯衍生物。PO的最大工业用途是制备聚醚多元醇,生产聚氨酯;其次是生产丙二醇;还是非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂及润湿剂等的主要原料,在化工、建筑、汽车、油田、纺织、医药、食品及化妆品等行业得到广泛应用。2004年全球PO产能6175Mt/ a,消费量为612Mt,其中聚醚多元醇占65% ,丙二醇占20% ,其他产品占15%。 PO生产工艺有以美国Dow公司为代表的氯醇法,以美国Lyondell (原Arco)公司为代表的共氧化法和日本住友化学公司开发的过氧化异丙苯(CHP)法。我国PO生产始于上世纪60年代,目前国
5、内已拥有生产企业近20家,产能约500 kt/ a,均用氯醇法,其中生产能力10 kt以上的生产企业有中国石化高桥石化三厂、金陵石化化工二厂、锦西化工总厂、天津渤海化工集团公司、山东东大化工集团公司、山东滨州化工集团、江西九江化工厂、福建东南电化股份有限公司等,沈阳化工集团40kt/ a PO装置已于2004年8月建成投产。随着聚氨酯工业的飞速发展,我国对PO 的消费量也快速增长。2004年我国PO表观消费量约为640 kt,其消费比例为聚醚多元醇6910% ,表面活性剂1616% , 丙二醇313% , 碳酸丙烯酯218% ,其他813%。预计今后几年,我国PO需求年增长率为11%13%,估
6、计2005年我国PO需求量将超过680 kt, 2010年则可达到900 kt,而聚醚多元醇在PO消费中绝对量仍将遥遥领先,所占比例也有望增大。近7年我国PO供需状况见表1。表1近7年我国PO供需状况kt年份产量进口量表观消费量年消费增长率%,1998158.40.87159.316.401999236.020.9256.961.302000252.028.8280.89.302001330.036.4366.430.502002320.152.9373.01.802003413.6115.6529.541.1962004450.0191.3640.020.871.2 项目设计依据、标准及原则
7、1.2.1 设计依据1、2013 “三井化学杯”第七届大学生化工设计竞赛参赛指导书 2、化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定 2005年10月 3、国家在化学工程、环境保护等方面相关法律法规及政策 4、化工、机械、环保的等方面相关国家标准1.2.2 项目使用的专业标准规范中华人民共和国安全生产法；建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定原劳动部第3号令（1996）；工业企业设计卫生标准（GBZ1-2010）；工作场所有害因素职业接触限值（GBZ2.2-2007）；石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）；建筑设计防火规范（GB50016-2006）；建筑物防雷设计规定（GB500
8、57-2010）；爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-92）；石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范（SH3063-1999）；化工企业安全卫生设计规定（HG20571-95）；压力容器安全技术监察规程（1999年版）；压力管道安全管理与监察规定劳动部发1996140号；建筑照明设计标准（GB50034-2004）；工业粉尘排放标准执行（GB16297-1996）；工业企业厂界噪声标准执行（GB12348-2008）；污水综合排放标准执行（GB8978-1996）；大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）；危险废物焚烧污染控制标准（GB18484-2001）；
