乙醇制环氧乙烷项目建议书

题目学院名称学生姓名组长学号指导教师化学工程学院2013010538授 6.2.环氧乙烷(EO)经济分析 19 一.总论1.1项目名称乙醇为原料生产环氧乙烷工艺过程设计项目1.2承办单位情况物化工与生物能源龙头企业。2007年公司生物化工、生物制药产品实现销代收入巧.8亿儿，其中新产品销代收入2.37亿儿。"BBCA牌饲料添加剂(饲料级赖氨酸)”被认定为中国名牌产品，"BBCA牌一水、无水柠檬酸”被认定为安徽省“十于可再生资源的乙醇清洁生产技术与CO:利用”和国家“十五”科技攻关项目“自絮凝颗粒酵母酒精发酵新技术”等。公司发明专利“玉米粉清液发酵技术”获得安徽省科技进步一等奖，成果完成人薛培俭获安徽省重大科技贡献奖。酵技术国家工程研究中心，开展发酵技术科研成果后续的工程化研究和系统集成;与大连理1.3拟建地点安徽省蚌埠市禹会区1.4建设内容与规模1.5经济潜力市建设维护税税率7%，教育费附加3%。(5)按直线折旧法计算折旧，固定资二.项目建设的必要性2.1产品主要用途主要有环氧乙烷非催化水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯醋法和合成气法等。：㈠乙醇胺乙醇胺(Ethanolamine今是氦分子中的氢被经乙基取代而生成的化合物，是氦基醇中最分子中同时具有氮原子与经基，因此兼有胺与醇的化学性质。㈡聚醚类。㈢乙二醇醚类化合物醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚等山于乙二醇醚类分子内含有醚键和经基，具有优异的性能，被广泛用作溶剂、喷气燃料防冰剂、刹车液和化学中间体等日前有50%以上的乙二醇醚类被用作各种}工业过㈣吗琳吗琳(morpholine)又称吗啡琳吗琳带有仲胺基团，能与无机酸反应生成盐，与有机酸反㈤氮化胆碱氯化胆碱(cholincchloride),个称是氯化三甲基经乙基钱,20世纪50年代以来广泛应用于及饲料添加剂。㈥乙烯利乙烯利(cthcphon)，化学名称为2氯乙基麟酸，具有促进器官的脱落和衰老、调节性别橡胶、棉花和烟草等作物，有良好的应用前景。㈦三轻乙基异氛尿酸醋三经乙基异氰尿酸醋，又名赛克(THEIC),与梭酸、酸配、卤化酞基反应可生成醋，与胶勃剂、固化剂、橡胶等领域。㈧乙基纤维素经乙基纤维素(Hydroxycthylcellulose)简称HEC,其水溶液能与人多数水溶性胶和水溶性2.1.2.我国环氧乙烷下游产业发展现状㈠环氧乙烷产能产量不足，下游产品大量依赖进口严重不足，无法满足国内对乙二醇等环氧乙烷深加工产业快国内，形成了国内需求过度依赖国外进口的局而，给国内环氧乙烷或乙二醇生产装置带来了巨人的竞争压力和潜在风险另外，环氧乙烷的下游产品，特别是乙二醇、乙二醇醚和乙醇胺等产品的进口量远远超过了国内的生产量，已经形成了国外对我国相关产品的倾销局面。㈡上下游产地分布小均衡，物流运输制约下游发展我国环氧乙烷产地主要集中在江苏、上海、北京、吉林等地，形成了北方多南方少，东部多西部少的分布不均的局而;而环氧乙烷下游产品的生产地主要集中在广东、辽宁、江苏、山东、上海、湖北、浙江、陕西、一比京、天津等省巾，其中广东、山东、湖一比、浙江、陕西、天津等地环氧乙烷原料主要依靠北料南运和东料西调，而环氧乙烷运输能力有限、风险较人且费用较高，这此远离原料产地的企业力而而临着环氧乙烷资源无法保证的风险，力而在扩人生产规模时受到限制，面临成本升高的压力【3】㈢下游产品结构小够合理，产品工艺研发能力薄弱而乙二醇基本上是山环氧乙烷联产而得，说明国内环氧乙烷精深加工产业发展滞后，产业结构不够合理，高技术、高附加值品种开发十分薄弱从品种上看，日本已有环氧乙烷下游产品5000余种，而我国仅有300多种，许多巾场需求强劲、附加值高的环氧乙烷衍生产品只能依赖进口日前我国还没有建立和形成环氧乙烷精深加工产品工艺技术研发基地和科研集群，没有一个以环氧乙烷精深加工为核心业务的国家级工程技术中心。