乙醇制环氧乙烷项目建议书.doc

1、1年产 5 万吨环氧乙烷项目建议书题目 年产 5万吨环氧乙烷项目建议书学院名称 化学工程学院学生姓名 张恒健2组长 张恒健学号 2013010538指导教师 黄星亮 教授起止时间 2016 年 9 月至 2017 年 1 月目录一.总论 .31.1 项目名称 31.2 承办单位情况 31.3 拟建地点 31.4 建设内容与规模 31.5 经济潜力 3二.项目建设的必要性 .42.1 产品主要用途 42.2 原料供应情况 42.3 产品市场预测 42.4 产品定位，方案与质量标准 .4三.工艺技术方案 .43.1 生物乙醇制乙烯 53.2 乙烯制环氧乙烷 53四.厂址选择与建厂条件 .54.1

2、资源与产品条件 54.2 厂址选取条件 54.3 人文环境条件 5五.安全环保分析 .55.1 生产过程中的三废分析 55.2 三废处理 55.3 生产危险点分析 5六.经济潜力与社会效益 .66.1 经济潜力 66.2.环氧乙烷（EO）经济分析 6七.参考文献 .74一.总论1.1 项目名称乙醇为原料生产环氧乙烷工艺过程设计项目1.2 承办单位情况安徽丰原集团有限公司是中国生物化工与生物能源龙头企业。2007 年公司生物化工、生物制药产品实现销代收入巧.8 亿儿，其中新产品销代收入 2.37 亿儿。“BBCA 牌饲料添加剂(饲料级赖氨酸)”被认定为中国名牌产品，“BBCA 牌一水、无水柠檬酸

3、”被认定为安徽省名牌产品， “丰原” 、 “阿罗哈”和“虎头牌”商标被认定为安徽省著名商标。公司重视技术创新，20052007 年研究开发费用投入 4.86 亿儿，占同期销代收入的 4.6%。承担了国家“十一五”科技支撑计划项目“农作物秸和一生物转化生产燃料乙醇” ，国家“863”计划项目“基于可再生资源的乙醇清洁生产技术与 CO:利用”和国家“十五”科技攻关项目“自絮凝颗粒酵母酒精发酵新技术”等。公司发明专利“玉米粉清液发酵技术”获得安徽省科技进步一等奖，成果完成人薛培俭获安徽省重大科技贡献奖。公司重视产学研合作，与江南大学、大津大学、中科院等离了体物理研究所共同组建发酵技术国家工程研究中心

4、，开展发酵技术科研成果后续的工程化研究和系统集成;与大连理工大学合作开发自絮凝酵母燃料乙醇技术。 【1】1.3 拟建地点安徽省蚌埠市禹会区1.4 建设内容与规模根 据 原 料 的 来 源 及 原 装 置 的 容 量 并 考 虑 到 规 模 经 济 效 益 ， 确 定 装 置 规 模 如 下 ：新 建 一套 年 产 5 万 吨 乙 烯 衍 生 精 细 工 新 材 料 生 产 装 置 ， 一 套 年 产 5 万 吨 环 氧 乙 烷 生 产 装 置 。1.5 经济潜力（1）项目拟 1 年建成，服务期 10 年，计算期为 11 年。 （2）年直接工资及福利费 45 万元。 （3）年均销售收入 1270

5、0 万元。 （4）增值税税率为 17%，城5市建设维护税税率 7%，教育费附加 3%。 （5）按直线折旧法计算折旧，固定资产折旧年限 10 年,残值率为 10%。 （6）其他资产,按 5 年, 残值率为 0。 销售税金：年平均销售税金及附加为 19.40 万元。 年总成本：年平均总成本费用 12000.35 万元。 利润总额：年平均利润总额 343.70 万元。 所得税：按所得税率 25%计算，年均所得税为 85.95 万元。净利润：年均净利润为 257.99 万元。 二.项目建设的必要性2.1 产品主要用途2.1.1 乙二醇( ethylene glycol)是重要的化工基础原料，主要用于生

6、产聚醋纤维(涤纶) 、小饱和聚醋树脂、非离子表面活性活性剂，还可用作防冻剂以及有机化一中间体等。环氧乙烷生产乙二醇，是环氧乙烷最主要的应用，消费量约占环氧乙烷产量的 70%日前乙二醇的生产技术主要有环氧乙烷非催化水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯醋法和合成气法等。：乙醇胺乙醇胺(Ethanolamine 今是氦分子中的氢被经乙基取代而生成的化合物，是氦基醇中最重要的产品，产量占氦基醇总产量的 90%-95 %乙醇胺可分为乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，山于乙醇胺分子中同时具有氮原子与经基，因此兼有胺与醇的化学性质。聚醚类聚醚是类重要的非离子农而活性剂，山环氧乙烷和含有活泼氢原 r 的疏水物质缩合

