年产30万吨环氧丙烷生产工艺项目可行性研究报告

可行性研究报告12-年产30万吨环氧丙烷生产工艺项目可行性研究报告word文档可编辑

目录TOC\o"1-3"\h\z\u第一章总论 81.1设计依据、原则及标准 81.1.1设计依据 81.1.2设计原则 81.1.3设计标准 91.2项目概述 91.2.1项目名称 91.2.2项目概况 91.3研究的范围和过程 91.3.1研究范围 91.3.2研究过程 101.3.3项目规模 101.3.4主要技术经济指标 101.4结论与建议 12第二章市场分析及预测 142.1市场分析 142.1.1产品品种和用途 142.1.2国外市场供需分析与预测 142.1.3国内市场供需分析与预测 182.2原料的供需现状及预测 262.2.1丙烯性质及用途 262.2.2国内外丙烯供需现状 282.2.3丙烯价格分析与预测 30第三章工艺方案的选择 333.1总工艺流程 333.1.1主要化学反应 333.2产品方案选择 333.2.1产品方案 333.2.2产品规格 333.3工艺技术选择 333.3.1国内外技术状况及进展概述 333.3.2环氧丙烷生产技术分类 343.3.3环氧丙烷生产技术简述 343.4环氧丙烷（PO）生产技术的比较 383.4.1PO/TBA法工艺路线的比较 383.4.2PO/SM法工艺路线的比较 383.4.3PO/SM法、PO/TBA法和CHP法工艺路线的比较 393.4.4HP-PO法工艺路线的比较 403.4.5HP-PO法和PO/SM法工艺路线的比较 403.4.6丙烯直接氧化法、HP-PO法和PO/SM法工艺路线的比较 413.5环氧丙烷（PO）生产工艺技术路线的确定 413.5.1工艺流程说明 423.5.2工艺流程简图 443.5.3总物料平衡表 45第四章原料供应和产品销售 474.1原料来源 474.2原料数量 474.3原料、辅助材料的规格 474.3.1聚合级丙烯 474.3.2双氧水 474.3.3甲醇 484.3.4催化剂、化学品的规格、数量、来源 484.4原料来源及供应分析 494.4.1主要原料来源及供应分析 494.4.2辅助材料来源及供应分析 49第五章仪器设备及自动化 515.1自动化与信息控制系统 515.1.1自动化控制系统 515.1.3安全仪表系统(SIS) 515.1.4设备包控制系统(PLC) 525.1.5气体监测报警系统(GDS) 525.1.6压缩机控制系统（CCS） 525.1.7机组监视系统(MMS) 525.1.8在线分析仪系统（PAS） 525.2仪表选型原则 535.3主要的检测和控制方案 535.4控制室及机柜室 545.4.1控制室 545.4.2机柜室 545.5主要安全技术设施 545.6仪表电源、气源及伴热 555.6.1仪表电源 555.6.2仪表气源 565.6.3伴热 565.7随设备成套供货的仪表范围 575.8主要控制系统和仪表清单 575.9设计采用的标准和规范 595.9.1中国标准 595.9.2国外标准 60第六章厂址选择 646.1厂址地理条件 646.1.1厂址自然地理概况 646.2公用工程 736.3厂址选择 74第七章总图运输及土建 767.1总图运输 767.1.1布置原则 767.1.2装置布置 767.1.3总平面布置 777.1.4竖向布置 777.1.5主要工程量 777.1.6道路 787.1.7运输 787.1.8绿化 787.1.9设计中采用的标准规范 797.2土建 797.2.1设计依据 797.2.2设计原则 797.2.3建筑结构形式 807.3建筑设计 80第八章劳动安全卫生与消防 818.1劳动安全卫生危害因素及后果分析 818.1.1自然危害因素及后果分析 818.1.2生产性危害因素及后果分析 818.1.3主要物料及化学品的特性、危险性 848.2劳动安全卫生危害因素的防范与治理方案 868.2.1总图布置 868.2.2工艺技术 868.2.3设备选型 868.2.4报警设施 878.2.5人身防护工具，洗眼器和救护工具 878.2.6防噪设施 878.2.7通风、降尘、降温 878.2.8安全生产管理制度 888.3劳动安全卫生专用投资估算 888.3.1预期效果 888.3.2消防 88第九章工厂组织及劳动定员 919.1工厂体制 919.2组织机构与人力资源配置 919.2.1组织机构 919.2.2人力资源配置 919.3人员来源 929.4人员培训 92第十章能源利用分析及节能措施 9410.1编制依据 9410.2能耗构成分析 9410.2.1燃料、公用工程消耗 9410.2.2能量消耗 9410.2.3辅助材料消耗 9510.3工艺装置节能方案研究 9610.3.1节能措施综述 9610.3.2工艺流程中采用的节能新技术、新工艺 96第十一章经济分析与资金筹措 9811.1工程概况 9811.2编制依据 9811.3编制方法 9811.4项目总投资估算 9911.4.1固定资产投资 9911.4.2流动资金 11211.4.3建设期利息 11211.4.4固定资产投资方向调节税 11311.5资金筹措 11611.5.1资金来源 11611.5.2还贷方式 11711.5.3资金运筹措施 11711.5.4投资规模 117第十二章财务与经济评价 11812.1产品成本估算说明和依据 11812.1.1编制说明 11812.1.2编制依据 11812.2产品成本估算 11811.2.1直接材料费及燃料动力费 11912.2.2直接工资和其他支出 12212.2.3制造费 12412.3管理费 12512.4财务费 12512.5销售费 12612.6总成本费用估算表 12612.7销售收入和税金估算 12612.7.1销售收入 12612.7.2税金估算 12712.7.3现金流量表 12812.8财务评价 13012.8.1静态指标 13012.8.2动态指标 13112.9不确定性分析 13212.9.1盈亏平衡分析 13212.9.2敏感性分析 133第十三章风险与竞争力分析 13513.1风险分析 13513.1.1资源风险分析 13513.1.2风险程度分析 13513.2防范和降低风险对策 137第一章总论1.1设计依据、原则及标准1.1.1设计依据（1）2013年“三井化学杯”大学生化工设计大赛参赛指导书；（2）《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。（3）《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（2005年版）及有关专业国家标准。（4)化工、机械、环保的等方面相关国家及行业标准。1.1.2设计原则（1）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；（2）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；（3）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；（4）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、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；（5）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；（6）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；（7）充分依托宁夏银川市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，降低产品的生产成本，以使本项目达到较好的经济效益。