年产10万吨环氧丙烷生产建设项目可行性研究报告

第一章总论

1.1 设计依据、原则及标准

1.1.1 设计依据

1、2013年―中国石化-三井化学杯‖大学生化工设计大赛参赛指导书；

2、《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；

3、浙江省宁波市和中国石化镇海炼油化工股份有限公司的相关资料，包括自然

条件、交通条件、经济条件以及公用工程及配套设施条件等；

4、《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国

家法律、法规。

5、根据项目需要进行调查和收集的设计基础资料；

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、综合考虑经济效益和可持续发展，改进工艺、技术，节能减排，循环利用，最大限度地减少对环境的污染；

4、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；

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、本项目贯彻―五化‖即一体化、露天化、轻型化、社会化、国产化的措施和效果，牢固树立―预防为主，安全第一‖的思想，确保建设工程项目的安全实施，切实落实―三同时‖的规定，坚持―安全第一、预防为主、综合治理‖的方针，确保工程施工安全和施工质量;

7、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；

8、本项目安全可靠、技术先进、经济合理，工程设计的各项设施符合国家和专业有关安全卫生标准规范。

9、充分依托镇海炼化和浙江省宁波市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，以使本项目达到较好的经济效益。

1.2.4 项目背景及意义

丙烯是石油化工产业最重要的化工原料之一，由于我国今后几年中丙烯产能的快速增加，加速除聚丙烯以外的丙烯化工的综合发展已成为我国烯烃化工可持续发展的一项重要课题。丙烯的主要衍生物有聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷、丙烯酸、异丙苯苯酚丙酮、羰基合成醇(丁辛醇)。以丙烯为原料生产基本有机原料的消费量依次是丙烯腈11％，羰基合成醇8％，环氧丙烷7%,异丙苯6％，丙烯酸5％，异丙醇3％，其他3％。

环氧丙烷是丙烯的第三大衍生物，环氧丙烷主要用于生产聚醚多元醇、

1,2-1,2-丙二醇等，也是第四代洗涤剂非离子表面活性剂、油田破乳剂、农药乳化剂等的主要原料。它的衍生产品还广泛用于建筑、食品、烟草、医药及化妆品等行业，是精细化工的重要原料。国内聚醚多元醇行业所需要的原料即环氧丙烷供应不足，需要靠进口，本项目的建成有利于缓解聚醚多元醇行业对于进口环氧丙烷的依赖。目前我国环氧丙烷的生产工艺大部分都是氯醇法，此种方法对于环境的污染很大。本项目用的生产工艺是HPPO，利用的原料之一是―清洁化学品‖—双氧水，对于环境的可持续发展具有重大意义。

1.3 研究范围

本项目的研究范围包括该项目投资的目的、意义及重要性，生产规模的确定、原料产品以及下游产业的供需状况和市场分析、工艺技术方案、原材料、辅助材料燃料以及动力供应、建厂条件和厂址的选择、公用工程方案和辅助生产设施、节能和节水措施、污染物排放处理以及环境保护措施、经营管理体制以及人力资源配置、投资估算和资金筹措、经济效益风险分析等。

1.4 研究结论

1、本项目采用新型的生产工艺，对环境污染是各种工艺中最轻的，符合环境的可持续发展。

2、项目投产后，增加了环氧丙烷的产能，有助于下游产业的快速发展。

3、《石化和化学工业―十二五‖发展规划》明确指出，HPPO将成为―十二五‖期间技术创新重点项目。该项目符合国家的发展政策，有利于提高企业的竞争能力。

4、该项目位于浙江省宁波石化经济开发区，在市场腹地、地理区位、港口交通、产业基础等方面有较强的优势。同时由于本项目依附镇海炼化厂而建，原料近距离运输，大大降低了原料成本。

