乙醇制環(huán)氧乙烷項目實施建議書

1、CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM ? BEIJI1NG年產5萬噸環(huán)氧乙烷項目建議書題 目年產5萬噸環(huán)氧乙烷項目建議書學院名稱化學工程學院學生姓名恒健組 長恒健學 號2013010538指導教師黃星亮教授起止時間 2016年9月至2017年1月目錄一. 總論41.1項目名稱41.2承辦單位情況41.3擬建地點51.4建設容與規(guī)模 51.5經(jīng)濟潛力5二. 項目建設的必要性 52.1產品主要用途62.2原料供應情況82.3產品市場預測112.4產品定位，方案與質量標準 1.6三工藝技術方案1.73.1生物乙醇制乙烯 1.73.2乙烯制環(huán)氧乙烷1.9四廠址選擇與建廠條件 23

2、4.1資源與產品條件234.2廠址選取條件244.3人文環(huán)境條件 26五. 安全環(huán)保分析 275.1生產過程中的三廢分析 275.2三廢處理275.3生產危險點分析27六. 經(jīng)濟潛力與社會效益 286.1經(jīng)濟潛力286.2. 環(huán)氧乙烷（E0）經(jīng)濟分析 28七. 參考文獻30.總論1.1項目名稱乙醇為原料生產環(huán)氧乙烷工藝過程設計項目1.2承辦單位情況豐原集團有限公司是中國生物化工與生物能源龍頭企業(yè)。2007年公司生物化工、生物制藥產品實現(xiàn)銷代收入巧.8億兒，其中新產品銷代收入 2.37億兒。”BBCA牌飼料添加劑（飼 料級賴氨酸）”被認定為中國名牌產品，"BBCA牌一水、無水檸檬酸”被

3、認定為省名牌產品，“豐原”、“阿羅哈”和“虎頭牌”商標被認定為省著名商標。 公司重視技術創(chuàng)新，20052007 年研究開發(fā)費用投入 4.86億兒，占同期銷代收入的4.6%。承擔了國家“十一五”科技支撐計劃項目“農作物秸和一生物轉化生產燃料乙醇”，國家“ 863 ”計劃項目“基于可再生資源的乙醇清潔生產技術與CO:利用”和國家“十五”科技攻關項目“自絮凝顆粒酵母酒精發(fā)酵新技術”等。公司發(fā)明專利“玉米粉清液發(fā)酵技術”獲得省科技進步一等獎，成果完成 人薛培儉獲省重大科技貢獻獎。公司重視產學研合作，與江南大學、大津大學、中科院等離了體物理研究所共同組建發(fā)酵技術國家工程研究中心，開展發(fā)酵技術科研成果后續(xù)

4、的工程化研究和系統(tǒng)集成；與理工大學合作開發(fā)自絮凝酵母燃料乙醇技術?！?】1.3擬建地點省市禹會區(qū)1.4建設容與規(guī)模根據(jù)原料的來源及原裝置的容量并考慮到規(guī)模經(jīng)濟效益，確定裝置規(guī)模如下：新建一 套年產5萬噸乙烯衍生精細工新材料生產裝置，一套年產5萬噸環(huán)氧乙烷生產裝置。1.5經(jīng)濟潛力（1）項目擬1年建成，服務期10年，計算期為11年。（2）年直接工資及福 利費45萬元。（3）年均銷售收入12700萬元。（4）增值稅稅率為17%， 城市建設維護稅稅率7%，教育費附加3% o（ 5 ）按直線折舊法計算折舊，固定資產折舊年限10年，殘值率為10% o（6）其他資產,按5年,殘值率為0 o銷售稅金：年平均銷

5、售稅金及附加為 19.40萬元。年總成本：年平均總成本費 用12000.35萬元。禾I潤總額：年平均利潤總額343.70萬元。所得稅：按所 得稅率25%計算，年均所得稅為85.95萬元。凈利潤：年均凈利潤為257.99 萬元。:.項目建設的必要性2.1產品主要用途乙二醇(ethylene glycol)是重要的化工基礎原料，主要用于生產聚醋纖維(滌綸)、小飽和聚醋樹脂、非離子表面活性活性劑，還可用作防凍劑以及有機化一中間體等。環(huán)氧乙烷生產乙二醇，是環(huán)氧乙烷最主要的應用，消費量約占環(huán)氧乙烷產量的70%日前乙二醇的生產技術主要有環(huán)氧乙烷非催化水合法、環(huán)氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯醋法和合成氣法等。：

6、乙醇胺乙醇胺(Ethanolamine今是氦分子中的氫被經(jīng)乙基取代而生成的化合物，是氦基醇中最重要的產品，產量占氦基醇總產量的90%-95 %乙醇胺可分為乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，山于乙醇胺分子中同時具有氮原子與經(jīng)基，因此兼有胺與醇的化學性質。聚醚類聚醚是類重要的非離子農而活性劑，山環(huán)氧乙烷和含有活潑氫原r的疏水物質縮合而得，屬于環(huán)氧乙烷的第一人衍生物，廣泛應用于日用化工、紡織助劑和石油等行業(yè)。乙二醇醚類化合物乙二醇醚類化合物是環(huán)氧乙烷的重要衍生物，主要包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、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類

