20万吨年乙二醇项目可行性研究报告

20万吨/年乙二醇项目20万吨/年乙二醇项目 第一章总论1.1项目概况1.1.1项目名称、建设单位、建设地址 项目名称：XXXX20万吨/年合成气制乙二醇项目建设单位：XXXX煤化工有限公司建设地址：XXXXXXXX聚集区1.1.2项目背景 乙二醇是一种重要的有机化工原料，主要用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(KHG)和防冻剂，此外还可用于生产不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及炸药等，用途十分广泛。近10年来，由于聚酯工业需求强劲，国内市场对乙二醇的需求保持快速增长之态势。1995年我国乙二醇的表观消费量只有65.69万吨，2000年达到195.71万吨，年均增长率高达24.40%。进入21世纪以来，乙二醇的表观消费量继续大幅增长，2002年突破300万吨大关，达到301.99万吨，成为超过美国的世界第一大乙二醇消费国，由于需求量的快速增长，促进了乙二醇生产能力的增加，近两年，我国有多套大型乙二醇生产装置建成投产。随着我国乙二醇生产能力的不断增加，产量也不断增加。虽然我国乙二醇生产能力和产量增长较快，但仍不能满足国内聚酯等日益增长的市场需求，每年都得大量进口，且进口量呈逐年增长态势。目前，我国乙二醇产品主要用于生产聚酯、防冻液以及粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂和聚酯多元醇等。其中聚酯是我国乙二醇的主要消费领域，其消费量约占国内总消费量的93.0%，另外用于防冻剂、粘合剂、油漆溶剂、耐寒润滑油、表面活性剂以及聚酯多元醇等。近年来，我国聚酯（包括聚酯纤维、聚酯树脂和薄膜等）的生产发展很快，2010年聚酯的产量将达到约1900万吨，届时对乙二醇的需求量将达到约665万吨。加上在防冻剂以及其他方面的消费量，预计我国乙二醇的总需求量仍将保持高速增长。1.1.3建设意义 市场需求我国聚酯和防冻剂市场日益增长，每年对乙二醇原料的需求也不断增加，而国内生产的乙二醇远远不能满足市场需求，每年都需要进口大量乙二醇。唯有国内扩大乙二醇生产装置的规模，才能从根本上缓解我国乙二醇的供需矛盾。技术成本国外早在上世纪已经开发出合成气制乙二醇技术，加之近年来国内多家科研机构争相开发合成气制乙二醇技术，因为使用此工艺得到的乙二醇成本低于目前广泛采用的乙烯路线，加上国内乙二醇的自给率低，使得此项技术有着广阔的工业应用前景。原料供给河南没资源丰富，且项目所在的总厂为百万吨合成氨厂，其原料同样为煤气化制成的合成气，其富裕的合成气也可作为本项目合成乙二醇的原料。能源结构考虑到我国的能源结构是煤多油少，发展以碳一化合物为原料制取乙二醇的路线，对于我国能源的合理利用、减少对石油的依赖、缓解乙烯供应量的不足都具有极其深远的意义。合成气制乙二醇属于煤的清洁利用关键前沿技术，五大新型煤化工技术之一，是现在国内重点发展技术，对于我国能源结构调整具有战略意义。1.2设计依据和原则1.2.1设计依据《2015“华东科技-三井化学杯”第九届大学生化工设计竞赛参赛指导书》；《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》；《产业结构调整指导目录》；《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》；《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国家法律、法规；1.2.2设计原则 1．认真贯彻落实国家基本建设的有关政策、法规，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。2．严格遵循现行消防、安全、卫生、劳动保护等有关规定、规范，保障生产安全顺利进行和操作人员的安全。3．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。4．注重环境保护，设计中选用清洁生产工艺，在生产过程中减少“三废”排放，同时采用行之有效的“三废”治理措施，严格执行“三废”治理、“三同时”的方针。5．坚持体现“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工艺选择本项目是为XXXX集团百万吨合成氨厂设计一个分厂，利用合成氨厂煤气化炉生产的合成气制乙二醇。首先对合成气进行变换并对氢气和一氧化碳分离提纯，分离得到的CO与亚硝酸甲酯(MN)催化偶联合成草酸二甲酯（DMO），然后对氢气进一步净化提纯在催化剂的作用下与草酸二甲酯合成乙二醇(EG)，最后经过精制可得到聚酯级的乙二醇。详见可行性报告“第三章工艺路线的选择”。1.4产品方案根据现有乙二醇的市场需求量，结合市场上乙二醇的生产量以及相应销量，参照相关公司的乙二醇生产规模参数。现拟定生产20万吨/年乙二醇，及副产品方案如下表。表1-120万吨乙二醇产品方案表产品名称产品名称产品规格产品规模（万吨/年）产品价格（元/吨）乙二醇99.8%2070001.5报告结论1．