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正文內(nèi)容

3萬噸年二氧化碳基降解塑料項(xiàng)目(編輯修改稿)

2024-10-21 10:49 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 有關(guān)專家估計(jì),除完全降解技術(shù)以外,國(guó)內(nèi)外在降解塑料技術(shù)方面相差不大,但目前 我國(guó)降解塑料在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都存在一些問題,其原因是生產(chǎn)企業(yè)推向市場(chǎng)的產(chǎn)品基本上是部分降解產(chǎn)品,如淀粉填充型生物降解、光 /生物降解聚苯乙烯發(fā)泡餐盒,光 /生物降解聚丙烯餐盒、聚乙烯包裝袋、垃圾袋等。這些產(chǎn)品具有與普通塑料制品相似的使用性能,但降解性能較差,阻礙了降解塑料大規(guī)模進(jìn)入市場(chǎng)。 2020 年寧波天安生物有限責(zé)任公司消化吸收了中科院微生物所的技術(shù),經(jīng)過 7 年的努力建成了千噸級(jí)聚羥基烷酸酯的生產(chǎn)線,這是國(guó)內(nèi)最大的微生物發(fā)酵制備生物降解塑料的規(guī)?;a(chǎn)線。 國(guó)內(nèi)外二氧化碳聚合物的供應(yīng)現(xiàn)狀 1991 年 ,美國(guó)的空氣化學(xué)產(chǎn)品公司通過購買日本專利并改進(jìn)申請(qǐng)美國(guó)專利后, 1994 年已有二氧化碳聚合物出售。近年來日本在二氧化碳聚合物研究上有了一定的進(jìn)展。日本三菱化學(xué)公司高桑恭平進(jìn)行了二氧化碳、環(huán)氧乙烷共聚合的研究,制成了熱穩(wěn)定性高,力學(xué)性能好又可生物降解的聚碳酸亞乙酯。 目前,世界上二氧化碳基塑料的規(guī)模化生產(chǎn)線還未見報(bào)道,俄羅斯伏爾加格勒州立大學(xué)有 30 噸規(guī)模的試驗(yàn)生產(chǎn)線,韓國(guó)的浦項(xiàng)制鐵( POSCO)計(jì)劃從 2020 年開始籌建年產(chǎn) 3000 噸生產(chǎn)線,但是否已經(jīng)建成還不確定。 8 2020 年 4 月,集團(tuán)公司采用專利技術(shù),經(jīng)過 3 年 的艱苦努力,完全采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備,成功地建成了年產(chǎn) 3000 噸二氧化碳基塑料生產(chǎn)線,并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品,這是目前世界上投入運(yùn)行最大的二氧化碳基降解塑料的生產(chǎn)線。 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求情況 二氧化碳共聚物與美國(guó) Cargil Dow 公司生產(chǎn)的聚乳酸相比,兩者具有類似的透明性、阻隔性和可降解性,但二氧化碳共聚物玻璃化溫度( 360C)比聚乳酸( 560C)低,韌性比聚乳酸好,強(qiáng)度比聚乳酸低,兩者的性能可以互補(bǔ)。從綜合成本來分析,聚乳酸的最終成本具有降至 9000- 10000 元 /噸的潛力,而二氧化碳共聚物具有降至 6000- 7000元 /噸的潛力。隨著聚乳酸市場(chǎng)突破 30 萬噸級(jí),二氧化碳基塑料的市場(chǎng)也將達(dá)到 20- 30 萬噸級(jí)。由于成本較低,二氧化碳基塑料的市場(chǎng)份額會(huì)迅速增大。 據(jù)美國(guó)、日本和歐洲降解塑料協(xié)會(huì)的權(quán)威預(yù)測(cè), 2020 年降解塑料的需求超過 50 萬噸,隨后 5- 15 年將是降解塑料飛速發(fā)展的時(shí)期,預(yù)計(jì)到 2020 年為 200 萬噸, 2020 年全世界的需求將超過 2020 萬噸,中國(guó)的需求將超過 200 萬噸,因此降解塑料的市場(chǎng)前景十分廣闊。 