【正文】 ............................................................. 113 參考文獻 .................................................................................................................................................... 114 5 1 總論 項目建設的依據(jù) 1) 2020 三井化學杯大學生化工設計競賽指導書； 2) 聯(lián)合總廠相關(guān)設計基礎數(shù)據(jù)； 3) HGT 206882020 化工工廠初步設計文件內(nèi)容深度規(guī)定； 4) 國家相關(guān)政策、技術(shù)及市場相關(guān)資料。 對開發(fā)二甲醚作為新型清潔能源，國家給予很大的政策鼓勵。 在目前 這種 高油價的背景下，我國石油對外依存度高達 %，預計到 2020 年，將更達到驚人的 59%，這給我國經(jīng)濟增長帶來了巨大的壓力。 我國的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀是 “ 富煤、 貧 油、 少 氣 ” ，因此 以煤制 二甲醚 發(fā)展替代能源優(yōu)勢明顯 。 本設計結(jié)合具體的條件和特點，按照以下原則進行設計： 1) 總平面布置 總平面布置應盡量保證安全生產(chǎn)，工作，盡量減少占地面積。 6) 給排水 供排水管線由母廠安排，和母廠統(tǒng)一安置。原料合成氣由聯(lián)合總廠通過管道運輸直接供給。 采用固定床和漿態(tài)床聯(lián)合的反應器。同時，二甲醚具有較高的十六烷值，可直接用作汽車燃料替代柴油?！?”事件和美國對伊拉 克戰(zhàn)爭從根本上改變了該地區(qū)的地緣政治結(jié)構(gòu)，近來中東地區(qū)的發(fā)展局勢，使我國石油供應的戰(zhàn)略安全受到重大威脅。石油安全問題已成為我國不可回避的現(xiàn)實問題。 用合成氣一步法合成甲醚是未來生產(chǎn)二甲醚的主導方法。它可用于甲基烷基化劑，也可作溶劑、浸出劑、冷凍劑及噴霧劑等。 3) 替代柴油發(fā)動機燃料 柴油發(fā)動機的主要問題是尾氣氮 氧化物與黑煙的排放，會形成酸雨，并破壞臭氧層。如用于電氣設備，精密儀器，貴重生產(chǎn)設備，圖書檔案的初期火災以及一些不可用水撲救物質(zhì)的初期火災。國外二甲醚的主要生產(chǎn)廠家有美國 Dopnt 公司、荷蘭 AKZO 公司、德國 DEA 公司和 United Rhine Lignite Fuel 公司等，其中德國 DEA 公司的生產(chǎn)能力最大，生產(chǎn)能力為 萬噸／年。 二甲醚是一種性能優(yōu)良、安全清潔的化工產(chǎn)品，發(fā)展前景光明。 2) 二甲醚國內(nèi)市場現(xiàn)狀與預測 近年來，我國二甲醚的生產(chǎn)發(fā)展迅速，目前共有十幾家生產(chǎn)企業(yè)， 2020 年總生產(chǎn)能力為 萬噸 /年，產(chǎn)量約為 2萬噸左右，開工率較低，約為 63%。隨著人民生活水平的不斷提高，對民用燃料的需求量將會有較大的增長，特別是對天然氣、二甲醚、 LPG 等清潔能源的需求一定會有很大的增長。 本項目市場定位 二甲醚作為初級化工原料及化工中間體，雖然利潤高，經(jīng)濟效益好，但受市場需求的制約，目前還不可能成為二甲醚 的大市場。目前甲醇氣相脫水法仍是二甲醚生產(chǎn)的主要方法，但因其生產(chǎn)成本較高而制約了其應用的拓展。因此建立一個中等規(guī)模工業(yè)示范性一步法合成二甲醚廠已是刻不容緩。據(jù)有關(guān)專家推測，我國的能源現(xiàn)狀是“富煤、貧油、少氣 ” 。 （ 2）工藝軟水 本設計中第二個吸收塔采用軟水作為吸收劑。 針對目前二甲醚等煤制油項目的建設熱潮， 2020 年 7 月 7 日，國家發(fā)改委 18 發(fā)布了《關(guān)于加強煤化工項目建設管理，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，指出煤制油尚處在工業(yè)化試驗和示范階段，并存在技術(shù)和工程放大風險，針對二甲醚項目，一般不應批準年產(chǎn)規(guī)模 100 萬噸以下的二甲醚項目，為二甲醚規(guī)模設立了門檻。 20 3 建廠條件和廠址方案 地理位置 無錫市位于江蘇省東南部，長江三角洲江湖間走廊部分，北緯 31176。 自然條件 1) 地形地貌 本廠建于無錫市內(nèi)工業(yè)園區(qū)，在工業(yè)園區(qū)范圍內(nèi)地勢較為平坦，高差較小。 4) 水源 太湖為江南水網(wǎng)中心，面積 平方公里，總蓄水量為 億立方米，年平均吞吐量約 52 億立方米。在現(xiàn)有的幾種運輸方式中，按成本高低排序依次為公路運輸、 鐵路運輸、水路運輸和管道輸送。 二甲醚常溫下是氣態(tài)產(chǎn)品，不易運輸，運輸時必須用帶壓力容器的罐車，如LPG 一樣。 廠門布置 本廠位于母廠的東南側(cè)，開西 2號門與母廠相通。 d) 配電室 配電室位于行政大樓北側(cè)，西 1號門進口右側(cè)，占地面積為 108平方米。 e) 精餾區(qū) 精餾區(qū)位于吸收區(qū)的南側(cè)，設置四層平臺，占地面積約為 135平方米。 4) 預留空地 在廠區(qū)的北側(cè)預留大約長 75米，寬 20 米的空地，用于今后的擴建預留地。根據(jù)以上條件計算建設期； 建設期利息為 220 萬元。流動資金在裝置 投產(chǎn)時根據(jù)生產(chǎn)負荷情況投入。 2) 支出估算 A．投資折舊與攤銷：折舊費取殘值率為 10%，按線性折舊算法平均每年折舊費固定資產(chǎn)年折舊額： 萬元 /年； 無形資產(chǎn)攤銷額： 27 萬元 /年； 因此，投資折舊與攤銷年支出總額為 萬元 /年。企業(yè)所得稅按 25%計算，年財務支出總額為 元。 （ c）工資及福利費用 本項目定員 93 人，具體工作安排見員工工資及福利表，年工資及福利總額為 萬元。 32 財務評價 財務評價依據(jù)、基礎資料與參數(shù) 1) 建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)（第三版）； 2) 項目可行性報告； 3) 近年來二甲醚市場價格走勢； 4) 及相關(guān)材料及工程費用。即聯(lián)合總廠出資 10350 萬元，貸款 6902 萬元。 圖 27 圖 二層平面圖 圖 三層平面圖 28 圖 四層平面圖 圖 立面布局一 29 圖 立面布置二 30 5 經(jīng)濟性分析 投資估算 投資估算的依據(jù)和范圍 估算依據(jù)： 國家若干建設項目經(jīng)濟評價工作的若 干規(guī)定，設計投資 [2020]1325 號建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)（第三版）合成氣總廠工程方案 估算范圍：本項目投資估算包括項目建設和生產(chǎn)運營所需投入的全部租金， 即：建設投資、建設期利息、和流動資金等。 h) 中心控制室 中心控制室位于產(chǎn)品罐區(qū)的東側(cè)，占地面積為 252 平方米。 b) 反應區(qū) 反應區(qū)位于原料氣緩沖罐區(qū)的東側(cè)，占地面積約為 270 平方米。 道路布局 生活工作區(qū)人流主道路寬為 12 米，輔助道路寬為 4 米；生產(chǎn)區(qū)物流主道路寬為 12 米，輔助道路寬為 6 米。若運距超過 2020 千米，則不及在當?shù)亟ㄐ∫?guī)模裝置合算 。