醋酸酯化加氢制乙醇技术现状及应用前景分析(2012-9-10山西三维)

1、醋酸甲酯制乙醇技术现状及应用分析1. 项目开发背景2. 西南院技术进展及工艺流程5. 山西三维可行性分析3. 应用及市场状况分析4. 技术经济效益1.1.1项目开发背景醋酸生产情况20030050070040060080020052006200720082009201020112015产能产能产量产量表观消费量表观消费量醋酸现状：2009年以后产能迅速释放，消费量增长缓慢，开工率不足，利润低趋势：产能继续扩张，产需矛盾更加突出10001000万吨万吨醋酸现有下游市场情景如何？新增产能是否有新的支撑点？1.1.2项目开发背景近年醋酸价格醋酸：- 2008年以来，价格基本维持在年以来，价格基本维持

2、在3000元元/吨左右吨左右- 下游无较强的支撑！1.1.3项目开发背景醋酸下游情况醋酸醋酸酯醋酸乙烯PTA醋酐氯乙酸双乙烯酮产能过剩产能过剩产能扩张，有过剩风险产能略过剩市场份额小市场份额小市场容量大前景好（暂无）下游产业链疲软，缺乏新的增长点下游产业链疲软，缺乏新的增长点部分企业已开始考虑醋酸酯化加氢制乙醇部分企业已开始考虑醋酸酯化加氢制乙醇1.2.1项目开发背景我国乙醇行业概况乙醇- 用于食品、化工、燃料、军工、医药等领域- 乙醇生产以发酵法为主，原料为玉米、木薯；化学法不到5%- 2011年生产企业159家，产量724.3万吨，行业总资产447.73亿元- 乙醇产量未来5年将保持8 1

3、0%速度增长2011-2012年无水乙醇价格年无水乙醇价格1.2.2项目开发背景乙醇价格1. 项目开发背景2. 西南院技术进展及工艺流程5.山西三维可行性分析3. 应用及市场状况分析4. 技术经济效益醋酸乙醇中间物质2.1西南院技术进展及工艺流程技术工艺流程酯化反应：酯化反应：CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O催化加氢：催化加氢：CH3COOC2H5 + 2H2 2C2H5OH总反应式：总反应式：CH3COOH + 2H2 C2H5OH + H2O（乙醇产品）（乙醇产品） 2CH3COOH + 2H2 CH3COOC2H5 +2H2O（乙酯产品）（乙酯产品）乙醇

4、产品乙醇产品氢气氢气部分返回部分返回精馏精馏加氢加氢酯化酯化醋酸醋酸醋酸乙酯醋酸乙酯粗乙醇粗乙醇乙酯产品乙酯产品2.2技术进展及工艺流程工艺路线总反应式：总反应式： CH3COOCH3 + 2H2 CH3OH + C2H5OH甲醇甲醇+乙醇乙醇乙醇产品乙醇产品氢气氢气精馏精馏加氢加氢粗乙醇粗乙醇+分离分离粗甲醇粗甲醇醋酸甲酯醋酸甲酯精馏精馏甲醇产品甲醇产品2.3技术进展及工艺流程工艺路线2.4技术进展及工艺流程加氢工艺流程2.5技术进展及工艺流程开发过程2008年年2009年年2010年年2011年年小试小试催化剂开发催化剂开发完成中试试验完成中试试验编制编制20万吨级万吨级的工艺软件包的工艺

5、软件包技术可靠性：由小试模试中试，完整的工艺开发过程技术完善性：成熟的可工业化的完整的工艺软件包，在建示范装置模试，建中试模试，建中试催化剂定型催化剂定型技术完整性：“合成气甲醇醋酸乙醇”完整的自主知识产权技术技术支撑：国内先进的气体提纯和分离技术2.6技术进展及工艺流程技术特点技术特点技术特点技术特点1.醋酸酯化和醋酸酯加氢单程转化率均 95%，乙醇选择性 98%，醋酸利用率高2.设备除醋酸酯化塔外，均无需特殊材质，设备投资小（三维不需要酯化系统）3.若选用乙醇为酯化原料，则可同时生产醋酸乙酯和乙醇两种产品4.可解决企业副产醋酸酯的销路和循环利用问题技术术成果2.7技术进展及工艺流程技术成果