7、分子含有醚鍵和經(jīng)基，具有優(yōu)異的性能，被廣泛用作溶劑、噴氣燃料防冰劑、剎車液和化學中間體等日前有50%以上的乙二醇醚類被用作各種 工業(yè)過程中的溶劑，其中以乙二醇丁醚及其乙酸醋的需求量最大。嗎琳嗎琳(morpholine) 又稱嗎啡琳嗎琳帶有仲胺基團，能與無機酸反應生成鹽，與有機酸反應生成鹽或酞胺，可進行烷基化反應，還可與環(huán)氧乙烷、酮反應或進行Willgerodt 反應嗎琳是制備多種化工產品的中間體， 最重要的應用是生產橡膠助劑， 如硫化促進劑等，此外 還可用于抗氧劑、緩蝕劑和防垢劑、清潔劑和拋光劑、醫(yī)藥、紡織助劑、芳烴萃取劑以及制 造強酸性離r交換樹脂、速凝油翠、油漆、農而活性劑、農藥、合成熒光

8、增自劑、催化劑等。氮化膽堿氯化膽堿(cholinc chloride),個稱是氯化三甲基經(jīng)乙基錢 ，20世紀50年代以來廣泛應用于醫(yī)藥工業(yè)及飼料添加劑。乙烯利乙烯利(cthcphon)，化學名稱為2氯乙基麟酸，具有促進器官的脫落和衰老、調節(jié)性 別轉化、抑制細胞伸長和催熟果實等作用，同時價格低廉、使用力便，廣泛應用于蔬菜、水 果、橡膠、棉花和煙草等作物，有良好的應用前景。三輕乙基異氛尿酸醋三經(jīng)乙基異氰尿酸醋，又名賽克(THEIC ),與梭酸、酸配、鹵化酞基反應可生成醋，與一元酸反應可生成三維結構的聚醋等三經(jīng)乙基異氰尿酸醋廣泛應用于絕緣漆、涂料、增塑劑、膠勃劑、固化劑、橡膠等領域。乙基纖維素經(jīng)乙基

9、纖維素(Hydroxycthyl cellulose)簡稱HEC,其水溶液能與人多數(shù)水溶性膠和水溶性樹脂混溶，經(jīng)次價鍵或化學鍵結合得到清晰、均勻的高翻度溶液，可與阿拉伯膠等水溶性樹脂互溶，與明膠、淀粉、PVA等部分混溶。【2】2.1.2. 我國環(huán)氧乙烷下游產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀環(huán)氧乙烷產能產量不足，下游產品大量依賴進口日前國環(huán)氧乙烷產能產量嚴重不足，無法滿足國對乙二醇等環(huán)氧乙烷深加工產業(yè)快速增 長的需求與此同時，國外乙二醇及聚醋的消費增長放緩，使得國外乙二醇產品人量輸入國， 形成了國需求過度依賴國外進口的局而，給國環(huán)氧乙烷或乙二醇生產裝置帶來了巨人的競爭壓力和潛在風險另外， 環(huán)氧乙烷的下游產品，特別是乙

10、二醇、乙二醇醚和乙醇胺等產品的進口量遠遠超過了國的生產量，已經(jīng)形成了國外對我國相關產品的傾銷局面。上下游產地分布小均衡，物流運輸制約下游發(fā)展我國環(huán)氧乙烷產地主要集中在、上海、北京、等地，形成了北方多南方少，東部多西部少的分布不均的局而；而環(huán)氧乙烷下游產品的生產地主要集中在、上海、一比京、天津等省巾，其中、湖一比、天津等地環(huán)氧乙烷原料主要依 靠北料南運和東料西調，而環(huán)氧乙烷運輸能力有限、 風險較人且費用較高，這此遠離原料產地的企業(yè)力而而臨著環(huán)氧乙烷資源無法保證的風險，力而在擴人生產規(guī)模時受到限制，面臨成本升高的壓力【3】下游產品結構小夠合理，產品工藝研發(fā)能力薄弱國環(huán)氧乙烷的消費比例中乙二醇占了7

11、0%以上，遠遠高于發(fā)達國家和地區(qū)的消費比例而乙二醇基本上是山環(huán)氧乙烷聯(lián)產而得，說明國環(huán)氧乙烷精深加工產業(yè)發(fā)展滯后，產業(yè)結構不夠合理，高技術、高附加值品種開發(fā)十分薄弱從品種上看，日本已有環(huán)氧乙烷下游產品 5000余種，而我國僅有300多種，許多巾場需求強勁、附加值高的環(huán)氧乙烷衍生產品只能 依賴進口日前我國還沒有建立和形成環(huán)氧乙烷精深加工產品工藝技術研發(fā)基地和科研集群， 沒有一個以環(huán)氧乙烷精深加工為核心業(yè)務的國家級工程技術中心。2.2原料供應情況我國環(huán)氧乙烷生產的現(xiàn)狀及趨向我國1998年乙二醇裝置的環(huán)氧乙烷總量為65萬噸，其中77%即約50萬噸在裝置直接水合，產出約70萬噸乙二醇系列產品。另外23

12、%，即約15萬噸環(huán)氧乙烷則直接作為商品向裝置外銷售。商品環(huán)氧乙烷的比率根據(jù)市場的需求包括對乙二醇的需求，是在不斷調整的。由于97年秋發(fā)生東南亞金融危機，紡織品市場不景氣，聚酷的主要原料之一乙二醇需 求疲乏，大量環(huán)氧乙烷直接作商品投入市場。因此，國商品環(huán)氧乙烷的市場價從97年（當年國有7萬噸商品環(huán)氧乙烷的裝置發(fā)生了事故或停產）的8000兀/噸左右，一路下跌到 98年冬的5000 -5500 元/噸。隨著我國2010年前一批合資的乙烯新裝置 （總能力385萬噸/年） 陸續(xù)建成，我國乙烯生產能力將從1998年底的400萬噸/年增加到2010年的800萬噸/年以上。根據(jù)世界各國和中國過去兒年的狀況估計

13、，乙烯中約10%用于生產環(huán)氧乙烷。按此預測2010年我國環(huán)氧乙烷總產量將達到130萬噸以上。由于東南亞金融危機將會影響數(shù)年，并且即使我國加入 WTO后，外國的紡織品市場仍是分階段向我開放，因此乙二醇的 需求不會大幅度提升，與此同時商品環(huán)氧乙烷的貨源將更加充裕。預計10年國商品環(huán)氧乙烷的比例可能從 23%增加到40%左右，即達到50萬噸/年以上，價格將維持5000元/噸左 右的低位。開發(fā)除了乙二醇以外的環(huán)氧乙烷下游產品將是很好的機會，也是迫切的任務。環(huán)氧乙烷下游產品的分布現(xiàn)狀卜'游產騙類別1清耗環(huán)戦乙烷岀率力哋1乙二訝靠列產腦70.077,050. 02聚醉框委產吊12.012.4S.

