【正文】 ............................................. 54 對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的影響 ......................................................................... 54 對資源的利用 ................................................................................. 54 參考文獻(xiàn) .......................................................................................... 56 2020 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計(jì)組 2 第一章 總論 項(xiàng)目名稱 神華 化工 集團(tuán) MTP 工藝年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目。 項(xiàng)目概況 丙烯是僅次于乙烯的一種重要的基本化工原料，其主要用于生產(chǎn)聚丙烯、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、環(huán)氧乙烷、丙烯酸以及異丙醇等。與此同時，化工行業(yè)對于丙烯的消費(fèi)需求也在不斷的加大。因此，開發(fā)研究新的丙烯技術(shù)就成為了國際化工行業(yè)的熱點(diǎn)問題。要求能夠得到較大產(chǎn)量的丙烯，以此來滿足社會發(fā)展對于丙烯的一部分需求。 編制依據(jù) （ 1） 2020 年 “ 三井化學(xué)杯 ” 第五屆 大學(xué)生化工設(shè)計(jì) 競 賽邀請賽指導(dǎo)書。 （ 3）三坰梁工業(yè)園區(qū)企業(yè)投資規(guī)劃的相 關(guān)資料。 編制原則 2020 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計(jì)組 3 （ 1）認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家基本建設(shè)的各項(xiàng)方針、政策和有關(guān)規(guī)定，執(zhí)行國家及各部委頒發(fā)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 （ 3）設(shè)計(jì)中盡可能節(jié)能降耗，并考慮今后項(xiàng)目的建設(shè)要求。 （ 5）注重勞動安全和衛(wèi)生， 設(shè)計(jì)文件應(yīng)符合國家有關(guān)勞動安全、勞動衛(wèi)生及消防等標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求。 研究范圍 本項(xiàng)目的研究范圍包括 MTP 工藝的工藝特點(diǎn)， C4 處理工藝，產(chǎn)品規(guī)模及方案，建廠條件，公用工程及輔助設(shè)施，節(jié)能、節(jié)水、減排措施， “ 三廢 ”處理及環(huán)境保護(hù)，安全、消防及勞動保護(hù)措施，企業(yè)組織及定員，項(xiàng)目實(shí)施規(guī)劃，投資估算及資金來源，產(chǎn)品成本及經(jīng)濟(jì)效益分析等。 本項(xiàng)目建設(shè)意義 塑料大部分是以原油為原 料加工生產(chǎn)的，特別是用量最大的塑料原料 聚乙烯、聚丙烯，幾乎都是以原油為原料（如石腦油）通過裂解生產(chǎn)的，由于原油資源的短缺和油價的持續(xù)走高，聚乙烯、聚丙烯日顯短缺和價格一路走高，特別是中國目前對塑料的需求的快速增長，供需矛盾越來越大。因此說，國內(nèi)還需要大量烯烴來填補(bǔ)這個很大的缺口。煤制甲醇已經(jīng)成熟， 關(guān)鍵是甲醇制烯烴技術(shù)，該技術(shù)是將甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴，并分離出單體乙烯、丙烯和丁烯等產(chǎn)物，供下游裝置使用（如聚合等）。特別是在國內(nèi)外均有即將建成投產(chǎn)的裝置，其巨大的發(fā)展?jié)摿?，已?jīng)引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，尤其是對于石油資源缺乏、煤炭資源豐富的我國有十分重要的意義。