该项目符合国家能源战略产业发展政策，符合我国煤多油少的能源结构。2．从产品需求预测情况看，今后需求量呈逐步扩大之势，加之国内市场乙二醇的自给率严重不足，该厂的建立有良好市场和前景。3．从该企业的实际情况看，依靠原有的合成气生产设备、专业技术人员管理人员和雄厚的资金、技术力量，因此，该项目建设是有基础的。4．该项目可以综合利用总厂富裕原料和系统内部能量，根据需要填平补齐，节省建设项目的总投资。5．该项目进行了全面的风险和可操作性分析，配备健全的控制系统。6．该厂建成后，可逐步形成以优等品乙二醇为原料的下游产业，获得良好经济效益。第二章产品市场分析2.1产品性质及其用途2.2.1物理性质 乙二醇（EthyleneGlycol)又名“甘醇”、“1,2-亚乙基二醇”，简称EG。化学式为(CH2OH)，是最简单的二元醇。乙二醇是无色无臭、有甜味液体，对动物2有毒性，人类致死剂量约为1.6g/kg。乙二醇能与水、丙酮互溶，但在醚类中溶解度较小。表2-1乙二醇的主要物性参数化学式化学式(CH2OH)2结构式分子式C2H6O2密度（20/4℃水）1.1155g/cm3分子量62.068燃点418℃沸点197.3℃蒸汽压0.066mmHg（20℃）熔点-12.6℃粘度25.66Mpa.s-1（16℃）毒性低毒闪点111.1℃易燃性可燃气味无臭水溶性与水互溶外观无色2.1.2化学性质由于分子量低，性质活泼，可起酯化、醚化、醇化、氧化、缩醛、脱水等反应。与乙醇相似，主要能与无机或有机酸反应生成酯，一般先只有一个羟基发生反应，经升高温度、增加酸用量等，可使两个羟基都形成酯。如与混有硫酸的硝酸反应，则形成二硝酸酯。酰氯或酸酐容易使两个羟基形成酯。乙二醇在催化剂（二氧化锰、氧化铝、氧化锌或硫酸）作用下加热，可发生分子内或分子间失水。乙二醇能与碱金属或碱土金属作用形成醇盐。通常将金属溶于二醇中，只得一元醇盐；如将此醇盐（例如乙二醇一钠）在氢气流中加热到180～200℃，可形成乙二醇二钠和乙二醇。此外用乙二醇与2摩尔甲醇钠一起加热，可得乙二醇二钠。乙二醇二钠与卤代烷反应，生成乙二醇单醚或双醚。乙二醇二钠与1，2－二溴乙烷反应，生成二氧六环。此外，乙二醇也容易被氧化，随所用氧化剂或反应条件的不同,可生成各种产物，如乙醇醛HOCH2CHO、乙二醛OHCCHO、乙醇酸HOCH2COOH、草酸HOOCCOOH及二氧化碳和水。2.1.3用途 主要用于制聚酯涤纶，聚酯树脂、吸湿剂，增塑剂，表面活性剂,合成纤维、化妆品和炸药，并用作染料、油墨等的溶剂、配制发动机的抗冻剂，气体脱水剂，制造树脂、也可用于玻璃纸、纤维、皮革、粘合剂的湿润剂。可生产合成树脂PET，纤维级PET即涤纶纤维，瓶片级PET用于制作矿泉水瓶等。还可生产醇酸树脂、乙二醛等，也用作防冻剂。除用作汽车用防冻剂外，还用于工业冷量的输送，一般称呼为载冷剂，同时，也可以与水一样用作冷凝剂。乙二醇甲醚系列产品是性能优良的高级有机溶剂，作为印刷油墨、工业用清洗剂、涂料（硝基纤维漆、清漆、瓷漆）、覆铜板、印染等的溶剂和稀释剂；可以作生产农药中间体、医药中间体以及合成制动液等化工产品的原料；作为电解电容器的电解质、制革化纤染剂等。用作纺织助剂，合成液体染料、以及化肥和炼油生产中的脱硫剂的原料等。2.1.4毒性毒性：大鼠经口LD50=5.8ml/kg，小鼠经口LD50=1.31-13.8ml/kg。侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。健康危害：国内尚未见本品急慢性中毒报道。国外的急性中毒多系因误服。吸入中毒表现为反复发作性昏厥，并可有眼球震颤，淋巴细胞增多。口服后急性中毒分三个阶段：第一阶段，主要为中枢神经系统症状，轻者似乙醇中毒表现，重者迅速产生昏迷抽搐，最后死亡；第二阶段，心肺症状明显，严重病例可有肺水肿，支气管肺炎，心力衰竭；第三阶段，主要表现为不同程度肾功能衰竭。人的本品一次口服致死量估计为1.4ml/kg(1.56g/kg)。急救措施皮肤接触：脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸，就医。食入：饮足量温水，催吐。洗胃，导泄并且就医。如呼吸停止，立即进行人工呼吸并且就医。对宠物的毒性：乙二醇可以从机车防冻剂中获取，机车防冻剂中的乙二醇由于添加了苦味剂且分量少。对人没有威胁，但是如果不慎和宠物（猫，狗）的食物混合，则会引起宠物中毒并造成肾衰竭。2.2世界乙二醇市场概况2.2.1生产现状2013年世界乙二醇的总生产能力为2681.6万吨，其中北美地区的生产能力为401.9万吨，约占世界总生产能力的15.0%；中南美地区的生产能力为44.4万吨，约占世界总生产能力的1.7%；西欧地区的生产能力为126.4万吨，约占世界总生产能力的4.7%；中东欧地区的生产能力为58.0万吨，约占总生产能力的2.2%；中东地区的生产能力为823.9万吨，约占总生产能力的30.7%；亚洲地区的生产能力为1226.6万吨，约占总生产能力的45.7%；世界其它国家和地区的生产能力为0.4万吨，约占世界总生产能力的0.01%。