14、13芒醉臟&乙攤弘:累列產品3 64 61 D45. 56. 0a. g91 1100.065.0產地豐原隨著經(jīng)濟全球化進程的不斷加速，能源短缺已成為一個世界性的問題，能源多元化和加快可再生能源開發(fā)包括燃料乙醇產業(yè)化，已經(jīng)成為各國高度關注和研發(fā)的重大課題。我國從2002年開始試點發(fā)展燃料乙醇，并列入“十五”十大重點工程之一，國家批準建設了包括豐原集團在的4家燃料乙醇定點生產企業(yè)，并在黑、吉、遼、豫、皖全境和蘇、魯、冀、 鄂的27個地市完成車用乙醇的試點推廣。我國乙醇生產采用以淀粉質原料為主的工藝路線，主要原料玉米、木薯、紅薯等，近年來受國外各種因素的影響，價格不斷上漲，使得乙醇生產總成

15、本的70%以上為原料消耗。同時，我國秸稈資源極為豐富，總量不低于10億噸干物質/年，相當于3億多噸石油當量。由于收獲季節(jié)農作物秸稈產量很大，保存困難，許多地區(qū)就地焚燒秸稈，既浪費能源，又導致環(huán)境污染。面對這種形勢，豐原集團全力拓展燃料乙醇生產所需原料和相關技術的創(chuàng)新，創(chuàng)造性地提出了秸稈原料生產乙醇先分離后發(fā)酵的工藝路線，并與國相關高校和科研院所合作進行系統(tǒng)工程研究。經(jīng)過協(xié)同攻關，目前，豐原集團發(fā)酵技術國家工程中心已成功突破秸稈利用的 兩項重大技術瓶頸一一纖維素水解酶的系列開發(fā)以及用于五碳糖發(fā)酵技術工程的菌株開發(fā)。試驗顯示，每4噸秸稈（玉米秸稈、麥草秸稈等）可生產一噸燃料乙醇，如果每噸秸稈按 4

16、00元計算，其全部生產加工成本比玉米轉化成燃料乙醇每噸低300多元。同時，試驗還證明，利用秸稈不僅可以生產出燃料乙醇，還可轉化生產出生物基乙烯、聚乳酸生物可降解塑料、紡織品原料聚乳酸聚酷、無毒增塑劑、油漆涂料的無毒溶劑等新型生物能源和生物材 料，具有極高的經(jīng)濟社會價值和極好的開發(fā)利用前景。據(jù)悉，這個利用生物發(fā)酵技術和現(xiàn)代化工分離技術的“農作物非食用性產品加工轉化項目”，其工業(yè)化中試裝置將于今年上半年投入運行?！?】2.3產品市場預測生產現(xiàn)狀近年來，世界環(huán)氧乙烷的生產能力不斷增加。2007年世界環(huán)氧乙烷總生產能力為1 925.0萬噸/年，2013年增加到約 2 739.3萬噸/年，2007-20

17、13 年產能年均增長率為6.06%。生產裝置主要集中在亞太、中東和北美地區(qū)，世界各地區(qū)產能情況見圖1。世界主要環(huán)氧乙烷生產企業(yè)有沙特SABIC公司、中國石化、陶氏化學、殼牌等。其中SABIC公司是目前世界卜最大的環(huán)氧乙烷生產公司，生產能力為287.6萬噸/年，約占總生產能力的10.88%;其次是中國石化，生產能力為245.6萬噸/年，約占總生產能力的9.29%;再次是陶氏化學，生產能力為201.6萬噸/年，約占總生產能力的7.62%，分別在加拿大、科威特、荷蘭、英國和美國建有生產裝置。1 073.72013年世界環(huán)氮乙烷產能分布消費現(xiàn)狀及發(fā)展前景2007年世界環(huán)氧乙烷的總消費量為1 898.1

18、萬噸，2013年增加到2 350.2萬噸。2007-2013 年消費量年均增長率約為4.37%。消費主要集中在北美、西歐、中東以及亞洲地區(qū)，且產品主要用于生產乙二醇、乙氧基化合物以及乙醇胺等，世界各主要地區(qū)環(huán)氧乙烷消費現(xiàn)狀及消費構成情況分別見圖2和圖3。陰k9圖22加3年世界環(huán)氧乙烷消費現(xiàn)軟 IC.R2% 口 5.97% 2.87% 2XS% 1.61% I岡憫圖3 201 3年世界環(huán)氧乙烷消費構成預計今后幾年，世界環(huán)氧乙烷的需求量將以年均4.3%的速度增長，到2017年總消費量將達2 900萬噸左右。世界各地區(qū)環(huán)氧乙烷的消費結構有所不同，具體情況見表表12013年世界各主要地區(qū)環(huán)氧乙烷消費結

