贵州开磷60000吨季戊四醇可行性报告参考.docx
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贵州开磷60000吨季戊四醇可行性报告参考
贵州开磷集团有限责任公司
60000t/a季戊四醇项目
可行性研究报告
参与编制人员
编制:
审核:
审定:
1总论
1.1概述
1.1.1项目名称、主办单位及法人
项目名称:
6万t/a季戊四醇项目
主办单位:
贵州开磷集团有限责任公司
法人代表:
1.1.2可行性研究报告的编制依据、原则、范围
1.1.2.1编制依据
原化工部颁布的《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》。
1.1.2.2编制原则
(1)结合国内现有季戊四醇生产装置实际情况,以节省投资,建设高品质、低消耗、低成本的60000t/a季戊四醇生产装置。
(2)季戊四醇拟采用甲酸钠法生产技术(康尼查罗法工艺),该法的工艺技术相对较为成熟,此外,由于本项目将副产甲酸钠作为商品销售,也可成为提高本项目经济效益的一项重要措施。
(3)严格贯彻国家对环保、消防、劳动安全等规范的要求,对项目排放的“三废”进行妥善处理,做到“三废”达标排放。
并做到“三同时”,使环保效益,生产效益和经济效益同步增长。
(4)充分利用开磷集团煤化工合成氨联醇工艺生产的甲醇、氯碱化工艺副产的氢氧化钠(烧碱)、硫磺(硫铁矿)制酸副产的余热蒸汽及现有的公用工程、生产、辅助生产和生活设施,节省投资,加快建设进度,提高经济效益,促进企业的长远发展,为贵州工业强省作贡献。
1.1.2.3可行性研究报告的范围
本可行性研究的范围包括:
项目提出背景、产品市场预测、产品方案、生产规模、工艺技术方案、主要原料、辅助材料、燃料的供应、公用工程和节能降耗措施、环境保护、劳动安全、工厂组织和定员、项目实施规划、投资估算、财务和经济评价及可行性研究的结论。
1.1.3项目背景
1.1.3.1企业概况
1.1.3.2项目建设的必要性
季戊四醇(Pentaerythritol)主要用于生产表面涂层材料。
大约三分之二的季戊四醇产品用于生产长油和中油醇酸树脂。
季戊四醇的化学结构使之能够赋予涂料非常优异的性能,如快干、高光泽,高抗水和高抗油,耐火耐老化等。
季戊四醇树脂还用于生产油墨和硝化纤维素漆,以及胶粘剂等等,是一种常用的化学品。
我国目前季戊四醇生产企业基本都采用间歇法,工艺技术也相对成熟,产品纯度均可达92%以上,有92%、95%、98%三种品种,单双季分离技术也得到完善,市场竞争是相对激烈,但季戊四醇是一种原料消耗型、劳动密集型、能源综合利用型的高技术型的精细化工产品。
贵州开磷集团充分利用磷肥产业的余热蒸汽、煤化工联产的甲醇,实现资源高效利用、循环利用,走大型化、综合利用化技术来发展季戊四醇项目将有极强的市场竞争力和经济效益,在开磷集团是非常可行的化工项目。
1.1.3.3项目建设的有利条件
本项目主要的原材料甲醛、乙醛、烧碱,甲醛由合成氨联产的甲醇氧化生产,乙醛利用贵州丰富的农副产品(高粱、玉米等)发酵生产的酒精氧化法生产,烧碱(32%或48%NaOH)来源于氯碱化工,在开磷集团上季戊四醇项目具有极强的有利条件。
本项目的建设地点选址在贵州开磷集团息烽磷煤化工基地,依靠开磷集团公司厂区内有完善的供水、供电、供汽等系统,可充分挖掘现有生产装置和公用工程的潜力,以最少建设投资,扩大生产能力,进一步提高企业经济效益,不仅十分必要,也是可行的。
1.2研究结论
可行性研究结论如下:
一、贵州开磷集团责任公司“60000t/a季戊四醇项目”的建设充分依托资源优势、公司现有条件,可节约投资,加快建设速度;该项目的建设是甲醇开发深度下游产品,对提高和扩展企业的技术水平,进一步加强产品市场竞争能力,将产生积极意义;项目建设有利于进一步提高企业的经济效益。
二、季戊四醇在我国有着较广阔的市场潜力和较好的市场前景。
本项目的实施可以提供高品质的产品,满足市场需求,并减少进口量,节约国家的外汇用量,减少对国外产品的依赖,具有较好的社会效益。
三、该项目的工艺技术先进、可靠,设备制造完全可以立足于国内。
四、本项目在正常生产情况下无废气,废渣排放;少量废水排放可通过治理后达到国家规定标准后排出。
本报告研究结果表明,该项目产品有市场,经济效益较好,并有明显社会效益和环境效益,项目是可行的。
主要技术经济指标汇总表如下:
表01主要技术经济指标表
序号
项目名称
单位
数量
备注
一、
生产装置
1
季戊四醇生产装置
t/a
60000
二、
产品方案
1
95%级季戊四醇
t/a
36000
2
98%级季戊四醇
t/a
24000
3
双季戊四醇
t/a
3000
3
甲酸钠
t/a
39000
三、
年操作日
小时
8000
四、
主要原材料用量
1
甲醛(37%)
t/a
174000
甲醇8万吨
3
乙醛(99%)
t/a
21600
95%酒精2.55万吨
4
离子膜烧碱(32%)
t/a
72000
5
甲酸(85%)
t/a
1500
6
编织袋
万条/a
307.2
五、
燃料、动力用量
1
新鲜水
万t/a
31.2
2
电
万度/年
2400
3
蒸汽(0.5MPa)
万t/a
90
六、
“三废”排放
1
废水
t/h
25
含0.2%甲醛,少量季戊四醇、甲酸钠,COD在900左右
七、
定员
人
160
只包括甲醛、乙醛、
季戊季戊四醇装置生产的操作人员
八、
工程总投资
万元
36000
1
固定资产投资
万元
26000
其中建设投资
万元
4000
2
流动资金
万元
4000
3
其中铺底流动资金
万元
2000
十、
报批项目总投资
万元
40000
含技术费、设计费1200万元
十一
年销售收入
万元
67740
十二
年总成本费用
万元
56700
十三
年利税总额
万元
11040
十四
主要财务评价指标
1
投资利润率
%
2
投资利税率
%
3
投资回收期税前
税后
年
年
4
财务内部收益率税前
税后
%
%
5
人民币借款偿还期
年
1.3问题与建议:
1、由于交通运输不便,开磷集团地处贵州,酒业发酵技术发达,建议配套上3万吨/年酒精装置,利用贵州丰富的高粱玉米等粮食来生产酒精,再氧化生产乙醛,更具竞争力;
2、由于季戊四醇是间歇式单元操作的产品,6万吨/年规模的装置分成两套,每套3万吨/年;若上一套3万吨/年“钠法”工艺,一套3万吨/年“钙法”工艺,经济效益会更大化。
3、“钙法”工艺流程短,生产成本较“钠法”低近2000元/吨,投资也少些,技术要求更高。
2市场需求预测
2.1季戊四醇市场需求及预测
2.1.1产品简介
季戊四醇(Pentaerythritol),简称PE,又称四羟甲基甲烷或二羟甲基-1,3-丙二醇。
分子式C(CH3OH)4,分子量为136.15,季戊四醇为白色结晶粉末;熔点261~262℃,沸点276℃,相对密度1.395g/cm3,折射率1.548,溶解性15℃时1g溶于18ml水。
溶于乙醇、甘油、乙二醇、甲酰胺。
不溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚和石油醚等。