1.1.3设计标准本可行性分析报告按照化工部2005年修订版《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》及有关专业的国家标准和行业标准编制。1.2项目概述1.2.1项目名称年产30万吨环氧丙烷生产工艺项目1.2.2项目概况环氧丙烷（PO），化学式：C3H6O，是一种无色，低沸点、高反应活性的液体，是重要的化工中间体之一，尤其在聚氨酯工业和溶剂工业中应用最为广泛，是生产聚醚的主要原料。具有极性的三元环氧结构使得它在反应中可与许多种物质发生开环反应。从二十世纪五十年代初期开始，它就逐渐成为化工工业的重要组成部分。目前，全世界环氧丙烷的产量是5500万吨，环氧丙烷的消费量超过了GDP的增长速度。国内氯醇法制备环氧丙烷生产能力之所以没有更大的突破，关键在于其工艺产生的废水、废渣问题不适应环保方面越来越严格的要求。传统氯醇法的环保问题已成为制约环氧丙烷工业发展的首要因素。1.3研究的范围和过程1.3.1研究范围宁夏大学“宁之化”设计团队进行以丙烯为主要原料生产环氧丙烷的工程设计。目前已进行了较为深入的可行性研究，研究工作范围包括：产品的市场需求、产品规模及方案、工艺路线及设备选择、自动化控制方案、原料辅助材料及动力供应、建厂条件、公用工程及辅助设施、节能节水减排措施、“三废”处理及环境保护措施、安全消防及劳动保护措施、企业组织及定员、项目实施规划、投资估算及资金来源、产品成本及经济效益等方面进行研究。在研究的基础上对项目的建设做出评价结论，为审批该项目提供决策依据。1.3.2研究过程宁之化团队通过全面搜集相关资料，在此基础上对拟建项目进行深入的分析研究，综合考虑国家技术规定、项目的市场需求、生产规模、工艺路线、设备设计选型、厂址选择、车间布置、财务评价和经济分析等内容，对设计项目的建设生产和经营进行设计规划和不确定性分析，发现问题，提出项目建设的建议，生成客观的研究报告。1.3.3项目规模本装置的产品为环氧丙烷。生产规模为30万吨/年，年操作时间为8000小时。综合考虑国家政策规定，总厂一期建设规模，碳四馏分的合理利用，形成规模，效益成本，丁二烯和丙烯的市场需求，建设现状，发展趋势等确定本分厂生产规模。选择16.24万吨/年丁二烯、13.84万吨/年丙烯作为本项目的生产规模，考虑总厂后期建设及发展规划和市场需求，调整丁二烯和丙烯的总产量及产量比，有较强的市场灵活性。1.3.4主要技术经济指标表1环氧丙烷装置主要技术经济指标表序号指标名称单位数量备注一原料1丙烯（99.62mol%）万吨/年22.982双氧水（100％）万吨/年20.49原料采用70％水溶液，实耗29.27万吨/年3甲醇万吨/年0.69二化学品、催化剂1氢气吨/年870min.99.4%(vol)2水合肼（100％）吨/年24055%(wt)，实耗437吨/年3氢氧化钠（100％）吨/年7519-21%(wt)，实耗395吨/年4硫酸（100％）吨/年270074-76%(wt)，实耗3649吨/年5氨水（100％）吨/年300min.99.7%(wt)6离子交换树脂（强酸）吨/年25.2固体7TiSi催化剂吨/年84固体8氢化催化剂吨/年7.5固体三产品及副产品1环氧丙烷万吨/年30四公用工程1中压蒸汽（>2.0MPaG）t/h131.25最大1502循环水t/h12375最大142503工业水t/h504冷冻水t/h675最大8005脱盐水t/h6最大156氮气Nm3/h8250最大172507仪表空气Nm3/h300最大5008压缩空气Nm3/h最大10009电kW123759900万度/年10蒸汽凝液t/h-131.25最大-150五定员人35四班三运转六占地公顷6.5625375mx175m七三废1废水1.1生产污水t/h30.789最大34.5t/h2废气2.1含氧废气kg/h29最大90t/h(事故状态)含氢废气kg/h90最大844kg/h(事故状态)3废渣3.1废催化剂TS-1t/2年1683.2废氢化催化剂m3/4年543.3废离子交换树脂t/年25.2八单位综合能耗MJ/t产品21812.2九工程费用万元其中外汇万美元1.4结论与建议（1）本项目的主要产品环氧丙烷直供公司下游装置聚氨酯事业部的聚醚装置，用量是有保证的。（2）本装置的工艺生产技术过氧化氢直接氧化法，是世界先进水平的新工艺技术，具有较强的竞争力。（3）本装置采用的工艺技术先进，物料循环回收利用率高，污染物排放少。装置的环保和节能措施落实，劳动安全卫生措施完善，装置建成后对周围地区的环境状况影响小。（4）本项目所采用的工艺技术目前在世界上并没有同等规模的装置投产运行，只在韩国有一套10万吨/年HPPO的工业化装置。因此该技术在工业化的成熟度上还有待完善。（5）本项目所采用的工艺技术由赢创/伍德公司提供，他们出售该工艺技术的基础是必须采购赢创公司独资的双氧水装置生产的双氧水为原料。并且该技术必须采用70％浓度的双氧水，在市场上也很难采购到，如此高浓度的双氧水在运输、储存上都有很大的风险。这对本项目的原料采购提出了限制。综上所述，建设某公司30万吨/年HPPO装置，政策上允许、战略上支持、技术上成熟可靠、内部收益率高于行业基准值，具有一定的抗风险能力，各方面配套条件均比较完备齐全，因此，建设本项目是必要的、可行的。第二章市场分析及预测2.1市场分析2.1.1产品品种和用途环氧丙烷（PO），又名甲基环氧乙烷或氧化丙烯，是一种无色、具有醚类气味的低沸、易燃液体，有毒，对人体有刺激性。凝固点-112.13℃，沸点34.24℃，相对密度（d04）0.859。与水部分混溶，与乙醇、乙醚混溶，并与二氯甲烷、戊烷、戊烯、环戊烷、环戊烯等形成二元共沸物。环氧丙烷为低沸、易燃液体，其蒸汽在空气中能自燃或爆炸，应按有毒危险品规定贮运。环氧丙烷可装于干燥、清洁和密封性好的镀锌铁桶内，每桶净重150Kg，或采用专用槽车运输。环氧丙烷应贮存于25℃以下的阴凉、通风、干燥处，不得于日光下直接曝晒并隔绝火源。环氧丙烷是除了聚丙烯、丙烯腈以外的第三大丙烯衍生物，是重要的基本有机化工原料。环氧丙烷主要用于聚醚多元醇的生产，其次是用于非离子表面活性剂、碳酸丙烯酯和丙二醇的生产。另外，在丙二醇醚、羟丙基甲基纤维素、改性淀粉、丙烯酸羟丙酯以及其它方面有所应用。环氧丙烷的衍生物产品有近百种，是精细化工产品的重要原料，广泛应用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。2.1.2国外市场供需分析与预测（1）世界环氧丙烷生产现状2008年世界环氧丙烷生产能力为780.8万吨/年，产量为679.3万吨，开工率为87%，消费量为675.9万吨，西欧、北美和亚洲是世界环氧丙烷主要生产和消费地区。国外环氧丙烷产业集中度很高，美国Dow化学公司和Lyondell公司是世界上最大的生产商，控制了世界环氧丙烷的大部分市场。Dow化学公司分别在美国、德国、巴西等地建有生产装置，均采用氯醇法技术。Lyondell公司分别在美国、法国、荷兰等地建有生产装置，采用共氧化法技术。目前，世界采用氯醇法路线的环氧丙烷产能占总产能的40%～45%，共氧化法产能占55%～60%。2008年世界环氧丙烷主要生产企业及其生产能力见表1.1.1-1。