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项目可行性研究报告
目录
第一章 总论 12
1.1 设计依据、原则及标准 12
1.1.1 设计依据 12
1.1.2 设计原则 12
1.1.3 设计标准 13
1.2 项目概况 14
1.2.1 项目名称 14
1.2.2 项目拟建地区 15
1.2.3 项目性质 15
1.2.4 项目规模 15
1.2.5 项目简介 15
1.2.4 项目背景及意义 16
1.3 研究范围 17
1.4 研究结论 17
1.5 存在的主要问题和建议 18
1.6 主要技术经济指标数据 19
第二章 市场分析 21
2.1 上游原料分析 21
2.1.1 丙烯的生产方法 21
2.1.2 丙烯的性能 21
2.1.3 丙烯的用途 24
2.1.4 丙烯的包装与储运 25
2.1.5 中国丙烯行业生产概况及特点 25
2.2 主要产品市场分析 26
2.2.1 环氧丙烷性能 26
2.2.2 环氧丙烷的用途 28
2.2.3 环氧丙烷的包装及运输 28
2.2.4 环氧丙烷的消费分析与预测 29
2.2.5 环氧丙烷的生产状况 33
2.2.6 环氧丙烷市场价格分析及预测 39
2.2.7 环氧丙烷市场价格预测 41
2.3 下游产品分析 43
2.3.1 聚醚多元醇 43
2.3.2 1,2-丙二醇 45
第三章 生产工艺方案 47
3.1 概述 47
3.2 氯醇法 47
3.2.1 氯醇法的发展 47
3.2.2 氯醇法的反应机理 47
3.2.3 氯醇法的工艺流程简介 49
3.2.4 氯醇法工艺的优缺点 50
3.3 共氧化法 50
3.3.1 共氧化法的发展 50
3.3.2 PO/TBA法的反应机理 51
3.3.3 PO/TBA法的工艺流程简介 52
3.3.4 PO/TBA工艺优缺点 52
3.3.5 PO/SM的反应机理 53
3.3.6 PO/SM法工艺流程简介 55
3.3.7 PO/SM工艺优缺点 55
3.4 异丙苯氧化法(CHP法) 56
3.4.1 异丙苯氧化法的发展 56
3.4.2 CHP法的反应机理 56
3.4.3 CHP法工艺流程简介 58
3.4.4 CHP工艺优缺点 58
3.5 过氧化氢-环氧丙烷法(HPPO法) 58
3.5.1 HPPO法的发展 58
3.5.2 HPPO法反应机理 59
3.5.3 HPPO法工艺流程简介 60
3.5.4 HPPO法工艺优缺点 61
3.6 本项目工艺方案 64
3.6.1 工艺流程简介 64
3.6.2 反应及丙烯回收 65
3.6.3 PO的精制 66
3.6.4 甲醇及副产物回收工段 67
第四章 原料供应和产品销售 69
4.1 原料、辅料的供应 69
4.1.1 原料、辅料的规格和用量 69
4.1.2 原料、辅料的来源 69
4.2 动力及燃料的供应 70
4.2.1 动力及燃料用量 70
4.2.2 动力及燃料来源 70
4.3 产品销售 70
4.3.1 产品规格 70
4.3.2 产品营销 72
第五章 拟选厂址及建设条件 75
5.1 选址原则 75
5.2 方案选择 76
5.3 浙江宁波镇海炼化基本情况 80
5.3.1 镇海炼化简介 80
5.3.2 厂址自然地理概况 82
5.3.3 公共设施、资源现状及发展趋势 85
第六章 环境保护与劳动安全 88
6.1 项目建设地环境质量现状及执行标准 88
6.2 项目污染物排放及治理措施 88
6.3 关于环境保护问题的反思 89
6.4 劳动安全卫生执行的标准 90
6.5 生产过程职业安全与有害因素分析 90
6.6 安全卫生主要措施及监督管理 91
第七章 企业系统集成方案 92
7.1 概述 92
