【正文】 濟技術(shù)開發(fā)區(qū) 企業(yè)性質(zhì)：民營企業(yè) 法人代表：王金書 注冊資金： 35000 萬元 項目建設(shè)投資（估算）： 萬元 編制項目可行性研究報告的依據(jù)和原則 編制可行性研究報告的依據(jù) (1) 山東 菏澤 玉皇化工有限公司提供的 10萬噸 /年 環(huán)己烷工程可行性研究報告設(shè)計 委托書。 2 (3) 根據(jù)原材料的供應(yīng)情況及產(chǎn)品的市場需求，確定合理的建設(shè)規(guī)模。 20xx0 年公司實現(xiàn)銷售收入 億元，利稅 7000 萬元。 山東 菏澤 玉皇化工有限公司 僅需投入裝置部分投資以及很少的配套工程便可建設(shè) 10 萬噸 /年環(huán)己烷裝置，生產(chǎn)市場上急需的化工及精細化工中間體環(huán)己烷。 項目范圍 主要生產(chǎn)裝置： 10 萬噸 /年環(huán)己烷裝置，包括 8000 立方變壓吸附提氫工段及苯加氫制環(huán)己烷工段。 據(jù)有關(guān)資料報道： 1992 年全世界環(huán)己烷的生產(chǎn)能力約為 300 萬 t/a，主要的環(huán)己烷生產(chǎn)廠家是美國菲利浦石油公司、英國帝國化 學(xué)工業(yè)公司、美國?？松瘜W(xué)公司、美國德士古公司、日本宇部工業(yè)公司，以上生產(chǎn)能力約占世界總生產(chǎn)能力的 43%， 20xx 年世界環(huán)己烷生產(chǎn)能力約 350 萬 t/a， 20xx 年將達 390 萬t/a。 國內(nèi)外市場需求和價格的歷史及現(xiàn)狀 國內(nèi)外市場需求 環(huán)己烷 主要用于制備環(huán)己醇和環(huán)己酮， 另外， 在涂料工業(yè)中廣泛用作溶劑 ， 是樹脂、脂肪、石蠟油類、丁基橡膠等的極好溶劑 。 國內(nèi)外產(chǎn)品價格 環(huán)己酮的行情同原料苯的價格密切相關(guān)， 20xx 年 1 月份國內(nèi)環(huán)己烷價格為4200 元 /噸，基本無生產(chǎn)利潤，生產(chǎn)情況在 8 月份逐步好轉(zhuǎn)，至 20xx 年底價格達到 7500 元 /噸左右，在 20xx 年價格穩(wěn)步攀升，最高達到 10000 元 /噸，最近回落并穩(wěn)定在 81000 元 /噸左右， 20xx20xx 年價格趨勢，見表 23： 表 23 20xx20xx 年價格趨勢 月份 20xx11 12 20xx1 2 3 價格 /元 /噸 7500 8200 81000 9200 9000 月份 4 5 10 7 8 價格 /元 /噸 91000 91000 8500 8500 8500 目標市場分析和價格預(yù)測 目標市場分析 本項目產(chǎn)品環(huán)己烷主要的用戶是山東及周邊地區(qū)環(huán)己酮生產(chǎn)廠商，山東地區(qū)有多家環(huán)己酮生產(chǎn)商，生產(chǎn)原料為環(huán)己烷，由于不具備環(huán)己烷生產(chǎn)所需的原料等因素， 生產(chǎn)的環(huán)己烷價格較高或需要外購環(huán)己烷，因此為山東荷澤玉皇化工有限公司環(huán)己烷銷售提供廣闊市場，因此荷澤玉皇化工生產(chǎn)的環(huán)己烷可以在山東及周邊地區(qū)的市場上銷售。 20xx 年我國焦炭產(chǎn)量為 億噸，可得粗苯 225 萬噸。 苯市場的價格起伏較大，與國際原油價格變化有關(guān)，另外還與苯的下游產(chǎn)品 13 市場需求有關(guān)，若市場平淡，國內(nèi)苯市場價格將會平移或下降。 原料來源及供應(yīng)狀況 本工程所需的原料苯由公司粗苯加氫裝置供應(yīng)，由罐區(qū)經(jīng)管道輸送至環(huán)己烷裝置區(qū)，原料氫氣來源于苯乙烯裝置的含氫尾氣，經(jīng)變壓吸附吸附后送苯加氫反應(yīng)器使用，因此，兩種基本原料可由廠區(qū)自行解決，減少原料外購帶來的風(fēng)險。