【正文】 年處理300萬噸甲醇制烯烴可行性研究報告年處理300萬噸甲醇制烯烴可行性研究報告目錄第一章 總論 1 項目概況 1 設計依據(jù) 1 項目背景 1 MTO的國內(nèi)外研究 2 MTO的工業(yè)展望 4 研究結(jié)論 6 項目產(chǎn)品及生產(chǎn)規(guī)模 6 工藝路線簡介 6 建設周期 7 項目投資及資金來源 7 項目結(jié)論 7第二章 建設規(guī)模 7 7 市場需求 7 產(chǎn)品描述 8 原料來源 10 建廠規(guī)模 12 12第三章 MTO技術 13 13 催化劑的研究 17 催化劑的發(fā)展 17 催化劑的使用 20 催化劑的再生 23 MTO工藝的優(yōu)點 23 甲醇制烯烴工藝條件 24 反應溫度 24 反應壓力 24 甲醇制烯烴工藝流程及主要設備 25 MTO工藝流程 25 MTO主要設備 30第四章 C4的綜合利用 30 C4餾分的利用現(xiàn)狀 30 綜述 30 工業(yè)利用途徑 31 C4餾分的分離及化工利用 33 提高C4資源利用價值 37 加氫精制，作乙烯裂解原料 37 C4烯烴歧化制丙烯 38 C4烴類回煉增產(chǎn)乙烯、丙烯 38 異丁烷氧化法生產(chǎn)環(huán)氧丙烷，聯(lián)產(chǎn)叔丁醇 38 MTBE烷基化油聯(lián)合裝置 39 本廠C4情況 40 方案設計 40 C4裂解增產(chǎn)丙烯 40 烯烴歧化制丙烯 41第五章 廠址選擇 42 廠區(qū)選擇基本原則 42 廠址選定 44 概況 44 選址優(yōu)勢 45 政府政策 47 總結(jié) 49第六章 組織機構(gòu)與系統(tǒng)集成方案 50 組織結(jié)構(gòu) 50 機構(gòu)職權(quán) 51 股東會 51 董事會 51 監(jiān)事會 52 總經(jīng)理 52 53 管理機制 55 公司管理策略 55 公司激勵策略 55 企業(yè)文化 57 生產(chǎn)班制 58 員工培訓 58 工人、技術人員和生產(chǎn)管理人員來源 58 人員培訓規(guī)劃 58 系統(tǒng)集成方案 59第七章 經(jīng)濟效益分析 61 甲醇交易 61 甲醇交易簡介 61 中國甲醇交易市場 62 甲醇對本廠建設的意義 63 乙烯、丙烯交易 63 經(jīng)濟分析 64 工藝裝置及單元裝置資產(chǎn)估算 64 成本費用估算 65 公用工程費 66 資金來源及籌措方式 70 盈利分析 71 不確定性分析 76第八章 社會效益分析 78 對能源緊缺的影響 78 對當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的影響 79 對推廣科技進步的影響 79 對當?shù)丨h(huán)境的影響 79 項目對當?shù)丨h(huán)境的影響 79 生產(chǎn)過程對當?shù)丨h(huán)境的影響 79 對長遠發(fā)展的影響 80第九章 可行性研究結(jié)論與建議 80第一章 總論 項目概況本項目是為某化工有限公司建設的一套甲醇制烯烴（MTO）工藝，年處理甲醇300萬噸。鑒于我國的自然資源條件，減少烴原料化工對石油資源的過度依賴，是我國經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展所面臨的一項重要任務。因此發(fā)展以煤、氣資源為源頭的烴原料生產(chǎn)技術成為我國科技界的一個熱點研究領域。在反應器設計時，我們參考了大連化物所的相關數(shù)據(jù)及文獻，通過討論和修改最終定稿。工藝中產(chǎn)生大量的廢水，經(jīng)處理后作為冷凝水循環(huán)使用，基本達到了零排放。在C4的利用上，我們設計了C4裂解增產(chǎn)乙烯和C4歧化制丙烯兩套方案，各有優(yōu)缺點。乙烯、丙烯產(chǎn)品市場需求量大，是重要的化工原料，本項目采用目前較為成熟MTO工藝技術，每年將300萬噸甲醇轉(zhuǎn)化為乙烯、丙烯，社會效益與經(jīng)濟效益顯著。同時，我們將廠址選在某，當?shù)卣疄榇颂峁┑恼咧С挚蔀楸卷椖康捻樌_工帶來諸多便利。 設計依據(jù)1. 