年产20/30万吨环氧丙烷项目
索引号:6108210014/-2017-001917 发布时间:2017-08-11 11:06:00

1.1 产品概述

环氧丙烷又名甲基环氧乙烷或氧化丙烯(英文名称Propylene Oxide,简称PO),在常温常压下为无色透明液体,具有类似醚类气味,主要物性:沸点(101kPa34.23℃,凝固点-112.13℃,相对密度(d2040.859,蒸汽压(25℃)75.86kPa,闪点-37℃,爆炸极限(在空气中)3.1~27.5%VOL),可与丙酮、四氯化碳、乙醚、甲醇等多种溶剂互溶。环氧丙烷化学性质活泼,易开环聚合,可与水、氨、醇、二氧化碳反应,生成相应的化合物或聚合物。在含有两个以上活泼氢的化合物上聚合,生成的聚合物通称聚醚多元醇。

环氧丙烷主要用于聚醚多元醇的生产;其次是用于表面活性剂、碳酸丙烯酯和丙二醇的生产。另外,在丙二醇醚、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、改性淀粉、丙烯酸羟丙酯以及其它方面有所应用。环氧丙烷的衍生物产品有近百种,是精细化工产品的重要原料,广泛用于汽车、建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业。

1.2 产品市场分析

1.2.1 国外市场分析

2015年,全球环氧丙烷产能达997.3万吨/年,产量为871.4万吨,装置平均开工率87.4%。全球环氧丙烷的生产主要分布在亚洲、北美和西欧,分别占全球总产能的33.4%24.3%26.9%。世界环氧丙烷产业集中度很高,世界前十大生产商占据了世界总产能的90%。其中,陶氏化学(DOW)和利安得(Lyondell)公司是世界上最大的两个生产商,两大公司控制了世界环氧丙烷近一半产能。

预计到2020年期间,亚洲、北美和中东地区将继续扩能,而西欧的产能将有所萎缩,2015~2020年世界环氧丙烷产能年均增长5.7%,而需求增长率为4.1%,届时装置平均开工率将下降至85%左右。2025年产能将达到1500万吨/年。

2015年,全球环氧丙烷消费量为870.8万吨。与生产相似,2015年全球环氧丙烷的消费也主要分布在亚洲、北美和西欧,分别占全球总消费量的35.7%25.0%27.1%。未来,需求增长将主要来自中东地区和印巴地区。世界环氧丙烷主要用于聚醚多元醇的生产,2015年,用于聚醚多元醇生产的环氧丙烷达585万吨,占全球总消费量的67.2%;其次是用于丙二醇和丙二醇醚的生产。

预计今后五年中,全球环氧丙烷的需求将以4.1%的年均增长率增长,到2020年时,年需求量将达到1065万吨。其中,受聚氨酯软泡和硬泡需求拉动,聚醚多元醇仍将是增长速度最快的领域,年均增长率将达到4.6%;其次是丙二醇醚等领域的需求增长将达到约4.0%;丙二醇和丁二醇领域的需求增长较缓。2025年世界环氧丙烷需求量将达到1250万吨

1.2.2 国内市场分析

2015年,国内环氧丙烷产能为306.5万吨,产量215万吨,装置平均开工率70%,是全球第一大环氧丙烷生产国。我国环氧丙烷行业的产能集中度也较高,排名前六的企业产能占总产能的56.9%。共氧化法占总产能的26.6%,采用直接氧化法的共两套装置,占总产能的13.1%,其它环氧丙烷装置均采用氯醇法,占总产能的60.4%

未来受环保压力国内氯醇法装置新增产能将逐步减少取而代之的是HPPO等新工艺路线此外大型化/一体化也是这两年环氧丙烷行业发展的趋势之一但仍需看到氯醇法装置还具有较强的成本优势和生产灵活性尤其是近两年随着油价的走低丙烯和氯气价格大幅下跌氯醇法的利润空间可观因此不排除近两年有更多环氧氯丙烷装置改造为环氧丙烷装置继续生产。同时,随着国内丙烯供应的日益充裕,沿海小型MTO/MTPPDH装置建设环氧丙烷的动力依然较高。预计2020年国内环氧丙烷生产能力将达到370万吨/年,到2025年生产能力将突破400万吨/年左右。