沙特阿拉伯SABIC公司是目前世界上最大的乙二醇生产厂家，生产能力为339.4万吨，约占世界总生产能力的12.66%，在沙特和中国大陆建有生产装置；其次是中国石化集团公司，生产能力为231.4万吨，约占世界总生产能力的8.6%，在中国大陆建有生产装置；再次是台塑集团公司，生产能力为198.0万吨，约占世界总生产能力的7.4%。2.2.2消费现状及市场预测 2013年全世界乙二醇的总消费量为2359.4万吨，其中北美地区的消费量为239.6万吨，约占总消费量的10.2%；西欧地区的消费量为132.0万吨，约占总消费量的5.6%；亚洲地区的消费量为1780.1万吨，约占总消费量的75.5%；中东地区的消费量为95.8万吨/年，约占世界总消费量的4.1%；中东欧地区的消费量为68.4万吨，约占总消费量的2.9%；中南美地区的消费量为30.2万吨，约占总消费量的1.3%；世界其它国家和地区的消费量为13.2万吨，约占总消费量的0.6%。从全球范围来看，乙二醇产能呈稳步发展态势，从2002-2011年，全球乙二醇产能由1425万吨上升到2478万吨，产量由1239万吨上升到2216万吨，年均复合增长率分别为6.3%和6.7%。2011年全球乙二醇生产能力约为2500万吨，产量2200万吨左右，全球开工率平均约为77%，全球乙二醇产能处于相对过剩状态。预计到2015年，全球产能将达到3300万吨，开工率约86%，产能过剩情况有所减轻；到2020年，全球产能将达到3800万吨，开工率将达到90%。下图是2005-2020年世界乙二醇供需变化及预测。图2-12005-2020年世界乙二醇供需变化及预测2.2.3我国乙二醇进出口情况由于聚酯等工业的强劲需求，我国乙二醇仍不能满足市场日益增长的需求，每年都得大量进口，且进口量呈逐年增加的态势。在进口的同时，我国乙二醇也有少量出口，2005年的出口量为12.3kt，2008年达到29.84kt，创历史最高纪录。2013年出口量为5.4kt，同比减少约50%。2014年的出口量为4.8kt，同比减少34%。下表为近几年我国乙二醇进出口情况。表2-2近几年我国乙二醇进出口情况年份年份进口情况出口情况进口量/kt平均价格(美元/t)出口量/kt平均价格(美元/t)20074801.71010.772.12109.620085216.81023.5729.41268.4120095828.1604.516.71068.1820106644.7868.385.01581.0220117270.21184.536.01707.2920127965.31043.6210.81292.0020138246.21068.405.41555.3220149186.31358.603.61034.8图2-2我国乙二醇的进口数量和单价据海关统计，2013年进口量增加到824.62万t，同比增长约3.53%.2014年（1-8）月份的进口量为574.23万t,同比增长约5.48%。近几年我国乙二醇的进口数量和单价统计于图。2.2.4国内乙二醇供需及价格状况 近年来，随着我国聚酯行业的快速发展，我国乙二醇的消费量不断增加。2013年增加到1204.08万t，同比增长约8.38%，2008~2013年表观消费量的年均增长率约为11.28%。下表是我国2014年乙二醇主要生产厂家及其产能。表2-42014年我国乙二醇主要生产厂家内蒙古通辽金煤化工有限公司内蒙古通辽金煤化工有限公司20煤化工2009河南煤化新乡永金化工公司20煤化工2012河南煤化濮阳永金化工公司20煤化工2012河南煤化安阳永金化工公司20煤化工2012河南煤化洛阳永金化工公司20煤化工2014河南煤化商丘永金化工公司20煤化工2014新疆天业(集团)有限公司5合成气制乙二醇2013浙江宁波禾元化学有限公司50MTO甲醇2013山东华鲁恒升集团有限公司5合成气制乙二醇2012合计602.3--近年来，随着我国聚酯行业的快速发展，我国乙二醇的消费量不断增加。2013年增加到1204.08万t，同比增长约8.38%，2008-2013年表观消费量的年均增长率约为11.28%。下表为我国2014年乙二醇主要生产厂家及其产能。表2-52002~2013年我国乙二醇供需情况（万吨）年份年份产量进口量出口量表观消费量自给率(%)200291.4214.573.2302.7730.18200396.93251.612.3346.2428200495.4339.12.7431.8222005110.08400.031.23508.8821.632006156406.132560.1327.752007178.84800.03658.7727.92008186.8521.62.9705.526.52009195582.80.67777.1425.12010230664.60.69893.9125.732011249.77270.58976.1225.582012300794.031.081092.9527.452013364.07854.90.901204.0830.5%乙二醇作为石化行业的重要产品之一，其价格既受上游原料（乙烯或环氧乙烷）或更上游原料（原油或煤）等价格等的影响，又受下游聚酯行业的影响。从总体上看，乙二醇价格变化趋势与原油和PET的变化趋势是一致的，特别是2009年以后，二者保持高度一致相关性。