2010“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽指導書；2. 化工工程設計相關準則及規(guī)定；3. 化工部規(guī)劃院編制的《化工建設項目可行性研究內(nèi)容和深度的規(guī)定》。 項目背景乙烯和丙烯是現(xiàn)代化學工業(yè)的基礎原料，近年來隨著乙烯、丙烯下游產(chǎn)品應用領域的不斷擴展，乙烯和丙烯的需求量也在不斷增加。現(xiàn)有的低碳烯烴生產(chǎn)技術嚴重依賴石油資源，其中乙烯大部分來源于石腦油蒸汽裂解，丙烯大部分來自蒸汽裂解制乙烯副產(chǎn)，少部分來自煉油廠流化催化裂化副產(chǎn)， 而以丙烯為目的產(chǎn)物的丙烷脫氫所占比例甚微。但在世界范圍內(nèi)對于石油而言，短期有價格上漲、供應不穩(wěn)定的問題；長期有資源儲藏量有限，石油價格上漲的問題。倘若能在非石油的乙烯、丙烯制取路線取得工業(yè)化進展，可以使國家不僅可以避免石油儲量有限帶來的“石油危機”，而且可以據(jù)此有效抑制石油及石油產(chǎn)品價格的快速上漲。因此世界各國開始致力于非石油路線制乙烯和丙烯等低碳烯烴的技術開發(fā)，其中以天然氣或煤為原料經(jīng)甲醇制取低碳烯烴的技術逐漸成為研究開發(fā)的熱點?？紤]到我國的能源結(jié)構(gòu)為“多煤，缺油，少氣”，所以開發(fā)以天然氣或煤為原料取代以石油為原料制取低碳烯烴工業(yè)化應用方案意義尤為重大，這關系到我國的能源安全問題。 MTO的國內(nèi)外研究美國Mobil提出一種使用ZSM5催化劑，在列管式反應器中進行甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴的工藝流程，并于1984年進行過9個月的中試試驗，試驗規(guī)模為100桶/d。以碳選擇性為基礎，乙烯質(zhì)量收率可達60%，烯烴總質(zhì)量收率可達80%，大體相當于采用常規(guī)石腦油/粗柴油管式爐裂解法收率的2倍，但催化劑的壽命尚不理想。1980年德國BASF 采用沸石催化劑， 在德國路德維希港建立了一套消耗甲醇30 t/ d 的中試裝置。其反應溫為300~450 ℃，壓力為0. 1~0. 5MPa ，用各種沸石做催化劑，初步試驗結(jié)果是C2~C4 烯烴的質(zhì)量收率為50 %~60 % ，收率低。取得突破性進展的是Norsk t/ d 的MTO工藝演示裝置，裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)了90d ，各系統(tǒng)操作正常、穩(wěn)定甲醇的轉(zhuǎn)化率接近100％，乙烯+丙烯的產(chǎn)率穩(wěn)定在80%左右， %以上，可直接滿足聚合級丙烯和乙烯的要求。在90d運轉(zhuǎn)中催化劑經(jīng)過450次反應再生循環(huán)，其性能仍然非常穩(wěn)定，反應后通過取樣分析，催化劑的強度也滿足要求，而且可以改變操作條件可以使m (乙烯)∶m(丙烯)~。自工業(yè)演示裝置建立以來，HYDRO公司和UOP公司又合作進行了多項試驗工作，包括進料的變化 ，乙烯、丙烯質(zhì)量比的調(diào)整，質(zhì)量穩(wěn)定性，工藝放大可靠性等。試驗結(jié)果表明，工藝流程完善，催化劑性能穩(wěn)定，初步具備工業(yè)放大條件，有良好的工業(yè)應用前景。為了降低甲醇原料消耗，在甲醇進料量不變的情況下，增產(chǎn)更多的烯烴。UOP將MTO技術與道達爾的OCP進行組合，OCP 是固定床的C4+ 催化裂解反應，反應產(chǎn)物主要是丙烯，這樣大大提高了乙烯與丙烯的收率。P/E比例可以在更大范圍內(nèi)調(diào)整。國內(nèi)在20世紀80年代，中科院大連化物所已開始對MTO工藝的硅鋁磷酸鹽分子篩的研究，國內(nèi)其它科研機構(gòu)石油大學、中石化石科院也進行了多年的MTO 催化劑的研究，得到了與UOP 接近的結(jié)果，尤其中科院大連化物所的開發(fā)與研究工作進展迅速，在1993 年完成了以ZSM5 為催化劑，甲醇處理量為1 t/ d 的固定床MTO工藝中試研究，20 世紀90 年代提出了由合成氣制二甲醚進而制取烯烴的SDTO 工藝。