年产5万吨聚甲醛项目项目建设投资可行性分析论证报告.doc

年产5万吨聚甲醛项目建议书

年产5万吨聚甲醛项目

项目建议书
一、企业基本情况
河南省淇县华源化工有限公司始建于1973年，隶属于淇县发改委，现有职工850人，其中工程技术人员125人，中级及中级以上职称的科技人员68人。占地面积15万平方米，固定资产原值1.3亿元，固定资产净值1.05万元。企业主导产品年生产能力：甲醇7万吨、甲醛2万吨，是中原周边省市醇类、醛类加工生产规模最大的企业之一。
企业重视科技进步和产品质量，以煤为原料生产甲醇工艺在国内属于首创。目前，现有甲醇生产装置采用了国家“九五”科技重点推广项目中的6项高科技技术，生产过程中的主要工序全部实现了计算机控制。生产技术装置属于九十年代国内先进水平。产品质量长期保持优于GB338—85标准，主要指标达到联邦AA级标准，“企腾”牌甲醇先后荣获“中国金奖产品博览会金奖”、“上帝信得过产品”、省消协“用户满意产品”等荣誉，在用户中视为免检产品。产品畅销于京、津、沪、江苏、湖北、山东等20多个省市和地区，取得了较好的经济效益，各项经济技术指标在同行业中处于优势地位。企业先后荣获“省AAA级信用企业”、“省科技进步先进集体”、“省‘安康杯’优胜企业”、“学邯钢先进单位”、“市科技开发先进单位”、“市五一”劳动奖状、“市质量管理先进单位”、“市安全文明生产先进集体”、“市重合同守信用单位”等荣誉。

二、项目产品方案及建设规模
1、产品方案：聚甲醛树酯
2、规模：年产聚甲醛树酯5万吨
3、质量标准：质量标准按ASTM规格要求。
三、项目产品简介
聚甲醛学名聚氧亚甲基，英文名称为Acetal resin,Polyoxymethylene,Polyacetal,简称为POM，俗称赛钢。聚甲醛是由三聚甲醛经溶液聚合、本体聚合、辐射聚合或气相聚合后，再用酯化或醚化等方法，使端基封闭，造粒而得。聚甲醛分为均聚甲醛和共聚甲醛两种，均聚甲醛由无水聚甲醛聚合而得，共聚甲醛是由三聚甲醛与少量二氧戊环的共聚产物。
（一）聚甲醛（POM）特性
聚甲醛为乳白色不透明的，一种没有侧链的高密度、高结晶性的线型聚合物。具有良好的综合性能，突出的优良的耐疲劳性和耐蠕变性，良好的电性能等。
1．力学性能：由于聚甲醛是一种高结晶性的聚合物，具有较高的弹性模量，很高的硬度和刚度。可以在-40~100℃长期使用。而且耐多次重复冲击，强度变化很少。强度受温度和温度变化影响很少。
聚甲醛是热塑性材料中耐疲劳性最为优越的品种，蠕变小。
2．热学性能：聚甲醛具有较高的热变形温度，均聚为136℃，共聚为110℃。但由于分子结构方面的差异，共聚甲醛反而有较高的连续使用温度。一般而言聚甲醛的长期使用温度是100℃左右。而共聚甲醛可在114℃连续使用2000h，或在138℃时连续使用1000h。短时间可使用的温度可达160℃。按美国UL规范，聚甲醛的长期耐热温度为85~105℃。
3．耐化学药品性：聚甲醛的基本结构了它没有常温溶剂。在树脂熔点以下或附近，也几乎找不到溶剂，仅有个别物质如全氟丙酮，能够形成极稀的溶液。所以在所有的工程塑料中聚甲醛耐有机溶剂和耐油性十分突出。特别在高温条件下有相当好的耐腐蚀性。而且尺寸和机械强度变化不大。
聚甲醛与多中颜料有较好的相容性，易于着色，但由于有些颜料具有酸性，所以聚甲醛用的颜料需要慎重选择。其色母的制作，也远比一般树脂苛刻。聚甲醛因其结晶性，不能够用染料着色。
