扬子石化—巴斯夫有限公司年产5万吨甲基丙烯酸甲酯项目可行性研究报告

可行性研究报告扬子石化巴斯夫有限公司年产5万吨甲基丙烯酸甲酯项目第一章 总论11.1 项目名称、主办单位及负责人11.2 编制的依据和原则11.2.1 编制依据11.2.2编制原则11.3 项目背景及建设意义21.3.1 项目背景21.3.2 项目建设意义21.4研究范围31.5 研究结论31.5.1 项目概况31.5.2 主要技术经济指标41.5.3 项目结论5第二章 市场需求预测52.1 产品概述62.1.1 产品名称62.1.2物理性质62.1.3产品用途62.2 产品市场分析72.2.1 国外市场分析72.2.2 国内市场82.2.3 进出口分析92.3 产品竞争力与目标市场分析102.3.1 产业优势分析102.3.2 产业劣势分析102.3.3 市场竞争分析112.3.4 目标市场分析122.4产品MMA价格分析132.5市场风险分析142.5.1风险因素的识别142.5.2风险规避政策14第三章 生产规模和产品方案163.1 发展规划、产业政策和行业准入分析163.1.1 发展规划符合性分析163.1.2 产业政策符合性分析163.1.3 行业准入符合性分析163.2 生产规模163.2.1 上游原料来源173.2.2 下游市场需求173.3 产品方案173.3.1 主副产品方案173.3.2 产品技术规格173.4 建设规模和产品方案比选18第四章 工艺技术方案204.1 技术现状及工艺比较204.1.2 技术现状204.1.3 工艺比较204.2 工艺技术方案204.2.1 ACH法工艺214.2.2 BASF法工艺214.2.3 异丁烯法工艺214.3 工艺技术选择224.4. 工艺流程23第五章 原料及辅助材料供应235.1原料及辅助原料需求清单及供应235.2 催化剂供应245.2.1催化剂品种数量245.3公用工程供应及辅助设施245.3.1主要公用工程一览表245.3.2公用工程及分析255.3.3 供配电系统255.3.4 给排水系统30第六章 环境保护346.1厂址与自然环境状况346.2执行的环境保护法规和拟采用的标准346.3三废排放与治理措施356.3.1废水、废液356.3.2废气366.3.3废固376.3.4噪声376.4绿化386.5环境管理机构396.5.1环境管理396.5.2环境监测39第七章 建厂条件和厂址选择407.1 选址依据407.1.1选址原则407.2项目建设地自然情况407.3项目建设地社会环境417.4交通概况41第八章 总图运输、储运、土建、界区内外管网428.1总图运输428.1.1全厂总图428.1.2全厂运输438.2储运448.3厂区外管448.3.1设计依据448.3.2管道敷设原则44第九章 公用工程方案和辅助生产设施459.1给排水工程459.1.1 现状459.1.2 厂区给水方案459.1.3 冷却水459.1.4 消防水459.1.5 工厂排水459.2 供电及电讯469.2.1 供电469.3 供热479.3.1设计原则479.3.2 设计方案489.4 冷却水供应49第十章 本质安全5110.1本质安全依据5110.2本质安全设计5110.3项目本质安全分析51第十一章 投资估算和资金筹措53总述5311.1财务评价依据5311.3资金使用计划5311.4主要经济数据5411.5经济分析表54第十二章 经济效益分析57总述5712.1 编制依据5712.2 工程概况5712.3 资金来源及投资方式5812.4 投资分析5812.5 主要技术经济指标5812.6 税后利润及分配6012.7不确定性分析6012.7.1 概述6012.7.2 敏感性分析61第十三章 社会及经济效益评价6213.1 社会效益6213.1.1 对节能的影响6213.1.2 对环境保护的影响6313.1.3 对当地经济的发展6313.1.4 对推动就业的帮助6313.1.5 对推广科技进步的作用6313.1.6 对资源利用的影响6413.1.7 对长远发展的影响64第十四章 可行性研究总结6514.1 项目可行性6514.1.1 技术可行性6514.1.2 效益可行性6514.2 存在问题6514.3 结论65第一章 总论1.1 项目名称、主办单位及负责人项目名称：扬子石化巴斯夫年产5万吨甲基丙烯酸甲酯项目主办单位：扬子石化巴斯夫有限公司项目建设地点：南京市六合区1.2 编制的依据和原则1.2.1 编制依据(1) 