华东理工可行性报告.pdf

2014“恒逸恒逸-三井化学杯三井化学杯”第八届全国大学生化工设计竞赛第八届全国大学生化工设计竞赛 海南海南 6060 万吨万吨/年甲苯甲醇年甲苯甲醇 制制 PXPX 项目项目 可行性报告可行性报告 海南海南 6060 万吨万吨/年甲苯甲醇年甲苯甲醇 制制 PXPX 项目项目 可行性报告可行性报告 设计单位：华东理工大学化工学院 设计团队：EMO 成员姓名：徐伟娜 田梦 杨烨 徐爽 金庸 指导教师：顾雄毅 杨座国 2014 年 07 月 海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 1 目录目录 第一章 总论.3 1.1 概述.3 1.1.1 项目概述.3 1.1.2 可行性报告编制依据.3 1.1.3 可行性报告编制原则.4 1.2 项目背景与意义.4 1.2.1 本项目背景.4 1.2.2 国内对二甲苯（PX）产能情况.5 1.3 对二甲苯市场评估.7 1.4 总结研究结论.8 第二章 建设规模.9 2.1 原料供应和产物市场需求.9 2.1.1 甲苯.9 2.1.2 甲醇.10 2.1.3 国内市场分析.10 2.2 生产规模.11 2.2.1 工艺装置生产规模的确定.11 2.2.2 工艺装置年操作时间.11 第三章 工艺选择.12 3.1 工艺流程.12 3.1.1 组合工艺的选择.12 3.1.2 工艺流程简介.12 3.2 反应工艺.13 3.2.1 甲苯原料.13 3.2.2 甲醇原料.14 3.3 PX 精制.15 3.3.1 吸附分离基本原理.15 第四章 厂址选择.16 4.1 选择原则.16 4.2 厂址确定.16 4.3 厂址选择.16 4.4 厂址优势.18 4.4.1 区位优势.18 4.4.2 发展优势.18 4.4.3 资源优势.18 4.4.4 运输条件.19 4.5 总结.19 第五章 公用工程和辅助设施.21 5.1 供电.21 5.2 供水及排水.21 5.2.1 供水.21 5.2.2 排水.21 海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 2 5.3 供热.21 5.4 通信.21 5.4.1 对外通讯.21 5.4.2 厂区内部通讯.22 5.5 安全设施.22 5.5.1 通风设施.22 5.5.2 防雷设施.22 5.5.3 防静电设施.22 5.5.4 火灾报警系统.22 5.6 环境绿化.23 第六章 效益估算.24 6.1 总投资估算.24 6.1.1 固定资产建设投资估算.24 6.1.2 建设期利息.29 6.1.3 流动资金.29 6.1.4 建设期项目总投资.29 6.2 资金筹措.30 6.3 销售收入费用利润.30 6.3.1 产品价格及税金计算说明.30 6.3.2 产品成本估算.31 6.3.3 工厂定员及工资水平.31 6.3.4 销售收入和税金计算.33 6.4.1 投资估算.34 6.4.2 静态效益指标估.34 6.4.3 现金流量表.34 6.5 社会效益评价.35 6.5.1 对社会的影响.35 6.5.2 对资源利用的影响.36 6.5.3 对长远发展的影响.36 6.5.4 对环境保护的影响.36 6.5.5 对国家能源安全的影响.36 海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 3 第一章第一章 总论总论 1.1 概述概述 1.1.1 项目概述项目概述 项目名称:海南炼化60万吨/年甲苯制对二甲苯项目 企业性质：国有企业 企业概况：本项目的目标是为中国石化海南炼化公司设计一套生产能力为60万吨/年甲苯制对二甲苯装置。通过甲苯选择性歧化法和苯甲醇法，使甲苯生产二甲苯和苯，产生的苯与甲醇反应生成甲苯，其中伴随着副反应的发生与进行（主要副反应为苯甲醇反应生成混二甲苯）。全厂可分为甲苯择形歧化以及苯甲醇生产车间和苯甲苯分离车间、混二甲苯分离车间、对二甲苯精制车间。