7.2 与企业系统集成 92
第八章 公用辅助工程 95
8.1 给排水 95
8.1.1 设计依据 95
8.1.2 供水系统 95
8.1.3 排水系统 95
8.1.4 供水管材料 96
8.2 供电 96
8.2.1 设计依据 96
8.2.2 供电设计 96
8.3 通讯网线及宽带网络系统 97
8.4 消防给水系统 98
8.4.1 消防给水系统设计依据 98
8.4.2 消防用水量 98
8.4.3 消火栓系统 98
8.5 厂区安全防范系统 99
8.5.1 厂区安全防范系统设计依据 99
8.5.2 厂区安全防范系统设计 100
第九章 总图布置 101
9.1 总平面布置的原则 101
9.2 总平面布置 102
9.2 1 生产区 103
9.2.2 原料及产品区 104
9.2.3 公用工程区 104
9.2.4 辅助生产区 105
9.2.5 生活休闲区 105
9.2.6 厂区道路及运输 105
9.2.7 绿化景观 106
9.3 总平面图主要数据 106
第十章 投资估算与资金筹措 109
10.1 工程简要概况 109
10.2 投资估算原则 109
10.3 固定资产投资费用 110
10.3.1 工程费用 110
10.3.2 工程建设其他费用 123
10.3.3 预备费用 126
10.4 建设期贷款利息 127
10.5 固定资产投资方向调节税 128
10.6 流动资金 128
10.7 资金筹措 129
10.7.1 资金来源 129
10.7.2 资金的运用 129
10.7.2 还贷方式 130
第十一章 财务与经济评价 131
11.1 成本和费用估算的依据 131
11.2 产品成本估算 131
11.2.1 外购的原材料费 131
11.2.2 外购的燃料及动力费 132
11.2.3 直接工资和其他支出 133
11.2.4 制造费用 136
11.2.5 期间费用 138
11.2.6 产品成本估算汇总表 140
11.3 销售收入和税金估算 140
11.3.1 销售收入估算 140
11.3.2 税金估算 141
11.3.3 应缴税金汇总表 144
第十二章 经济评价与社会效益分析 146
12.1 静态指标 146
12.1.1 投资利润率 146
12.1.2 静态还本期 147
12.2 动态指标 148
12.2.1 现金流量和累计现金流量 148
12.2.2 动态还本期 151
12.2.3 净现值NPV 152
12.2.4 内部利润率IRR 152
12.3 不确定性分析 153
12.3.1 盈亏平衡分析 153
12.3.2 敏感性分析 155
12.4 社会效益分析 157
12.4.1 解决环氧丙烷市场供需问题 158
12.4.2 推动区域经济发展 158
12.3.3 对当地财政收支的影响 158
12.4.4 推进环保事业 159
12.4.5 缓解就业压力 159
表目录
表1-1 主要技术经济指标数据一览表 18
表2-1 丙烯物理性质一览表 20
表2-2 环氧丙烷物理性质一览表 26
表2-3 2005~2011年世界环氧丙烷产能情况表 32
表2-4 2011年世界环氧丙烷产能分布情况 33
表2-5 2009~2011年中国环氧丙烷产能扩张情况 34
表2-6 2005~2011年中国环氧丙烷产能情况表 36
表2-7 2005~2011年我国环氧丙烷的进出口量统计表 36
表3-1 氯醇法、共氧化法和HPPO法优缺点对比表 61
表3-2 氯醇法、共氧化法和HPPO法的技术经济指标比较 61
表4-1 原料用量一览表 68
表4-2 动力及燃料用量一览表 69
表4-3 产品产量一览表 70
表4-4 环氧丙烷规格表 70
表4-5 1,2-丙二醇规格表 70