9、化工建设项目可行性研究投资估算编制办法（国家石化局（1999）第195号文）。1.2.3 项目设计原则（1）本项目的目标是为某一石化/煤化总厂设计一座丙烯制基本有机化工原料生产环氧丙烷的厂；（2）项目建设遵守国家的各项政策、法规和法令，符合国家的产业政策、投资方向及行业和地区的规划，贯彻有关部门的颁发标准和规范合理安排建设周期，严格控制工程建设项目的生产规模和投资； （3）采用成熟而先进可靠的工艺生产技术，确保操作运行稳定、能耗低、三废排放少、产品质量好；（4）产品生产和质量指标符合国家及地方颁发的各项相关标准； （5）充分依托陕西延长石油现有条件和发展形势，有效地控制工程总投资，加快建设进度
10、，降低产品的生产成本，以使本项目达到较好的经济效益。（6）在保证工艺生产安全、可靠的前提下，尽可能利用国产化的设备、材料，并控制投资在合理范围内； （7）为减小一次投资规模，活跃资金周转，采用滚动建设原则，即一次规划，分期建设。（8）牢固树立“预防为主，安全第一”的思想，确保建设工程项目的安全实施，切实落实“三同时”的规定，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，确保工程施工安全和施工质量。（9）遵循现行防火、安全卫生及劳动保护等有关规范，确保本项目在投产后能安全稳定生产，保障劳动者在劳动过程中的健康和安全。（10）重视环境保护、安全和工业卫生，设计中选用清洁生产工艺，三废治理、消防、安全
11、、劳动保护措施必须与主体装置同时设计、同时建设、同时投运，污染物的排放必须达到规定的指标，并保证工厂安全运行和操作人员的健康不受损害； （11）综合考虑经济效益和可持续发展，改进工艺、技术，节能减排，循环利用，最大限度减少对环境的污染。（12）坚持“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重”的原则，按照国民经济和社会发展的长远规划，行业、地区的发展规划，在项目调查、选择中对项目进行详细全面的论证； 1.3可行性研究范围根据总体规划工程项目，可行性报告主要包括下述内容： 1、 MTO工厂总体规划； 2、 项目市场预测； 3、 技术路线对比论证； 4、 厂址选择； 5、 项目经济效益、社会效益评价
12、。 1.4研究结论1.4.1综合结论 经过项目可行性研究，本项目技术可行，在环保、节能等方面均符合国家相关规定，并且可以产生较好的经济效益和社会效益。1.4.2存在的问题和建议在可行性研究中同时发现，甲醇制烯烃（MTO）项目存在如下问题：技术对外依赖性强，自主知识产权较少。 为解决以上问题，本组提出如下建议，并在本工艺设计中得到了充分体现： 增加生产成本中的研发费用，鼓励使用新技术、新材料、新设备。 第二章 市场预测2.1国内外市场预测 2.1.1 环氧丙烷市场2.1.1.1国际发展现状目前世界PO年生产能力已达到6.8M,t预计到2007年将达到7.23M,t其中亚洲将成为产能增长最快的地区
13、。过去15年,国内PO需求在下游衍生物的强劲拉动下快速增长,消费量从1991年的50kt增加到2005年的648k,t增长近13倍,年平均增长率高达22.6%。其中,聚醚多元醇行业的消费总量达到550k,t占总消费量的84.9%,这一比例远高于全球平均水平。近年来,随着中国聚氨酯行业的快速发展,国内大量新建、扩建聚醚多元醇工厂,聚醚多元醇自给率逐年提高,到2005年自给率已达83.5%, PO需求也大大增加,预计到2010年我国PO的总需求量将达到1.28M t。2006年中国海洋石油总公司与Shell公司采用乙苯共氧化法在广东惠州兴建了年产250kt的PO生产装置,打破了我国PO生产单纯依赖