主要用于生产表面涂层材料。
大约三分之二的季戊四醇产品用于生产长油和中油醇酸树脂。
季戊四醇的化学结构使之能够赋予涂料非常优异的性能,如快干、高光泽,高抗水和高抗油,耐火耐老化等。
季戊四醇树脂还用于生产油墨和硝化纤维素漆,以及胶粘剂等等,是一种常用的化学品。
2.1.2国外市场情况及需求预测
2.1.2.1国外生产情况
目前,季戊四醇在国外全世界的总生产能力约为26万t/a。
生产厂家主要分布在西欧、北美和东亚地区,西欧是季戊四醇的最大生产地区。
西欧的PE生产厂家主要有德国巴斯夫公司、瑞典佩尔斯托普公司;北美地区生产厂家主要有美国塞拉尼斯化学公司;美国伊士曼公司;东亚地区年量约为2.5万吨左右,主要是日本三菱瓦斯化学公司和韩国三洋化学公司。
表21国外PE主要生产企业(单位:
万t/a)
单位
产能(万吨)
德国巴斯夫
3.5
瑞典PERSTORP
8.5
美国伊士曼
2.5
韩国三洋化学
1
日本三菱化学
1.5
美国赛拉尼思
3
其他
8
汇总
26
2.1.3国内市场需求及预测
2.1.3.1国内生产情况
我国现有季戊四醇生产厂家16家,能力约为26.7万t/a,其生产厂家和产能见表2-2所示。
竞争对手
区域
产能(万吨)
日均产量(吨)
生产方法
产品规格
备注
山东金沂蒙
华北
0.5
0
钠法
停产
霸州胜芳
2
30
钠法
92%
河北保定
2
0
钠法
0%
停产
河北新化
1
0
钠法
0%
停产
晋州鑫海
0.5
0
钠法
0%
停产
濮阳永安
0.5
7
钙法
92%
濮阳鹏鑫
2
45
钠法
92%
山东正晨
0.5
8
钠法
92%
晋州永安
0.5
7
钠法
92%
内蒙赤峰
2
60
钠法、钙法各1万吨
90%
贵州水晶
西南
0.7
0
钠法
92%:
停车
云天化
1
15
钠法
98%:
高配比
贵州金江
2
40
钠法
95%、98%
湖北宜化
中南
6
80
钠法
92%、95%、98%
江苏溧阳
华东
1.5
40
钠法
98%
浙江润辉
1
0
钙法
98%
停车
安徽金禾
1
20
钠法
92%
江苏三木
2
30
钠法
92%
合计
26.7
2.1.3.2国内消费及预测
2.1.4产品价格
2.1.4.1季戊四醇价格
从2003年到2006年PE的价格比较稳定。
目前随着人民水平的提高,对高档油漆的需求量越来越大,从而刺激了PE需求增加,加上国内季戊四醇技术不断进步,产品质量提高,消耗下降,人工成本低,国外季戊四醇再没有优势了,且季戊四醇技术只掌握在少数企业或个人手中,国内再扩大季戊四醇生产可能性不大。
在国内的经济发展保持正常的基础上,国内PE价格走势主要取决于国际化工市场动态及出口情况。
2003年PE平均价格在6200元/吨,2004年PE平均价格在7600元/吨,2005年PE平均价格在8000元/吨,2006年PE平均价格在9700元/吨,特别是2006年6月到2008年10月95%PE价格猛升至12000元/吨,98%PE价格上升到13500元/吨,2008年10月到2010年10月PE平均价格在6700~8000元/吨,目前PE价格在已上涨到9200元/吨,还有上涨的趋势,一般情况季戊四醇三年价格波动一次。
所以该项目定价为9000元/吨。
2.1.4.2甲酸钠价格
甲酸钠价格一直较稳定,均在1600~1800元/吨,所以该项目定价为1600元/吨。
2.1.4.2双季戊四醇价格
双季戊四醇价格也一直在2.5~3万元/吨,所以该项目定价为2.5万。