表1.1.1-1国外PO主要生产厂家及生产能力万吨/年公司生产装置地址生产能力DOW美国德州Freeport72.5美国路易斯安那州Plaquemine33.0德国Stade63.0巴西Aratu25.0Bayer/Lyondell美国德州Bayport60.0荷兰Maasvlakte28.5Lyondell荷兰Botlek24.5法国Fos22.0美国德州Channelview55.0Repsolype西班牙Puertollano12.0西班牙Tarragona20.0Shell荷兰Moerdijk21.0SKC韩国Ulsan27.0住友化学日本市原20.0日本德山日本Tokuyama8.0日本Nihonoxirane日本Sodegaura18.0英力士烯烃德国Cologne21.0Humstman美国德州Portneches24.0Ellbaeastern新加坡Seraya25.0Ellba荷兰Moerdijk25.0Basf德国路德维希港125比利时Antwerp30.0AsahiGlass日本鹿岛11.0其他33.0合计691.0近年来，由于亚洲市场的需求剧增，拉动了世界环氧丙烷需求强劲增长，进而推动了环氧丙烷新增产能快速上升。2009年上半年，BASF/Dow化学公司位于比利时安特卫普的30万吨/年过氧化氢直接氧化生产环氧丙烷装置和日本住友公司与沙特合资的采用住友公司异丙苯氧化法20万吨/年环氧丙烷装置相继投产。另外，Lyondell公司与中石化镇海炼化在我国浙江建设的28.5万吨/年共氧化法环氧丙烷项目也于2010年6月试车成功；Dow化学公司与SiamCement集团也计划于2011年投产39万吨/年的环氧丙烷装置，2009~2013年还将有几个环氧丙烷项目计划在我国实施。预计到2013年，世界环氧丙烷生产能力将达到990万吨/年。由于除日本之外的亚洲地区环氧丙烷下游产品年消费增长率一直保持近两位数增长，许多企业计划在亚洲新建或扩建环氧丙烷生产装置，大部分新增产能将集中在这一地区，预计除日本之外的亚洲其他地区新增产能将占新增总产能的60%左右。国际上PO主要用于生产聚醚多元醇、丙二醇以及醇醚等精细化工产品。据统计，PO用于这些产品的消费结构10年来变化不大。其中聚醚多元醇消耗PO的量最多，其次是丙二醇,醇醚位居第三位,其具体分布见表1.1.1-2所示。表1.1.1-2世界PO的消费结构%项目2000年2003年2005年2008年聚醚多元醇64.96463.663丙二醇20.121.32122.1醇醚55.25.35.5二/三丙二醇1.11.31.41.5其他8.98.28.77.9合计100100100100图1.1.1-1世界主要地区环氧丙烷消费情况万吨/年（2）世界市场需求现状及预测2008年世界环氧丙烷消费量为675.9万吨。西欧、北美和亚洲是世界环氧丙烷主要消费地区，消费量分别占29.3%、29.1%和35.3%。北美是最大的净出口地区，西欧是最大的净进口地区。世界环氧丙烷主要用于聚醚多元醇、丙二醇和丙二醇醚等的生产。2008年用于聚醚多元醇生产的约占18.2%，用于丙二醇醚的环氧丙烷约占5.9%。2008年世界各地区环氧丙烷供需状况见表1.1.1-3。表1.1.1-32008年世界各地区环氧丙烷供需状况万吨/年地区产能产量进口量出口量消费量非洲000.200.2亚洲249.7195.339.736.9198.1中东欧25.2172.4118.4中东00000北美241.9216.18.327.9196.5大洋洲000.600.6中南美23.5215.12.423.7西欧240.5226.573.761.8238.4合计780.8675.9130130675.9近几年世界环氧丙烷需求呈现强劲增长，2001~2008年，全球环氧丙烷年均消费增长率达到5%。其中，以我国和印度为首的亚太地区是环氧丙烷产能和消费增长最快的地区。预计未来5年，以中国和印度为代表的亚洲地区需求增长将最为迅速，年均增长11.6%，北美和西欧增长缓慢，年均增长率分别为3.3%和3.7%。世界环氧丙烷需求增长的主要动力将来自于聚氨酯行业对聚醚多元醇的需求增长。预计到2013年，世界环氧丙烷生产能力990万吨/年，需求量将达到915万t，2008~2013年需求年均增长率6.2%，高于同期产能增长率1.3%。预计2018年，生产能力将达到1160万吨/年，需求量为1054万t。长期来看，全球范围内环氧丙烷市场前景依然乐观。2.1.3国内市场供需分析与预测(1)供需现状分析上世纪60～70年代,国内已有PO生产企业10余家，规模都很小，总产能不到2万吨/年，直到1985年上海高桥化工厂才建成全国第一套国产化万吨级PO生产装置。1988年后国内又相继引进日本和美国陶氏化学的技术，以及中石化消化吸收引进的技术建成的几套PO装置。以后随着中海壳牌25万吨/年乙苯共氧化法、山东石大胜华4万吨/年、天津大沽6万吨/年扩建和山东东大3万吨/年装置的投产，截至2007年我国PO产能已增至90.5万吨/年。2007年产量已超过75万吨。目前有20多家生产企业，总生产能力超过119万吨/年，其中生产能力在1万吨/年以上的企业17家。我国现有PO生产装置除中海壳牌采用共氧化法外，其余均采用氯醇化法。氯醇化法又分为DOW化学的氯醇化、三井东亚的氯醇化和旭硝子的氯醇化，以及国内自行开发的氯醇化工艺。国内现有PO主要生产厂家及生产能力见表1.1.1-4所示。表1.1.1-4主要生产厂家及生产能力万吨/年公司名称生产装置地址生产能力镇海炼化与Lyondell合资浙江宁波28.5中海壳牌广州惠州25.0山东滨化山东滨州18.0天津大沽天津15.0锦化化工辽宁葫芦岛13.0上海高桥上海8.0山东金岭山东东营8.0南京金浦锦湖江苏南京8.0山东东大山东淄博6.0山东东辰山东东营5.0钟山石化江苏南京4.0沈阳金碧蓝辽宁沈阳4.0福建湄洲湾福建泉州4.0石大胜华山东东营4.0浙江太平洋浙江宁波2.0九江化工江西九江2.0巴陵石化湖南岳阳1.0合计155.5近几年，国内环氧丙烷大量扩建、新建，今后一段时期仍将是产能集中投产的高峰。山东、江苏、浙江是今后国内产能增长的主要地区。南京金浦锦湖公司计划在南京化学工业园区扩建环氧丙烷一体化装置，新增10万吨/年环氧丙烷产能；山东东大化工扩能到12万吨/年；Lyondell与中石化合资在宁波镇海建设28.5万吨/年共氧化法环氧丙烷生产装置已于2010年6月试投产。此外，一些扩建、新建项目也在计划中，2011年6月16日．德国特种化工巨头赢创工业集团对外宣布，与中国吉林省代表团签署了1项非排他许可协议将在中国东北吉林省兴建并运营HPPO(过氧化氢制环氧丙烷)工厂。根据双方签署的合作协议，该环氧丙烷工厂将由吉林神华集团有限公司和吉化北方化学工业有限公司即将成立的合资公司负责建造，年产能将达30万吨。山东海化、烟台万华、亨斯迈等环氧丙烷衍生品项目也在积极规划中。预计到2012年，国内环氧丙烷生产能力将达到164.5万吨/年。2015年我国环氧丙烷生产能力将达到257万吨/年。2011~2012年环氧丙烷新建及扩产项目情况见表1.1.1-5。表1.1.1-52011~2012年环氧丙烷新建及扩产项目万吨/年公司名称新增产能投产时间淄博永大102011年7月吉林神华&吉化北方化学30计划山东东大化工有限公司6扩到12计划江苏钟山化工有限公司4扩到10计划随着我国聚氨酯工业进入新一轮发展期，上游原料环氧丙烷需求增长进一步加快，从2003年开始进口量猛增，随着国内产能大幅增长，进口量逐步回落，维持在12~15万吨。2009年，受世界金融危机影响，国外企业加大了对中国市场销售力度，我国环氧丙烷进口量增加至25.5万吨。我国环氧丙烷进口主要来自日本、新加坡和美国，进口主要地区为江苏、浙江、上海和山东等。我国环氧丙烷出口量较少，中海壳牌石化、锦化氯碱、天津大沽化工和山东滨化有少量出口。近年来我国PO市场供需情况见表1.1.1-6。