2018年“东华科技-陕鼓杯”第十二届全国大学生化工设计大赛参赛指导书；(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)当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录(2005年修订)；(4)中华人民共和国环境保护法；(5)中华人民共和国劳动安全法；1.2.2编制原则（1）认真贯彻落实可持续发展战略和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建设投资；（2）贯彻“五化”（一体化、露天化、轻型化、社会化、国产化）的措施和效果；（3）选用成熟可靠的先进技术，以提高生产效率，降低消耗和生产承办，减少污染，保证装置运行和产品质量的稳定性，增强产品的竞争力；（4）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；（5）坚持安全生产与环境保护并重，设计中选用清洁生产工艺，在生产过程中减少“三废”排放，执行国家和地区的有关环保政策，对生产中的“三废”进行处理，并达到国家和地区规定的排放标准；（6）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 项目背景及建设意义1.3.1 项目背景甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate,简称MMA)是一种有机化合物，是一种重要的化工原料，用以生产透明塑料聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃，PMMA)的单体。目前生产MMA的方法主要有丙酮氰醇法，丙烯法，异丁烯法，丙炔羰基化法，乙烯法。而随着世界乙烯生产的发展迅速，在生产中副产相当数量的异丁烯，故导致采用异丁烯氧化法逐渐取代了ACH法的MMA生产，此工艺反应过程基本无副产物，使MMA的生产成本比丙酮氰醇法几乎降低了一半，具有明显竞争优势。1.3.2 项目建设意义由异丁烯氧化法制备MMA的工艺，因原料来源广泛,原子利用率高，环境污染小等优点，目前备受关注。2005年国内合成MMA表观消费量26.0万吨，2009年表观消费量39.1万吨，2013年已达到52.32万吨。近年来国内MMA市场消费年增长率为715%，而且需求仍在不断扩大，未来几年将成为仅次于美国和日本的全球第三大消费市场。 从MMA行业近年的市场需求分析来看，国内MMA行业正处于成长期，下游产品主要集中在PMMA表面涂料塑料加工助剂丙烯酸脂类抗充改性剂（ACR）和丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯共聚物（MBS）领域，其中PMMA占60%，表面涂料占23%，ACR和MBS占12%，其他占5%。国外发展较快的高端PMMA产品在国内则刚刚起步，随着高档PMMA产品在国内市场的快速渗透，必将带动MMA新一轮的增长。 自2001年以来，国内MMA年进口增长比较稳定，基本维持在78万吨。2009年进口量增加到14.3万吨，2014年增至近27.5万吨。尽管国内MMA装置产能较大，但整体开工率不足六成，一方面国内生产企业以丙酮氰醇法为主，受原料氢氰酸来源限制（HCN不仅有剧毒而且国内供应不足，严重限制了国内丙酮氰醇法生产MMA企业的正常运行）；另一方面，国外低价MMA倾销对国内市场冲击较大。尽管国内MMA产能不断增加，不过国内生产企业实际开工率不足，且下游需求也持续增长，导致市场上MMA供不应求，仍有较大的市场缺口，需要大量进口弥补，这不仅影响了整个产业链的发展，也对国内MMA产业链产生较大冲击。因此，MMA产业创新建设迫在眉睫，对于弥补市场缺口，意义重大。1.4研究范围根据项目总体规划，本报告研究范围包括：（1） 年产5万吨甲基丙烯酸甲酯项目总体规划（2） 项目市场分析与预测（3） 产品与技术方案（4） 材料供应情况（5） 厂址选择（6） 项目环境保护与劳动安全（7） 项目经济效益、社会效益分析1.5 研究结论1.5.1 项目概况()项目总投资及资金来源本项目总投资金额为20197.55万元，贷款4210.32万元，贷款利率为4.35%，其余资金由自有资金注入。建设期设定为1年，建设投资在建设期内全部投入。()生产工艺工艺以异丁烯为原料，分两阶段进行。第一阶段：异丁烯氧化制甲基丙烯醛（MAL）本阶段将异丁烯用泵打入预热器气化并与空气混合后进入反应器，在320360、以Mo12Bi1.6Ce0.4Fe1Co8Cs0.4K0.2Ox为催化剂的条件下进行催化氧化,反应产物经由冷凝器水冷，深冷后得到MAL产物。第二阶段：甲基丙烯醛（MAL）化酯化制甲基丙烯酸甲酯（MMA）该阶段MAL进入装有Pd5Bi2Fe/SiO2-MgO催化剂的氧化酯化塔，同时加入新鲜空气和甲醇，在100下同步进行氧化酯化生成MMA。(4)厂址厂址选在南京市江北新区工业园区附近，该厂占地面积26418,征用地为原预留地，地权属为集体，无重点保护的野生动植物及古树名木，也无珍稀濒危保护植物。