狼图腾年产4万吨甲乙酮项目初步设计初稿

-1-项目名称：4万吨/年甲乙酮装置项目设计建设单位：中煤集团设计单位：衢州学院化学与材料工程学院企业性质：股份制企业建设地点：山西省原平市循环经济工业园区2012年7月20日编制-2-项目绪论1.1项目概览本项目为中煤能源集团有限公司扩建年产6万吨丁烯制丁酮生产装置，建厂于山西原平市煤化工循环经济工业园区,项目以煤基混合碳四为初始原料和萃取剂进行萃取精馏，m(N-甲酰吗啉)/m(MEK)为1:1.。进入丁烯水合法单元操作，用低温导热油将脱盐水合正丁烯加热至145℃，水合反应在离子交换树脂催化剂作用下进行，生成的仲丁醇由水合塔顶排出，未反应的除盐水返回水处理装置处理后循环使用。导入仲丁醇粗制单元操作后仲丁醇中的仲丁醚，叔丁醇和水在共沸塔中形成三元共-3-沸，从塔顶排出。从共沸塔塔釜排出的物料进入精制塔，将重质物除去后，从精制塔塔顶可获得纯度不低于99%的仲丁醇。，气相脱氢采用氧化锌或锌铜合金为催化剂,将仲丁醇加热气化,在反应温度355—375℃、反应压力0.34MPa下,于脱氢反应器中进行脱氢反应,反应产物经冷凝分离得到甲乙酮。鉴于石油、天然气、煤等的化石类自然资源的有限性日渐突出，对以上述资源为原料的初加工烃产物进行深度利用，已成为烃化工行业提高资源利用率和综合经济效益，实现可持续发展所面临的一项重要任务。其中混合C4烃类的综合利用技术则是我国烃化工科技界的一个研发热点。由于现在国际国内原油市场震荡不安，以石油及其下游产品为原料的产品就会受到牵制，为了缓解市场需求，可以利用煤基C4作为一些具有市场前景产品的生产原料，并对其进行生产那些所需产品。1.2设计根据及原则1、本组编制的可行性报告2、化工工程设计相关规定3、国家建设、建筑、环保等相关政策,以生产安全性、经济性、环保性为前提，严格遵照相关章程和规定。4、厂区平面布置以安全合理、环境优美为目标，满足相关安全规定和细则，并充分考虑扩建的可能性。5、合理安排热集成，尽可能降低能耗。-4-1.3项目意义及相关指标该项目的成功投产将在原平市煤化工循环经济工业园区形成以混合煤基C4为核心的上下游制造加工产业链，从而拓展以煤炭为基础原料的“煤基多联产”业务，带动原平市乃至整个山西省的经济发展。在未来几年下游产能扩张的强大需求面前我们将适时扩产，力足国内，稳步挺进国际市场。甲乙酮(甲乙酮)是一种优良的溶剂，是精细化工的重要原料。其主要应用于涂料生产中的溶剂，润滑油脱蜡，磁带清洗，涂料剥离剂，抗结皮剂和油墨生产等领域。目前全世界甲乙酮年生产能力为120万吨左右，虽然我国甲乙酮最近几年的发展速度比较快，但产量仍不能满足国内需求。随着我国化学工业的发展，国民经济对甲乙酮的需求矛盾将日益突出。1.44万吨/年甲乙酮装置工程设计范围及单项工程见表1-1。4万吨/年甲乙酮装置主要单项工程一览表1-1-5-序号主项名称规模备注一生产装置1甲乙酮装置丁烯水合单元、仲丁醇精制单元、工艺水处理设施、蒸汽凝液回收系统等甲乙酮合成与精制二辅助设施1消防系统及地下管网包括排污水管网2变配电室3现场机柜间4总图包括厂区地平、道路、绿化、雨排等主要技术经济指标4万吨/年甲乙酮装置的主要技术经济指标见表1-2。-6-序号项目名称规格单位数量备注1生产规模甲乙酮≥99.8wt％吨/年400002产品方案2.1产品：甲乙酮甲乙酮≥99.8wt％104吨/年4全部为商品2.2副产品：粗仲丁醚104吨/年0.467全部为商品2.3副产品：粗叔丁醇104吨/年0.172全部为商品2.4副产品：重组份104吨/年0.044全部为商品-7-2.5副产品：氢气氢气≥98wt％104吨/年0.232全部为商品3年操作时间小时80004主要原材料用量4.1丁烯丁烯≥98wt％104吨/年44.2NaOH溶液30wt％NaOH溶液吨/年304.3盐酸溶液吨/年105主要公用工程用量5供水-8-.15.1.1循环冷却水t=33℃＝10℃吨/小时24205.1.2新鲜水吨/小时55.1.3消防水吨/小时10805.2年耗电量千瓦小时/年0.968-9-1.5项目可行性分析通过可行性研究论证后，从经济利益角度上，本项目内部收益率为45%。