2012-09~2014-09期间我国乙二醇市场价格变化趋势如图所示。图2-32012-09~2014-09期间我国乙二醇市场价格变化趋势2.3主要下游产品市场概况从各地区乙二醇消费结构看，世界各地的乙二醇消费情况迥异。亚洲乙二醇绝大多数用于生产聚酯，占总消费量的92.7%，北美乙二醇用于聚酯的消费比例为70.5%，生产防冻剂占14.7%；西欧地区乙二醇消费与北美类似，生产聚酯约占63.6%、生产防冻剂约占17.8%。从消费结构看，未来世界乙二醇的消费热点主要还是来自聚酯领域的表现。预计到2015年，用于生产PET的乙二醇占总消费量的86.7%，生产防冻液占7.6%，其他用途约5.7%。我国乙二醇消费结构中，聚酯占比高达93%，因此聚酯供应的变化将直接影响乙二醇市场的消费量。2012年，我国聚酯产能3900万吨/年，一年消耗掉约1000万吨乙二醇。而2012年中国乙二醇年产量约为300万吨，供应缺口高达700万吨/年。预计2015年我国聚酯产能达到4600万吨，需要消耗乙二醇1400万吨，2020年产能超过5000万吨，乙二醇消费量超过1800万吨。由于乙二醇扩张势头大大低于聚酯，造成了国内市场严重的供需失衡，因此聚酯行业的发展会给乙二醇带来巨大的市场。下图是未来中国聚酯供需预测图：图2-4未来中国聚酯供需预测由于乙二醇扩张势头大大低于聚酯，造成了国内市场严重的供需失衡，因此聚酯行业的发展会给乙二醇带来巨大的市场。2.4总结我国是世界上最大的乙二醇消费国，而国内乙二醇供不达需，近十年来进口依存度始终徘徊在75%左右。煤制乙二醇相对于传统石油路线具有一定的成本优势，发展煤制乙二醇项目，符合我国富煤少油的资源国情，能有效缓解国内乙二醇供需矛盾。第三章工艺路线的选择3.1合成路线简介3.1.1石油路线合成乙二醇法 1．环氧乙烷（EO）直接催化水合法乙烯氧化生成环氧乙烷，环氧乙烷进一步水合生产乙二醇。1938年美国UCC公司首先建立了乙烯通过银催化剂气相氧化生产环氧乙烷（EO）的工业装置，环氧乙烷再与水蒸气反应合成乙二醇，从而开始了乙二醇大规模工业化生产的时代。1958年美国Halcon-SD公司和美国shell公司也开发了自己的SD空气法直接氧化技术，建立了EO生产装置。2．碳酸乙烯酯法碳酸乙烯酯和甲醇反应联产乙二醇、碳酸二甲酯（DMC）法。3.1.2生物质资源路线法 主要为以玉米淀粉为原料生产多元醇，多元醇加氢合成二元醇。目前核心技术路线为玉米淀粉为原料生产山梨醇，山梨醇加氢生产二元醇。其主要反应为：CHO+2H→3CHO（乙二醇） 6146 2 262CHO+3H→2CHO（丙二醇）+2HO 6146 2 382 2CHO+3H→2CHO（丙三醇） 6146 2 383CHO+2H→CHO（丁二醇）+CHO+2HO 6146 2 4102 262 2由于国家粮食政策的保护，目前仅有长春金宝特生物化工开发有限公司一家生产。目前的主要问题是，反应产物的后续分离仍有一定问题。3.1.3碳一路线法 目前报道的合成气制备乙二醇的路线，以气相草酸酯法（氧化偶联法）最具有代表性。该法首先由CO气体催化偶联合成草酸二酯，再经催化加氢制取乙二醇，通过后续的精制，可以获得纯度较高的聚酯级乙二醇。该法对于工艺条件的要求相对较低，反应条件相对温和，被认为最可能实现大规模工业化的合成气制乙二醇路线。工艺原理：合成气制乙二醇工艺路线的总反应为：2CO+4H+1/2O=HOCHCHOH+HO 2 2 2 2 2第一步，亚硝酸甲酯(MN)的制备，反应为：2NO+1/2O+2CHOH=2CHONO+HO 2 3 3 2第二步，草酸二甲酯(DMO)的制备，反应为：主反应：2CHONO+2CO=CHOOCCOOCH（DMO）+2NO 3 3 3副反应：2CHONO+2CO=DMC(碳酸二甲酯)+2NO3第三步：DMO加氢制备乙二醇，反应为：CHOOCCOOCH+4H=HOCHCHOH+2CHOH 3 3 2 2 2 33.2合成工艺原料对比目前国内外比较成熟的工艺分为石油路线和碳一路线，下面主要对这两种路线的优缺点、生产成本进行比较。3.2.1新旧工艺优缺点及其成本比较 1.石油路线该路线采用石油裂解的乙烯经氧化得到环氧乙烷，环氧乙烷水合得到乙二醇。至今该法仍是世界上工业生产乙二醇普遍采用的一种方法，产品总收率约为90%。而中东地区从天然气或油田伴生气中分离乙烷作为原料生产乙烯，后续生产方法与上述相同。优点：品质好（可以生产聚酯级），工艺成熟，单套产能大，适宜大规模生产。缺点：为提高环氧乙烷的转化率，需增大水的用量，导致反应后的乙二醇水溶液中乙二醇的浓度较低，因此为了提纯出产品需蒸发除去大量的水分，分离精制工艺复杂，过程能耗较大，生产成本较高。目前我国乙二醇主要采用以石油为原料的生产工艺，由于乙二醇生产装置、核心设备与催化剂基本依赖进口，且受制于环氧乙烷难以长距离运输，只能与乙烯/环氧乙烷装置配套建设，成本较高。随着全球石油资源日益匮乏，将严重制约该路线乙二醇的生产。据相关计算，2009年我国石油路线乙二醇成本约为6355元/吨据相关计算，2009年我国石油路线乙二醇成本约为6355元/吨见下表。