6、- 确定了醋酸酯加氢反应的适宜条件和工艺参数- 醋酸酯单程转化率 95%，乙醇选择性 98%- 催化剂寿命 2年- 申请6项专利，形成具有自主知识产权的新技术和新工艺技术转让术转让2012年初与河南顺达集团签订国内首套“20万吨/年醋酸酯化加氢制乙醇”合同。1. 项目开发背景2. 西南院技术进展及工艺流程5.山西三维可行性分析3. 应用及市场状况分析4. 技术经济效益3.1应用及市场状况分析全球乙醇产量全球全球40年来乙醇产量及消费结构的变化年来乙醇产量及消费结构的变化产量：产量：4040年增长了年增长了8 8倍倍消费结构：消费结构：由食品和工业需求向燃料乙醇转变由食品和工业需求向燃料乙醇转变

7、燃料乙醇消费急剧增加，燃料乙醇消费急剧增加，占总量的占总量的81%3.2应用及市场状况分析燃料乙醇优点燃料乙醇GB 18350-2001定义：燃料乙醇：未加变性剂的、可作为燃料用的无水乙醇（化学纯99.5 v%）变性燃料乙醇：加入变性剂后不适于饮用的燃料乙醇；变性剂的加入量为1.96 4.76 v%部分替代石油，减少对石油依赖，提高国家能源安全调和辛烷值120，可提高汽油抗爆震性能替代MTBE，可使污染物排放量降低1/3以上有效消除火花塞等部位的积碳，延长部件使用寿命增加就业岗位3.3应用及市场状况分析燃料乙醇应用状况目前：目前：欧美发达国家推广较为普遍欧美发达国家推广较为普遍产量：产量：美国

8、和巴西的燃料乙醇生产量占全世界的美国和巴西的燃料乙醇生产量占全世界的产量的产量的85%以上以上趋势：趋势：覆盖美洲、欧洲，及亚洲、非洲主要国家覆盖美洲、欧洲，及亚洲、非洲主要国家010000200003000040000500001975198519952005世界燃料酒精产量 （百万升）巴西美国欧洲总计3.4应用及市场状况分析世界燃料乙醇现状我国燃料乙醇状况我国燃料乙醇状况3.5应用及市场状况分析我国燃料乙醇现状序序号号企业名称企业名称产能产能20092009年销售量年销售量主要原料主要原料1 1吉林燃料乙醇有限公司吉林燃料乙醇有限公司606046.046.0玉米玉米2 2河南天冠企业集团有

9、限公司河南天冠企业集团有限公司505049.549.5小麦、玉米小麦、玉米3 3安徽丰原生物化工有限公司安徽丰原生物化工有限公司444442.042.0玉米、小麦玉米、小麦4 4中粮生化能源肇东有限公司中粮生化能源肇东有限公司252519.419.4玉米玉米5 5广西中粮生物质能源有限公司广西中粮生物质能源有限公司202016.316.3木薯木薯合计合计199199173.2173.2我国燃料乙醇生产企业（万吨我国燃料乙醇生产企业（万吨/年）年）- 2002年开始推广燃料乙醇，按10 2 v%比例参入汽油中（E10汽油）；- 目前已在6个省和18个地市进行试点，产量世界第三；- “十二五”目标

10、500万吨/年，2020年目标1000万吨/年（目前仅为目标值的17%）；- 按照目前国内汽油需求量，燃料乙醇生产能力仅为潜在市场需求的27.1%Company Logo3.6应用及市场状况分析存在的问题我国燃料乙醇市场存在的问题我国燃料乙醇市场存在的问题-技术基础薄弱，生产成本高 原料成本占70 80%，蒸汽5 7 t（美国3 4 t），水10 12 t（美国6 t），电300度（美国250度） 国家给予企业相应的补贴，但已连续三年下调补助标准，由原来2246元/t降为500元/t -原料价格波动较大 引发了玉米和木薯价格连续上涨，导致生产的不连续性 -技术标准体系不完善 现有国标仅考虑了食

11、用性淀粉基、糖基原料； 原料多样性，生产工艺不同，产品技术指标上存在差异，但缺乏相应标准新技术经济性不好新技术经济性不好而醋酸价格稳定而醋酸价格稳定1. 项目开发背景2. 西南院技术进展及工艺流程5.山西三维可行性分析3. 应用及市场状况分析4. 技术经济效益4.1技术经济效益醋酸为原料参考方案1技术方案：醋酸醋酸乙酯乙醇生产规模：10万吨/年乙醇产品规格：无水乙醇操作时间：300天（7200 h），日产乙醇333.3吨（13.9 t/h）产品用途：燃料乙醇序序 号号内内 容容1.主体工程主体工程10万吨万吨/年乙醇工业生产装置年乙醇工业生产装置包括：醋酸酯化工序、醋酸酯加氢工序、乙醇精制工序