表1.1.1-6我国PO市场供需情况统计/万吨年份生产能力产量进口量出口量消费量自给率200035.425.22.880.0328.0589.8%200147.633.03.640.0236.6290.1%200252.036.55.290.0441.7587.4%200352.041.411.560.00652.978.3%200456.043.019.060.00662.069.4%200570.051.315.131.0565.478.4%200696.068.012.01.5278.586.6%2007110.090.014.70.44104.086.5%2008113.595.015.30.04110.386.1%2009129.0105.025.50.005130.580.5%国内环氧丙烷最大的用途是在碱金属氧化物和起始剂作用下开环聚合生成聚醚多元醇。由于所用起始剂的不同，聚醚可分为软泡聚醚、硬泡聚醚和弹性体聚醚。软泡聚醚用于生产聚氨酯软泡，以制造衬垫、包装用品等；硬泡聚醚用于生产聚氨酯硬泡，用作保温材料等；弹性体聚醚用于生产聚氨酯弹性体，用作跑道、涂料、粘合剂、密封剂等。2009年国内环氧丙烷表观消费量约130.5万吨，其中用于聚醚多元醇的消费量约102万吨，占总消费量的78%，这一比例远高于世界65%的平均水平；其次是在表面活性剂和碳酸丙烯酯、丙二醇方面的消费量，合计为18.9万吨，占总消费量的14.4%。另外，国内环氧丙烷在丙二醇醚、甲基纤维素（HPMC）、改性淀粉、丙烯酸羟丙酯以及其它方面也有一些应用，环氧丙烷消费量约9.8万吨，占7.5%。国内环氧丙烷消费结构见表1.1.1-7：表1.1.1-7我国近年来PO消费构成消费领域2000年2005年2010年消费/kt比例/%消费/kt比例/%消费/kt比例/%聚醚多元醇22978.1511.576.772071.3丙二醇82.914.522.212011.9表面活性剂281049.57.4555.4丙二醇醚20.717.822.7232.26碳酸丙烯酯265.746.26.9605.94其它7152.627.724.1323.2合计280.5100667.2610010101002009年国内聚醚多元醇生产企业40家左右，总生产能力172万吨/年，产量估计为132万吨，消费量150万吨左右。我国聚醚多元醇生产企业全部采用聚合法生产，大部分生产厂自供环氧丙烷，少数厂家环氧丙烷原料外购或进口。未来几年国内聚醚多元醇扩产、新建项目较多，预计到2015年国内聚醚多元醇生产能力将达到250万吨/年左右。聚醚多元醇的最大用途是生产聚氨酯。聚氨酯是一种有机高分子材料，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。在人类面临的长期能源紧张和能源成本趋高的情况下，聚氨酯在家具、汽车以及隔热领域广阔应用，将会给聚氨酯行业带来源源不断的发展动力。目前我国聚氨酯人均消费水平还远远落后，国内市场聚氨酯材料还有巨大的发展空间。随着世界聚氨酯行业中心向中国大陆的转移，将大大促进了大陆聚氨酯行业的发展，同时，随着国内建筑保温节能一系列政策的推进、汽车和家具行业的持续发展，将会进一步加速聚氨酯行业的发展，从而拉动环氧丙烷需求的增长。预计未来一段时期国内市场对聚氨酯主要原料聚醚多元醇产品的需求仍将保持8%左右的增长速度，聚醚多元醇仍将是环氧丙烷最大的消费领域和主要需求增长领域。此外，国外大量消耗环氧丙烷的丙二醇，目前我国产量还比较少，相应消费的环氧丙烷也较少。2005年我国丙二醇生产能力约为10万吨/年，产量约为5.8万吨，净进口量约为7.58万吨，表观消费量为13.38万吨。2006年中海壳牌6万吨/年丙二醇装置顺利投产，另外镇海炼化10万吨/年的丙二醇也于2010年顺利投产。南京化学工业园1.5万吨/年丙二醇装置也在计划实施中。2006~2010年我国丙二醇的年均消费增长率约为3.6％，2010年我国需求量达到16万吨左右，约消耗PO数量为11.2万吨左右。今后，随着国内一批丙二醇装置的投产，消耗在丙二醇方面的环氧丙烷量会有较快增长，将是环氧丙烷需求增长最快的领域。PO其他领域主要用途是用于生产非离子表面活性剂和丙二醇醚，近年来我国以PO为主要原料的非离子表面活性剂需求增长迅速，进口量快速上升，2005年PO在此领域消费量为6万吨左右，目前DOW化学计划在张家港扬子江化学工业园建设12万吨/年PO基醇醚生产装置，已于2009年顺利投产。据统计2006年~2010年我国非离子表面活性剂年均增长率约为14.8％，2010年该领域约消耗PO为12万吨左右。丙二醇醚是一种用途广泛低毒有机溶剂，2005年国内产量约为1.9万吨左右，净进口量达到0.6万吨左右，2006年德纳（南京）化工有限公司5万吨/年丙二醇醚建成投产，目前国内丙二醇醚市场需求增长迅猛，主要是由于汽车工业需求拉动，2006年~2010年我国丙二醇醚年均增长率大约为23.5％，2010年国内需求量将达到7.2万吨左右，届时约消耗PO量为4.8万吨左右。基于上述，预计到2015年国内环氧丙烷需求量将达到220万吨，2020年需求量将增加至290万吨左右。国内的环氧丙烷市场正在从供不应求局面逐步走向自给自足的平衡态势。从消费区域分布来看，由于聚醚是环氧丙烷最大的消费领域，所以国内聚醚厂家集中的地区也就是环氧丙烷最大的消费地区。目前，国内环氧丙烷的消费主要集中在华东地区，约占国内总消费量的50%左右，山东、江苏、浙江和上海等地的聚醚厂家众多，而这些聚醚厂家本身要么不生产环氧丙烷，需要全部外购，要么自身的环氧丙烷装置产能较小，不足以满足聚醚生产需要，也需大量采购环氧丙烷来进行聚醚生产。华南、东北和华北也是国内环氧丙烷消费量较大的地区，其消费量分别占总消费量的23.1%、11.7%和9.3%；而西南和西北地区消费量较少，分别占总消费量的3.0%和2.6%。总体来看，目前国内华北地区主要环氧丙烷供应商是天津大沽、锦化氯碱、山东滨化、山东东大和沈阳金碧兰等；华南地区主要供应商是中海壳牌及少量进口货源；华东地区主要供应商为镇海炼化、高桥石化、钟山化工、中海壳牌、山东滨化、南京金浦锦湖及部分进口货源。(2)进出口状况分析我国环氧丙烷进口量一直不大，其进口量主要体现在下游产品聚醚和聚氨酯上。从2003年开始，环氧丙烷进口量开始猛增，进口量由2002年的5.3万吨，增加到2003年的11.6万吨，2004年又猛增至19.1万吨。2005~2008年，随着国内新增产能的大量投产，环氧丙烷进口量逐步回落，维持在l2万~15万吨。从2002~2008年的环氧丙烷进口数据统计上，中国的环氧丙烷进口数量基本处于一个不断上升的态势，每年的平均增长率30％左右。2009年的环氧丙烷进口市场，能够发现许多与以往不同之处。首先，环氧丙烷进口量激增，2009年1~11月，环氧丙烷总进口量21.3万吨较2008年同期比增加64%左右，加上12月份的进口量的话，2009年全年环氧丙烷进口增长量突破70%。相对于前几年的增长量来看，2009年环氧丙烷增长量显得特别的突出，同时环氧丙烷货源也有一定的增多，其他国家货源逐渐进入中国市场。从进口国家来看，我们从2008~2009年进口环氧丙烷国家统计表中可以看出些端倪。首先新加坡进口量大幅增长100%，都认为由于新加坡环氧丙烷进口关税为零造成大幅度进口数量大幅度增长，但是事实并非如此。从新加坡环氧丙烷的进口商来看，新加坡货源最大的进口商为陶氏（张家港）有限公司，1~11月份大约有2.6万吨左右的进口量，还有较大一部分是进料加工贸易方式造成。陶氏公司在2009年3月份在张家港投产一套12万吨的醇醚装置，而这套装置主要的环氧丙烷原料全部依赖进口，所以此套装置的投产拉动了国内环氧丙烷进口量的暴增。