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5、分析和价格预测市场分析和价格预测 8 8 2.1 产品市场分析和价格预测.8 2.2 原料供求及价格预测10 2.3 辅助材料、燃料的供应 .14 第三章第三章 生产规模、总工艺流程及产品方案生产规模、总工艺流程及产品方案 1515 3.1 生产规模 .15 3.2 总工艺流程 .15 3.3 产品方案 .16 3.4 全厂自控水平 17 第四章第四章 工艺装置工艺装置 1818 4.1 工艺原理 .18 4.2 工艺技术选择 .22 4.3 环己烷装置工艺流程 .27 4.4 自控水平 32 4.5 主要设备的选择 .36 4.6 消耗指标 .37 4.7 装置界区内的公用工程设施 .38
6、4.8 装置“三废”排放 .38 第五章第五章 建厂地区条件和厂址选择建厂地区条件和厂址选择 4040 5.1 建厂条件 .40 5.2 厂址选择 43 第六章第六章 总图运输、储运、土建、厂内外管网总图运输、储运、土建、厂内外管网 4444 6.1 总图运输 .44 6.2 储运 .46 6.3 土建47 6.4 厂区外管 .48 第七章第七章 公用工程公用工程 5151 7.1 给排水51 7.2 供电、电信 .52 7.3 供热、供风 .57 7.4 脱盐水站58 7.5 采暖通风及空气调节 .58 第八章第八章 辅助生产设施辅助生产设施 6060 8.1 消防设施60 8.2 维修设施
7、 .62 8.3 仓库63 8.4 中心化验室63 8.5 火炬 .63 第九章第九章 能耗分析及节能措施能耗分析及节能措施 6464 9.1 概述64 9.2 能耗构成分析 .64 9.3 工艺装置节能措施66 第十章第十章 环境保护环境保护 6767 10.1 编制依据 .67 10.2 设计采用的环境质量标准和排放标准 .67 10.3 建设地区环境现状 .67 10.4 建设项目主要污染物状况及治理 .69 10.5 环境保护工程所需投资和定员 .72 10.6 环境影响评价分析 .72 第十一章第十一章 劳动保护与安全卫生劳动保护与安全卫生 7373 11.1 设计依据 73 11.
8、2 工程概述 74 11.3 建筑和场地布置 76 11.4 生产过程中职业危险、危害因素的分析.76 11.5 设计中采用的主要安全和劳动保护措施.78 11.6 预期效果评价 79 11.7 劳动安全卫生机构设置及人员配备情况.80 第十二章第十二章 企业组织及定员企业组织及定员 8181 12.1 企业经营体制.81 12.2 企业管理体制.81 12.3 装置定员.81 12.4 人员来源和培训.82 第十三章第十三章 企业管理设施和生活福利设施企业管理设施和生活福利设施 8383 13.1 企业管理设施 83 13.2 生活福利设施 .83 第十四章第十四章 项目实施规划项目实施规划
9、 8484 14.1 建设周期的规划 84 14.2 实施进度规划 84 第十五章第十五章 投资估算和资金筹措投资估算和资金筹措 8686 15.1 投资估算 86 15.2 资金筹措 .87 15.3 资金运筹计划 88 第十六章第十六章 生产成本费用估算生产成本费用估算 8989 16.1 成本费用估算依据 89 16.2 成本费用估算及分析 90 第十七章第十七章 财务评价财务评价 9191 17.1 财务评价的依据和说明 91 17.2 效益及财务评价指标计算 92 第十八章第十八章 不确定性分析不确定性分析 9393 18.1 盈亏平衡分析 93 18.2 敏感性分析 93 第十九章
10、第十九章 综合评价综合评价 9494 19.1 综合评价 94 19.2 研究报告结论 94 第一章第一章 总总 论论 1.11.1 概述概述 1.1.1 项目名称:6 万吨/年苯加氢制环己烷项目 1.1.2 主办单位:山东菏泽玉皇化工有限公司 1.1.3 法定地址:山东菏泽市经济技术开发区 1.1.4 企业性质:民营企业 1.1.5 法人代表:王金书 1.1.6 注册资金:35000 万元 1.1.7 项目建设投资(估算):2689.6 万元 1.21.2 编制项目可行性研究报告的依据和原则编制项目可行性研究报告的依据和原则 1.2.1 编制可行性研究报告的依据 (1) 山东菏泽玉皇化工有限
