γ-丁内酯项目可行性研究报告(循环经济项目申报)

PAGEPAGE7γ-丁内酯项目的可行性分析目录前言 1第一章总论 31.1编制依据 31.1.1项目背景 31.1.2依据文件 31.1.3规范标准 31.2编制原则 51.3编制内容 61.4研究结论 71.5镇区域概况及自然条件 71.5.1城镇概况 71.5.2自然条件 71.6供水现状及规划 81.6.1供水现状 81.6.2净水厂规划 81.6.3水厂供水范围 91.7排水现状及规划 91.7.1排水现状 91.7.2排水规划 101.7.3污染现状 101.8工程建设必要性 101.9环境保护的法律背景 11第二章污水量与工程规模 132.1工程服务范围 132.2污水水量预测 132.3污水处理厂规模的确定 142.4污水处理厂厂址的选择 142.5尾水受纳水体与排放标准的确定 142.5.1受纳水体 142.5.2排放方式 14第三章污水处理工艺选择 153.1进出水质与处理程度 153.1.1设计进水水质 153.1.2设计出水水质 173.1.3设计处理程度 193.1.4水质特性分析 193.2污水处理工艺的比较 193.2.1常规污水处理工艺 193.2.2常用除磷脱氮工艺 213.2.3“硅藻纳米微孔污水深度处理专利技术”工艺 353.3污水处理工艺的确定 403.3.1处理工艺分析 403.3.2工艺方案比选 443.4污泥处理工艺的选择 473.4.1污泥处理目的 473.4.2污泥特性分析 483.4.3污泥处理工艺 483.4.4污泥最终处置 503.4.5沉渣回收再利用 503.5出水消毒 51第四章推荐方案工程设计 554.1设计原则 554.1.1总体布局原则 554.2总体设计 554.2.1厂区总平面布置 554.2.2厂区竖向设计 564.2.3基础设施设计 574.2.4厂区绿化设计 574.3工艺设计 584.3.1工艺流程设计 584.3.2工艺单体设计 584.4主要指标 644.4.1总平面技术经济指标表 644.4.2主要建、构筑物 654.4.3污水厂主要设备一览表 654.5建筑设计 664.5.1设计原则 664.5.2单体设计 664.5.3装修标准 664.5.4建筑防火 674.6结构设计 674.6.1设计原则 674.6.2设计依据 674.6.3结构类型 684.6.4抗震类型 684.7电气设计 684.7.1设计范围 684.7.2供电电源 694.7.3计算负荷 694.7.4变、配电系统 694.7.5继电保护及控制 704.7.6操作电源 704.7.7电动机启动及控制 714.7.8电缆敷设 714.7.9防雷及接地 714.8仪表及自控设计 714.8.1自控系统 714.8.2仪表 734.9机械及通风设计 744.9.1设备选型及机械设计 744.9.2通风设计 754.10节能设计 764.10.1节能措施 764.10.2节能效果 78第五章环境保护 795.1主要污染物及污染物分析 795.1.1施工期污染源分析 805.1.2营运期污染源分析 815.2项目实施工程中的环境影响及对策 825.2.1工程建设对环境的影响 825.2.2建设中环境影响的缓解措施 835.3项目建成后的环境影响及对策 845.3.1污水处理厂对周围的环境影响 845.3.2对环境影响的对策 85第六章安全生产与消防 876.1劳动安全卫生 876.1.1主要危害因素分析 876.1.2安全卫生防范措施 896.2消防 936.2.1防火等级 936.2.2消防措施 93第七章污水厂运行风险分析 977.1地震及不可抗力造成的影响 977.2机械故障及停电造成的影响 977.3有毒污染物质的冲击负荷影响 97第八章工程实施与运行管理 998.1实施原则及步骤 998.2组织结构 998.2.1项目实施阶段 998.2.2项目运营阶段 1008.3实施计划与安排 1008.4主要履行单位的选择 1008.5设计、施工与安装 1018.6调试与试运行 1018.7运行管理 1018.7.1运营方式 1018.7.2组织管理 1028.7.3技术管理 1028.8人员培训 1028.9人员编制 103第九章投资估算 1059.1工程概况 1059.2编制依据 1059.3建设项目总投资及单位投资 1069.4价格取定及有关取费标准 1099.5资金筹措 110第十章财务评价 11110.1评价依据 11110.2评价原则和评价参数 11110.2.1财务计算期 11110.2.2项目支出费用 111第十一章工程效益分析 11711.1环境效益 11711.2社会效益 11711.3国民经济利益 118第十二章结论与建议 119附件： 1201.1项目可性行研究的简要综合结论1）本项目生产的γ—丁内酯、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮及聚乙烯基吡咯烷酮等系列产品是发展我国精细化工、医药化工及有机化工的重要原料和溶剂，长期供不应求，大部分依赖国外进口。产品附加值高、市场容量大、前景好、适销对路，符合我国化工发展的产业政策。2-吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮既可作为生产聚乙烯基吡咯烷的原料，也可作为产品出售。