由于甲醇可以由煤制取，甲醇制烯烴技術(shù)的工業(yè)化，將開辟由煤炭經(jīng)氣化生產(chǎn)基礎(chǔ)有機(jī)化工原料的新工藝路線，有利于改變傳統(tǒng)煤化工的產(chǎn)品格局，是實(shí)現(xiàn)煤化工向石油化工延伸發(fā)展的有效途徑，同時高油價會為企業(yè)創(chuàng)造更多的發(fā)展空間，為企業(yè)帶來更好的投資效益。 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及對低碳烯烴需求的日漸攀升，作為丙烯生產(chǎn)原料的石腦油、輕柴油等原料資源，面臨著原油短缺而嚴(yán)重越來越短缺局面。 乙烯是石油和化學(xué)工業(yè)的龍頭，乙烯的生產(chǎn)裝置規(guī)模、產(chǎn)量和技術(shù)裝備水平標(biāo)志著國家石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展水平，也極大的影響著下游產(chǎn)品的競爭能力。目前乙烯主要用于 PE、 EO/EG/PET、VCM/PVC 等產(chǎn)品的生產(chǎn)。通常丙烯有三個級別 ： 即煉廠級丙烯（丙烯含量為 5070%）、化學(xué)級丙烯（丙烯含量為 9296%）和聚合級丙烯（丙烯含量 ≥%）。甲醇制烯烴項(xiàng)目的建設(shè)對于促進(jìn)一個企業(yè)和地方，甚至國家調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，2020 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計(jì)組 5 促進(jìn)下游產(chǎn)品發(fā)展，保證市場、繁榮經(jīng)濟(jì)、提供社會就業(yè)機(jī)會等方面，都會起到十分重要的作用。 目前甲醇生產(chǎn)根據(jù)原料來源有三大工藝：煤氣化、天然氣和焦?fàn)t煤氣 。如果通過甲醇制烯烴一旦工業(yè)化，那將會在石油化工領(lǐng)域翻開新的一頁，這對于我國化工行業(yè)，甚至是整個社會的發(fā)展都將具有建設(shè)性的意義。當(dāng)丙烯的需求量繼續(xù)增加，本廠在經(jīng)過一段時間的發(fā)展之后，可以利用廠區(qū)預(yù)留地來擴(kuò)大企業(yè) 規(guī)模，此時，本項(xiàng)目的生產(chǎn)技術(shù)和流程將會更加的成熟，此時擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，將會極大的增加本廠的經(jīng)濟(jì)效益，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來更大的收益。 2020 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計(jì)組 6 第二章 產(chǎn)品市場分析 物質(zhì)性質(zhì) 丙烯 1）物理性質(zhì) 丙烯（ CH2=CHCH3）常溫下為無色、無臭、稍帶有甜味的氣體。丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生產(chǎn)聚丙烯、丙烯腈、異丙烯、丙酮和 環(huán)氧乙烷等。丙烯在酸性催化劑（硫酸、無水氫氟酸）存在下聚合，生成二聚體、三聚體和四聚體的混合物，可用作高辛烷值燃料。丙烯與乙烯共聚可生成乙丙橡膠。丙烯在酸性催化劑存在下與苯反應(yīng)，生成異丙苯 ，它是合成苯酚和丙酮的原料。丙烯在催化劑存在下與氨和空氣中的氧起氨氧化反應(yīng)，2020 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計(jì)組 7 生成丙烯腈，它是合成塑料、橡膠、纖維等高聚物的原料。 乙烯 1）物理性質(zhì) 乙烯（ CH2=CH2）在常溫下是無色、稍有氣味的氣體，其密度比空氣的小。世界上 已經(jīng)將乙烯產(chǎn)量作為衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。少量的具有淡淡的甜味 溶解性 不溶于水，溶于四氯化碳等有機(jī)溶劑 主要用途 制造塑料、合成乙醇、乙醛、合成纖維等重要原料 2）化學(xué)性質(zhì) 乙烯是由兩個碳原子和四個氫原子組成的化合物。