同时2009年新增了一些国家的货源，比利时及巴西在2009年都有一定的货源进口到中国地区，这些货源大部分都是由陶氏进口到中国，由于2009年大部分的新加坡货源都在供应张家港陶氏醇醚工厂，所以会造成陶氏浙江太平洋聚醚工厂的生产原料紧张，陶氏公司就调动了其他国家的货源包括美国地区的一定货源都补充到中国市场来。表1.1.1-82008~2009年进口环氧丙烷国家统计表（1~11月份）吨20082009日本80234.184921.4新加坡45502.380733.4美国11557.525160.4韩国19118.2比利时07167.1巴西06751.3其他1.418总计137296.3213869.8然后从进口贸易方式来看，进料加工及一般贸易都有较大幅度的增长，进料加工方面主要还是受到陶氏新建工厂的影响。而一般贸易的增长是表明国内对环氧丙烷的需求在2009年呈明显的好转，南京红宝丽、江苏雅克、铜陵金泰、中化国际、国都昆山和中化塑料等公司的环氧丙烷进口量在2009年也有明显的增加。表1.1.1-92008~2009年进口环氧丙烷贸易方式统计表（1~11月份）吨20082009保税仓库进出境货物6762678994.7保税区仓储转口货物14751.58545.2进料加工贸易2816362077.1一般贸易26754.864252.7总计137295.3213869.8从2009年的环氧丙烷进口方式来看，虽然新加坡货源在进口关税上有一定优惠但是由于不能享受出口退税的政策，大部分进口商对新加坡货源基本都是以进料加工等贸易方式来进行。所以2009年新加坡的环氧丙烷货源并不能真正影响环氧丙烷的一般贸易市场，而且从进口国家来看，主要是日本，沙特，新加坡及韩国货源构成了进口环氧丙烷一般贸易市场。综上所述，2009年环氧丙烷进口量暴涨主要是受陶氏12万吨醇醚工厂的新投产，以及国内对环氧丙烷需求量的增长造成。不过由于贸易方式的不同，我们不能单纯从数据增长量来看2009年的环氧丙烷市场。2010年，沙特环氧丙烷装置的投产，使中国的进口环氧丙烷市场发生较大的改变。我国环氧丙烷进口主要集中在江苏和浙江两省，占全国进口量的85.8%。其中江苏省进口量最大，占62.5%。江苏省既有一统聚氨酯制品有限公司、南京红宝丽股份有限公司、江苏钟山化工有限公司等下游聚醚及聚氨酯企业，又有较多的贸易仓储商，如常州市新华石油化工储运有限公司、张家港越洋实业有限公司等，因此环氧丙烷进口量一直高居全国首位。从进口海关来看，排在前三位的为南京、宁波和上海，占进口量的比例分别为62.5%、23.3%和6.6%。表1.1.1-102002~2008年环氧丙烷进口数据统计吨年份进口数量进口美元增长率200252860$29,507,14445.06%2003115640$79,797,447118.77%2004191326$193,731,58665.45%2005151327$216,373,891-20.91%2006120251$174,006,942-20.54%2007147010$196,543,97822.25%2008153333$231,033,6684.30%虽然近年来中国国内陆续有许多环氧丙烷装置投产，但是还是无法满足国内环氧丙烷的供应。同时值得注意的是国内环氧丙烷装置除了中海壳牌为共氧法外，其余全部为氯醇法，这种环氧丙烷生产方法能耗高，对环境污染较大。在中国政府越来越重视环境保护的情况下，预计未来几年将会有部分生产不合理的厂家将会被淘汰。我国环氧丙烷出口量较少，中海壳牌石化、锦化氯碱、天津大沽化工和山东滨化有少量出口。2.2原料的供需现状及预测2.2.1丙烯性质及用途丙烯是最早被采用的石油化工原料，也是生产石油化工产品的重要烯烃之一，它是除乙烯之外最重要的烯烃。在所有石油化工原料中丙烯产量的增长最快，丙烯一方面广泛用于制取烷基化合物和叠合汽油以提高汽油辛烷值，另一方面大量用于制取石油化工产品，如聚丙烯、环氧丙烷、异丙醇、丙烯腈和异丙基苯等。1.物理性质：丙烯，其结构式为CH3-CH=CH2，分子式C3H6，分子量42.081。丙烯在常压下是一种无色气体，比空气略重，有轻微芳香味。丙烯的主要物理性质见于下表：表2-2丙烯物理性质一览表中文名称丙烯英文名称Propylene、propene、methylethylene别名甲基乙烯CAS号115—07—1分子式C3H6外观与形状无色、有烃类气味的气体相对分子质量42.09危险性类别第2类易燃气体熔点(℃)-185沸点（℃）-48相对密度0.5(水=1)相对蒸汽密度1.5(空气=1)饱和蒸汽压1158(KPa)临界压力(MPa)4.62闪点(℃)-108引燃温度(℃)460爆炸下限(%)2.4爆炸上限(%)10.3稳定性稳定健康危害本品为单纯窒息剂及轻度麻醉剂溶解性微溶于水，溶于乙醇、乙醚主要用途用于制丙烯腈、环氧丙烷、丙酮等2.化学性质：由于丙烯分子中含有双键，因此丙烯的化学性质非常活泼。其主要的化学反应包括聚合反应、烃化（烷基化）反应、水和反应、氧化反应、氛化反应、氨氧化反应和羰基化反应等。2.2.2国内外丙烯供需现状丙烯是丙烯氨氧化法生产丙烯腈的主要原料，据统计国内丙烯腈生产企业2009年总共约消耗110万吨丙烯，占全国丙烯市场总容量10%以上。丙烯腈行业已经成为仅次于聚丙烯的丙烯产品第二大应用领域。市场的相对垄断和缺乏竞争活力，使我国丙烯行业的产能增长长期一直滞后于其需求的增长。此外，虽然我国丙烯的实际产量并不少，但丙烯生产企业基本都建有下游配套生产装置，且配套产品能力与丙烯产能相当，提供给市场的商品量十分有限，导致国内市场供应不足的进一步加剧。2000年以后，由于丙烯下游产品开发迅速，丙烯需求增幅较大而国内供应不足，许多下游企业转而从国外进口丙烯。近几年我国每年均需进口几十万吨的丙烯来满足国内需求，而出口量则几乎为零。同时，由于丙烯运输需要一定的设备和装置，因此进口丙烯将限制在某些拥有类似丙烯储存罐设备的公司。未来数年内，我国还将新增几套大型乙烯生产装置，到2010年，我国丙烯产能可望达到1265万吨，但据预测，2010年市场需求将达到1500万～1600万吨，缺口依然存在。从未来发展趋势看，亚洲仍是聚丙烯的主要流入地，预计2006~2011年世界聚丙烯的生产和需求仍将保持较快的发展速度，需求量增长率将达5.8%，生产能力年均增长率达5.9％，2011年全球聚丙烯需求量将达5490万吨，能力将达到6096万吨/年。预计2011-2016年世界聚丙烯需求量增长率将达5.1%，生产能力年均增长率达4.1％，2016年世界聚丙烯需求量将增长到7040万吨，产能达到7453万吨/年。同样，国内聚丙烯近年来发展也很快，并且在未来一段时期内，产能、产量和需求量还将大幅增加。我国丙烯生产主要包括炼厂催化裂化精制和乙烯蒸汽裂解联产两种方式。在我国大部分为炼油厂丙烯生产企业，乙烯蒸汽裂解生产丙烯的厂家相对较少，但其生产规模普遍较炼厂丙烯生产企业大。总体来看，两种生产工艺在国内呈分庭抗礼之势。至于甲醇制烯烃（MTO）丙烯生产工艺，目前国内技术还很不成熟，唯一的生产企业—神华集团也一直未能保持长期连续生产。此外，MTO工艺需要耗费大量水资源，而国内煤资源丰富地区，水资源则大都相对紧缺，这大大增加了新项目通过审批的难度。2.2.3丙烯价格分析与预测由于国内乙烯及大型炼油项目受国家宏观政策控制，小型炼油企业的原油来源又难以落实，致使国内丙烯生产被高度垄断。目前中石化和中石油两大集团拥有90%以上的丙烯总产能.图2.1.1-3CFR东北亚丙烯价格趋势丙烯价格短期来看，主要受自身供求关系影响而不断波动。从长期来看，丙烯价格还受其上游原油价格以及下游产品价格的影响。具体来说，丙烯价格首先受到原油价格的支撑，原油与丙烯价格差反映了丙烯生产商的利润水平。从图2.1.1-3可以看出2008年中以前丙烯与原油价差主要围绕着550美元/吨附近波动。