預(yù)處理再生時，先用經(jīng)換熱器加熱到 150℃的 PSA 解吸氣進行加熱，再用未經(jīng)加熱的解吸氣進行冷吹。氣相經(jīng)深冷器和吸附器回收微量環(huán)己 烷后，未反應(yīng)的氫氣經(jīng)壓縮機增壓后循環(huán)使用，液相環(huán)己烷則送入穩(wěn)定塔處理后，經(jīng)冷卻儲存在環(huán)己烷貯槽中。其吸附過程一般進行的很慢，且解吸過程非常困難。從吸附劑的吸附等溫線可以看出，吸附劑在高壓下對雜質(zhì)的吸附容量大，低壓下吸附容量小。由于吸附劑對混合氣體中的氫組分吸附能力很弱，而對其它組分吸附能力較強，因而通過裝有不同吸附劑的混合吸附床層，就可將各種雜質(zhì)吸附下來，得到提純的氫氣。 苯加氫原理 熱力學(xué)分析 苯加氫反應(yīng)是一個復(fù)雜的反應(yīng)體系。當(dāng)溫度超過 5100K 以后 ,主反應(yīng)的 苯轉(zhuǎn)化率將減小 ,苯加氫制環(huán)己烷的適宜反應(yīng)溫度不應(yīng)超過 5100K。 另一種觀點則認為苯分子只與催化劑表面的 1 個活性中心發(fā)生化學(xué)吸附 , 形成鍵合吸附物 , 然后吸附的氫逐步加到吸附的苯分子上。 對于其他研究，也提出了若干動力學(xué)方程式，選擇其中一部分列于表 41。 工藝技術(shù)方案的選擇 對于從苯乙烯尾氣中提純 H2的變壓吸附裝置，由于原料氣的壓力較高，原料氣中的雜質(zhì)含量高且均屬于較容易解吸的雜質(zhì)，在氫氣回收率要求不高的情況下 ,通常采用投資少、能耗低的 PSA 流程。 吸附工序 ： 在常溫、高壓下原料氣進入吸附床，吸附劑將雜質(zhì)吸附，獲得產(chǎn)品氫氣。這一方面是 由于隨著世界能源的短缺，各國和各行業(yè)越來越重視低品位資源的開發(fā)與利用，以及各國對環(huán)境污染的治理要求也越來越高，使得吸附分離技術(shù)在鋼鐵工業(yè)、氣體工業(yè)、電子工業(yè)、石油和化工工業(yè)中日益受到重視；另一方面，六十年代以來，吸附劑也有了重大發(fā)展，如性能優(yōu)良的分子篩吸附劑的研制成功，活性炭、活性氧化鋁和硅膠吸附劑性能的不斷改進，以及 ZSM 特種吸附劑和活性炭纖維的發(fā)明，都為連續(xù)操作的大型吸附分離工藝奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。有人認為往苯環(huán)上加第 1 個氫原子或第 1 個氫分子是速率控制步驟 , 因為這要破壞苯環(huán)的共振結(jié)構(gòu)。反應(yīng) b 是一個可逆吸熱反應(yīng) , 低溫有利于反應(yīng)向逆方向進行。 。在實際的吸附過程中，吸附質(zhì)分子會不斷地碰撞吸附劑表面并被吸附劑表面的分子引力束縛在吸附相中；同時吸附相中的吸附質(zhì)分子又會不斷地從吸附劑分子或其它吸附質(zhì)分子得到能量，從而克服分子引力離開吸附相；當(dāng)一定時間內(nèi)進入吸附相的分子數(shù)和離開吸附相的分子數(shù)相等時，吸附過 程就達到了平衡。利用吸附劑的前一性質(zhì)進行的吸附分 離稱為變壓吸附 (PSA)，利用吸附劑的后一性質(zhì)進行的吸附分離就稱為變溫吸附(TSA)。其解吸過程一般也較困難。 中間產(chǎn)品氫氣 表 32 氫氣規(guī)格表 項目 指標 備注 氫氣 ≥ 體積分率 CO+CO2 ≤ 10 ppm 壓力 MPa 17 溫度 ℃ 40 全廠自控水平 環(huán)己烷裝置主要分為 PSA 工段及環(huán)己烷工段， PSA 工段程控閥多、動作頻繁，操作對自動化要求高，本項目采用 S7300 冗余控制系統(tǒng)； 環(huán)己烷工段采用集散型控制系統(tǒng) (DCS) 對整個生產(chǎn)過程進行監(jiān)視、操作、報警、聯(lián)鎖和控制，同時對關(guān)鍵的電氣設(shè)備進行遠距離控制。在變壓吸附系統(tǒng)中，任一時刻總有 2 臺吸附器處于吸附步驟，由入口端通入原料氣，在出口端獲得氫氣。 