3生产规模及产品方案
3.1生产规模
本项目PE装置规模初步定为60000t/a,分为两套装置,每套三万吨/年。
3.2产品方案
根据国内外市场情况,产品初步定为95%级和98%级,98%级产品以出口为主,95%级季戊四醇立足国内,并联产双季戊四醇。
表31装置规模及产品方案
序号
装置(产品)
能力(t/a)
备注
1
95%季戊四醇
36000
2
98%季戊四醇
24000
3
双季戊四醇
3000
4
96%甲酸钠
39000
3.3主要产品规格(标准)
3.3.1季戊四醇
表3295%产品规格
序号
名称
单位
指标
1
外观
白色粉末晶体
2
单季戊四醇含量
Wt%
≥95%
3
羟基值(重量)
Wt%
≥47.5%
4
加热减量
Wt%
≤0.2%
5
灰分
Wt%
≤0.05%
6
色度(以哈森单位计)
≤50
7
熔点
℃
235-240
表3398%单季戊四醇产品规格
序号
名称
单位
指标
1
外观
白色粉末晶体
2
单季戊四醇含量
Wt%
≥98%
3
羟基值(重量)
Wt%
≥48.5%
4
加热减量
Wt%
≤0.1%
5
灰分
Wt%
≤0.05%
6
色度(以哈森单位计)
≤30
7
熔点
℃
245-250
3.3.2甲酸钠(副产)
表33甲酸钠产品标准
序号
名称
单位
本项目规格
企业标准
1
甲酸钠
Wt%
≥96
≥90
2
外观
白色结晶
白色结晶
3
有机物
Wt%
≤2%
≤5.0%
5
水份
Wt%
≤2.0%
≤5.0%
3.3.3双季戊四醇(副产)
表34双季戊四醇产品标准
序号
名称
单位
指标
1
外观
白色粉末晶体
2
双季戊四醇含量
Wt%
≥88%
单季戊四醇含量
Wt%
≤5%
多季戊四醇
Wt%
≤7%
3
羟基值(重量)
Wt%
≥38%
4
加热减量
Wt%
≤0.5%
5
灰分
Wt%
≤0.05%
7
熔点
℃
205-224
4工艺技术方案
4.1工艺技术方案的选择和确定
4.1.季戊四醇工艺技术选择
在工业上,PE主要是以乙醛和甲醛为主要原料,在碱性催化剂作用下缩合反应制得中间体羟甲基乙醛,该中间体进一步与甲醛反应生成季戊四醇。
主要工艺有:
钠法和钙法。
1、钠法
即甲酸钠法。
乙醛与甲醛水溶液在以氢氧化钠催化作用下发生醇醛缩合反应再与过量的甲醛、烧碱发生交叉康尼扎罗反应生成季戊四醇和生成甲酸钠,反应混合物再经脱醛、脱醇、浓缩、结晶、离心、干燥制得合格产品。
该法所用的催化剂主要用氢氧化钠,该法副产甲酸钠,产品质量好(色度好、灰份低),为传统工艺,大多数厂家使用该法。
不足是副产甲酸钠价格低于钙法副产的甲酸钙价格。
2、钙法
与钠法工艺一样,不同的是以氢氧化钙为催化剂,副产甲酸钙,国内只有河南濮阳、浙江润辉两家在生产,本装置技术提供者自行设计开发的浙江润辉钙法装置具有独创的技术优势,产品质量得到提高,消耗低于钠法工艺,副甲酸钙售价在4000元/吨左右,综合成本较同等钠法装置生产的季戊四醇低2000元/吨,具有较强的竞争力。
4.2原材料及公用工程消耗定额
表41季戊四醇主要原材料及公用工程消耗定额
序号
名称
单位
单耗
年耗
1
乙醛(99.5%)
t
0.36
21600
2
甲醛(37%)
t
2.9
174000
3
烧碱(32%)
t
1.2
72000
4
甲酸(85%)
t
0.025
1500
5
脱盐水
t
2.5
150000
6
电
KWh
400
2400万度
7
蒸汽(0.5MPa)
t
15
900000
4.4工艺流程