4．电气性能：聚甲醛良好的电性能之一在于介电常数不受温度和湿度的影响。不同制造工艺导致的微量杂质含量差异对于体积电阻可带来一个数量级的影响。
5．聚甲醛性能的不足之处：相对密度教大，不透明，不耐酸；成型收缩率大；熔点不很高；热降解在教高温度下相当迅速。在氧的存在下还有热氧降解发生。
均聚甲醛除有上述性能外，密度、结晶度、机械强度高。而共聚甲醛短期强度、模量、伸长率、热变形温度、抗蠕变性、耐热老化、耐热水性等都优于均聚甲醛，成型温度范围也教宽。
（二）聚甲醛的应用
1．汽车工业方面：制造汽车泵、汽化器部件、输油管、动力阀、万向节轴承、马达齿轮、曲轴、把手、仪表板、汽车窗升降机装置、电开关、安全带扣等。
2．机械制造业中：广泛应用作齿轮、驱动轴、链条、阀门、阀杆螺母、轴承、凸轮、叶轮、滚轮、喷头、导轨、衬套、管接头和机械结构件等传动部件。
3电子电气、家用电器领域：制造插头、开关、按扭、继电器、洗衣机滑轮、盒式磁带的轴和轮壳、电子计算机外壳以及电视机、洗衣机、电冰箱、电话机、收录机、洗碟机的各种零件等。
4．精密仪器方面：制造架子的支撑架、罩体、摩擦垫板以及钟表、照相机其他精密仪器的零件。
5．聚甲醛还可以用于耐腐蚀的消防水龙头，钢笔的笔杆和笔套、玩具、梳子、拉链、睫毛油棒等消费品等等。
均聚甲醛也被广泛用来代替有色金属和合金，制造多种类型的机械零件，并且在钟表、照相机、录音机芯等精密机械制造中也得到了应用。
（三）聚甲醛（POM）成型加工
聚甲醛可用一般热塑性塑料成型方法加工，如注塑、挤出、吹塑、喷涂等。注塑是主要的加工方式。
聚甲醛通常采用螺杆式注塑机注塑，制品的注塑量不应该超过成型机最大注射量的75%。可用标准型单头、全螺纹螺杆。
聚甲醛的注塑工艺一般可以参考为：料筒温度为175~195℃，模具温度为45~75℃，注塑压力定在69~118MPa范围内为宜。成型周期可取20~30s。

四、产品市场分析
1、 消费结构
世界上pom的消费结构大约是电子电器行业占45%，汽车制造业为31%，机械工业为10%，其它行业为14%。随着世界汽车制造向塑料化方向发展，汽车行业中消费占总量比例近期得到迅猛发展，在日本，pom的消费以生产汽车部件为主，其次才是电子电器。
我国聚甲醛树脂主要用于电子、电气，大约占43%，其次是汽车，占29%。随着我国汽车工业的快速发展，聚甲醛生产汽车零部件会被越来越多的汽车厂家接受。
2、 需求
目前国内电子、电气行业正在快速发展，汽车工业逐步成为我国的支柱产业，市场对聚甲醛的需求将进一步增加，近几年，年均需求不断增长，增长率已超过25％，2000年国内年需求量约在7万吨，但国内需求几乎全部依赖进口，2000年我国进口总量接近10万吨，预计2005、2010年我国年需求量将达到13万吨和20万吨。
3、聚甲醛生产现状与发展对策
聚甲醛于50年代由杜邦公司研制开发，是目前世界三大通用工程塑料之一。聚甲醛作为性能优异的工程塑料，可分为两大类，一是三聚甲醛或甲醛的均聚体，称为均聚甲醛，均聚甲醛具有优异的刚性，拉伸强度高，单位质量的拉伸强度高于锌和黄铜，接近钢材，而且耐磨性能好、摩擦系数小，但是热稳定性差、不耐酸碱。二是三聚甲醛与少量戊环的共聚体，称为共聚甲醛，共聚甲醛加工成型的条件不象均聚甲醛那样苛刻，加工过程热分解释放出来的甲醛气体少，可回收再利用。因此，今后均聚甲醛发展势头将逐渐减弱，而共聚甲醛将成为今后的发展方向。目前共聚甲醛生产能力约占聚甲醛生产能力的80％。
