年產250kt環氧丙烷項目初步設計說明書160(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 資方向及行業和地區的規劃，貫徹有關部門的頒發標準和規 范合理安排建設周期，嚴格控制工程建設項目的生產規模和投資； （ 2）采用成熟而先進可靠的工藝生產技術，確保操作運行穩定、能耗低、三廢排放少、產品質量好； （ 3）在保證工藝生產安全、可靠的前提下，盡可能利用國產化的設備、材料，并控制投資在合理范圍內； （ 4）重視環境保護、安全和工業衛生，設計中選用清潔生產工藝，三廢治理、消防、安全、勞動保護措施必須與主體裝置同時設計、同時建設、同時投運，污染物的排放必須達到規定的指標，并保證工廠安全運行和操作人員的健康不受損害； （ 5）產品生產和質量指標符合國家及地方頒發的各項 相關標準； （ 6）堅持 “ 社會經濟效益、環保效益和企業經濟效益并重 ” 的原則，按照國民經濟和社會發展的長遠規劃，行業、地區的發展規劃，在項目調查、選擇中對項目進行詳細全面的論證； （ 7）充分 利用 中國石油化工股份有限公司天津石油分公司 和 天津經濟技術開發區化學工業區 的現有條件和發展形勢，有效地控制工程總投資，加快建設進度，降低產品的生產成本，以使本項目達到較好的經濟效益。 設計標準 《化工建設項目可行性研究報告內容和深度的規定》及有關專業的國家標準和行業標準 。 項目研究 研究范圍 2021 年 5 月，西北大學 華宇 設 計組 開始進行以 天津渤海化工集團公司生產的丙烯作 為原料 生產 PO 的工程設計。目 前已進行了較為深入的可行性研究，研究工作范圍包括：產品的市場需求、產品規模及方案、工藝路線及設備選擇、自動化控制方案、原料輔助材料及動力供應、建廠條件、節能節水減排措施、 “ 三 年產 250kt環氧丙烷項目 初步設計說明書 西北大學 華宇設計組 3 廢 ” 處理及環境保護措施、安全消防及勞動保護措施、企業組織及定員、項目實施規劃、投資估算及資金來源、產品成本及經濟效益等方面進行研究。在研究的基礎上對項目的建設做出評價結論，為審批該項目提供決策依據。 研究過程 華宇設計 組 通過全面搜集相關資料，在此基礎上對擬建項目進行深入的分析研究，綜合考慮國家技術規定、項目的市場需求、生產規模、工藝路線、設備設計選型、廠址選擇、車間布置、財務評價和經濟分析等內容，對設計項目的建設生產和經營進行設計規劃和不確定性分析，發現問題，提出項目建設的建議，生成客觀的研究報告。 項目規模 綜合考慮國家政策規定 、 建設規模 、 原料 合理利用 、 形成規模效益降低成本 、PO 的市場需求、建設現狀、發展趨勢等 影響后，我們最終 選擇 25 萬噸 /年 PO 作為本項目的生產規模，考慮總廠后期建設及發展規劃和市場需求，適當預留 發展空地，有較強的生產靈活性。 主要指標 通過本項目的投資估算和財務評價，得到全廠綜合技術經濟指標，見表 11。 表 11 全廠主要技術經濟指標 序號 指標名稱 數值 單位 1 設計規模 25 萬噸 /年 2 年操作時間 8000 小時 3 建設期 2 年 4 生產期 12 年 5 分廠用地面積 96000 平方米 6 總定員 200 人 7 項目總投資 萬元 8 固定資產投資 萬元 9 年總成本 萬元 /年 10 年銷售收入 萬元 /年 11 年凈利潤總額 萬元 /年 12 投資利潤率 % 13 投資利稅率 % 14 投資回收期 年 15 內部收益率 26 % 16 投資凈現值 萬元 年產 250kt環氧丙烷項目 初步設計說明書 西北大學 華宇設計組 4 第二章 產品市場分析 原料及產品 性質 丙烯 （ 1） 物理性質 丙烯，是略帶甜味的氣 體，化學性質活潑，易發生氧化、加成、聚合等反應。是基本有機化工的重要基本原料，工業上主要由烴類裂解所得到的裂解氣和石油煉廠的煉廠氣分離獲得。為有機合成基 本原料，可制 丙酮 、丙烯醛、甘油等。 