1.1.2 可行性报告编制依据可行性报告编制依据 2014年“中国石化-三井化学杯”第八届全国大学生化工设计竞赛参赛指导书 化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国劳动安全法 中华人民共和国安全生产法 化工企业安全卫生设计规定 （HG20571-95）石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范 （SH3063-1999）石油化工企业设计防火规范 （GB50160-92，1999年版）化工企业总图运输设计规范 （HG/T 20641-1998）化工工厂总图运输工图设计文件编制深度规定 （HG/T 20561-1994）石油化工行业标准：企业厂区总平面布置设计规范（SH/T 3053-2002）压力容器安全技术监察规程 （1999年版）工业粉尘排放标准执行 （GB16297-1996）工业锅炉大气污染执行 （GB13271-2001）工业企业设计卫生标准 （GBZ1-2002）污水综合排放标准执行 （GB8978-1996）大气污染物综合排放标准 （GB16297-1996）海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 4 危险废物焚烧污染控制标准 （GB18484-2001）工作场所有害因素职业接触限值 （GBZ 2-2002）建筑设计防火规范 （GBJ16-87，2001年版）建筑物防雷设计规定 （GB50057-94，2000年版）建筑照明设计标准 （GB50034-2004）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 （GB50058-92）工业企业厂界噪声标准执行 （GB12348-1990）石油化工企业设计防火规范 （GB 50160-2008）建筑设计防火规范 （GB 50016 2006）1.1.3 可行性报告编制原则可行性报告编制原则 认真贯彻执行国家基本建设的各项方针，政策及有关规定，执行国家及各个部委颁发的现行标准和规范；充分考虑资源再利用，生产具有较高的经济价值和符合发展观念的化工产品，降低减排的成本；大力推广技术创新，采用新型工艺，解决以往的出现的问题；设计中尽可能的努力节能降耗，提高水的利用率，节约成本；设计中采用环保路线，减少三废排放，考虑环保的综合治理，并且做到同时设计、同时施工、同时投产。1.2 项目背景与意义项目背景与意义 1.2.1 本项目背景本项目背景 本项目是为海南炼化设计一座采用清洁生产工艺制取对二甲苯(PX)的分厂。对二甲苯（PX，C8H10），分子量为 106.17，常温常压下为无色透明液体，有类似甲苯的气味。对二甲苯不溶于水，但溶于酒精、醚类、酮类、氯 仿、苯等有机溶剂，是一种重要的有机化工原料，主要用它可生产精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酸二甲酯（DMT），PTA 或 DMT 再和乙二醇反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），即聚酯，进一步加工纺丝生产涤纶纤维和轮胎工业用聚酯帘布，PET 树脂还可制成聚酯瓶、聚酯膜、塑料合金及其它工业元件等。除此之外，PX 还用来做溶剂及生产医药、香料、油墨等。对二甲苯在国内的供需状况一直处于不平衡状态，国内PX供应一直依靠于进口。本项目通过甲苯择形催化单元与苯甲醇单元联合生产对二甲苯，可进一步海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 5 解决国内PX缺口。甲苯经择形催化反应，生成高PX浓度的混二甲苯产物，有效地降低了PX分离的成本。近年来，随着甲苯择形歧化技术的不断提高，该工艺越来越具有竞争力。甲苯转化率、对位选择性以及PX收率的提高，进一步降低了该工艺的能耗物耗，目前国外新建PX装置中已有一半采用该技术。2005年，中国石化SRIPT开发的SD甲苯选择性歧化技术实现工业化，使中国石化成为继UOP和ExxonMobil之后的第3家专利商。