厂区水陆交通便捷，原料和产品运输方便，较适宜建厂。(5)建设周期项目建设周期为12个月，建设周期从项目前期工作开始直至项目竣工投产，其中包括设计、土建施工、设备订购、安装、调试等。（6)经济评价1.5.2 主要技术经济指标主要技术经济指标见表1-2。表1-2 主要技术经济指标序号项目名称单位数量一生产规模万吨/年5二产品方案MMA万吨/年5三主要原、辅料用量1甲醇万吨/年1.052异丁烯氧化催化剂吨/年1.953MAL氧酯化催化剂吨/年1294四年工作时间小时8000五公用动力消耗1年耗电量万千瓦时/年19.93 2循环冷却水万吨/年2640.00 3低压蒸汽(0.6MPa)万吨/年42.24 4高压蒸汽(1MPa)万吨/年2.10 六项目定员人103.00 七项目总投资万元16648.59 1建设投资万元10525.79 2流动资金万元6122.80 八年总销售收入万元77586.21 九年总成本万元66723.65 十年利润总额万元21241.65 十一年销售税金及附加万元2723.67 十二年所得税万元5310.41 十三财务评价指标1投资回收期(税后)年2.64 2财务内部收益率（税后）%0.79 3财务净现值(ic=12%)万元61533.62 1.5.3 项目结论1) 利用扬子石化巴斯夫异丁烯原料供应的优势，国内异丁烯法制备MMA技术成熟，生产清洁，相比传统ACH法路线，采用异丁烯两步氧化法避免了使用极毒原料氢氰酸和废酸生成等问题，在技术上是可行的，在经济上是合理的。2)由财务评价可以看出，本项目财务内部收益率高于基准收益率，投资回收期较短，有一定的盈利能力和抗风险能力，因此本项目是可行的。3）新建扬子石化巴斯夫年产5万吨MMA分厂，所选厂址条件优越，原料供应可靠，毗邻长江，傍依京沪线，通过南京长江二桥与宁沪高速公路相连，地理条件优越，水陆交通便捷，可提高产品在市场上的竞争。第二章 市场需求预测2.1 产品概述2.1.1 产品名称甲基丙烯酸甲酯 英文缩写：MMA 分子式：C5H8O2 分子量：100.122.1.2物理性质表2-1 MMA物化性质项目数值与说明CAS登陆号80-62-6熔点-48沸点100.5闪点8相对密度（空气=1）3.4爆炸上限12.5%爆炸下限2.1%溶解性微溶于水外观与性状无色易挥发液体，并具有强辣味2.1.3产品用途作为有机化工原料，甲基丙烯酸甲酯主要应用于有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯，PMMA）的生产，也用于聚氯乙烯助剂ACR的制造以及作为第二单体应用于腈纶生产。此外，在胶黏剂、涂料、树脂、纺织、造纸等行业也得到了广泛的应用。作为一种化工产品，可直接应用于皮革、离子交换树脂、纸张上光剂、纺织印染助剂、皮革处理剂、润滑油添加剂、原油降凝剂、木材和软木材的浸润剂、电机线圈的浸透剂、绝缘灌注材料和塑料型乳液的增塑剂、地板抛光、不饱和树脂改性、甲基丙烯酸高级酯类等许多领域，也用于制造其他树脂、塑料、涂料、胶黏剂、阻垢分散剂、润滑剂、木材浸润剂、电机线圈浸透剂、纸张上光剂、印染助剂和绝缘灌注材料等产品。2.2 产品市场分析2.2.1 国外市场分析随着世界范围内MMA需求量不断增加，截至2017年，世界MMA产能达到5244kt/a由于MMA生产属技术密集型行业，因此生产主要集中在美国、西欧和日本三个发达国家和地区，约占世界总生产能力的83%，其他地区现有和在建的较大规模MMA生产装置大部分也属于欧、美、日生产公司的合资公司或子公司。但近年来世界信息产业高速发展，液晶显示器（LCD），汽车配件，人造大理石等物件消费量持续增长，成为亚太地区今后的投资热，其新建和扩建MMA生产装置也均位于该地区。表2-2 2016年世界MMA总产能主要分布资料来源：甲基丙烯酸甲酯市场分析（中国石油吉林石化公司研究院）地区产能/（万t/a）总产能占比亚洲26560%北美97822%欧洲71.116%中南美92%而世界MMA产能主要集中在三菱丽阳公司、赢创集团以及陶氏化学公司等大型生产企业, 其中三菱丽阳公司的生产能力为137.5万t/a, 占世界总产能的31.2%;赢创集团占13.1%，陶氏化学公司占10.4%。表2-3 2016年世界MMA主要生产商资料来源：甲基丙烯酸甲酯市场分析（中国石油吉林石化公司研究院）生产商生产能力/（万t/a）占比三菱丽阳公司137.531.2%赢创集团57.513.1%陶氏化学公司4610.4住友化学32.57.4旭化成化学13.43.0合计306.969.62.2.2 国内市场我国MMA的工业生产始于20世纪50年代末期，截至2016年6月底，我国MMA总生产能力为77.8万吨，是仅次于美国的世界第二大生产国家。其中中国石油吉林石化公司的生产能力约占国内总生产能力的25.7%，位居第一；三菱丽阳璐彩特国际（中国）化工有限公司的生产能力约占总生产能力的23.5%，位居第二。