11、公司提供的 6 万吨/年环己烷工程可 行性研究报告设计委托书。 (2) 与山东菏泽玉皇化工有限公司签订的“6 万吨/年环己烷工 程可行性研究”设计合同。 (3) 山东菏泽玉皇化工有限公司提供的有关开展可行性研究的 设计条件。 (4) 中国石油化工总公司石油化工项目可行性研究报告编制 规定1997 年版。 (5) 山东菏泽玉皇化工有限公司提供的 6 万吨/年环己烷装置有 关资料。 1.2.2 编制可行性研究报告的指导思想和原则 (1) 采用国内成熟先进的工艺技术和设备,尽量消化吸收国外引 进装置的先进技术,并力求稳妥、先进、可靠。自动控制采用先进 的集散型控制系统(DCS)以减轻操作强度,并确保
12、生产安全。 (2) 本项目原材料和产品涉及易燃、易爆的气体和液体,装置 建设必须安全可靠,装置布置合理,并严格执行国家防火规范。 (3) 根据原材料的供应情况及产品的市场需求,确定合理的建 设规模。 (4) 在设计中严格贯彻执行国家环境保护和工业安全卫生的有 关规定,采取积极有效措施减少“三废”排放量,对装置排放的废 气、废渣、废水经过处理后,达标排放。 (5) 节约能源、节约动力,做到充分利用装置内的余热。 (6) 充分依托山东荷泽玉皇化工有限公司原料以及公用工程、 维修、消防力量,做到少投入,多产出,以提高经济效益。 1.31.3 项目背景、经营意义、投资意义项目背景、经营意义、投资意义
13、1.3.1 项目背景 山东菏泽玉皇化工有限公司为山东玉皇化工有限公司独立子公 司,山东玉皇化工有限公司始建于 1986 年,目前已发展成为集开发、 生产、销售于一体的中型精细化工企业。现有员工 750 余人,总资 产 7.2 亿元,固定资产 3.98 亿元,是中国优秀品牌企业、山东省高 新技术企业、菏泽市重点工业企业第六位、菏泽市经济增幅最快的 企业之一,于 2006 年入选“中国化工企业经济效益 500 强、中国化 工企业 500 强、中国化工助剂行业 50 强” 。公司主要产品有:气雾 剂级二甲醚、燃料级二甲醚、双环戊二烯、异戊二稀、间戊二烯、 液化天然气、MTBE、TAME、混合苯、精苯
14、、精 C5、丙烯、轻油、化 工原料油及化工中间体。产品主要应用于杀虫剂、合成洗涤剂及农 药、医药、合成树脂、涂料、橡胶、塑料等化工行业。2006 年公司 实现销售收入 10.5 亿元,利税 7000 万元。 山东菏泽玉皇化工有限公司,位于菏泽市经济开发区上海路以 东,淮河路以南,占地 107 公顷。北临日东高速、南临菏兰高速、 京九铁路,新石铁路横贯东西,交通便捷,四通八达。针对公司现 状及市场调研分析,公司制定了“十一五”发展规划总体目标:重 点建设 10 万吨/年苯加氢项目、20 万吨/年苯乙烯项目、40 万吨/年 芳构化项目、40 万吨/年柴油加氢项目、120 万吨/年甲醇制低碳烯 烃
15、项目和 60 万吨/年煤制甲醇项目。十一五末,实现销售收入 80 亿元, 利税 8.2 亿元,为菏泽市的经济腾飞做出更大的贡献。 山东菏泽玉皇化工有限公司自身具有生产环己烷 所需的苯、氢 气等原料,现有的公用工程设施裕量可以满足装置需要,而且装置 副产蒸汽可以作为苯乙烯装置加热热源使用,减少苯乙烯的生产成 本,而且通过采用技术成熟的工艺技术方案,达到降低装置能耗物 耗的目的,因此从自身的建设、公用工程条件、采用的工艺技术以 及原材料供应的优势来说也是可行的,因此建议新建 6 万吨/年环己 烷装置。 1.3.2 经营体制类别 山东荷泽玉皇化工有限公司是一家集研发、生产、销售于一体 的民营股份制企
16、业 1.3.3 投资意义 (1) 本项目投资的意义在于充分利用山东菏泽玉皇化工有限公 司现有的原料及公用工程,通过低价格原料及低能耗生产环己烷, 成本优势明显,市场竞争力强。山东荷泽玉皇化工有限公司具备建 设环己烷装置良好的建厂条件,现有厂区有足够的空闲土地,不需 另外征地,环己烷所需的主要原料苯及氢气通过现有装置得到供应, 现有的公用工程(水、电、蒸汽等)均能满足 6 万吨/年环己烷项目 的要求,而不需要新建或扩建。山东菏泽玉皇化工有限公司仅需投 入装置部分投资以及很少的配套工程便可建设 6 万吨/年环己烷装置, 生产市场上急需的化工及精细化工中间体环己烷。做到少投入、多 产出,这样既充分利