工业试验结果表明，SD-01催化剂在压力21 MPa和空速40 h-1条件下催化性能稳定，甲苯转化率3l，PX选择性93,大大降低了吸附分离单元的负倚，使结晶分离技术成为可能。甲苯择形催化反应的主要产物为对二甲苯与苯。该单元的苯可与甲醇进行烷基转移反应，主要产物为甲苯，循环至甲苯择形催化单元使用，副产物为混二甲苯，可作为产品出售。国内PX项目遭到大面积群众反抗的主要一个原因就是PX项目其中一项主要副产物是苯，对周边环境有严重影响。本项目通过内部消耗苯可达到清洁无污染、零排放的标准，真正实现环境友好型和可持续发展。在张超等人研究的苯、甲醇烷基化催化剂改性及反应特性一文中，苯甲醇烷基转移反应在773K，0.18MPa的反应条件下，苯的单程转化率可达51.39%，其中甲苯选择性为59.60%，二甲苯选择性为32.05%，甲苯及二甲苯选择性达到了91.64%。1.2.2 国内对二甲苯（国内对二甲苯（PX）产能情况）产能情况 近年来，随着聚酯工业的迅速发展，带动国内 PX 产能不断增加。2005 年国内 PX 厂家为 8 家，产能为 295 万吨，2006 年，PX 产能增至 375 万吨，到2013 年 PX 总产能则增加到 1237 万吨。2013 年国内 PX 的主要生产厂家情况见表 1-1。表表 1-1 2013 年国内年国内 PX 主要生产厂家产能情况单位：万吨主要生产厂家产能情况单位：万吨 生产厂家 产能 生产厂家 产能 中国石化天津石化分公司 37.0 中国石油辽阳石油化工公司 75.0 中国石化洛阳石化分公司 22.5 中国石油乌鲁木齐石油化工公司 100.0 中国石化上海石化分公司 85.0 中国石油四川石化 65.0 中石化扬子石化分公司 100.0 中国石油合计 240.0 中国石化齐鲁石化分公司 6.5 青岛丽东化工有限公司 100.0 中国石化镇海炼化分公司 65.0 大连福佳大化石化有限公司 140.0 中国石化金陵分公司 60.0 中海油惠州石化 84.0 中国石化福建炼化分公司 77.0 福建翔鹭腾龙 160.0 海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 6 续表续表1-1 2013年国内年国内PX主要生产厂家产能情况单位：万吨主要生产厂家产能情况单位：万吨 生产厂家 产能 生产厂家 产能 中石化海南炼化 60.0 其他合计 484.0 中国石化合计 513.0 总产能合计 1237.0 从 2012 年 7 月到 2013 年 12 月四种产品价格走势来看，基本完全同步。近两年中石化主要炼厂石脑油、二甲苯（MX）、对二甲苯（PX）、PTA 的价格走势见图 1-1。图图 1-1 2012-2013 年石脑油、年石脑油、MX、PX、PTA 价格走势价格走势 目前，PX 生产工艺主要还是石脑油路线，即以石脑油为原料，经重整、芳烃抽提、二甲苯分离、苯和甲苯分离、歧化、异构化、吸附分离等装置组成的芳烃联合装置生产制得。全球拥有全套成熟 PX 工艺生产技术并成功较大范围商业应用的专利商主要为美国 UOP 和法国 AXENS 公司，世界上主要芳烃联合装置绝大部分均采用这两家专利商的技术。2011 年 10 月，中国石化集团公司自主开发的芳烃吸附分离技术在扬子石化公司顺利投产，产品纯度达到 99.7%。至此，中国石化集团公司已掌握了重整、芳烃抽提、歧化、异构化、吸附分离等装置的工艺技术，标志着中国石化集团公司成为世界上第三家拥有自主知识产权芳烃联合装置成套技术的公司。目前其它公司只拥有单项工艺技术，如日本TORAY 公司的 Isolenede 异构化技术和 Aromax 吸附分离技术、ARCO 公司的结晶分离对二甲苯技术。非石脑油路线主要有轻烃芳构化、甲醇制芳烃（MTA）和生物法等技术，但由于经济性或技术问题，还都还未大规模用于生产芳烃。其中，但这些工艺都在一定程度上有了较大的突破。