表4-6 2-甲氧基丙醇规格表 71
表5-1 备选厂址的各项条件对比 76
表5-2 各项条件对比一览表 78
表5-3 镇海区气温一览表 82
表5-4 镇海区年平均气压一览表 83
表5-5 镇海区降雨量一览表 83
表5-6 镇海区降雪和雪载量一览表 83
表5-7 镇海区风向和风载一览表 84
表5-8 镇海区风速一览表 84
表6-1 生产装置、设备危险、有害因素分析表 89
表7-1 与企业集成方案表 93
表9-1 全厂总平面布置图 105
表10-1 塔设备价格估算表(不含配件及安装费) 109
表10-2 换热器价格估算表 110
表10-3泵价格估算表(不含配件及安装费) 112
表10-4压缩机价格估算表(不含配件及安装费) 113
表10-5 储罐价格估算表(不含配件及安装费) 113
表10-6反应器价格估算表(不含配件及安装费) 114
表10-7 建筑工程费用一览表 119
表10-8 安装费用一览表 121
表10-9 2013年人民币贷款基准利率表 126
表10-10 各项资金一览表 127
表10-11 等额本息还款法与等额本金还款法还款金额比较 129
表11-1 2013年上半年各种原材料市场价格调查表 131
表11-2 外购的原材料费汇总表 131
表11-3 燃料动力费一览表(按全负荷生产情况计算) 132
表11-4 员工直接工资一览表 132
表11-5 员工福利费 135
表11-6 折旧费用一览表 136
表11-7 制造费用一览表 137
表11-8 产品成本估算表 139
表11-9 2013年上半年各产品市场价格调查表 140
表11-10 销售收入一览表 140
表11-11 应缴税金汇总表 143
表12-1 现金流量表 147
表12-2 变动因素变化情况表 154
表12-3 单因素变化对净现值影响一览表 155
图目录
图1-1 项目工艺流程简图 16
图2-1 2007年中国丙烯消费结构分析 25
图2-2 2005~2011年世界PO产量与消费量变化趋势图 30
图2-3 世界PO的消费结构变化趋势图 31
图2-4 2005~2011年中国PO产量与消费变化图 32
图2-5 中国PO的消费结构变化趋势图 33
图2-6 2005年~2011年我国PO的进、出口量变化趋势 38
图2-7 我国2010年PPG消费结构图 44
图2-8 2005~2011年我国PPG产能、产量增长趋势图 45
图2-9 1,2-丙二醇消费表 46
图3-1 氯醇法工艺流程示意图 50
图3-2 异丁烷共氧化法(PO/TBA)工艺流程示意图 52
图3-3 乙苯法(PO/SM)工艺流程示意图 55
图3-4 陶氏-巴斯夫HPPO工艺流程示意图 62
图3-5 总体工艺一览图 65
图3-6 反应及丙烯回收工艺流程图 66
图3-7 萃取工段流程图 67
图3-8 甲醇及副产物回收工段流程图1 68
图5-1 镇海炼化化工园区地理位置图 83
图5-2 镇海炼化化工园区地理位置图 84
图10-1 建设项目投资构成 112
图12-1 累计现金流量图 151
图12-2 盈亏平衡分析示意图 155
图12-3 敏感性分析图 156
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。
1.1.3 设计标准
1、《中华人民共和国安全生产法》
2、《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)
3、 《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-92)
4、 《工艺系统设计管理规定》(HG20557-93)