2.2原料供应情况2.2.1我国环氧乙烷生产的现状及趋向由于97年秋发生东南亚金融危机，纺织品市场不景气，聚酷的主要原料之一乙二醇需求疲乏，大量环氧乙烷直接作商品投入市场。因此，国内商品环氧乙烷的市场价从97年(当年国的5000-5500元/吨。随着我国2010年前一批合资的乙烯新装置(总能力385万吨/年)陆续我国加入WTO后，外国的纺织品市场仍是分阶段向我开放，因此乙二醇的需求不会大幅度提升，与此同时商品环氧乙烷的货源将更加充裕。预计10年内国内商品环氧乙烷的比例可发除了乙二醇以外的环氧乙烷下游产品将是很好的机会，也是迫切的任务。2.2.2环氧乙烷下游产品的分布现状【【4】2.2.3产地安徽丰原随着经济全球化进程的不断加速，能源短缺已成为一个世界性的问题，能源多元化和加快可再生能源开发包括燃料乙醇产业化，已经成为各国高度关注和研发的重大课题。我国从2002年开始试点发展燃料乙醇，并列入“十五”十大重点工程之一，国家批准建设了包括安徽丰原集团在内的4家燃料乙醇定点生产企业，并在黑、吉、辽、豫、皖全境和苏、鲁、冀、鄂的27个地市完成车用乙醇的试点推广。来受国内外各种因素的影响，价格不断上涨，使得乙醇生产总成本的70%以上为原料消耗。致环境污染。面对这种形势，安徽丰原集团全力拓展燃料乙醇生产所需原料和相关技术的创新，创造性地提出了秸秆原料生产乙醇先分离后发酵的工艺路线，并与国内相关高校和科研院所合作利用的两项重大技术瓶颈一一纤维素水解酶的系列开发以及用于五碳糖发酵技术工程的菌400元计算，其全部生产加工成本比玉米转化成燃料乙醇每吨低300多元。同时，试验还证具有极高的经济社会价值和极好的开发利用前景。项2.3产品市场预测2.3.1生产现状生产装置主要集中在亚太、中东和北美地区，世界各地区产能情况见图1。特、荷兰、英国和美国建有生产装置。2.3.2消费现状及发展前景。消费主要集中在北美、西欧、中东以及亚洲地区，且产品增长，到2017年总消费量将达2900万吨左右。世界各地区环氧乙烷的消费结构有所不同，具体情况见表1。【6】2.3.3行业特点氏等少数公司手中;②产能集中度越来越高，世界前十家环氧乙烷生产商产能占全球总产能的56.61%,其中SABIC公司、中国石化、陶氏化学产能位居前三;③生产装置主要以与乙二醇装置配套为主;④装置大型化，单套装置20万吨/年乃至更大已成发展趋势;⑤环氧乙烷装需求强劲的亚太地区特别是我国的华东地区;⑥越来越多的装置开始扩大商品环氧乙烷的产量和占比，更多的环氧乙烷被用于精细化工新材料;⑦全球乙烯原料轻质化趋势明显，特别是中国的MTO和美国页岩气的大规模开采与应用，低成本的乙烯将对环氧乙烷成本与价格2.3.4环氧乙烷自给率与出口率最新统计表明,2001年我国环氧乙烷生产能力已达940kt/a,同年实际产量896kt,其中商品环氧乙烷产量为272kt。然而,我国环氧乙烷的产量还远不能满足发展中的聚酯工业需要,每年都有较大数量的进口。由于环氧乙烷在常压下的沸点为10.7,因而不易长途运输,所以商品环氧乙烷进口量很少,主要体现在乙二醇下游产品上。