17、用了企业现有的资源,又可以得到良好的经济 效益。 (2) 本项目采用国内较先进的工艺流程,消耗定额低,环己烷 生产成本也低,在市场上具有一定的竞争力。 (3) 本项目利用苯乙烯装置的尾气,通过变压吸附装置处理后, 送至环己烷装置,原料苯由厂区粗苯精制装置供应,减少了该项目 原料由外商操纵的风险。 (4) 本项目具有较好的经济效益,项目的新建对山东荷泽玉皇 化工有限公司产品结构的调整和整个公司的盈利极为重要。 (5) 从能源综合利用来看,原料氢气来源为苯乙烯装置的脱氢 尾气,现有的设施未对该尾气进行充分利用,而是通过火炬进行燃 烧,一方面造成能源浪费,另一方面对环境造成一定影响,通过建 设环己烷
18、项目,可以通过 PSA 提氢充分利用该脱氢尾气,使能源得 到综合利用;另外装置副产大量的低压蒸汽,应用到苯乙烯装置的 加热设备中,减少苯乙烯装置的蒸汽消耗,降低苯乙烯生产成本。 因此,新建环己烷项目对整个公司的节能将耗有重要意义。 1.41.4 项目的范围项目的范围 1.4.1 本项目可行性研究的范围包括:6 万吨/年环己烷装置的 市场预测、生产规模和生产工艺流程选择;技术和设备的先进性、 适用性、可靠性;财务上的盈利性、合法性;消防和环境上的可行 性;对本项目建设上的可行性进行论证,为项目法人和领导机关提 供决策依据。 1.4.2 项目范围 主要生产装置:6 万吨/年环己烷装置,包括 800
19、0 立方变压吸 附提氢工段及苯加氢制环己烷工段。 1.51.5 研究结果研究结果 1.5.1 项目的概况 山东荷泽玉皇化工有限公司建设 6 万吨/年环己烷装置可以利用 现有的原料供应及公用工程配套的优势,节约投资,具有良好的经 济效益,厂址选择在厂内现有空地。环己烷生产采用变压吸附提氢 及苯气相加氢工艺,技术先进,原材料消耗、公用工程消耗在国内 处于领先地位。 1.5.2 环己烷装置主要技术经济指标表(见附表 1-1) 1.5.3 结论 (1) 山东荷泽玉皇化工有限公司建设 6 万吨/年环己烷工程,充 分利用现有的资源,减少生产成本。 (2) 环己烷生产采用变压吸附提氢及苯气相加氢工艺,工艺路
20、线 先进成熟可靠,控制手段达到国内的先进水平,技术协作条件好。 (3) 采用的工艺流程中,尽量采取回收措施,减少三废排放量, 同时对装置三废处理,使其达到国家排放标准,不会对周围环境造 成影响。 1.5.4 存在的主要问题和建议 本项目与厂区粗苯加氢装置、苯乙烯装置有密切联系,要做好 各装置的协调工作。 附表附表 1-11-1 6 6 万吨万吨/ /年环己烷装置主要技术经济指标表年环己烷装置主要技术经济指标表 序号项目名称单 位数 量备 注 一生产规模 1 环己烷 kt/a60 二产品方案 环己烷 kt/a60 三年操作时小时 8000 四主要原材料、燃料用 量 苯 kt/a56.8 含氢尾气
21、 Nm3/a 6.41 07 (体积含量 91%) 五公用工程消耗量 1 水 工业水 t/h1 间歇 循环水 t/h271.5 2 供电 年耗电量 kW 8.8106 3 供汽 副产蒸汽 t/h7.6t/h 0.4 MPa 消耗蒸汽 t/h1.7t/h 1.0MPa t/h0.83t/ h 0.4 MPa 序号项目名称单 位数 量备 注 4 冷冻水 t/h3.39t/ h 六三废排放量处理前 1 废水 m3/h1.5 间歇 2 废气 Nm3/h1491 3 废催化剂 t/a11.3 开车装填量 100.1t 七运输量 kt/a120.02 2 1 运入量 kt/a60.011 2 运出量 kt
22、/a60.011 八装置定员人 43 其中:生产工人人 38 管理人员人 5 九总占地面积 m22324 十单位产品综合能耗kg 标 油/t 66.59 十一 工程项目投资 1 本项目建设总投资万元 3685.7资本金占筹措资额 100% (1) 建设投资万元 2262.8 (2) 固定资产投资方向调 节税 万元 0 (3) 建设期利息万元 0 (4) 流动资金万元 1422.9 序号项目名称单 位数 量备 注 2 本项目筹资额万元 2262.8 十二 年销售收入(不含税) 万元 43516. 3 十三 成本和费用 年平均总成本(不含 税) 万元 40650. 6 十四 年平均利润总额万元 2