2016年我国MMA的主要生产厂家情况如表：表2-4 2016年我国MMA的主要生产厂家资料来源：甲基丙烯酸甲酯市场分析（中国石油吉林石化公司研究院）生产厂家生产能力/（万t/a）生产工艺中国石油吉林石化公司20ACH法赢创德固赛（中国）投资有限公司10.0异丁烯法三菱丽阳璐彩特（中国）化工有限公司18.3异丁烯法惠州惠菱化成有限公司9.0异丁烯法江苏斯尔邦石化公司8.5ACH法黑龙江中盟龙新化工有限公司7.5ACH法山东宏旭化学股份有限公司7.5ACH法东营达伟晟荣化工公司5.0ACH法山东易达利化工公司2.0异丁烯法重庆紫光化工有限公司1.0ACH法合计88.82.2.3 进出口分析由于我国MMA产不足需，每年都得大量进口。据海关统计, 2010年，我国MMA进口量呈不断增长趋势，到12年猛增至23.9万吨，同比增长约71%。14年后受国内产能增加，进口量持续下降，但仍能够说明MMA需求量是不断上升且大于其产能的，可以说在目前我国化工原料和产品利润不断下降的情况下，该产业仍具有较高利润率和较大经济效益。当然，在进口同时，我国MMA也有少量出口，但相比之下数额较少。如果想扭转当前市场局面，应加强下游产品开发力度，以缓解供需矛盾。资料来源：甲基丙烯酸甲酯市场分析（中国石油吉林石化公司研究院）从2015-2016年我国MMA不同国家进口量分布来看，2015年进口量最大的地区是泰国，为6.27万吨，占到我国总进口量的29.9%；其次是台澎，进口量和占比分别为4.57万吨和21.81%。2016年，我国MMA进口量居前两位的分别为台澎金马关税区和韩国，进口量分别为4.06万吨和3.53万吨，进口量占比分别为25.77%和22.38%。2015-2016中国MMA进口国别结构-安进口量（单位：%） 2016年 2015年资料来源：中国海关总署 前瞻研究院2.3 产品竞争力与目标市场分析2.3.1 产业优势分析1）随着中国经济的发展，MMA的需求量不断上升，在目前我国化工原料和产品利润不断下降的情况下，MMA产业仍具有较高的利润率和较大的经济效益。2）国内大力提倡环保工艺，异丁烯氧化酯化制MMA该法原料来源广泛，工艺简单，能耗较低，污染小，相比于其他方法在国家供给侧结构性改革中可发挥积极作用。2.3.2 产业劣势分析国内MMA主要生产商工艺方法统计目前国内工业生产MMA最主要的方法是丙酮氰醇法（ACH法），工艺已十分成熟，但该法的主要缺点是原料氢氰酸的供应问题以及副产物较多，每生产1tMMA就会产生2.5t的废酸液（其中含1.2t的硫酸氢氨和0.4t的硫酸），需配套建设酸性残液处理回收装置，以回收硫铵和硫酸。回收装置投资较大，运行费用也比较高，使得该工艺装置要求规模较大才能保证较强的竞争力。原料氢氰酸有剧毒，随全球对环保的要求越来越严格，该工艺也因环境污染问题需要改进。2.3.3 市场竞争分析对于2017年MMA市场客观分析如下：成本面：近年来，中国MTBE行业发展稳健，供需基本平衡。2014年国内MTBE产能633万t，预测2019年国内MTBE出口量将会达到29万t。尽管MTBE一直被广泛用作汽油添加剂，但其本身可能提高其它污染物的排放，且MTBE发生泄漏后，由于不被土壤吸附和其极高的水溶性，会污染地下水，造成对环境的破坏。从生产成本分析，随行业快速发展，MTBE裂解制得高纯度异丁烯成本有望进一步降低，并且工艺更加符合环保的要求。供给面：2018年，国内预计投产三套MMA装置，分别是黑龙江龙新5万吨/年，烟台万华5万吨/年，山东海力4.5万吨/年，届时国内MMA总产能将达到104.5万吨，国内供应面得到扩张。就供给层面分析，2017年上半年MMA整体的供应量或与2016年上半年持平，预计2018年上半年中国国内市场总体供应量约为112万吨， 这些新装置开启后释放的产能能够被国内市场吸收，使得市场整体呈现积极向上的趋势。2.3.4 目标市场分析世界MMA主要应用领域是制造PMMA和表面涂料，其中，PMMA所占比例最大（达到63%），包括板材和模塑料/挤出板等：表面涂料占17%；其他领域占20%截至2016年底中国国内MMA产能87.3万吨，产量56.9万吨，进口15.76万吨，表观消费量为69.59万吨。从消费结构来看，PMMA的需求变化对MMA的影响最大。对比往年的数据来，自2011年开始，PMMA的价格一直呈现弱势下滑的走势，其需求低迷的状况已经维持了好几年。根据测算，2018-2021年全球、国内PMMA对MMA的消费量年均增速分别在3.5%、7%左右，到2021年分别达到300万吨、65万吨。预计到2021年，我国MMA市场消费需求量达到118万吨，产能过剩较为严重。目前就市场环境来看，经济增速减弱，原油低位运行，原料等相关产品行情整体低迷，MMA的经济效益仍较为乐观，因此，故有不少企业计划新建或者扩建生产装置。 