市場(chǎng)預(yù)測(cè) 近年來我國(guó)塑料消費(fèi)不斷上升,已經(jīng)成為世界塑料生產(chǎn)和使用大國(guó),塑料垃圾量越來越大,“白色污 染”日益嚴(yán)重,必須加強(qiáng)治理。據(jù) 9 統(tǒng)計(jì)目前我國(guó)食品、醫(yī)藥、電器行業(yè)的塑料包裝年需求量在 200 萬噸以上,僅一次性塑料醫(yī)療制品每年需求就超過 20 萬噸,其中難以回收利用的一次性塑料包裝占 40%,產(chǎn)生的垃圾量每年 80 萬噸。如果其中30%以降解塑料取代,市場(chǎng)需求每年也在 20 萬噸以上。 降解塑料已得到國(guó)家有關(guān)部門的高度重視。近幾年來我國(guó)政府及有關(guān)部門出臺(tái)了一系列政策和措施,如 1996 年鐵道部發(fā)出禁止使用聚苯乙烯發(fā)泡餐盒的通知。其后杭州、株洲、汕頭、武漢、廈門、福州、廣州、長(zhǎng)春、哈爾濱等城市也相繼出臺(tái)了禁止使用一次性聚苯乙烯 餐具的規(guī)定,大連、張家口等城市出臺(tái)了禁止使用不易降解的聚乙烯包裝袋的規(guī)定。 1996 年國(guó)家頒布的《中華人民共和國(guó)固體廢棄物處理法》,對(duì)地膜、一次性包裝塑料制品的使用也作了相關(guān)限制,國(guó)家環(huán)保局也將降解材料列入環(huán)保產(chǎn)品。這些措施對(duì)降解塑料占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)提供了十分有利的機(jī)遇。 國(guó)際市場(chǎng)上全降解塑料的價(jià)格普遍高于 30000 元 /噸,限制了降解塑料的大規(guī)模應(yīng)用。針對(duì)世界綠色和平組織的巨大壓力, 2020 年 3 月美國(guó)和澳大利亞政府承諾:如果普通全降解塑料的市場(chǎng)價(jià)格低于 20200元 /噸,醫(yī)用全降解塑料的售價(jià)在 25000 元 /噸,政府 將給予生產(chǎn)和銷售全降解塑料的公司一定補(bǔ)貼,并制定推廣全降解塑料的政策法規(guī)。因此,我們?nèi)裟芤陨鲜鰞r(jià)格出口,只需占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)的 10- 20%,年需求量就可達(dá)到 10- 20 萬噸。 本項(xiàng)目的最終產(chǎn)品為完全降解塑料,屬于高科技專利產(chǎn)品,國(guó)際上正處于導(dǎo)入期階段,但隨著技術(shù)和市場(chǎng)的逐漸完善,該產(chǎn)品將進(jìn)入 10 迅速成長(zhǎng)期。 從國(guó)內(nèi)外的需求來看,本項(xiàng)目的產(chǎn)品具有巨大的市場(chǎng)潛力,若能降低成本,以每噸 20200 元- 25000 左右的價(jià)格銷售,是完全有希望在近幾年達(dá)到 10 萬噸 /年的生產(chǎn)規(guī)模并占領(lǐng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。 主要原材料價(jià)格分析及預(yù)測(cè) 本項(xiàng)目的主要原料有二氧化碳、環(huán)氧化物等,其價(jià)格見下表。 主要原材料的價(jià)格及其供應(yīng)情況表 原料 價(jià)格(元 / 噸) 產(chǎn)地 二氧化碳 500 原產(chǎn)地,管道輸送 環(huán)氧丙烷 11000 錦西石化,專用槽車運(yùn)輸 甘油 8000 北京 ,運(yùn)輸距離大約 1000 公里 甲醇 2020 油田,汽車運(yùn)輸 溴乙烷 10000 天津,鐵桶,汽車運(yùn)輸 本項(xiàng)目的二氧化碳和甲醇均由 公司 內(nèi)部供應(yīng),數(shù)量充足,質(zhì)量可滿足工藝要求,價(jià)格分別穩(wěn)定在 500 元 /噸和 1800 元 /噸左右。 