表3-1乙烯为原料制乙二醇成本表项目项目单耗/(t·t-1)金额/(元·t-1)原辅材料--5436乙烯0.664950O20.73376CH40.00720催化剂--90公共工程--409电(Kwh/m3/t)250153高压蒸汽0.6598循环水215108脱盐水3.823N2(Nm3/t)4.527可变成本--5845固定成本--510工厂成本--6355乙烷原料制乙二醇的生产成本，中东地区从天然气或油田伴生气中分离乙烷作为乙烯的生产原料，乙烷的平均价格为70美元/立方米，乙烯成本为250美元/吨，乙二醇生产成本下降为2990元/吨。下表为乙烷制乙二醇成本估算表。表3-2乙烷为原料制乙二醇成本估算表项目项目原料乙烷乙烷50%/丙烷50%凝析油原料（美元/t）52.9137.7218.3公用工程（美元/t）31.731.731.7副产物收益（美元/t）-43.8-43.8-43.8可变成本（美元/t）40.8125.6206.2固定成本合计（美元/t）87.696.661.2直接固定成本（美元/t）64.673.561.2分摊固定成本（美元/t）232323到中国的运费（美元/t）474747CRF价格（美元/t）175.4269.1337.4进口关税（美元/t）9.614.818.6增值税（美元/t）31.548.360.5折合人民币成本（美元/t）147922692844市场价格548.0（3743元/t）----毛利润（%）15365322.碳一路线新工艺（煤制乙二醇）：利用甲醇和N2O4合成亚硝酸甲酯（MN），再利用MN与CO进行羰化反应制得草酸二甲酯（DMO），DMO最终经过加氢制得乙二醇（EG）。优点：成本低、能耗低、产品浓度高，发展前景大，我国原材料煤资源丰富。投资成本低，易于推广。缺点：工艺有待成熟、产品品质难控制。假定原料煤采用褐煤，外购褐煤市场价格300元/吨，20万吨固定资产投资21亿元，折旧15年，完全达产时乙二醇生产成本为4238元/吨(含税)，不含税生产成本3731元/吨。煤炭自给时，煤炭价格下降一半，生产成本将会下降到3026元/吨(不含税)。项目经济性见下表。表3-3以褐煤为原料制乙二醇成本估算表3.小结通过以上三种不同原料路线的成本对比得出如下结论：煤制乙二醇成本在3800元/吨左右，而国内传统石油法乙二醇成本在6300元/吨左右，煤制乙二醇工艺一旦成熟，将具有一定成本优势，且煤制乙二醇技术具有能耗低、水耗低、排放低等优点，适合我国缺油、少气、富煤的现状。但与中东乙烷等为原料的乙二醇相比，成本不占优势。虽然中东地区天然气法制乙二醇在全球范围内成本最低，但根据中石化市场资料显示，中东地区乙烷的供给日益紧张，乙烷、丙烷混合物和天然气凝析油制乙烯的比例逐渐上升，乙烯的成本将高于250美元/吨，因此中东乙二醇的生产成本将高于3000元/吨。中东地区政治局势长期处于不稳定状态，存在一定政治风险，中东廉价的伴生乙烷资源目前已经逐渐不足，未来乙烷作为乙烯裂解原料的比重增速将放缓。中东地区在2012-2014年间并无新增乙二醇产能投产，至2020年也没有大型的新增乙二醇产能计划。随着国内技术逐步突破，国内煤制乙二醇的成本优势将逐渐显露，进口替代空间广阔。我国是世界上最大的乙二醇消费国，而国内乙二醇供不达需，近十年来进口依存度始终徘徊在75%左右。煤制乙二醇相对于传统石油路线具有一定的成本优势，发展煤制乙二醇项目，符合我国富煤少油的资源国情，能有效缓解国内乙二醇供需矛盾。随着煤制乙二醇工艺的日渐成熟，成本最低的中东乙烷路线将对我国煤制乙二醇项目造成太大冲击。而且从我国能源结构和战略意义上考虑，国家政策将会向此路线倾斜。3.3合成工艺的确定经过上述对石油路线和碳一路线制乙二醇的详细比较，结合我国的煤多油少的基本国情，为顺应未来发展趋势，本项目选用碳一路线制乙二醇。本项目拟为大型合成气生产厂家建立分厂，以合成气为原料，用一氧化碳偶联合成草酸二甲酯，然后用草酸二甲酯与合成气中分离出来的氢气反应生成乙二醇。第四章工艺流程简介日本宇部兴产公司率先将亚硝酸酯引入到草酸二甲酯合成反应中，开发了气相法合成草酸酯工艺，利用偶联生成的NO与甲醇反应再生成偶联所需的原料。该工艺反应分为：（1）CO气相催化偶联，反应为主反应：2CHONO+2CO=CHOOCCOOCH（DMO）+2NO 3 3 3副反应：2CHONO+2CO=DMC(碳酸二甲酯)+2NO3DMO加氢制备乙二醇，反应为：CHOOCCOOCH+4H=HOCHCHOH+2CHOH 3 3 2 2 2 3再生反应为：2NO+1/2O+2CHOH=2CHONO+HO 2 3 3 2流程简图如下：图4-1合成器制乙二醇流程简图4.1原料及其预处理4.1.1原料来源 本项目合成乙二醇原料来自于XXXX百万吨合成氨总厂，总厂采用国产航天炉煤粉气化技术制合成气。航天炉技术采用简单特殊的水冷壁和激冷、洗涤除尘流程。该工艺是简单地将高温合成气在激冷水的作用下将其温度激冷至210℃左右，合成气出界区温度控制在190-200℃，其合成气成分如下表。表4-1合成气成分合成气组成合成气组成含量L/m3H220.4CO71.2CO23.2H2O3.6H2S0.1N20.7CH40.14.1.2低温甲醇洗低温甲醇洗技术是利用甲醇在低温条件下对CO、HS、COS等酸性气体溶解2 2度大的物理特性，同时或分段脱除原料气中酸性气体的一种气体净化方法。