化工设计大赛可行性报告.docx

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化工设计大赛可行性报告

2014年“中国石化—三井化学杯”第八届全国大学生化工设计竞赛

年产65万吨甲苯重芳烃生产

对二甲苯项目分厂

可行性报告

团队名称：

昆明理工大学—

项目组长：

项目成员：

指导老师：

第一章项目总论

1.1设计依据原则及标准

1.1.1设计依据

（1）2014年“中国石化—三井化学杯”第八届全国大学生化工设计竞赛参赛指导书；

（2）国家地区建设、税收等有关法律、法规；

（3）安宁草铺工业园区地理、人文、经济等因素；

（4）《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（化工部2005年修订版）及有关专业的国家标准；

（5）发改投资[2006]1325号《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）；

（6）《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国家法律、法规；

（7）化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定。

1.1.2设计原则

（1）项目建设遵守国家的各项政策、法规和法令，符合国家的产业政策、投资方向及行业和地区的规划，贯彻有关部门的颁发标准和规范，合理安排建设周期，严格控制工程建设项目的生产规模和投资；

（2）采用成熟而先进可靠的工艺生产技术，确保操作运行稳定、能耗低、三废排放少、产品质量好；

（3）在保证工艺生产安全、可靠的前提下，尽可能利用国产化的设备、材料，并控制投资在合理范围内；

（4）重视环境保护、安全和工业卫生，设计中选用清洁生产工艺，三废治理、消防、安全、劳动保护措施必须与主体装置同时设计、同时建设、同时投运，污染物的排放必须达到规定的指标，并保证工厂安全运行和操作人员的健康不受损害；

（5）产品生产和质量指标符合国家及地方颁发的各项相关标准；

（6）坚持“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重”的原则，按照国民经济和社会发展的长远规划，行业、地区的发展规划，在项目调查、选择中对项目进行详细全面的论证；

（7）充分依托安宁市工业园区的现有条件和发展形势，有效地控制工程总投资，加快建设进度，降低产品的生产成本，使本项目达到较好的经济效益。

1.1.3设计标准

本可行性分析报告按照化工部2005年修订版《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》及有关专业的国家标准和行业标准编制。

1.2项目概述

1.2.1项目名称

年产55万吨甲苯重芳烃生产对二甲苯项目分厂。

1.2.2项目性质

本项目的目标是为中石油1000万吨/年炼油厂项目设计一座以石脑油催化重整后的甲苯和重芳烃混合物为原料清洁生产对二甲苯的分厂，填补我国在对二甲苯需求方面的重大缺口，对优化资源利用有重要意义。

本项目采用先进的工艺技术，以甲醇和甲苯为主要原料合成对二甲苯，无废气排放，废水经污水净化池处理后达到排放标准可直接排放，大部分固体废物可综合利用，需要进行堆放的废渣中不含有毒有害物质，可以直接堆放。

因此本项目符合清洁生产的要求。

现代人的日常生活中，PX衍生品触目皆是对二甲苯作为化学工业重要的有机化工原料，在现代石油和化学工业中起着举足轻重的作用，其产业发展水平和市场供需平衡情况直接影响着整个石化工业的发展水平和产业规模。