5、国内环氧丙烷需求较大，现已建成的大部分企业采用的是氯醇法。本项目采用的HPPO法生产的企业不多，进一步提高市场竞争力和社会经济效益。

6、目前国内双氧水产能过剩，本项目的原料之一就是双氧水。可利用与过剩的、无商业前景的双氧水装置做商业化合作，使资源合理有效利用，推进当地的产业结构的优化。

7、项目厂址周围大气、土壤、植物等自然环境情况良好，无水源地、自然保护区、文物景观等环境敏感点，生产过程中产生的―三废‖进行综合治理达标后排放，对环境影响程度较小，职工劳动安全卫生措施有保障

8、项目选择本着增加公司利润、提升企业产品生产工艺技术、提高企业核心竞争力的宗旨进行，讲大幅提高企业产品质量和拓展能力，为企业的持续发展奠定了坚实的基础。

9、由于氯醇法的废水、废渣量大、设备易腐蚀等缺点，国家已经限制发展。本项目采用的工艺可以吸纳逐渐被淘汰公司的操作工人，增加就业机会。

1.5 存在的主要问题和建议

虽然我们使用的是新型无污染工艺，顺应当今绿色化学的主旋律。但是该工艺在国内的发展尚不成熟、投入工业化时间短，因此在实际的生产中必定会存在一些不稳定性，还需进行试验以完善工艺技术。

作为原料之一的双氧水运输困难，若自行生产则需加大投入成本，综合考虑

发现利用HPPO法生产环氧丙烷时工厂选址需靠近过氧化氢生产厂，力求与国内过剩的且无商业前景的双氧水装置做商业合作。

在生产中使用到的钛分子筛催化剂活性高且经过提纯后能重复利用，但是价格相较而言比较贵。对此我们建议联合各大高校化工实验组积极投入到新型催化剂的研发实验中，以寻求更加高效、便宜的、可循环利用的催化剂中。

由于本设计绿色环保，是―十二五‖期间技术创新重点项目，故在税收等政策上需要各级政府给予更多的支持。

第二章市场分析

2.2 主要产品市场分析

2.2.4 环氧丙烷的消费分析与预测

1、世界环氧丙烷消费分析与预测

2005—2011年世界环氧丙烷产量与消费增长情况详情可见图2-2。

图2-2 2005～2011年世界PO产量与消费量变化趋势图从图2-2可以看出，除2008年第四季度开始，受PO的终端用户市场汽车和建筑行业的影响，致使2009年PO的消费需求受挫外，其他年份PO需求基本与产量持平。由于包括中国在内的亚洲市场需求剧增，2005—2011年期间世界PO 需求增长率保持在4.22%左右，与产能增长4.78%基本相当。环氧丙烷的下游消费结构情况见图2-3。

图2-3 世界PO的消费结构变化趋势图

从图2-3可以看出，目前，世界环氧丙烷的消费主要以生产聚醚多元醇为主，约占总消费量的60%以上，其次是丙二元醇，约占20%左右。而剩余部分主要用于生产1,2-丙二醇醚、阻燃剂、合成润滑剂、油田钻井化学品、丁二醇、碳酸丙二醇酯、烯丙醇、异丙醇胺、改性淀粉和纺织品表面活性剂等。

对比2005年与2008年世界环氧丙烷消费结构看，未来环氧丙烷消费中聚醚多元醇仍占据主要地位，环氧丙烷总体消费结构无大的变化。

预计2010—2015年世界环氧丙烷增长率为4%，北美、欧洲需求增长不大，需求量增长最快的是亚太地区，主要是中国及中东，到2015年需新建4到5个25—30万吨年PO工厂才能满足增长需求。即2015年世界环氧丙烷需求预计将达到1050万吨左右。

2、中国环氧丙烷消费分析与预测

我国石油化工业正处于快速发展时期，2005—2011年，我国环氧丙烷产能平均增长率达21%相当于每年新增18万吨左右的产能，但仍不能满足聚醚多元醇及丙二醇工业发展的需求，致使我国大量进口聚醚多元醇、丙二醇以及环氧丙烷，环氧丙烷的消费量呈明显的上升趋势。