表2-5 2017年新增产能表东明华谊新材料5万吨上海华谊集团5万吨烟台万华5万吨总体来说，国内目前上游工厂装置均运行平稳，但综合开工率并不高，市场供应面并不宽松，但比较需求面低迷的状态，市场供需相对平衡。另外目前对于中东地区的货源，反倾销尚不适用，因此进口方面将得到较大补充，供应面得到扩张。可以预见未来五年，MMA市场需求仍会保持中高速增长。2.4产品MMA价格分析 国内MMA的市场价格主要受到原料氢氰酸、碳四资源供应、下游PMMA以及进口产品价格等的影响。从近三年国内MMA市场价格可以看出,市场价格整体呈现波浪升降的发展态势。而今后一段时间内,由于产能增加,下游消费增长缓慢,加上原材料等市场价格仍处于低迷状态,其市场价格仍将稳定在目前状态小幅变化,大幅上涨或者下跌的可能性不大。但就总体而言，产品价格得到明显提升，利润情况良好。 2.5市场风险分析2.5.1风险因素的识别（1）技术进步与新技术进展ACH法是最早工业化生产MMA的方法，该工艺已十分成熟，但存在工艺过程长，循环量大，耗能高等缺陷，因而在一定程度上制约了ACH法的进一步推广应用。同时，德国BASF研究出乙烯法制备MMA的工艺，流程简单，选择性高，能够在丙醛生产原有设备的基础上，使MMA（粗产品）收率高达89.05%，但若该工艺装置新建，投资费用过高，且尚未找到寿命理想的催化剂，经济效益不突出。目前，异丁烯法以其技术先进，经济效益合理而迅速发展起来，其生产成本、工艺技术的可靠性以及装置能否实现稳定运行，将是决定其竞争力的关键。今后该技术成熟后，大批传统落后产能将被淘汰，对我国的MMA市场格局将产生巨大的影响。（2）下游需求的影响国内聚甲基丙烯酸甲酯、塑料加工助剂ACR和MBS、表面涂料是MMA的主要应用领域。随着广告业，中高档家具业，建筑业，光学领域IT业的迅猛发展，我国对MMA的需求仍将进一步增加，但由于目前我国PMMA产品同质化现象较为严重，高品质产品供不应求，仍需要大量进口。而随环保力度的加大，对聚氯乙烯相关制品的需求量将不断增长，进而促进MMA在加工和抗冲击改性剂ACR和MBS方面的需求。预测到2023年MMA市场将产大于需，未来竞争激烈，因此今后应该大力开发高附加值、高技术含量的下游产品，在提高产品质量和降低成本的同时，积极扩大出口，以缓解国内供需矛盾。2.5.2风险规避政策（1）新建装置应根据市场容量慎重决策近年来下游产业的发展大大刺激了环氧丙烷的需求，但其市场容量毕竟有限。众多规划项目若如期建成投产，部分缺乏竞争力的装置将面临停产。因此新建MMA项目一定要根据市场实际状况，慎重决策。（2）提高新型工艺的经济性和竞争力我国现有ACH工艺技术相对传统，工艺过程长，产品收率低，在国内外市场中的竞争力较差。因此，现有规模小、技术落后的MMA企业要根据工艺和生产现状，做好企业技术改造，扩大生产规模，降低生产成本，提高装置经济效益。（3）积极拓展产品应用领域及产业链我国MMA主要用于生产有机玻璃，在其消费构成中占66%，因此，我国MMA的年需求量及市场价格受其下游产品有机玻璃市场的影响显著，应积极拓展MMA在高端PMMA产品，工程塑料产品，PVC透明制品及涂料等相关行业产品的应用开发力度，逐渐实现MMA生产的供需平衡，形成从生产到应用的有效产业链，以化解市场风险，拓展产业链，提高市场竞争力第三章 生产规模和产品方案3.1 发展规划、产业政策和行业准入分析3.1.1 发展规划符合性分析本项目符合产业结构调整指导目录（2011年本）（修正）中的第一类第七项石油、天然气第四条“油气伴生资源综合利用”，同时，年产18.5万吨甲基丙烯酸甲酯项目未被列入产业结构调整指导目录（2011年本）中的限制类或淘汰类，为异丁烯法制备MMA项目的发展提供了政策性保障和科学的指导。因此拟建项目符合国家相关规划。3.1.2 产业政策符合性分析（1）产业结构调整目录2011年本（修正）中第二类限制类第四项石化化工第二条“新建80万吨/年以下石脑油裂解制乙烯、13万吨/年以下丙烯腈、100万吨/年以下精对苯二甲酸、20万吨/年以下乙二醇、20万吨年以下苯乙烯（干气制乙苯工艺除外）300吨/年以下皂素（含水解物，综合利用除外）生产装置”属于限制类。拟新建年产5万吨甲基丙烯酸甲酯项目不属于限制类。同时本项目符合产业结构调整指导目录（2011年本）中的第一类鼓励类第七项石油、天然气第4条“油气伴生资源综合利用”。因此拟建项目符合国家产业政策要求。3.1.3 行业准入符合性分析该行业无相应行业准入政策3.2 生产规模本项目是以扬子石化巴斯夫异丁烯原料为依托的下游配套子项目，采用直接甲基化法制备得甲基丙烯酸甲酯。按照全年工作8000小时，根据Aspen PlusV9模拟结果，本项目建设规模如表3-1所示。