2001年我国乙二醇进口量为1.597Mt,.597Mt,预计全年进口量将远高于2001年。近年来环氧乙烷和乙二醇进出口统计见表4。此外,我国还进口了一定数量的环氧乙烷的下游精细化工产品,如非离子表面活性剂、乙醇胺、聚醚等,相当于进口环氧乙烷近300kt。为提高国内环氧乙烷的自给率,未来我国将扩未来扩能幅度较大装置和拟新建装置,包括上海石化股份有限公司由150kt/a扩至225kt/a,以2.3.5经济政策把控从2007年2月开始，环氧乙烷的市场价格又开始出现逐步升高的趋势，主要原因是通步的开发和利用，因此需求量也进一步增大，在很大程度上影响了环氧乙烷的价格。2008年上半年延续了2007年的增长情况。月，价格基本在9000~10000元之间。2009年5月起至年底，环氧乙烷的出厂价基本在10000~11000元之间，无明显波动。天津石在维持了两周的高价位平稳走势后，由于环氧乙烷的淡季来临，市场成交量急剧下降，各地各地区价格先后开始出现反弹现象，纷纷上涨200元/吨，上海化工、三江化工和扬子化工的EO价格由原来的11800上涨至12000元/吨；随后，华北地区北京东方和燕山石化价格分公司燕山石化、北京东方化工、天津石化、中沙石化环氧乙烷执行10100元/吨，工厂装置运行平稳，走货顺石化出厂10100元/吨；辽宁北化环氧乙烷出厂报价执行10200元/吨，供应面依旧偏紧，走货平稳，装置运行正常。面对目前复杂的经济形式，好多国家都在频繁出台救市措施，大宗商品的价格下行速度有所减缓，一旦救市措施生效后，在成本边缘运行的大宗商品价格会迅速进入上升通道。环2.4产品定位，方案与质量标准2.4.1选择下游供给对象由于乙二醇(ethyleneglycol)是重要的化工基础原料，主要用于生产聚醋纤维(涤纶)、小技术主要有环氧乙烷非催化水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯醋法和合成气法等。分供给目标，也是由于该工艺技术已经十分成熟，适合本次化工设计的需要2.4.2生产乙二醇的环氧乙烷的质量要求和标准2.4.2.1环氧乙烷催化水合国外比较有代表性的有Shell公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法2.4.2.2环氧乙烷水合反应精馏工艺中国石油化工股份有限公司及上海石化工研究院共同申请了环氧乙烷水合反应精馏的专2.4.2.3环氧乙烷超声波水合超声波频率是比一般声波的频率高得多的电磁波，具有一些独特的性质:比普通的声波具有更好的束射性;比普通声波强大得多的功率;能量很大，可使介质的质点产生显着的声压产生儿千K的高温、高压和冲击波，可用于加快化学反应的进行。2.4.2.4环氧乙烷问接法生产工艺环氧乙烷问接法生产工艺是先由环氧乙烷(E0)和二氧化碳在催化剂的作用下发生酷化其代表工艺是三菱化学公司开发的OMEGA(OnlyMEGAdvanced)EC法工艺。近些年，环氧乙烷水合技术的研究发展很快，有的技术已经建成中试装置，并正在进行工业化，下面将国内外具有代表性环氧乙烷水合技术研究进行小结并进行了比较，见表1。【7】三.工艺技术方案别从乙醇制乙烯，乙烯制环氧乙烷两个步骤来讨论工艺技术方案。3.1生物乙醇制乙烯3.1.1生物乙醇制备乙烯技术特点(1)与传统的石油裂解制备乙烯相比，生物乙醇制备乙烯技术具有突出的优势：生得生物乙醇的成本不断下降。