（1）生产与市场
世界聚甲醛生产与消费主要集中在美国、西欧、日本等工业发达国家和地区。聚甲醛一经问世，就因其优异的性能获得迅速发展，世界需求量不断增加，2001年世界聚甲醛总生产能力约为80万吨，1995年到2000年世界聚甲醛消费量年均增长率约为5％。
目前。世界聚甲醛工业发展呈现以下两大特点，一是生产更趋集中和垄断，其中赫斯特－塞拉尼斯公司、杜邦公司、巴斯夫公司和三菱瓦斯四家公司生产能力占全球聚甲醛生产总能力的83％，这几大公司控制着世界聚甲醛的生产与市场，主宰着世界聚甲醛的命运。二是亚洲发展迅速，消费增加较快，1995年以前世界聚甲醛生产装置90％左右位于美国、西欧、日本等工业发达国家和地区，近年来随着亚洲经济逐步恢复，中国、东盟经济的持续稳定发展，对工程塑料的需求越来越强劲，世界著名聚甲醛生产商看好亚洲市场。纷纷来亚洲投资建厂，1995年至2001年亚洲尤其是马来西亚、新加坡、韩国和中国台湾新建装置能力达到16.3万吨，加上日本的增加量，亚洲新增能力占全球新增加能力的65％左右。
20世纪70年代末期，由我国自行开发建设了第一套聚甲醛生产装置，经过20多年开发，进展缓慢，我国现在只有两家生产企业即上海溶剂厂和吉化公司石井沟联合化工厂，生产能力分别为1700吨/年和1000吨/年，采用的生产工艺均为三聚甲醛路线，其共聚技术与国外相比有较大差距，原材料及共用工程消耗高、产品质量不稳定，主要原因是企业的三聚甲醛单程转化率低和甲醛回收提纯技术不过关，并且我国自行开发的聚甲醛技术在工程化方面存在许多缺陷，无法形成规模经济，限制了我国聚甲醛工业的发展。国内聚甲醛工业落后，远远不能满足国内需求，2000年云南天然气化工集团公司从波兰ZAT公司引进1.0万吨/年聚甲醛生产技术及装置，目前已经建成并投产。届时国内聚甲醛的生产能力将达到1.27万吨/年。
近年来我国聚甲醛消费量迅速增加，2000年国内表观消费量达到8.84万吨/年，消费比例为电子电气55％、汽车工业15％、消费品20％、工业器械8％、其他2％。由于国内产量较小，主要依赖从国外进口来解决国内市场需求，近年来进口量逐年递增，1998年、1999年、2000年、2001年的进口量分别为6.34万吨、9.06万吨、10.83万吨、10.90万吨。
我国聚甲醛主要用于电子电气行业，近年来国内电子电气工业发展迅速，而汽车工业也逐步成为我国的支柱产业，因此对聚甲醛的需求量将进一步增加，2003年我国聚甲醛的需求量已达到19万吨，2005年将超过20万吨。即使国内三套装置全部开足马力，仍与国内的需求相去甚远。正因为我国聚甲醛市场巨大、国际各大公司的各种品牌在国内市场竞争日益激烈，国外生产厂家采用各种不同的方式纷纷扩大其在我国的市场份额，据悉，杜邦公司和三菱瓦斯化学公司均计划在我国投资建设万吨级聚甲醛生产厂。
（2）存在问题与发展对策
我国聚甲醛市场潜力巨大，聚甲醛主要用于汽车和电子电器等行业，均是关系国计民生的战略性行业，国外公司非常注重中国这一潜在的巨大市场，我国聚甲醛工业将面临激烈的竞争，因此国内企业应抓住机遇，快速发展，否则在将来日益激烈的全球竞争中将有被淘汰的危险，因此发展我国聚甲醛工业非常紧迫和重要。