19、構略消費領域北莫西歐中東亞洲乙二醇5.41344199丄27&44聚乙二祥23133】1別乙他恥化介物17.1534307.74乙醇胺ILB0心935JI乙.種醋3.262JS聚謎多元醇3.01血2_76H他2M4JXLK7介計IC0W1 003100.00100,00【6】233行業(yè)特點目前，世界環(huán)氧乙烷行業(yè)呈現(xiàn)以下特點核心技術和知識產權仍然控制在殼牌、陶氏等少數(shù)公司手中：產能集中度越來越高，世界前十家環(huán)氧乙烷生產商產能占全球總產能 的56.61 %，其中SABIC公司、中國石化、陶氏化學產能位居前三：生產裝置主要以與乙二醇裝置配套為主；裝置大型化，單套裝置20萬噸/年乃至更大已成發(fā)

20、展趨勢；環(huán)氧乙烷裝置越來越多地向原材料豐富、價格低廉、物流便利和市場集中的區(qū)域發(fā)展，例如中東地區(qū)和需求強勁的亞太地區(qū)特別是我國的華東地區(qū)；越來越多的裝置開始擴大商品環(huán)氧乙烷的產量和占比，更多的環(huán)氧乙烷被用于精細化工新材料；全球乙烯原料輕質化趨勢明顯，特別是中國的MTO和美國頁巖氣的大規(guī)模開采與應用，低成本的乙烯將對環(huán)氧乙烷成本與價格構成直接影響。目前，全球乙烯原料中，乙烷用量年均增長 2.3%, LPG年均增速為0.2%， 而石腦油的需求則以 2.3%的年均速度在遞減。環(huán)氧乙烷自給率與出口率最新統(tǒng)計表明,2001年我國環(huán)氧乙烷生產能力已達940kt/a,同年實際產量896kt,其中商品環(huán)氧乙烷

21、產量為272kt。然而，我國環(huán)氧乙烷的產量還遠不能滿足發(fā)展中的聚酯工業(yè)需要,每年都有較大數(shù)量的進口。由于環(huán)氧乙烷在常壓下的沸點為10.7 ，因而不易長途運輸，所以商品環(huán)氧乙烷進口量很少，主要體現(xiàn)在乙二醇下游產品上。2001年我國乙二醇進口量為1.597Mt,耗匯7.28億美元。2002年僅19月進口量達1.597Mt,預計全年進口量將遠高于2001年。近年來環(huán)氧乙烷和乙二醇進出口統(tǒng)計見表4。表4環(huán)氧乙烷和乙一醇進出口統(tǒng)計11勺9719頁199921)002001 :1002. 1 “ 9E0進口. t12992535.42.7出口一214850.30進口 4119 勺327.71049. 71

22、5971597Lljr出口 (2357S5176B212325. 0此外,我國還進口了一定數(shù)量的環(huán)氧乙烷的下游精細化工產品，如非離子表面活性劑、乙醇胺、聚醚等，相當于進口環(huán)氧乙烷近300kt。為提高國環(huán)氧乙烷的自給率,未來我國將擴建和新建一批環(huán)氧乙烷生產裝置。預計2005年環(huán)氧乙烷生產能力將達1848kt/a,其中商品環(huán)氧乙烷將增能200kt/a。最新報道稱，揚子石化商品環(huán)氧乙烷產能以從52kt/a 擴大到100kt/a。未來擴能幅度較大裝置和擬新建裝置，包括上海石化股份有限公司由150kt/a擴至225kt/a,以及揚巴和分別新建的 250kt/a 和280kt/a 裝置等。經(jīng)濟政策把控從2

23、007年2月開始，環(huán)氧乙烷的市場價格又開始出現(xiàn)逐步升高的趨勢，主要原因是通貨膨脹造成物價上漲，原材料乙烯的價格升高，并且由于科技的發(fā)展，其下游產品得到進一 步的開發(fā)和利用，因此需求量也進一步增大，在很大程度上影響了環(huán)氧乙烷的價格。2008年上半年延續(xù)了 2007年的增長情況。2008年環(huán)氧乙烷的出廠價在10月和11月跳水下跌。至11月底，上海石化的出廠價只有11000 元。2008年12月至2009年4月，價格基本在 900010000 元之間。2009年5月起至年底，環(huán)氧乙烷的出廠價基本在 1000011000元之間，無明顯波動。2010年，國市場環(huán)氧乙烷的價格基本在10600元/噸，燕山石

24、化、北京東方、天津石化等均執(zhí)行此價，貨源有限，供應不足。2011年上半年，環(huán)氧乙烷的價格大起大落，行情可謂火爆。1月份環(huán)氧乙烷價格的最低點為11500元/噸，從1月底起至3月底，環(huán)氧乙烷價格飆升至14200元/噸，漲幅達23% ;在維持了兩周的高價位平穩(wěn)走勢后，由于環(huán)氧乙烷的淡季來臨，市場成交量急劇下 降，各地紛紛出現(xiàn)大幅走跌行情，僅在5月份僅僅一個月，環(huán)氧乙烷從14200元/噸跌至11800元/噸，跌幅高達20%，高于2010年同期11.3%。下半年以來環(huán)氧乙烷價格走勢平 穩(wěn)，8月下旬各地區(qū)價格先后開始出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，紛紛上漲200元/噸，上海化工、三江化工和揚子化工的 EO價格由原來的118