2）本项目的建成投产，将成为西南地区最大的γ—丁内酯、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮及聚乙烯基吡咯烷酮等系列产品生产基地，对拓展1，4丁二醇下游产品和调整地区产品结构均有重大意义。天华公司不但有建设资金、技术力量和管理水平方面的明显优势，而且拥有得天独厚的大型1，4丁二醇生产装置的原料优势；因此，本项目在天华股份有限公司建设，在总体布局上是合理的。3）由于本项目属新世纪工程，拟采用世界上先进、成熟、适用的工艺技术和设备，以及较高的自动控制水平，从而确保本项目技术起点高、生产成本低、能耗低、产品质量优、劳动生产率高、经济效益好、环境污染小；本项目建成后将成为我国同类装置中最先进、最具市场竞争力的装置。所选工艺路线、消耗指标合理，经工业装置的验证，技术上是可靠的。在建设条件上，本项目拟建在四川天华股份有限公司已征地范围内。可对天华公司的技术力量、取水、净水、供电外线、总变、电讯、供热系统、空压站、循环水站、化水站、中央化验室、环监站、消防站、气防站、医院、机电仪修理、计量站、运输系统、排水等设施进行依托，可节约建设投资。本项目采用了美国FRONTECH公司提供的成熟、先进的工艺技术。装置规模经济，对进一步完善企业产品结构，推动企业和地区的技术进步，提高企业的知名度和增强企业在国内外市场的竞争能力，均有重要的现实意义。4）本项目利用公司东侧的预留及新征地上建设，不但其主要原料1，4丁二醇及乙炔供应方便，管线短捷，而且其公用工程、辅助生产设施、行政设施及生活福利设施等依托条件及运输、通讯、安装、检修协作条件均十分优越，可保证水、电、汽、天然气和氮气、工厂空气、仪表空气等的供应。5）由于新装置的技术先进，三废排放量少，对环境的污染可降低到最小程度。本项目建成投产后对大气环境和水体质量影响甚微，完全能满足国家和地方有关环保标准的要求。6）本项目可行性研究对本项目的消防、安全和职业卫生进行了认真研究，采取了切实可行的措施，可满足国家有关法规和规范的要求。7）从财务分析可以看出，本项目建成投产后，企业年平均销售收入达49375万元，年平均销售税金及附加为3616万元，年平均利润总额为12150万元；财务内部收益率（税前）可达31.13%、税后可达24.11%；从敏感性分析可以看出，本项目具有较强的抗风险能力，项目财务评价指标较好；从财务分析看，项目是可行的。8）本项目的建设对出口创汇、增加地方财政收入；对调整西南地区化工行业的产品结构、促进我国有机化工行业的技术进步；对带动当地运输业和其它相关产业的发展等各方面都有积极意义，因此建设本项目有较好的社会效益。表1-1主要技术经济指标表序号项目名称单位数量备注一生产规模1N-甲基-2-吡咯烷酮t/a30002γ—丁内酯t/a1000032-吡咯烷酮t/a60004乙烯基吡咯烷酮t/a60005聚乙烯基吡咯烷酮t/a6000二产品方案1N-甲基-2-吡咯烷酮t/a27412γ—丁内酯t/a0中间产品32-吡咯烷酮t/a3904乙烯基吡咯烷酮t/a0中间产品5聚乙烯基吡咯烷酮（PVP），其中：t/a6000K-15t/a1500K-30t/a1500K-90t/a1500PVPPt/a12657年操作日γ—丁内酯等装置天300333三主要原材料、辅助材料用量LIANG量1.1，4丁二醇t/a111672液氨t/a14773一甲胺t/a8224乙炔t/a17645氢氧化钾t/a5106丙烷（工业标准）t/a1087催化剂及化学品万元/年18包装费万元/年1五公用动力消耗量1工业水最大用水量m3/h7.2平均用水量m3/h62循环水最大用水量m3/h794平均用水量m3/h6613供电运行容量kW1100年耗电量万kW.h913.684供汽中压蒸汽用汽量（2.5MP）t/h4.9低压蒸汽用汽量（0.4MP）t/h11.25脱盐水万吨6.8六三废排放量1废水t/h122废气Nm3/h7.83废渣t/a3.62七运输量1运入量t/a161402运出量t/a8896八定员人801其中：生产工人人702管理人员人10九总占地面积m2164078十全厂建筑面积m2十一工程项目总资金万元40887其中外汇万美元12481固定资产投资万元22158其中外汇万美元940(1)固定资产投资方向调节税万元0(2)建设期利息万元1436其中外汇万美元02流动资金万元5795其中外汇万美元0其中铺底流动资金万元1738十四项目总投资万元36830其中外汇万美元1248十五年均销售收入万元46289十六成本和费用1年均总成本费用万元30411十七年均利润总额万元12261十八年均销售税金万元3616十九财务评价指标1投资利润率%30.732投资利税率%39.793投资回收期年5.13含建设期4全投资财务内部收益率%24.6831.9所得税后(税前和税后)%31.90所得税前5全投资财务净现值万元18640所得税后（税前和税后）万元34541所得税前Ic=12%1.2在公司实施循环经济方案中的作用四川天华股份有限公司作为2005年国家发改委确定的第一批循环经济试点单位—四川西部化工城合江化工园区的主导企业，根据循环经济的原则，编制了“十一五”循环经济实施方案。而年产1.0万吨γ-丁内酯及其系列产品则是整个循环经济方案中充分利用公司现有产品通过延长产业链来实施循环经济的重要项目之一。其产业链情况请见：γ-丁内酯产业链示意图。