因此，絕大多數(shù)醇醚企業(yè)根本享受不到水運的便利。無錫的發(fā)展，得到了世界的認同。公路運輸有滬寧高速公路，東南可至上海杭州等地，北至鎮(zhèn)江，南京等地。38′ 。因此本項目生產(chǎn)規(guī)模定位在年產(chǎn) 10 萬噸，旨在建立一個一步法合成二甲醚的工業(yè)示范單位，從中探索出一步法合成二甲醚的關(guān)鍵技術(shù)，為將來擴大規(guī)模生產(chǎn)提供可靠的經(jīng)驗和技術(shù)。 應 配備相應品種和數(shù)量的消防器材。本廠的合成氣 由上游工段的凈化后，合成氣符合催化劑的要求，且能使催化劑工作在最佳狀態(tài)。為了使催化劑在最佳狀態(tài)下工作，合成氣中 H2/CO2=1～ 3。事實上，截至 2020 年底，國內(nèi) 90%以上外購甲醇的二甲醚企業(yè)已經(jīng)虧損。 原料路線 16 原料選擇 二甲醚最早是由高壓甲醇生產(chǎn)中的副產(chǎn)品精餾后制得。 綜上所述，預計 2020 年我國二甲醚作為氣霧劑和化工等方面的需求量將達序號 廠家名稱 生產(chǎn)能力（噸／年） 1 江蘇吳縣合成化工廠 2020 2 廣東中山凱達精細化工有限公司 5000 3 成都華陽威遠天然氣化工廠 2020 4 上海石油化工研究院 800 5 江蘇昆山 1000 6 陜西新型燃料燃具公司 5000 7 安徽省蒙城縣化肥廠 2500 8 浙江諸暨新亞化工公司 1000 9 廣東江門氮肥廠 2500 10 浙江義烏光陽化工實業(yè)有限公司 2500 11 上海申威氣霧公司 1000 12 山東久泰化工科技股份有限公司 5000 13 湖北田力實業(yè)股份有限公司 1500 合計 31800 15 到 10 萬噸。另外我國二甲醚用于合成硫酸二甲酯等多種化工產(chǎn)品的消費量約為 。 目前美國替代燃料的消費量折合為當量汽油約為 100 萬噸，約占當年全部燃料消費量的 %。 BP 公司、印度天然氣管理局、印度石油公司將投資 6 億美元建設 180 萬噸 /年商業(yè)化二甲醚生產(chǎn)廠，用以替代石腦油、柴油和 LPG。無錫是一個工業(yè)化發(fā)達的地區(qū)，對焊接保護氣的需求量比較大，二氧化碳的銷路穩(wěn)定。 二氧化碳作為本項目的主要副產(chǎn)品，具有多種用途。 二甲醚的冷凝蒸發(fā)性能接近氟利昂，但它又不會破壞臭氧層，是一種用來替代氟利昂作制冷劑的優(yōu)良環(huán)保產(chǎn)品。 二甲醚目前主要用于氣霧制品噴射劑、替代氟利昂作制冷劑、溶劑等，高純度的 二甲醚可用作麻醉劑；另外也可用于許多精細化學品的合成，如硫酸二甲酯、烷基鹵化物、 N， N－二甲基苯胺、乙酸甲酯、醋酐、碳酸二甲酯、二甲基硫醚、乙二醇二甲醚系列醚化物等。然而我國每年有 80%的煤炭用于直 接燃燒，資源平均利用率還不足 30%,這不僅嚴重地浪費了有限的煤炭資源，而且也使環(huán)境受到嚴重的污染。到 2020 年底，我國累計探明的石油地質(zhì)儲量 200 多億噸，剩余可采儲量為 33 億噸，僅占世界的 %。石油是保障國家經(jīng)濟命脈和政治安全的重要戰(zhàn)略物資，在國際政治、經(jīng)濟乃至軍事舞臺上常常扮演重要角色。 7 本項目實施后，所生產(chǎn)的二甲醚完全符合燃料級二甲醚的質(zhì)量標準，且生產(chǎn)成本低，市場競爭力強，有較可觀的經(jīng)濟效益。 二甲醚工段控制采用 DCS 控制系統(tǒng)作為主要監(jiān)控手段。 10) 行政、輔助設施 新建辦公樓、食堂等輔助設施。 2) 設計規(guī)模 年產(chǎn)二甲醚 10 萬噸，副產(chǎn)二氧化碳 7萬噸。本設計的生產(chǎn)規(guī)模定位在年產(chǎn) 10 萬噸，主要是為了從該規(guī)模的 生產(chǎn)中合成氣一步法制備二甲醚的優(yōu)勢，并從中探索出合成氣一步法大規(guī)模工業(yè)化的技術(shù)。 