表 21 烯物理性質一覽表 中文名 丙烯 英文名 propylene 化學式 C3H6 CAS 號 115071 摩爾質量 gmol?1 外觀 無色氣體 熔點 ? ℃ 沸點 ? ℃ 溶解度（水） g/L 黏度 ? ℃ 偶極矩 D (氣 ) 閃點 108℃ 爆炸極限 2%～ 11% 相對蒸氣密度 (空氣 =1) 燃燒熱 (kJ/mol) 2049 臨界溫度 (K) 臨界溫度 (K) 臨界壓力 (MPa) 引燃溫度 (℃ ) 455 爆炸上限 %(V/V) 爆炸下限 %(V/V) 溶解性 溶于水、乙醇等有機溶劑 （ 2）化學性質 丙烯 易燃，其燃燒化學方程式為： 2C3H6+9O2=6CO2+6H2O。丙烯除了在烯鍵上起反應外，還可在甲基上起反應 。丙烯在酸性催化劑 (硫酸 、無水 氫氟酸 等 )存在下聚合，生成二聚體、三聚體和四聚體的混合物，可用作高辛烷值燃料。在齊格勒催化劑存在下丙烯聚合生成 聚丙烯 。丙烯與 乙烯 共聚生成乙丙橡膠。丙烯與硫酸起加成反應，生成 異丙基硫酸 ，后者水解生成 異丙醇 ：丙烯與氯和水起加成反應，生成 1氯 2丙醇 ，后者與堿反應生成 環氧丙烷 ，加水生成 丙二醇 ：丙 年產 250kt環氧丙烷項目 初步設計說明書 西北大學 華宇設計組 5 烯在酸性催化劑存在下與苯反應，生成異丙苯 C6H5CH（ CH3 )2，它是合成苯酚和丙酮的原料。丙烯在酸性催化劑（硫酸、氫氟酸等）存在下，可與 異丁烷 發生烴基化反應，生成的支鏈烷烴可用作高辛烷值燃料。丙烯在催化劑存在下與氨和空氣中的氧起氨氧化反應，生成 丙烯腈 ，它是合成塑料、橡膠、纖維等高聚物的原料。丙烯在高溫下氯化，生成烯丙基氯 CH2=CHCH2Cl，它是合成甘油的原料。 過氧化氫 (1)物理性質 過氧化氫 化學式 為 H2O2，俗稱雙氧水， 外觀 為無色透明液體，是一種 強氧化劑 ，適用于傷口消毒及環境、食 品消毒。 表 22 過氧化氫物理性質一覽表 中文名 過氧化氫 外文名 Hydrogen peroxide 別名 雙氧水 化學式 H2O2 CAS 號 7722841 相對分子質量 密度 g/mL at 20 176。C 熔點 （ ℃ ） 33 176。C 閃點 107176。C 沸點 （ ℃ ） 108 176。C 折射率 （ 2）化學性質 過氧化氫水溶液在不同條件下可以表現出還原性和氧化性 。 遇有機物、受熱分解放出氧氣和水，遇 鉻酸 、高錳酸鉀、金屬粉末反應劇烈。為了防止分解，可以加入微量的穩定劑，如錫酸鈉、焦磷酸鈉等等。對 石蕊 呈酸性。遇有機物易爆。 另外過氧化氫是一種極弱的酸，因此金屬的過氧化物可以看做是它的 鹽。 甲醇 甲醇有毒性，若誤飲 5～ 10 毫升能雙目失明，大量飲用會導致死亡。甲醇也易燃，其 蒸氣 與空氣能形成爆炸混合物，甲醇完全燃燒生成 二氧化碳 和 水蒸氣 ，同時放出熱量。工業制法和儲備工業上用一氧化碳和 氫氣 的混合氣（合成氣）在一定的條件下制備甲醇。甲醇可用做溶劑和燃料，也是一種 化工 原料，主要用于生產甲醛。甲醇分子中，碳原子以 sp3 雜化軌道成鍵，氧原子以 sp3 雜化軌道成 年產 250kt環氧丙烷項目 初步設計說明書 西北大學 華宇設計組 6 鍵，為極性分 子。 （ 1） 物理性質 甲醇系結構最為簡單的飽和一元醇，又稱 “木醇 ”或 “木精 ”。甲醇很輕、揮發度高、無色、易燃及有毒，誤飲 5～ 10 毫升能雙目失明，大量飲用會導致死亡。通常用作溶劑、防霜劑、燃料或中和 劑，用于制造 甲醛 和農藥等，并用作有機物的萃取劑和酒精的變性劑等。通常由 一氧化碳 與 氫氣 反應制得。 表 23 甲醇物理性質一覽表 中文名 甲醇 別名 羥基甲烷、木醇、木精 英文名 methyl alcohol 化學式 CH3OH CAS 號 67561 SMILES CO 摩爾質量 gmol?1 RTECS PC1400000 外觀 無色液體 密度 g/cm179。 沸點 ℃ 熔點 97℃ 黏度 mPas， 20 176。