γ-丁内酯及其系列产品项目是由γ-丁内酯（GBL）、2-吡咯烷酮（2-PY）、乙烯基吡咯烷酮（NVP）、聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）、交联聚乙烯基吡咯烷酮（PVPP）、聚维酮碘（PVPI）等产品呈链式生产线进行生产，每一链条上的产品均可作为商品出售，同时又可以作下一生产链的原料，到最终产品时，可以得到售价在150000万/吨左右的交联聚乙烯基吡咯烷酮（PVPP[该产品目前的进口价近200000元/吨]），产品价值得到大幅提升。该项目的主要经济及能耗指标如下：项目年产1.0万吨γ-丁内酯及其系列产品项目产值（万元/年）46289能耗（吨标煤/吨产品）1.8万元产值能耗（吨标煤）0.39水耗：（吨/吨产品）4.3万元产值水耗（吨）0.93万元产值废气排放量（Nm3）69733万元产值废水排放量(吨)2.96通过γ-丁内酯及其系列产品项目的实施，天华公司的万元产值能源消耗与水资源的消耗量将有明显的下降，以实际成果实现循环经济的目标。预计能耗、水耗等情况见下表：项目公司目前状况γ-丁内酯项目实施后的状况降低幅度（%）备注能耗（吨标煤/吨产品）1.31.47+11.6由于产业链的延长，使单位产品能耗有所上升万元产值能耗（吨标煤）3.122.2―29.5水耗：（吨/吨产品）28.820.6―28.5万元产值水耗（吨）35.1523.7―32.6万元产值废气排放量(万Nm3)万元产值废水排放量（吨）该项目的建设，将延长1，4-丁二醇的产品链，大幅提高产品的附加值，提高资源的利用率，污染物排放量大幅减少。该项目于2008年建成投产后，将使公司循环经济指标大幅改善。天华公司万元产值能耗由2003年的7.47吨标煤降至2.95吨标煤，降幅为60.5%；水耗由2003年的109.03吨/万元降至47.85吨/万元，降幅为56.1%；大气污染物SO2排放量由2003年的0.599kg/万元降至0.20kg/万元，降幅为66.6%；水污染物CODcr由2003年的2.489kg/万元降至1.108kg/万元，降幅为55.5%。因此，γ-丁内酯系列产品的建设对天华公司起着关键的作用2.市场分析和价格预测2.1产品用途γ-丁内酯(GBL)是一种重要的精细化工中间体，往下发展可以生产2-吡咯烷酮（2-PY）、N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、乙烯基吡咯烷酮（VP）及聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）。2.1.1γ-丁内酯γ—丁内酯又名4-羟基丁酸内酯，简称GBL或γ-BL。是一种重要的有机化工原料和精细化工中间体，也是一种性能良好的高沸点溶剂，主要用于以下几个方面：在石油化工方面，γ—丁内酯可用作吸收炔烃的溶剂、芳烃的萃取剂，不溶于水的醇类和环状醚的萃取剂、润滑油添加剂、液状烃的增粘剂和胶凝剂及辛烷值的促进剂。γ—丁内酯与氨反应可生成2-吡咯烷酮，与一甲胺反应生成N-甲基,2-吡咯烷酮。在医药方面，γ—丁内酯可用作麻醉剂及镇静药治疗癫病、脑出血和高血压，用作维生素原料叶绿素的中间体、X射线造影剂，用于合成抗菌素新药环丙沙星和干扰素等。在纤维方面，γ—丁内酯可用作丙烯腈纤维的纺丝溶剂和凝固剂，纤维素酯羊毛、尼龙、丙烯腈纤维的染色助剂，尼龙纤维的抗静电剂。在树脂方面，γ—丁内酯可用作聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚苯乙烯的溶剂，聚氟乙烯树脂的分散剂，纤维素酯的溶剂，聚酯、聚酰胺、聚氨酯泡沫的原料，聚酯染色改性剂，树脂特殊增塑剂，合成树脂的抗氧剂，环氧树脂的稀释剂和固化剂。在农业上，γ—丁内酯可用作杀虫剂的中间体和除草剂等。此外，γ—丁内酯还可用作染料及颜料中间体、偶合剂、粮食作物、家畜生长促进剂、香料助剂，电池和电容器电解液，硅酸钠水溶液的凝胶化控制剂、涂料除去剂等2.1.22-吡咯烷酮2-吡咯烷酮，又称a-吡咯烷酮和丁内酰胺，简称2-PY。无色晶体（25℃以下）或淡黄色液体（25℃以上）。冰点25℃，沸点2450。熔点24.6℃，闪点（开杯）129.4℃，相对密度1.107(25℃)，折射率1.486（25℃），蒸汽压1333Pa（122℃）。易溶于水、乙醇、乙醚。用于有机合成（如1-乙烯基-2-吡咯烷酮等），也用作溶剂等。由γ-丁内酯和无水氨在高温高压下作用而制的。2-吡咯烷酮为无色的高沸点极性溶剂，能溶解多种有机化合物，是有机物的中间体，也是重要的医药中间体，主要用作合成树脂、农药、多元醇、油墨、碘的溶剂，也可用作丙烯酸类及丙烯酸-苯乙烯类树脂的增塑剂、芳香族化合物的萃取剂、煤油、松香、脂肪酸的脱色、乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、4-氨基丁酸及其衍生物的制备原料等。可在催化剂的引发下开环合成聚丁内酰胺，即尼龙4。医药上用作黄体酮、强筋松、脑复康的中间体，合成维生素B12、维生素K等，这方面应用增长迅速。2.1.3N-甲基-2-吡咯烷酮N-甲基-2-吡咯烷酮，简称NMP，是一种有氨味的无色透明液体，是一种极性的非质子传递溶剂，具有毒性小、沸点高、溶解能力出众、选择性强和稳定性好的优点，广泛石油化工、高分子、农药、电池等领域，主要用途如下：用于芳烃萃取，乙炔、烯烃、二烯烃的纯化。可用于聚合物的溶剂及聚合反应的介质，如聚酰亚胺、聚苯硫醚等工程塑料及芳纶纤维。塑料表面处理，溶剂粘结和脱漆等。绝缘材料、农药、颜料及清洁剂等方面。电池、LCD、半导体等电子行业。汽车与工业清洗剂。2.1.4乙烯基吡咯烷酮乙烯基吡咯烷酮，又称N-乙烯基吡咯烷酮，N-乙烯基-2-吡咯烷酮，简称VP，无色液体。