2012 年 9 月扬子石化公司的甲苯甲醇烷基化装置开车，标志着我国率先在全球掌握甲苯甲醇甲基化技术，开辟了煤化工与石油海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 7 化工结合，并综合利用的新途径；2013 年 1 月，华电集团陕北能源化工基地的世界首套煤制芳烃（FMTA）中试装置一次投料试车成功，标志着我国煤制芳烃取得重大突破；美国 Gevo 公司采用独自开发的微生物改性制造工艺，以生物质为原料得到异丁醇，再将其转化为对二甲苯，目标是 2014 年实现工业化生产。1.3 对二甲苯市场对二甲苯市场评估评估 PX 在中国主要用于生产 PTA、DMT 以及制药领域。根据统计数据显示，每年用于生产 DMT 的 PX 仅为几万吨、制药领域所消耗的 PX 也仅为 PX 总消费量的 5%左右，它们对 PX 需求的影响微乎其微；PTA 每年消耗的 PX 约占PX 总消费量的 90%，PTA 的消费增长是拉动 PX 需求增加的直接因素。由于下游 PTA 的扩能速度要高于 PX 的扩能速度，导致国内 PX 一直处于供不应求的状态。2008 年中国 PX 进口高达 340 万吨，成为全球最大的 PX 消费国及进口国。到 2013 年中国 PX 进口量增至 905 万吨，PX 自给率下降到45.44%。目前中国 PX 的消费量占世界消费量的 1/4 左右，占亚洲消费量的 1/3 左右。2006-2011 年国内 PX 表观消费量年均增长率为 20.11%，2012 年表观消费增速略有减少，但 2013 年 PX 表观消费量为 1626 万吨，同比增长约 32.17%。目前中国已成为全球最大的 PX 生产国、进口国和消费国。近年国内 PX 供需情况如表 1-2 所示。表表 1-2 国内对二甲苯的国内对二甲苯的供需状况单位：万吨供需状况单位：万吨 年份 产量 进口量 出口量 表观消费量 年增长率(%)自给率(%)2008 464.04 340.35 44.78 759.61 19.96 61.09 2009 485.50 370.53 33.33 822.70 8.30 59.01 2010 601.10 352.72 20.97 932.85 13.39 64.44 2011 669.30 498.20 34.79 1132.71 21.42 59.09 2012 621.00 628.58 19.22 1230.36 8.60 50.47 2013 739.00 905.29 18.11 1626.18 32.17 45.44 2013 年，我国 PTA 产量约为 2347 万吨，以每吨 PTA 消耗 0.655 吨 PX 测算，消耗 PX 约 1540 万吨，占总消费量的 94.7%。预计 2015 年我国 PTA 的总产能将达到4000 万吨，以PTA 装置开工率为70%以及单耗计算，届时PX 的需求量将达到约 1850 万吨。而 2014-2015 年国内仅有中金石化的一套 200 万吨的 PX 装置计划上马，届时国内 PX 产能仅约 1430 万吨，产能仍不能满足国内海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 8 生产需求，PX 仍需大量进口，PX 在国内发展前景看好。PX 需求主要取决于PTA 的生产发展。据预测，为满足国内需求，2015 年、2020 年我国 PTA 产量将分别达 2430 万吨和 3100 万吨，按 80的自给率和每吨 PTA 消耗 0.655 吨PX 计算，届时国内 PX 产量将达到约 1280 万吨和 1630 万吨左右。按 PX 装置平均开工率为 90计算，需相应配套 PX 产能为 1420 万吨/年和 1820 万吨/年，与2013 年的1237 万吨/年产能相比，分别有约180 万吨/年和580 万吨/年的发展空间。1.4 总结研究结论总结研究结论 通过研究，我们将项目地址拟定为海南洋浦经济开发区，通过甲苯择形催化和苯甲醇甲基化联合生产对二甲苯。原料来源于总厂，本厂PX年产量为60万吨。该项目符合国家能源战略产业发展政策和绿色化工行业发展趋势，投产后企业的产品结构趋向合理，增加了企业的市场竞争能力。从产品需求预测情况看，国内市场对对二甲苯的需求量也有逐步扩大趋势；且以甲苯、甲醇为原料生产对二甲苯将有很大的市场竞争力。因此，建设此项目是十分必要的。