该反应具体方程式如图一所示。(2)脱水反应所需要的温度比裂解所需温度低5oo度左右，压力为常压，反应器材(3)工艺流程简单，乙烯的选择性很高，便于对产品分离、提纯。(5)该工艺属于绿色环保工艺，CO2排放量少，减少环境污染的同时也降低了治理该反应的具体操作流程如下图所示3.1.2经济技术分析元/吨左右。采用乙醇脱水制备生物乙烯的力一法，每吨无水乙醇完全转化可以得到0.6吨旧和操作费用等成本，生物乙烯的成本可以控制在11000元/吨以内，比口前的乙烯市场价格略高。然而，通过选用低浓度的乙醇发酵液(质量分数在10%左右)为反应原料，以及大力的纤维素制乙醇技术，可使乙醇的成本进一步降低。此外，如果把乙烯衍生到环氧乙烷等下游产品，将会有更大的利润空间。因此，随着石油价格上涨乙烯技术带来更大的生存空间。3.2乙烯制环氧乙烷3.2.1氯醇法环氧乙烷氯醇法生产分两步进行:首先氯气与水反应生成次氯酸，再与乙烯反应生成氯乙醇;然后氯乙醇用石灰乳皂化生成环氧乙烷。这种方法存在的严重缺点大致有:1)消耗氯气，在氯乙醇皂化时生产的环氧乙烷可异构化为乙醛，造成环氧乙烷损失，乙烯单耗高;3)氯醇氯醇法生产环氧乙烷，由于装置小、产量少、质量差、消耗高，因而成本也高，与大装置氧化法生产的高质量产品相比已失去了市场竟争能力。3.2.2直接氧化法乙烯直接氧化法，分为空气直接氧化法和氧气直接氧化法。3.2.2.1空气直接氧化法杂质带人反应器而影响催化剂的活性。空气法的特点是由两台或多台反应器串联，即主反应化率操3.2.2.2氧气直接氧化法剂的活性。3.2.2.3空气直接氧化法和氧气氧化法的比较空气氧化法相比前者具有明显的优越性，主要体现在以下几个方面:1)流程:空气法需要空气净化系统和二次反应器与吸收塔等，以及尾气催化转化器与热量回收系统;氧气法需要分离装置和二氧化碳脱除系统。氧气氧化法与空气氧化法相比，2)催化剂:生产中催化剂的用量直接影响到产品成本的高低。影响催化剂使用量多少公司空气法催化剂银的质量分数约20%，而Shell公司氧气法催化剂银的质量分数仅为10%3)反应器:在同样生产规模的前提下，氧气法需要较少的反应器，而且，反应器都是并联操作。空气法需要有副反应器，以及二次吸收和汽提塔等，增加了设备投资。4)收率和单耗:氧气法环氧乙烷收率高于空气法，而且乙烯单耗较低。5)反应温度:氧气氧化法反应温度比空气法低，对催化剂寿命的延长和维持生产的平综上所述，氧气氧化法无论是在生产工艺、生产设备、产品收率、反应条件上都具有明显的优越性，其具体反应流程为下图。因此目前世界上的EO/EG装置普遍采用氧气氧化法生产。但是由于氧气氧化法采用纯氧作原料，因此在氧气价格上涨时，对氧气法生产环氧乙烷的生产总费用会有一定的影响，气氧化法低10%左右。SD公司和美国UCC公司的两套环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)联产生产装置的建成投产，我国环氧乙烷的生产改为以乙烯为原料进行生产。国内小规模的氯醇法环氧乙烷装置已在1993年截止到2007年底，我国有10多家企业生产环氧乙烷，环氧乙烷(EO)的总生产能力达到209.4万“a，商品环氧乙烷生产四.厂址选择与建厂条件4.1资源与产品条件4.1.1资源条件由于本次化工设计的主要原料为乙醇，故选取的原料供给厂商为国内外知名的安徽丰原作进行系统工程研究。