乙烯是合成纖維、合成 橡膠、合成塑料（聚乙烯及 聚氯乙烯 ）、合成乙醇 （酒精）的基本 化工原料 ，也用于制造氯乙烯、 苯乙烯 、 環(huán)氧乙烷 、醋酸、 乙醛 、乙醇和炸藥等，尚可用作水果和蔬菜的催熟劑，是一種已證實(shí)的植物激素 。 1）丙烯用于生產(chǎn)聚丙烯 由丙烯生產(chǎn)的聚丙烯，約占全球丙烯需求量的 58%，在我國這一比例更是高達(dá)約 75%，而隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，社會對于聚丙烯的需求量勢必將會繼續(xù)增加，因此用于生產(chǎn)聚丙烯的主要原料丙烯的用量也將隨著加大，所以丙烯的產(chǎn)量也應(yīng)該跟上其需求量的步伐，以滿足社會對于其下游產(chǎn)品 聚丙烯的需求。 例如， 生產(chǎn)丙烯腈的主要原料就是丙烯。環(huán)氧丙烷主要用于生產(chǎn)聚醚多元醇、丙二醇和各類非離子表面活性劑等，其中聚醚多元醇是圣餐聚氨酯泡沫、保溫材料、彈性體、膠黏劑和涂料等的重要原料，各類非離子表面活性劑在石 油、化工、農(nóng)藥、紡織、日化等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。 4）丙烯用于生產(chǎn)丙酮 丙烯的另外一個重要的用途就是生產(chǎn)丙酮。在精密銅管制造行業(yè)中，丙酮經(jīng)常被用于擦拭銅管上面的黑色墨水。 乙烯消費(fèi)領(lǐng)域 乙烯是化工行業(yè) 極其 重要的最基本的基礎(chǔ)化工原料，它是無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)之間的橋梁。其中乙烯用量最大的是生產(chǎn)聚乙烯，約占乙烯消耗量的 45%，其次是由乙烯生產(chǎn)的二氯乙烷和氯乙烷，另外乙烯氧化還可以制取環(huán)氧乙烷和乙二醇，乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高級醇。因此，乙烯在化工行業(yè)有個廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，市場對于丙烯的 消費(fèi)在短期內(nèi)將會是供不應(yīng)求的狀態(tài)。它是塑料的最主要的成分，其再塑料中的含量一般在 40%100%。生產(chǎn)合成樹脂的最主要的原料就是乙烯。 2）乙烯用于生產(chǎn)合成纖維 合成纖維作為重要的紡織纖維，其地位已經(jīng)超過天然纖維，廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，其中最重要的就是服裝行業(yè)。它以小分子的有機(jī)化合物為原料，其中乙烯為生產(chǎn)合成纖維的一種重要原料。乙烯直接水化法制取乙醇是工業(yè)上常用的方法之一，此外，乙烯還可用來制取高級醇。合成橡膠一般在性能上不如天然橡膠全面，但它具有高彈性、絕緣性、 氣密性、耐油、耐高溫或低溫等性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通及日常生活中，其中的乙丙橡膠以乙烯和丙烯為主要原料合成，耐老化、電絕緣性能和耐臭氧性能突出。其中環(huán)氧乙烷和乙二醇，二氯乙烷和氯乙烯，乙苯和苯乙烯，以及乙醇和乙醛，是乙烯的主要消費(fèi)產(chǎn)品。乙烯烴化制取的苯乙烯是合成橡膠工業(yè)中重要的原料，一下氧化制取的 乙醛在日常生活中有廣泛的應(yīng)用。 產(chǎn)品市場分析 丙烯市場分析 丙烯是僅次于乙烯的一種重要有機(jī)石油化工基本原料，它主要用于生產(chǎn)聚 丙烯 、苯酚、丙酮、丁醇、辛醇、丙烯腈、環(huán)氧丙烷、丙烯酸 以及異丙醇等，其他用途還包括烷基化油、催化疊合和二聚，高辛烷值汽油調(diào)合料等。與此同時，世界丙烯的生產(chǎn)發(fā)展也很快。與此同時，亞洲，尤其是中東地區(qū)在世界丙烯市場卻扮演著越來越重要的角色， 2020 年以前世界新增的丙烯產(chǎn)能也主要集中在這一地區(qū)，約占全球新增2020 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計(jì)組 11 總能力的 76%。 2020 年我國丙烯總產(chǎn)能約為 1050 萬噸，其裝置主要集中在中石化和中石油兩大集團(tuán)，約占我國丙烯總產(chǎn)能的 90%。同時，隨著大型 乙烯 生產(chǎn)裝置的建成及現(xiàn)有乙烯生產(chǎn)裝置的挖潛改造工作完成，我國 乙烯 裝 置聯(lián)產(chǎn)丙烯的生產(chǎn)能力得到了增加，同期煉廠丙烯的產(chǎn)出也在逐漸提高。