環(huán)氧丙烷由 *****集團(tuán)供應(yīng),國(guó)內(nèi)環(huán)氧丙烷近 4 年的價(jià) 格變化如圖1 所示,從圖中可知:隨著環(huán)氧丙烷用量的增加,其價(jià)格(平均值)有上升趨勢(shì),但已逐漸趨于平穩(wěn)。 若加上運(yùn)輸費(fèi)和包裝費(fèi),每噸需增加1500 元左右。 環(huán)氧丙烷的價(jià)格主要受運(yùn)輸距離、產(chǎn)能規(guī)模、原料價(jià)格及工藝的影響。 11 6000650070007500800085002020 2020 2020 2020環(huán)氧丙烷 圖 1 2020~ 2020 年環(huán)氧丙烷的價(jià)格波動(dòng)情況 甘油、溴乙烷等屬于基本有機(jī)化工產(chǎn)品,國(guó)內(nèi)產(chǎn)量充足,價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定。 上述價(jià)格來源于調(diào)研、網(wǎng)上查詢、電話咨詢生產(chǎn)廠家、相關(guān)化工報(bào)刊及技術(shù)方提供等。 目標(biāo)市場(chǎng)的分析與預(yù)測(cè) 市場(chǎng)細(xì)分 本項(xiàng)目產(chǎn)品面向國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。國(guó)外主要銷往美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家;國(guó)內(nèi)主要面向東北、華北及中原地區(qū)的食品包裝、食品保鮮、一次性泡沫塑料及餐具、一次性醫(yī)藥包裝等行業(yè)。 目標(biāo)市場(chǎng) 我們目前產(chǎn)品的主要用戶為日本、美國(guó)大的塑料制品公司。國(guó)內(nèi)主要用戶為寧波天安生物制品公司、山東威高科技公司等。 12 3 建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案 建設(shè)規(guī)模 根據(jù) CO2 高效固定為全降解塑料技術(shù)完善程度、規(guī)模效益和市場(chǎng)狀況等 多因素綜合考慮 ,確定二氧化碳基降解塑料項(xiàng)目的生產(chǎn)規(guī)模為 3萬噸 /年。 產(chǎn)品方案 根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)開 發(fā)現(xiàn)狀和市場(chǎng)需求,通過調(diào)整生產(chǎn)工藝、技術(shù)配方、后處理工藝等可生產(chǎn)保鮮膜樹脂、食品包裝材料樹脂、 泡沫板材樹脂 和餐盒材料樹脂等四大系列產(chǎn)品。具體品種及其產(chǎn)量見下表。 產(chǎn)品方案一覽表 品種 產(chǎn)量(噸) 保鮮膜樹脂 5000 泡沫板材樹脂 10000 食品包裝材料樹脂 7000 餐盒材料樹脂 8000 13 4 場(chǎng)址選擇 位置現(xiàn)狀 場(chǎng)址建設(shè)條件 資源情況 ***公司,有豐富的二氧化碳資源。 2020 年,預(yù)測(cè)儲(chǔ)量約為 200億立方米,現(xiàn)正常生產(chǎn)井有萬 萬 11萬 118 三口井。根據(jù)測(cè)算, 3口井年合理采氣量為 42429 噸,最大生產(chǎn)能力為年產(chǎn)二氧化碳液體 6萬噸。 2020 年, ***已完成 3 萬噸 /年高純度 CO2 的凈化生產(chǎn)線,提純后 CO2 純度可達(dá)到 %。從二氧化碳的質(zhì)量和儲(chǔ)量上看,完全可以滿足本項(xiàng)目的要求。 