目前我国聚甲醛工业发展与国外先进水平相差甚远，产品需求几乎100％依赖进口。虽然我国很早就开始研制聚甲醛，但是经过几十年的发展，技术水平没有重大突破。与国外公司相比，规模太小。目前，国内聚甲醛还只能在中试的装置中运行，工程放大始终不过关，不能进行万吨级生产装置的设计与生产。
我国聚甲醛尚未找到最优化的操作条件，催化剂性能不高，企业不能自主控制分子量及分子量的分布，产品牌号少，质量不稳定，也是影响国产聚甲醛发展的一大难题。
作为一种性能优异的工程塑料，聚甲醛对于我国来说是一种战略性产品，应积极发展，我国尽早开发自主知识产权的万吨聚甲醛技术非常必要和重要。
一是我国的能源结构以煤为主，而聚甲醛的起始原料甲醇是目前国内可以大规模进行工业化生产的煤化工产品之一，因此从国家能源结构方面考虑，我国大力发展聚甲醛具有一定的战略意义。利于开创我国21世纪新煤化工产业。
二是汽车工业作为我国的支柱产业，目前发展迅速，而现在我国汽车行业对聚甲醛的消费比例远远低于世界平均水平，因此国内应加大聚甲醛在汽车工业中的应用，一方面促进我国聚甲醛工业的发展，另一方面利于促进汽车国产化进程，随着我国汽车工业的国产化进程日益加快，汽车工业将是未来聚甲醛消费增长最快的领域之一。

五、工艺技术方案
1、工艺方案选择
聚甲醛（POM）分为两大类：一类是三聚甲醛或甲醛的均聚体，称为均聚甲醛，另一类是三聚甲醛与少量戊环的共聚体，称为共聚甲醛。
均聚甲醛生产工艺以杜邦公司为代表，其产品相对密度约1.4，熔点为170~185℃，特点是有优异的刚性，拉伸强度可达68.9MPa，单位质量的拉伸强度高于锌和黄铜，而且耐磨性好、摩擦系数小，但热稳定性差、不耐酸。均聚工艺先用50%的甲醛溶液与异辛醇反应，生成乙基已基半水甲醛溶液，经脱水、热裂解得到精制甲醛。然后在BF3o乙醚配合物的催化下，在反应器中进行液相聚合。聚合产物经过滤、分离及干燥后，再用醋酐酯化封端。过程中需用高纯度氮气保护。该工艺甲醛提纯精制过程复杂，后处理封端技术有一定难度，工艺流程过长、设备偏多且腐蚀严重，需用昂贵的合金材料做合成釜材质。
共聚甲醛生产工艺以德国德乔.迈斯纳有限责任公司的技术为典型代表，巴斯夫、三菱瓦斯化学公司等也有各自的技术。宇部兴产公司在聚合过程中不用溶剂的气相法共聚甲醛工艺也独具特色。
将50%的甲醛溶液浓缩至65%，在硫酸存在下合成三聚甲醛溶液，经溶剂（苯或二氯乙烷）萃取和精制得到聚合级三聚甲醛。然后以聚合级三聚甲醛为聚合单体，以环氧乙烷（或二氧戊环）为共聚单体，用双螺杆反应器进行本体连续共聚合。所得共聚物经粉碎、连续稳定化和间歇稳定化，除去热不稳定成分，干燥后混合添加剂造粒。
旭化成公司开发了甲缩醛氧化直接合成70%高浓度甲醛新工艺，省去了甲醛浓缩和稀甲醛回收操作。合成三聚甲醛中产生的甲醛可循环返回甲缩醛合成反应塔。其甲缩醛合成反应温度较低（60~90℃），几乎不生成甲酸，无设备腐蚀。另外由于反应得到的甲醛含量达70%，有利于提高三聚甲醛合成反应速度，减少副反应。
宇部兴产公司气相法共聚甲醛技术主要由甲醛合成、单体制备、共聚合、稳定化、溶剂回收等组成。工艺路线为：原料甲醇采用空气氧化法制得50%的甲醛，甲醛与聚乙二醇反应，经脱水、热分解、精制，得到精制甲醛气。精制甲醛气与共聚单体三氧八环气态混合后进入双螺杆反应器进行共聚反应。聚合反应器排出的高温循环聚甲醛粉体经冷却返回聚合反应器进行循环，以控制聚合反应温度，然后用螺旋输送机将聚甲醛粉料送往稳定化处理。该技术对材质要求不高，流程简单，腐蚀性小。