沸点214~215℃，相对密度为1.04（25℃）,熔点13.5℃。易溶于水、醇、醚及其它有机溶剂。易水解，易聚合成聚乙烯基吡咯烷酮。由2-吡咯烷酮和乙炔在高压下作用而制得。保存时要加入0.1%的碱，从而防止水解和自聚。乙烯基吡咯烷酮，可聚合成聚乙烯基吡咯烷酮，医药上用做增溶剂、解毒剂、粘合剂、药液稳定剂等。化妆品上用做定型喷发膏。目前，VP的用途一是作单体使用；二是作聚合物或共聚物使用，后者的使用量较大。(1)单体的用途NVP单体可用作紫外线和电子束固化的聚合物体系的反应稀释剂，该体系用于油墨、涂料和胶粘剂。特别是近年来，因为制造玻璃光导纤维时速度高达每分钟拉丝1000米，所以表面树脂涂料需要毫秒级的短时间紫外线固化，NVP作为相应的反应性稀释剂是不可缺少的。此外，还可用于墙壁、地板等内装修的紫外线固化涂料。(2)聚合物、共聚物的用途。NVP的大部分用途是用作制造聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)的原料单体。不仅有线型均聚物，而且还有与醋酸乙烯或丙烯酸类单体的共聚物、特殊交联的聚合物。2.1.5聚乙烯基吡咯烷酮聚乙烯吡咯烷酮简称PVP，是性能优异、用途广泛的一类高分子精细化学品。它不仅具有优异的溶解性、低毒性、成膜性、化学稳定性、粘接能力、络合能力与保护胶作用，还可与许多有机、无机化合物结合，因而PVP面世至今，一直被广泛地应用于医药、化妆品、食品、酿造、涂料、印染、感光材料等领域：(1)日用化学工业PVP及乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯酯的共聚树脂（CPA树脂）在日用化工，尤其是化妆品中有着广泛的用途。用它配制的发胶、摩丝、发乳能在头发上形成一层透明、光亮、富有弹性的涂膜，使头发梳理性能优良，不沾灰尘。由于PVP具有形成水闭塞性膜和润湿作用，以及其分子结构又跟蛋白结构类似，因此PVP与皮肤、发须有良好的亲和性，大大改善了皮肤用化妆品的感觉和功效，使其获得了广泛用途。(2)医药工业从70年代起，PVP被广泛用于医药行业。PVP在药物及药物制剂中作为片剂、颗粒剂的助溶剂、延效剂、胶囊剂、填充剂、崩解剂、眼药中的添加剂、难溶药物的共沉淀剂等。国外约有近百种药物使用PVP作辅料，它特别适用于那些水敏、热敏、溶解度小、毒性和刺激性大、分散剂不稳定的药物。80年代以来，PVP开始在我国的药物中得到应用。发达国家PVP在医药中的应用占其消费总量的20~30%。PVP-I是世界医药界首选的含碘杀菌剂，美国、日本、德国等已用PVP-I取代沿用已久的碘酒及其它碘制剂，广泛应用于临床、食品工业和家庭消毒用品；PVP作为口服药的赋形剂，其优点是贮存稳定期长，药物进入胃部后，药物中的有效成分缓慢地释放出来，使得人体内能有较长时间维持药物的有效浓度而提高药效，且降低药物的副作用。(3)酿造和饮料工业PVP在酿造、饮料工业中可作为啤酒、果酒、果汁的澄清剂和稳定剂。啤酒、果酒等饮料中由于含有多种酚类物质易产生浑浊、变色。PVP能与这些物质生成络合物而沉淀，从而除去多酚物质，达到澄清、稳定作用。经PVP处理后的啤酒，其货架寿命长达一年之久，且风味和泡沫稳定性均不改变。(4)颜料、涂料工业由于PVP具有良好的成膜性、溶于水，且成膜透明而不影响本色，并能提高颜料的光泽和分散性，常被用作有机颜料的表面包覆剂。经PVP包覆的有机颜料可用于防护性或装饰性涂料中，如真漆、清漆、油漆、水溶性分散体系、乳胶体系、印刷墨水、纺织着色和塑料上色等。PVP是非触变性的，能防止絮凝，故在许多涂料配方中起胶体保护作用。采用低分子量PVP可以使油墨、墨水具有良好的分散稳定性，在喷印或书写时具有流畅的重复喷射书写性能。PVP对炭黑、酞青颜料、钛白粉等也都具有优异的分散作用。(5)纺织印染工业由于PVP分子中的内酰胺结构与染料中的有机官能团如羟基、胺基、羧基之间相结合，使之具有很强的亲和力，特别是与直接、还原、硫化染料结合力较强。有时这种结合力往往超过染料与纤维的结合力，故PVP有“液体纤维”之称。PVP的这种性质可以改进许多疏水性合成纤维的可染性。用接枝共聚法、表面接枝法、与其它合成树脂混合的抽丝法、湿纺纤维浸渍法或涂敷法等将PVP引入合成纤维，使合成纤维可以均匀地染色，并可提高染色牢度。还能改进合成纤维的吸湿性、防皱性、定型性、易洗性。甚至漂白后的强度和耐日晒能力都有所提高。在织物整理过程中，PVP可用于上胶、当用作纺织品涂料印花增稠剂时，可与海藻酸钠、羧甲基纤维素及醋酸纤维同时使用，效果更佳。在洗涤用品中加入PVP，尤其对合成纤维织物的抗污垢再沉积性能比羧甲基纤维素要好，无论是民用洗涤或工业上印洒后的洗净，PVP可有效地防止转色或白底沾污现象的发生。(6)造纸工业PVP用作改进湿强度，增溶染料和分散染料，在废纸脱墨、打浆和着色时均是重要助剂。用作纸涂层时，能提高纸张的光泽性及可印刷性和抗油脂性。特别是喷印用纸表面涂有含PVP的透明涂层，会使喷印墨水在纸上快速干燥。这种透明层具有良好的吸墨水性，不溶于水，有较好的凝固性，并因透明而高速成象，特别适用于多色彩的墨水喷印。(7)其他PVP在高分子乳液聚合、悬浮聚合过程中，可用作增稠剂、分散稳定剂、粒径调节剂，以改善树脂的性能。PVP及其共聚物是制造特殊用途的热熔胶的主要组份之一；也是玻璃、玻璃纤维、金属和塑料的特种粘结剂，在压敏胶中具有较高的超始强度、粘度和硬度。PVP也可用于重氮和卤化银乳液，蚀刻涂层印刷底板等。