但是，其前提是能够保证国家相关优惠政策及时到位、充足的原料供应、产品的销售价格和足够的市场（包括出口）以及相关工业项目能够得到共同开发。其中，原料供应充足、国家各项优惠政策及时到位是盈利的主要控制因素。1.6项目审核经过可行性分析本项目从产业规划、产业布局、发展重点、原料来源、水资源平衡、运输安全、环境保护、项目管理和风险防范等方面，基本符合国家跟化工行业相关的规范和要求。5.3供汽5.3.1中压蒸汽1.2MPaG吨/小时8.48-10-1.7产品及原料方案产品方案：主产品甲乙酮，质量分数纯度大于等于99.8%，烷烃类杂质小于等于0.2%原料方案：煤基混合碳四中丁烯，质量分数91.85%。1.8危险品一览表主要危险品一览表危险品熔点℃沸点℃闪点℃爆炸极限%（V/V）下限上限毒性危险标记甲乙酮-85.979.6-91.7—11.4低毒类7仲丁醇-114.799.524——7叔丁醇25.782.42112.35——8微毒类—氢气-259.2-252.77—4——75无毒类—-11-辛酮—173—174————己烷-95.668.7-25.51.2——6.9—易燃具有刺激性正丁烯-185.3-6.3-801.6——10——异丁烯-140.3-6.9-771.8——8.8慢性毒性—2-丁烯-1391.0-731.6——9.7慢性毒性—1.3丁二烯-108.9-4.5—1.4—16.3慢性毒性—丙烷-187.6-42.09-1042.1——9.5—易燃气体丙烯-191.2-47.72-1082.0—11.7—易燃气体-12-丙炔-102.6-23.3—1.7——慢性毒性易燃具有刺激性第一章市场预测1.1产品供需预测一、产品概况甲乙酮（甲乙酮）甲乙酮(MethylEthylKetone，简称甲乙酮)又名甲基乙基甲酮、2-丁-13-酮，是一种性能优良，用途广泛的有机溶剂，具有优异的溶解性和干燥特性，其溶解能力与丙酮相当，且具有沸点较高、蒸汽压较低的优点，对各种天然树脂、纤维素酯类、合成树脂等具有良好的溶解性能。甲乙酮可与多种烃类溶剂互溶并对其固含量和粘度不产生影响，在涂料、胶带、胶粘剂、合成革、油墨、磁带等工业部门具有广泛的用途。此外，甲乙酮也是一种重要的精细化工原料，可用于生产过氧化甲乙酮、与甲醛缩合得到甲基烯丙基酮、与丙酮缩合生成甲基戊基酮、与羟胺缩合生成甲乙酮肟、氧化生成丁二酮、与柠檬醛反应可制得甲基假紫罗兰酮，进一步环化生成甲基紫罗兰酮等化工产品，广泛用作香料、催化剂、涂料的抗脱皮剂、抗氧剂以及阻蚀剂等。二、供需分析预测甲乙酮甲乙酮自20世纪60年代实现工业化生产以来，其产量以年均5％-10％的速度递增。2007年世界甲乙酮（甲乙酮）生产能力为141.7万吨/年。当时，甲乙酮的生产与消费主要集中在美国、西欧、日本等工业经济发达的国家和地区。按公司能力持有量统计，埃克森美孚化学公司占20%、丸善石化公司占12%、沙索公司（南非）占9%、台湾合成化学-14-公司占7%、东燃化学公司占7%、壳牌化学公司占6%、其他公司占37%。2007年全球主要甲乙酮生产能力为134万吨/年。其中日本丸善石化公司的17万吨/年装置是目前世界上最大的甲乙酮生产装置。美国是当时世界上甲乙酮最大的生产国和消费国，其消费结构为涂料占58%，粘合剂占11%、磁带占4%、化工中间体占7%、润滑油脱蜡占5.4%、印刷油墨占8%、其他占10%。我国甲乙酮主要消费在涂料和粘合剂等多个领域，此外在润滑油脱蜡、磁带、油墨、合成革以及化工产品的生产方面也有一定的消费量。我国甲乙酮的生产开始于20世纪60年代，2005年，我国甲乙酮的总生产能力约为21.7万吨，约占世界甲乙酮总生产能力的16.2%。到2008年，中国甲乙酮产能约为29.4万吨。