5、《工艺系统设计文件内容的规定》(HG20558-93)
6、《管道仪表流程图设计规定》(HG20559-93)
7、《化工企业安全卫生设计规定》(HG20571-95)
8、《化工装置管道布置设计规定》(HG/T20549-1998)
9、《化工装置设备布置设计规定》(HG20546-92)
10、 《化工管道设计规范》(HG20695-1987)
11、 《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2002)
12、《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》(GBJ126-89)
13、 《化工建设项目环境保护设计规定》(HG20667-2005)
14、《化工建设项目噪声控制设计规定》(HG20503-92)
15、 《工业金属管道设计规范》(GB50316-2000)
16、《设备及管道保温设计导则》(GB/T8175-87)
17、 《工业设备及管道绝热工程设计规范》(GB50264-97)
18、《化工设备管道外防腐设计规定》(HG/T20679-1990)
19、《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》(HG/T20519-92)
20、《化工蒸汽凝水系统设计技术规定》(HG/T20591-97)
21、 《化工装置管道机械设计规定》(HG/T20645-1998)
22、 《化工装置管道材料设计规定》(HG/T20646-1999)
23、《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》(HGJ229-91)
1.2 项目概况
1.2.1 项目名称
年产量10万吨环氧丙烷项目
1.2.2 项目拟建地区
浙江省宁波市镇海区化学工业园区
1.2.3 项目性质
本项目的目标是为某一烃化工综合企业(宁波镇海炼化)设计一座丙烯制基本有机化工原料(环氧丙烷)的合成分厂,有利于加快除聚丙烯以外的丙烯化工的综合发展,可以优化发展基于丙烯原料的有机化工产业。
1.2.4 项目规模
综合考虑国家政策和前期经济投资后,选择10万吨/年环氧丙烷PO的生产规模,后期根据市场供需再进行合理调节。
1.2.5 项目简介
环氧丙烷PO是一中重要的有机化工原料,主要用于合成用作PU原料的聚醚多元醇和PG等,在化工、轻工、医药、食品和纺织等行业中有广泛的应用。随着PO下游产品的飞速发展,全球范围内PO产能在近些年内大幅提升。
随着我国今后几年中丙烯产能的快速增长,加快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。
本项目所需的直接原料丙烯来自于宁波镇海炼化有限公司,辅助原料为外购的50%的双氧水。本项目采用一种过氧化氢-环氧丙烷(HPPO)的工艺,全过程分为三个工段,除了反应工段外,还包括PO精制及回收和副产物回收工段,该工艺实现了丙烯用双氧水氧化制取环氧丙烷过程的连续化
图1-1 项目工艺流程简图
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。
1.6 主要技术经济指标数据
本项目的主要技术经济指标可见表1-1。
表1-1 主要技术经济指标数据一览表
序号
指标名称
单位
数量
1
总投资
万元
22876.7
其中:固定资产投资
万元
17514.4
流动资金
万元
2802.3
2
总用地面积
m2
59460
3
建筑总面积
m2
13190
其中:生产用房面积
m2
2310
办公辅助用房面积
m2
2392.3
4
容积率
%
35
5
建筑密度
%
22.2
6
绿化率
%
25
7
