年产4万吨聚丙烯建设投资可行性研究报告.doc

年产4万吨聚丙烯可行性研究报告目录 目录.1第1章 聚丙烯项目总论 .4 1.1 项目背景.4 1.2 可行性研究结论.4 1.3 主要技术经济指标表.71.4 存在问题及建议.7第2章 聚丙烯项目提出的依据和必要性.8 2.1 项目提出的依据.8 2.2 项目建设必要性.8第3章 聚丙烯项目市场分析与建设规模10 3.1 市场调查 .103.2 市场预测 .123.3 产品方案和建设规模 .13第4章 聚丙烯项目建设条件与厂址选择 .14 4.1 资源和原材料 .14 4.2 建设地区的选择 .15 4.3 厂址选择 .15第5章 聚丙烯项目工厂技术方案 165.1 设计基本原则.165.2 生产原理 .165.3 生产技术方案 .18第6章 环境保护与劳动安全.296.1 建设地区的环境现状.296.2 项目主要污染源和污染物.296.3 治理环境的方案.296.4 环境保护投资估算.306.5 劳动安全卫生.30第7章 企业组织和劳动定员 .327.1 企业组织.32 7.2 劳动定员.32第8章 项目实施进度安排.34 8.1 项目实施的各阶段.34 8.2 项目实施进度表.34 8.3 项目实施费用.34第9章 投资估算与资金筹措.35 9.1 项目总投资估算.35 9.2 总投资及资金筹措.35 9.3 贷款偿还期测算.36第10章 财务与敏感性分析.37 10.1 生产成本和销售收入估算.3710.2 财务评价.3710.3 国民经济评价.3710.4 不确定性分析.3710.5 社会效益和社会影响分析37第11章 可行性研究结论与建议.38 11.1 结论与建议. 38第12章 附件39 第1章 聚丙烯项目总论1.1 项目背景项目名称年产4万吨聚丙烯高分子材料生产线投资项目项目承办单位石化集团项目负责人 何家梁承担可行性研究工作的法人代表李静研究工作依据(1) 本项目符合国家产业结构调整指导目录（2005年）第一类鼓励类第十六项轻工第十小类：新型、生态型（易降解、易回收、可复用）包装材料研发、生产，符合国家产业政策和包装工业发展方向。(2) 聚丙烯高分子材料属新型、生态型、高科技包装材料，广泛适用于书写和印刷。随着人民生活水平的提高，对高质量聚丙烯高分子材料需求将越来越大，市场销售额一直处于上升趋势，市场潜力巨大，产品方向正确。(3) 本项目建设单位有雄厚的技术力量、完善的销售网络，这为本项目建设和今后生产提供了有利的技术和经营保证。（4）聚丙烯(PP)是最轻的通用塑料。其综合力学性能好、易加工、热变形温度高、良好的化学稳定性、电绝缘性、强度、刚性和透明性都比聚乙烯好，加之其成本较低，因而在汽车、家电、化工及包装等领域得到了广泛应用。1.2 可行性研究结论市场预测和项目规模（1） 产品概述聚丙烯采用齐格勒纳塔催化聚化聚合而得，它是分子链节排列得很规整的结晶形等规聚合物，聚丙烯英文名为Polypropylene，简称PP（以下或得称 PP），俗称百折胶，聚丙烯按其结晶度可以分为等规聚丙烯和无规，等规聚丙烯为高度结晶的热塑性树脂，结晶度高达95%以上，分子量在815万之间，这交介绍的聚丙烯主要为等规聚丙烯，而无规聚丙烯在室温下是一种非结晶的，微带粘性的白色蜡状物，分子量低（300010000），结构不规整缺乏内聚力，应用较少。聚丙烯可通过填充，增强，共混，黄聚，交联来改性。如添加碳酸钙，滑石粉，无机矿物质等填料，可提高刚性，硬度，耐热性和尺寸稳定性；添加玻璃纤维，石棉纤维，去母，玻璃微珠等可提高拉伸强度，并可改善抗蠕变性，低温抗冲击性；添加弹性体和橡胶等可提高冲击性能，透明性等。（2） 国内市场供求现状及预测。目前世界聚丙烯生产商数量正在减少，少数的几家公司控制着相当大的生产（详见附件一）。世界前十位生产商的能力达到2350万吨，占世界聚丙烯总能力的51.3%。今后全球聚丙烯工业的发展将趋向集团化、国际化生产。国际大石化公司通过重组，合并优势业务，利用雄厚的资金、区域内廉价的原料及劳动力来扩大其市场份额，进一步提高市场竞争优势。 