在国家的“十二五”规划纲要中曾指出：

要走绿色发展之路，建设资源节约型、环境友好型社会；要加强矿产资源勘查、保护和合理开发；要发展绿色矿业，强化矿产资源节约与综合利用。

我国作为一个能源生产和消费的大国，随着经济的高速发展，保证国家安全和经济可持续发展，克服能源短缺带来的危险，成为能源部门乃至所有行业的首要任务。

本项目的建成将改变西南地区化工工业结构格局。

1.2.3项目简介

近年来，随着我国原油加工能力的迅速提高和对二甲苯下游产品需求量的不断增加，对二甲苯有着广阔的市场前景。

安宁市草铺是云南石油化学工业区。

本项目拟以中石油1000万吨/年炼油厂项目总厂生产所得甲苯及重质芳烃为主要原料，建一座制对二甲苯的分厂。

工厂的主要设施包括生产装置、精馏装置等公用工程设施、储运设施以及环保设施。

总厂每年会生产大量的甲苯和重质芳烃，可为本项目提供充足的原料支持。

本项目以中石油云南石化有限公司为依托，将甲苯和重质芳烃进行利用，提高其附加值的一个系统。

全厂分为三个主要单元，分别为甲苯甲醇烷基化、重烃轻质化合成对二甲苯的反应工段、产品分离工段、精制工段。

本项目工艺采用甲苯甲醇烷基化及重烃轻质化制对二甲苯，以甲苯、甲醇、C9+芳烃为原料。

以水为共沸剂，用共沸精馏将甲苯从甲苯和C9+芳烃的混合物中分离出来。

甲苯和甲醇混合预热后在P-La-HZSM-5催化剂作用下，在400℃温度和1atm下，生成对二甲苯。

冷凝后经气液分离分离出C1-C5（深冷分离法将各组分分开，主要成分为乙烯和丙烯）。

C9+芳烃预热后进入固定床反应器，反应产物冷凝后放出不凝气体，其他产物与烷基化产物混合后进入甲苯塔、二甲苯塔，分离出甲苯苯循环至流化床反应器，二甲苯经多次结晶分离出对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯。

1.3研究的范围与过程

本项目以中石油1000万吨/年炼油厂项目总厂生产所得甲苯和重质芳烃作为主要原料来进行生产对二甲苯的工程设计。

目前已进行了较深入的可行性研究，工作范围包括：

产品的市场需求、产品规模及方案、工艺路线及设备选择、自动化控制方案、原料辅助材料及动力供应、建厂条件、公用工程及辅助设施、节能节水减排措施、“三废”处理及环境保护措施、安全消防及劳动保护措施、企业组织及定员、项目实施规划、投资估算及资金来源、产品成本及经济效益等方面进行研究。

在研究的基础上对项目的建设做出评价结论，为审批该项目提供决策依据。

1.4主要经济指标

项目的主要经济指标见表1.1。

表1.1主要经济指标

序号

名称

单位

数值

1

项目投入总资金

万元

2

项目总投资

万元

3

固定资产总投资

万元

4

直接材料费

万元

5

总定员

人

6

年营业收入

万元

7

年总成本费用

万元

8

年经营成本

万元

9

年利润总额

万元

10

所得税

万元

11

年税后利润

万元

12

投资利润率

万元

13

投资利税率

万元

14

投资回收期

万元

第二章PX市场分析

2.1PX性质

2.1.1PX性质

PX性质见表2.1。

表2.1PX的主要物化性质

中文名

1，4-二甲苯

1,4-二甲苯的分子球棍模型

英文名

1，4-Xylene

CASNo

106-42-3

分子式

C6H4（CH3）2

分子结构

分子量

106.17

外观与性质

外观与性状无色透明液体，有类似甲苯的气味

熔点，℃

13.2

沸点，℃

138.5

溶解性

不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚、氯仿等多数有机溶剂

主要用途

作为合成聚酯纤维、树脂、涂料、染料和农药等的原料

健康危害

二甲苯对眼及上呼吸道有刺激作用，高浓度时对中枢神经系统有麻醉作用。

急性中毒：

短期内吸入较高浓度核武器中可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽充血、头晕、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、意识模糊、步态蹒跚。

重者可有躁动、抽搐或昏迷，有的有癔病样发作。

慢性影响：

长期接触有神经衰弱综合征，女工有月经异常，工人常发生皮肤干燥、皲裂、皮炎。

危险特性

易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。

遇明火、高热能引起燃烧爆炸。

与氧化剂能发生强烈反应。

流速过快，容易产生和积聚静电。

其蒸气比空气重，能在较低处扩散至相当远的地方，遇明火会引着回燃。

2.1.2PX的包装、运输及储存

（1）包装

小开口钢桶；螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶（罐）外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱。