从项目所在地区的实际情况看，原料价格较平均价格略低，投资环境优良。因此，该项目建设是有基础的。综合利用原公用工程的生产能力，根据需要填平补齐，可节省建设项目的总投资。综上所述，本项目具有较好的建设条件和开发前景。海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 9 第二章第二章 建设规模建设规模 2.1 原料供应和产物市场需求原料供应和产物市场需求 2.1.1 甲苯甲苯 2.1.1.1 甲苯的物理性质甲苯的物理性质 甲苯（toluene，C7H8）常温下是一种无色透明，带特殊芳香味的易挥发液体，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。相对分子量 92.14，相对密度 0.87g/cm，沸点 110.63，熔点-94.99。甲苯不溶于水，溶于乙醇、乙醚和丙酮，是一种属低毒类物质。甲苯蒸气和空气会形成爆炸性混合物，爆炸极限 1.27.0(体积)。甲苯可用作生产苯及二甲苯和许多其他化工产品的原料。另也为化学合成用之原料。还可用作汽油的掺合组分以提高辛烷值，另外，甲苯具有优异的有机物溶解性能，是一种有广泛用途的有机溶剂。图图 2-1 甲苯甲苯分子结构图分子结构图 2.1.1.2 甲苯的化学性质甲苯的化学性质 甲苯在一般条件下性质十分稳定，但能与酸或氧化剂发生反应，它的化学性质类似于苯酚和苯，反应活性则介于两者之间。甲苯能腐蚀塑料，因而必须被存放在玻璃容器中。在氧化反应中（如与热的碱性高锰酸钾溶液），甲苯能由苯甲醇、苯甲醛而最终被氧化为苯甲酸。甲苯主要能进行自由基取代、亲电子取代和自由基加成反应，亲核反应则较少发生，在受热或光辐射条件下，甲苯可以和某些反应物(如溴）在甲基上进行自由基取代反应。甲苯与浓硫酸和浓硝酸的混合物也能够发生反应，在 30时，主要得到的是一硝基取代物邻硝基甲苯和对硝基甲苯；在加热条件下，反应生成烈性炸药 2,4,6-三硝基甲苯。由于甲苯的很多性质与苯很相像，在现今实际应用中常常替代有相当毒性的苯作为有机溶剂使用，它还是一种常用的化工原料，可用于制造炸药、农药、苯甲酸、染料、合成树脂及涤纶等。海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 10 2.1.2 甲醇甲醇 2.1.2.1 甲醇的物理性质甲醇的物理性质 甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，分子量为32.04，沸点为 64.7，又称“木醇”或“木精”，是无色有酒精气味易挥发的液体，有毒，误饮 510 毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡，用于制造甲醛和农药等，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等，通常由一氧化碳与氢气反应制得。图图 2-2 甲醇分子结构图甲醇分子结构图 2.1.2.1 甲醇的化学性质甲醇的化学性质 甲醇蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸，与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。不少细菌在进行缺氧新陈代谢之时，都会产生甲醇。因此，空气中存有少量甲醇的蒸气，但几日内就会在阳光照射之下被空气中的氧气氧化，成为二氧化碳。2.1.3 国内市场分析国内市场分析 对二甲苯是一种重要的有机化工原料，用它可以生产精对苯二甲酸（PTA）或对苯二甲酯（DMT），PTA 或 DMT 再和乙二醇反应生成聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），即聚酯。PET 树脂还可以制成聚酯瓶、聚酯膜、塑料合金及其他工业元件等。除此之外，PX 在医药上也有用途。在全球对二甲苯的消费结构中，90%以上的对二甲苯主要生产 PTA，2012年在 PTA 和轻纺行业需求的拉动下，对二甲苯需求继续快速增长；由于过去一年没有新增产能，消费增速明显高于产量增速，供需缺口进一步加大。