表3-1 建设规模表项目单位规模1建设规模万吨/年52项目投资亿20395.12万元3项目用地m2264183.2.1 上游原料来源扬子石化巴斯夫异丁烯生产装置产量能够达到6万t/a，纯度98%（m/m），外观无明水、无机械杂质（目测），蒸汽压70kpa，硫含量0.005%（m/m），供应充足可靠，质量和数量满足要求。3.2.2 下游市场需求本项目以高端MMA产品，工程塑料产品，PVC透明制品及涂料为目标市场，大力开发高附加值、高技术含量的下游产品，以化解市场风险，拓展产业链，提高市场竞争力。3.3 产品方案3.3.1 主副产品方案 本项目的设计目标是综合利用扬子石化巴斯夫异丁烯作为原料，将其转化为高价值的MMA。本厂产品1为含量大于99.9%，产品等级为优等品的甲基丙烯酸甲酯，年产量为5万吨/年。表3-2 本项目产品方案及规格序号产品规格（%）产量（万吨/年）备注1甲基丙烯酸甲酯99.95主产品3.3.2 产品技术规格 作为工业品，其等级分为优等品、一等品、合格品三个级别，其规格和质量符合化工行业标准HG/T 2305-2017工业用甲基丙烯酸甲酯的规定，其技术要求见表3-3。表3-3 工业用环氧丙烷技术要求（资料来源：HG/T 2305-2017）项目指标优等品一等品合格品色度（铂-钴）/Hazen单位51020密度（20）/（g/cm3）0.9420.9440.9420.9460.9380.948酸度（以甲基丙烯酸计）/（mg/kg）50100300水分/（mg/kg）400600800甲基丙烯酸甲酯，w/%99.999.899.53.4 建设规模和产品方案比选根据市场预测与产品竞争力、资源配置与保证程度、建设条件与运输条件、技术设备满足程度与水平、筹资能力、环境保护以及产业政策等确定生产规模和产品方案。本项目建设规模和产品方案比选表具体如下：表3-1 建设规模和产品方案比选表建设规模5万吨/年6万吨/年总投资（亿元）1.011.3占地面积（）2641827000技术成熟度反应器负荷适宜，技术稳定性较好反应器无法达到最大负荷，技术成熟原料来源母厂MTBE原料充足母厂MMA原料不足，需要外购其他园区。产品规格MMA 5万吨/年，副产甲醇3.38万吨/年MMA 6万吨/年，副产甲醇3.7万吨/年产品市场甲醇市场充足，MMA市场略饱和甲醇市场充足，MMA市场略饱和可行性规模正好，具有充足的可行性规模稍大，原料不充足，项目有待考察由本项目三种规模的对比可以看出，5万吨/年规模的甲基丙烯酸甲酯项目投资适中，原料来源有保证，产品方案合理，同时技术稳定性有保证。第四章 工艺技术方案4.1 技术现状及工艺比较4.1.2 技术现状目前，世界范围内已实现工业化的甲基丙烯酸甲酯工艺有巴斯夫（BASF）以及璐彩特(Lucite)的乙烯法，日本三菱瓦斯化学（Mitsubishi Gas Chemical Co.,Inc.）的ACH法，日本三菱丽阳（Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.）的异丁烯法。MMA的生产技术主要有改进丙酮氰醇法（ACH法）,异丁烯法以及乙烯法。全球MMA生产能力中ACH法占83%。异丁烯法占16%，乙烯法占1%。北美，西欧主要采用ACH法，日本则主要采用异丁烯法。4.1.3 工艺比较表4-1工艺路线比较主要厂商德国Roehm日本三菱人造丝日本旭化成德国BASF工艺ACH法异丁烯法BASF法直接氧化法直接甲基法原料氢氰酸丙酮TBA或异丁烯异丁烯乙烯反应压力/MPa00.10.20.10.10.2操作温度/室温110027037060370130330反应热/（KJ/mol）-333-562-291-42反应相态气气、液气、液气、液转化率较高较高较高较低流程繁简流程简短流程复杂流程简短流程简单投资额/万美元较高较高较低较高4.2 工艺技术方案4.2.1 ACH法工艺ACH法该技术由2套装置来实现：装置一：合成丙酮氰醇（ACH），即原料氢氰酸与丙酮1:1物质的量比进料，通过冷冻盐水激冷控制釜温在515C，经氢氧化钠（现多该用二乙胺）催化作用进行缩合反应生成ACH，再精馏提纯，供给下游MMA生成使用。装置二：合成MMA，分四步工序进行。首先是酰胺反应，原来ACH与100%浓度硫酸按1:1:5物质的量比进料（硫酸过量），通过循环水冷却控制反应温度在8090C，生成-甲酰胺基异丙基硫酸氢酯（-SIBA）。将反应混合物加热到135165C，使-SIBA在过量的硫酸作用作用下发生分子内转位重排生成甲基丙烯酰胺硫酸盐（MAAS）。然后酯化反应，把上步反应混合物与适量的水和甲醇在多级串联酯化釜中宇90130C下进行水解，酯化生成MMA和硫酸氢铵。通过酯化釜连续蒸出含量60%的粗MMA。接着中和萃取，把上步的粗MMA倒入中和釜，使所含的甲基丙烯酸（MAA）与氢氧化钠中和生成甲基丙烯酸钠溶于水中，水相沉入釜底而后排出返回酯化釜再用，MMA含量95%的有机相浮于上层MMA中间罐。