25、00上漲至12000元/噸；隨后，華北地區(qū)北京東方 和燕山石化價格上漲 200元/噸左右，價格達到 12200元/噸，東北地區(qū)亦上漲了200元/噸，達到12100元/噸。近期，中石化華東銷售公司上海石化、揚子石化、鎮(zhèn)海煉化、阿克蘇諾貝爾、德納環(huán)氧 乙烷執(zhí)行10100元/噸，裝置運行平穩(wěn)，走貨尚可；中石化華北銷售分公司燕山石化、北京 東方化工、天津石化、中沙石化環(huán)氧乙烷執(zhí)行 10100元/噸，工廠裝置運行平穩(wěn)， 走貨平穩(wěn)； 中石油東北銷售分公司石化環(huán)氧乙烷出廠價格執(zhí)行10100元/噸；石化、石化出廠10100元/噸；北化環(huán)氧乙烷出廠報價執(zhí)行10200元/噸，供應面依舊偏緊，走貨平穩(wěn)，裝置運行正常

26、。面對目前復雜的經(jīng)濟形式，好多國家都在頻繁出臺救市措施，大宗商品的價格下行速度有所減緩，一旦救市措施生效后， 在成本邊緣運行的大宗商品價格會迅速進入上升通道。環(huán)氧乙烷也是如此。2.4產品定位，方案與質量標準選擇下游供給對象由于乙二醇（ethylene glycol） 是重要的化工基礎原料，主要用于生產聚醋纖維（滌綸卜小飽和聚醋樹脂、非離子表面活性活性劑，還可用作防凍劑以及有機化一中間體等。環(huán)氧乙烷生產乙二醇，是環(huán)氧乙烷最主要的應用，消費量約占環(huán)氧乙烷產量的70%日前乙二醇的生產技術主要有環(huán)氧乙烷非催化水合法、環(huán)氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯醋法和合成氣法等。所以，該項目的下游主要供給對象為乙二醇的

27、生產，不僅由于它占據(jù)了環(huán)氧乙烷的大部分供給目標，也是由于該工藝技術已經(jīng)十分成熟，適合本次化工設計的需要生產乙二醇的環(huán)氧乙烷的質量要求和標準環(huán)氧乙烷催化水合國外比較有代表性的有Shell公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法環(huán)氧乙烷水合反應精餾工藝中國石油化工股份有限公司及上海石化工研究院共同申請了環(huán)氧乙烷水合反應精餾的專 利。環(huán)氧乙烷超聲波水合超聲波頻率是比一般聲波的頻率高得多的電磁波，具有一些獨特的性質：比普通的聲波具有更好的束射性；比普通聲波強大得多的功率；能量很大，可使介質的質點產生顯著的聲壓 作用。這些特性使超聲波作用于介質會產生一種獨特的作用一一空化作用，空化作用在瞬問產

28、生兒千K的高溫、高壓和沖擊波，可用于加快化學反應的進行。環(huán)氧乙烷問接法生產工藝環(huán)氧乙烷問接法生產工藝是先由環(huán)氧乙烷（E0）和二氧化碳在催化劑的作用下發(fā)生酷化反應生成碳酸乙烯酷CEC），然后碳酸乙烯酷再水解得到EG碳酸乙烯酷 CEC）法，或與甲醇發(fā)生醇取代反應生成碳酸二甲酷CDMC)和EG CEG和DMC聯(lián)產法)，其反應過程如下式所示，其代表工藝是三菱化學公司開發(fā)的OMEGA (0 nlyMEGAdva need) EC 法工藝。近些年，環(huán)氧乙烷水合技術的研究發(fā)展很快，有的技術已經(jīng)建成中試裝置，并正在進行工業(yè)化，下面將國外具有代表性環(huán)氧乙烷水合技術研究進行小結并進行了比較，見表1。專|民k協(xié)幾種

29、貝有出無嚀片壞頁E烷木合友朮才爺to目fl Hi即，*if輕聲戟柞Mlsn曲用Sldl .1丨車二譽忙學處科甲打nt地中后中打優(yōu)逓中血ft II. Jb右希II：'.? Jr 訃if冠院t丨哥憑吐J.am乂直曲k忸i：斗r,啊L翟槪-gn -iso-的I70-23TISD- 180KM- ISO期 nJjACh1 110CB-2jO1.1-1. J塔 It'1 :空i:生I : 1|-1.7>I. ； (lU-J.j3>11 : JfiS-lfll)II : (i L5)e'It計軌qq馳i細EG汕八.Edeg BBB性EG曲醫(yī)歩性臨札而1茁何iCHHl i

30、ttUiiAIUfi中ttM.I1.1：-蘭成炳.山ij 業(yè)-非何產物EC；訶虞出”山寸赳執(zhí)鼻.耒矍jarsJHl直T+RWitttl son 嚇 1【7】三. 工藝技術方案本次化工設計使用乙醇制取乙烯，再以乙烯制取環(huán)氧乙烷的方式來達到生產目的，現(xiàn)分別從乙醇制乙烯，乙烯制環(huán)氧乙烷兩個步驟來討論工藝技術方案。3.1生物乙醇制乙烯生物乙醇制備乙烯技術特點與傳統(tǒng)的石油裂解制備乙烯相比，生物乙醇制備乙烯技術具有突出的優(yōu)勢：生物質原料來源廣泛， 糖類、淀粉類、纖維素等屬于可再生資源，生物乙醇生產技術的發(fā)展使 得生物乙醇的成本不斷下降。該反應具體方程式如圖一所示。(2) 脫水反應所需要的溫度比裂解所需溫度

31、低5oo度左右，壓力為常壓，反應器材的要求以及制造費用也更低。(3) 工藝流程簡單，乙烯的選擇性很高，便于對產品分離、提純。(4) 裝置設備少，能耗低，投資低，建設周期短，投資回收快。該工藝屬于綠色環(huán)保工藝， CO2排放量少，減少環(huán)境污染的同時也降低了治理 費用。H OH> CH.=CH2+ IB A圖一該反應的具體操作流程如下圖所示經(jīng)濟技術分析口前，發(fā)展生物乙烯技術所要解決的關鍵問題是降低乙醇的生產成本。在當前的市場情況下，國無水乙醇、乙烯和聚乙烯的市場價格分別為6000元/噸、10000元/噸和13000元/噸左右。采用乙醇脫水制備生物乙烯的力一法，每噸無水乙醇完全轉化可以得到0.