在季戊四醇的生产过程中,主要经过缩合、精馏、蒸发、结晶、离心、产品干燥包装和副产品甲酸钠的浓缩、离心分离及包装、母液处理等工序。
流程分述如下:
(1)缩合及中和过程:
在装有搅拌器的反应釜中,首先打入回收稀甲醛和原料浓甲醛,再滴加定量的乙醛、碱溶液,在氢氧化钠碱性催化剂存在下,搅拌升温到40-50℃进行缩合反应,反应过程中得到三羟甲基乙醛,再加入过量的甲醛进行康尼查罗反应。
接着向反应釜中加入甲酸进行中和达到一定PH值,即得到含有甲酸钠等副产品的季戊四醇反应液。
(2)脱醛脱醇工序:
将以上工序得到的反应液送入精馏塔进行浓缩,塔顶液含有甲醛、甲醇、水的蒸汽通过冷凝成液后进入脱醇塔分离甲醛和甲醇,甲醛返回缩合工序,甲醇返回甲醛氧化工序或外卖。
(3)蒸发浓缩:
从脱醛塔底出来的经过脱醛脱醇一级脱水后的反应液,进入三效蒸发器进一步脱水至季戊四醇的饱和浓度去冷却结晶。
蒸发出的水份经冷却作后工序洗料和洗涤用。
(4)结晶、离心机:
将蒸发浓缩的季戊四醇的饱和溶液在结晶罐内通过循环水冷却结晶,再通过离心机分离固液,液体去甲酸钠工序进行浓缩蒸馏回收甲酸钠,固体去干燥。
(5)干燥包装:
经过离心的到含水8%左右的湿季戊四醇通过加热干燥至水分低于0.5%的产品包装出售。
(6)母液SF(甲酸钠)蒸发:
将离心液体由贮槽经过泵打入单效蒸发器中,通过循环泵进行强制循环加热并蒸发浓缩后离心分离甲酸钠,固体去甲酸钠干燥,液体回收季戊四醇后又返回甲酸钠蒸发。
(8)甲酸钠干燥:
离心分离后得到含水的甲酸钠,由螺旋推进器送入气流干燥塔,干燥后经过旋风分离器进入料仓。
(10)包装:
干燥得到的甲酸钠产品,由螺旋推进器送入计量器,并进行包装。
除此之外,另外还需作以下补充说明:
(1)在缩合过程中,考虑到为了减少后续母液的处理量并达到降低碱性催化剂的费用,所以最好选用高浓度的液体氢氧化钠,一般在50%左右的浓度即可。
(2)为了提高PE产品的质量,需对所用的甲醛原料中的甲醇含量进行严格控制<1%。
4.5自控技术方案
4.5.1自控水平和主要控制方案
由于本项目界区内生产装置均为新建,因此,在不过多增加投资的基础上,尽量使本工程的自控技术达到在同行业的先进水平。
即各个需控制的装置及主要设备,均采用集中控制信号引入到中央控制室的集散控制系统(DCS),统一在DCS中控制、指示及监视。
联锁信号及紧急停车信号引入中央控制室的可编程序控制器系统(PLC)中,进行联锁及停车逻辑处理。
4.5.2仪表类型的确定
在整个生产过程中,需要经常观察和实时测量的工艺参数,将在控制室内通过控制者采用变送器并进行监视,其余一般不经常观察或不太重要的工艺参数,将采用就地测量仪表。
电动变送器采用二线制。
5原材料、辅助材料及公用工程供应
5.1主要原材料、辅助材料规格
5.1.1甲醛
表51甲醛原料规格
序号
指标
指标
1
含量
≥37%(wt)
2
甲醇
<1%(wt)
3
外观
无色透明
4
甲酸
≤0.02%(wt)
5
残渣
≤0.01%
6
Fe含量
≤0.0005%(wt)
7
Cl含量
≤0.002%(wt)
8
重金属(Pb)
≤0.0005%(wt)
9
硫酸盐金属
≤0.001%(wt)
5.1.2乙醛
表52乙醛原料规格
序号
指标
指标
1
纯度
≥99.5%
2
外观
无色透明液体
4
比重(d204℃)
0.780-0.781
5
含酸(以醋酸计),%
≤0.05
5.1.3甲酸
表53甲酸原料规格
序号
指标
指标
1
纯度
≥85%(wt)
2
色度(铂-钴)号
≤20
3
氯化物(Cl计)