（2）储存

储存于阴凉、通风的库房。

远离火种、热源。

库温不宜超过30℃。

保持容器密封。

应与氧化剂分开存放，切忌混储。

采用防爆型照明、通风设施。

禁止使用易产生火花的机械设备和工具。

储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。

（3）运输

本品铁路运输时，限使用钢制企业自备罐车装运，装运前需报有关部门批准。

运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。

夏季最好早晚运输。

运输时所用的槽（罐）车应有接地链，槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电。

严禁与氧化剂、食用化学品等混装混运。

运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。

中途停留时应远离火种、热源、高温区。

装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。

公路运输时要按规定路线行驶，勿在居民区和人口稠密区停留。

铁路运输时要禁止溜放。

严禁用木船、水泥船散装运输。

2.2产品市场需求分析

2.2.1PX的主要用途

PX主要用于精对二甲酸（PTA）生产，PTA是生产聚酯纤维、树脂、薄膜等产品的主要原料。

用于制备对苯二甲酸二甲酯（DMT）是对二甲苯的另一个应用领域。

也有少量对二甲苯在除草剂和联对二甲苯中用作溶剂。

对二甲苯主要是从含有邻二甲苯（OX）和间二甲苯（MX）及混合二甲苯中分离出来，其系列产品如图2.1所示。

在日常生活中，如果仔细看看衣服上的洗涤说明，会发现面料项通常会标注“纯棉”、“涤纶”、“聚酯纤维”等说明；这后面两种，正是PX的下游产品。

其实，人们身边的电话机、手机壳、矿泉水瓶、电脑外壳、胶囊、窗帘、照相机等等，用材无一不与PX关联。

现代人的日常生活中，PX衍生品触目皆是。

现代经济社会发展，已经离不开PX，我国已成为世界最大的PX生产和消费国。

2.2.2PX的生产现状

我国聚酯工业的迅速发展带动了我国PX生产能力的不断增加。

2009年是我国PX生产能力增长最大的一年，新增产能284万吨，使国内总生产能力达到726.1万吨/年，比2008年的442.1万吨增长64.2%。

新建项目主要有：

2009年6月大连福佳大化石油化工有限公司新建的70万吨/年PX装置和中海油南海石化有限公司新建的84万吨/年PX装置投产；7月，中国石化福建炼化有限公司新建的70万吨/年PX装置建成投产；9月，中国石化上海石油化工公司新建的60万吨/年PX装置投产。

其中大连福佳大化石油化工有限公司和中海油南海石化有限公司PX装置的建成投产，打破了以前由中石化和中石油两大集团一统天下的供应格局。

2010年7月，中国石油乌鲁木齐石油化工公司新建的100万吨/年PX芳烃联合装置竣工投产；2011年没有新增PX装置。

截至2012年9月底，我国PX的生产厂家有13家，总生产能力达到826.1万吨/年。

由于PX生产装置在物料平衡上与炼油装置紧密相关，而炼油产业主要掌控在中国石化和中国石油两大集团公司手中，受原料资源因素的制约，对PX的进入门槛相对较高，合资及民营企业进入难度较大，因而PX的生产厂家也主要集中在这两大公司的所属企业。

目前，PX的生产厂家中，中国石化集团公司有8家，总生产能力为419.8万吨/年，占全国产能的50.8%；中国石油集团公司2家，总产能182.3万吨/年，占全国产能的22.1%；中国海洋石油总公司1家，总产能84万吨/年，占全国产能的10.2%；地方企业2家，总产能140万吨/年，占全国产能的17.0%。

中国石油乌鲁木齐石油化工公司是目前我国最大的PX生产企业，生产能力为106.5万吨/年，占总生产能力的12.9%，其次是中海油南海石化有限公司，生产能力为84万吨/年，占总生产能力的10.2%。