14、氯醇法的格局1。随着我国精细化工和聚氨酯行业的发展,对PO的总体需求将逐年增长,供需矛盾日益紧张,所以PO的生产能力仍存在较大的缺口。2007年4月18日,由中国石化镇海炼油化工股份有限公司和利安德中国控股有限公司共同投资的宁波镇海炼化利安德化学有限公司PO /苯乙烯合作项目进入实质运营阶段,将于2009年底建成年产285ktPO和620kt苯乙烯的生产装置,也是目前世界上最大的PO /苯乙烯生产装置2。随着国内大量新建、扩建装置投入生产,预计到2010年PO的供需情况将从供不应求逐步趋向平衡。2.1.1.2国内发展现状2010 年上半年，在国际国内复杂的环境下，中国经济增长速度适度回落，但仍
15、然总体保持了回升向好的发展态势，正朝宏观调控的预期方向发展。上半年国内生产总值172,840 亿元，按可比价格计算，同比增长11.1%，比2009 年同期加快3.7 个百分点。这个增长速度，为实现全年国民经济增长的预期目标打下了一个良好基础。上半年，经济运行质量得到改善，国家、企业和个人收入都稳定增长。上半年财政收入43,350 亿元，增长27.6%，2009 年同期为下降2.4%；1-5 月份，全国规模以上工业企业实现利润15,396 亿元，同比增长81.6%，2009年同期为下降22.9%。上半年，城镇居民人均可支配收入9,757 元，同比增长10.2%，扣除价格因素，实际增长7.5%；农
16、村居民人均现金收入3,078 元，增长12.6%，扣除价格因素，实际增长9.5%。2010 年下半年中国经济虽无“二次探底”之忧，但宏观调控却面临诸多两难选择。中共中央政治局召开会议讨论研究当前经济形势和经济工作时提出，要清醒认识当前我国经济运行面临的困难和挑战，坚定信心，统筹兼顾，切实落实中央决策部署，加强政策引导和工作力度，坚定不移保持我国经济平稳较快发展。2010 年1-6 月份，全国24 个地区规模以上工业企业实现利润16111 亿元，同比增长71.8%，增幅比1-5 月份回落11.2 个百分点。在39 个工业大类行业中，36 个行业利润同比增长，1 个行业减亏，2 个行业利润下降。与
17、1-5 月份相比，31 个行业利润增幅回落，5 个行业增幅提高。24 个地区规模以上工业企业实现主营业务收入259019 亿元，同比增长36.5%，增幅比1-5 月份回落2.4 个百分点。6 月末，24 个地区规模以上工业企业应收帐款44979 亿元，同比增长26.4%，增幅比5 月末提高0.1 个百分点。产成品资金18094 亿元，同比增长11.7%，增幅比5 月末加快1.8 个百分点。2010 年以来，在国内外良好经济环境的支持下，我国经济继续保持增长态势，但不能忽视的是，当前经济发展环境仍极为复杂，经济运行中还存在一些潜在的系统性风险。对此必须引起高度重视，并从现在开始即着手进行化解，否
18、则有可能孕育着危机的因素，决不能掉以轻心，风险防范应警钟长鸣。总的来说2010-2015 年，中国环氧氯丙烷行业的机遇与挑战并存。2.1.2 丙烯市场2.1.2.1国际发展现状随着全球经济的飞速发展，化工、石化、轻烃等行业发展迅速，对重要的石化原料丙烯的需求迅猛增长。业内人士指出，2005-2010年间，全球对丙烯需求的年均增长率为4.3%，已超过了对乙烯需求增长率：对丙烯的需求量从1990年的3000万吨增加到1995年的3800万吨，1996年的4200万吨，继续增加到2000年的5000和2010年的7500万吨。就地区间的需求看，2008年，亚洲对丙烯需求的增长率为7.6%。南美洲为4
19、.4%，北美洲为3.9%。全球丙烯增长率的平均值为5.4%。目前西欧和美国是世界主要的丙烯市场，由于大量丙烯是通过北大西洋交易的，因此两个地区的价差仅是暂时的。欧洲丙烯与乙烯的价格比发生变化是因为供应突然减少、购买过度、贮运问题、原料供应变化或新增能力。丙烯价格主要受需求影响，但短期供应总是也会引起剧烈变化。近几年变化较少意味着对源自炼厂和新建脱氢装置的丙烯有极大的控制，蒸汽裂解也是如此。但西欧管道基础设施差使市场灵活度低，价格骤增。预计聚丙烯需求增长将超出聚乙烯，因此世界丙烯供应的压力将加剧，但由于丙烯价值相对于乙烯增加和新技术推动聚丙烯/聚乙烯趋向一个新的平衡，使乙烯和丙烯相对增长率之差可