SDTO 工藝與MTO工藝差別很小，也采用流化床的反應再生形式，其催化劑同樣可以用于MTO工藝。該工藝首先使合成氣在固定床反應器中在金屬沸石雙功能催化劑的作用下，一步轉(zhuǎn)化制得二甲醚，然后在流化床反應器中以小孔徑硅鋁磷分子篩催化劑DO123將二甲醚轉(zhuǎn)化為以乙烯為主的低碳烯烴。綜上所述，MTO工藝開辟了由煤炭或天然氣生產(chǎn)基本有機化工原料的新工藝路線，是最有希望取代傳統(tǒng)的以石腦油為原料制取烯烴的路線，也是實現(xiàn)煤化工向石油化工延伸發(fā)展的有效途徑。 MTO的工業(yè)展望目前道達爾石化在比利時Feluy 建設的10 噸/ 天的MTO 示范裝置（包括OCP（烯烴裂解）單元）已于2009年建成開車。新加坡的歐洲化學公司正在尼日利亞建設1 萬噸甲醇/ 天的MTO 裝置（包括OCP單元），目前已完成基礎設計。采用UOP／Hydro工藝的20萬t／a乙烯工業(yè)裝置已建設成功。目前UOP／Hydro公司已實現(xiàn)500 kt/ a 乙烯裝置的工業(yè)設計，并表示可對設計的500 kt/ a 大型乙烯裝置做出承諾和保證。此外，Chem Stystems咨詢公司還對300 kt/ a MTO 工藝、通用乙烯生產(chǎn)工藝進行了技術經(jīng)濟分析比較，確立MTO 工藝技術的可行性。2008年1月歐洲化學技術公司、新加坡Eurochem技術公司旗下的Viva公司在尼日利亞的Lekki建設330萬t／a甲醇裝置．下游配套建設MTO裝置。采用UOP／Hydro的MTO技術和UOP烯烴裂解工藝技術(OCP)，組成MTO—OCP加工技術方案，計劃2012年建成投產(chǎn)。Viva甲醇公司表示，尼日利亞1萬t/d甲醇生產(chǎn)裝置將是世界上最大的甲醇生產(chǎn)裝置，甲醇用作MTO裝置進料，MTO裝置乙烯和丙烯設計生產(chǎn)能力均為40萬噸/年，這是UOP/Hrdro 的MTO 工藝在世界上第一次大規(guī)模商業(yè)化應用。在國內(nèi)，2004 年大連化物所、陜西新興煤化工科技發(fā)展有限責任公司和中國石化集團洛陽石化工程公司合作，進行DMTO 成套工業(yè)技術開發(fā)，建成了世界第一套萬噸級（甲醇處理量50 t/d）甲醇制烯烴工業(yè)性試驗裝置。并在2005年l2月成功投料試車，2006年8月23日通過了國家級鑒定。經(jīng)國家科技成果鑒定，認定此項目自主創(chuàng)新的工業(yè)化技術處于國際領先水平?，F(xiàn)場考核組專家認為，該工業(yè)化試驗裝置是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新技術，裝置運行穩(wěn)定、安全可靠，技術指標先進，在日處理甲醇50 t的工業(yè)化試驗裝置上實現(xiàn)了近100％甲醇轉(zhuǎn)化率，低碳烯烴(乙烯、丙烯、丁烯)選擇性達90％以上。通過催化劑工業(yè)放大試驗和工藝的工業(yè)性試驗，取得了專用分子篩合成及催化劑制備、工業(yè)化DMTO 工藝包設計基礎條件、工業(yè)化裝置開停工和運行控制方案等系列技術成果。2007年，大連化物所同神華集團簽訂60萬噸/年甲醇制取低碳烯烴技術許可合同，這也是世界首套煤制烯烴技術許可合同。它主要以煤為原料，通過煤氣化生產(chǎn)甲醇、甲醇轉(zhuǎn)化制烯烴、烯烴聚合工藝路線生產(chǎn)聚乙烯和聚丙烯。總體工程包括180萬噸/年煤基甲醇裝置、60萬噸/年甲醇制烯烴裝置、30萬噸/年聚乙烯裝置、30萬噸/年聚丙烯裝置、24萬標準立方米(氧氣)/小時空分裝置等。核心技術為中科院大連化學物理研究所具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的甲醇制烯烴技術。2009 年1 月，內(nèi)蒙古包頭神華煤化工有限公司600 kt/a 煤經(jīng)甲醇制烯烴項目開工，建設內(nèi)容包括1800 kt 甲醇裝置、600 kt 甲醇制烯烴（MTO）裝置、300 kt 聚乙烯裝置、300 kt聚丙烯裝置。