我国PX生产企业除青岛丽东和大连福佳之外，其余生产企业均有大型炼化厂作为依托，且多数是按照上下游一体化建设的，配套PTA生产装置。

上海石化、扬子石化、天津石化、洛阳石化以及辽阳石化等，部分尚未配套的产品以内部互动供应方式定向消费；中石化下属的镇海炼化以及金陵石化公司的PX产品主要以合同协议形式供应给仪征化纤，部分产品作为商品对外销售；乌鲁木齐石化、福建炼化、青岛丽东化工有限公司、大连福佳石油化工有限公司以及中海油南海石化有限公司的产品基本上作为商品对外销售。

2012年我国对二甲苯的主要生产厂家情况见表2.2。

表2.22012年我国对二甲苯主要生产厂家

厂家名称

产能，万吨

中国石化天津石油化工公司

33.40

中国石化洛阳石油化工公司

21.50

中国石化上海石油化工股份有限公司

83.50

中国石化扬子石油化工公司

100.00

中国石化齐鲁化石油化工公司

6.40

中国石化镇海炼化公司

65.00

中国石化金陵石油化工公司

60.00

中国石化福建炼化有限公司

70.00

中国石化合计

439.80

中国石化辽阳石油化工公司

75.80

中国石化乌鲁木齐石油化工公司

106.50

中国石油合计

182.30

青岛丽东有限公司

70.00

大连福佳大化石化有限公司

70.00

中海油南海石化有限公司

84.00

其他合计

224.00

总计

846.00

2.2.3PX市场需求

随着新兴国家工业化进程的深入，全球PX需求量在不断增加，全球各大石化企业纷纷增大PX产能和出口量。

2011年PX全球产能和需求分布见图2.2。

目前，全球PX产量的70%分布于东亚、东南亚和南亚地区，除了全球第一大PX生产、进口国的中国外，日本、韩国、新加坡，都是PX的生产大户和净出口国。

美国国际贸易（行情专区）委员会（ITC）的数据显示，2012年1-9月，美国PX出口同比增长了24%。

近几年我国PX产业发展明显滞后于下游PTA和聚酯产业发展。

2000年以前，PX供需关系相对平衡，2000年国内自给率为88%；2000年到2010年，中国PX项目迅速发展，生产能力一跃成为世界第一；而从2010年开始，我国就已经成为世界上最大的PX消费国，到2012年，我国PX需求量已经达到1385万吨，占全球消费量的32%，其中国内PX产量775万吨。

尽管市场需求持续走高，但是国内PX建设却步伐放缓，产能已经远远无法满足需求。

2012年我国PX产能约占全球24%，而PX的下游产品PTA的产能约占全球55%，导致国内供给远远不能满足需求，PX对外依存度达到45%。

2.3消费分析与预测

2.3.1PX价格分析

相较于PX，其下游PTA产能增速较快，尤其是2012年下半年开始迎来爆发式的增长。

截至2012年底新增产能1140万吨，产能存量达到3146万吨，增速56.83%。

国内PTA产能已经由前两年的供需基本平衡转变成产能严重过剩状态。

2012年以来PTA生产企业开工率逐渐降低，2013年初一度在65%的低位水平。

此外，为缓解供应压力，PTA进口数量明显减少。

2013年前6个月，PTA进口数量累计同比下降55%。

正是由于PX与PTA产能供应方面的不匹配，导致产业链利润集中在PX环节，而PTA生产利润长期处于亏损状态。

2012年下半年随着PTA产能集中释放，PX需求不断走强。

而PTA产品价格持续低迷，最终导致PTA生产加工利润持续亏损。

进入2013年，生产利润有所好转，个别时间已进入微利状态。

利润走好原因主要有以下两点：

首先国内PTA生产企业通过限产的方式减少PX需求，同时稳定PTA价格；另外，国内PTA生产企业的PX库存较多，很多企业通过抛售的方式压低PX价格，从而在月度PX价格谈判中占据先机，年初至6月份的PX亚洲合同价均定在1400美元/吨。