23、865.7 十五 年平均销售税金及附 加 万元 716.4 十六 财务评价指标 1 年平均投资利润率 %76.2 2 年平均投资利税率 %97.7 3 年平均资本金利润率 %76.2 4 贷款偿还期年 0 含建设期 5 投资回收期 所得税前年 2.3 含建设期 所得税后年 2.8 含建设期 6 所得税前内部收益率 %116.5 7 所得税后内部收益率 %78.6 8 自有资金内部收益率 %78.6 9 所得税前净现值万元 11720. 1 基准收益率取 12% 10 所得税后净现值万元 7909.0基准收益率取 12% 序号项目名称单 位数 量备 注 11 盈亏平衡点 %13.9 用生产能力利
24、用率表示 第二章第二章 市场分析和价格预测市场分析和价格预测 2.12.1 产品市场分析和价格预测产品市场分析和价格预测 2.1.1 国内外生产能力与产量的历史及现状 (1) 国外生产能力与产量的历史及现状 1898 年首次用苯加氢制得环己烷,发展至今环己烷已经成为一 种重要的石油化工原料。据有关资料报道:1992 年全世界环己烷的 生产能力约为 300 万 t/a,主要的环己烷生产厂家是美国菲利浦石 油公司、英国帝国化学工业公司、美国埃克森化学公司、美国德士 古公司、日本宇部工业公司,以上生产能力约占世界总生产能力的 43%,2004 年世界环己烷生产能力约 350 万 t/a,2010 年
25、将达 390 万 t/a。主要增长点在亚洲,亚洲的平均增长率约 4%。 (2) 国内生产能力与产量的历史及现状 我国早期的环己烷装置为国外引进技术,生产产量较少,随着下 游产业的发展,我国环己烷产能、产量不断增长。2004 年我国环己 烷产能 21.2 万 t/a 左右,到 2007 年,我国有 10 家环己烷生产企业, 总产能 44 万 t/a 左右,其中巴陵石化公司是国内最大的生产企业, 产能达到 10t/a。近几年,随着环己烷产量的提高,我国进口数量 呈现递减趋势,近几年国内环己烷产能见表 2-1。 表 2-1 近几年国内环己烷产能 年份 200020012002200320042005
26、 产能 10.412.416.118.721.228.6 年份 20062007200820092010 产能 36.844.651.358.268 目前国内环己烷生产厂家主要有以下公司:江苏扬农化工集团 有限公司、河南神马、河北石焦化集团有限公司、山东昌邑大安、 山东洪业化工有限公司、中石化巴陵分公司、浙江巨化集团公司、 南京东方化工公司等,总产量占全国产能的 90%以上。 我国环己烷生产能力如表 22。 表 2-2 我国环己烷生产能力现状 厂 名生产能力 万吨/年 备 注 中石化巴陵分公司 10 自用为主 江苏扬农化工集团有限公司 1.5 自用为主 河南神马集团 1 自用为主 河北石焦化集
27、团有限公司 2.5 外销 山东昌邑大安精细化工有限 公司 0.8 外销 浙江巨化集团公司 9 自用为主 山东洪业化工有限公司 6 自用为主 山东海力化工有限公司 20 自用为主 山东方明 10 南京东方化工公司 8 自用为主 合 计 68.8 目前,由于环己烷市场前景看好,许多厂家纷纷增加环己烷产 量,预计 2010 年我国环己烷生产能力将达到 68 万 t/a。 2.1.2 国内外市场需求和价格的历史及现状 2.1.2.1 国内外市场需求 环己烷主要用于制备环己醇和环己酮, 另外,在涂料工业中 广泛用作溶剂,是树脂、脂肪、石蜡油类、丁基橡胶等的极好溶 剂。环己烷 90%用于环己酮生产,环己酮
28、为己内酰胺生产的中间产 品,通常由己内酰胺厂生产,自产自用。目前己内酰胺生产需求扩 大,带动上游环己烷、环己酮的产量,环己烷需求量猛增,2002 年 全世界环己烷需求量为 240 万 t/a,2005 年达到 330 万 t/a 预计 2010 年需环己烷 390 万 t/a 。 国内市场竞争日趋激烈,近年环己烷生产装置建设改造进入一 个高潮,市场需求稳步增加,预计 2010 年国内需环己烷 75 万吨。 随着扩建及新建产能的投产,我国环己烷需求量将得到部分缓解。 另外,进口环己烷对国内市场冲击较大,国际上荷兰的 DSM 集 团、日本的旭化成公司等大公司,以及德国和中国台湾省的环己烷 生产规模