7、而得，属于环氧乙烷的第一人衍生物，广泛应用于日用化工、纺织助剂和石油等行业。乙二醇醚类化合物乙二醇醚类化合物是环氧乙烷的重要衍生物，主要包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚等山于乙二醇醚类分子内含有醚键和经基，具有优异的性能，被广泛用作溶剂、喷气燃料防冰剂、刹车液和化学中间体等日前有 50%以上的乙二醇醚类被用作各种工业过程中的溶剂，其中以乙二醇丁醚及其乙酸醋的需求量最大。6吗琳吗琳( morpholine)又称吗啡琳吗琳带有仲胺基团，能与无机酸反应生成盐，与有机酸反应生成盐或酞胺，可进行烷基化反应，还可与环

8、氧乙烷、酮反应或进行 Willgerodt 反应吗琳是制备多种化工产品的中间体，最重要的应用是生产橡胶助剂，如硫化促进剂等，此外还可用于抗氧剂、缓蚀剂和防垢剂、清洁剂和抛光剂、医药、纺织助剂、芳烃萃取剂以及制造强酸性离 r 交换树脂、速凝油翠、油漆、农而活性剂、农药、合成荧光增自剂、催化剂等。氮化胆碱氯化胆碱(cholinc chloride),个称是氯化三甲基经乙基钱,20 世纪 50 年代以来广泛应用于医药工业及饲料添加剂。乙烯利乙烯利(cthcphon)，化学名称为 2 氯乙基麟酸，具有促进器官的脱落和衰老、调节性别转化、抑制细胞伸长和催熟果实等作用，同时价格低廉、使用力便，广泛应用于蔬

9、菜、水果、橡胶、棉花和烟草等作物，有良好的应用前景。三轻乙基异氛尿酸醋三经乙基异氰尿酸醋，又名赛克（THEIC ),与梭酸、酸配、卤化酞基反应可生成醋，与一元酸反应可生成三维结构的聚醋等三经乙基异氰尿酸醋广泛应用于绝缘漆、涂料、增塑剂、胶勃剂、固化剂、橡胶等领域。乙基纤维素经乙基纤维素(Hydroxycthyl cellulose)简称 HEC,其水溶液能与人多数水溶性胶和水溶性树脂混溶，经次价键或化学键结合得到清晰、均匀的高翻度溶液，可与阿拉伯胶等水溶性树脂互溶，与明胶、淀粉、PVA 等部分混溶。 【2】2.1.2.我国环氧乙烷下游产业发展现状环氧乙烷产能产量不足，下游产品大量依赖进口日前国

10、内环氧乙烷产能产量严重不足，无法满足国内对乙二醇等环氧乙烷深加工产业快速增长的需求与此同时，国外乙二醇及聚醋的消费增长放缓，使得国外乙二醇产品人量输入国内，形成了国内需求过度依赖国外进口的局而，给国内环氧乙烷或乙二醇生产装置带来了巨人的竞争压力和潜在风险另外，环氧乙烷的下游产品，特别是乙二醇、乙二醇醚和乙醇胺等产品的进口量远远超过了国内的生产量，已经形成了国外对我国相关产品的倾销局面。7上下游产地分布小均衡，物流运输制约下游发展我国环氧乙烷产地主要集中在江苏、上海、北京、吉林等地，形成了北方多南方少，东部多西部少的分布不均的局而;而环氧乙烷下游产品的生产地主要集中在广东、辽宁、江苏、山东、上海

11、、湖北、浙江、陕西、一比京、天津等省巾，其中广东、山东、湖一比、浙江、陕西、天津等地环氧乙烷原料主要依靠北料南运和东料西调，而环氧乙烷运输能力有限、风险较人且费用较高，这此远离原料产地的企业力而而临着环氧乙烷资源无法保证的风险，力而在扩人生产规模时受到限制，面临成本升高的压力【3】下游产品结构小够合理，产品工艺研发能力薄弱国内环氧乙烷的消费比例中乙二醇占了 70%以上，远远高于发达国家和地区的消费比例而乙二醇基本上是山环氧乙烷联产而得，说明国内环氧乙烷精深加工产业发展滞后，产业结构不够合理，高技术、高附加值品种开发十分薄弱从品种上看，日本已有环氧乙烷下游产品 5000 余种，而我国仅有 300

12、 多种，许多巾场需求强劲、附加值高的环氧乙烷衍生产品只能依赖进口日前我国还没有建立和形成环氧乙烷精深加工产品工艺技术研发基地和科研集群，没有一个以环氧乙烷精深加工为核心业务的国家级工程技术中心。2.2 原料供应情况2.2.1 我国环氧乙烷生产的现状及趋向我国 1998 年乙二醇装置的环氧乙烷总量为 65 万吨，其中 77%即约 50 万吨在装置内直接水合，产出约 70 万吨乙二醇系列产品。另外 23%，即约 15 万吨环氧乙烷则直接作为商品向装置外销售。商品环氧乙烷的比率根据市场的需求包括对乙二醇的需求，是在不断调整的。由于 97 年秋发生东南亚金融危机，纺织品市场不景气，聚酷的主要原料之一乙