受金融危机影响2008年底季度丙烯价格急速下跌，使得丙烯生产商利润大幅下滑，丙烯与原油价差甚至一度达到了负值。随着各国经济的复苏，丙烯生产商开始扭亏为盈，价差有逐渐向正常水平靠拢的趋势。2009年底四季度，价差又进一步缩小，主要是亚洲和中东地区新建聚丙烯装置和乙烯裂解装置集中投产，对聚丙烯价格和单体价格造成一定打压。2010年由于还有不少乙烯裂解装置将集中投产，预计丙烯价格仍会受到一定打压。由于目前世界炼厂平均开工率较低，因此炼厂级丙烯产出较少，导致了丙烯价格在一定时期内较乙烯价格具有一定优势。2006~2010年，丙烯价格走势见图2.1.1-4。图2.1.1-42006~2010年丙烯价格走势图2.2.1-3近一年丙烯价格走势图元/吨第三章工艺方案的选择3.1总工艺流程3.1.1主要化学反应3.2产品方案选择3.2.1产品方案本项目产品单一，为环氧丙烷。产品方案表序号产品及副产品单位数量备注1环氧丙烷万吨/年303.2.2产品规格产品环氧丙烷规格项目单位环氧丙烷纯度Wt%99.97min醛Mg/kg50max水分Mg/kg100max色度(铂-钴)APHA10净度干净、无可视悬浮物甲醇Mg/kg50max3.3工艺技术选择3.3.1国内外技术状况及进展概述目前全球主要有两种生产环氧丙烷的工艺技术－氯醇法和过氧化氢法。据PEPReport报道，截止2003年9月氯醇法占环氧丙烷生产能力47.5%，过氧化氢法占52.5％，其中过氧化氢法中的两种不同路线，联产叔丁醇法（PO/TBA法）和联产苯乙烯法（PO/SM法）各占全球环氧丙烷生产能力的22％和30.5%。3.3.2环氧丙烷生产技术分类环氧丙烷生产技术分类见下图：氯醇法氯醇法Lyondell工艺Lyondell工艺PO/TBA法环氧丙烷（PO）生产技术PO/TBA法环氧丙烷（PO）生产技术Huntsman工艺Huntsman工艺Lyondell工艺Lyondell工艺PO/SM法PO/SM法过氧化氢法Shell工艺过氧化氢法Shell工艺住友（Sumitomo）工艺住友（Sumitomo）工艺CHP法BASF&DOW工艺CHP法BASF&DOW工艺HP-PO法HP-PO法Evonik&Krupp-Uhde工艺Evonik&Krupp-Uhde工艺PO直接氧化法Lyondell工艺PO直接氧化法Lyondell工艺3.3.3环氧丙烷生产技术简述3.3.3.1氯醇法氯醇法：丙烯和氯气在水存在下转化成氯丙醇，然后氯丙醇与过量的Ca(OH)2或NaOH发生淤浆反应，脱去HCl得到环氧丙烷。氯醇法是传统的环氧丙烷工业化生产方法，自二十世纪初实现工业化以来一直用于PO工业化生产，DowChemical是该技术的最大用户。经过近百年的发展，目前用于工业化装置的氯醇法主要为石灰法和电解液法。氯醇法工艺简单，流程短，对设备要求不高，投资约为过氧化法的1/2。由于无联产品，所以无联产品会造成的市场问题。因过程耗大量氯，因而装置宜建在氯碱厂附近。其中传统氯醇法皂化时产生大量含氯污水和废渣，三废严重，处理费用大；而改良氯醇法用电解液中的NaOH进行皂化，消除了石灰皂化引起的弊端，但需和氯碱厂组合，并需对用过的电解液进行处理。3.3.3.2过氧化氢氧化法过氧化氢氧化法是在催化剂存在下，用有机氢过氧化物氧化丙烯生产环氧丙烷，目前已实现工业化的有三种方法：PO/TBA法、PO/SM法和CHP法。另外其他两种方法，HP-PO法（过氧化氢法）和丙烯直接氧化法，目前已分别建成中试装置。HP-PO法（过氧化氢法）首套工业化装置已于2008年在韩国投产，产品规模为10万吨/年。(1)联产叔丁醇法（PO/TBA法）PO/TBA法：异丁烷和氧气反应生成叔丁基过氧化氢，叔丁基过氧化氢与丙烯反应生成PO和叔丁醇（TBA）。目前拥有PO/TBA法技术的专利商为Lyondell和Huntsman，都由以下六个主要工段组成：异丁烷氧化、丙烯环氧化、产品分离、PO精制、TBA处理、催化剂回收和制备。两者最大的区别是所使用的催化剂不同，产品分离方法和PO精制方法也有差别。Lyondell工艺PO和TBA的产品比例为1∶2.43，PO的丙烯收率为92.0％，TBA的丙烯收率为91.8％。Huntsman工艺PO和TBA的产品比例为1∶2.67，PO的丙烯收率为92.9％，TBA的丙烯收率为93.1％。(2)联产苯乙烯法（PO/SM法）PO/SM法：乙苯和空气中的氧反应生成乙苯过氧化氢，乙苯过氧化氢与丙烯反应生成PO和α—甲基苯甲醇，α—甲基苯甲醇脱水得到苯乙烯。拥有PO/SM法技术的专利商为Lyondell、Shell和RepsolQuimica。Lyondell工艺和Shell工艺的最大区别在于丙烯环氧化催化剂不同，Lyondell采用均相Mo催化剂，而Shell采用非均相Ti/SiO2催化剂。Lyondell工艺由六个工段组成：乙苯氧化、丙烯环氧化、产品分离、PO精制、苯乙烯精制、催化剂回收和制备。Lyondell工艺PO和苯乙烯的产品比例为1∶2.25，PO的丙烯收率为91.8％，苯乙烯的乙苯收率为91.3％。Shell工艺由五个工段组成：乙苯氧化、丙烯环氧化、产品分离、PO精制、苯乙烯精制。Shell工艺PO和苯乙烯的产品比例为1∶2.20，PO的丙烯收率为90.9％，苯乙烯的乙苯收率为94.3％。(3)CHP法CHP法：异丙苯和空气中的氧反应生成异丙苯过氧化氢（CHP），CHP与丙烯反应生成PO和α—二甲基苯甲醇，α—二甲基苯甲醇脱水生成α-甲基苯乙烯，α-甲基苯乙烯加氢生成异丙苯。该技术没有联产物，克服了氯醇法污染严重的问题以及PO/TBA法和PO/SM法有大量联产物的销售问题。CHP法的开发始于上世纪六十年代，然而到最近几年才实现工业化应用。住友化学公司拥有该技术的专利，并采用该技术于2002年底建成一套20万吨/年PO装置。CHP法与PO/SM法的不同在于：异丙苯取代乙苯，α—二甲基苯甲醇脱水加氢生成异丙苯循环使用。CHP法由四个工段组成：过氧化氢、丙烯环氧化、产品分离、PO精制。PO的丙烯收率为92.5％。(4)丙烯直接氧化法丙烯直接氧化法最大的困难是催化剂的研发，根据与丙烯反应的反应物的不同，工艺路线可分为以下四类：（1）氧分子；（2）氧分子和氢分子；（3）氧分子、CO或NO；（4）氧化物。在上述四类反应物中，最具工业开发价值的丙烯直接氧化法是丙烯与氧分子和氢分子直接氧化。许多公司都在进行此工艺的研究，包括Lyondell、BASF、Dow、NipponShokubai、Olin、Sumitomo、Shell和Tosoh等。其中Lyondell的丙烯直接氧化法工艺与其他工艺相比更具有竞争力，它采用含有钯、钛和二氧化硅的双功能催化剂，氧气和氢气生成过氧化氢、过氧化氢和丙烯生成PO的反应在同一个反应器中进行。Lyondell已经在宾夕法尼亚的牛顿广场用该技术建设了一个中试装置，如果一切顺利的话，Lyondell打算2010年到2012年之间，用该技术建设一套规模在5万吨/年到10万吨/年之间的工业化装置。(5)HP-PO法用H2O2直接氧化丙烯生成PO，该法路线简单，但需要使用H2O2，由于H2O2价格比较高，加上运输不便，因此需要H2O2装置与其配套。BASF和Dow已联合成功开发HP-PO工艺，并拥有专利以及建成中试装置。2008年底在比利时安特卫普(Antwerp)建成了第一套商业化规模过氧化氢制环氧丙烷(HPPO)联合装置，该联合装置为巴斯夫公司和陶氏化学公司共同拥有的合资企业，生产能力为30万吨/年，采用了两家公司开发的此项新工艺技术。Evonik公司于1993年开始在德国的Hanau-Wolfganng建小试装置用HPPO法直接氧化生成环氧丙烷，1998年开始与Krupp-Uhde公司合作共同开发此工艺。