2020 年，預計世界 (不包括中國、印度 )總生產(chǎn)能力為 萬噸 /年，產(chǎn)量約 22 萬噸；國內(nèi)預計年生產(chǎn)能力 48萬多噸，產(chǎn)量 32 萬噸，預計2020 年全國需求量將達 1680 多萬噸。 另一方面，目前全世界范圍內(nèi)石油緊缺，預計目前探明的石油儲量只能使用 40 年。 根據(jù)行業(yè)專家的測算，以目前的煤炭成本，制作二甲醚系列產(chǎn)品具有極大的成本優(yōu)勢，因而二甲醚將作為一種新能源逐漸走向前臺。 根據(jù)無錫市當?shù)氐匦物L向狀況，將廠區(qū)按南北劃分，生活辦公區(qū)盡量安置在廠區(qū)的南側(cè)，生產(chǎn)區(qū)和生活辦公區(qū)有一定的間隔，主要分布在廠區(qū)的北側(cè)，生產(chǎn)區(qū)的東側(cè)有 1200 平方米的空 地，用于今后的擴建。 7) 供電及通訊 廠內(nèi)變壓器容量按 10 萬噸 /年規(guī)模考慮，廠外線路負荷按 20 萬噸 /年規(guī)模容量預留。 本項目以生產(chǎn)燃料二甲醚為主要產(chǎn)品，副產(chǎn)品為二氧化碳。 廠內(nèi)設分析化驗室及日常維修裝備。二甲醚作為清潔燃料方面的發(fā)展前景潛力巨大，已經(jīng)得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。國際政治形勢的不穩(wěn)定性，要求我國必須盡快采取保障能源供應安全的措施，盡可能對可能產(chǎn)生的能源危機有相應的戰(zhàn)略應對措施，以保障能源供應的戰(zhàn)略安全，推動經(jīng)濟快速發(fā)展。 為了實現(xiàn)國家能源供應多樣化，除大力開拓國內(nèi)外石油的多渠道供應以外 ,利用我國豐富的煤炭資源 ,采用潔凈煤技術(shù)生產(chǎn)油品和石油替代產(chǎn)品是我國能源政策的重要組成部分，也是保證我國能源的重要措施。本項目旨在建設一個工業(yè)示范工廠，從中探索和研究合成氣一步法制 二甲醚的關(guān)鍵技術(shù)，為將來大規(guī)模一步法生產(chǎn)二甲醚提供可靠的經(jīng)驗和技術(shù)。 二甲醚合成的甲醛可聚合成高濃度聚甲醛 ；與發(fā)煙硫酸或三氧化硫氣相反應生成硫酸二甲酯；與苯胺蒸汽反應生成高純度 N— N 二甲基苯胺；羧基化制得醋酸甲酯，同系化生成醋酸乙酯，可制醋酐或醋酸乙烯的母體；亞乙基二甲酯脫水可制得乙烯。由于二甲醚良好的燃燒性和高辛烷值，可作為理想的柴油發(fā)動機潔凈燃料，可直接壓燃，并實現(xiàn)低 NOx 排放，實現(xiàn)無煙、無硫燃燒。二氧化碳還可用作開采原油的驅(qū)油劑。 表 世界二甲醚的生產(chǎn)廠家 序號 廠家名稱 生產(chǎn)能力（萬噸／年） 1 Dopnt (美國 ) 2 DEA （德國） 3 United Rhine Lignite Fuel (德 國 ) 4 AKZO （荷蘭） 5 Sumitomo (日本 ) 6 DEA（澳大利亞） 7 Mitsui toatsu (日本 ) 8 Kang Sheng (日本 ) 9 NKK （日本） 合 計 由于二甲醚的市場需求潛力十分巨大，在世界范圍內(nèi)，二甲醚的建設已經(jīng)成為熱點，一些大型二甲醚裝置已在籌建之中。尤為重要的是，其作為一種新型、清潔的民用和車用燃料，被作為柴油或 LPG／ CNG 優(yōu)秀的替代品的市場需求增長將會是非常驚人的。 近年來 國內(nèi)二甲醚廠的建設已經(jīng)形成熱潮，山東、山西、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆、黑龍江、陜西、甘肅、安徽等省區(qū)先后有數(shù)十家企業(yè)擬通過合資合作等方式引進技術(shù)