13、二醇需求疲乏，大量环氧乙烷直接作商品投入市场。因此，国内商品环氧乙烷的市场价从 97 年(当年国内有 7 万吨商品环氧乙烷的装置发生了事故或停产 )的 8000 元/ 吨左右，一路下跌到98 年冬的 5000 -5500 元/吨。随着我国 2010 年前一批合资的乙烯新装置(总能力 385 万吨/年) 陆续建成，我国乙烯生产能力将从 1998 年底的 400 万吨/年增加到 2010 年的 800 万吨/年以上。根据世界各国和中国过去儿年的状况估计，乙烯中约 10%用于生产环氧乙烷。按此预测 2010 年我国环氧乙烷总产量将达到 130 万吨以上。由于东南亚金融危机将会影响数年，并且即使我国加

14、入 WTO 后，外国的纺织品市场仍是分阶段向我开放，因此乙二醇的需求不会大幅度提升，与此同时商品环氧乙烷的货源将更加充裕。预计 10 年内国内商品环氧乙烷的比例可能从 23%增加到 40%左右，即达到 50 万吨 /年以上，价格将维持 5000 元/吨左右的低位。开发除了乙二醇以外的环氧乙烷下游产品将是很好的机会，也是迫切的任务。82.2.2 环氧乙烷下游产品的分布现状【4】2.2.3 产地安徽丰原随着经济全球化进程的不断加速，能源短缺已成为一个世界性的问题，能源多元化和加快可再生能源开发包括燃料乙醇产业化，已经成为各国高度关注和研发的重大课题。我国从 2002 年开始试点发展燃料乙醇，并列入

15、“十五”十大重点工程之一，国家批准建设了包括安徽丰原集团在内的 4 家燃料乙醇定点生产企业，并在黑、吉、辽、豫、皖全境和苏、鲁、冀、鄂的 27 个地市完成车用乙醇的试点推广。我国乙醇生产采用以淀粉质原料为主的工艺路线，主要原料玉米、木薯、红薯等，近年来受国内外各种因素的影响，价格不断上涨，使得乙醇生产总成本的 70%以上为原料消耗。同时，我国秸秆资源极为丰富，总量不低于 10 亿吨干物质 /年，相当于 3 亿多吨石油当量。由于收获季节农作物秸秆产量很大，保存困难，许多地区就地焚烧秸秆，既浪费能源，又导致环境污染。面对这种形势，安徽丰原集团全力拓展燃料乙醇生产所需原料和相关技术的创新，创造性地提

16、出了秸秆原料生产乙醇先分离后发酵的工艺路线，并与国内相关高校和科研院所合作进行系统工程研究。经过协同攻关，目前，丰原集团发酵技术国家工程中心已成功突破秸秆利用的两项重大技术瓶颈一一纤维素水解酶的系列开发以及用于五碳糖发酵技术工程的菌株开发。试验显示，每 4 吨秸秆(玉米秸秆、麦草秸秆等)可生产一吨燃料乙醇，如果每吨秸秆按 400 元计算，其全部生产加工成本比玉米转化成燃料乙醇每吨低 300 多元。同时，试验还证明，利用秸秆不仅可以生产出燃料乙醇，还可转化生产出生物基乙烯、聚乳酸生物可降解塑料、纺织品原料聚乳酸聚酷、无毒增塑剂、油漆涂料的无毒溶剂等新型生物能源和生物材料，具有极高的经济社会价值和

17、极好的开发利用前景。9据悉，这个利用生物发酵技术和现代化工分离技术的“农作物非食用性产品加工转化项目” ，其工业化中试装置将于今年上半年投入运行。 【5】2.3 产品市场预测2.3.1 生产现状近年来，世界环氧乙烷的生产能力不断增加。2007 年世界环氧乙烷总生产能力为1 925.0 万吨/年，2013 年增加到约 2 739.3 万吨/ 年， 2007-2013 年产能年均增长率为6.06%。生产装置主要集中在亚太、中东和北美地区，世界各地区产能情况见图 1。世界主要环氧乙烷生产企业有沙特 SABIC 公司、中国石化、陶氏化学、壳牌等。其中 SABIC 公司是目前世界卜最大的环氧乙烷生产公司

18、，生产能力为 287.6 万吨/年，约占总生产能力的 10.88%;其次是中国石化，生产能力为 245.6 万吨/年，约占总生产能力的9.29%;再次是陶氏化学，生产能力为 201.6 万吨/年，约占总生产能力的 7.62%，分别在加拿大、科威特、荷兰、英国和美国建有生产装置。2.3.2 消费现状及发展前景2007 年世界环氧乙烷的总消费量为 1 898.1 万吨，2013 年增加到 2 350.2 万吨。2007-2013 年消费量年均增长率约为 4.37%。消费主要集中在北美、西欧、中东以及亚洲地区，且产品主要用于生产乙二醇、乙氧基化合物以及乙醇胺等，世界各主要地区环氧乙烷消费现状及消费构

19、成情况分别见图 2 和图 3。10预计今后几年，世界环氧乙烷的需求量将以年均 4.3%的速度增长，到 2017 年总消费量将达 2 900 万吨左右。世界各地区环氧乙烷的消费结构有所不同，具体情况见表 1。11【6】2.3.3 行业特点目前，世界环氧乙烷行业呈现以下特点核心技术和知识产权仍然控制在壳牌、陶氏等少数公司手中;产能集中度越来越高，世界前十家环氧乙烷生产商产能占全球总产能的 56.61 % ,其中 SABIC 公司、中国石化、陶氏化学产能位居前三;生产装置主要以与乙二醇装置配套为主;装置大型化，单套装置 20 万吨/ 年乃至更大已成发展趋势;环氧乙烷装置越来越多地向原材料丰富、价格低