中國 2020 年的丙烯產(chǎn)能達(dá)到 1380 萬噸 /年。 據(jù)專家預(yù)測，將來 將有大量丙烯衍生物進(jìn)口，中國丙烯開發(fā)利用前景廣闊。 20 世紀(jì) 80 年代，世界乙烯產(chǎn)業(yè)主要集中在北美、歐洲和日本。近年來，世界新增乙烯投資大部分東移，一是集中投向資源豐富而廉價的中東地區(qū)，二是向具有旺盛市場需求及巨大增長潛力的亞洲市場，尤其是向中國和印度市場轉(zhuǎn)移。中國乙烯工業(yè)的發(fā) 展帶動了精細(xì)化工、輕工紡織、汽車制造、機(jī)械電子、建材工業(yè)以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中發(fā)揮著積極2020 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計(jì)組 12 作用。 中國經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展和需求的強(qiáng)勁增長已成 為世界石化工業(yè)發(fā)展的重要推動力，中國也已成為全球石化產(chǎn)品競爭的共同市場。 產(chǎn)品市場需求與發(fā)展動向 丙烯市場需求與發(fā)展動向 近年來，由于丙烯下游產(chǎn)品的快速發(fā)展，極大的促進(jìn)了中國丙烯需求量的快速增長。 到 2020 年，乙烯聯(lián)產(chǎn)丙烯的生產(chǎn)能力達(dá)到約 722 萬噸 /年，丙烯總生產(chǎn)能力將達(dá)到 1080 萬噸 /年。但同期下游裝置對丙烯的需求量年均增長速度達(dá)到 %，丙烯資源供應(yīng)略微緊張 。從當(dāng)量需求來看，丙烯供需矛盾十分突出。預(yù)計(jì)到 2020 年，中國對丙烯的當(dāng)量需求將達(dá)到 1905 萬噸，供需缺口將達(dá)到 825 萬噸，屆時還將有大量丙烯衍生物進(jìn)口，中國丙烯開發(fā)利用前景的廣闊。一個百萬噸級乙烯項(xiàng)目投產(chǎn)，可帶動下游 1000 多億元產(chǎn)業(yè)投資。作為一個汽車生產(chǎn)大國、家電消費(fèi)大國、紡織品出口大國，隨著加工制造業(yè)產(chǎn)量的不斷攀升，國內(nèi)市場對乙烯及其下游產(chǎn)品的需求正在不斷增加。 從美國、西歐、日本等發(fā)達(dá)國家和一些發(fā)展中國家和地區(qū)的石化工業(yè)發(fā)展歷程來看，在經(jīng)濟(jì)起飛階段，乙烯當(dāng)量需求的增長速度往往是同期 GDP 增長速度的 倍左右。 2020 年至 2020 年間，我國乙烯當(dāng)量消費(fèi)量的年均增長率為 %，到 2020 年達(dá)到 2700 萬噸 。 2020 年我國乙烯消費(fèi)結(jié)構(gòu)大概為：聚乙烯占總消費(fèi)量的 %，乙二醇為 %， PVC 為 12％，苯乙烯為 10%。 巨大的需求為我國乙烯工業(yè)的加快發(fā)展提供了廣闊的市場空間，與此同時，作為工業(yè)生產(chǎn)的上游產(chǎn)品，乙烯的生產(chǎn)能力也往往被看作是一個國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的體現(xiàn)。 產(chǎn)品目標(biāo)市場 2020 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計(jì)組 14 根據(jù)本廠的生產(chǎn)規(guī)模，適合為大中型企業(yè)提供丙烯 、 乙烯原料。同時，隨著本廠的發(fā)展， 市場 也 將 會 逐步擴(kuò)大。 2020 年“三井化學(xué)杯”第五屆大學(xué)生化工設(shè)計(jì)競賽 —— 年產(chǎn) 45 萬噸丙烯 、副產(chǎn) 13 萬噸乙烯 項(xiàng)目 西北大學(xué) Green Light 設(shè)計(jì)組 15 第三章 工藝方案的確定 工藝方案的選擇與比較 丙烯作 為僅次于乙烯的一種石油基礎(chǔ)化工原料，使得它隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行業(yè)對丙烯的需求也在不斷的增加。其中乙烯與丙烯的產(chǎn)量比為 2:1，無論從技術(shù)角度還是工業(yè)角度來看，乙烯裂解裝置副產(chǎn) C C4都作為副產(chǎn)品處理，理論上說