29、都很大,并且仍在不断扩大生产能力,其中有部分生产能 力是针对我国市场扩建的。这些大公司有着明显的规模效益和低成 本优势,势必对国内环己烷市场构成较大冲击。国内企业不得不早 作打算,及早制定应对措施,保持竞争的主动地位。 2.1.2.2 国内外产品价格 环己酮的行情同原料苯的价格密切相关,2009 年 1 月份国内环 己烷价格为 4200 元/吨,基本无生产利润,生产情况在 8 月份逐步 好转,至 2009 年底价格达到 7500 元/吨左右,在 2010 年价格稳步 攀升,最高达到 10000 元/吨,最近回落并稳定在 8600 元/吨左右, 2009-2010 年价格趋势,见表 2-3: 表
30、 2-3 2009-2010 年价格趋势 月份 2009-11122010-123 价格/元/ 75008200860092009000 吨 月份 45678 价格/元/ 吨 96009600850085008500 2.1.3 目标市场分析和价格预测 2.1.3.1 目标市场分析 本项目产品环己烷主要的用户是山东及周边地区环己酮生产厂 商,山东地区有多家环己酮生产商,生产原料为环己烷,由于不具 备环己烷生产所需的原料等因素,生产的环己烷价格较高或需要外 购环己烷,因此为山东荷泽玉皇化工有限公司环己烷销售提供广阔 市场,因此荷泽玉皇化工生产的环己烷可以在山东及周边地区的市 场上销售。 2.1.
31、3.2 价格预测 今年 1 月份环己烷价格为 8400 元/吨,并逐步增长到 5 月份最 高达到 10000 元/吨,到 8 月份价格在 8500 元/吨,总体看来,2010 年的价格相对稳定在 8500 以上,由于环己烷的主要下游产品环己酮, 需求继续增大,预计环己烷的价格会继续小幅增长。 2.22.2 原料供求及价格预测原料供求及价格预测 2.2.1 原料市场供求和价格的历史及现状 (1) 苯 纯苯的工业生产有四种工艺:1、煤焦油经过分离出粗苯后经精 制生产纯苯;2、石油炼制过程中得到的 C6C8烃馏分,在催化剂作 用下芳构化生成苯等芳烃,再经分离得到纯苯;3、乙烯装置副产的 裂解汽油,经
32、过两次催化加氢再经分离得到纯苯;4、甲苯歧化,烷 基转移生产纯苯。 纯苯的主要消费领域是苯乙烯(占 50) 、苯酚、己内酰胺、 苯胺、顺酐、氯苯、硝基苯、烷基苯以及溶剂使用等。 表 2-4 纯苯下游产品 2005/2010 年纯苯需求量(万吨) 年 产品 2005*2010* 苯乙烯 114560 苯酚 37150 己内酰胺 2040 顺酐 2880 苯胺、硝基苯 5090 氯苯 1520 烷基苯 1820 合计 282960 *为实际消耗值 *按下游产品需求值折算 中国的纯苯主要是中国两大石油石化企业垄断,仅自供平衡。 2005 年纯苯产量为 306.11 万吨,进口 25.5 万吨,表观消
33、费 330 万 吨。2006 年纯苯产能超过 380 万吨/年,产量达到 360 万吨/年。由 于乙烯产能和石油炼制能力扩大,2010 年中国石油纯苯总产能有望 突破 500 万吨/年,另从焦化苯的精制,经加氢脱硫可得到纯苯。 2005 年我国焦炭产量为 2.25 亿吨,可得粗苯 225 万吨。现建的焦 化苯处理装置的有山焦集团、山东海化集团、山西宏特集团和宝钢 集团,预计到 2010 年焦化纯苯可达 100150 万吨/年,预计到 2010 年石油纯苯和焦化纯苯的总产能将达到 600 万吨/年以上。 2005 年全球纯苯产能为 4450 万吨/年,需求量为 3840 万吨/年, 预计 200
34、6 年2010 年均增速为 2.4。到 2010 年全球纯苯产能将 达到 5010 万吨/年。20062010 年需求量的增速为 3.7,到 2010 年全球纯苯需求量将达到 4610 万吨/年。世界纯苯的生产和消费主 要集中在亚洲、北美和西欧。20002010 年中国纯苯供需状况见表 2-5。 表 2-5 20002010 年中国纯苯供需状况(单位 万吨) 项目 20002001200220032004200520062010* 进口量 7.56.24.21.05.325.57050 出口量 93.9910.91.391.6 产量 185199214 238. 9 252.1 9 306.