≤0.005%
4
硫酸盐(SO2计)
≤0.002%
5
铁(Fe计)
≤0.0005%
6
蒸发残渣
≤0.020%
5.1.4烧碱
表54烧碱原料规格
序号
指标
指标
1
NaOH
≥32%
2
NaCO3
≤0.3%
3
NaCl
≤0.04%
4
Fe2O3
≤0.0005%
5
外观
无色透明
5.2主要原材料、辅助材料及公用工程供应来源
5.2.1甲醛
根据工艺测算,本工程项目需甲醛(37%)约17.4万t/a,拟新建四套5万吨/年、套的甲醛装置(需甲醇7.83万吨/年的精醇)。
5.2.2乙醛
根据工艺测算,本工程项目需乙醛(99.5%)约2.16万t/a,拟考虑新建一套2.5万吨/年酒精氧化生产乙醛装置(需95%的酒精2.6万吨/年)
5.2.3甲酸
根据工艺测算,本工程项目需甲酸(85%)约1500t/a,拟新建一套利用本装置副产的甲酸钠和现公司的硫酸来生产5000吨/年的甲酸装置,部分外卖。
5.2.4烧碱
根据工艺测算,本工程项目需32%浓度的烧碱液约7.20万t/a,来源公司氯碱化工装置。
5.2.5其它辅助材料
表55其它辅助材料来源
名称
年用量
来源
包装袋(25Kg)
2420(万条/a)
市场采购
包装袋(40Kg)
100.8(万个/a)
市场采购
5.3公用工程供应情况
5.3.1供水
利用原公司现有供水装置进行相应改造扩建。
5.3.2供电
利用原公司现有供电装置进行相应改造扩建。
5.3.3供汽
利用硫磺制酸副产的蒸汽。
6建厂条件和厂址方案
6.1建厂条件
6.1.1地理位置
6.1.2.1地形、地貌
6.1.2.2工程地质
6.1.2.3气象条件
(1)气温:
年平均气温
极端最高气温
极端最低气温
最热月平均气温
最冷月平均气温
夏季通风室外计算温度
冬季通风室外计算温度
夏季空调室外计算干球温度
冬季空调室外计算温度
(2)湿度
平均相对湿度
最大相对湿度
最小相对湿度
设计干球温度
设计湿球温度
(3)气压
年平均气压
历年最高月平均气压
历年最低月平均气压
(4)降雨量
年平均降雨量
年最大降雨量
年平均降雨日
最大日降雨量
(5)最大积雪深度
(6)(6)风向及基本风压值
年主导风向
年主导风向频率
冬季主导风向
夏季主导风向
年平均风速
最大风速
瞬时最大风速
(7)历年各月日照时数
历年雾天日数
历年各月雷暴日数
历年最大蒸发量
历年最小蒸发量
(8)地质条件
地震最大烈度 6度
场地设防烈度 6度
6.2厂址方案
6.2.1厂址位置
6.2.2拟建厂址位置的优点
(1)拟建项目用地在开磷肥业有限责任公司旁,方便企业统一管理。
(2)厂区所在区域交通运输条件优越,能够满足企业改扩建后大量运输需要,经济效益十分显著。
(3)厂址所在地为化工区,符合当地发展规划。
(4)可以充分利用现有的公用工程设施,减少本项目投资。
7公用工程和辅助设施方案
7.1总图运输
7.1.1总平面布置
7.1.1.1总平面设计依据
总平面布置执行现行国家和行业的有关规范和标准,主要有:
(1)《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001年版)
(2)《工业企业总平面设计规范》GB50187-93
(3)《厂矿道路设计规范》GBJ122-87
7.1.1.2总平面布置原则
(1)总平面布置应在全厂总体规划的基础上,在保证生产工艺流程和运输路线顺畅的前提下
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