以三聚甲醛为聚合单体的共聚技术占世界聚甲醛生产能力的80%。在三聚甲醛制造技术上，目前是硫酸催化法和固体酸催化法处于并存状态。旭化成公司开发的甲缩醛氧化得到70%浓甲醛，是共聚工艺路线的重大改进，省去了甲醛浓缩和稀醛回收步骤，大大节减了能耗和成本。在稳定化技术方面，目前熔体工艺和液相水解工艺并存，后者拥有发展潜力。
根据上述情况，本项目拟引进德国德乔.迈斯纳有限责任公司（以下简称JM）的技术和关键设备。生产流程为：甲醛水溶液——分步浓缩——干燥——甲醛发生部分聚合——固体多聚甲醛。该工艺采用三步蒸发，再通过喷雾冷冻，然后采用流化床干燥和烘干制成固态多聚甲醛。制成的多聚甲醛呈白色、流球状或颗粒，甲醛含量为95+1% w/w。产品具有很好的可溶性、高的反应性、易储藏等性能。
2、工艺方案
在项目工艺中，进口原料为浓度为37%或50%的甲醛溶液，产品为甲醛含量为95%的多聚甲醛固体。产品可通过以下两个步骤制得：（1）甲醛溶液的蒸发浓缩：蒸发部分包括两个降膜蒸发器和一个薄膜式蒸发器。该系统汇集了JM公司及其分包商多年的实际经验。物料在经过加热区时，停留时间很短，蒸发器热转化效率非常高，产品在温和的条件下得到效率浓缩。（2）喷雾冷冻和流化床干燥：固化和干燥部分由一个喷雾冷冻塔和一个流化床干燥器组成，形成了两步灵活的冷冻干燥系统。首先，在喷雾冷冻室中先对浓缩甲醛进行冷冻干燥，使产品中表面水蒸发，然后在流化床干燥器中的将剩余的少量水再蒸发。
3、工艺流程简述
中间储存段
浓度为37%（或50%）的甲醛溶液被输送到中间储罐B-1.1中，搅拌器R-1.1不断地搅拌，使溶液处于均匀状态。储罐中的溶液通过泵P-1.1不断循环，并通过换热器使储罐B-1.1中的溶液保持在适宜的温度。甲醛溶液通过泵P-1.1B/C抽到蒸发装置。
一段蒸发
一段蒸发装置包括蒸汽加热的降膜蒸发器W-2.1和蒸汽分离器D-2.1。在一段蒸发中，浓度为37%的甲醛溶液可被浓缩到55－60%。浓缩过的溶液用泵P-2.1进行循环，从蒸汽分离器D-2.1输送到第二个蒸发装置。
蒸汽在蒸汽分离器D-2.1中被分离，而后在冷凝器W－2.2中被冷却（该冷凝器为冷却水表面冷凝器）。甲醛含量为约7%的冷凝液被收集在收集器B-2.1中,并通过泵P-2.2抽送到反应区。反应区外面有一个中间储存罐，以备后用。
降膜蒸发器W-2.1和蒸汽分离器D-2.1需要的真空度由带闭合冷却系统的真空站A-2.1提供。甲醛中含的惰性气体同蒸汽一起被送进真空站A-2.1,进入尾气处理系统。
若以甲醛含量为50%的溶液作原料，不需要第一个阶段。
二段蒸发
第二个蒸发段包括用蒸汽加热的降膜蒸发器W-2.3和蒸汽分离器D-2.2。一段蒸发后的浓缩甲醛溶液可再次被浓缩到浓度为74-80% w/w，泵P-2.3将再次浓缩后的甲醛溶液从蒸汽分离器D－2.2送到第三段蒸发装置。
蒸汽在蒸汽分离器 D－2.2中被分离,在冷凝器W-2.4中被冷凝(冷凝器为冷却水表层冷凝器)。冷凝后甲醛的浓度为34%，被收集在收集器B-2.2中，然后通过泵P-2.4从收集器B-2.2送回到第一段蒸发器。
降膜蒸发器W-2.3和蒸汽分离器D-2.2的真空度由带有闭合冷却系统的真空站A-2.2来供给。甲醛中含的惰性气体同蒸汽一起被送进真空站A-2.4，并通过废气回收装置处理。