PTA 产能的投放主要集中在 2011-2014 年，其中 2011 年下半年投放约 485 万吨，2012 年投放 1250 万吨，预计 2013 年投放 770 万吨。与上述两者相比，对二甲苯产能释放的步伐显然来得太过缓慢，2011 年和 2012 年每年投放的对二甲苯产能在 100万吨上下，远不及下游 PTA 和聚酯的扩张速度，因此造成了国内对二甲苯供应偏紧的格局。我国历年 PX 产能和 PX 产能分布如下。从市场情况的分析来看，国内在近几年内对于对二甲苯的需求量仍然很大，而目前我国尚存在很大的对二甲苯缺口，因此，如何实现对二甲苯的继续扩大化海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 11 生产，以满足国内对于对二甲苯的需求，是我们必须考虑的问题。芳烃是重要的石油化工原料，其中苯和对二甲苯产量最高，应用范围最广，而甲苯是一种工业利用价值相对较低的原料，除部分作溶剂外，大部分通常通过歧化技术增产二甲苯和苯。目前增产二甲苯有两种主要的方法：第一种是甲苯和碳九及以上芳烃为原料的传统歧化与烷基转移工艺(简称传统歧化工艺)，由该工艺生产的二甲苯是热力学平衡的异构体混合物，其中 PX 的质量分数仅为 24左右；第二种是以纯甲苯为原料的甲苯择形歧化工艺(简称择形歧化工艺)，该工艺生产的二甲苯中 PX 质量分数高达 90以上，显然择形歧化工艺的产物中 PX 质 量分数高，且具有 PX 分离简单、二甲苯循环量低和能耗低的优势。所以在本次的设计中，我们采用甲苯择形歧化的方法生产对二甲苯。在采用甲苯择形歧化的方法生产对二甲苯的同时，我们还需考虑的问题是，如何将产物中的苯较好地利用起来，从而达到清洁生产的目的。从行业发展情况来看，近几年来，煤化工行业发展十分迅猛，甲醇产量也是与日俱增，2014 年 4月份甲醇产量高达 291.89 万吨，同比增加 23.93%，2014 年 1-4 月累计产量高达1110.57 万吨，同比增加 19.31%。截止 5 月 9 日当周，华东港口库存 19 万吨，比上周增加 0.2 万吨。进入 5 月后，前期停车检修的甲醇装置陆续开车，整个甲醇的供应供过于求的局面继续存在。由于本项目中，原料甲苯成本较高，而且会产生大量的苯，所以我们考虑通过采用苯和甲醇烷基化的反应来生产甲苯，将这部分的甲苯与原料相混合，作为择形歧化单元的进料。2.2 生产规模生产规模 2.2.1 工艺装置生产规模的确定工艺装置生产规模的确定 本项目主要工艺装置由甲苯通过择形歧化工艺制对二甲苯反应装置、苯和甲醇烷基化制甲苯装置、混二甲苯分离装置组成。根据国家相关政策、经济规模的需要，以及原料、公用工程的供应能力、市场需求情况，确定本项目的建设规模为 60 万吨/年对二甲苯。2.2.2 工艺装置年操作时间工艺装置年操作时间 为了保证本项目各工艺装置间协调操作，同时参考国内同类装置运行的实际情况，本项目工艺装置的年操作时间按每年 8000 小时计。海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 12 第三章第三章 工艺选择工艺选择 3.1 工艺流程工艺流程 3.1.1 组合工艺的选择组合工艺的选择 目前，工业化的对二甲苯（PX）的生产主要有芳烃联合生产工艺，包括芳烃抽提，歧化及烷基转移，C8芳烃异构化。目前尚未投产处于中式状态的工艺有煤/甲醇制芳烃生产对二甲苯的工艺，以及甲苯甲醇烷基化工艺。芳烃联合装置的主要缺点在于甲苯歧化产生大量的副产物苯无法得到利用，而且对于传统歧化工艺对二甲苯的选择性不高。甲苯甲醇工艺催化剂失活快，大量甲醇转化为副产物，对其工业应用造成了一定的阻碍。而甲醇制芳烃工艺属于专利技术，且甲苯甲醇工艺以及甲醇制芳烃工艺目前均处于中式阶段对于其大规模的工业应用投产仍然需要很长时间。本工艺采用全新的组合工艺，即甲苯择形歧化工艺结合苯甲基化工艺。其既可以对传统芳烃联合生产装置进行改造，也可以用于新厂的建设。与传统甲苯择形歧化工艺相比，采用芳烃生产组合工艺，在同样原料情况下，PX产量有较大增加，同时物耗降低。