醋酸酯化加氢制乙醇技术现状及应用前景分析(2012-9-10山西三维)

2020/9/14醋酸甲酯制乙醇技术现状及应用分析报告人：梁小元、刘海龙1.项目开发背景2.西南院技术进展及工艺流程5.山西三维可行性分析3.应用及市场状况分析4.技术经济效益1.1.1项目开发背景——醋酸生产情况20030050070040060080020052006200720082009201020112015产能产量表观消费量醋酸现状：2009年以后产能迅速释放，消费量增长缓慢，开工率不足，利润低趋势：产能继续扩张，产需矛盾更加突出1000万吨醋酸现有下游市场情景如何？新增产能是否有新的支撑点？1.1.2项目开发背景—近年醋酸价格醋酸：-2008年以来，价格基本维持在3000元/吨左右-下游无较强的支撑！1.1.3项目开发背景—醋酸下游情况醋酸醋酸酯醋酸乙烯PTA醋酐氯乙酸双乙烯酮产能过剩产能过剩产能扩张，有过剩风险产能略过剩市场份额小市场份额小市场容量大前景好（暂无）下游产业链疲软，缺乏新的增长点部分企业已开始考虑醋酸酯化加氢制乙醇1.2.1项目开发背景—我国乙醇行业概况乙醇-用于食品、化工、燃料、军工、医药等领域-乙醇生产以发酵法为主，原料为玉米、木薯；化学法不到5%-2011年生产企业159家，产量724.3万吨，行业总资产447.73亿元-乙醇产量未来5年将保持8~10%速度增长2011-2012年无水乙醇价格1.2.2项目开发背景—乙醇价格1.项目开发背景2.西南院技术进展及工艺流程5.山西三维可行性分析3.应用及市场状况分析4.技术经济效益醋酸乙醇中间物质2.1西南院技术进展及工艺流程技术工艺流程酯化反应：CH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2O催化加氢：CH3COOC2H5+2H2→2C2H5OH总反应式：CH3COOH+2H2→C2H5OH+H2O（乙醇产品）2CH3COOH+2H2→CH3COOC2H5+2H2O（乙酯产品）乙醇产品氢气部分返回精馏加氢酯化醋酸醋酸乙酯粗乙醇乙酯产品2.2技术进展及工艺流程—工艺路线Ⅰ总反应式：CH3COOCH3+2H2→CH3OH+C2H5OH甲醇+乙醇乙醇产品氢气精馏加氢粗乙醇+分离粗甲醇醋酸甲酯精馏甲醇产品2.3技术进展及工艺流程—工艺路线Ⅱ2.4技术进展及工艺流程—加氢工艺流程2.5技术进展及工艺流程—开发过程2008年2009年2010年2011年小试催化剂开发完成中试试验编制20万吨级的工艺软件包技术可靠性：由小试→模试→中试，完整的工艺开发过程技术完善性：成熟的可工业化的完整的工艺软件包，在建示范装置模试，建中试催化剂定型技术完整性：“合成气→甲醇→醋酸→乙醇”完整的自主知识产权技术技术支撑：国内先进的气体提纯和分离技术2.6技术进展及工艺流程——技术特点技术特点技术特点1.醋酸酯化和醋酸酯加氢单程转化率均95%，乙醇选择性98%，醋酸利用率高2.设备除醋酸酯化塔外，均无需特殊材质，设备投资小（三维不需要酯化系统）3.若选用乙醇为酯化原料，则可同时生产醋酸乙酯和乙醇两种产品4.可解决企业副产醋酸酯的销路和循环利用问题技术成果2.7技术进展及工艺流程—技术成果-确定了醋酸酯加氢反应的适宜条件和工艺参数-醋酸酯单程转化率95%，乙醇选择性98%-催化剂寿命2年-申请6项专利，形成具有自主知识产权的新技术和新工艺技术转让2012年初与河南顺达集团签订国内首套“20万吨/年醋酸酯化加氢制乙醇”合同。1.项目开发背景2.西南院技术进展及工艺流程5.山西三维可行性分析3.应用及市场状况分析4.