PVP共聚物可代替明胶制感光乳剂，同时在底片显影和定影时作银的保护性胶体。PVP还可用作彩色显象管涂屏的光致抗蚀剂的原料，阴极射线管石墨涂层的分散剂等。在农牧业中，PVP在种子选种、培育、水产养殖、饲料添加剂等方面也有许多独特的应用。另外，PVP在高技术领域同样大有作为，在分离膜、医用高分子材料、光固树脂、光固涂料、光导纤维、激光视盘、减阻涂料等高技术领域有着广泛的应用。2.2国内外市场概况2.2.1国外市场概况(1)γ-丁内酯2002年全球γ—丁内酯总产能超过26万t/a，产量约为22万t，目前全球总产能超过28万t/a，产量约为23万t/a，规模超过1万吨/年的仅有几套。γ—丁内酯的生产国主要是美国、英国、德国、比利时和日本、西班牙等。美国的主要生产厂家有GAF、BASF、ARCO化学，InternationalSpecialtyproducts和Quakerorats公司等；西欧主要由德国BASF、比利时UCB公司、英国ICI公司生产；日本γ—丁内酯的主要生产厂家有三菱化成、北海道有机化工，出光石油化工和日本四氢呋喃公司。德国BASF和美国GAF公司是世界上最大的γ—丁内酯生产公司，生产能力分别为4万吨/年和3万吨/年。国外γ—丁内酯主要用作溶剂以及生产吡咯烷酮系列产品的原料，还用来生产多种高附加值的精细化学品。a.美国美国γ—丁内酯的主要消费领域为生产吡咯烷酮系列产品，以1994年为例，年产量为14.0万吨，生产吡咯烷酮系产品就消费γ—丁内酯12万吨以上，其他方面仅为1万多吨。在吡咯烷酮领域中，N—甲基吡咯烷酮的需求量最大，约占46%；增长也最快，1989~1994年的年均增长率为10%，带动了γ—丁内酯需求的迅速增长。由于γ—丁内酯在农用化学品、电子化学品（显影液）和电解质溶液需求量增长，以及N-甲基吡咯烷酮在电线、电缆聚合物溶剂，金属处理及电子工业用清洗剂（CFCs代用品）方面需求量上升，BASF公司于1995年将其在美国的一套γ—丁内酯装置生产能力由1.5万吨扩大到3万吨/年，一套N-甲基吡咯烷酮装置生产能力由1万吨/年扩大到2.5万吨，以增强与美国GAF公司的竞争能力。美国γ—丁内酯的消费构成如表2.2-1。表2.2-1美国γ—丁内酯的消费构成（%）序号消费领域美国1聚乙烯基吡咯烷酮562N-甲基吡咯烷酮403其它4总计100b.西欧西欧1996年生产能力近5万吨/年，其中德国BASF3万吨/年，比利时UCB公司1.5万吨/年，英国ICI公司也有数千吨的能力。1996年Dupont公司在西班牙开始建年产1万吨的装置。西欧γ—丁内酯消费量以及消费构成见表2.2-2。表2.2-2西欧γ—丁内酯的消费构成序号应用领域消费构成(%)1N-甲基吡咯烷酮45.22α-吡咯烷酮21.03除草剂21.84制药工业5.65铸造粘合剂3.26其他3.2合计100.0c.日本日本γ—丁内酯1996年的生产能力在1.0万吨以上。日本国内γ—丁内酯能力及产量有限，装置规模较小，每年都有少量进口，主要从BASF和GAF两家公司进口。日本的γ—丁内酯主要用于生产N-甲基吡咯烷酮并作为电解质溶液。预计2005年，全球GBL总产能将达到30万t/a，产量达到25万t。国内γ—丁内酯的生产和开发较晚，工艺技术比较落后。但近年来一些研究单位和生产厂家对γ—丁内酯的生产研究和开发应用十分活跃。目前浙江台州盛联化工公司是国内最大的γ—丁内酯生产商，其生产能力为1.2万吨/年。2004年我国γ—丁内酯总生产能力为4.5万吨/年，由于原料供应原因，实际生产量估计只有2.66万吨/年。随着国内石油化工行业及其相关工业的迅速发展，γ—丁内酯的需求日益增加，其需求量每年以6%的速度增长。由于国内产不足需，近年来一直依靠进口弥补国内供需缺口。其中γ—丁内酯的下游产品N-甲基-2-吡咯烷酮的生产以及市场前景看好，目前其消费约占γ—丁内酯消费总量的40%，该产品已广泛应用于润滑油精制、乙炔提浓、丁二烯和芳烃抽提、工业清洗剂、医药合成等领域，这将带动γ—丁内酯的生产得到相应的发展。此外，γ—丁内酯在农业、染料、香料、纺织等行业中的广泛应用，也将使其消费量呈逐年快速增长的趋势。据统计，2002－2004，我国γ—丁内酯的表观消费年增长率33％。随着该产品的需求领域不断开拓，必将进一步带动γ—丁内酯的生产。γ—丁内酯在国内一直属紧俏产品，价格很坚挺。该产品由于每年都需从国外进口，因此，国内市场价格受国际市场影响大。本项目引进FRONTECH的先进技术，生产的γ—丁内酯规格达到国际标准。(2)2-吡咯烷酮与N-甲基吡咯烷酮世界上第一套NMP生产装置是BASF公司于1946年成立的，1955年GAF公司的NMP也投入工业生产，1971年日本三菱化成也相继建立了γ-丁内酯及生产装置，1989年世界NMP的生产能力为6.765万吨，1995年世界NMP的生产能力达到10万吨/年。目前世界NMP的生产能力达到14万吨/年。主要生产公司有美国的GAF和BASF-Wayndotte公司、德国的BASF、日本三菱化成和北海道有机化学公司等。我国NMP以前仅有东北制药厂、四川天然气化工研究所少量生产自用，大部分依靠进口满足需求。随着顺酐深加工研究工作的进展，原化学工业部北京化工研究院开发成功γ—丁内酯和甲胺合成工艺，在山东新泰市化工总厂建成100吨/年中式装置，1994年又建成300吨/年规模的连续法生产装置，采用管式反应器，γ—丁内酯转化率100%，NMP选择性为90~95%。另外，在江苏泰兴南沙工业公司、安徽合肥市江淮化肥厂和黑龙江安庆县纤维板厂在建生产装置，规模均为300吨/年。我国N-甲基吡咯烷酮的开发生产较晚，在产品的应用研究方面与国外相比也存在着较大差距。近年来，随着我国GBL生产的扩大，N-甲基吡咯烷酮的开发和应用研究也进入了一个新的发展阶段。2002年，我国N-甲基吡咯烷酮产量约为1.5万t，主要用作润滑油精炼、反应溶剂、乙炔提浓和丁二烯、异戊二烯的回收溶剂，对GBL的需求约为1.8万t。随着我国涂料/油漆工业的发展，N-甲基吡咯烷酮需求将不断增长，年均增长率在2%左右。