由于其具有优异的酸性气体选择性、吸收性以及运行稳定性等特点，已在石油化工、煤化工、化肥工业等领域得到了广泛的应用。对于煤制乙二醇，低温甲醇洗技术在合成气中CO、HS、COS等酸性气体的脱除具有独特优势。 2 2低温甲醇洗技术是一种典型的物理吸收方法，有机溶剂甲醇吸收CO、HS、 2 2COS等酸性气体的气液平衡关系遵循亨利定律。由亨利定律可知，气体分压越大，其在溶液中的溶解度也越大。因此，增加酸性气体组分的分压有利于酸性气体的吸收。甲醇溶液的溶解度随温度的下降而显著增加，并且随着温度的降低，CO、2HS、COS等酸性组分在甲醇中的溶解度增长很快，而H、CO、N等组分变化不2 2 2大，故此法适宜于低温下操作。本项目低温甲醇洗的操作温度在40℃。原料预处理工段流程见下图4-2：图4-2原料预处理工段流程图4.2PSA制氢气氢气提纯的方法主要有PSA制氢和膜分离制氢等。由于本项目对氢气产品纯度的要求较高，氢气的纯度不低于99.9％，膜分离方法不能满足产品氢气的纯度要求，所以选择PSA制氢的方法。变压吸附（PressureSwingAdsorption,简称PSA）是利用吸附剂对吸附质在不同分压下有不同的吸附容量，并且在一定压力下对被分离的气体混合物的某些组份有选择吸附的特性，加压吸附除去原料气中杂质组分。变压吸附流程原理见图4-3：图4-3变压吸附工艺原理图4.3酯化再生工段酯化单元以羰化单元返回的循环气、氧气以及甲醇为原料，通过亚硝酸与甲醇的酯化反应，制备气体亚硝酸甲酯，送往下游的羰化单元，作为羰化反应中CO的中强度氧化剂。副产物含硝酸废水，送往尾气处理单元，作为尾气的洗涤用水。在乙二醇的合成工艺中，采用的亚硝酸酯中间体有亚硝酸甲酯和亚硝酸乙酯。氮氧化物与醇接触生成亚硝酸酯的反应比较容易进行，工艺相对比较成熟，选用甲酯还是乙酯取决于后续羰化反应的需要。由于乙二醇合成工艺需用草酸二甲酯作为合成的中间体，因此本酯化单元选择制备亚硝酸甲酯的路线。亚硝酸甲酯再生反应系统的流程图见下图4-4：图4-4亚硝酸甲酯再生反应系统流程图4.4羰化工段在乙二醇的合成工艺中，采用的草酸二甲酯中间产物主要由草酸二甲酯（DMO）和草酸二乙酯（DEO）。但DEO性质不稳定，容易分解，加氢生成乙二醇后，产物与原料之间的分离较为困难。而DMO的制备，反应很容易进行，反应温度在120~140℃之间，常压即可。因此本羰化单元选择制备DMO作为合成乙二醇的基本中间体.羰化单元以酯化单元来的合成气以及界区外来的CO为原料，在催化剂(Pd/AlO)的作用下，CO与亚硝酸甲酯（MN）发生偶联反应，生成草酸二甲酯23(DMO)；粗DMO经进一步精制后，泵送至下游加氢工序。反应副产的0.1MPaG的蒸汽首先供装置内部自用，剩余的蒸汽经空冷后送出界区，回收利用。一氧化碳气相催化偶联反应流程见下图4-5：图4-5一氧化碳气相催化偶联反应流程图4.5加氢工段1．加氢反应将纯净的氢气和冷凝得到的草酸二甲酯导入填充有Cu/SiO2催化剂反应器，在200℃、2MPa的条件下气相催化反应。草酸二甲酯加氢反应是一个顺序反应，其反应方程式如下：CHOOCCOOCH+2H=HOCHCOOCH+CHOH 3 3 2 2 3 3HOCHCOOCH+2H=HOCHCHOH+CHOH 2 3 2 2 2 3HOCHCHOH+H=CHCHOH+HO 2 2 2 3 2 2草酸二甲酯气相催化加氢反应的流程图如下图4-6：图4-6草酸二甲酯气相催化加氢反应流程图2．乙二醇精制脱氢后的粗产物经过换热器换热至150℃，送至甲醇回收精馏塔T-301中，其中操作压力为常压，塔釜温度147.2℃，釜液为乙二醇混合物；塔顶温度65℃，流出的为较高纯度的甲醇混合物，同样经换热至25℃常温后与闪蒸罐V-301分离所得的釜液混合，可共同作为亚硝酸甲酯再生反应的醇源。而T-301的釜液经由泵加压后送至乙二醇精制精馏塔T-302中，该塔全塔采用负压操作，塔顶温度80℃，该塔顶混合物以乙醇酸酯、甲醇为主，其中乙醇酸酯可由加氢反应制得草酸二甲酯，而甲醇同样可以作为再生反应的醇源之一，所以可将该混合物送至甲醇回收工段，达到“废物排放少，原子利用率高”的绿色化学目标。该塔釜釜液流出的即为所要生产的产品精制乙二醇（质量分数99.99%以上），经由离心泵加压，换热器换热后送至产品储罐。4.6甲醇回收与处理工段甲醇回收与处理工段流程图见下图4-7：由草酸二甲酯精制塔塔顶流出的含甲醇60%左右的混合气与再生反应中亚硝酸甲酯分离精馏塔的塔顶流出含甲醇35%的混合气共同混合，以此来提纯其中的甲醇，先由精馏塔进行第一步分离将其中的轻组分如含有的二氧化氮气体等的分离，提高甲醇的纯度。在第三工段乙二醇精制塔塔顶排出的液相混合物中同样含有一定量的甲醇溶液，与第一分离塔塔釜流出的溶液再次混合，一道进入到隔壁塔中进行再次分离，隔壁塔塔顶流出甲醇溶液可作为循环使用的醇源之一，塔底流出含乙二醇的溶液其纯度未达产品级别，要回到乙二醇精制塔中再次提纯，而作为侧线采出的混合液送至废液处理，经三级水处理后达到排放标准。