20、廉、物流便利和市场集中的区域发展，例如中东地区和需求强劲的亚太地区特别是我国的华东地区;越来越多的装置开始扩大商品环氧乙烷的产量和占比，更多的环氧乙烷被用于精细化工新材料;全球乙烯原料轻质化趋势明显，特别是中国的 MTO 和美国页岩气的大规模开采与应用，低成本的乙烯将对环氧乙烷成本与价格构成直接影响。目前，全球乙烯原料中，乙烷用量年均增长 2.3%, LPG 年均增速为0.2%，而石脑油的需求则以 2.3%的年均速度在递减。2.3.4 环氧乙烷自给率与出口率最新统计表明,2001 年我国环氧乙烷生产能力已达 940kt/a,同年实际产量 896kt,其中商品环氧乙烷产量为 272kt。然而,

21、我国环氧乙烷的产量还远不能满足发展中的聚酯工业需要,每年都有较大数量的进口。由于环氧乙烷在常压下的沸点为 10.7,因而不易长途运输,所以商品环氧乙烷进口量很少,主要体现在乙二醇下游产品上。2001 年我国乙二醇进口量为1.597Mt,耗汇 7.28 亿美元。2002 年仅 19 月进口量达 1.597Mt,预计全年进口量将远高于2001 年。近年来环氧乙烷和乙二醇进出口统计见表 4。12此外, 我国还进口了一定数量的环氧乙烷的下游精细化工产品,如非离子表面活性剂、乙醇胺、聚醚等, 相当于进口环氧乙烷近 300kt。为提高国内环氧乙烷的自给率,未来我国将扩建和新建一批环氧乙烷生产装置。预计 2

22、005 年环氧乙烷生产能力将达 1848kt/a,其中商品环氧乙烷将增能 200kt/a。最新报道称,扬子石化商品环氧乙烷产能以从 52kt/a 扩大到100kt/a。未来扩能幅度较大装置和拟新建装置,包括上海石化股份有限公司由 150kt/a 扩至225kt/a,以及扬巴和惠州分别新建的 250kt/a 和 280kt/a 装置等。2.3.5 经济政策把控从 2007 年 2 月开始，环氧乙烷的市场价格又开始出现逐步升高的趋势，主要原因是通货膨胀造成物价上涨，原材料乙烯的价格升高，并且由于科技的发展，其下游产品得到进一步的开发和利用，因此需求量也进一步增大，在很大程度上影响了环氧乙烷的价格。

23、2008 年上半年延续了 2007 年的增长情况。 2008 年环氧乙烷的出厂价在 10 月和 11 月跳水下跌。至 11 月底，上海石化的出厂价只有 11000 元。2008 年 12 月至 2009 年 4 月，价格基本在 900010000 元之间。 2009 年 5 月起至年底，环氧乙烷的出厂价基本在 10000 11000 元之间，无明显波动。2010 年，国内市场环氧乙烷的价格基本在 10600 元/ 吨，燕山石化、北京东方、天津石化等均执行此价，货源有限，供应不足。 2011 年上半年，环氧乙烷的价格大起大落，行情可谓火爆。1 月份环氧乙烷价格的最低点为 11500 元/吨，从

24、1 月底起至 3 月底，环氧乙烷价格飙升至 14200 元/吨，涨幅达 23%；在维持了两周的高价位平稳走势后，由于环氧乙烷的淡季来临，市场成交量急剧下降，各地纷纷出现大幅走跌行情，仅在 5 月份仅仅一个月内，环氧乙烷从 14200 元/吨跌至 11800元/ 吨，跌幅高达 20%，高于 2010 年同期 11.3%。下半年以来环氧乙烷价格走势平稳，8 月下旬各地区价格先后开始出现反弹现象，纷纷上涨 200 元/吨，上海化工、三江化工和扬子化工的 EO 价格由原来的 11800 上涨至 12000 元/ 吨；随后，华北地区北京东方和燕山石化价格上涨 200 元 /吨左右，价格达到 12200

25、元/ 吨，东北地区亦上涨了 200 元/ 吨，达到12100 元 /吨。 13近期，中石化华东销售公司上海石化、扬子石化、镇海炼化、阿克苏诺贝尔、南京德纳环氧乙烷执行 10100 元/吨，装置运行平稳，走货尚可；中石化华北销售分公司燕山石化、北京东方化工、天津石化、中沙石化环氧乙烷执行 10100 元/吨，工厂装置运行平稳，走货平稳；中石油东北销售分公司吉林石化环氧乙烷出厂价格执行 10100 元/吨；辽阳石化、抚顺石化出厂 10100 元/吨；辽宁北化环氧乙烷出厂报价执行 10200 元/吨，供应面依旧偏紧，走货平稳，装置运行正常。 面对目前复杂的经济形式，好多国家都在频繁出台救市措施，大宗