35、1 360600 表观需 求 183. 5 201. 3 209. 2 229256.1330430650 *为预测值 图 21 国内苯价格走势图 根据国内苯价格走势图,2003 年苯平均价格在 3350 元/吨, 2006 年均价基本上为 7500 元/吨以上。 苯市场的价格起伏较大,与国际原油价格变化有关,另外还与 苯的下游产品市场需求有关,若市场平淡,国内苯市场价格将会平 移或下降。 前年,受到世界金融风暴的冲击,国际原油价格一路走低,纯 苯价格也跌倒谷底,最低价达 3600 元/吨。去年 9 月份开始较快回 升,后价格稳定在 6300-6500 元/吨。2006 至 2010 年的平均
36、价(见 表 26) 。2010 年前 8 月的市场价格一直比较稳定,维持在 5800- 6300 之间。 表 2-6 20052009 年各年苯平均价格 年份2006 年2007 年2008 年2009 年2010 年 前 8 月 5 年均 价 价格 (元/ 吨) 7665.4194258430.8 3 403060007110 (2) 氢气 氢气是环己烷生产的另一种主要原料。由于氢气贮存运输等原 因,一般用氢企业均自产自用,其价格取决于制造成本。本项目氢 气来源于 20 万吨/年苯乙烯装置乙苯脱氢产生的含氢尾气,该尾气 的氢气体积含量为 91%左右,经过变压吸附装置处理后供苯加氢使 用,生产
37、的氢气量基本满足环己烷装置生产需要。 2.2.2 原料来源及供应状况 本工程所需的原料苯由公司粗苯加氢装置供应,由罐区经管道 输送至环己烷装置区,原料氢气来源于苯乙烯装置的含氢尾气,经 变压吸附吸附后送苯加氢反应器使用,因此,两种基本原料可由厂 区自行解决,减少原料外购带来的风险。原材料来源见表 2-7: 表 2-7 原材料来源表 序号物 料来 源数 量规 格 1 苯粗苯加氢装置56240 吨/年纯苯 2 氢气苯乙烯装置尾气 经变压吸附 6.4107Nm3/年 2.2.3 产品价格确定的原则 为使项目在经济上具有较强的抗风险能力,本项目在财务分析 中原料和产品不使用十年平均价格,而是采用市场现
38、行价格,即原 料苯按 6500 元/吨,产品环己烷价格按市场价格 8500 元/吨计。 2.32.3 辅助材料、燃料的供应辅助材料、燃料的供应 2.3.1 主要辅助材料来源见表 2-8 表 2-8 主要辅助材料来源表 序号物 料来 源数量规 格备 注 1 加氢催化剂外购10.5 吨/次 Ni-Al2O3 寿命 2 年 2 吸附剂外购69.8 吨/次CNA-133、 CNA-229、 CNA-314、 CNA-421 寿命 15 年 3 除油剂外购8.3 吨/次CNA-110、 CNA-229 寿命 2 年 4 预处理剂外购12.7 吨/次CNA-314、 CNA-421 寿命 3 年 第三章第
39、三章 生产规模、总工艺流程及产品方案生产规模、总工艺流程及产品方案 3.13.1 生产规模生产规模 生产规模:6 万吨/年环己烷。 年操作时: 8000 小时。 3.23.2 总工艺流程总工艺流程 本工程利用公司粗苯加氢生产的纯苯、苯乙烯装置的含氢尾气 为原料,通过 8000m3变压吸附提氢工段(PSA) 、苯气相加氢工段生 产环己烷。 化学反应式为:C6H6+3H2=C6H12 3.2.1 8000m3变压吸附提氢工段流程简述 : 苯乙烯装置含氢尾气经过压缩机增压后,原料气在 P=1.3MPa、t40条件下进入变压吸附提氢工段。首先进入气液分 离器除去游离水,然后经过两台可串并联操作的除油器