我国PX主要用于生产PTA，进而生产聚酯产品。

近年来，随着我国聚酯工业的快速发展，对苯二甲酸市场需求强劲，导致PTA生产能力快速增长。

截至2011年底，我国PTA的总生产能力已经达到1742万吨/年，同比增长13.7%；表观消费量2298万吨，同比增长10.6%。

“十二五”期间，我国PTA产业仍处于产能快速增长期，预计“十二五”末总生产能力将达到约3800万吨/年。

2006～2011年我国PTA表观消费量年均增长率为10.9%，与此相对应，PTA的自给率也在不断增加，由2005年的46.53%增加到2011年的71.71%。

2.3.2PX销售价格预测

在市场经济中，价格既是影响需求和供给的重要原因，又是需求和供给通过竞争相互作用的结果。

对企业来讲，价格是营销组合中的一个重要而复杂的决策变量。

它既是企业的一种竞争手段（竞争分为价格竞争和非价格竞争），在一定程度上影响企业的竞争地位、市场份额、收入和利润，又是企业营销环境中一个较敏感的因素，企业的定价要受到需求、竞争、国家政策和法律等因素的影响。

PX价格及PTA生产利润情况如图2.3所示：

图2.3PX价格及PTA生产利润

据了解，在中国由于公众对PX项目的抵触，自2010年以来PX装置落地困难，产能增长速度缓慢，但下游PTA产能却大幅扩张。

供需失衡之下，PX价格一路走高。

来自中国石油和化学工业联合会的数据显示，从2010年到2013年4月，PX市场均价从8354元/吨涨至12500元/吨，涨幅高达49.6%，整个市场处于快速上涨阶段。

