2万吨生物基全降解塑料项目可行性研究分析报告.docx
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2万吨生物基全降解塑料项目可行性研究分析报告
生物基完全降解塑料
可行性研究报告
第一章总论1
第一节概述1
第二节项目概况5
第三节研究结论7
第二章项目提出的背景及建设的必要性8
第一节区域概况8
第二节项目提出的背景12
第三节项目建设的必要性12
第三章市场需求预测及建设规模15
第一节市场需求分析15
第二节市场需求预测15
第三节建设规模18
第四节价格预测18
第四章项目建设地点及建设条件20
第一节建设地点20
第二节建设条件22
第五章技术、设备和工程方案25
第一节设计原则25
第二节技术方案25
第三节设备方案43
第四节工程方案55
第六章原材料、燃料供应62
第七章环境影响评价63
第八章节能72
第一节设计依据72
第二节用能标准和节能规范72
第三节能源消耗种类和数量分析73
第四节项目所在地能源供应状况分析74
第五节节能措施及节能效果分析74
第九章劳动安全卫生与消防77
第一节劳动安全卫生77
第二节消防78
第十章组织机构与管理运营80
第一节组织施工80
第二节工程管理运营81
第三节劳动定员84
第十一章项目实施进度85
第十二章项目招投标方案87
第十三章投资估算及资金筹措91
第一节投资估算91
第二节资金筹措95
第十四章财务分析96
第一节财务评价96
第二节财务分析结论99
第十五章效益评价101
第十六章结论与建议103
第一章项目建设的意义及必要性
一、项目的意义和必要性
1.1项目国内外现状和技术发展趋势
近年来,随着塑料工业的发展,塑料已应用到工业、农业、食品业等许多行业和日常生活的各个方面。
在农业上,采用地膜覆盖栽培技术已为农业增产起到了关键性的作用,在我国被誉为农业上的“白色革命”。
对于包装业,塑料制品不断取代玻璃和纸张,大量用作包装材料,但这些短期性和一次性使用的塑料制品在完成其使用功能后,废弃在土壤环境中不易降解,目前的回收工作并不奏效,致使在城市垃圾中和铁路沿线,乃至江山河海、旅游景点随处可见废弃的一次性塑料制品,给环境造成了严重的污染,而且废弃在长江里的餐盒甚至影响了水电工程的顺利进行,形成“塑料垃圾”公害;对于废弃的农地膜,给土壤造成污染,使农业减产,牲畜误食后致死。
所有这些,在我国被形象地称为“白色污染”。
21世纪是保护地球的时代,作为解决塑料垃圾对地球环境污染的措施之一,一些经济发达国家纷纷立法,对某些特定塑料制品(如购物袋、垃圾袋、饮料瓶杯、快餐盒等)规定不能使用不能在环境中降解的塑料。
我国政府对此也非常重视,国务院对治理“白色污染”早已有所指示,相关部委也采取了相应的措施。
为了有效解决“白色污染”所引起的上述问题,除了加强国民的环境意识和回收再利用外,对于那些不易回收或回收后没有利用价值的一次性使用塑料(如超薄地膜、垃圾袋、快餐具等)应用领域,研究开发使用后在自然环境中能自行降解的环境友好塑料势在必行。
可降解塑料其废弃物在一定的环境条件下和经历一定周期,可以使塑料垃圾减容、减量,从而可以起到减轻环境污染、缓解环境矛盾的作用,符合固体废弃物污染防治法中减量化,资源化、无害化的要求。
而且由于其全部或部分原料采用可再生天然资源,因此,作为有限的、不可再生的、日渐减少的石油资源的补充替代品具有重要意义,并有利于可持续发展战略的实施。
1.1.1国外研究现状
目前,美日德等许多发达国家十分重视生物可降解塑料的研究开发,投入了大量资金。
日本通产省已将生物可降解塑料作为继金属、无机、高分子之后的“第四类新材料”,并拨专款支持生物可降解塑料(EDP)的开发。
国外的研究开发起始于上世纪70年代,80年代经历了较大的起伏,90年代进入比较冷静和稳步地发展。
进入21世纪生物降解塑料有了较大的进展。
国外研发的EDP主要包括光降解、生物降解、化学降解塑料等类型。