19952000年间，国内聚丙烯产量的年均增长率达到26.0%，远远超出了表观消费量和进口量的年均增长率（18.6%和8.3%），自给率也由1995年的49.2%迅速上升到2000年的66.7%。目前我国聚丙烯的消费结构及预测，极大的促进聚丙烯的大规模生产，我国计划在兰州、大庆、茂名石化在建200-300kt/aPP装置，计划2004年底-2006年投产；中国石化、上海石化与BP公司合资组建的上海赛科石化250kt/aPP装置，2005年上半年投产；中海油与壳牌公司合资的惠州南海石化项目在240kt/aPP装置，2005年底投产；福建炼化与埃克森美孚和沙特阿美合资的福建石化项目将300kt/aPP装置，预计2006-2007年投产。这些项目建成后可新增聚丙烯产能近1500kt/a。另外，武汉900kt/a、上海1000kt/a、天津800kt/a、兰化600kt/a乙烯装置都有配套的PP装置。如果2010年前这些项目建成投产，将大大缓解我国PP供需不平衡的状况。同时，再加上一些老装置改造扩能，国内市场竞争会更加激烈今后规模较小的装置如果没有自己的特色产品将很难生存。物料供应（1）用料和来源 本项目建成投产后所需的主要原料为丙烯原料，由于正常生产的废料都直接回用，因而原料投入产出率较高，预计能达到0.985，年产4万吨聚丙烯，每年需原料总量约为1200吨。原辅材料用量和来源详见表1-1。表1-1原辅材料名称、用量及来源序号名称年用量（吨）来源1均聚级聚丙烯（PPHO）64000中国石化2珠光剂10200国产3白色母料1180国产4抗静电母料790国产5抗粘连母料50国产6共聚级聚丙烯（PPCO）2460中国石化7纸剂2520比利石8纸管730国产9包装材料740国产（4）原材料的性能经过筛选，主要原材料性能指标见表1-2。表1-2 PPHO和PPCO主要性能指标序号性能指标单位PPHOPPCO1密度g/cm30.90-0.910.8952熔融指数G/10min2.2-3.05-7.33拉伸强度Mpa35-43214断裂伸长率%500-8005005弯曲强度Mpa1400-16006艾式冲击强度KJ/3.1-4.09.7-11.77熔点1655005弯曲强度Mpa1400-16006艾式冲击强度KJ/3.1-4.09.7-11.77熔点1651368软化度1651209等规度%95-9710肖式硬度624.2 建设地区的选择自然条件基础设施社会经济条件其它应考虑的因素4.3 厂址选择厂址多方案比较厂址推荐方案第5章 工厂技术方案5.1 设计基本原则(1)严格执行国家和山东省现行的有关设计规范、规程，以及有关消防、环保和职业卫生方面的方针政策。(2)根据投资规模进行详细计算，并结合企业多年的生产实践经验，确定生产工艺及其它配套设备。(3)设备选型以先进、高效、实用、节能、可靠为原则，引进国际先进设备，尽可能在保证产品质量的前提下减少投资、降低成本。(4)厂区总平面布置力求人流、物流合理安排，整体布局符合当地规划的基本要求。(5)土建设计按照现代企业形象的要求，在满足使用功能的情况下尽可能兼顾美观，做到经济合理、安全适用。(6)考虑公用各系统的配套。5.2 生产原理聚丙烯（polypropylene，缩写为PP）是以丙烯为单体聚合而成的聚合物，是通用塑料中的一个重要品种。PP的热性能和机械性能的优异结合使其在很多领域如注塑、薄膜及纤维生产中得到广泛应用，它的通用性加上经济性使其应用在60年代和70年代初期得到了快速发展，很快成为最重要的热塑性产品之一。丙烯聚合反应的机理相当复杂，一般来说，多为人们接受的是阴离子配位聚合机理，可以分为四个基本反应步骤：活化反应形成活性中心、链引发、链增长及链终止。活化：助催化剂TEAL与载体催化剂表面的四氯化钛反应，将Ti4+还原为Ti3+，被还原的Ti即被活化，并形成了TEAL-TiCl4化合物，Ti作为聚合反应的活性中心。引发：丙烯分子插入活性中心开始形成大分子链。