图2-4 2005～2011年中国PO产量与消费变化图

从图2-4可以看出，从2005—2011年期间，我国PO产量、需求均呈快速增长状态，产量年均增速达18%，但由于产量基数低于消费需求基数，因此，PO 始终处于供不应求状态，不足部分通过进口解决。

2009年我国环氧丙烷消费量达到130万吨，环氧丙烷消费比例为聚醚多元醇83.4%、1,2-丙二醇10.5%、非离子表面活性剂及1,2-丙二醇醚等其他用途占6.1%。我国PO消费结构变化趋势见下图

图2-5 中国PO的消费结构变化趋势图

从图2-5可以看出，我国PO主要用于生产聚醚多元醇。占比达80%以上（这一比例远高于全球平均水平），今年来消费结构无大的变化。

从世界环氧丙烷市场贸易流向来看，中国成为世界环氧丙烷的目标市场。中国环氧丙烷市场供求起伏是世界环氧丙烷供应及价格波动升降的寒暑表，支配着世界环氧丙烷市场。2005—2011年期间，中国的环氧丙烷消费增幅很大，年增长率在18%以上

据行业专家预测，根据主要下游产品增速和进口量情况统计，2015年我国环氧丙烷的潜在市场需求量约为230-250吨左右。

2、中国环氧丙烷生产现状

截止到2011年底，我国环氧丙烷主要生产厂家有17家左右，总生产能力为158万吨每年。由于环保压力及成本压力，目前小装置大多数都不能正常开车。

2.2.6 环氧丙烷市场价格分析及预测

1、环氧丙烷市场价格分析

2005年国内PO价格走势基本呈现季节性变化，市场主流价格在13000～17000元吨的高位运行；

2006年国内市场价格基本维持在14000～15000元吨之间；

2007年尽管原油价格高涨，PO价格反倒偏低，在12000～14000元吨之间，这和我国产能的集中放量以及取消出口退税可能都有关系。由于出口退税政策的影响，新增产能不得不依靠国内市场的消化，因此国内环氧丙烷市场状况要看下游产品消费的情况；

2008年1～7月国内市场价格变化很大，1～5月基本维持在13100～14500元吨之间，5月底开始疯涨，到6月中旬达到19000元吨。PO价格从2008年5月末开始持续着疯涨的势头，主要受影响于原料丙烯价格的高涨加大了环氧丙烷

成本，全球性环氧丙烷资源紧张，环氧丙烷衍生物市场的迅速增长，拉动环氧丙烷需求的快速增长。但是8月份开始，随着国际金融形势恶劣以及原油期货价格不断下滑，下游产业对环氧丙烷的需求也不断减弱，聚氨酯下游厂家面临停产、减产、转型的局面，使这些厂商对PO的需求难以启动。截止2008年底时，环氧丙烷价格较下滑至7300元吨；

2009年我国国内PO市场均价为11100元吨左右，随着国内经济复苏，下游聚醚需求旺盛，价格逐步从08年底谷底波动上升，年底时维持在12000元吨以上；

2010年国内PO市场总体供求尚平稳，不足部分依靠进口，整个2010年环氧丙烷价格主要随着原油和原料丙烯价格变化而波动。5～7月份受市场需求疲软以及宁波镇海炼化28.5万吨年环氧丙烷新装置于6月份投产的双重影响，中国环氧丙烷现货价格出现大幅下挫。但8月份，韩国SKC位于蔚山的一套18万吨年的POSM装置非计划停工，中东地区一套20万吨年环氧丙烷装置以及东南亚地区一套25万吨年环氧丙烷装置低量运行，造成进口产品供应紧张，PO价格又逐步高企至14000元吨；