用电量
万度
2987.6
8
用水量
吨
7428
9
供热蒸汽用量
吨
26.43
10
年生产天数
日
312.5
11
劳动定员
万元
1345.5
12
总成本费用
万元
139443.833
13
经营成本
万元
11664.943
14
年销售收入
万元
158591.65
15
利润总额
万元
19147.82
16
税后利润
万元
12239.49
17
净利润
万元
10770.22
18
总税收
万元
6903.88
其中:增值税:
万元
4673,9
所得税
万元
1615.533
19
生产能力盈亏平衡点
%
80.75
20
投资利润率
%
47.1
21
投资利税率
%
83.7
23
静态投资回收期
年
4
24
动态投资回收期
年
6
第二章 市场分析
2.1 上游原料分析
2.1.1 丙烯的生产方法
丙烯主要由石油烃裂解法制得,为乙稀产品的联产品,也可由催化裂化法制备,即将炼化厂中催化裂化时所得催化裂化气经蒸馏出去碳二馏分和碳四馏分后,得丙烯、丙烷馏分,再精馏而得。
本项目中丙烯的来源主要由中国石化镇海炼油化工股份有限公司提供。
2.1.2 丙烯的性能
1、物理性质
丙烯是分子式为C3H6,结构简式为CH2=CH-CH3的烃类有机化合物。在常温下为无色、无臭、稍带有甜味的气体。其分子量为42.08,密度为0.5139g/cm3(20/4°C),冰点为-185.3°C,沸点为-47.4°C。易燃,爆炸极限为2%~11%,不溶于水,溶于有机溶剂。丙烯的主要物理性质见下表:
表2-1 丙烯物理性质一览表
中文名称
丙烯
英文名称
Propylene
分子式
C3H6
结构式
CH2=CH-CH3
CAS注册号
115-07-1
分子量
42.081
熔点
-185.25°C
沸点(1atm时)
-47.72°C
临界温度
91.61°C
临界压强
4.6MP
临界体积
181cm3 /mol
临界密度
0.2325g/cm3
临界压缩系数
0.275
偏心因子
0.142
燃烧热
45761kJ/kg
表面张力(25°C)
6.88*10-3 N/m
气化潜热(0°C)
15.742kJ/mol
气体相对密度(1atm)
1.453
闪点
-107.8°C
自燃点
455°C
固体比热容 (-200°C)
1.275 kJ/(kg﹒K)
气体摩尔熵(25°C)
266.6 J/(mol﹒K)
气体摩尔生成熵 (25°C)
-141.87J/(mol﹒K)
气体摩尔生成焓(25°C)
-20.42 J/(mol﹒K)
气体摩尔吉布斯生成能(25°C)
-62.72kJ/mol
溶解度参数
13.152(J/ cm3)0.5
液体摩尔体积
68.802 cm3 /mol
水中的溶解度(25°C)
200×10-6 (w)
亨利定律常数(水中)
1146.3MPa/x
液体热膨胀系数
0.00351/°C
空气中爆炸极限含量
最低
2%
黏度(25°C)
气体
0.08628cP
最高
11%
液体
0.1cP
汽化热
沸点下
/
气体比热容(25°C)
定压
1.544kJ/(kg﹒K)
熔点下
71.36kJ/kg
定容
1.347 kJ/(kg﹒K)
密度(25°C)
液体
0.504 g/cm3
导热率
气体
0.01708w/(m﹒K)
气体
(1atm)
1.743k g/m3
液体
0.10898w/(m﹒K)
2、化学性质
丙烯是最早被开采的石油化工原料之一,是除乙稀外被最广泛应用的烯烃。丙烯属于不饱和烃,由于丙烯分子中含有双键,因此丙烯的化学性质非常活泼,其与不同反应物可发生多种类型的反应,主要反应如下:
(1)、丙烯与卤化氢可以发生加成反应,生成烷基卤化物。正常的加成遵循Markownikoff规则,即卤素原子与具有最少氢原子的碳原子结合。过氧化物会逆转溴化氢加成到烯烃的方向。氯化氢和碘化氢按正常方式加成。高碳链烯烃与氯化氢的加成反应较慢,需要催化。
(2、)丙烯与卤素(氯、溴、碘)可发生加成反应。高温下,与双键碳原子相邻的碳原子上可发生取代反应。
(3、)在有适合催化剂(铂、钯或骨架镍)存在的情况下,丙烯加氢生成丙烷。
(4、)丙烯与浓硫酸化合生成烷基氢硫酸酯,后者水解生成醇,此法为双键水合的便利方法。
(5、)与像N-溴代琥珀酰亚胺一样的正卤素化合物反应,链烯在a碳上卤化
(6、)丙烯与次氯酸反应生成氯代醇。
(7、)在有氯化铝存在的条件下,丙烯与卤化酰基化合生成卤代酮。
(8、)在有钴存在时,丙烯与一氧化碳和氢在高压下化合生成醛。
(9、)丙烯易于为多种氧化剂氧化,如高锰酸钾、过氧化氢、过硼酸等。
(10、)在适当条件下,丙烯可以聚合为聚丙烯。聚合反应可以用氯化铝或三氟化硼催化。
(11、)在存在硫酸或其它催化剂时,链烷可以在升温和加压条件下与丙烯加合。
2.1.3 丙烯的用途
丙烯的主要用途为:石油化工的基本原料之一,可制备多种基本有机原料,氧化可制备环氧丙烷、丙烯醛、丙烯醇、丙烯酸、丙酮;氨氧化可制备丙烯腈;水合可制备异丙醇、丙酮;次氯化可制备氯丙烯、环氧丙烷;氯化制备氯丙烯、二氯丙烷;过氯化可制备氯乙烯、四氯化碳;羰基合成制备2-乙基己醇、增塑剂、正丁醛、丁醇、丁酸、异丁醛、异丁醇、甲基丙烯醛等,还是聚丙烯、乙丙橡胶等的单体。
图2-1 2007年中国丙烯消费结构分析
2.1.4 丙烯的包装与储运
丙烯为易燃物品,以耐压储罐、钢瓶包装,包装上应有明显的“易燃压缩气体”标志。应储存在阴凉通风的库房中,原理火种、热源,防止日光直射,并与氧气、压缩空气等分开存放。可采用管道输送、槽车等储运,搬运时要轻装轻卸,防止包装破损。
2.1.5 中国丙烯行业生产概况及特点
我国的丙烯工业是随乙稀工业的发展而日益壮大起来的。多年来,乙稀一直作为我国石化工业的龙头产品,相应地,丙烯则作为乙稀的联产品或炼油厂副产品。2003年底,我国有50余家丙烯生产工厂,生产能力合计约为559万吨,产量593.23万吨。目前,我国丙烯的发展速度已经超过了乙稀,丙烯的产量大幅增长。2004年我国共有16家乙稀生产企业,装置18套,乙稀产能为606万吨。而我国丙烯的生产企业却达60多家,年生产能力约为687万吨,产量为620万吨。2007年,我国的丙烯总产量打到807万吨。
我国丙烯的生产企业主要集中在中石化和中石油两大化工集团。近年来,中石化丙烯产量稳步上升,2005年产量突破500万吨,是1999年的2倍,占总产量的比重也打到了历史最高点75.03%。中石化下属公司中生产丙烯的主要公司有:上海石化、扬子石化、燕山石化、齐鲁石化、镇海炼油石化、茂名石化、广州分公司、上海高桥分公司、安庆分公司、天津石化、武汉石化等。从两公司下属分公司中生产丙烯的产量来看,上海石化是我国最大的丙烯生产企业。2007年,前四大企业的产量占我国丙烯总产量的33.94%。大庆石化和吉林石化是中石油集团中丙烯产量最大的两个子公司,产量在30万吨以上。
纵观我国丙烯行业发展,可以发现一下几个特点:
(1)、总体规模较大。与发达国家相比,我过丙烯工业起步比较晚,但近十年来的发展迅速。从总体规模上看,丙烯的生产能力已经超越日本,仅次于没过,位居世界第二。
(2)、我国丙烯工业体系比较完善、发展实力雄厚、具有资源优势。目前我过97%以上的丙烯生产能力由中国石化和中国石油两大集团控制,此外,两大集团公司还拥有国内几乎全部的陆地石油资源,这为丙烯及下游产品的进一步发展提供了资源保证。
(3)、丙烯工厂较多、分散较广,单线丙烯生产能力相对较小。与先进国家的丙烯生产相比,我过丙烯工厂较多,装置集中度相对分散,工厂平均规模为11万吨/年,丙烯生产能力在5万吨/年以下的工厂仍有20家。