增长：丙烯分子在活性中心连续插入，聚合物链从催化剂颗粒表面开始增长，Ti-C键的插入可以有两种方式发生：氢气存在下，上面两种大分子链可以分别形成异丙基或正丁基端基。终止：链终止反应主要有以下三种方式：向单体链转移：向助催化剂转移：向氢气转移：这三个转移反应中，向氢气转移是最有效的链终止方式。因此，氢气用作聚合物分子量的控制剂。等规聚丙烯具有较好的耐化学性，能耐80以下的酸、碱、盐液及许多有机溶剂，但遇到浓硫酸和发烟硝酸等强氧化剂会发生腐蚀。 聚丙烯链上含有结合的氢原子和叔碳原子，和氧反应引起链的断裂，聚合物变脆。这种行为在高温、光或机械应力下会加剧，常通过加入稳定剂的方式解决。 丙烯聚合的反应速度常用下式表示： Rp=kpC*M 丙烯的聚合速度与反应速度常数、活性中心浓度以及丙烯单体浓度成正比。聚合反应速度随时间先增加后衰减，最终达到稳态。 聚丙烯的反应动力学受催化剂和聚合条件的影响，如催化剂的化学物理结构和活化剂的性能、催化剂和活化剂的比例及浓度、氢浓度、温度、搅拌速度等。催化剂体系的复杂性以及非均相特性使得准确分析动力学参数非常困难，对于不同类型的催化剂，它们的反应速度常数有很大差别。聚丙烯（PP）是一种通用的热塑性塑料，具有透明度高、无毒性、比重轻、易加工、抗冲击强度高、耐化学腐蚀、抗挠曲性、电绝缘性好等优良性能，并易于通过共聚、共混、填充、增强等工艺措施进行改性，综合性能优良，价格合理，其应用领域不断扩大，广泛用于化工、化纤、建筑、轻工、家电、汽车、包装等诸多工业领域。在聚烯烃树脂中，成为仅次于聚乙烯、聚氯乙烯的第三大塑料，占有越来越重要的地位，我国聚丙烯的消费量增长也相当迅速，是近年来消费增长最快的通用树脂，预计未来将保持继续增长的势头，具有广阔的前景。5.3 生产技术方案目前，聚丙烯的生产工艺按聚合类型可分为溶液法、淤浆法、本体法和气相法和本体法-气相法组合工艺5大类。具体工艺主要有BP公司的气相Innovene工艺、Chisso公司的气相法工艺、Dow公司的Unipol工艺、Novolene气相工艺、Sumitomo气相工艺、Basell公司的本体法工艺、三井公司开发的Hypol工艺以及Borealis公司的Borstar工艺等。 主要工艺技术1.淤浆法工艺 淤浆法工艺（SlurryProcess）又称浆液法或溶剂法工艺，是世界上最早用于生产聚丙烯的工艺技术。从1957年第一套工业化装置一直到20世纪80年代中后期，淤浆法工艺在长达30年的时间里一直是最主要的聚丙烯生产工艺。典型工艺主要包括意大利的Montedison工艺、美国Hercules工艺、日本三井东压化学工艺、美国Amoco工艺、日本三井油化工艺以及索维尔工艺等。这些工艺的开发都基于当时的第一代催化剂，采用立式搅拌釜反应器，需要脱灰和脱无规物，因采用的溶剂不同，工艺流程和操作条件有所不同。近年来，传统的淤浆法工艺在生产中的比例明显减少，保留的淤浆产品主要用于一些高价值领域，如特种BOPP薄膜、高相对分子质量吹塑膜以及高强度管材等。近年来，人们对该方法进行了改进，改进后的淤浆法生产工艺使用高活性的第二代催化剂，可删除催化剂脱灰步骤，能减少无规聚合物的产生，可用于生产均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物产品等。目前世界淤浆法PP的生产能力约占全球PP总生产能力的13%。 2.溶液法工艺溶液法生产工艺是早期用于生产结晶聚丙烯的工艺路线，由Eastman公司所独有。该工艺采用一种特殊改进的催化剂体系-锂化合物（如氢化锂铝）来适应高的溶液聚合温度。催化剂组分、单体和溶剂连续加入聚合反应器，未反应的单体通过对溶剂减压而分离循环。额外补充溶剂来降低溶液的粘度，并过滤除去残留催化剂。溶剂通过多个蒸发器而浓缩，再通过一台能够除去挥发物的挤压机而形成固体聚合物。固体聚合物用庚烷或类似的烃萃取进一步提纯，同时也除去了无定形聚丙烯，取消了使用乙醇和多步蒸馏的过程，主要用于生产一些与浆液法产品相比模量更低、韧性更高的特殊牌号产品。