2015年,国内环氧丙烷进口量26.1万吨,出口量很少,表观消费量达到241万吨。2000-2015年期间,国内环氧丙烷产量和消费年均增长率均为15.4%2015年国内环氧丙烷主要消费领域是聚醚多元醇,消费量约183万吨,占总消费量的76.0%;丙二醇醚及酯类消费29万吨,占12.0%;丙二醇及磷酸二甲酯消消费14.5万吨。

预计到2020年聚醚多元醇依然是国内环氧丙烷的最重要消费领域,年均增速将达到约8.3%,带动环氧丙烷需求增速8%,达到354万吨。到2025年国内环氧丙烷需求量将达到450万吨左右,五年年均增长率5%

1.3 生产规模及产品方案

本项目环氧丙烷装置生产规模为30万吨/年,是配套建设20万吨/年双氧水装置。产品为年产30万吨环氧丙烷,同时副产丙二醇6000吨。

1.4 工艺技术方案

1.4.1 生产工艺技术及比较

目前,环氧丙烷商业化运行的生产工艺主要有五种,氯醇化法、共氧化法(也称间接氧化法,包括苯共氧化法和异丁烷共氧化法两种)、双氧水直接氧化法和异丙苯直接氧化法工艺。目前世界生产环氧丙烷的主要工业化方法为氯醇化法和共氧化法,近几年,异丙苯氧化法过氧化氢直接氧化法已开发成功并先后实现工业化生产。

氯醇法

氯醇法生产历史悠久,工业化已有60多年时间,以美国陶氏化学公司的氯醇化法为代表。氯醇法的主要工艺过程为丙烯氯醇化、石灰乳皂化和产品精制,其特点是生产工艺成熟、操作负荷弹性大、选择性好,对原料丙烯的纯度要求不高从而可提高生产的安全性,建设投资少。由于固定资产投入少,产品成本较低,因此,其产品具有较强的成本竞争力。

氯醇法的缺点是水资源消耗量大,产生大量废水和废渣,每生产1吨环氧丙烷约产生40-50吨含氯化物的皂化废水和2-4吨废渣,该废水具有温度高、PH值高、氯根含量高、COD含量高和悬浮物含量高的“五高”特点,难以处理。同时,氯醇法还消耗大量高能耗的氯气和石灰原料,生产过程中产生的次氯酸设备腐蚀也比较严重。因此,从资源利用效率和环境保护方面分析,氯醇法不是合理的生产工艺。

共氧化法

共氧化法又称哈康法,包括异丁烷共氧化法和乙苯共氧化法两种,分别由异丁烷或乙苯与丙烯进行共氧化反应,生成叔丁醇或苯乙烯,同时联产环氧丙烷。

共氧化法由美国奥克兰公司开发,现为美国Lyondell公司所有。共氧化法克服了氯醇法的腐蚀大、污水多等缺点,具有产品成本低(联产品分摊成本)和环境污染较小等优点。缺点是工艺流程长,原料品种多,丙烯纯度要求高,工艺操作在较高的压力下进行,设备材质多采用合金钢,设备造价高,建设投资大。同时,环氧丙烷在共氧化法生产中,只是一个较小的联产品,每吨环氧丙烷要联产2.2-2.5吨苯乙烯或2.3吨叔丁醇,原料来源和产品销售相互制约因素较大,必须加以妥善解决,只有环氧丙烷和联产品市场需求匹配时才能显现出该工艺的优势。此外,共氧化法产生的污水含COD也比较高,处理费用约占总投资的10%左右。

过氧化氢直接氧化法(HPPO法)

过氧化氢直接氧化法(HPPO法)是由过氧化氢(双氧水)催化氧化丙烯制环氧丙烷的新工艺,生产过程中只生成环氧丙烷和水,工艺流程简单,产品收率高,没有其它联产品,基本无污染,属于环境友好的清洁生产系统