其中光降解塑料技术最为成熟、全生物降解塑料的研发最为活跃。
由于光降解塑料降解性能受限于地理、环境、气候等条件,用途受到较大的制约。
而全生物降解塑料虽可较短时间回归自然,但高昂的价格又成为其推向市场的严重障碍,因此欧美国家虽已建立了万吨级生产线,但目前用途有等进一步开拓,成本有待大幅度降低。
国外生产EDP的主要国家有美、日、德、意等。
近年来着重在生物降解塑料方面开发,已取得较大成就。
据ECN报导,2001年世界生物降解塑料产量约35kt~40kt,到2010年将形成100kt的市场规模,目前世界多家大型石化公司如Dupont、Eastman、DowChemical、BASF、Bayer等均进入了生物降解塑料领域。
目前,国际标准化组织已发布的生物降解塑料标准有ISO/TR15462、ISO14593、ISO14851、ISO14852、ISO14855,美国、德国、欧盟、日本均已制订了可生物降解、可堆肥化的认证标志和标准。
1.美国是世界上EDP研发品种最多、能力最大、研发力量最强的国家。
合成型光降解(乙烯/一氧化碳ECO)是世界唯一生产的国家;淀粉添加型(制品中淀粉含量15%以下)降解塑料80年代中末期在美国市场曾风靡一时,并作为对付某些禁、限用塑料包装材料法规的权宜对策,由于销售中的不实宣传和夸大作用受到环境部门的质疑和反对,而逐渐降温,并转向大力加强全生物降解塑料的研发,如美国Cargill-Dow公司2001年已建成140kt/a聚乳酸的生产规模,并已开工生产和正在致力开拓市场。
其它如Novonlnternational公司的淀粉基本生物降解塑料Solvay公司,U.C.C.公司的聚己内酯。
Dupont和Eastmanchemical公司的脂肪族/芳香族共聚酯,EnvironmentalProducts公司的聚乙烯醇等都已建成了工业规模生产线(详见表)。
据美国Businesscommunication报导:
2000年北美生物降解塑料年销售量约为11.8kt,至2005年预计可增加到16kt,年增长率7%。
北美生物降解塑料主要市场为包装材料,2000年销售量为9.9kt,到2005年其年均需求量预计达11.5kt,增长率为4.6%;其第二大市场是堆肥袋销售量将由2000年的2.3kt增加到2005年的3.6kt,年均增长率9.9%;其它市场是农用地膜、医疗卫生用品和涂料等,2000年市场需求量还不到0.5kt,到2005年将增到1kt以上。
2. 日本关于EDP的研发特点是国内研究和引进先进技术和进口产品加强应用研究,开拓市场相结合。
这样一方面加快了研发进程,同时又能根据国内市场的需求,有针对性地开发产品。
主要生产公司和品种有三菱ガス化学的PHB、PHBV,日本合成化学工业的淀粉/聚乙烯醇,昭和高分子和昭和电工的脂肪族聚酯;タィセィ化学工业的聚己内酯等。
(详见表)。
据日本生物降解塑料研究会报导,日本绿色塑料市场规模2000年为3.5~4kt,2003年将达到20kt,2010年占塑料总量的10%;又据日本经济计划厅《2010年技术预测研究》报告,2000年日本绿色塑料的市场销售额为1000亿日元,2010年将达到5000亿日元。
3. 德国近年来也加强了EDP的研发。
如德国几家大公司Bayer公司、BASF公司均投入了大量人力物力,BASF公司充分利用原有设备能力开发化学合成型生物高分子,如脂肪族芳香族共聚酯,已建成10kt/a的生产规模,Bayer最近研发成功聚酯酰胺和淀粉/聚氨酯共混生物降解塑料。
4. 意大利Novanmont公司是世界最先开发淀粉基生物降解塑料的国家,其中淀粉/聚乙烯醇、淀粉/聚己内酯生物降解塑料已有多年历史。
2001年年产能力已增至10kt,据预测意大利生物降解塑料的市场规模将从1999年的24kt增长到期20kt。
开发“生物降解诱发剂”和促使通用塑料迅速分解的新工艺等等。