2013年3月份成为了PX价格的转折点。

据生意社统计数据显示，2013年3月PX价格从12800元/吨跌至11800元/吨，下跌幅度高达7.66%，此后缓慢下跌，全年跌幅达到12.23%。

进入2014年，PX的下跌速度又开始加剧，1月至今价格累计下跌近3%。

据统计，2013年我国PX全年产量在750万吨左右，全年进口总量高达905万吨，对外依存度为54.7%。

分析师表示，较大依存度使国内厂家失去对PX的定价权，外盘价格的波动会在很大程度上影响国内市场价格。

但是亚洲PX产能不断释放，自11月底至今，国内PX社会库存在160~170万吨之间，属年内高位水平。

12月下旬至明年1月份，三套老装置福炼（扩容10万吨）、丽东（扩容30万吨）和腾龙（80万吨）将重启。

PX新装置海南炼化（60万吨）、彭州石化（65万吨）将投产。

预计从2014年1月份起，国内PX产量将增加15万吨/月左右，供应大幅增加，PX将难以回到此前的价格高位。

随着旺季的来临，3月PX需求将会好于2月，而且3-4月，中国盛虹计划启动其位于江苏的PTA新装置，产能为150万吨/年。

翔鹭石化位于厦门的PTA新装置也将于3月投产，产能为450万吨/年。

因此，3月份以后市场就存在回暖的可能性了。

第三章资源可靠性分析

3.1原料

本项目的主要原料直接来源于安宁1000万吨/年炼油厂项目催化重整的副产甲苯和C9+，每年的产量约为70万吨。

所以原料的来源丰富，并且可直接用管道输送，供应便利。

甲醇、工艺软水、催化剂均是外购。

3.1.1甲醇

3.1.1.1甲醇物理化学性质

甲醇的物理化学性质见表3.1。

表3.1甲醇物理和化学性质

序号

理化性质

指标

1

相对密度，D420

0.7914

2

熔点，℃

-93.9

3

沸点，℃

65

4

闪点，开杯℃

16

5

蒸气压，20，kPa

12.265

6

自燃点，℃

473

7

粘度（20），mPa·S

0.5945

8

爆炸极限，体积%

60~36.5

3.1.2.2甲醇的价格现状

2000-2010年中国甲醇统计见表3.2。

表3.22000-2010年中国甲醇统计（单位：

kt）

年份

产量

进口量

出口量

表观消费量

2000

1987

1307

1

3293

2001

2065

1521

10

3577

2002

2318

1800

1

4116

2003

2989

1402

51

4340

2004

4406

1359

33

5732

2005

5356

1360

54

6662

2006

7622

1127

190

8560

2007

10764

845

563

11046

2008

11117

1434

368

12183

2009

11231

5288

14

16506

2010

15743

5189

12

20920

中国甲醇产能一直处于过剩状态，2006-2010年我国甲醇产能平均利用率在51%左右。

2008年四季度以来，受进口甲醇冲击影响，中国甲醇产能利用率大幅下降。

2009年一季度产能利用率仅30%左右，利用率下降到近几年来的最低点。

2009年6月24日，甲醇反倾销立案后，甲醇产能利用率回升。

2010年甲醇产能利用率达到51%。

2011年，产能利用率小幅上升至58.1%。

2012年，隆众资讯统计，2012年甲醇国内新增装置产能在500万吨上下，新增产能正在陆续投产。

由于缺乏足够的原料供应，一些生产商在开启新装置的同时，不得不关闭一些老装置。

这在一定程度上缓和了新增产能的大量投产对市场造成的冲击。

中国市场的需求增长以及全球范围内一些生产装置的闲置，已经阻止了甲醇价格的进一步下降。

预计在今年剩余的时间里，全球甲醇价格应该维持稳定的走势。

甲醇及衍生物价格对比见图3.1。

3.1.2催化剂

3.1.2.1甲苯甲醇烷基化催化剂（添加）

本项目采用刘中民等人开发的甲苯甲醇烷基化制对二甲苯和低碳烯烃流化床催化剂，将沸石分子筛由金属、非金属或/和稀土金属改性，然后与含硅或含铝的无定形粘结剂混合喷雾干燥成型，再经硅氧烷基化合物修饰表面酸性和孔结构得到。

产物中对二甲苯在二甲苯异构体中的选择性大于99%，乙烯和丙烯在C1-C5组分中的选择性大于90%。

3.1.2.2C9+重质芳烃轻质化催化剂

一种由中国石油化工股份有限公司开发的C9+重质芳烃轻质化催化剂，包括耐高温无机氧化物载体和加氢金属Ⅳ族金属及卤素。

该催化剂用于C9+重质芳烃的轻质化，轻质化转化率高、芳烃产率高，催化剂积炭少，并能有效降低重质芳烃的终沸点和胶质含量，其催化剂活性组分含量见表3.3。

表3.3C9+芳烃轻质化催化剂活性组分含量

实例号

催化剂编号

催化剂活性组分含量，wt%

Ir

IVA族金属

Cl

1

A

2.4

Sn0.2

1.26

2

B

2.4

Sn0.1

1.30

3

C

1.8

Sn0.2

1.25

4

D

1.2

Sn0.2

1.26

5

E

0.6

Sn0.2

1.28

6

F

1.8

Sn0.1

1.32

7

G

1.2

Sn0.1

1.34

8

H

0.6

Sn0.1

1.28

9

I

1.8

Ge0.1

1.25

10

J

1.8

Ge0.05

1.24

11

K

1.2

Ge0.1

1.26

12

L

1.2

Ge0.05

1.24

13

M

1.8

Pb0.05

1.24

14

N

1.2

Pb0.05

1.24

3.2主要产品指标

全国化学标委会石油化学分技术委员会规定了对二甲苯的行业标准“SH/T1486.1-2008石油对二甲苯”（见表3.4），由中国石化扬子石油化工股份有限公司起草，2008年10月期执行。

表3.4SH/T1486.1-2008石油对二甲苯

项目

指标

试验方法

优等品

一等品

外观

清澈透明，无机械杂质，

无游离水

目测a

纯度b，%（m/m）≥

99.7

SH/T1489、SH/T1489.2

非方烃含量b，%（m/m）≤

0.10

0.10

SH/T1489、SH/T1489.2