2011年由于高桥石化8万吨年装置关闭，加上日本地震冲击，国内供应和进口量都受到一定影响，尽管国内新增产能陆续释放，但是仍然无法满足国内市场快速回暖的需求，国内PO价格自1月初开始节节攀升，致使2011年全年PO 均价达15100元吨。但年末出现大幅回落，主要受下游需求市场不旺的影响。

2012与2011年行情相类似，依据市场行情和供求平衡的变化，环氧丙烷价差波动范围大约为600～1800元吨。虽然今年原料市场受欧债危机、美债危机及国内紧缩的财政、货币政策等负面因素影响而动荡非常，在六月份时环氧丙烷达

到了历史最新低，跌破了10000元吨，随后价格有所回升但处于低位。随着2012年党的十八大的召开，一系列新政策也将逐一出台，宏观经济政策基调也就逐步明晰，这将会为环氧丙烷带来更多的机遇和市场。

2.2.7 环氧丙烷市场价格预测

2013年国家货币政策和财政政策仍将保持宽松，大宗商品价格会逐步走高并维持在相对高位，这将有利于资源出口国投资和消费的恢复。从近两年的市场情况来看，我国环氧丙烷的整体进口量正逐年递增。2011年环氧丙烷进口总量313576吨，月均进口量26131吨，而2012年环氧丙烷进口总量515232吨，月均进口量42936吨。相比之下，2012年环氧丙烷月均进口量较2011年同比增长64.31%，而市场预计2013年环氧丙烷全年进口量可能仍将维持在较高水平，这也将在一定程度上影响国内市场的定价机制。

目前世界上环氧丙烷生产技术主要有：氯醇法和共氧化法（Halcon法），约占全球产量的90%以上。其中共氧化法又可分为：乙苯共氧化法（POSM法）、异丁烷共氧化法（POTAB 法）、异丙苯氧化法（CHP法）、过氧化氢直接氧化法（HPPO法）、氧气直接氧化法。其中氯醇法，POSM法，POTAB法，CHP法，HPPO法已经实现工业化；氧气直接氧化法正处于实验阶段。

第三章生产工艺方案

3.6 本项目工艺方案

3.6.1 工艺流程简介

在综合考虑了经济、环保、工艺流程等多方面因素后，本项目最终决定采用改良的新型HPPO工艺。本工艺主要分为三个工段：反应及丙烯回收、PO精制、甲醇及副产物回收。

图3-5 总体工艺一览图

3.6.2 反应及丙烯回收

图3-6 反应及丙烯回收工艺流程图

本段工艺中采用聚合级丙烯气体、50%的双氧水和甲醇溶剂为原料；以TS-1钛硅分子筛为催化剂。原料经预处理完全混合后进入列管式固定床反应器，在50°C、3MPa 下进行反应。经反应器反应后的气液混合物进入第一闪蒸罐，适当减压后极少量PO和丙烯从罐顶分离，分成两股物流分别进入丙烯原料罐和燃烧炉。大部分PO、甲醇和水，包括一部分丙烯从罐底流出进入第二闪蒸罐。混合物在第二闪蒸罐中压力被减到常压，其主要目的是尽可能多的将PO蒸出，但是不可避免的会夹带有少量丙烯，这部分夹带有少量丙烯的PO进入丙烯回收塔。其余的组分直接进入分离塔，在这个分离塔中沸点高于甲醇的组分及甲醇去甲醇回收工段，低于甲醇的丙烯和PO由塔顶离开，与第二闪蒸罐中的夹带有少量丙烯的PO混后经压缩机压缩后一起进入丙烯回收塔分离丙烯和PO。分离后的粗PO进入萃取工段，剩余的丙烯分为两股物流与闪蒸罐一罐顶物流一起去丙烯原