若组合工艺用于新装置的建设，芳烃联合装置中的PX分离单元、异构化单元以及二甲苯分离塔的负荷下降约20，能耗降低，投资降低。同时对副产物苯的利用也可以降低对二甲苯生产的安全风险，苯相较二甲苯而言毒性更大，对环境危害更大，而新的组合工艺可以对其进行利用，将其转化为生产所需的原料以及所需产品，降低了其危害性。所以新工艺技术最大的优点是环境友好，副产物少，另一潜在优点是可以直接对传统工艺进行改造，提高其产能，不需要进行新的化工厂的建造，节省了投资成本。3.1.2 工艺流程简介工艺流程简介 本工艺通过选择性歧化将甲苯转化为对二甲苯（PX）以及苯，并伴随着副反应（对二甲苯的脱甲基反应以及异构化反应）的进行，进行简单分离后主要得到产品对二甲苯和副产物苯，对副产物苯，通过加入甲醇进行烷基化反应制取原料甲苯以及所需产品对二甲苯。具体流程如下：海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 13 图图 3-1 工艺流程图工艺流程图 3.2 反应工艺反应工艺 3.2.1 甲苯原料甲苯原料 甲苯可用作生产苯和许多其他化工产品的原料。如油漆、清漆、亮漆、粘合剂及油墨制造业及天那水配方用之稀释剂，树脂溶剂；化学及制造业用之溶剂；尤以萃取及脱脂两工序最为适合。另也为化学合成用之原料。还可用作汽油的掺合组分以提高辛烷值，也是涂料、油墨和硝酸纤维素的溶剂。由甲苯生产的一系列中间体，称甲苯系中间体。化工方面主要用以生产苯及二甲苯，其下游主要产品是硝基甲苯、苯甲酸、氯化苄、间甲酚、甲苯二异氰酸酯等，还可生产很多农药和医药中间体。另外，甲苯具有优异的有机物溶解性能，是一种有广泛用途的有机溶剂。甲苯容易发生氯化，生成苯氯甲烷或苯三氯甲烷，它们都是工业上很好的溶剂；它还容易硝化，生成对硝基甲苯或邻硝基甲苯，它们都是染料的原料；它还容易磺化，生成邻甲苯磺酸或对甲苯磺酸，它们是做染料或制糖精的原料。甲苯的蒸汽与空气混合形成爆炸性物质，因此它可以制造梯思梯炸药。甲苯的物化性质如表 3-1。表表 3-1 甲苯物性表甲苯物性表 中文名称：甲苯 英文名称：Toluene CAS 号：108-88-3 分子量：C7H8 分子式：92.14 海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 14 续表续表 3-1 甲苯物性表甲苯物性表 结构式：熔点：-95 C 沸点：111 C 密度：0.866 蒸汽密度：3.2(vs air)蒸气压：22 mm Hg(20 C)水溶解性 0.5 g/L(20 C)储存条件 0-6 化学性质 无色透明液体，有类似苯的芳香气味。不溶于水，可混溶于苯、醇、醚等多数有机溶剂。用途 广泛用作有机溶剂和合成医药、涂料、树脂、染料、炸药和农药等的原料 毒性分级 中毒 储运特征 库房通风低温干燥;与氧化剂、酸类分开存放 危险品运输编号 UN 1294 3/PG 2 3.2.2 甲醇原料甲醇原料 甲醇主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品。也是农药（杀虫剂、杀螨剂）、医药（磺胺类、合霉素等）的原料，合成对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一。还是重要的溶剂，亦可掺入汽油作替代燃料使用。20 世纪 80 年代以来，甲醇用于生产汽油辛烷值添加剂甲基叔丁基醚、甲醇汽油、甲醇燃料，以及甲醇蛋白等产品，大大促进了甲醇生产的发展和市场需要。甲醇的物化性质如表 3-2。表表 3-2 甲醇物性表甲醇物性表 中文名称 甲醇 英文名称 Methanol CAS 号 67-56-1 分子量 CH4O 分子式 32.04 海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 15 续表续表 3-2 甲醇物性表甲醇物性表 结构式 熔点-98 C(lit.)沸点 65.4 C(lit.)