地形、地貌情況 擬選廠地多為草原地帶,無任何建、構(gòu)筑物,不需拆遷,該區(qū)地勢(shì)平坦,平均海拔 158~ 159m,由于地處荒地,地勢(shì)相對(duì)較低洼,不屬于泄洪區(qū)。 工程地質(zhì)及氣象條件 該區(qū)地震烈度為 VII 度,最大凍土深度 。全年平均氣溫 ℃ , 月平均最高氣溫 28℃, 最低氣溫 ℃,極端最高氣溫為 ℃ , 極端最低氣溫為 ℃。年平均降雨量為 ,多集中在 7~ 8 月份,年最大降雨量為 ,日最大降雨量為 。日最大積雪量 14 為 ,最大積雪深度為 280mm,最多積雪天數(shù) 130 天,最少積雪天數(shù) 14 天,積雪平均天數(shù) 天。全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng),主導(dǎo)風(fēng)向頻率為 15%,年平均風(fēng)速為 ,最大風(fēng)速為 20m/s。 交通運(yùn)輸 公路交通比較便利,有柏油公路直達(dá)農(nóng)安縣和德惠市。但無直通鐵路,西距農(nóng)安縣城 25 公里,東距德惠 市區(qū) 28 公里。 **縣現(xiàn)有兩條符合危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)蔫F路專用線:一是生產(chǎn)資料專用線;二是石油公司專用線。原料和產(chǎn)品運(yùn)輸均可使用上述專用線。 環(huán)境保護(hù)條件 通過密閉的流程、完善的回收系統(tǒng),基本上沒有“三廢”排放,是一條環(huán)保生產(chǎn)線。 擬對(duì)廠區(qū)進(jìn)行綠化美化,種植花草,改善生產(chǎn)區(qū)周圍空氣的質(zhì)量。 公用設(shè)施條件 供電條件及通訊 該項(xiàng)目的電源規(guī)劃引自 **專用出口,用電容量 2500KW,備用電源由柴油發(fā)電機(jī)提供。 供水條件 根據(jù) *公司和水資源辦提供的資料 ,農(nóng)安縣無三系水,現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水均為四系地表水,深度為 3050 米,開采井距 450 米。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,為了不 15 與農(nóng)業(yè)爭(zhēng)水和避免糾紛,我們的地下水將取自該地區(qū) 150200 米深的姚家組有水層,水層最大厚度為 810 米,最小厚度為 24 米。由于本項(xiàng)目用水量不大,而且 80%是循環(huán)水。地下水可以滿足本項(xiàng)目的工業(yè)和日常生活用水。 防洪、防潮及排澇條件 依據(jù)水文地質(zhì)資料,該區(qū)為枯水區(qū),即使在雨水多發(fā)年,該區(qū)不會(huì)形成洪澇災(zāi)害,但是為節(jié)約良田,不占用耕地,選擇了地勢(shì)相對(duì)低洼、荒地,為了廠區(qū)在雨水季節(jié)的排澇、防潮,廠址在原地 坪標(biāo)高的基礎(chǔ)上墊土厚 ,依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì),西高東低坡向,按 3‰ 坡度,順自然地形,雨水排在廠區(qū)的東側(cè)。這樣布局,不僅可節(jié)約耕地,同時(shí)減少土方量,使廠區(qū)的建、構(gòu)筑物在雨季滿足了防洪、防潮及排澇的要求。 征地及拆遷 我們已與有關(guān)部門研究征地事宜,正在進(jìn)行擬選廠址土地的審批工作,現(xiàn)進(jìn)展順利。因是新建工程,所用土地內(nèi)無任何建筑物和民宅,無拆遷困難。 16 5 技術(shù)、設(shè)備、工程方案 技術(shù)及設(shè)備 技術(shù)方案 根據(jù)國(guó)內(nèi)外完全降解塑料的研究現(xiàn)狀,經(jīng)過多方比較和論證,在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 研究所 選擇了以二氧化碳 和環(huán)氧丙烷為主要原料,生產(chǎn)完全降解塑料。 