从近几年市场价格来看，2-PY的原料产品顺酐、丁二醇和γ-丁内酯价格在1999年达到最低后，开始逐渐回升，主要原因是99年时的石油价格跌到低谷后，价格开始逐渐回升，带动石化产品价格上涨。由于γ-丁内酯主要原料的价格上涨，自然导致γ-丁内酯的价格随着上涨。从常理上看，用γ-丁内酯做原料的2-PY应该价格随着上涨。实际上2-PY价格不变，主要原因是国内做γ-丁内酯的主要方法还是顺酐加氢法。由于顺酐做溶剂的取代产品很多，如果涨得太高，其使用量就会受到限制。而2-PY价格保持稳定，主要还是作为商品的市场需求量太小，受原料市场价格影响不太大。预测顺酐价格的后市上涨空间不大，国内采用顺酐法的γ-丁内酯和2-PY生产企业生产成本不会有大幅增加，如果不存在供应或需求增长速度大大超过预期，或石油价格大幅涨落,预测2-PY基本保持原有价格水平，变化不会太大。(3)乙烯基吡咯烷酮乙烯基吡咯烷酮的均聚物最初由德国Reppe于1930年合成。国外生产和销售PVP系列产品的厂商主要是德国巴斯夫公司的“Luviskole”（工业用）、“Koridone”（医药用）和美国GAF公司的“PVP”系列产品。国外公司生产PVP产品主要品种、牌号及结构类型详见表2.2-3。表2.2-3国外公司PVP产品主要品种、牌号及结构类型结构类型品种（规格）商品牌号适用领域和作用BASF公司ISP公司NVP均聚物PVPK-15K-30K-90LuviskolKoridonePVPPlasdone化妆品增稠剂、润滑剂、粘合剂、医药分散剂、粘合剂醋酸乙烯酯共聚物PVPVA-37VA-55VA-64VA-73Luviskol-VAPVP/VA-S化妆品成膜剂，纸张胶粘剂，油墨增稠剂或胶体保护剂，表面涂料粘合剂NVP和季胺盐类共聚物PVPQLuviquat-PQGafquat化妆品成膜剂，调理剂NVP交联聚合物PVPPDivergenPolyclar-AT啤酒及饮料稳定剂NVP和布碘络合物PVP-1医用或工业用杀菌消毒剂据资料报导，世界上VP装置主要用于聚合生产PVP，故资料基本均以报导PVP为主，现从两者之间的联系来分析。VP的工业化生产比较复杂，过去全世界仅有德国BASF公司和美国ISP公司生产，两公司VP的单体和聚合物产量占全球总量的80%以上。1997年PVP的世界总生产能力为约4万吨，产量约2万吨。BASF在德国和美国，ISP在美国肯塔基州、德州和欧洲各有一套PVP单体生产装置，单套装置能力为5000-10000吨/年。两家的生产能力大致相等。全世界大约共计有6~8套生产装置。我国的乙烯基吡咯烷酮与国外一样，主要是用来生产聚乙烯基吡咯烷酮。(4)聚乙烯基吡咯烷酮PVP产品国内尚未制定质量标准，国外PVP产品的主要品种、牌号及结构类型见表2.2-4。表2.2-4PVP产品主要品种、牌号及结构类型品种（规格）商品牌号结构型式适用领域和作用BASF公司ISP公司PVPK-15LuviskolPVP化妆品增稠剂、润滑K-30VP均聚物剂、粘合剂、医药分K-90KolidonePlasdone散剂、粘合剂PVPVA-37化妆品成膜剂、纸张VA-55Luviskol-VAPVP/VA-SVP和醋酸乙烯脱粘剂、油墨增稠剂、VA-64酯共聚物胶体保护剂、表面涂料、粘合剂VA-73PVPQLuviquat-GafquatNVP和季胺盐类化妆品成膜剂、调理剂PQ11共聚物PVPPDivergenPolyclarATVP交联聚合物啤酒及饮料稳定剂PVP-IVP和碘络合物医用或工业用杀菌消毒剂国外对PVP的研究和生产已有50多年的历史，主要生产商为美国ISP公司和德国BASF公司。美国有四个生产厂家：ISP公司、BASF公司、HichsonDanchem公司和Thatcher公司；西欧只有BASF公司一家；日本有ISP和BASF公司的合资企业。根据世界γ-丁内酯的消费量换算可知，世界PVP的产量1995年约为2.8万吨，1999年约为5.35万吨，预计到2008年将增加到约18万吨。美国、西欧等发达国家的PVP主要用于日用化工和医药工业，以及纺织、造纸、食品等行业。随着近年来PVP产品应用领域的日益扩大，国际PVP市场将会有新的突破。我国PVP的生产和应用起步较晚，在产品的生产开发和应用研究方面与国外相比存在较大差距。河南玉源公司与浙江省化工研究院于1987年承担了国家“七五”重点科技攻关项目；将浙江省化工研究院的PVP合成小试成果转中试；并于1987年筹建博爱县开源精细化工厂，成功开发以γ-丁内酯、乙醇胺为原料合成PVP的生产线，并不断开发新产品，扩大生产规模，90年建成了我国第一个PVP系列生产厂，产品填补了国内空白，年生产能力为205吨。胜利油田精工集团、浙江省化工研究院、中国浦发上海浦发企业发展有限公司合资在上海浦东新区组建上海胜浦新材料有限公司，建设1300吨/年生产能力、8个品种、20种规格的PVP生产装置，成为我国最大的PVP系列产品的专业生产、开发、销售厂家。此外，清华永昌精细化工厂PVP生产能力约为100吨/年。