40、除去压缩机 油,再进入由两台预处理器和一系列程控阀组成的预处理系统,除 去芳烃等高沸点组分,从预处理出来的净化气送往 PSA 后系统。除 油器一开一备,吸附饱和后一次性更换吸附剂,约两年一换。预处 理再生时,先用经换热器加热到 150的 PSA 解吸气进行加热,再 用未经加热的解吸气进行冷吹。 PSA 后系统由 6 台吸附器和一系列程控阀等组成,采用 6-2-3/V 工艺流程。在变压吸附系统中,任一时刻总有 2 台吸附器处于吸附 步骤,由入口端通入原料气,在出口端获得氢气。每台吸附器在不 同时间依次经历吸附(A)、多级压力均衡降(EiD)、逆向放压(D)、抽 空(V) 、多级压力均衡升(EiR
41、) 和最终升压(FR)等步骤,采用多次 均压的目的使尽可能的回收有效组分。逆放步骤排出了吸附器中吸 附的部分杂质组分,剩余的杂质通过冲洗抽空步骤进一步完全解吸。 产品气在1.2MPa 的压力下由吸附塔顶部出来,解吸气在 0.02MPa 下输出界外。 3.2.2 苯气相加氢工段流程简述 : 原料苯经换热器預热,加热器加热汽化后,再送至汽化器中与 氢气一起过热进入反应器,其中氢气由新鲜氢和循环氢混合而成。 蒸发后的苯氢混合气由两台前反应器顶部进入并进行反应,反应热 用于副产低压蒸汽,未反应的原料在后反应器中完全反应,从后反 应器出来的反应物料,经冷凝冷却后在分离器中进行气液分离。气 相经深冷器和吸
42、附器回收微量环己烷后,未反应的氢气经压缩机增 压后循环使用,液相环己烷则送入稳定塔处理后,经冷却储存在环 己烷贮槽中。 3.33.3 产品方案产品方案 3.3.1 环己烷 表 3-1 产品环己烷规格表 项目指标 试验方法 色度(Hazen) 15GB3143 密度 0.777-0.782GB4472 纯度%(m/m) 99.70GB7534 苯 mg/kg 100SH1674 正己烷 mg/kg 500SH1674 甲基环己烷 mg/kg 500SH1674 甲基环戊烷 mg/kg 400SH1674 馏程 1.5GB7534 硫 2GB12688 产品环己烷为液态,年产环己烷 60000 吨
43、,以槽车运输的形式出厂 销售。 3.3.23.3.2 中间产品氢气中间产品氢气 表表 3-23-2 氢气规格表氢气规格表 项目指标 备注 氢气 99.99 体积分率 CO+CO210ppm 压力 MPa1.2 温度 40 3.43.4 全厂自控水平全厂自控水平 环己烷装置主要分为 PSA 工段及环己烷工段,PSA 工段程控阀 多、动作频繁,操作对自动化要求高,本项目采用 S7-300 冗余控制 系统;环己烷工段采用集散型控制系统(DCS) 对整个生产过程进行 监视、操作、报警、联锁和控制,同时对关键的电气设备进行远距 离控制。为保证装置安全生产,所有现场仪表均选择符合安装地点 的危险区域等级划
44、分的防爆仪表,并在危险区域内设置可燃气体报 警传感器,此信号送至 DCS 系统进行监视和报警。 第四章第四章 工艺装置工艺装置 4.14.1 工艺原理工艺原理 4.1.1 变压吸附原理 4.1.1.1 吸附 吸附是指当两种相态不同的物质接触时,其中密度较低物质的 分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程。有吸附作用的物 质(一般为密度相对较大的多孔固体)被称为吸附剂,被吸附的物 质(一般为密度相对较小的气体或液体)称为吸附质。吸附按其性 质的不同可分为四大类,即:化学吸着、活性吸附、毛细管凝缩、 物理吸附。化学吸附是指吸附剂与吸附质间发生有化学反应,并在 吸附剂表面生成化合物的吸附过程。其吸
45、附过程一般进行的很慢, 且解吸过程非常困难。活性吸附是指吸附剂与吸附质间生成有表面 络合物的吸附过程。其解吸过程一般也较困难。毛细管凝缩是指固 体吸附剂在吸附蒸气时,在吸附剂孔隙内发生的凝结现象,一般需 加热才能完全再生。物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分 子力(即范德华力)进行的吸附。其特点是:吸附过程中没有化学 反应,吸附过程进行的极快,参与吸附的各相物质间的平衡在瞬间 即可完成,并且这种吸附是完全可逆的。PSA 制氢装置中的吸附主 要是物理吸附。 4.1.1.2 变压吸附 在实际工业应用中,吸附分离一般分为变压吸附和变温吸附两 大类。从吸附剂的吸附等温线可以看出,吸附剂在高压下对杂