32、6噸左右的乙烯，折合每噸乙烯所消耗乙醇的成本約為10000元左右，再加上能量消耗、設備折舊和操作費用等成本，生物乙烯的成本可以控制在11000元/噸以，比口前的乙烯市場價格略高。然而，通過選用低濃度的乙醇發(fā)酵液 （質量分數(shù)在10%左右）為反應原料，以及大力 發(fā)展以秸稈等農林廢棄物為原料的纖維素制乙醇技術，可使乙醇的成本進一步降低。此外， 如果把乙烯衍生到環(huán)氧乙烷等下游產品，將會有更大的利潤空間。因此，隨著石油價格上漲和生物乙醇技術的不斷進步，生物乙烯技術具有一定的經(jīng)濟可行性，尤其是纖維乙醇產業(yè)和生物乙烯產業(yè)的藕合，將會為生物乙烯技術帶來更大的生存空間。3.2乙烯制環(huán)氧乙烷3.2. 1氯醇法環(huán)氧

33、乙烷氯醇法生產分兩步進行：首先氯氣與水反應生成次氯酸，再與乙烯反應生成氯 乙醇;然后氯乙醇用石灰乳皂化生成環(huán)氧乙烷。這種方法存在的嚴重缺點大致有：1)消耗氯氣，排放大量污水，造成嚴重污染 ；2)乙烯次氯酸化生產氯乙醇時，同時副產二氧化碳等副產物， 在氯乙醇皂化時生產的環(huán)氧乙烷可異構化為乙醛，造成環(huán)氧乙烷損失，乙烯單耗高；3)氯醇法環(huán)氧乙烷，醛的質量分數(shù)很高，約為4x10A(-6) 5x10A(-6)最低也有2 x10A(-6)。氯醇法生產環(huán)氧乙烷，由于裝置小、產量少、質量差、消耗高，因而成本也高，與大裝置氧化法生產的高質量產品相比已失去了市場竟爭能力。直接氧化法乙烯直接氧化法，分為空氣直接氧化

34、法和氧氣直接氧化法。3.2. 2. 1空氣直接氧化法空氣直接氧化法用空氣作氧化劑， 因此生產中必須有空氣凈化裝置， 以防止空氣中有害 雜質帶人反應器而影響催化劑的活性?？諝夥ǖ奶攸c是由兩臺或多臺反應器串聯(lián)，即主反應器和副反應器，為使主反應器催化劑的活性保持在較高水平(63 %-75% )，通常以低轉化率操作(20% 一 50%)。3.222氧氣直接氧化法此法是采用制備純氧或有其他氧源作氧化劑。由于用純氧作氧化劑，連續(xù)引人系統(tǒng)的惰性氣體大為減少，未反應的乙烯基本上可完全循環(huán)使用。從吸收塔頂出來的循環(huán)氣必須經(jīng)過脫碳以除去二氧化碳，然后循環(huán)返回反應器，否則二氧化碳質量超過15%，將嚴重影響催化劑的活

35、性。空氣直接氧化法和氧氣氧化法的比較這兩種氧化方法均采用列管式固定床反應器。反應器是關鍵設備，與反應效果密切相關，其反應過程基本相同，包括反應、吸收、汽提和蒸餾精制等工序。但是氧氣氧化法與空氣氧化法相比前者具有明顯的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在以下幾個方面1）流程:空氣法需要空氣凈化系統(tǒng)和二次反應器與吸收塔等，以及尾氣催化轉化器與熱量回收系統(tǒng)；氧氣法需要分離裝置和二氧化碳脫除系統(tǒng)。氧氣氧化法與空氣氧化法相比，前者工藝流程稍短，設備較少，建廠投資少。2）催化劑：生產中催化劑的用量直接影響到產品成本的高低。影響催化劑使用量多少主要有兩個因素。一方面是催化劑的性能， 如催化劑的選擇性及轉化率等。 氧化法在這方

36、面 比較有利，因為選擇性高，催化劑需要量少。另一方面是催化劑中銀的質量分數(shù)， 德國Hiils 公司空氣法催化劑銀的質量分數(shù)約 20%，而Shell公司氧氣法催化劑銀的質量分數(shù)僅為 10% 左右，同樣體積的催化劑，含銀量幾乎相差50%。3）反應器：在同樣生產規(guī)模的前提下，氧氣法需要較少的反應器，而且，反應器都是并聯(lián)操作。空氣法需要有副反應器，以及二次吸收和汽提塔等，增加了設備投資。4）收率和單耗：氧氣法環(huán)氧乙烷收率高于空氣法，而且乙烯單耗較低。5）反應溫度：氧氣氧化法反應溫度比空氣法低，對催化劑壽命的延長和維持生產的平穩(wěn)操作較為有利?！?】綜上所述，氧氣氧化法無論是在生產工藝、生產設備、產品收率

37、、反應條件上都具有明顯的優(yōu)越性，其具體反應流程為下圖。1的工刖建皿二氣化謖以收培因此目前世界上的 EO/EG裝置普遍米用氧氣氧化法生產。但是由于氧氣氧化法米用純氧作原料，因此在氧氣價格上漲時，對氧氣法生產環(huán)氧乙烷的生產總費用會有一定的影響， 而空氣法就不存在氧氣價格變動帶來的總費用變動問題，而且氧氣法對原料的純度要求很 高，如氧氣純度低，就會顯著增加含烴放空氣體的數(shù)量，造成乙烯單耗提高。盡管如此，通 常氧氣氧化法的生產成本要比空氣氧化法低10%左右。我國環(huán)氧乙烷的生產始于20世紀60年代，采用以乙醇為原料的氯醇法工藝生產環(huán)氧乙烷。20世紀70年代后期，隨著北京燕山石油化工公司和石油化纖公司分別