在技術(shù)上,研究所擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。該項(xiàng)目的整體研究處于國(guó)際先進(jìn)水平,在研究過程中,獲 5 項(xiàng)中國(guó)專利和 3 項(xiàng)美國(guó)專利。 從原料來源上看,公司有豐富的二氧化碳資源,且質(zhì)量好、純度高;而環(huán)氧丙烷為基本有機(jī)化工原料,來源廣泛。 在環(huán)境保護(hù)方面,整個(gè)生產(chǎn)過程為全密閉流程,基本實(shí)現(xiàn)了無“三廢”排放。 工藝方案及流程 工藝路線總述 將催化劑的各組份在無水無氧催化劑制備釜中混合,在二氧化碳?xì)獗Wo(hù)下陳化后打入無水無氧的聚合釜中,加入計(jì)量的環(huán)氧丙烷,將二氧 化碳?xì)怏w充入聚合釜中至 30- 40 大氣壓,隨后將反應(yīng)溫度控制在60- 800C,聚合反應(yīng)進(jìn)行 6- 10 小時(shí)后結(jié)束聚合過程,泄壓后將產(chǎn)物在保溫下送到后處理釜中,以少量甲醇處理聚合物,然后進(jìn)行離心分 17 離,固體物料烘干,造粒,得到二氧化碳聚合物母料。液體物料進(jìn)行分餾回收,回收單體、甲醇以及反應(yīng)中產(chǎn)生的碳酸丙烯酯。二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過冷卻脫除殘余的單體,再進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。整個(gè)過程是一個(gè)全封閉、無泄漏、無污染的環(huán)保生產(chǎn)工藝流程。 工藝技術(shù)來源 該項(xiàng)目的工藝技術(shù)均由 研究所 提供,經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室和 3000 噸 /年的中試試驗(yàn),該 技術(shù)已成熟和完善。 18 生產(chǎn)總流程 生產(chǎn)總流程: 主要設(shè)備方案 根據(jù)二氧化碳聚合物的聚合過程,本項(xiàng)目共分為前處理車間(原料凈化系統(tǒng))、催化車間、聚合車間、后處理車間,還有控制系統(tǒng)、包裝系統(tǒng)及存貯系統(tǒng)等。 本項(xiàng)目的設(shè)備分為非標(biāo)設(shè)備和定型設(shè)備兩種。主要設(shè)備 50多臺(tái)套,見下表。 稀土配合物 烷基鋅 多元醇 復(fù)合、陳化 2- 10h 稀土組合 催化劑 無水無氧高壓釜中進(jìn)行聚合反應(yīng) 6- 10h 環(huán)氧化物 常壓回流 2- 10h CO2 保護(hù)下加入 泄壓 回收 CO2 及環(huán)氧化物單體 出料,白色聚合物 成品 用于普通包裝材料 成品。用于食品、醫(yī)用包裝材料 19 主要設(shè)備及投資一覽表 序號(hào) 設(shè)備名稱 來源 數(shù)量 (臺(tái) /套 ) 備注 1 高壓反應(yīng)釜及溫控系統(tǒng) 8 6- 10m3 全流程 DCS 控制系統(tǒng) 2 輸送泵 8 3 聚合后處理設(shè)備 4 淋洗、除去稀土催化劑,單體、反應(yīng)副產(chǎn)物回收 4 干燥設(shè)備 4 5 精餾設(shè)備 4 6 液體儲(chǔ)槽 16 7 分離設(shè)備 2 二氧化碳及環(huán)氧化物單體分離及循環(huán)使用裝置 8 造粒裝置 4 9 催化劑制備系統(tǒng) 1 10 輔助設(shè)備 合計(jì) 51 工程
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