2006年由韩国SK化学公司投资的采用此项技术的HPPO装置进入设计阶段，2008年8月这套建于韩国蔚山的世界第一套HPPO联合装置投产，设计生产能力为10万吨/年环氧丙烷(PO)。该装置由赢创Headwaters公司在蔚山的双氧水装置供应过氧化氢(H2O2)。BASF工艺和Evonik工艺的HP-PO法均由四个工段组成：过氧化氢、丙烯环氧化、产品分离、PO精制。两者的PO精制工段与Lyondell的PO/TBA法的精制工段基本相同。3.4环氧丙烷（PO）生产技术的比较以一套年产20万吨环氧丙烷产品的装置作为比较基准对各种环氧丙烷生产技术进行比较。3.4.1PO/TBA法工艺路线的比较与Lyondell工艺相比，Huntsman工艺的TBA与PO产品比例要高一些。Huntsman工艺的异丁烷氧化在相对较低的温度和压力下进行，因此异丁烷的转化率要高一些（Huntsman工艺为46.0%，Lyondell工艺为36.9%），而且TBHP浓度较低，所以TBA的选择性更高。Huntsman工艺中TBA/TBHP混合物被直接送到环氧化反应器中，而Lyondell工艺先用Ca(OH)2对其进行处理，然后将处理后的混合物分离成一股TBA产品和一股TBA/TBHP混合物，后者被循环回环氧化反应器。对环氧化反应器而言，Huntsman工艺采用较低的丙烯/TBHP进料比，导致丙烯的循环比较低，而且进入环氧化反应器的TBA流股中的TBHP浓度较高（Huntsman工艺为72.0%，Lyondell工艺为40.0%），因此Huntsman工艺的环氧化反应器、制冷系统以及所需的分离塔的设备规模比较小，环氧化反应部分和分离部分共节省投资约两千两百万美元。加之，所需的制冷系统规模较小，辅助设施的投资也相对较低。对PO精制而言，Lyondell工艺多半采用TBA/水混合物作为萃取精馏的萃取剂将甲醇除去，而Huntsman工艺则采用丙酮/水混合物除去甲醇。因此Huntsman工艺要额外增加一个塔除去诸如乙醛之类的较轻的烃类，因为丙酮/水混合物无法将它们汽提出来。总之，Huntsman工艺比Lyondell工艺更经济，对二十万吨/年环氧丙烷装置来说，固定资产投资要节省两千五百万美元，每磅产品成本低3.3美分。3.4.2PO/SM法工艺路线的比较与Lyondell工艺相比，Shell工艺的SM与PO产品比例要高一些。Shell工艺的乙苯氧化在相对稍高的温度下进行，乙苯的单程转化率也稍微高一些（Shell工艺为8.5%，Lyondell工艺为7.2%）、EBHP浓度较低、MBA/ACP的选择性较高。此外，由于乙苯转化率高一些，循环回环氧化反应器的乙苯流股中的EBHP浓度稍高一些（Shell工艺为19.6%，Lyondell工艺为17.0%），所以乙苯的循环量较小。对环氧化反应器而言，Shell工艺采用较高的丙烯/EBHP进料比，导致丙烯的循环量较高，这样就需要配置较大规模的制冷系统和更大尺寸的塔来回收未反应的丙烯，投资费用也相应增加，抵消了Shell工艺不需要设置催化剂回收和制备工段而节省下来的投资。对丙烯环氧化反应部分而言，Shell工艺PO的选择性为98.9%，而Lyondell工艺为87.4%，主要的环氧化副产物如ACP和MBA没有损失，它们最终都转化成苯乙烯（SM）。总之，Shell工艺比Lyondell工艺更经济，对二十万吨/年环氧丙烷装置来说，两种工艺装置的固定资产投资相当，单位产品成本也相当。3.4.3PO/SM法、PO/TBA法和CHP法工艺路线的比较与PO/SM法和PO/TBA法相比，住友化学公司的CHP工艺的氧化和环氧化工段在相对较低的温度和压力下操作。一般情况下，在上述三种工艺路线中，住友化学公司的CHP工艺的PO的丙烯收率是最高的。CHP工艺的固定资产投资大约在五千八百万美元到六千三百万美元之间，比其他两种工艺低21%～23%。然而，CHP工艺的PO产品的可变成本比其他两种工艺每磅要高出13～19美分。因此，尽管装置固定资产投资要低一些，但是CHP工艺每磅产品成本仍然要比其他两种工艺高10～16美分。考虑SM和TBA历年来的平均价格，住友CHP工艺的PO产品的成本比PO/SM工艺和PO/TBA工艺的PO产品的成本高。产品经济性的最大差异在于，在住友CHP工艺中副产的乙醇和DMBA经脱水加氢后变成异丙苯返回循环使用，而乙醇在PO/SM工艺和PO/TBA工艺的中则作为高价值的副产品出售。总之，与PO/SM法和PO/TBA法相比，CHP工艺的总投资最低，但产品成本最高。3.4.4HP-PO法工艺路线的比较无论BASF工艺还是Evonik工艺，20万吨/年环氧丙烷装置都需要配置一个12.3万吨/年的过氧化氢工段与之配套。然而，Evonik工艺的过氧化氢工段（采用传统的蒽醌法）的界区内固定资产投资比BASF工艺的过氧化氢工段（采用氢气和氧气直接反应法）的界区内固定资产投资要高。与蒽醌法相比，氢气和氧气直接反应法生产过氧化氢在较高的压力下进行，但流程相对简单。Evonik工艺独特的产品分离设计使得其产品分离工段的固定资产投资较低，但是考虑到要增加循环气压缩机的费用，两种工艺路线的丙烯环氧化、产品分离、PO精制三个工段加起来的投资基本相同。3.4.5HP-PO法和PO/SM法工艺路线的比较与PO/SM工艺相比，HP-PO工艺的环氧化反应器的操作温度和操作压力相对较低，PO的丙烯收率稍高一些。一般情况下，HP-PO工艺的装置投资比PO/SM工艺的装置投资高两千万到三千五百万美元，因为前者的过氧化氢工段的投资费用很高。然而，HP-PO工艺的界外部分的投资比PO/SM工艺的界外部分的投资少大约七千五百万美元，其主要原因是HP-PO工艺的丙烯/过氧化氢比例较低，因此用于分离和循环丙烯的制冷系统的投资也相对较低。总而言之，HP-PO工艺的装置的固定资产投资比PO/SM工艺的装置大约低四千万到五千万美元。考虑到苯乙烯和丙烯历年来的平均价格，HP-PO工艺的产品成本比PO/SM工艺的产品成本高。综上所述，HP-PO工艺的装置投资较低，但产品成本比PO/SM工艺高。3.4.6丙烯直接氧化法、HP-PO法和PO/SM法工艺路线的比较与HP-PO法和PO/SM法工艺相比，丙烯直接氧化工艺的环氧化反应器的操作压力较低，但是操作温度较高。另外，丙烯直接氧化工艺的PO的丙烯收率比其他两种工艺低10%（mol）。丙烯直接氧化工艺装置界区内投资比HP-PO工艺装置低大约三千万美元，但只比PO/SM法工艺装置略低一些。另外，丙烯直接氧化工艺装置界外投资比HP-PO工艺装置略低，比PO/SM法工艺装置界外投资大约低八千万美元。主要原因在于，丙烯直接氧化工艺和HP-PO工艺所需的制冷系统规模较小，因而投资也要低。因此丙烯直接氧化工艺装置的固定资产投资比HP-PO工艺低三千五百万美元，比PO/SM法工艺低八千八百万美元。考虑到苯乙烯和丙烯历年来的平均价格，丙烯直接氧化工艺的产品成本比HP-PO工艺和PO/SM工艺的产品成本高。综上所述，丙烯直接氧化工艺的装置投资比HP-PO工艺PO/SM工艺的装置投资低，但产品成本比它们的高。如果能够进一步减少氢气转化成水的损失的话，丙烯直接氧化工艺将更具有竞争力。3.5环氧丙烷（PO）生产工艺技术路线的确定从目前掌握的技术资料来看，只有氯醇法、联产叔丁醇法（PO/TBA法）、联产苯乙烯法（PO/SM法）、住友化学的CHP法和HP-PO法等五种方法已实现工业化；而丙烯直接氧化法目前只有中试装置，工业化装置正处于开发或即将开发之中。因此，从技术的可靠性方面考虑，只有前五种工艺技术路线比较可靠和成熟。在前五种工艺技术路线中，氯醇法尽管具有工艺简单、流程短、无联产品、投资省等优点，但是由于过程需要消耗大量的氯，装置需建在氯碱厂附近；此外，由于氯醇法生产过程中产生大量含氯污水和废渣，三废污染严重。因此，氯醇法并不适用于本项目的环氧丙烷（PO）装置。