輔助材料、燃料的供應(yīng) 主要輔助材料來源見表 28 表 28 主要輔助材料來源表 序號 物 料 來 源 數(shù)量 規(guī) 格 備 注 1 加氫催化劑 外購 噸 /次 NiAl2O3 壽命 2 年 2 吸附劑 外購 噸 /次 CNA13 CNA22 CNA31 CNA421 壽命 15 年 3 除油劑 外購 噸 /次 CNA1 CNA229 壽命 2 年 4 預(yù)處理劑 外購 噸 /次 CNA31 CNA421 壽命 3 年 15 第三章 生產(chǎn)規(guī)模、總工藝流程及產(chǎn)品方案 生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模： 10 萬噸 /年環(huán)己烷。去年 9 月份開始較快回升，后價格穩(wěn)定在1030010500 元 /噸。 20xx 年全球純苯產(chǎn)能為 4450 萬噸 /年，需求量為 3840 萬噸 /年，預(yù)計 20xx0 12 年～ 20xx 年均增速為 ％。 原料供求及價格預(yù)測 原料市場供求和價格的歷史及現(xiàn)狀 11 (1) 苯 純苯的工 業(yè)生產(chǎn)有四種工藝： 煤焦油經(jīng)過分離出粗苯后經(jīng)精制生產(chǎn)純苯；石油煉制過程中得到的 C10－ C8烴餾分，在催化劑作用下芳構(gòu)化生成苯等芳烴，再經(jīng)分離得到純苯； 乙烯裝置副產(chǎn)的裂解汽油，經(jīng)過兩次催化加氫再經(jīng)分離得到純苯； 甲苯歧化，烷基轉(zhuǎn)移生產(chǎn)純苯。目前己內(nèi)酰胺生產(chǎn)需求擴大，帶動上游環(huán)己烷、環(huán)己酮的產(chǎn)量，環(huán)己烷 需求量猛增， 20xx 年全世界環(huán)己烷需求量為 240 萬 t/a， 20xx 年達到 330 萬 t/a預(yù)計 20xx 年需環(huán)己烷 390萬 t/a 。 (2) 國內(nèi)生產(chǎn)能力與產(chǎn)量的歷史及現(xiàn)狀 我國早期的環(huán)己烷裝置為國外引進技術(shù)，生產(chǎn)產(chǎn)量較少， 隨著下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國 環(huán)己烷 產(chǎn)能、產(chǎn)量不斷增長。環(huán)己烷生產(chǎn)采用變壓吸附提氫及苯氣相加氫工藝，技術(shù)先進，原材料消耗、公用工程消耗在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。 (2) 本項目采用國內(nèi)較先進的工藝流程，消耗定額低，環(huán)己烷生產(chǎn)成本也低，在市場上具有一定的競爭力。北臨日東高速、南臨菏蘭高速、京九鐵路，新石鐵路橫貫東西，交通便捷，四通八達。 (5) 節(jié)約能源、節(jié)約動力，做到充分利用裝置內(nèi)的余熱。 (3) 山東 菏澤 玉皇化工有限公司提供的有關(guān)開展可行性研究的設(shè)計條件。 編制可行性研究報告的指導(dǎo)思想和原則 (1) 采用國內(nèi)成熟先進的工藝技術(shù)和設(shè)備 ,盡量消化吸收國外引進裝置的先進技術(shù)，并力求穩(wěn)妥、先進、可靠。現(xiàn)有員工 750 余人，總資產(chǎn) 億元，固定資產(chǎn) 億元，是中國優(yōu)秀品牌企業(yè)、山東省高新技術(shù)企業(yè)、菏澤市重點工業(yè)企業(yè)第六位、菏澤市經(jīng)濟增幅最快的企業(yè)之一，于 20xx0 年入選 “中國化工企業(yè)經(jīng)濟效益 500 強、中國化工企業(yè) 500 強、中國化工助劑行業(yè) 50 強 ”。 山東 菏澤 玉皇化工有限公司 自身具有生產(chǎn)環(huán)己烷 所需的苯、 氫氣等原料，現(xiàn)有的公用工程設(shè)施裕量可以滿足裝置需要，而且裝置副產(chǎn)蒸汽可以作為苯乙烯 3 裝置加熱熱源使用，減少苯乙烯的生產(chǎn)成本，而且通過采用技術(shù)成熟的工藝技術(shù)方案，達到降低 裝置能耗物耗的目的，因此從自身的建設(shè)、公用工程條件、采用的工藝技術(shù)以及原材料供應(yīng)的優(yōu)勢來說也是可行的，因此建議新建 10萬噸 /年 環(huán)己烷 裝置。 (5) 從能源綜合利用來看， 原料氫氣來源為苯乙烯裝置的脫氫尾氣，現(xiàn)有的設(shè)施未對該尾氣進行充分利用，而是通過火炬進行燃燒，一方面造成能源浪費，另一方面對環(huán)境造成一定影響，通過建設(shè)環(huán)己烷項目，可以 通過 PSA 提氫 充分利用該脫氫尾氣，使能源得到綜合利用 ；另外裝置副產(chǎn)大量的低壓蒸汽，應(yīng)用到苯乙烯裝置的加熱設(shè) 備中，減少苯乙烯裝置的蒸汽消耗，降低苯乙烯生產(chǎn)成本。 (3) 采用的工藝流程中，盡量采取回收措施，減少三廢排放量，同時對裝置三廢處理，使其達到國家排放標準，不會對周圍環(huán)境造成影響。 表 21 近幾年 國內(nèi)環(huán)己烷產(chǎn)能 年份 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 產(chǎn)能 年份 20xx0 20xx 20xx 20xx 20xx 產(chǎn)能 108 目前國內(nèi)環(huán)己烷生產(chǎn)廠家主要有以下公司：江蘇揚農(nóng)化工集團有限公司、河南神馬、河北石焦化集團有 限公司、山東昌邑大安、山東洪業(yè)化工有限公司、中石化巴陵分公司、浙江巨化集團公司、南京東方化工公司等，總產(chǎn)量占全國產(chǎn)能的 90%以上。 另外， 進口環(huán)己 烷對 國內(nèi)市場沖擊 較大， 國際上荷蘭的 DSM 集團、日本的旭化成公司等大公司，以及德國和中國臺灣省的環(huán)己 烷 生產(chǎn)規(guī)模 都很大，并且仍在 10 不斷擴大生產(chǎn)能力，其中有部分生產(chǎn)能力是針對我國市場擴建的。 20xx 年純苯產(chǎn)量為 萬噸，進口 萬噸，表觀消費 330 萬噸。世界純苯的生產(chǎn)和消費主要集中在亞洲、北美和西歐。 表 210 20xx~20xx 年各年苯平均價格 年份 20xx0 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年 20xx 年前 8 月 5年均價 價格（元 /噸） 1 9425 4030 10000 7110 (2) 氫氣 氫氣是環(huán)己烷生產(chǎn)的另一種主要原料。 化學(xué)反應(yīng)式為： C10H10+3H2=C10H12 8000m3 變壓吸附提氫工段流程簡述 ： 苯乙烯裝置含氫尾氣經(jīng)過壓縮機增壓后，原料氣在 P=、 t≤40℃條件下進入 變壓吸附提氫工段 。產(chǎn)品氣在 ≥ 的壓力下由吸附塔頂部出來，解吸氣在 下輸出界外。有 吸附作用的物質(zhì)（一般為密度相對較大的多孔固體）被稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)（一般為密度相對較小的氣體或液體）稱為吸附質(zhì)。其特點是：吸附過程中沒有化學(xué)反應(yīng)，吸附過程進行的極快，參與吸附的各相物質(zhì)間的平衡在瞬間即可完成，并且這種吸附是完全可逆的。被吸附在固體吸 附劑表面的氣體分子又被稱為吸附相，其分子密度遠大于氣相，一般可接近于液態(tài)的密度。在溫度一定時，隨著壓力的升高吸附容量逐漸增大；在壓力一定時，隨著溫度的升高吸附容量逐漸減小。 主 反應(yīng)和反應(yīng) b為可逆反應(yīng) , 但前者為放熱反應(yīng) , 后者為吸熱反應(yīng)。 反應(yīng)機理 關(guān)于苯催 化加氫的反應(yīng)機理 , 眾說紛紜。 21 但目前被大多數(shù)研究者接受的反應(yīng)機理如下： 苯加氫按 LH 機理進行 .苯為非解離吸附，氫為解離吸附，解離產(chǎn)生的吸附態(tài)氫原子逐步加到苯環(huán)上。因而近三十年來發(fā)展非常迅速，已廣泛應(yīng)用于含氫氣體中氫氣的提純，混合氣體中一氧化碳、二氧化碳、氧氣、氮氣、氬氣和烴類的制取、各種氣體的無熱干