38、引進了美國 SD公司和美國UCC公司的兩套環(huán)氧乙烷/乙二醇(EO/EG)聯(lián)產生產裝置的建成投產，我國 環(huán)氧乙烷的生產改為以乙烯為原料進行生產。國小規(guī)模的氯醇法環(huán)氧乙烷裝置已在1993年下半年被淘汰。目前，我國環(huán)氧乙烷和乙二醇生產多采用聯(lián)產裝置，廠家可根據(jù)市場情況及時調整環(huán)氧乙烷和乙二醇的生產比例，以達到最佳經(jīng)濟收益。截止到2007年底，我國有10多家企業(yè)生產環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷(EO)的總生產能力達到 209. 4萬“ a，商品環(huán)氧乙烷生產能力達到約 60. 8萬t/a四. 廠址選擇與建廠條件4.1資源與產品條件資源條件由于本次化工設計的主要原料為乙醇，故選取的原料供給廠商為國外知名的豐原集團有

39、限公司。乙醇生產采用以淀粉質原料為主的工藝路線，主要原料玉米、木薯、紅薯等，近年來受國外各種因素的影響，價格不斷上漲，使得乙醇生產總成本的70%以上為原料消耗。同時，我國秸稈資源極為豐富，總量不低于10億噸干物質/年，相當于3億多噸石油當量。由于收獲季節(jié)農作物秸稈產量很大，保存困難，許多地區(qū)就地焚燒秸稈，既浪費能源，又導致環(huán)境污染。面對這種形勢，豐原集團全力拓展燃料乙醇生產所需原料和相關技術的創(chuàng)新，創(chuàng)造性地提出了秸稈原料生產乙醇先分離后發(fā)酵的工藝路線，并與國相關高校和科研院所合作進行系統(tǒng)工程研究。經(jīng)過協(xié)同攻關，目前，豐原集團發(fā)酵技術國家工程中心已成功突破秸稈利 用的兩項重大技術瓶頸一一纖維素水

40、解酶的系列開發(fā)以及用于五碳糖發(fā)酵技術工程的菌株 開發(fā)。試驗顯示，每 4噸秸稈（玉米秸稈、麥草秸稈等）可生產一噸燃料乙醇，如果每噸秸稈 按400元計算，其全部生產加工成本比玉米轉化成燃料乙醇每噸低300多元。同時，試驗還證明，利用秸稈不僅可以生產出燃料乙醇，還可轉化生產出生物基乙烯、聚乳酸生物可降解塑料、紡織品原料聚乳酸聚酷、無毒增塑劑、油漆涂料的無毒溶劑等新型生物能源和生物 材料，具有極高的經(jīng)濟社會價值和極好的開發(fā)利用前景。據(jù)悉，這個利用生物發(fā)酵技術和現(xiàn)代化工分離技術的“農作物非食用性產品加工轉化項目”，其工業(yè)化中試裝置將于今年上半年投入運行。原料來源豐源集團有限公司部使用生物法制取乙醇，并且

41、將生產好的商品乙醇直接運送到豐原 物流，可再由豐原物流直接運送到本項目的生產場地。并且，本廠建在豐原有限公司附近的勝利西路附近，距離豐原物流僅僅一到兩公里的 路程，大大節(jié)省了本項目的原料運輸帶來的費用。產品銷售本次建廠選擇在豐原有限公司附近除了方便原料的獲得外，還有另一層用意，那就是 直接將生產出的環(huán)氧乙烷販賣給豐原物流，由豐原物流將其販賣給下游產業(yè)。原因是由于本次建廠規(guī)模較小，不能供應一些需要的大廠家，反不如與當?shù)氐凝堫^企 業(yè)合作，因為該公司的乙醇產量達到44萬噸的水平，本身轉去生產的環(huán)氧乙烷較少，故合則兩利。同時，當?shù)氐氖〉诙t(yī)院，第三醫(yī)院每年有多次招標情況，也可以將富余的環(huán)氧乙烷 販出，

42、保證本公司的正常運轉。至于道路交通，本次建廠地距離豐原物流僅有一公里有余的距離，故極為方便。4.2廠址選取條件交通條件該圖上起點為豐原有限公司，終點為豐原物流有限公司，標注點為本次建廠的大概位 置。圖一圖二根據(jù)圖二可以看出，本次建廠地點交通十分便利，陸路車輛交通發(fā)達，道路鐵路十分通暢，同時靠近淮河，也方便進行簡單的水路運輸。422地質條件禹會區(qū)屬黃淮海平原與江淮丘陵的過渡地帶，處于江淮分水嶺的末稍。境以平原為主；地面西北傾向東南，自然坡降為萬分之一左右。地貌主要分平原、丘陵和臺地3種。建廠地為平原，且并無地震火山爆發(fā)等自然災害。氣候條件禹會區(qū)屬北亞熱帶濕潤季風氣候與南溫帶半濕潤季風氣候區(qū)的過渡