若原料甲醛的浓度为50%，则不需要第一蒸发段。中间储罐B-1.1中的液体可以直接被送入到第二蒸发段，浓缩方法如上述。所得到的甲醛冷凝液浓度为约34%，甲醛被收集器收集在B-2.2(如前述)，但要通过泵P-2.4从收集器B-2.2送到反应区。
三段蒸发
浓缩后的甲醛溶液从蒸汽分离器D-2.2送到用蒸汽加热的薄膜蒸发器W-3.1,进行最后一段浓缩，浓度可达85-89%，浓缩甲醛一次性通过薄膜蒸发器W-3.1。
薄膜蒸发器W-3.1的蒸汽在冷凝器W-3.2中被冷却（该冷凝器为温水运行的冷凝器），其温度可通过泵P-3.4是液体在换热器W－3.3(加热)和换热器W－3.4（冷却）中进行循环而调节。在冷凝器W-3.2后冷凝的液体被收集在收集器B－3.2中，然后通过泵P-3.3送回到第二蒸发段。
薄膜蒸发器W-3.1需要的真空度由带有闭合冷却系统的真空站A-3.1供给，甲醛中含有的惰性气体蒸汽一起被送进真空站A-3.1,并通过废气处理装置。
经过薄膜蒸发器后浓缩的甲醛溶液立即被收集在收集器B-3.1中,并由通过泵P-3.1送到中间储罐B-3.3。为保持储罐中的温度，储罐中B-3.3中备有内置加热装置，并装有搅拌器R-3.1,以使液体均匀。
泵P-3.3把浓缩的甲醛溶液从中间储罐B-3.3送到喷雾干燥装置T-4.1。
固化段
经蒸发段浓缩后的甲醛溶液通过泵P－3.2送到喷雾干燥装置 T-4.1，使水进一步蒸发，并固化。固化装置包括喷雾干燥装置T-4.1和流化床干燥器H-4.1，这两种设备位于同一个冷却／干燥气体回路中。冷却／烘干气体是氮、水/甲醛蒸汽的混合气，在露点下离开除尘器和冷凝器K-5.1。
闭合系统可防止甲醛蒸汽释放到大气中，氮气有防止粉尘爆炸作用。只有少量气体用来维持循环气中氧气的浓度保持在较低的水平，少量吹扫气体进入尾气处理系统，并用新鲜气体不足余量。
喷雾冷凝是为了进一步去除甲醛中较容易脱去的水分，主要在喷雾干燥室中进行，是喷雾干燥单元T-4.1的一部分。较难脱除的少量结合水在随后的流化床干燥器H-4.1中蒸发，最后生成所期望含量的多聚甲醛。
在该阶段产生的气体和液体冷凝物通过相应的尾气处理装置、换热器、除尘器等进行处理。
储存和封装阶段
干燥后的多聚甲醛通过气压传输系统被直接分送到储存和封装系统。该气压系统包括惰性氮气流（通过风机B-6.1在一个闭合系统中循环）。通过这个系统将多聚甲醛送到储存仓B-6.1。气流通过过滤器F-6.1对多聚甲醛精细颗粒进行净化,然后被收集在储存仓B-6.1中。
成品通过储存箱底部一个出口，通过传送装置H－6.2被送到封装装置A-6.1,封装机自动将多聚甲醛装入袋中．
过程控制
生产过程的控制和监督系统包括数字控制系统（DCS）,系统包括操作台，通过总线系统与中央控制装置连在一起。中央控制装置与外围的分系统连在一起，整个工厂生产有控制系统实现，所有的相关参数都可控制、说明和记录。并可连锁运营，能保证连续、高效、高质量生产。
六、项目投资及经济效益
本项目拟建年产 5万吨聚甲醛生产线 ，项目总投资约8亿元，其中设备购置费40000万元，建筑工程费3500万元，安装工程费15000万元，其它基建费用15500万元 ，流动资金6000万元。项目建成投产后，年产 值：6亿元 ，年 利 税1.5亿元 。