技术经济效益3.1应用及市场状况分析——全球乙醇产量全球40年来乙醇产量及消费结构的变化产量：40年增长了8倍消费结构：由食品和工业需求向燃料乙醇转变燃料乙醇消费急剧增加，占总量的~81%3.2应用及市场状况分析——燃料乙醇优点燃料乙醇GB18350-2001定义：燃料乙醇：未加变性剂的、可作为燃料用的无水乙醇（化学纯99.5v%）变性燃料乙醇：加入变性剂后不适于饮用的燃料乙醇；变性剂的加入量为1.96~4.76v%部分替代石油，减少对石油依赖，提高国家能源安全调和辛烷值120，可提高汽油抗爆震性能替代MTBE，可使污染物排放量降低1/3以上有效消除火花塞等部位的积碳，延长部件使用寿命增加就业岗位3.3应用及市场状况分析—燃料乙醇应用状况目前：欧美发达国家推广较为普遍产量：美国和巴西的燃料乙醇生产量占全世界的产量的85%以上趋势：覆盖美洲、欧洲，及亚洲、非洲主要国家010000200003000040000500001975198519952005世界燃料酒精产量（百万升）巴西美国欧洲总计3.4应用及市场状况分析—世界燃料乙醇现状我国燃料乙醇状况3.5应用及市场状况分析—我国燃料乙醇现状序号企业名称产能2009年销售量主要原料1吉林燃料乙醇有限公司6046.0玉米2河南天冠企业集团有限公司5049.5小麦、玉米3安徽丰原生物化工有限公司4442.0玉米、小麦4中粮生化能源肇东有限公司2519.4玉米5广西中粮生物质能源有限公司2016.3木薯合计199173.2我国燃料乙醇生产企业（万吨/年）-2002年开始推广燃料乙醇，按10±2v%比例参入汽油中（E10汽油）；-目前已在6个省和18个地市进行试点，产量世界第三；-“十二五”目标500万吨/年，2020年目标1000万吨/年（目前仅为目标值的17%）；-按照目前国内汽油需求量，燃料乙醇生产能力仅为潜在市场需求的27.1%应用及市场状况分析—存在的问题我国燃料乙醇市场存在的问题-技术基础薄弱，生产成本高原料成本占70~80%，蒸汽5~7t（美国3~4t），水10~12t（美国6t），电300度（美国250度）国家给予企业相应的补贴，但已连续三年下调补助标准，由原来2246元/t降为500元/t-原料价格波动较大引发了玉米和木薯价格连续上涨，导致生产的不连续性-技术标准体系不完善现有国标仅考虑了食用性淀粉基、糖基原料；原料多样性，生产工艺不同，产品技术指标上存在差异，但缺乏相应标准新技术经济性不好而醋酸价格稳定1.项目开发背景2.西南院技术进展及工艺流程5.山西三维可行性分析3.应用及市场状况分析4.技术经济效益4.1技术经济效益——醋酸为原料参考方案1技术方案：醋酸→醋酸乙酯→乙醇生产规模：10万吨/年乙醇产品规格：无水乙醇操作时间：300天（7200h），日产乙醇333.3吨（13.9t/h）产品用途：燃料乙醇序号内容1.主体工程10万吨/年乙醇工业生产装置包括：醋酸酯化工序、醋酸酯加氢工序、乙醇精制工序。2.辅助工程PSA提氢、分析检验、贮运工程3.公用工程及配套设施供水、供电、蒸汽、电信、循环水、仪表空气等系统总图运输、公用工程外管、环境保护与监测、污水处理、消防、安全、职业卫生等4.2技术经济效益——项目建设范围*项目按全部新建考虑10万吨/年醋酸酯化加氢制乙醇项目建设范围*序号项目金额（万元）1工程费用252701.1设备购置费1.2安装工程费1.3建筑工程费2准备金及其它6730345建设投资合计32000*项目投资为全部新建投资，实际情况可根据现场条件等调节10万t/年醋酸酯化加氢制乙醇装置建设投资估算*4.3技术经济效益——投资估算序号项目规格单价单位吨耗金额一原辅料54101氢气99%1.20Nm3102512302醋酸99.8%3000t1.3640803催化剂100二公用工程6691蒸汽1.0MPa120t44802电220V/380V/6kV0.56kWh160903循环水进32℃,出40℃0.20t350704冷冻水进7℃,出13℃2.00t12245仪表空气露点≤-40℃0.15Nm32036氮气99.9%0.40Nm352合计6079醋酸酯化加氢制乙醇消耗及可变成本（元）4.4技术经济效益——可变成本项目金额固定成本（仅供参考，需实际情况计算）536设备折旧173工资54维修费62摊销费46其他费用