该方法工艺流程复杂，且成本较高，聚合温度高，加上由于采用特殊的高温催化剂使产品应用范围有限，目前已经不再用于生产结晶聚丙烯。3.体法工艺本体法工艺的研究开发始于20世纪60年代，1964年美国Dart公司采用釜式反应器建成了世界上第一套工业化本体法聚丙烯生产装置。1970年以后，日本住友、Phillips、美国EIPsao等公司都实现了液相本体聚丙烯工艺的工业化生产。与采用溶剂的浆液法相比，采用液相丙烯本体法进行聚合具有不使用惰性溶剂，反应系统内单体浓度高，聚合速率快，催化剂活性高，聚合反应转化率高，反应器的时-空生产能力更大，能耗低，工艺流程简单，设备少，生产成本低，三废量少；容易除去聚合热，并使撤热控制简单化，可以提高单位反应器的聚合量；能除去对产品性质有不良影响的低分子量无规聚合物和催化剂残渣，可以得到高质量的产品等优点。不足之处是反应气体需要气化、冷凝后才能循环回反应器。反应器内的高压液态烃类物料容量大，有潜在的危险性。此外，反应器中乙烯的浓度不能太高，否则在反应器中形成一个单独的气相，使得反应器难以操作，因而所得共聚产品中的乙烯含量不会太高。本体法不同工艺路线的区别主要是反应器的不同。反应器可分为釜式反应器和环管反应器两大类。釜式反应器是利用液体蒸发的潜热来除去反应热，蒸发的大部分气体经循环冷凝后返回到反应器，未冷凝的气体经压缩机升压后循环回反应器。而环管反应器则是利用轴流泵使浆液高速循环，通过夹套冷却撤热，由于传热面积大，撤热效果好，因此其单位反应器体积产率高，能耗低。本体法生产工艺按聚合工艺流程，可以分为间歇式聚合工艺和连续式聚合工艺两种。（1）间歇本体法工艺。间歇本体法聚丙烯聚合技术是我国自行研制开发成功的生产技术。它具有生产工艺技术可靠，对原料丙烯质量要求不是很高，所需催化剂国内有保证，流程简单，投资省、收效快，操作简单，产品牌号转换灵活、三废少，适合中国国情等优点，不足之处是生产规模小，难以产生规模效益；装置手工操作较多，间歇生产，自动化控制水平低，产品质量不稳定；原料的消耗定额较高；产品的品种牌号少，档次不高，用途较窄。目前，我国采用该法生产的聚丙烯生产能力约占全国总生产能力的24.0%；（2）连续本体法工艺。该工艺主要包括美国Rexall工艺、美国Phillips工艺以及日本Sumitimo工艺。（a）Rexall工艺。Rexall本体聚合工艺是介于溶剂法和本体法工艺之间的生产工艺，由美国Rexall公司开发成功，该工艺采用立式搅拌反应器，用丙烷含量为10%-30%（质量分数）的液态丙烯进行聚合。在聚合物脱灰时采用己烷和异丙醇的恒沸混合物为溶剂，简化了精馏的步骤，将残余的催化剂和无规聚丙烯一同溶解于溶剂中，从溶剂精馏塔的底部排出。以后，该公司与美国ElPaso公司组成的联合热塑性塑料公司，开发了被称为液池工艺的新生产工艺，采用Montedison-MPC公司的HY-HS高效催化剂，取消了脱灰步骤，进一步简化了工艺流程。该工艺的特点是以高纯度的液相丙烯为原料，采用HY-HS高效催化剂，无脱灰和脱无规物工序。采用连续搅拌反应器，聚合热用反应器夹套和顶部冷凝器撤出，浆液经闪蒸分离后，单体循环回反应；（b）Phillips工艺。该工艺由美国Phillips石油公司于20世纪60年代开发成功。其工艺特点是采用独特的环管式反应器，这种结构简单的环管反应器具有单位体积传热面积大，总传热系数高，单程转化率高、流速快、混合好、不会在聚合区形成塑化块、产品切换牌号的时间短等优点。该工艺可以生产宽范围熔体流动速率的聚聚物和无规聚合物；（c）Sumitimo工艺。该工艺由日本Sumitimo（住友）化学公司于1974年开发成功。此工艺基本上与Rexene本体法相似，但Sumitimo本体法工艺包括除去无规物及催化剂残余物的一些措施。通过这些措施可以制得超聚合物，用于某些电气和医学用途。Sumitimo本体法工艺使用SCC络合催化剂（以一氯二乙基铝还原四氯化钛，并经过正丁醚处理），液相丙烯在50-80、3.0MPa下进行聚合，反应速率高，聚合物等规指数也较高，还采用高效萃取器脱灰，产品等规指数为96%-97%，产品为球状颗粒，刚性高，热稳定性好，耐油及电气性能优越。 