近年来，我国PVP的生产开发和应用研究取得了进展。国内生产厂家逐渐增加，产品质量提高，品种和数量不断增多，成为世界上少数几个PVP生产国。特别是随着国内顺酐常压气相加氢和1.4-丁二醇脱氢环化生产γ-丁内酯的开发成功及推广应用，使γ-丁内酯的产量逐年增加，确保了PVP生产的原料。由于PVP在各个工业领域内的应用能显著改善产品性能，提高产品质量，因而受到广泛的重视。目前我国PVP的年消费量约为2000吨，每年还需从国外进口大量PVP产品以弥补国内供需缺口。我国PVP消费领域与国外基本相同，但消费构成不尽一致。我国PVP主要用于医药、食品加工和日用化工等行业，其消费情况如下。在医药行业我国PVP主要用作聚维酮碘（PVP-I2或PVP-I）消毒剂应用。PVP-I，是PVP和碘的络合物，具有低毒、高效、缓释等特性，对细菌、病毒、霉菌以及孢子都有较强的杀灭作用，又克服了碘溶解度低、不稳定，易产生过敏反应，具有刺激性等缺点，广泛用于外科手术，预防术后感染以及烫伤、溃疡、口腔炎、阴道炎等疾病的治疗，我国于1987年正式投放市场。1990年该产品正式收入90中国药典。十多年来得到迅速推广。另外，PVP与纤维素衍生物、丙烯酸类并列为当今三大主要医药合成辅料，已广泛用于医药的粘结剂、共沉淀剂、助溶剂、分散稳定剂、包衣剂、缓释剂、眼药助剂、胶囊助流剂等。在食品加工中，我国PVP主要作为啤酒的澄清剂。通过在生产过程中加入微量的PVP，可改进啤酒等的澄清度，防止发生混浊，并可以稳定色泽、改善口味、增长贮存期。通常用量为8~20克/100L。在日用化工中，我国在90年代初开发出含PVP的发胶产品、洗发产品、美容产品等，已得到广泛应用。随着人民生活水平的提高，对中高档洗发、护发、美容等产品的需求加大，PVP在日用化工方面的需求将会增长较快。其他。PVP在聚合物中作分散剂、稳定剂、乳化剂、增稠剂、流平剂，广泛用于涂料、颜料、油墨、高分子合成及加工、洗涤剂、胶粘剂、感光材料、纺织印染、采油泥浆、酸化压裂、造纸、农药等。目前，我国的年消费量约6000吨，由于生产能力不足，每年需从国外进口大量的PVP。随着国家经济的迅速发展和科技水平的不断提高，以及新的应用领域的不断开拓，PVP在国内的需求量将持续增长。预计到2008年，我国PVP的年需求是将达12000~15000吨左右。本项目各产品PVP的价格，既考虑到市场的竞争能力又要兼顾到本企业的经济效益，各产品工业级按11.5万元/吨，医药级按20万元/吨的综合售价作技术经济评价。2.3产品价格分析及确定目前国内PVP与NMP的产量不能满足国内需求，每年需从国外进口大量产品来弥补市场缺口。国内市场上PVP与NMP的价格一直保持坚挺，NMP的价格为2.8万元/吨，PVPP平均价格为7.8万元/吨。本报告技术经济分析中，NMP的价格按2.5万元/吨，PVPP平均价格按7.2万元/吨3.产品方案和生产规模3.1产品方案及年操作时间3.1.1装置生产能力及商品量本项目包括γ-丁内酯(GBL)、2-吡咯烷酮（2-PY）、N-甲基,2-吡咯烷酮（NMP）、乙烯基吡咯烷酮（VP）及聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）五套工艺装置，各装置生产能力及产品量见表3.1-1。表3.1-1本项目各装置生产能力及产品量序号装置名称装置生产能力（吨/年）产品量（吨/年）备注1γ-丁内酯(GBL)10,0000全部作为2-PY装置和NMP装置的原料。22-吡咯烷酮（2-PY）6,000390除为VP装置提供原料外，有少量作为产品。3N-甲基,2-吡咯烷酮（NMP）3,0002,741全部作为产品。4乙烯基吡咯烷酮（VP）6,0000全部作为PVPP装置的原料。5聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）K-15：1,500吨/年K-30：1,500吨/年K-90：1,500吨/年PVPP：1,500吨/年K-15：1,500吨/年K-30：1,500吨/年K-90：1,500吨/年PVPP：1,265吨/年3.1.2装置年操作时间本项目各装置年操作时间为7200小时。3.2.产品及中间产品的规格3.2.1γ-丁内酯质量指标表3.3-2γ-丁内酯质量指标序号名称指标1状态清净液体2含量（以γ-丁内酯计），％≥99.53THF，%≤0.14水份（H2O），％≤0.15相对密度1.126~1.1366折光率1.434~1.4417色度（APHA）≤403.3.22-吡咯烷酮质量指标表3.3-32-吡咯烷酮质量指标序号名称指标1状态透明液体2色度，APHA≤1003纯度，%≥99.04水份（H2O），％≤0.33.3.3乙烯基吡咯烷酮表3.3-4乙烯基吡咯烷酮质量指标序号名称指标1色度，APHA≤302纯度，%≥99.43水份（H2O），％≤0.14活性2.2-4.05聚合物含量，ppm1062-吡咯烷酮，%0.153.2.4PVP聚乙烯基吡咯烷酮表3.3-5聚乙烯基吡咯烷酮质量指标规格K-15K-30K-90K值13~1926~3490~100含量，％≥95.0≥95.0≥95.0色度（APHA）≤80≤80≤60VP含量，％≤0.5≤0.01≤0.1水份，％≤5.0≤5.0≤5.0PH（5％水溶液）3~73~73~7状态粉状粉状粉状表3.2-6PVPP质量指标：项目指标备注外观近于白色流动粉末PH值1.0-11.0水份，％≤5.0重金属，ppm≤10氮气，％11.0-12.8灰分，％≤0.4乙烯基吡咯烷酮＜0.10水溶性物质≤0.5酸/己二醇溶解物，％≤1.03.2.5N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）表3.2-7N-甲基-2-吡咯烷酮质量指标：项目指标备注纯度，％≥99.80色度，APHA≤40水份，ppm≤400γ-丁内酯(GBL)，ppm≤3004.