随着生产能力的增加，我国甲乙酮的产量也在不断增加。1995年我国甲乙酮的产量只有0.11万吨，2000年增加到约0.71万吨，2004年我国甲乙酮产量约为12万吨，2008年我国甲乙酮的产量已经达到了27万吨。2010年以来，由于供应吃紧，亚洲甲乙酮(甲乙酮)现货价格持续上涨。东南亚价格由2月中旬的1050-1100美元/吨上涨至1200美元/吨，东北亚价格达1300美-15-元/吨左右。原料C4价格持续上涨，使生产商很难提高开工率，因而预计未来亚洲甲乙酮市场供应偏紧的局面仍将继续。由于美国经济逐渐恢复，市场需求增加，甲乙酮进口量大增，而且大部分来自欧洲；由于欧洲出口的产品绝大部分进入了美国市场，进而造成亚洲市场供应更加紧张。此外，亚洲最大的甲乙酮生产商——丸善石化决定于5月初至6月初对位于日本千叶的17万吨/年甲乙酮装置进行计划检修，该装置是目前世界上最大的甲乙酮生产装置。据统计，目前年全球甲乙酮产能约为144.2万吨/年，而实际需求约为120万吨/年。2009-2010年世界甲乙酮需求年增长率仅为1.9%，预计到2014年将达到150万吨。中国将继续引领世界甲乙酮需求增长，而不包括日本在内的亚洲其他地区需求年增长率约为3%。我国目前已经成为全球最大的甲乙酮消费市场，甲乙酮最大的两个下游消费领域涂料行业和胶粘剂行业快速发展，甲乙酮消费增长一直保持较高的速度，远远高于国外甲乙酮的增长速度，未来几年需求增速将保持5%-10%。我国经济持续高速增长和城市化进程逐步加快，加大了建筑、房地产、汽车、油墨、交通、制鞋、包装、印刷、玻璃钢等行业的发展空间，加速推动了其上游涂料、胶粘剂、润滑油脱蜡等行业对甲乙酮市场持续旺盛的需求。由于甲乙酮用途广泛，连续多年来市场保持着两位数的增长。2003-2009年平均年增长率达到14％，-16-未来发展空间仍然很大，预计到2012年将超过40万吨/年。2011年世界甲乙酮的主要生产厂家见表1-1生产厂家生产能力（万吨/年）生产工艺-17-美国埃克森美孚化学公司13.5硫酸法仲丁醇气相脱氢美国塞拉尼斯公司4.5正丁烷液相氧化巴西OxitenoNordeste公司4.0硫酸法仲丁醇气相脱氢法国Atofina公司5.0硫酸法仲丁醇气相脱氢德国Sasol溶剂公司6.5树脂法仲丁醇气相脱氢荷兰壳牌化学公司8.5硫酸法仲丁醇气相脱氢英国埃克森美孚化学公司13.5硫酸法仲丁醇气相脱氢罗马尼亚PetroBrazi公司3.0硫酸法仲丁醇气相脱氢南非Sasol公司5.5硫酸法仲丁醇气相脱氢-18-在生产规模方面，日本丸善石油化工公司的17.0万吨/年装置是目前世界上最大的甲乙酮生产装置，生产能力约占世界总生产能力的11.9％，其次是美国埃克森美孚化学公司和英国埃克森美孚化学公司，生产能力均为13.5万吨/年，约占世界总生产能力的10.1％。日本丸善石油化工公司17.0硫酸法仲丁醇气相脱氢日本东燃化学公司9.5硫酸法仲丁醇气相脱氢日本出光兴产石油化工公司4.0杂多酸法仲丁醇气相脱氢韩国SK公司5.0树脂法仲丁醇气相脱氢中国台湾Tasco化学公司6.0硫酸法仲丁醇气相脱氢中国台湾李长荣化学工业公司3.0硫酸法仲丁醇气相脱氢-19-表1-22011年中国大陆甲乙酮主要生产厂家情况万吨/年生产厂家设计能力（万吨/年）生产工艺淄博齐翔腾达化工有限公司14.0直接水合气相脱氢泰州石化厂3.0直接水合气相脱氢黑龙江石化厂3.0直接水合气相脱氢抚顺石油二厂5.5直接水合气相脱氢新疆天利石化公司3.0直接水合气相脱氢哈尔滨石化公司3.0直接水合气相脱氢沧州中捷石化公司3.0直接水合气相脱氢延边石化公司2.0直接水合气相脱氢（尚未投产）兰州石化公司3.0直接水合气相脱氢-20-2007年全世界甲乙酮的总消费量约为110万吨/年，消费主要集中在美国、西欧、日本等工业经济发达的国家和地区。其中涂料溶剂对甲乙酮的需求量约占总消费量的58％，胶粘剂约占11％，磁带约占4％，化工中间体约占7％，润滑油脱蜡约占2％，印刷油墨约占8％