12、包括：醋酸酯化工序、醋酸酯加氢工序、乙醇精制工序。2.辅助工程辅助工程PSA提氢、分析检验、贮运工程提氢、分析检验、贮运工程3.公用工程及公用工程及配套设施配套设施供水、供电、蒸汽、电信、循环水、仪表空气等系统供水、供电、蒸汽、电信、循环水、仪表空气等系统 总图运输、公用工程外管、环境保护与监测、污水处理、总图运输、公用工程外管、环境保护与监测、污水处理、消防、安全、职业卫生等消防、安全、职业卫生等4.2技术经济效益项目建设范围*项目按全部新建考虑项目按全部新建考虑10万吨万吨/年醋酸酯化加氢制乙醇项目建设范围年醋酸酯化加氢制乙醇项目建设范围*序序 号号项项 目目金额（金额（万元万元）1工程费

13、用工程费用252701.1 设备购置费设备购置费1.2 安装工程费安装工程费1.3 建筑工程费建筑工程费2准备金及其它准备金及其它6730345建设投资合计建设投资合计32000*项目投资为全部新建投资，实际情况可根据现场条件等调节项目投资为全部新建投资，实际情况可根据现场条件等调节10万t/年醋酸酯化加氢制乙醇装置建设投资估算*4.3技术经济效益投资估算序号序号项目项目规格规格单价单价单位单位吨耗吨耗金额金额一一原辅料原辅料54101氢气氢气99%1.20Nm3102512302醋酸醋酸99.8%3000t1.3640803催化剂催化剂100二二公用工程公用工程6691蒸汽蒸汽1.0MPa1

14、20t44802电电220V/380V/6kV0.56kWh160903循环水循环水进进32,出出400.20t350704冷冻水冷冻水进进7,出出132.00t12245仪表空气仪表空气露点露点-400.15Nm32036氮气氮气99.9%0.40Nm352合合 计计6079醋酸酯化加氢制乙醇消耗及可变成本（元）4.4技术经济效益可变成本项项 目目金额金额固定成本固定成本（仅供参考，需实际情况计算）（仅供参考，需实际情况计算）536 设备折旧设备折旧173 工资工资54 维修费维修费62 摊销费摊销费46 其他费用（销售费用、管理费用）其他费用（销售费用、管理费用）141 贷款利息贷款利息6

15、0可变成本可变成本6079 原材料原材料5410 公用工程公用工程669生产总成本生产总成本（税后）（税后）66154.5技术经济效益生产成本醋酸酯化加氢制乙醇生产成本估算（元/t）4.6技术经济效益影响因素原料价格原料成本原料成本5410元元/t，占总成本，占总成本81.8%，醋酸占总成本的比重，醋酸占总成本的比重61.7%醋酸成本是关键醋酸成本是关键，醋酸，醋酸3000元元/t，乙醇生产成本，乙醇生产成本6615元元/t，醋酸成醋酸成本上涨本上涨100元，乙醇生产成本增加元，乙醇生产成本增加136元元/t，氢气需廉价且来源稳定氢气需廉价且来源稳定，氢气成本上涨，氢气成本上涨0.10元元/N

16、m3，乙醇生产成，乙醇生产成本增加本增加102.5元元/t4.7技术经济效益醋酸甲酯为原料参考方案2技术方案：醋酸甲酯乙醇 + 甲醇生产规模：处理16万吨/年副产品醋酸甲酯、甲醇溶液产品规格：无水乙醇83% + 甲醇16%操作时间：300天（7200 h），日产甲醇261.3吨（10.9 t/h），乙醇272.0吨（11.3 t/h）4.8技术经济效益醋酸甲酯水解原料原料产品产品(以处理以处理1 t醋酸甲酯溶液计算醋酸甲酯溶液计算)H2O83% CH3COOCH3(a)CH3COOHCH3OH单耗单耗0.20 t1.0 t0.65t0.50 t单价单价8元元/t2500元元/t3000元元/t

17、2500元元/t成本（元）成本（元）1.6250019501250合计合计25003200增加值增加值700水解水解:CH3COOCH3 + H2O CH3OH + CH3COOH(a) 醋酸甲酯为副产品，其余为醋酸甲酯为副产品，其余为16 wt% 甲醇和甲醇和 1 wt% 其它其它 公用工程费用约为公用工程费用约为600元元/吨醋酸甲酯吨醋酸甲酯（主要为蒸汽）（主要为蒸汽）4.9技术经济效益醋酸甲酯加氢原料原料产品产品(以处理以处理1 t醋酸甲酯溶液计算醋酸甲酯溶液计算)H283% CH3COOCH3(a)C2H5OHCH3OH单耗单耗530 Nm31.0 t0.51 t0.49 t单价单价