目前过氧化氢真接氧化法工艺分别由赢创工业集团与伍德公司、陶氏化学和巴斯夫公司联合开发和工业化推广,我国中石化也成功将这一工艺工业化。

1.4.2 推荐的工艺技术来源

本项目推荐采用当今世界最先进的过氧化氢直接氧化法工艺生产环氧丙烷,以提高企业的技术水平和清洁化生产水平,并对提高我国环氧丙烷生产的整体技术水平作出贡献。

目前过氧化氢法工艺专利商主要有德国赢创、陶氏化学、中石化等公司,这些专利技术均是先进可靠的,并有工业化装置投产。本项目最终采用哪家技术,需在合同谈判后经技术经济综合比较再作确定。本报告暂按德国赢创工业集团过氧化氢法技术参数编制。

1.5 主要原材料及公用工程消耗

主要原材料消耗量

序号

名称

单位

消耗定额

年耗量(万单位)

1

丙烯,聚合级

t

0.769

23.1

2

甲醇

t

0.023

0.7

3

催化剂及辅助化学品

200

6000.0

4

氢气(98%

Nm3

510

15300

5

空气

Nm3

3400

102000

公用工程规格及消耗量

序号

名称

单位

消耗定额

小时消耗量

年耗量(万单位)

1

循环水

m3

330.0

12375.0

9900

2

脱盐水

m3

2.2

81.0

65

3

kWh

693.3

26000.0

20800

4

蒸汽2.0MPaA

t

5.0

186.3

149

5

氮气0.6MPa

Nm3

176.0

6600.0

5280

6

冷冻水

t

18.0

675.0

540

7

仪表空气0.6MPa

Nm3

8.0

300.0

240

8

新鲜水

t

6.7

250.0

200

 

1.6 装置占地及定员

30万吨/年环氧丙烷(含双氧水)生产装置占地:8公顷,装置定员:80人。

1.7 主要污染物排放量及处理方式

主要三废排放量及处理方式

序号

污染源

排放量

主要污染物

处理措施

废气

t/h

 

 

1

含氧排气

9.24

甲醇1.5wt%

氮气89.3wt%

氧气8.9wt%

环氧丙烷2.4wt%

送火炬焚烧

2

含氢排气

0.105

氢气32.7wt%,甲醇13.5wt%,氮气51wt%

送火炬焚烧

废液

t/h

 

 

1

工艺废水(丙二醇回收预处理)

77

COD30000mg/l

有机物生物降解,废水处理结合厌氧/耗氧生物来处理

2

生活污水

3

BODCOD

污水生化处理

3

工艺废液

0.12

丙烯9wt%

丙烷85wt%

甲醇2wt%

4wt%

作为燃料使用

废渣

t/a

 

 

1

废氧化催化剂

84

硅酸钛

厂家回收

2

废氢化催化剂

7.5

氧化铝、镍

厂家回收

3

废离子交换树脂

25.2

树脂

厂家回收或填埋

 

1.8 投资估算及静态效益指标

30万吨/年环氧丙烷(含双氧水)项目总投资约314958万元,其中建设投资估算为280000万元。

静态技术经济指标

序号

名称

单位

数量

备注

1

总投资

万元

314958

 

2

建设投资

万元

280000

 

3

年销售收入

万元

334800

环氧丙烷:11000/

4

年总成本

万元

282853

 

5

年利税额

万元

51947

 

6

年利润额

万元

35571

 

7

投资利税率

%

16.49

 

8

投资利润率

%

11.29

 

9

投资回收期(税前)

9.6

包括建设期2

1.9 建议

随着我国聚氨酯等工业的不断发展,我国对环氧丙烷的需求量仍将呈现快速增长的趋势。本项目推荐采用HPPO双氧水氧化法,技术成熟可靠。本项目丙烯和氢气原料自供,生产成本具有竞争优势。

建议同期建设聚醚多元醇装置,形成纵向一体化的产业链,提高竞争力。

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