C 溶解度（水） 與水完全互溶 偶極矩 D（氣態） 警示術 語 R： 1139/23/24/25 閃點 11℃ 安全術語 S： 1/271636/3745 主要危害 飲用含有甲醇的酒可引致失明、肝病、甚至死亡 PO 環氧丙烷，又名 氧化丙烯 、 甲基環氧乙烷 ，是非常重要的 有機化合物 原料，是僅次于 聚丙烯 和 丙烯腈 的第三大丙烯類衍生物。 環氧丙烷為無色醚味液體，低沸點、易燃。有 手性 ，工業品一般為兩種對映體的 外消旋混合物 。與水部分混溶，與 乙醇 、 乙醚 混溶。與戊烷、戊烯、環戊烷、環戊烯、二氯甲烷形成二元 共沸混合物 。有毒，對粘膜和皮膚有刺激性，可損傷眼角膜和結膜，引起 呼吸系統疼痛，皮膚灼傷和腫脹，甚至組織壞 死。 （ 1） 物理性質 年產 250kt環氧丙烷項目 初步設計說明書 西北大學 華宇設計組 7 表 24 PO 物理性質一覽表 中文名 環氧丙烷 別名 氧化丙烯、 PO、甲基環氧乙烷、 (177。)環氧丙烷 英文名 Propylene oxide 化學式 C3H6O CAS 號 75569 EINECS 2008792 摩爾質量 g/mol 爆炸極限 （ V/V%） ～ %(VOL) 外觀 無色、低沸易燃液體 密度 g/cm179。（ 20℃ ) 沸點 ℃ 凝固點 ℃ 蒸汽壓（ 25℃ ） 燃燒熱 折射率 閃點（開杯） 37℃ 溶解性 溶于水，與 丙酮 、四氯化碳、乙醚、甲醇、乙醇等多種 溶劑 互溶 (2) 化學性質 環氧丙烷化學性質活潑，易開環聚合，可與水、氨、醇、二氧化碳等反應，生成相應的化合物或聚合物。在含有兩個以上活潑氫的化合物上聚合，生成的聚合物通稱聚醚多元醇。 環氧丙烷常用于制造丙二醇、丙醛、異丙醇胺、聚醚、石油破乳劑、消泡劑、合成 甘油 、有機酸等，可作為合成 樹脂 、泡沫塑料、 增塑劑 及表面活性劑等化工原料；亦可作硝酸纖維素、氯乙烯、 醋酸乙烯 、氯丁二烯等樹脂和有機物質的低沸點溶劑等。 PO 產品 消費領域 環 氧丙烷（ PO）是除聚丙烯和丙烯腈外的第三大丙烯衍生物，是重要的 基本有機化工 合成原料，主要用于生產聚醚、丙二醇等。它也是第四代 洗滌劑 非離子表面活性劑、油田破乳劑、農藥 乳化劑 等的主要原料。環氧丙烷的衍生物廣泛用于 汽車 、建筑、食品、煙草、醫藥及化妝品等行業。已 生產的下游產品近百種，是精細化工產品的重要原 料。 其主要消費領域如下： （ 1）聚醚多元醇 環氧丙烷主要用于生產聚醚多元醇（ PPG）。聚醚多元醇是從環氧丙烷衍生而來的，是含有兩個或多個羥基（ OH）的有機材料，有些聚醚品種含有微米級聚合物理粒子懸浮 物。 聚醚多元醇最大用途是生產 聚氨酯 塑料；其次用作表面活性劑，如泡沫穩定 年產 250kt環氧丙烷項目 初步設計說明書 西北大學 華宇設計組 8 劑、造紙 工業消泡劑 、原油破乳劑、油井酸處理潤濕劑及高效低泡洗滌劑等；也用做 潤滑劑 、液壓流體、熱交換流體及淬火劑、乳膠發泡劑、多種切削和牽伸劑組分及專用溶劑 等。 我 國環氧丙烷主要用于生產聚醚多元醇（ PPG）。由于起始劑種類的不同，生產的聚醚可分為軟泡聚醚、硬泡聚醚和彈性體聚醚。軟泡聚醚，主要用做 聚氨酯軟泡 ，用于做床墊、沙發、 家具 及汽車坐墊等；硬泡聚醚主要用做 聚氨酯硬泡 ，用于保溫、 冰箱 等；彈性體聚醚主要用做聚氨酯彈性體，用于運動跑道、涂料、粘合劑、密封劑 等。 我國聚氨酯工業發展迅猛，聚氨酯主要原料之一的 MDI/TDI 國內產能擴增迅猛，近年來國內煙臺萬華 MDI 裝置快速擴張。目前我國人均消費聚氨酯比例較低，隨著全球聚氨酯生產中心不斷向中國轉移，同時國內建筑保溫、節能領域、新能源新材料、高速列車、軌道交通及汽車等產業國家支持政策落實和強化，將會進一步促進我國聚氨酯行業快速發展，有效拉動環氧丙烷的 需求增長。 表 25 近年來我國初級聚醚進出口統計，萬噸，萬元 （ 2）丙二醇 環氧丙烷的第二大用途是用于生產丙二醇、 醇醚、碳酸丙烯酯，進而可制造貯槽、浴室設備、船殼等。丙二醇是單丙二醇（ MPG）、二丙二醇（ DPG）和三丙二醇（ TPG）的通 稱。 丙二醇是制造不飽和聚酯樹脂、 環氧樹脂 、聚氨酯樹脂的原料；也是生產表面活性劑如乳化劑和破乳劑的中間體；由于其毒性小，因此