26、商品的价格下行速度有所减缓，一旦救市措施生效后，在成本边缘运行的大宗商品价格会迅速进入上升通道。环氧乙烷也是如此。2.4 产品定位，方案与质量标准2.4.1 选择下游供给对象由于乙二醇( ethylene glycol)是重要的化工基础原料，主要用于生产聚醋纤维(涤纶) 、小饱和聚醋树脂、非离子表面活性活性剂，还可用作防冻剂以及有机化一中间体等。环氧乙烷生产乙二醇，是环氧乙烷最主要的应用，消费量约占环氧乙烷产量的 70%日前乙二醇的生产技术主要有环氧乙烷非催化水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯醋法和合成气法等。所以，该项目的下游主要供给对象为乙二醇的生产，不仅由于它占据了环氧乙烷的大部分供给

27、目标，也是由于该工艺技术已经十分成熟，适合本次化工设计的需要2.4.2 生产乙二醇的环氧乙烷的质量要求和标准2.4.2.1 环氧乙烷催化水合国外比较有代表性的有 Shell 公司的非均相催化水合法和 UCC 公司的均相催化水合法2.4.2.2 环氧乙烷水合反应精馏工艺中国石油化工股份有限公司及上海石化工研究院共同申请了环氧乙烷水合反应精馏的专利。2.4.2.3 环氧乙烷超声波水合超声波频率是比一般声波的频率高得多的电磁波，具有一些独特的性质:比普通的声波具有更好的束射性;比普通声波强大得多的功率;能量很大，可使介质的质点产生显着的声压作用。这些特性使超声波作用于介质会产生一种独特的作用一一空化

28、作用，空化作用在瞬14问产生儿千 K 的高温、高压和冲击波，可用于加快化学反应的进行。2.4.2.4 环氧乙烷问接法生产工艺环氧乙烷问接法生产工艺是先由环氧乙烷(E0)和二氧化碳在催化剂的作用下发生酷化反应生成碳酸乙烯酷 CEC)，然后碳酸乙烯酷再水解得到 EG碳酸乙烯酷 CEC)法，或与甲醇发生醇取代反应生成碳酸二甲酷 CDMC)和 EG CEG 和 DMC 联产法)，其反应过程如下式所示，其代表工艺是三菱化学公司开发的 OMEGA (Only MEGAdvanced) EC 法工艺。近些年，环氧乙烷水合技术的研究发展很快，有的技术已经建成中试装置，并正在进行工业化，下面将国内外具有代表性环

29、氧乙烷水合技术研究进行小结并进行了比较，见表1。【7 】三.工艺技术方案本次化工设计使用乙醇制取乙烯，再以乙烯制取环氧乙烷的方式来达到生产目的，现分别从乙醇制乙烯，乙烯制环氧乙烷两个步骤来讨论工艺技术方案。153.1 生物乙醇制乙烯3.1.1 生物乙醇制备乙烯技术特点(1)与传统的石油裂解制备乙烯相比，生物乙醇制备乙烯技术具有突出的优势：生物质原料来源广泛，糖类、淀粉类、纤维素等属于可再生资源，生物乙醇生产技术的发展使得生物乙醇的成本不断下降。该反应具体方程式如图一所示。(2)脱水反应所需要的温度比裂解所需温度低 5oo 度左右，压力为常压，反应器材的要求以及制造费用也更低。(3)工艺流程简单

30、，乙烯的选择性很高，便于对产品分离、提纯。(4)装置设备少，能耗低，投资低，建设周期短，投资回收快。(5)该工艺属于绿色环保工艺，CO2 排放量少，减少环境污染的同时也降低了治理费用。图一该反应的具体操作流程如下图所示163.1.2 经济技术分析口前，发展生物乙烯技术所要解决的关键问题是降低乙醇的生产成本。在当前的市场情况下，国内无水乙醇、乙烯和聚乙烯的市场价格分别为 6000 元/ 吨、10000 元/ 吨和13000 元 /吨左右。采用乙醇脱水制备生物乙烯的力一法，每吨无水乙醇完全转化可以得到0. 6 吨左右的乙烯，折合每吨乙烯所消耗乙醇的成本约为 10000 元左右，再加上能量消耗、设备

31、折旧和操作费用等成本，生物乙烯的成本可以控制在 11000 元/吨以内，比口前的乙烯市场价格略高。然而，通过选用低浓度的乙醇发酵液(质量分数在 10%左右)为反应原料，以及大力发展以秸秆等农林废弃物为原料的纤维素制乙醇技术，可使乙醇的成本进一步降低。此外，如果把乙烯衍生到环氧乙烷等下游产品，将会有更大的利润空间。因此，随着石油价格上涨和生物乙醇技术的不断进步，生物乙烯技术具有一定的经济可行性，尤其是纤维乙醇产业和生物乙烯产业的藕合，将会为生物乙烯技术带来更大的生存空间。3.2 乙烯制环氧乙烷3.2. 1 氯醇法环氧乙烷氯醇法生产分两步进行:首先氯气与水反应生成次氯酸，再与乙烯反应生成氯乙醇;

