【正文】 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、各種氣體的無熱干燥等。 反應(yīng)機理 關(guān)于苯催 化加氫的反應(yīng)機理 , 眾說紛紜。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。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。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。 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。 20xx 年純苯產(chǎn)量為 萬噸，進口 萬噸，表觀消費 330 萬噸。 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。 (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?，F(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 ”。 (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。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。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。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 。 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 ％。 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。 中間產(chǎn)品氫氣 表 32 氫氣規(guī)格表 項目 指標(biāo) 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(yuǎn)距離控制。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)。 。有人認(rèn)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)。 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。 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。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。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。其吸附過程一般進行的很慢，且解吸過程非常困難。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。 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。 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(biāo)市場分析和價格預(yù)測 目標(biāo)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。 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。 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(xì)化工中間體環(huán)己烷。 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。 (2) 本項目原材料和產(chǎn)品涉及易燃、易爆的氣體和液體，裝置建設(shè)必須安全可靠，裝置布置合理，并嚴(yán)格執(zhí)行國家防火規(guī)范。 山東 荷澤 玉皇化工有限公司 具備建設(shè)環(huán)己烷裝置良好的建廠條件，現(xiàn)有廠區(qū)有足夠的空閑土地，不需另外 征地，環(huán)己烷所需的主要原料苯及氫氣通過現(xiàn)有裝置得到供應(yīng)，現(xiàn)有的公用工程（水、電、蒸汽等）均能滿足 10萬噸 /年環(huán)己烷項目的要求，而不需要新建或擴建。 5 附表 11 10 萬噸 /年環(huán)己烷裝置主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表 序號 項目名稱 單 位 數(shù) 量 備 注 一 生產(chǎn)規(guī)模 1 環(huán)己烷 kt/a 100 二 產(chǎn)品方案 環(huán)己烷 kt/a 100 三 年操作時 小時 8000 四 主要原材料、燃料用量 苯 kt/a 含氫尾氣 Nm3/a ?107 (體積含量 91%) 五 公用工程消耗量 1 水 工業(yè)水 t/h 1 間歇 循環(huán)水 t/h 2 供電 年耗電量 kW ?1010 3 供汽 副產(chǎn)蒸汽 t/h 消耗蒸汽 t/h t/h 4 冷凍水 t/h 六 三廢排放量 處理前 1 廢水 m3/h 間歇 2 廢氣 Nm3/h 1491 3 廢催化劑 t/a 開車裝填量 七 運輸量 kt/a 1 運入量 kt/a 6 序號 項目名稱 單 位 數(shù) 量 備 注 2 運出量 kt/a 八 裝置定員 人 43 其中：生產(chǎn)工人 人 38 管理人員 人 5 九 總占地面積 m2 2324 十 單位產(chǎn)品綜合能耗 kg標(biāo)油 /t 十一 工 程項目投資 1 本項目建設(shè)總投資 萬元 資本金占籌措資額 100% (1) 建設(shè)投資 萬元 (2) 固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅 萬元 0 (3) 建設(shè)期利息 萬元 0 (4) 流動資金 萬元 2 本項目籌資額 萬元 十二 年銷售收入（不含稅） 萬元 十三 成本和費用 年平均總成本（不含稅） 萬元 0 十四 年平均利潤總額 萬元 十五 年平均銷售稅金及附 加 萬元 十六 財務(wù)評價指標(biāo) 1 年平均投資利潤率 % 2 年平均投資利稅率 % 3 年平均資本金利潤率 % 4 貸款償還期 年 0 含建設(shè)期 5 投資回收期 所得稅前 年 含建設(shè)期 所得稅后 年 含建設(shè)期 10 所得稅前內(nèi)部收益率 % 7 序號 項目名稱 單 位 數(shù) 量 備 注 7 所得稅后內(nèi)部收益率 % 8 自有資金內(nèi)部收益率 % 9 所得稅前凈現(xiàn)值 萬元 基準(zhǔn)收益率取 12% 10 所得稅后凈現(xiàn)值 萬元 基準(zhǔn)收益率取 12% 11 盈虧平衡點 % 用生產(chǎn)能力利用率表示 8 第二章 市場分析和價格預(yù)測 產(chǎn)品市場分析和價格預(yù)測 國內(nèi)外生產(chǎn)能力與產(chǎn)量的歷史及現(xiàn)狀 (1) 國外生產(chǎn)能力與產(chǎn)量的歷史及現(xiàn)狀 1898 年首次用苯加氫制得環(huán)己烷，發(fā)展至今環(huán)己烷已經(jīng)成為一種重要的石油化工原料。國內(nèi)企業(yè)不得不早作打算，及早制定應(yīng)對措施，保持競爭的主動地位。 表 25 20xx～ 20xx 年中國純苯供需狀況（單位 萬噸） 項目 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx0 20xx* 進口量 70 50 出口量 9 9 產(chǎn)量 185 199 214 3010.1 3100 1000 表觀需求 229 330 430 1050 *為預(yù)測值 圖 2－ 1 國內(nèi)苯價格走勢圖 根據(jù)國內(nèi)苯價格走勢圖， 20xx 年苯平均價格在 3350 元 /噸， 20xx0 年均價基本上為 7500 元 /噸以上。除油器一開一備， 吸附飽和后一次性更換吸附劑，約兩年一換?；瘜W(xué)吸附是指吸附劑與吸附質(zhì)間發(fā)生有化學(xué)反應(yīng)，并在吸附劑表面生成化合物的吸附過程。 PSA 制氫裝置所利用的就是吸附劑的這 一特性。 苯加氫制環(huán)己烷的主反應(yīng)是一個放熱的、體積減小的可逆反應(yīng) , 反應(yīng)的平衡常數(shù)在高溫下顯著降低，因此 ， 低溫和高壓對該反應(yīng)是有利的。 由 式 (c)得到 動力學(xué)方程為 r=kθHθB=k(bHPH)1/2bBPB/[1+bBPB+(bHPH)1/2]2 因氫為弱吸附， bHbB, bB PB(bHPH)1/2,所以 (bHPH)1/2 可忽略，上式簡化為 r=k(bHPH)1/2bBPB/[1+bBPB]2 此公式為苯加氫 催化劑的動力學(xué) 機理方程式。 減壓工序 ： 通過一次或多次的均壓降壓過程，將床 層死空間氫氣回收。但也有文獻指出 , 同時往苯環(huán)上加 3 個 氫分子才是控制步驟。c 環(huán)己烷的裂解反應(yīng)生成甲烷。 在物理吸附中，各種吸附劑對氣體分子之所以有吸附能力是由于處于氣、固 19 相分界面上的氣體分子的特殊形態(tài)。為保證裝置安全生產(chǎn)，所有現(xiàn)場儀表均選擇符合安裝地點的危險區(qū)域等級劃分的防爆儀表，并在危險區(qū)域內(nèi)設(shè)置可燃?xì)怏w報警傳感器，此信號送至 DCS 系統(tǒng)進行監(jiān)視和報警。 年操作時 : 8000 小時。到 20xx 年全