经过协同攻关，目前，丰原集团发酵技术国家工程中心已成功突破秸秆利用的两项重大技术瓶颈一一纤维素水解酶的系列开发以及用于五碳糖发酵技术工程的据悉，这个利用生物发酵技术和现代化工分离技术的“农作物非食用性产品加工转化项4.1.2原料来源安徽丰源集团有限公司内部使用生物法制取乙醇，并且将生产好的商品乙醇直接运送到安徽丰原物流，可再由安徽丰原物流直接运送到本项目的生产场地。并且，本厂建在安徽丰原有限公司附近的胜利西路附近，距离安徽丰原物流仅仅一到两公里的路程，大大节省了本项目的原料运输带来的费用。4.1.3产品销售本次建厂选择在安徽丰原有限公司附近除了方便原料的获得外，还有另一层用意，那就是直接将生产出的环氧乙烷贩卖给安徽丰原物流，由丰原物流将其贩卖给下游产业。原因是由于本次建厂规模较小，不能供应一些需要的大厂家，反不如与当地的龙头企业合作，因为该公司的乙醇产量达到44万吨的水平，本身转去生产的环氧乙烷较少，故合则两利。同时，当地的安徽省第二医院，第三医院每年有多次招标情况，也可以将富余的环氧乙烷贩出，保证本公司的正常运转。至于道路交通，本次建厂地距离安徽丰原物流仅有一公里有余的距离，故极为方便。4.2厂址选取条件4.2.1交通条件图一图二根据图二可以看出，本次建厂地点交通十分便利，陆路车辆交通发达，道路铁路十分通畅，同时靠近淮河，也方便进行简单的水路运输。4.2.2地质条件地面西北倾向东南，自然坡降为万分之一左右。地貌主要分平原、丘陵和台地3种。建厂地为平原，且并无地震火山爆发等自然灾害。4.2.3气候条件的特点。季风显著，四季分明，气候温和，雨量适中，光照充足，无霜期较长。但因处在中纬度，冷暖气团活动交锋频繁，且变化大，加之降水集中，常有旱、涝气候灾害发生，对农业生产有一定影响。4.2.4水资源条件公里，年平均径流量9000万立方米。禹会区境内天河长16公里，水面宽600~1000米，，形成自然天河湖。水域面积14平方公里，蓄水量2000万立方米。天河原是淮河小支流，可行小船。民国27年(1938年)黄泛后，下游淤积严重，尤以沈家岗至河口一段最甚，河渠淤塞几与两岸平地同高，致使积水不能泄淮。1959年修建天河闸，控制了淮水倒灌和天河的水位，始成为水产养殖水面。4.3人文环境条件4.3.1地方政策4.3.2公用设施条件绿化、公用设施等基础设施进行提升改造。目前，已完成了东海七村、华光小区、长青教工小区等4个区级示范小区建设和金色阳光等4个社区级示范小区施工建设，剩下的朝阳嘉园等7个社区级示范小区正在施工；大庆二村、喜迎门小区正在市招标局打捆招标。在8月上旬，以上全部示范小区完成施工建设的同时，还将示范小区建设全面推广至辖区全部小区。4.3.3劳动力因素户。在市辖区率先完成渔民上岸实物配租任务，为住房困难群众解决廉租房233套。且该数据逐年增长。1高中之上的水平。因此，在禹会区进行场地建设并实行生产是具有优异的劳动力条件的。五.安全环保分析5.1生产过程中的三废分析废气主要有环氧乙烷反应系统循环气释放气，含乙烯，甲烷乙烷，惰性气体。还有乙醇废物中固体颗粒主要是催化剂的残渣，为乙醇脱水反应器废催化剂和环氧乙烷反应器废催化剂。5.2三废处理废水送污水处理厂直接处理。环氧乙烷反应系统循环气释放气送B-1210，其余废气直接排放到大气中。乙醇脱水反应器废催化剂直接填埋，环氧乙烷反应器废催化剂送催化剂厂5.3生产危险点分析由于本次化工设计涉及的物质大多易爆易分解易燃烧，所以需要保存在密闭性良好的罐六.经济潜力与社会效益6.1经济潜力内仅有300多种，在医药、香料、染料、涂料和特种化纤油剂等方面的开发研究及应用国胺装置规模以40-80kt/a居多，国内多在20