最后精馏提纯，中间罐的MMA泵入初馏塔除去水等低废物，再由精馏塔除去高废物，最后的得到99.8%的MMA成品。该工艺的优点：ACH法具有工艺流程短，技术成熟，产品回收率高4.2.2 BASF法工艺乙烯法又叫BASF法，它是通过乙烯与合成气进入反应器，在110C和3Mpa压力及Rh-Pt络合物催化剂作用下，进行羰基化反应生成丙醛，甲醇与纯氧进入管式反应器，在320C和0.4Mpa压力及钼酸铁催化剂作用下生成甲醛，丙醛与甲醛进入缩合反应器，在仲胺催化剂作用下生成MAL，MAL空气氧化生成MAA，MAA经分离提纯后与甲醇进行酯化反应生成MMA。该工艺的优点：原子利用率较高（达到64%），工艺较简单，原料易得，具有一定的竞争力，特别是大型石化乙烯装置联合一体化生产更具优势。4.2.3 异丁烯法工艺 异丁烯法又叫i-C4法，该技术分为直接氧化法工艺和直接甲基化法工艺。4.2.3.1直接氧化法该方法第一步采用Mo-Bi系催化剂，在反应温度为350、空速1000h-1下异丁烯气相催化氧化得到甲基丙烯醛（MAL）和甲基丙烯酸（MAA）。第二步MAL氧化制得MAA，采用P-Mo杂多酸催化剂，并添加Cu和V中的一种或两种以及一些较重的碱金属（K,Cs，Rb等），在300310，空速1000h-1下，得到MAL。并在硫酸作用下与甲醇进行酯化，经抽提、蒸馏精制而获得高纯度MMA。该工艺的优点：充分利用原料丰富的C4馏分；原子利用率高，比传统ACH法提高25%，且未被利用的27%的原子生成了水分子，不构成环境污染。4.2.3.2直接甲基化法以异丁烯为原料，分两阶段进行。第一阶段：将异丁烯用泵打入预热器气化并与空气混合后进入反应器，在320360、以Mo12Bi1.6Ce0.4Fe1Co8Cs0.4K0.2Ox为催化剂的条件下进行催化氧化,反应产物经由冷凝器水冷，深冷后得到MAL产物。第二阶段：MAL进入装有Pd5Bi2Fe/SiO2-MgO催化剂的氧化酯化塔，同时加入新鲜空气和甲醇，在100下同步进行氧化酯化生成MMA。该工艺的优点： 不经过MAA步骤有效地避免了MAA聚合等副反应；还简化了工艺过程，降低了能耗，从而大幅度降低了投资成本和操作费用，使异丁烯原料路线更具有竞争优势。4.3 工艺技术选择本项目选用异丁烯法工艺，分析如表4-2：表4-2 主要工艺对比分析生产工艺优点缺点ACH法1.工艺流程短2.技术成熟3.产品回收率高1.原料氢氰酸剧毒2.副产物硫酸易腐蚀装置3.生产成本高BASF法1.原子利用率较高（达到64%）2.工艺较简单3.原料易得4.宜大规模生产1.投资费用过高2.催化剂寿命短，回收率低直接氧化法1.原子利用率高（73%）2.催化剂活性高选择性好3.原料来源广泛，成本较低4.副产物较少5.环境污染小1.制备MAA步骤催化剂寿命短直接甲基化法1.有效避免了MAA聚合的副反应2.反应过程绿色无污染3.投资费用少，操作费用少，能耗低4.整体产率较低1.反应时间较长2.反应能耗高相比于ACH法,BASF法，异丁烯法具有显著的优点。其特点是催化剂活性高，选择性好，寿命长，工艺无污染，原料来源广泛且成本低于ACH法，是一种绿色原料清洁生产技术。4.4. 工艺流程图4-1工艺流程图第五章 原料及辅助材料供应5.1原料及辅助原料需求清单及供应 本项目以异丁烯为原料，工艺分两个工段，两个反应阶段，催化剂分别为Mo12Bi1.6Ce0.4Fe1Co8Cs0.4K0.2Ox，Pd5Bi2Fe/SiO2-MgO，空气为辅助原料，进行甲基丙烯酸甲酯的生产。总情况如下表：表5-1 主要原材料来源表项目名称规格单位小时用量年用量来源运输方式原料异丁烯99.9%wtt7.3558823.5母厂提供管道甲醇99.4wt%t2.419435自产管道辅助原料氧气99.2%wtt0.11847园区提供管道工艺软水99.9%wtt0.312494自来水厂管道5.2 催化剂供应5.2.1催化剂品种数量表5-2 催化剂供应表序号名称型号单位年耗量备注1异丁烯氧化催化剂Mo12Bi1.6Ce0.4Fe1Co8Cs0.4K0.2Oxt0.000265按寿命2年计2甲基丙烯醛氧化酯化催化剂Pd5Bi2Fe/SiO2-MgOt0.13按寿命2年计5.3公用工程供应及辅助设施5.3.1主要公用工程一览表 该项目主要工程包括：电、循环水、生活用水，中低压蒸汽、仪表空气、工厂空气，情况如下：表5-9 