联产叔丁醇法（PO/TBA法）和联产苯乙烯法（PO/SM法），装置的固定资产投资比HP-PO法的同规模装置投资大，加上两种工艺的联产物叔丁醇或苯乙烯的产品量均为PO产品量的2～3倍，一旦联产物有更经济的生产工艺出现，或者联产物的市场供求情况发生变化时，上述两种联产工艺所生产的联产产品就会出现成本和销售的问题，从而影响环氧丙烷的生产。住友化学的CHP法无联产物，但比HP-PO法的同规模装置投资要大，且产品成本比HP-PO法的产品成本高。另外从目前了解的情况看，BASF和DOW公司不愿意出售HP-PO工艺包。基于以上原因，本项目暂推荐Evonik和Uhde的HP-PO法为环氧丙烷（PO）装置的工艺技术路线。3.5.1工艺流程说明环氧丙烷装置主要由四个单元组成：PO反应单元、PO分离单元、甲醇水溶液分离单元及丙烯循环单元。3.5.1.1PO反应单元该单元的主要反应为丙烯与过氧化氢发生反应，生成环氧丙烷。所用反应器为滴流床反应器。反应器中的主要物料为过量的丙烯、甲醇及过氧化氢。通过控制反应器的温度来抑制反应副产品的生成。由于丙烯的亲油性，整个反应器中的混合物为水油两相，因此在反应器的进料口位置及反应器底部设置油水分离器。在整个反应过程中会产生大量的反应热，因此设置二级冷却水系统来冷却反应器管束，以达到移出反应热的目的。反应产生的轻组分主要由丙烯构成，且含有极少量的环氧丙烷和甲醇。重组分主要由环氧丙烷、甲醇和水组成。轻组分被送入丙烯精制器，重组分被送入气提塔，由氮气脱除溶解于重组分中的氧气。由于过氧化氢会分解产生氧气，因此需在反应过程中加入氮气以防止氧含量超标。整个单元的排放气由丙烯、氧气、氮气、气相甲醇及气提塔尾气组成。排放气经尾气冷却器冷却后被送入吹扫气洗涤器，在分离甲醇和丙烯后被送入火炬。在排放气中加入氮气以保证氧含量低于爆炸极限，同时控制尾气冷却器的操作条件来维持丙烯的最小负荷。在操作过程中TS-1催化剂会逐渐失活，催化剂失活后反应温度会缓慢升高。在操作1500-2000小时后，由于失活，反应的选择性将下降到标准范围以下，此时需要对催化剂进行再生。催化剂再生时无需把催化剂从反应器中取出，在用100-150℃的甲醇洗涤约50小时后，催化剂的活度及选择性将恢复。甲醇洗涤为连续操作，进料来自甲醇蒸馏单元。工艺设计包括催化剂再生所用设备，每年装置操作时间包括催化剂再生所用时间。3.5.1.2丙烯循环单元经氧化反应后，含水油两相的反应产物在反应器底部分离。上层油相直接送入丙烯精制器以去除循环丙烯中残留的丙烯氧化物及甲醇。下层重组分主要含甲醇及反应产物，在经过气提塔后被送入分离系统。约90％未反应的丙烯和丙烷将在丙烯循环单元中闪蒸脱除。气提塔塔底的产物在基本没有压损的情况下进入分离系统，在分离系统中产物温度升高部分气化。根据氧化反应的催化剂条件，反应产物出口温度会变化15-20℃，因此重组分中丙烯及丙烷的含量会有所不同。分离系统通过在同一压力下丙烯与丙烷的蒸发条件不同，顶部蒸发出的气相被送入丙烯循环精制器。在通过分离系统后，产物被送入绝热减压系统，通过减压使产物中溶解的90％的丙烯及丙烷气化。所有在减压系统中产生的气相被送入压缩机增压。压缩机冷凝器作为中间冷却器来控制压缩气体的温度。增压后的丙烯被送入循环丙烯精制器。丙烯在送氧化反应器回用之前需脱除其含有的丙烷。C3分离塔将最大程度上减少丙烯的损失。洗涤器带走所有尾气中的残留丙烯，并通过甲醇吸收来分离丙烯与轻气相组分，使丙烯循环中只有微量的丙烯损失。3.5.1.3PO分离单元来自丙烯回收部分的环氧丙烷、残留的丙烯、丙烷通过预分离塔与甲醇水溶液分离。环氧丙烷由甲醇从塔顶带出，塔底产物为甲醇、水及副产品，副产品中不含丙烯和环氧丙烷。预分离塔塔顶产物被送入C3分离塔，以从环氧丙烷和甲醇中分离所有C3组分，该塔塔底产物不含丙烯、丙烷。分离出的丙烯、丙烷与其它循环丙烯混合后回用。C3分离塔塔底为环氧丙烷产品，为使环氧丙烷产品达到销售级别纯度，需经以下步骤：1．以水为萃取剂，通过萃取蒸馏塔除去甲醇。2．乙醛由水合肼除去，甲基产物由氢氧化钠除去。3.通过精馏分离环氧丙烷中的水，该分离步骤受温度压力影响很大。以上所有分离措施在PO精制塔中实现。3.5.1.4甲醇水溶液分离单元将预分离塔和PO精制塔塔底部的产物混合，该产物含甲醇、水及反应副产品。在将该产物送入1、2号甲醇塔前需要对其实施氢化反应以减少反应副产品。此外前面工段未完全反应的过氧化氢也通过氢化反应完全脱除，还可以防止产品在甲醇塔中分解沉淀。甲醇和水通过1、2号甲醇塔在不同的压力下进行分离。该设计以甲醇塔系统内部产生的热量为热源来代替工艺蒸汽，减少了蒸汽的消耗。甲醇塔塔顶产物精制甲醇被送入离子交换器以去除微量的胺，因为胺会危害下游的反应。离子交换器的排放液通过洗涤器后，送反应单元回用。甲醇塔塔底的产物含工艺废水及工艺流程中所产生的高沸点杂质和副产物。3.5.2工艺流程简图HPPO装置工艺流程简图见图3-1。图3-1装置流程简图3.5.3总物料平衡表HPPO装置物料平衡图见图3-2。图3-2总物料平衡图第四章原料供应和产品销售4.1原料来源本装置为高化分公司某地块总体项目的HPPO装置。所用原料丙烯由高化分公司漕泾新建1200万吨炼油项目的100万吨/年乙烯装置提供，用管道送至本装置内；双氧水由赢创公司建于某地块的25万吨/年AO装置提供，该装置紧邻本装置，用管道输送双氧水。4.2原料数量原料数量序号物料数量（万吨/年）备注1聚合级丙烯（99.6mol％）22.982双氧水20.493甲醇0.694.3原料、辅助材料的规格4.3.1聚合级丙烯丙烯规格序号项目含量（mol%）备注1丙烯99.62丙烷0.363乙烷0.044.3.2双氧水双氧水规格序号项目含量备注1H2O270±2wt%欧洲化学工业委员会AM-71572总金属含量<40mg/l赢创公司自测3离子含量<0.6mg/l赢创公司自测4铝含量<0.25mg/l赢创公司自测5稳定剂该指标专用于赢创公司环氧丙烷质量4.3.3甲醇甲醇规格序号项目指标备注1甲醇纯度>99.85wt%还含有羰络物类(如丙酮),乙醇,水2外观干净,没有悬浮物3总羰络物类含量(丙酮)<30mg/lASTME346-034色度<5Pt-CoASTMD1209-005含水量<0.1wt.%ASTME1064-046比重20°/20°0.791-0.793mg/lASTMD891-007乙醇<50mg/lASTME346-038氯化物(以氯离子为例)<0.5mg/lDIN514089总硫含量<0.5mg/lASTMD3961-9810烃类passtestASTMD1722-0411易碳化物(酸洗实验)<30Pt-CoASTME346-0312酸度(以醋酸为例)<30mg/lASTMD1613-0313总铁量<0.2mg/lASTME394-0014不易挥发的物质<50mg/lASTMD1353-0315总氮含量<1mg/lASTMD4629-0216除钠以外的总金属含量<0.1ICP-AES17总钠含量<0.5ICP-AES4.3.4催化剂、化学品的规格、数量、来源催化剂、化学品的规格数量表序号化学品、催化剂单位数量规格来源1氢气kg/h108.75H2:99.9vol%

甲烷:0.01vol%

CO+CO2:≤20ppm高化分公司漕泾新建1200万吨大炼油项目的催化裂化装置,消耗量约1500Nm3/h2水合肼kg/h30水合肼浓度55±0.5wt.%肼35.2±0.4wt.%水合肼+水>99.80wt.%pH(1%)10.5沸点/凝结点109°C熔点/凝固点-62°C比重(25°C)1021Kg/m3外观无色至浅黄色折射指数1.389蒸汽压(20°C)21.3hPa氨<1000mg/kgTOC<500mg/kg粘度1.1cP不易挥发(矿物废渣)<20mg