图4-7甲醇回收与处理工段流程图4.7尾气处理4.7.1概述利用加氢单元的含氢驰放气作为还原剂，将酯化循环气压缩机和吸收甲醇回收塔排放的含有一氧化氮、亚硝酸甲酯和甲醇等成分的尾气在尾气处理催化剂的作用下，发生氧化还原反应，反应后气体进入尾气吸收塔，以酯化单元来的含酸废水作为吸收液进行逆流接触吸收气相中的有机物，使得吸收塔顶高空排放尾气符合排放要求，吸收液经碱液中和后送至全厂污水池处理。4.7.2反应原理 尾气处理单元对尾气中的氮氧化物进行加氢无害化处理，在催化剂Pt/AlO23的作用下，尾气中的氮氧化物与氢气反应分解为无害的N、HO，主要化学反应2 2如下所示：（1）H+2CHONO（MN）=2CHOH+2NO 2 3 3（2）NO+H=0.5N+HO 2 2 2（3）2NO+5H=2NH+2HO 2 3 2（4）2NO+2CO=2CO+N 2 2第五章原料供应和产品销售5.1原料选择的原则1．原料来源的可靠性。化工生产过程大部分是连续的生产过程，原料数量和质量的稳定可靠供应是进行正常生产的基本条件。2．原料运输的便捷性。尽可能选择当地或者附近的原料。3．经济性。原料路线影响到拟建厂的技术方案、厂址、环境保护等多个发面，从而对项目的投资和成本利润产生影响。4．资源利用的合理性。从国民经济的角度来考察，因为国家的资源有限，要用有限的资源获得较好的经济效果。5.2原料和辅助材料的供应本项目涉及到的主要原料用量和规格如下表。表5-1合成气组成规格一览表合成合成气组成含量L/m3H220.4CO71.2CO23.2H2O3.6H2S0.1N20.7CH40.1表5-2主原料规格物物料规格来源用量108m3/年氢气99.9%合成气分离装置1.445一氧化碳99.1%合成气分离装置2.87辅助原料和催化剂的用量和规格表5-5辅助原料规格表辅助原料辅助原料规格来源用量（万吨/年）甲醇98%外购5.299氮气99%总厂提供0.05氧气99.9%外购5.1625一氧化氮99%外购0.0627表5-6催化剂用量表催化剂催化剂规格来源用量t/年CO偶联催化剂--外购8.56加氢催化剂--外购10.25.3公用工程的供应1.公用工程的用量项目公用工程的用量估算见下表：表5-9工程的用量估算表项目项目来源用量/年循环冷却水总厂提供21397.22万吨高压蒸汽总厂提供13.8739万吨低压蒸汽总厂提供54.0860万吨电总厂提供13840000度2.动力及燃料的来源XXXX聚集区水源丰富，园区内有净水公司，由中国水务投资有限公司控股。项目占地12万平方米，主要为产业聚集区提供所需的生活、生产用水，另外化工园区内配有供水管网。全厂用电35KV主网和110KV系统构成由开封市供电公司提供。第六章厂址选择与建设6.1选址依据《化工企业总图运输设计规范》GB50489-2009《化工企业总图运输设计规范》GB50489-2009《工业企业总平面设计规范》GB50187-93《石油化工企业厂区总平面布置设计规范》SH/T3053-2002《建筑设计防火规范》GB50016-2006《厂矿道路设计规范》GBJ22－87《压缩机厂房建筑设计规定》HG/T20673-2005《化工管道设计规范》HG/T20695-87《化工设备管道外防腐设计规定》HG/T20679-90《化工工厂总图运输施工图设计文件编制深度规定》HG/T20561-94《化工工艺设计手册》化工工业出版社，2003.076.2选址原则1．厂址位置必须符合国家工业布局，城市或地区的规划要求，尽可能靠近城市或城镇原有企业，以便于生产上的协作，公用工程的供应，生活上的方便。2．厂址宜选在原料、公用工程供应和产品销售便利的地区，并在储运、机修、公用工程和生活设施等方面有良好基础和协作条件的地区。3．厂址应靠近水量充足的水质良好的水源地，当有城市供水，地下水和地面水三种供水条件时，应该进行经济技术比较后选用。4．厂址应尽可能靠近原有交通线（水运、铁路、公路），即应有便利的交通运输条件。以避免为了新建企业需修建过长的专用交通线，增加新企业的建厂费用和运营成本。在有条件的地方，要优先采用水运。对于有超重、超大或超长设备的工厂，还应注意沿途是否具备运输条件。5．厂址应尽可能靠近热电供应地，一般地讲，厂址应该考虑电源的可靠性（中小型工厂尤其如此），并应尽可能利用热电站的蒸汽供应，以减少新建工厂的热力和供电方面的投资。6．厂址应尽量考虑劳动力来源丰富、人力成本低、人口素质较高的地点。7．选厂应注意节约用地，不占或少占良田、好地、菜园、果园等。厂区的大小、形状和其它条件应满足工艺流程合理布置的需要，并应有发展的可能性。8．选厂应注意当地自然环境条件，并对工厂投产后对于环境可能造成的影响做出评价。工厂的生产区、排渣场和居民区的建设地点应同时选择。9．散发有害物质的工业企业厂址，应位于城镇相邻工业企业和居住区全年最小频率风向的上风侧，且不应位于窝风地段。10．有较高洁净度要求的生产企业厂址，应选择在大气含尘量低，含菌浓度低，无有害气体，自然环境条件良好的区域，且应远离铁路、码头、机场、交通要道，以及散发大量粉尘和有害气体的工厂、储仓、堆场等有严重空气污染、水质污染、振动或噪声干扰的区域。如不能远离有严重空气污染区时，则应位于其最大频率风向上风侧，或全年最小频率风向的下风侧。