公用工程消耗一览表名称单位年耗量使用情况来源电万千瓦时15.944连续使用国家内用动力站循环水万吨2112连续使用国家内用水站低压蒸汽万吨25.344连续使用国家内用动力站高压蒸汽万吨1.2576连续使用国家内用动力站仪表空气Nm310560连续使用国家内用空压站5.3.2公用工程及分析表5-9主要公用工程一览表公用工程名称单位消耗使用来源小时耗量年耗量方式电万KWh0.025199.33连续园区公用工程站低压蒸汽万t0.005842.24连续园区公用工程站高压蒸汽万t0.0002622.096连续工艺自身产生循环冷却水万t0.332640连续园区公用水站仪表空气万Nm30.018141.1连续大气新鲜水万t0.000534.24连续自来水厂氮气万Nm30.056448.6连续园区空压站冷凝剂万t0.2552040连续园区空压站工厂空气万Nm33.2225760连续大气5.3.3 供配电系统 5.3.3.1 设计原则（1）遵守规程、执行政策 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源， 节约有色金属等技术经济政策。 （2）安全可靠、先进合理 应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 （3）近期为主、考虑发展 应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系， 做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 （4）全局出发、统筹兼顾 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供 电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要5.3.3.2 电力负荷性质一级负荷主要包括应急照明、关键仪表负荷、开关柜的控制电源、消防负荷及部分重要的工艺负荷。其中特大和大中型生产装置采用快速自动柴油发电机组，仪表的DCS控制系统可用UPS电源供电，应急照明选用灯具自带备用电池。二级负荷主要指行政区域部分，也采用快速自起动柴油发电机组。三级负荷占大部分，对电源供电无特殊要要求，采用普通供电方式。5.3.3.3 本厂各级负荷说明本项目工艺装置生产过程连续性强，自动化水平高，且生产过程中的部分物料为易燃易爆物质，突然中断供电可能造成爆炸及火灾，危及人身和设备安全，造成重大或较大经济损失，所以工艺生产装置用电设备大部分为二级用电负荷，部分为一级、三级用电负荷。一级用电负荷主要包括应急照明、关键仪表负荷、开关柜的控制电源、消防负荷及部分重要的工艺负荷，其余工艺部分为二级用电 负荷，行政区域部分为二级用电负荷，但大部分为三级用电负荷。.5.3.3.4 供电电源工厂定位为天津市南港工业园区，该园区目前采用板桥、静海、大港500kv环网和南港工业区IGCC发电厂联合供电。上古林220kv变电站，港西220kv变电站，和区内220kv变电站已在建设中。后期将扩建南港工业区IGCC发电并建设大港500kv变电站。形成多回路供电电源，使供电条件可靠、有保障。考虑到供电突然中断的危险，厂内设置有静止型 UPS 保安电源系统，以保 障工厂供电的连续性。UPS在电源切换过程中一般在5ms以下，频率稳定度在2 以内，谐波失真度不大于 5。以此来满足在厂区电源发生故障时，仪表控制系统、火灾报警系统和消防系统，以及通讯系统可以不受影响，以保障工厂供电的 连续性。5.3.3.5 配电所和变电站根据南港的气候条件和厂区内的作业环境，变压器采用半户内布置方式。半户内布置方式是一种除主变压器以外的全部配电装置集中布置在一幢主厂房不同楼层的电气布置方式。该种布置方式结合了全户内布置变电所节约占地面积、与周围环境协调美观、设备运行条件好和户外布置变电所工程造价低廉的优点。主变压器户外布置不仅便于安装和维护，而且还利于散热和消防等特点。此外，由于半户内布置方式将主变压器安装在户外，取消变压器室，即减少土建工程量，缩短建设周期，又降低了对通风散热、消防灭火系统的资金投入，从而降低了变电所的造价，变电所本体投资可降低 8%16%。5.3.3.6 高压供电系统设计工作电源采用35千伏，用架空线引入，厂内总降压变电所中设一台主变压器，构成线路-变压器单元结线，变压器高压侧设断路器，备用电源10千伏，接在总降压变电所内的10千伏母线的一个分段上。5.3.3.7总压降变电所设计 根据上面确定的供电方案，可决定总降压变电所采用电气主结线。主要特点如下：总降压变电所设一台5000KVA35/10KV的降压变压器，变压器位于35KV架空线路变压器组单元结线。在变压器高压侧设断路器。这便于变电所的控制、运行和维修。 主变压器低压侧经SF6断路器接在10KV母线的一个分段上，而10KV备用线路也经少油断路器接在另一分段上。各车间的一级负荷都由两段母线供电，以保证供电可靠性。根据规定，备用电源只有在主电源停止运行及主变压器故障或检修时才能投入，因此备用电源进线开关在正常时是断开的，而10KV母线的分段断路器在正常时则是闭合的。在10KV母线侧，工作电源与