18、1.20 元元/Nm32500元元/t7000元元/t2500元元/t成本（元）成本（元）636250035701225合计合计31364795增加值增加值1659加氢加氢:CH3COOCH3 + 2H2 CH3OH + CH3CH2OH(a) 醋酸甲酯为副产品，其余为醋酸甲酯为副产品，其余为16 wt% 甲醇和甲醇和 1 wt% 其它其它 公用工程费用约为公用工程费用约为400元元/吨醋酸甲酯（根据装置情况而定）吨醋酸甲酯（根据装置情况而定）序序 号号项项 目目金额（金额（万元万元）1工程费用工程费用158801.1 设备购置费设备购置费1.2 安装工程费安装工程费1.3 建筑工程费建筑工程

19、费2准备金及其它准备金及其它6700345建设投资合计建设投资合计22580*项目投资为全部新建投资，实际情况可根据现场条件等调节项目投资为全部新建投资，实际情况可根据现场条件等调节年处理16万t醋酸甲酯溶液加氢制乙醇装置建设投资估算*4.10技术经济效益投资估算序号序号项目项目规格规格单价单价单位单位吨耗吨耗金额金额一一原辅料原辅料2618.41工艺水工艺水纯水纯水8t0.86.42醋酸甲酯醋酸甲酯83 wt%2500t1.0025003酯类酯类8kg1.5123催化剂催化剂100二二公用工程公用工程567.81蒸汽蒸汽0.6MPa120t44802电电220V/380V/6kV0.56kW

20、h50283循环水循环水进进32,出出400.20t26653.24冷冻水冷冻水进进7,出出132.00t245仪表空气仪表空气露点露点-400.15Nm3101.56氮气氮气99.9%0.40Nm352合合 计计3367.1醋酸甲酯水解制醋酸消耗及可变成本估算（元）4.11技术经济效益可变成本序号序号项目项目规格规格单价单价单位单位吨耗吨耗金额金额一一原辅料原辅料32361氢气氢气99%1.20Nm35306362醋酸甲酯醋酸甲酯83 wt%2500t1.0025003催化剂催化剂100二二公用工程公用工程391.51蒸汽蒸汽1.0MPa120t22402电电220V/380V/6kV0.5

21、6kWh2001123循环水循环水进进32,出出400.20t160324冷冻水冷冻水进进7,出出132.00t245仪表空气仪表空气露点露点-400.15Nm3101.56氮气氮气99.9%0.40Nm352合合 计计3627.5醋酸甲酯加氢制乙醇消耗及可变成本估算（元）4.12技术经济效益可变成本4.12技术经济效益水解和加氢对比水解方案水解方案，生产的产品与原料价值相比，每吨增加值为，生产的产品与原料价值相比，每吨增加值为700元，而水解过程的生产费用近元，而水解过程的生产费用近600+200（折旧、人工等）（折旧、人工等）=800元，因此醋酸甲酯水解基本无经济性可言。元，因此醋酸甲酯水

22、解基本无经济性可言。 每吨每吨约亏损约亏损100元元加氢方案加氢方案，生产的产品与原料价值相比，增加值为，生产的产品与原料价值相比，增加值为1659元，元，加氢过程的生产费用为加氢过程的生产费用为391 + 350（折旧、人工等）（折旧、人工等）=741元元 每吨每吨约盈利约盈利900元元因此因此醋酸甲酯加氢的经济性优于其水解的经济性醋酸甲酯加氢的经济性优于其水解的经济性 1. 项目开发背景2. 西南院技术进展及工艺流程5.山西三维可行性分析3. 应用及市场状况分析4. 技术经济效益原料优势1 有醋酸甲酯原料，较醋酸酯化、加氢少一步工艺，减少了设备投资和公用工程消耗原料优势2每生产1吨PVA副产1.5吨纯甲酯、近2吨的粗甲酯，能够满足规模化生产之需要5.1山西三维可行性分析原料原料优势3经过一段时间的运行，三维可生产水含量（0.02%以下）非常低的原料，可以为加氢及分离提供保障，有利于乙醇提纯。原料优势4 三维是同行业唯一大量外购VAC生产PVA、外销醋酸的生产企业，生产过程无需再外购大量的醋酸，该特点可以有效利用。原料问题15.2山西三维可行性