32、然后氯乙醇用石灰乳皂化生成环氧乙烷。这种方法存在的严重缺点大致有:1)消耗氯气，排放大量污水，造成严重污染;2)乙烯次氯酸化生产氯乙醇时，同时副产二氧化碳等副产物，在氯乙醇皂化时生产的环氧乙烷可异构化为乙醛，造成环氧乙烷损失，乙烯单耗高;3)氯醇法环氧乙烷，醛的质量分数很高，约为 4x10(-6)一 5x10(-6)最低也有 2 x10(-6)。氯醇法生产环氧乙烷，由于装置小、产量少、质量差、消耗高，因而成本也高，与17大装置氧化法生产的高质量产品相比已失去了市场竟争能力。3.2.2 直接氧化法乙烯直接氧化法，分为空气直接氧化法和氧气直接氧化法。3.2. 2. 1 空气直接氧化法空气直接氧化法

33、用空气作氧化剂，因此生产中必须有空气净化装置，以防止空气中有害杂质带人反应器而影响催化剂的活性。空气法的特点是由两台或多台反应器串联，即主反应器和副反应器，为使主反应器催化剂的活性保持在较高水平(63 %-75% )，通常以低转化率操作(20%一 50%)。3.2.2.2 氧气直接氧化法此法是采用制备纯氧或有其他氧源作氧化剂。由于用纯氧作氧化剂，连续引人系统的惰性气体大为减少，未反应的乙烯基本上可完全循环使用。从吸收塔顶出来的循环气必须经过脱碳以除去二氧化碳，然后循环返回反应器，否则二氧化碳质量超过 15%，将严重影响催化剂的活性。3.2.2.3 空气直接氧化法和氧气氧化法的比较这两种氧化方法

34、均采用列管式固定床反应器。反应器是关键设备，与反应效果密切相关，其反应过程基本相同，包括反应、吸收、汽提和蒸馏精制等工序。但是氧气氧化法与空气氧化法相比前者具有明显的优越性，主要体现在以下几个方面:1)流程:空气法需要空气净化系统和二次反应器与吸收塔等，以及尾气催化转化器与热量回收系统; 氧气法需要分离装置和二氧化碳脱除系统。氧气氧化法与空气氧化法相比，前者工艺流程稍短，设备较少，建厂投资少。2)催化剂:生产中催化剂的用量直接影响到产品成本的高低。影响催化剂使用量多少主要有两个因素。一方面是催化剂的性能，如催化剂的选择性及转化率等。氧化法在这方面比较有利，因为选择性高，催化剂需要量少。另一方面

35、是催化剂中银的质量分数，德国 Hiils 公司空气法催化剂银的质量分数约 20%，而 Shell 公司氧气法催化剂银的质量分数仅为 10%左右，同样体积的催化剂，含银量几乎相差 50%。3)反应器:在同样生产规模的前提下，氧气法需要较少的反应器，而且，反应器都是并联操作。空气法需要有副反应器，以及二次吸收和汽提塔等，增加了设备投资。4)收率和单耗: 氧气法环氧乙烷收率高于空气法，而且乙烯单耗较低。5)反应温度: 氧气氧化法反应温度比空气法低，对催化剂寿命的延长和维持生产的平稳操作较为有利。 【8】18综上所述，氧气氧化法无论是在生产工艺、生产设备、产品收率、反应条件上都具有明显的优越性，其具体

36、反应流程为下图。因此目前世界上的 EO/EG 装置普遍采用氧气氧化法生产。但是由于氧气氧化法采用纯氧作原料，因此在氧气价格上涨时，对氧气法生产环氧乙烷的生产总费用会有一定的影响，而空气法就不存在氧气价格变动带来的总费用变动问题，而且氧气法对原料的纯度要求很高，如氧气纯度低，就会显著增加含烃放空气体的数量，造成乙烯单耗提高。尽管如此，通常氧气氧化法的生产成本要比空气氧化法低 10%左右。我国环氧乙烷的生产始于 20 世纪 60 年代，采用以乙醇为原料的氯醇法工艺生产环氧乙烷。20 世纪 70 年代后期，随着北京燕山石油化工公司和辽阳石油化纤公司分别引进了美国 SD 公司和美国 UCC 公司的两套

37、环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)联产生产装置的建成投产，我国环氧乙烷的生产改为以乙烯为原料进行生产。国内小规模的氯醇法环氧乙烷装置已在1993 年下半年被淘汰。目前，我国环氧乙烷和乙二醇生产多采用联产装置，厂家可根据市场情况及时调整环氧乙烷和乙二醇的生产比例，以达到最佳经济收益。截止到 2007 年底，我国有 10 多家企业生产环氧乙烷，环氧乙烷(EO)的总生产能力达到 209. 4 万“a，商品环氧乙烷生产能力达到约 60. 8 万 t/a19四.厂址选择与建厂条件4.1 资源与产品条件4.1.1 资源条件由于本次化工设计的主要原料为乙醇，故选取的原料供给厂商为国内外知名的安徽丰原集团有限公司