這是該項目是DMTO 技術首次應用于百萬噸級工業(yè)化裝置，它標志著具有自主知識產(chǎn)權(quán)的DMTO 技術在走向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的道路上邁出關鍵一步。2009年12月26日180萬噸/年煤基甲醇聯(lián)合化工裝置聯(lián)合中交。2010年5月30日，煤氣化裝置第一臺氣化爐順利投煤，拉開了聯(lián)合化工裝置投料試車的序幕。項目建設者采取逐臺氣化爐投料的方式，穩(wěn)步推進空分裝置、煤氣化裝置、凈化裝置和甲醇裝置的投料試車工作，在7月3日一次成功生產(chǎn)出MTO級甲醇。8月8日，采用中國自主知識產(chǎn)權(quán)甲醇制烯烴技術的世界首套甲醇制烯烴工業(yè)裝置在包頭投料試車一次成功，甲醇制烯烴裝置進行惰性催化劑流化試驗。聚乙烯裝置和聚丙烯裝置擠壓造粒機帶料試車已產(chǎn)出合格聚烯烴顆粒。9月實現(xiàn)煤制烯烴項目“打通全流程、投料試車一次成功生產(chǎn)出合格聚烯烴產(chǎn)品”的目標。2011年1月1日正式進入商業(yè)化運行以來，連續(xù)高負荷（裝置負荷達到95%以上）安全穩(wěn)定運行，各項技術指標均達到或接近設計值，產(chǎn)品質(zhì)量合格。進入3月份后，甲醇制烯烴裝置一直都在接近滿負荷狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。此外，據(jù)陜西省的有關報道，由正大能源化工集團、陜西煤業(yè)化工集團、陜西省投資集團合資進行的年加工300萬噸甲醇及烯烴項目落戶榆林，項目的前期工作已全面展開。試驗裝置的成功運轉(zhuǎn)及下一步大型化DMTO工業(yè)裝置的建設，對我國綜合利用能源、拓展低碳烯烴原料的多樣化具有重大的經(jīng)濟意義和戰(zhàn)略意義。 研究結(jié)論 項目產(chǎn)品及生產(chǎn)規(guī)模本項目是為某祿恒能源化工有限公司建造的一套甲醇制烯烴（MTO）工藝系統(tǒng)，年處理甲醇300萬噸，并可利用江蘇省某市便捷的水路交通，利用海外甲醇發(fā)展烯烴項目。同時，結(jié)合市場需求、發(fā)展前景，確定確定乙烯與丙烯的產(chǎn)量之比。 工藝路線簡介工藝路線如下圖所示：采用流化床反應器和流化床再生器，反應連續(xù)進行，催化劑不斷再生，產(chǎn)品出反應器后，經(jīng)過急冷、水洗、壓縮、堿洗、干燥后，冷卻為液態(tài)，進入烯烴回收工段，先后經(jīng)過脫C4+塔，脫甲烷塔，C2C3分離塔，乙烯精餾塔，丙烯精餾塔，最終得到產(chǎn)品聚合級乙烯，聚合級丙烯。 建設周期從建設進度及建設過程中各個環(huán)節(jié)時間安排及干擾因素影響，本項目建設周期為3年。 項目投資及資金來源本項目總投資額約為1027466萬元，其中從 銀行貸款500000萬元，貸款利率為 %，其余由企業(yè)自有資金注入。 本項目建設期按一年考慮，建設期貸款利息為2880萬元，項目生產(chǎn)期為 10 年，建設投資在建設期內(nèi)全部投入。 項目結(jié)論經(jīng)工藝方案論證、產(chǎn)品市場分析、建廠地址選擇及經(jīng)濟分析，最后得出本設計方案能耗較低，產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程簡單，經(jīng)濟效益好，原料來源便捷，產(chǎn)品銷售渠道廣闊、綠色環(huán)保、市場需求量大，生產(chǎn)過程中“三廢”排放少，符合原子經(jīng)濟型、綠色化學的發(fā)展道路；碳四的綜合利用分析全面?？傊?，本項目是可行的。第二章 建設規(guī)模 市場需求20052010年，我國的乙烯的產(chǎn)量從755104t/a，上升到1209104t/a，%，其中2008年由于受全球金融危機的影響，較前一年產(chǎn)量略有下降，但產(chǎn)量仍高于2005年和2006年。至于20092010年，隨著中國經(jīng)濟的復蘇，乙烯的產(chǎn)量也隨之增長，尤其是2010年，%，達到了歷史新高。而20052010年我國的乙烯當量需求量卻從1861104t/a上升到了2724104t/a，%，雖然增速有些不及產(chǎn)量增速，但是由于巨大的需求總量，致使乙烯的