4.体法-气相法组合工艺本体法-气相法组合工艺主要包括巴塞尔公司的Spheripol工艺、日本三井化学公司的Hypol工艺、北欧化工公司的Borstar工艺等。 （1）Spheripol工艺。Spheripol工艺由巴塞尔（Basell）聚烯烃公司开发成功。该技术自1982年首次工业化以来，是迄今为止最成功、应用最为广泛的聚丙烯生产工艺。Spheripol工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺,工艺采用高效催化剂，生成的PP粉料粒度其催化剂生产的粉料呈园球形，颗粒大而均匀，分布可以调节，既可宽又可窄。可以生产全范围、多用途的各种产品。其均聚和无规共聚产品的特点是净度高，光学性能好，无异味。Spheripol工艺采用的液相环管反应器具有以下优点： a) 有很高的反应器时-空产率（可达400kg PP/h.m3），反应器的容积较小，投资少；b) 反应器结构简单，材质要求低，可用低温碳钢，设计制造简单，由于管径小（DN500或DN600），即使压力较高，管壁也较薄；c) 带夹套的反应器直腿部分可作为反应器框架的支柱，这种结构设计降低了投资；d) 由于反应器容积小，停留时间短，产品切换快，过渡料少；e) 聚合物颗粒悬浮于丙烯液体中，聚合物与丙烯之间有很好的热传递。采用冷却夹套撤出反应热单位体积的传热面积大，传热系数大，环管反应器的总体传热系数高达1600W/（m2.）；f) 环管反应器内的浆液用轴流泵高速循环，流体流速高达7m/s，因此可以使聚合物淤浆搅拌均匀，催化剂体系分布均匀，聚合反应条件容易控制而且可以控制得很精确，产品质量均一，不容易产生热点，不容易粘壁，轴流泵的能耗也较低；g) 反应器内聚合物浆液浓度高（质量分数大于50%），反应器的单程转化率高，均聚的丙烯单程转化率为50%-60%。以上这些特点使环管反应器很适宜生产均聚物和无规共聚物。Spheripol工艺一开始使用GF-2A、FT-4S、UCD-104等高效催化剂，催化剂活性达到40kgPP/gcat，产品等规度为90%-99%，可不脱灰、不脱无规物。目前该技术已经发展到第二代。与采用单环管反应器的第一代技术相比，第二代技术使用双环管反应器，操作压力和温度都明显提高，可生产双峰聚丙烯。催化剂体系采用第四代或第五代Z-N高效催化剂，增加了氢气分离和回收单元，改进了聚合物的高压和低压脱气设备，汽蒸、干燥和丙烯事故排放单元也有所改进，增加了操作灵活性，提高了效率，原料单体和各项公用工程消耗也显著下降。所得产品颗粒度更加均匀，产品的熔体流动指数范围更宽（从0.3-1600.0g/10min），可生产高刚性、高结晶度和低热封温度的新PP牌号。Spheripol工艺的抗冲共聚反应采用气相法生产，反应器是一个或两个串联的密相流化床反应器。反应器采用气相法密相流化床。采用一个气相反应器系统可以生产乙烯含量在8%-12%（质量分数）的抗冲共聚物，如果需要生产橡胶相含量更高且可能具有一个以上分散相的特殊抗冲共聚物（如低应力发白产品），则需要设计两个气相反应能够器系统，保持两个气相反应器系统中的气相组成和操作条件独立，可以获得两种不同的共聚物添加到均聚物中。采用汽蒸和干燥两步法处理聚合物，可以很容易将汽蒸尾气中的蒸气冷凝而分离出纯烃类单体，能够完全回收利用尾气中的烃类，降低单体的消耗。闭路氮气干燥系统也降低了装置的氮气消耗量。此外，Spheripol工艺采用模块化设计方式，可以满足不同用户的要求，易于分步建设（如先上均聚物生产系统，在适时增加气相反应系统），装置的生产能力也容易扩大。Spheripol工艺有严格完善的安全系统设计，使装置有很高的操作稳定性和安全性。新一代Spheripol工艺采用纯的添加剂加入系统，使产品质量更加均一稳定，而且方便产品切换。Spheripol工艺技术能提供全范围的产品，包括均聚物、无规共聚物、抗冲共聚物、三元共聚物（乙烯-丙烯-丁烯共聚物）。其均聚物产品的MFR范围为0.1-2000g/