11．厂址应避离低于洪水位或在采取措施后仍不能确保不受水淹的地段；厂址的自然地形应有利于厂房和管线的布置，内外交通联系和场地的排水。12．厂址附近应有可靠的污水处理设施，如工厂自建污水处理厂，且处理达标后的污水要直接排入厂址附近的自然水体，则其排污点需得到环评报告的论证和相关部门的批准。13．厂址应不妨碍或破坏农业水利工程，应尽量避免拆除民房或建、构筑物，砍伐果园和拆迁大批墓穴等。14．厂址应具有满足建设工程需要的工程地质条件和水文条件。15．厂址应避免布置在下列地区：16．地震断层带地区和基本烈度为9度以上的地震区；土层厚度较大的Ⅲ级自重湿陷性黄土地区；易受洪水、泥石流、滑坡、土崩等危害的山区；有卡斯特、流砂、游泥、古河道、地下墓穴、古井等地质不良地区；有开采价值的矿藏地区；对机场、电台等使用有影响的地区；有严重放射性物质影响的地区及爆破危险区；国家规定的历史文物，如古墓、古寺、古建筑等地区；园林风景和森林自然保护区、风景游览地区；水土保护禁垦区和生活饮用水源第一卫生防护区；自然疫病区和流行病地区。6.3方案选择XXXXXXXX聚集区6.4厂址及其企业概况本项目原材料为合成气，XXXXXXXX聚集区中的合成氨生产基地——XXXX百万吨总氨厂能够提供足够的原料气。6.4.1XXXX聚集区简介概况开封经济技术产业集聚区黄龙园区（简称XXXX集聚区），是河南省首批175个产业集聚区和50个重点对外开放产业集聚区之一。XXXX集聚区地处连霍高速、大广高速、日南高速、陇海铁路、310国道相互交叉的区域，是郑汴洛工业经济走廊东部起点，区位优势十分明显。XXXX集聚区规划总面积14.23平方公里，已建成面积3.97平方公里。经过短短几年的开发与建设，现已入驻工业项目39个，公共服务平台项目8个，建设各类标准厂房26万平方米，累计完成各项基础设施投入14.2亿元。初步实现了“企业集中布局，产业集群发展，资源集约利用，功能集合构建”的有机融合。规划修编XXXX集聚区规划总面积14.23平方公里。其中综合园区6.41平方公里，农副产品物流园区6.38平方公里，XXXX工基地1.44平方公里。综合园区城市总体规划、区域环评规划、控制性详细规划编制工作已进行完毕；园区产业发展总体规划、农副产品物流园区总体规划和XXXX工基地建设规划正按法定程进行调整和报批。产业布局、发展目标和优势主导产业产业布局：紧紧抓住郑汴经济一体化加速推进的发展机遇，充分利用XXXX集聚区交通区位明显、综合成本偏低、投资环境良好、政策机制灵活四大优势，重点发展资源与特色结合的高科技、环保型的工业项目；鼓励和引导产业集群的生成，优化产业结构，努力实现产业功能区的合理布局和有序建设，促进XXXX集聚区经济的可持续发展。集聚区东北部重点发展XXXX工基地，北部重点发展纺织服装业；中部及中东部重点布局医疗卫生、教育、金融、机关团体、商业等三产服务业；东南部重点发展农副产品物流产业；西南部重点发展医药化工及其相关产业。发展目标：到2012年,预计黄龙园区开发建成面积达7.85平方公里；基础设施投入累计达到17.5亿元；入驻园区项目数达到80个，投资总额120亿元；实现工业产值达100亿元、利润6.5亿元、税收3亿元。增建成标准厂房面积50万平方米。到2015年，预计园区开发建成面积11平方公里；基础设施投入累计达到21亿元；入驻园区项目数达到200家，投资总额300亿元；实现工业产值500亿元、利润30亿元、税收15亿元。到2020年1.预计园区开发建成面积20平方公里；2.预计基础设施投入40亿元；3.预计入驻园区项目数达到400家，投资总额600亿元；4.预计工业产值1000亿元、营业额950亿元、利润80亿元、税收35亿元。产业定位：在未来的发展中，集聚区将充分发挥交通区位优势、农副产品资源优势，依托银海棉业、禾丰禽宰、鑫福油脂、农副产品物流、烟草物流、医药物流、XXXX工、青上化工等龙头企业重点发展农副产品精深加工、物流、医药化工等三大支柱产业。6.4.2企业概况河南XXXX工投资控股集团有限责任公司（简称“XXXX集团”）的前身是开封XXXX工有限责任公司，成立于2004年5月28日，是中国500强企业XXXX集团在省境外设立的第一家煤化工子公司。2008年5月28日，以开封XXXX工有限责任公司为母公司组建河南XXXX投资控股集团，公司变更为现名。XXXX集团地理位置优越。公司注册资本24881万元公司本部现有在职员工2900人，占地3318亩（不包括子公司）。公司主要产品有合成氨、尿素、硝酸铵、多孔硝铵、硝酸磷肥、甲醇、稀硝酸、浓硝酸、硝酸钠、亚硝酸钠、氨水、液体二氧化碳等，产品注册商标为“三中”及“XXXX”，在化肥化工行业享有良好的声誉。经过六年来的不断奋斗、拼搏和探索，XXXX集团形成了具有自身特色的核心价值观和企业文化，制定了可持续发展的战略规划和愿景目标，提出了“发展是解决一切问题的金钥匙”的发展宗旨，树立了“心无旁骛干事业，一心一意谋发展”的发展信念，确立了“十年百亿，百年XXXX，河南第一，中部最强”的发展目标，确定了“回报股东，造福员工，贡献社会，共创和谐”的发展目的。在这些洋溢着创业激情和创新活力的精神理念引领下，按照XXXX集团和开封市委市政府的