43、帶，兼有兩個氣候帶的特點。季風顯著，四季分明，氣候溫和，雨量適中，光照充足，無霜期較長。但因處在中 緯度，冷暖氣團活動交鋒頻繁，且變化大，加之降水集中，常有旱、澇氣候災害發(fā)生，對農 業(yè)生產有一定影響。水資源條件禹會區(qū)境有天河、九里塘，西北邊是千里淮河，水資源豐富。天河古稱西濠水，位于禹會區(qū)區(qū)境，發(fā)源于鳳陽山區(qū)西部武店東棺材山。天河全長33公里，流域面積357平方公里，年平均徑流量 9000萬立方米。禹會區(qū)境天河長16公里，水面寬6001000米，其中湖洼段長9公里，形成自然天河湖。水域面積14平方公里，蓄水量 2000萬立方米。天河原是淮河小支流，可行小船。民國27年（1938年）黃泛后，下游

44、淤積嚴重，尤以家崗至河口一段最甚，河渠淤塞幾與兩岸平地同高，致使積水不能泄淮。1959年修建天河閘，控制了淮水倒灌和天河的水位，始成為水產養(yǎng)殖水面。4.3人文環(huán)境條件地方政策禹會區(qū)本身屬于第二產業(yè)極為發(fā)達的地區(qū)，當?shù)卣膭畹诙a業(yè)發(fā)展，具有優(yōu)越的稅收政策。每年都有十余家新廠興建，且相應的經(jīng)濟每年均有越10%的增長，十分適合于本次化工設計的實行。公用設施條件2013年，禹會區(qū)城鄉(xiāng)中小學生均公用經(jīng)費、免雜費標準再提升，投入2500萬元實施“均衡發(fā)展、教育展翅”工程。榮獲全省黨政領導干部教育工作督導考核優(yōu)秀等次，在皖北各區(qū)中第一個通過省義務教育均衡督導評估。優(yōu)質教育示典型一一北師大附屬學校落戶禹

45、會區(qū)。以示引領為目標，禹會區(qū)相繼確定了 18個生活小區(qū)作為示建設，累計投入資金770余 萬元，建設面積共100余萬平方米，受益居民家庭 12000戶，對道路、管網(wǎng)、綠化、公用 設施等基礎設施進行提升改造。目前，已完成了東海七村、華光小區(qū)、長青教工小區(qū)等4個區(qū)級示小區(qū)建設和金色陽光等4個社區(qū)級示小區(qū)施工建設，剩下的嘉園等7個社區(qū)級示小區(qū)正在施工；二村、喜迎門小區(qū)正在市招標局打捆招標。在8月上旬，以上全部示小區(qū)完成施工建設的同時，還將示小區(qū)建設全面推廣至轄區(qū)全部小區(qū)。勞動力因素2013年，禹會區(qū)新增就業(yè)崗位 8500個，安置下崗失業(yè)人員 5880人。實現(xiàn)安置房開 工48萬平方米，竣工近 32萬平方

46、米，回遷安置 3115戶。在市轄區(qū)率先完成漁民上岸實 物配租任務，為住房困難群眾解決廉租房233套。且該數(shù)據(jù)逐年增長。截至2013年4月，禹會區(qū)共有中小學 35所，其中中學6所，小學29所，幼兒園1 所，在校學生1.4萬余人，在崗教師1200多人。當?shù)鼐用袷芙逃潭容^高，平均水品處于高中之上的水平。因此，在禹會區(qū)進行場地建設并實行生產是具有優(yōu)異的勞動力條件的。五. 安全環(huán)保分析5.1生產過程中的三廢分析生產過程中主要的三廢有廢水廢氣廢顆粒，其中廢水主要有廢水 VOC汽提塔塔底廢水，含COD , BODPH，乙二醇，乙醇，甲醛乙醛。同時還有回收壓縮機分離罐冷凝液，含COD，BODPH ,乙醇，甲

47、醛。廢氣主要有 環(huán)氧乙烷反應系統(tǒng)循環(huán)氣釋放氣， 含乙烯，甲烷乙烷，惰性氣體。還有乙醇 脫水反應器進料加熱器 B-1210產生的0?, H?O，N?，CO?,以及再生塔冷凝器 E-222產生 的 CO?，H?O，C2H4。廢物中固體顆粒主要是催化劑的殘渣，為乙醇脫水反應器廢催化劑和環(huán)氧乙烷反應器廢催化劑。5.2三廢處理廢水送污水處理廠直接處理。環(huán)氧乙烷反應系統(tǒng)循環(huán)氣釋放氣送B-1210，其余廢氣直接排放到大氣中。乙醇脫水反應器廢催化劑直接填埋，環(huán)氧乙烷反應器廢催化劑送催化劑廠商回收?！?】5.3生產危險點分析由于本次化工設計涉及的物質大多易爆易分解易燃燒，所以需要保存在密閉性良好的罐體中，并且不

48、易直接曝曬。 同時，應注意高壓水槍與消防栓的位置擺放，防止發(fā)生危險事故。六. 經(jīng)濟潛力與社會效益6.1經(jīng)濟潛力國環(huán)氧乙烷消費特點：從品種上來看，日本己有環(huán)氧乙烷下游產品5000多種，而國僅有300多種，在醫(yī)藥、香料、染料、涂料和特種化纖油劑等方面的開發(fā)研究及應用國才 剛剛起步。環(huán)氧乙烷供應長期不足，從客觀上限制了下游產業(yè)的發(fā)展。目前國外乙醇胺裝置規(guī)模以40-80kt/a 居多，國多在20 kt/a以下，并且存在工藝落后、質量差、成本高、競 爭力弱、供不足需的格局。用于生產乙二醇的比例，遠高于日本和美國。而附加值高的環(huán)氧乙烷下游產品需求強勁，國缺口較大，主要依賴進口。6.2.環(huán)氧乙烷（EO）經(jīng)濟分析以2007年市場價格（不含稅價）為基礎確定的價格對項目的經(jīng)濟效益進行測