38、。乙醇生产采用以淀粉质原料为主的工艺路线，主要原料玉米、木薯、红薯等，近年来受国内外各种因素的影响，价格不断上涨，使得乙醇生产总成本的 70%以上为原料消耗。同时，我国秸秆资源极为丰富，总量不低于 10 亿吨干物质 /年，相当于 3 亿多吨石油当量。由于收获季节农作物秸秆产量很大，保存困难，许多地区就地焚烧秸秆，既浪费能源，又导致环境污染。面对这种形势，安徽丰原集团全力拓展燃料乙醇生产所需原料和相关技术的创新，创造性地提出了秸秆原料生产乙醇先分离后发酵的工艺路线，并与国内相关高校和科研院所合作进行系统工程研究。经过协同攻关，目前，丰原集团发酵技术国家工程中心已成功突破秸秆利用的两项重大技术瓶颈

39、一一纤维素水解酶的系列开发以及用于五碳糖发酵技术工程的菌株开发。试验显示，每 4 吨秸秆( 玉米秸秆、麦草秸秆等 )可生产一吨燃料乙醇，如果每吨秸秆按 400 元计算，其全部生产加工成本比玉米转化成燃料乙醇每吨低300 多元。同时，试验还证明，利用秸秆不仅可以生产出燃料乙醇，还可转化生产出生物基乙烯、聚乳酸生物可降解塑料、纺织品原料聚乳酸聚酷、无毒增塑剂、油漆涂料的无毒溶剂等新型生物能源和生物材料，具有极高的经济社会价值和极好的开发利用前景。据悉，这个利用生物发酵技术和现代化工分离技术的“农作物非食用性产品加工转化项目” ，其工业化中试装置将于今年上半年投入运行。4.1.2 原料来源安徽丰源集

40、团有限公司内部使用生物法制取乙醇，并且将生产好的商品乙醇直接运送到安徽丰原物流，可再由安徽丰原物流直接运送到本项目的生产场地。并且，本厂建在安徽丰原有限公司附近的胜利西路附近，距离安徽丰原物流仅仅一到两公里的路程，大大节省了本项目的原料运输带来的费用。4.1.3 产品销售本次建厂选择在安徽丰原有限公司附近除了方便原料的获得外，还有另一层用意，那就是直接将生产出的环氧乙烷贩卖给安徽丰原物流，由丰原物流将其贩卖给下游产业。原因是由于本次建厂规模较小，不能供应一些需要的大厂家，反不如与当地的龙头企20业合作，因为该公司的乙醇产量达到 44 万吨的水平，本身转去生产的环氧乙烷较少，故合则两利。同时，当

41、地的安徽省第二医院，第三医院每年有多次招标情况，也可以将富余的环氧乙烷贩出，保证本公司的正常运转。至于道路交通，本次建厂地距离安徽丰原物流仅有一公里有余的距离，故极为方便。4.2 厂址选取条件4.2.1 交通条件该图上起点为安徽丰原有限公司，终点为安徽丰原物流有限公司，标注点为本次建厂的大概位置。图一 图二根据图二可以看出，本次建厂地点交通十分便利，陆路车辆交通发达，道路铁路十分通畅，同时靠近淮河，也方便进行简单的水路运输。4.2.2 地质条件禹会区属黄淮海平原与江淮丘陵的过渡地带，处于江淮分水岭的末稍。境内以平原为主；地面西北倾向东南，自然坡降为万分之一左右。地貌主要分平原、丘陵和台地 3

42、种。建厂地为平原，且并无地震火山爆发等自然灾害。4.2.3 气候条件禹会区属北亚热带湿润季风气候与南温带半湿润季风气候区的过渡带，兼有两个气候带的特点。季风显著，四季分明，气候温和，雨量适中，光照充足，无霜期较长。但因处在中纬度，冷暖气团活动交锋频繁，且变化大，加之降水集中，常有旱、涝气候灾害发生，对农业生产有一定影响。4.2.4 水资源条件21禹会区境内有天河、九里塘，西北边是千里淮河，水资源丰富。天河 古称西濠水，位于禹会区区境，发源于凤阳山区西部武店东棺材山。天河全长 33 公里，流域面积 357平方公里，年平均径流量 9000 万立方米。禹会区境内天河长 16 公里，水面宽 60010

43、00米，其中湖洼段长 9 公里，形成自然天河湖。水域面积 14 平方公里，蓄水量 2000 万立方米。天河原是淮河小支流，可行小船。民国 27 年（1938 年）黄泛后，下游淤积严重，尤以沈家岗至河口一段最甚，河渠淤塞几与两岸平地同高，致使积水不能泄淮。1959 年修建天河闸，控制了淮水倒灌和天河的水位，始成为水产养殖水面。4.3 人文环境条件4.3.1 地方政策禹会区本身属于第二产业极为发达的地区，当地政府鼓励第二产业发展，具有优越的税收政策。每年都有十余家新厂兴建，且相应的经济每年均有越 10%的增长，十分适合于本次化工设计的实行。 。4.3.2 公用设施条件2013 年，禹会区城乡中小学