工艺技术方案4.1工艺技术方案的选择4.1.1γ-丁内酯装置γ-丁内酯是重要的有机化工原料和医用中间体。主要用于生产2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮等有机产品及脑复康等药品。γ-丁内酯是一种高沸点溶剂，溶解性能强、电性能好、稳定性高，可用作聚合物的溶剂及染料和印刷溶剂等。目前在电子行业中作显影剂发展势头较好。物性数据：分子量86.9；熔点-42℃，沸点203~204℃（206℃）；相对密度，1.125~1.128；折光率，1.4341；闪点，98℃。性状：易挥发的无色油状液体，有香味。能与水和乙醇相混溶，能溶于甲醇、丙酮、乙醚和苯。能随水蒸汽挥发，在热碱溶液中分解。依企业标准，一般试剂含量大于98％。γ-丁内酯的生产原料有1，4-丁二醇，顺酐等，相对应的生产工艺有1，4丁二醇脱氢法，顺酐加氢法等。1，4-丁二醇脱氢工艺是第二次世界大战期间德国I.GfarbenIndustrie.A.G开发成功的，并于1946年实现工业化生产。该法历史悠久，是当前世界上生产γ-丁内酯的主要方法。在工业生产中，有气相脱氢法和液相脱氢法，但由于液相脱氢法中催化剂难以再生及使用寿命短等原因逐步被气相脱氢工艺取代。用于合成γ-丁内酯的催化剂很多，目前GBL生产中脱氢催化剂大多使用铜系催化剂，这类催化剂成本较低，寿命较长，适合大规模工业生产使用。比较典型的气相脱氢工艺一般用浮石作载体，用碳酸钠和硅酸铜为催化剂，寿命为两年。目前德国的BASF公司和美国的GAF公司均采用此工艺技术生产γ-丁内酯。顺酐加氢制γ-丁内酯的工艺有BASF公司的二步加氢法、北海道有机化工公司开发的顺酐常加氢法以及三菱化成开发的顺酐高压加氢法。UCB公司于1989年公布以顺酐为原料选择性还原生产GBL的专利技术。近几年来由于丁烷大型流化床和移动床氧化技术的采用，以顺酐生产GBL越来越具有竞争力。UCB工艺采用以SiO2为载体的Ni/Pd催化剂，催化剂比表面积为100~800m2/g，反应温度235℃，反应压力9.6x105Pa。在该催化剂和工艺条件下，顺酐很快转化成GBL，且能防止GBL进一步加氢生成THF，因而GBL收率很高。由于产物有酸生成，因而反应器和精馏塔需用不锈钢制造，与传统1，4丁二醇脱氢法相比，其内部结构的材料可以在较高的压力下进行，但同时要增加设备投资。目前，国内尚无成熟的万吨级工业化技术。本项目考虑从美国FRONTECH公司引进γ-丁内酯生产工艺。4.1.22-吡咯烷酮装置2-吡咯烷酮作为高效选择性溶剂，主要用于回收有机原料、润滑油精制萃取剂、聚合物及聚合反应的溶剂等。物性数据：无色结晶。熔点24.6℃，沸点245℃，相对密度1.116（25/4℃），折光率1.4870。性状：能与水、醇、醚、氯仿苯、乙酸乙酯和二硫化碳混溶，难溶于石油醚。生产2-吡咯烷酮的方法最早由4-氨基丁醛脱水制得，另外还有以丁二腈的水解氧化及顺丁烯或丁二酸氨溶液的氧化等合成。现在世界上主要采用γ-丁内酯为原料，经氨化缩合而得，运用该方法生产的主要有美国的GAF公司、杜邦公司和德国的BASF公司。另一种是以顺酐为原料，经一步加氢、氨化而得。本装置采用γ-丁内酯为原料制2-吡咯烷酮，从美国FRONTECH公司引进生产技术。4.1.3乙烯基吡咯烷酮装置乙烯基吡咯烷酮又称乙烯基-2-吡咯烷酮，主要用于聚乙烯基吡咯烷酮的制备。物性数据：分子量，111.16；沸点，92~95℃/1.467kPa；相对密度1.045；折射率1.511。性状：无色液体，低温成固体。能与水、乙醇、乙醚和乙酸乙酯等相混溶。与其它乙烯化合物易共聚。一般试剂含量约97％。本世纪三十年代，德国BASF公司、美国ISP公司首先采用乙炔法生产乙烯基吡咯烷酮（VP），已有成熟的工艺技术。现在国内也有采用非乙炔法生产乙烯基吡咯烷酮的工艺，但还没有工业化。本装置拟引进美国FRONTECH公司的乙炔法工艺生产乙烯基吡咯烷酮，继而生产聚乙烯基吡咯烷酮。4.1.4聚乙烯基吡咯烷酮装置聚乙烯基吡咯烷酮。物性数据：熔点165℃（分解），折光率，1.23~1.29，白色或微黄色粉末，或无定型半透明颗粒，在空气中易吸潮，能溶于乙醇和氯仿，几乎不溶于乙醚，溶于水中成胶状溶液。聚乙烯基吡咯烷酮由乙烯基吡咯烷酮均聚反应而得。加入不同的催化剂或调整加入催化剂的数量或速度，生产不同牌号的PVP产品。本装置拟采用美国FRONTECH公司的工艺生产聚乙烯基吡咯烷酮，主要牌号有：k15，k30，k90，PVPP。4.1.5N-甲基－2－吡咯烷酮装置N-甲基－2－吡咯烷酮的生产技术技术与2－吡咯烷酮的生产技术基本相同，区别在于前者所用的原料为一甲胺，后者使用的是液氨。本装置用其它四套装置一样，采用美国FRONTECH公司的生产工艺。4.2工艺流程简述4.2.1工艺流程简述（1）γ-丁内酯装置1，4-丁二醇（BDO）经汽化后，进入固定床反应器，以浮石铜作催化剂。1，4丁二醇在反应器内发生气相脱氢反应，该反应是一个吸热反应，以Paracymene（PCY，对甲基异丙基苯）蒸汽作加热介质。反应产