而全淀粉生物降解塑料由于其优异特性逐渐成为研究热点。
Lacourse报道了以直链淀粉为原料的包装材料、包装制品的制造方法,用高直链淀粉、包括10%的环氧丙烷、10%的聚乙烯醇等的挤出物,形成均匀、闭合的微气泡结构,其密度底,回弹性好,可用于包装材料。
Tomka等报道了一种能产生稳定泡沫结构的生物降解塑料,指出水作为发泡剂或通过使用二氧化碳膨胀气体发泡得到的泡沫材料回弹性及强度差,产生蜂窝状泡沫结构不均匀,没有形成闭孔。
他将淀粉与至少一种不溶与水的生物降解塑料混合,另外将这种材料与生物降解的纤维(大麻、亚麻等)或胶囊状材料(硅胶、沸石等)混合,该材料通过毛细管现象而部分吸水或饱和吸水,然后在适当的压力和温度下,毛细管中的水释放从而发泡,得到的产品解决了以上问题。
Lacourse等发明了由醚化改性(主要为羟丙基淀粉的高直链淀粉在湿度10%~20%,温度150~250℃)制备泡沫塑料的生产工艺。
另外由95%羟乙基高直链玉米淀粉和5%PVA制备的泡沫塑料已在商业上代替了聚苯乙烯泡沫塑料。
RandalLshogren用高直链淀粉,乙酸酐及NaOH水溶液反应制备乙酸酯淀粉。
结果表明:
水是乙酸酯淀粉的高效塑化剂,大量水存在时玻璃化温度从干淀粉的165~185℃下降到95~135℃这主要是由于乙酰基取代淀粉羟基,减弱了分子间氢键,使得淀粉分子链在干态时易于运动。
DS25的乙酸酯淀粉在含水量15%,150℃时挤出得到膨胀、耐水、表面光滑的泡沫塑料,其密度、压缩强度高于聚苯乙烯泡沫塑料,但弹性低于聚苯乙烯泡沫塑料。
Laverous等人对多种聚酯与热塑性淀粉(TPS)的共混物(其中TPS占主要比例)的拉伸模量和冲击强度进行测试发现:
对于TPS/PCL共混物,当TPS含量一定,随着PCL含量增加,共混物拉伸模量缓慢上升,而冲击强度则由TPS(干淀粉质量分数74%,甘油质量分数10%,水质量分数16%)的079kj/m2上升至157kj/m2(PCL质量分数为25%)和299kJ/m2(PCL质量分数为40%)。
各组数据表明,在热塑性淀粉中加入聚酯可以避免材料力学性能差的缺点。
他们也指出,PCL对共混体系模量的影响取决于淀粉体系所处的状态。
当淀粉基体为玻璃态时,加入PCL使共混物的模量降低,当淀粉基体为高弹态时,加入PCL使体系模量提高。
而且,当体系中PCL质量分数为10%时,就可以明显改善共混物的力学性能,使材料的尺寸稳定性显著提高。
从淀粉经发酵制的其他生物降解材料也是进年热点,美国Eldib工程和研究公司新发表的“从玉米制生物降解聚乳酸和薄膜”的研究报告中,报道了几个大型日本公司正积极实验从玉米制备聚乳酸(PLA)和再进一步生产塑料的工业化进程,产品应用有薄膜,纤维和各种注塑制品。
预计PLA将是淀粉工业的经济增长点。
嘉吉道公司已报道PLA在成本和性能方面可以与传统材料相竞争,并建成PLA生产装置,起始能力15万t,已于2002年投产。
1.1.2国内研究现状
我国现在已成为生产可降解塑料的主要国家之一。
政府对其显示出强烈的兴趣和意愿,目前,我国也已制订了各种政策和法规,鼓励生物可降解塑料的应用。
但是,从总体上看,这一行业仍处在有待于对技术进行更加深入研究、提高性能、降低成本、拓宽用途并逐渐推向市场的阶段。
进入21世纪以来,保护地球环境、构筑资源循环型社会,走可持续发展道路,已成为世界关注热点和紧迫任务。
生物降解塑料通过产品整个生命周期分析,已确认为环境低负荷材料。
另外,相当一部份生物降解塑料的主要原料是来自可年年再生的农业资源,作为有限的、日渐减少、日趋枯竭的不可再生的石油资源的补充替代,也已成为全球瞩目的发展趋势。
因此,生物降解塑料已成为全球研究开发热点。
生物降解塑料又分为天然生物降解塑料、微生物降解塑料和化学合成生物降解塑料几大类。
天然生物
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