(4)、丙烯生产技术有待多样化,丙烯来源途径需要增加。
2.2 主要产品市场分析
2.2.1 环氧丙烷性能
1 、物理性质
环氧丙烷又名氧化丙烯、甲基环氧乙烷,是非常重要的有机化合物原料,是仅次于聚丙烯和丙烯腈的第三大丙烯类衍生物。 环氧丙烷为无色醚味液体,低沸点、易燃。有手性,工业品一般为两种对映体的外消旋混合物。与水部分混溶,与乙醇、乙醚混溶。其主要物理性质见表2-2。
表2-2 环氧丙烷物理性质一览表
中文名称
环氧丙烷
英文名称
Propylene epoxide
分子式
C3H6O
分子量
58.08
CAS注册号
75-56-9
结构式
熔点
-112°C
沸点(1atm时)
34°C
临界温度
215.3°C
临界压强
5.2MP
临界体积
190cm3 /mol
临界密度
0.305g/cm3
临界压缩系数
0.245
偏心因子
0.271
燃烧热
1886.57kJ/kg
表面张力
25.2 N/m
液体比热容(15°C)
1.95 kJ/(kg﹒K)
气相标准熵
281.15 J/(mol﹒K)
闪点
-37°C
气体摩尔生成焓
-94.68k J/mol
熔化热
6.5kJ/mol
燃烧热
1886.57kJ/mol
气体摩尔吉布斯
生成能
-25.1kJ/mol
溶解度参数
19.110(J/ cm3)0.5
液体摩尔体积
64.2 m3 /mol
水中的溶解度(20°C)
405 g/L
亨利定律常数(20℃)
4.0240atm/x
液体热膨胀系数
0.00213/°C
空气中爆炸极限含量
最低
2.4%
黏度
0℃
0.410 MPa·s
最高
21.5%
20℃
0.327 MPa·s
2、 化学性质
环氧丙烷化学性质极其活泼,易开环聚合,可与水、氨、醇、二氧化碳等反应,生成相应的化合物或聚合物。在含有两个以上活泼氢的化合物上聚合,生成的聚合物通称聚醚多元醇。
环氧丙烷还能与含有活泼氢的化合物反应,生成各种衍生物。例如,与水反应生成1,2-丙二醇;与氨反应生成异丙醇胺;与醇反应生成羟基醚;与脂肪酸反应生成羟基酯;与卤化氢反应生成卤代醇;与丙二醇反应生成聚丙二醇;氧化生成乙酸;与甘油反应生成聚醚三元醇;与羧酸反应生成酯等。在500℃通过浮石时部分发生重排,生成丙酮和丙醛。在无水状态下与氯作用,生成氯代丙酮和1-氯-2-丙醇。氧化时生成乙酸,用钠汞齐还原生成异丙醇。
2.2.2 环氧丙烷的用途
环氧丙烷常用于制造1,2-丙二醇、丙醛、异丙醇胺、聚醚、石油破乳剂、消泡剂、合成甘油、有机酸等,可作为合成树脂、泡沫塑料、增塑剂及表面活性剂等化工原料;亦可作硝酸纤维素、氯乙烯、醋酸乙烯、氯丁二烯等树脂和有机物质的低沸点溶剂等。
2.2.3 环氧丙烷的包装及运输
环氧丙烷是易燃品,应储存于通风、干燥、低温(25℃以下)阴凉处,不得于日光下直接曝晒,需隔绝火源。
环氧丙烷有毒性,液态的环氧丙烷会引起皮肤及眼角膜的灼伤,其蒸汽有刺激和轻度麻醉作用,长时间吸入环氧丙烷蒸汽会导致恶心、呕吐、头痛、眩晕和腹泻等症状。所有接触环氧丙烷的人员应穿戴规定的防护用品,工作场所应符合国家的安全和环保规定。
环氧丙烷是易燃、易爆化学品,其蒸汽会分解。应避免用铜、银、镁等金属处理和贮存环氧丙烷。也应避免酸性盐(如氯化锡、氯化锌)、碱类、叔胺等过量地污染环氧丙烷。环氧丙烷发生的火灾应用特殊泡沫液来灭火。
环氧丙烷可装于干燥、清洁和密封性好的镀锌铁桶内,每桶净重150Kg,或采用专用槽车运输,均应符合有关的安全规定。
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
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