44、生均公用经费、免杂费标准再提升，投入 2500 万元实施“均衡发展、教育展翅”工程。荣获全省党政领导干部教育工作督导考核优秀等次，在皖北各区中第一个通过省义务教育均衡督导评估。优质教育示范典型 北师大附属学校落户禹会区。以示范引领为目标，禹会区相继确定了 18 个生活小区作为示范建设，累计投入资金770 余万元，建设面积共 100 余万平方米，受益居民家庭 12000 户，对道路、管网、绿化、公用设施等基础设施进行提升改造。目前，已完成了东海七村、华光小区、长青教工小区等 4 个区级示范小区建设和金色阳光等 4 个社区级示范小区施工建设，剩下的朝阳嘉园等7 个社区级示范小区正在施工；大庆二村、

45、喜迎门小区正在市招标局打捆招标。在 8 月上旬，以上全部示范小区完成施工建设的同时，还将示范小区建设全面推广至辖区全部小区。4.3.3 劳动力因素2013 年，禹会区新增就业岗位 8500 个，安置下岗失业人员 5880 人。实现安置房开工 48 万平方米，竣工近 32 万平方米，回迁安置 3115 户。在市辖区率先完成渔民上岸实物配租任务，为住房困难群众解决廉租房 233 套。且该数据逐年增长。截至 2013 年 4 月，禹会区共有中小学 35 所，其中中学 6 所，小学 29 所，幼儿园 1所，在校学生 1.4 万余人，在岗教师 1200 多人。当地居民受教育程度较高，平均水品处22于高中

46、之上的水平。因此，在禹会区进行场地建设并实行生产是具有优异的劳动力条件的。五.安全环保分析5.1 生产过程中的三废分析生产过程中主要的三废有废水废气废颗粒，其中废水主要有废水 VOC 汽提塔塔底废水，含 COD，BODPH ，乙二醇，乙醇，甲醛乙醛。同时还有回收压缩机分离罐冷凝液，含 COD，BODPH ， ，乙醇，甲醛。废气主要有环氧乙烷反应系统循环气释放气，含乙烯，甲烷乙烷，惰性气体。还有乙醇脱水反应器进料加热器 B-1210 产生的 O，HO ，N，CO ，以及再生塔冷凝器 E-222 产生的 CO，H O，C2 H4。废物中固体颗粒主要是催化剂的残渣，为乙醇脱水反应器废催化剂和环氧乙烷

47、反应器废催化剂。5.2 三废处理废水送污水处理厂直接处理。环氧乙烷反应系统循环气释放气送 B-1210，其余废气直接排放到大气中。乙醇脱水反应器废催化剂直接填埋，环氧乙烷反应器废催化剂送催化剂厂商回收。 【9】5.3 生产危险点分析由于本次化工设计涉及的物质大多易爆易分解易燃烧，所以需要保存在密闭性良好的罐体中，并且不易直接曝晒。同时，应注意高压水枪与消防栓的位置摆放，防止发生危险事故。六.经济潜力与社会效益6.1 经济潜力国内环氧乙烷消费特点:从品种上来看，日本己有环氧乙烷下游产品 5000 多种，而23国内仅有 300 多种，在医药、香料、染料、涂料和特种化纤油剂等方面的开发研究及应用国内

48、才刚刚起步。环氧乙烷供应长期不足，从客观上限制了下游产业的发展。目前国外乙醇胺装置规模以 40-80kt/a 居多，国内多在 20 kt/a 以下，并且存在工艺落后、质量差、成本高、竞争力弱、供不足需的格局。用于生产乙二醇的比例，远高于日本和美国。而附加值高的环氧乙烷下游产品需求强劲，国内缺口较大，主要依赖进口。6.2.环氧乙烷（EO ）经济分析以 2007 年市场价格(不含税价 )为基础确定的价格对项目的经济效益进行测算，其中原料乙醇 4530 元/t、乙烯 9742 元/t、产品环氧乙烷 11 966 元/t。经计算，项目乙醇法单位生产成本 9048.48 元/t，乙烯法单位生产成本 98

49、51.06 元/t。经过生产成本对比分析，可以看出，在 2007 年市场价格体系下由于原料乙烯和乙醇之间价差拉大，乙烯法比乙醇法主要原料生产成本多 1431 元/t ，乙烯法与乙醇法之间的其他成本差与 5 年平均价相同，所以生产成本( 扣副产品) 乙烯法比乙醇法多 803 元/t。可见，在 2007 年价格体系下，乙醇法比乙烯法优势明显，而且可以预见，当乙烯与乙醇价差继续增大，生产成本差别会更加明显。根据计算项目拟 1 年建成，服务期 10 年，计算期为 11 年。 年直接工资及福利费 45 万元。年均销售收入 12700 万元。增值税税率为 17%，城市建设维护税税率 7%，教育费附加 3%。按直线折旧法计算折旧，固定资产折旧年限 10 年, 残值率为 10%。 其他资产,按 5 年, 残值率为 0。 销售税金：年平均销售税金及附加为 19.40 万元。 年总成本：年平均总成本费用 12000.35 万元。 利润总额：年平均利润总额 343.70 万元。 所得税：按所得税率25%计算，年均所得税为 85.95 万元。净利润：年均净利润为 257.99 万元。 烯生产装置建设明显加快，国内在未来几年里将有多家企业建设规模化环氧乙烷/乙二醇装置，环氧乙烷的生产能力和