46、质的 吸附容量大,低压下吸附容量小。同时从吸附剂的吸附等压线可以 看到,在同一压力下吸附剂在低温下吸附容量大,高温下吸附容量 小。利用吸附剂的前一性质进行的吸附分离称为变压吸附(PSA), 利用吸附剂的后一性质进行的吸附分离就称为变温吸附(TSA)。 在物理吸附中,各种吸附剂对气体分子之所以有吸附能力是由 于处于气、固相分界面上的气体分子的特殊形态。一般来说,只处 于气相中的气体分子所受的来自各方向的分子吸引力是相同的,气 体分子处于自由运动状态;而当气体分子运动到气、固相分界面时 (即撞击到吸附剂表面时),气体分子将同时受到固相、和气相中分 子的引力,其中来自固相分子的引力更大,当气体分子的
47、分子动能 不足以克服这种分子引力时,气体分子就会被吸附在固体吸附剂的 表面。被吸附在固体吸附剂表面的气体分子又被称为吸附相,其分 子密度远大于气相,一般可接近于液态的密度。 固体吸附剂表面分子对吸附相中气体分子的吸引力可由以下的公式 来描述: 分子引力 F=C1/rm-C2/rn (mn) 其中:C1 表示引力常数,与分子的大小、结构有关 C2 表示电磁力常数,主要与分子的极性和瞬时偶极矩有 关 r 表示分子间距离 因而对于不同的气体组分,由于其分子的大小、结构、极性等性质 各不相同,吸附剂对其吸附的能力和吸附容量也就各不相同。PSA 制氢装置所利用的就是吸附剂的这一特性。由于吸附剂对混合气体
48、 中的氢组分吸附能力很弱,而对其它组分吸附能力较强,因而通过 装有不同吸附剂的混合吸附床层,就可将各种杂质吸附下来,得到 提纯的氢气。 吸附平衡是指在一定的温度和压力下,吸附剂与吸附质充分接 触,最后吸附质在两相中的分布达到平衡的过程。在实际的吸附过 程中,吸附质分子会不断地碰撞吸附剂表面并被吸附剂表面的分子 引力束缚在吸附相中;同时吸附相中的吸附质分子又会不断地从吸 附剂分子或其它吸附质分子得到能量,从而克服分子引力离开吸附 相;当一定时间内进入吸附相的分子数和离开吸附相的分子数相等 时,吸附过程就达到了平衡。对于物理吸附而言,动态吸附平衡很 快就能完成,并且在一定的温度和压力下,对于相同的
49、吸附剂和吸 附质,平衡吸附量是一个定值。 由于压力越高单位时间内撞击到吸附剂表面的气体分子数越多, 因而压力越高平衡吸附容量也就越大;由于温度越高气体分子的动 能越大,能被吸附剂表面分子引力束缚的分子就越少,因而温度越 高平衡吸附容量也就越小。在温度一定时,随着压力的升高吸附容 量逐渐增大;在压力一定时,随着温度的升高吸附容量逐渐减小。 PSA 制氢装置的工作原理利用的是气体的吸附与解吸。吸附剂 在常温高压下大量吸附原料气中除氢以外的杂质组分,然后降低压 力使各种杂质得以解吸。 4.1.2 苯加氢原理 4.1.2.1 热力学分析 苯加氢反应是一个复杂的反应体系。在反应条件下, 除主反应 生成目标产物环己烷外,苯与氢可能发生以下各种反应:a.苯的加 氢裂解, 最终产物为碳和甲烷; b.环己烷的异构化反应生成甲基环 戊烷;c 环己烷的裂解反应生成甲烷。 对于主反应及各副反应而言, 主反应和反应a是平行反应。主反应和 反应b为可逆反应, 但前者为放热反应, 后者为吸热反应。各反应的 平衡常数相差较大, 温度对各个反应的影响不一。 苯加氢制环己烷的主反应是一个放热的、体积减小的可逆反应, 反应的平衡常数在高温下显著降低,因此,低温和高压对该反应
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