料罐和燃烧炉。

3.6.3 PO的精制

图3-7 PO精制工段流程图

从分离塔中分离出来的粗PO进入萃取塔，主要目的是去甲醇，萃取剂是水。由于萃取剂的加入，塔顶流出组分PO中带有0.3%的水，但是由于国标中优等品PO的含水量要小于0.02%，所以萃取出来的PO和水要进行分离。经分离塔分离后的PO从塔顶出来流入PO产品罐，塔底的水循环用作萃取剂。从萃取塔塔底流出的部分甲醇及大量水进入甲醇及副产物回收工段。

3.6.4 甲醇及副产物回收工段

图3-8 甲醇及副产物回收工段流程图1

图3-9 甲醇及副产物回收工段流程图2

经Aspen模拟比较多塔精馏和单塔精馏后发现，多塔精馏虽然在设备投资费

用方面相对较大，但从长远利益来看，其在节能高效方面的优势远大于单塔精馏，故在本工段选用多塔精馏。

来自第一、第二工段中的甲醇、副产物和水混合后一起进入甲醇低压精馏塔，且甲醇高压精馏塔的塔顶蒸汽可用作低压精馏塔的热源。由低压精馏塔精馏出的甲醇溶剂从塔顶流出后与高压塔塔顶流出的甲醇混合后流去甲醇原料罐，经处理后可循环用作溶剂进入反应器，低压精馏塔塔底含水副产物及甲醇进入高压塔继续精馏。高压塔塔顶流出液为甲醇，塔底流出液是水和副产物。

甲醇高压精馏塔塔底含水副产物进入多效精馏水的低压塔继续精馏。低压塔塔顶的水作为萃取剂循环回萃取塔，而塔底物流继续进入多效精馏水的高压塔，塔底出少量水和副产物，经过一个闪蒸塔，把水和杂质甲酸甲酯除去。闪蒸塔塔底组分去副产物分离塔，分离出的1-甲氧基-2丙醇和丙二醇分别去产物罐。

第四章原料供应和产品销售

4.1 原料、辅料的供应

4.1.1 原料、辅料的规格和用量

原料的选择应满足环境友好、成本经济型和来源稳定三大要求。本项目中所涉及的主要原料有丙烯和双氧水，辅料为甲醇溶剂、TS-1钛硅分子筛催化剂。按年工作7500小时计算，其用量和规格详见表4-1：

表4-1 原料用量一览表

4.1.2 原料、辅料的来源

该项目的主要原料聚合级丙烯直接来自宁波镇海炼化公司生产的丙烯产品，该公司每年的丙烯产量是52万吨。所以原料资源丰富，而且丙烯气体可以用管道直接输送，供应便利。

50%的双氧水可从宁波市长润化工有限公司购买，从此公司购买交通便利、运输距离短，可大大节约运输成本。

甲醇溶剂为从宁波市镇海临港化工有限公司购买的工业级甲醇，且在生产过

程中可以循环利用，节能降耗。

4.2 动力及燃料的供应

4.2.1 动力及燃料用量

表4-2 动力及燃料用量一览表

4.2.2 动力及燃料来源

镇海炼化位于宁波化学工业区内，该园区现有完善的基础设施配套。目前已具备了“十通一平”的条件，“十通”主要包括道路、供电、供水（工业用水，生活用水）、供热、工业气体、雨水、污水处理、通信、天然气。可满足全厂动力及燃料需求。

4.3 产品销售

4.3.1 产品规格

本项目的主要产品为环氧丙，副产物有1,2-丙二醇、水、2-甲氧基丙醇，其年产量和产品规格祥见下表：

表4-3 产品产量一览表

参考国家标准GBT14491-2001，本项目所生产的环氧丙烷达到了优等品的指标。

表4-4 环氧丙烷规格表

参考国家标准GBT23813-2009，本项目所生产的环氧丙烷达到了优等级。

表4-5 1,2-丙二醇规格表

参考ISO9001：2000标准，本项目生产的1,2-丙二醇达到了工业优级品。

表4-6 2-甲氧基丙醇规格表