20、能变小。与许多石化产品一样，世界丙烯需求也在向亚洲转移。但是仍需从欧洲、北美，特别是中东进口。据统计，19952005年间，全球对丙烯需求的年均增长率为4 3%，已经超过了3 8%的乙烯需求增长率。就地区间的需求来看，1999年亚洲对丙烯需求的年增长率为7 6%，南美洲为4 4%，北美洲为3 9%，西欧为3 3%。统计结果显示，近年来对丙烯的需求量依然呈逐年递增的态势。2.1.2.2国内发展现状和世界市场一样，近年来我国丙烯产业也一直呈现较快的发展速度。其中1995-2004年间丙烯表观消费量发展趋势如图2.1：图2.1 丙烯表观消费量（万吨）随时间变化趋势图从该图中可以看出，1995-200
21、4年间丙烯虽增长速率有所降低，但表观消费量持续升高。2005-2010年丙烯当量需求的年均增长率达到7.6%，超过丙烯生产能力的增长速度。因此可以看出，丙烯产品的市场前景十分广阔。近年来，由于丙烯下游产品的快速发展，极大的促进了我国丙烯需求量的快速增长。1995年，我国丙烯的表观消费量只有210.12万吨，2000年增加到498.85万吨，1995-2000年表观消费量的年均增长率约为18.9%。2003年我国表观消费量突破600万吨，达到615.8万吨，比2002年增长约7.25%，1998-2003年表观消费量的年均增长率约为12.9%。下游需求的强劲增长使我国丙烯供需缺口扩大，进口量逐年
22、增加。2000年我国丙烯的进口量首次突破10万吨大关，达到16.87万吨，比1999年的9.63万吨增长75.18%。2002年接近30万吨，2003年为22.60万吨，2004年1-9月份进口量为15.76万吨，同比增长4.1%。受此影响，我国丙烯的自给率近几年有所下降，从1997年的99.6%下降到2001年的94.7%，近两年自给率略有回升，2003年为96.3%。和世界市场一样，近年来我国丙烯的发展速度也逐渐超过了乙烯。2000年，我国丙烯需求量首次超过乙烯，达到499万吨，之后一种保持在乙烯之上。 1995-2003年，丙烯的产量、进口量和消费量年均增长率分别达到14.1%、23.0
23、%和14.4%，较同期乙烯的年均增长率分别增长了1.7、1.4和2.0个百分点，预计这一发展趋势在短期内还会持续。2005年，我国丙烯下游衍生物共消费丙烯593.2万吨，其中大部分用于生产聚丙烯，约占丙烯总消费量的74.8%，还有部分用于生产丙烯腈、环氧丙烷等其它化工产品，约占丙烯总消费量的25.2%。2005年，我国聚丙烯的产量为427万吨，约消耗丙烯444万吨，约占全国丙烯总消费量的74.8%，较2002年增加48.7万吨；丙烯腈是我国丙烯的第二大衍生物，2003年，我国丙烯腈的产量约为56万吨，共消费丙烯约62.7万吨，约占全国丙烯总消费量的10.6%；环氧丙烷是丙烯的第三大衍生物，20
24、03年，全国产量约为39.8万吨，约消耗丙烯35万吨，约占全国丙烯总消费量的5.9%。丁醇和辛醇也是丙烯的主要衍生物之一，共消耗丙烯约40.7万吨，约占全国丙烯总消费量的6.9%。用于生产其它化工产品如苯酚、丙酮和丙烯酸等方面的丙烯消费量约为10.9万吨，约占全国丙烯总消费量的1.8%。此外，我国经济的快速发展，对丙烯下游衍生物的需求十分旺盛，而国内供应还无法满足这些需求，因此每年都需要进口大量的丙烯衍生产品。2003年，这些下游衍生物净进口折合丙烯的消费量达到约521万吨。在今后一段时间内，聚丙烯依然是丙烯最大的衍生物，其消耗的丙烯占丙烯总需求量的比例今后还将进一步提高。为了满足腈纶装置以及