（销售费用、管理费用）141贷款利息60可变成本6079原材料5410公用工程669生产总成本（税后）66154.5技术经济效益——生产成本醋酸酯化加氢制乙醇生产成本估算（元/t）4.6技术经济效益——影响因素原料价格原料成本5410元/t，占总成本81.8%，醋酸占总成本的比重61.7%醋酸成本是关键，醋酸3000元/t，乙醇生产成本6615元/t，醋酸成本上涨100元，乙醇生产成本增加136元/t，氢气需廉价且来源稳定，氢气成本上涨0.10元/Nm3，乙醇生产成本增加102.5元/t4.7技术经济效益——醋酸甲酯为原料参考方案2技术方案：醋酸甲酯→乙醇+甲醇生产规模：处理16万吨/年副产品醋酸甲酯、甲醇溶液产品规格：无水乙醇83%+甲醇16%操作时间：300天（7200h），日产甲醇261.3吨（10.9t/h），乙醇272.0吨（11.3t/h）4.8技术经济效益——醋酸甲酯水解原料产品(以处理1t醋酸甲酯溶液计算)H2O83%CH3COOCH3(a)CH3COOHCH3OH单耗0.20t1.0t0.65t0.50t单价8元/t2500元/t3000元/t2500元/t成本（元）1.6250019501250合计~25003200增加值700水解:CH3COOCH3+H2O→CH3OH+CH3COOH(a)醋酸甲酯为副产品，其余为16wt%甲醇和1wt%其它公用工程费用约为600元/吨醋酸甲酯（主要为蒸汽）4.9技术经济效益——醋酸甲酯加氢原料产品(以处理1t醋酸甲酯溶液计算)H283%CH3COOCH3(a)C2H5OHCH3OH单耗530Nm31.0t0.51t0.49t单价1.20元/Nm32500元/t7000元/t2500元/t成本（元）636250035701225合计31364795增加值1659加氢:CH3COOCH3+2H2→CH3OH+CH3CH2OH(a)醋酸甲酯为副产品，其余为16wt%甲醇和1wt%其它公用工程费用约为400元/吨醋酸甲酯（根据装置情况而定）序号项目金额（万元）1工程费用158801.1设备购置费1.2安装工程费1.3建筑工程费2准备金及其它6700345建设投资合计22580*项目投资为全部新建投资，实际情况可根据现场条件等调节年处理16万t醋酸甲酯溶液加氢制乙醇装置建设投资估算*4.10技术经济效益——投资估算序号项目规格单价单位吨耗金额一原辅料2618.41工艺水纯水8t0.86.42醋酸甲酯83wt%2500t1.0025003酯类8kg1.5123催化剂100二公用工程567.81蒸汽0.6MPa120t44802电220V/380V/6kV0.56kWh50283循环水进32℃,出40℃0.20t26653.24冷冻水进7℃,出13℃2.00t245仪表空气露点≤-40℃0.15Nm3101.56氮气99.9%0.40Nm352合计3367.1醋酸甲酯水解制醋酸消耗及可变成本估算（元）4.11技术经济效益——可变成本序号项目规格单价单位吨耗金额一原辅料32361氢气99%1.20Nm35306362醋酸甲酯83wt%2500t1.0025003催化剂100二公用工程391.51蒸汽1.0MPa120t22402电220V/380V/6kV0.56kWh2001123循环水进32℃,出40℃0.20t160324冷冻水进7℃,出13℃2.00t245仪表空气露点≤-40℃0.15Nm3101.56氮气99.9%0.40Nm352合计3627.5醋酸甲酯加氢制乙醇消耗及可变成本估算（元）4.12技术经济效益——可变成本4.12技术经济效益——水解和加氢对比水解方案，生产的产品与原料价值相比，每吨增加值为700元，而水解过程的生产费用近600+200（折旧、人工等）=800元，因此醋酸甲酯水解基本无经济性可言。每吨约亏损100元加氢方案，生产的产品与原料价值相比，增加值为1659元，加氢过程的生产费用为391+350（折旧、人工等）=7