25、ABS树脂生产的需求，我国还将继续扩大丙烯腈生产能力，其对丙烯的消费量仍将在丙烯消费结构中保持较高的比例。此外，随着聚醚、苯酚、丙酮需求的不断增长，环氧丙烷及丙酮的需求量增长速度略快于其它丙烯衍生物，其消费的丙烯占总需求量的比例将会持续提高。第三章 产品方案选择及生产规模3.1 产品方案选择3.2 生产规模3.2.1 生产规模确定的原则3.2.2 生产规模第四章 工艺技术方案4.1 HPPO工艺方案的选择 4.1.1 原料路线确定的原则和依据在选择本项目工艺方案时，主要参照以下原则或依据：1 已投入工业生产的典型成熟方案；2 仍处于实验研究阶段的科技论文和专利；3 本小组的初步模拟数据。4.1
26、.2 国内外研究进展 目前，较为成熟的HPPO生产工艺中国内外主要有以分子氧为氧化剂的丙烯环氧化反应工艺、以H2O2为氧化剂的丙烯环氧化反应工艺、以氯醇为氧化剂的丙烯环氧化反应工艺等。1 以分子氧为氧化剂的丙烯环氧化反应以分子氧为氧化剂,价廉易得、对环境无污染、原子经济性高,是催化氧化反应最理想的氧化剂。分子氧中含有两个氧原子,键能较高,在常温下很稳定,不易活化,而环氧化反应只需一个氧原子,因此直接用氧气使烯烃中的C C键发生环氧化反应较困难,需要适宜的催化剂使其活化,才能进行环氧化反应。因此,对于该反应来说,吸附的活性氧物种的电荷特性将直接决定反应历程。2 以H2O2为氧化剂的丙烯环氧化反应
27、以H2O2为氧化剂的环氧化反应具有工艺流程简单、三废排放量少、对环境友好等优点,一直是研究重点之一。但在早期的烯烃环氧化反应研究中,由于缺乏有效的催化剂,除使用具有爆炸危险性的高浓度H2O2水溶液外54,浓度较低的H2O2水溶液在烯烃环氧化方面几乎没有突破性的进展。自20世纪80年代以来,随着TS-1分子筛、磷钨杂多酸盐等催化剂的开发,以低浓度H2O2水溶液为氧化剂的烯烃环氧化反应才有了显著的进展。3 以氯醇为氧化剂的丙烯环氧化反应氯醇法于20世纪30年代开发,主要包括氯醇化、皂化和精制三个工序,特点是流程短,投资少,工艺成熟,操作弹性大,对原料丙烯纯度要求不高。缺点是对设备腐蚀性强,“三废”
28、排放量大。每生产1 t PO,大约需消耗115 t氯气和111 t生石灰,副产含211 t氯化钙废渣的废水42 t,副产物二氯乙烷100 kg,并必须建在有氯气和可排污处。共氧化法有异丁烷共氧化法和乙苯共氧化法两种联产工艺,前者联产叔丁醇,后者联产苯乙烯( SM) 。为了在技术经济上具有竞争力和环保优势,装置规模应在200 kt/ a以上。由于工艺流程长,投资费用高(约为氯醇法的2倍) ,并且联产SM量为PO的213倍,因此其经济效益相当程度上取决于联产品SM的销售。CHP法是本世纪初开发的新工艺,主要包括异丙苯氧化制CHP,CHP使丙烯环氧化成PO,联产醇脱水加氢为异丙苯循环使用等工序,其最
29、大优点是无任何副产物,改善了PO生产的灵活性,且不必受苯乙烯市场需求的影响,减少投资,易于操作。4.1.3 工艺方案的比较和选择表一：基本情况工艺类别原料成本亿/万tPO废水吨/tPO副产物/tPO缺点氯醇法2.1043吨CaCl2二氯丙烷1、废水量大2、副产物廉价3、设备腐蚀严重共氧化法2.77/4.69约1吨叔丁醇或苯乙烯1、工艺路线长。2、投资大。（50-60亿）HPPO1.1约1吨无1、H2O2需配套 从上表容易看出，直接氧化法较氯醇法，技术先进，无副产物，环境友好，而且装置投资少。表二：优缺点比较生产方法优点缺点氯醇法历史悠久，工艺成熟设备易腐蚀工艺流程短，操作弹性大废水量大选择性好，收率高氯气消耗多生产比较安全副产二氯丙烷丙烯纯度要求不高废渣量大共氧化法废水量少废水处理困难设备无腐蚀工艺流程长副产品经济价值高原料品种多丙烯纯度要求高生产大量联产品建设投资大HPPO三废少工业化时间短投资少工艺待完善无联产品工艺流程短4.2 HPPO工艺流程说明 4.2.1 反应系统4.2.2 急冷净化系统4.2.3 压缩系统4.2.4 分离系统4.3 热集成技术4.3.1 设计概述4.3.2 能量优化过程第五章厂址选择本项目拟建的OP合成分厂建于安徽省六安市开发区,占地面积约30000平方米。5.1六安市投资环境自然气候:全市属于北亚热带向暖温带转换