密度 0.791 g/mL at 25 C 蒸汽密度 1.11(vs air)蒸气压 410 mm Hg(50 C)水溶解性 Miscible 储存条件 Store at RT 化学性质 无色透明易燃易挥发的极性液体。纯品略带乙醇气味，粗品刺鼻难闻。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶。用途 用作基本有机原料、溶剂及防冻剂。主要用于制甲醛、香精、染料、医药、火药、防冻剂等。毒性分级 低毒 储运特征 库房通风低温干燥;与氧化剂、酸类分开存放 危险品运输编号 UN 1170 3/PG 2 3.3 PX 精制精制 本工艺的分离方法采用吸附操作。3.3.1 吸附分离基本原理吸附分离基本原理 吸附分离法是利用吸附剂在 C8芳烃混合物中优先选择吸附对二甲苯的能力,使之在吸附室中与混合二甲苯逆流接触,进行多次反复地传质过程,使对二甲苯在吸附剂上逐步提纯,并利用解吸剂(对二乙基苯)具有与对二甲苯相似的吸附性能这一特点,把对二甲苯从吸附剂中解吸出来,得到抽出液经过精馏分离得到成品对二甲苯,把抽余液也经精馏分离,把贫对二甲苯的物料送至邻厂的异构化生产装置,而抽余液及抽出液中的解吸剂则循环使用。项目拟自行组建吸附装置。海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 16 第四章第四章 厂址选择厂址选择 4.1 选择原则选择原则 厂址位置必须符合国家工业布局，城市或地区的规划要求。厂址宜选在原料、燃料供应和产品销售便利地区。厂址应靠近水量充足的水质良好的水源地。厂址尽可能靠近原有交通线。厂址尽可能靠近热电供应地。选厂应注意节约用地，不占良田、好地、菜园、果园等。选厂应注意当地自然环境条件。厂址应避开洪水位或在采取措施后仍不能确保不受水淹的地段。厂址附近应有生产污水和生活污水排放的可靠排除地。厂址应具备满足建设工程需要的工程地质条件和水文地质条件。4.2 厂址确定厂址确定 在考虑以上选择原则下，重点结合以下三方面：1 原料来源及产物去向 中石化海南炼化有限公司拥有年处理 800 万吨原油项目，原料来源丰富；海南拥有目前全国最大的 200 万吨每年 PTA 生产项目，产物去向明确。2 交通 海洋运输由于其廉价、运输量大等优点在化工行业地位日益突出，而海南几乎四面环海，拥有诸多港口，结合已经成熟的公路、铁路、航空运输，交通十分便捷。3.政策 PX 项目政策主要三点：年产量应尽量不低于 60 万吨、应尽量依托大型炼化厂、应尽量靠近下游以消耗 PX 为原料的工厂。综合考虑后，本项目拟建设厂址位于海南洋浦经济开发区。4.3 厂址选择厂址选择 基于上述原则，本项目厂址如下：1.洋浦经济开发区具体位置：海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 17 图图 4-1 洋浦区地洋浦区地图图 2.厂址具体位置：图图 4-2 厂址地区地图厂址地区地图 海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 18 4.4 厂址优势厂址优势 4.4.1 区位优势区位优势 位于中国海南西北部的洋浦半岛上，面积 31 平方公里，规划面积 69 平方公里，是海南岛西部工业走廊的龙头，对外开放的排头兵。洋浦湾，350 多平方公里，150 公里的海岸线，深水近岸，陆平缓，纵深开阔，可建 1-30 万吨码头泊位80 多个；区风土地腹地辽阔，岩石基底，并已完成了一次性征用和七通一平，基础设施配套齐全，适宜大工业布局；洋浦港为国家一级开放口岸，处于东亚和东南亚国际海运主航线中心，可以充分发挥整合国内外资源、市场的枢纽作用；粤海铁路、环岛高速公路把洋浦与海南及大陆紧密联接在一起，扩大了洋浦的经济腹地和势力范围；国家和海南省给予开发区最大的优惠政策，是中国唯一实行保税区政策的国家级经济开发区。4.4.2 发展优势发展优势 随着中国与东盟“10+1”自由贸易区进程的推进，南海油气资源开发速度加快以及洋浦保税港区的设立，洋浦迎来了历史性的发展机遇。4.4.3 资源优势资源优势 4.4.3.1 天然气资源天然气资源 现已探明的南海天然气资源主要分布在莺歌海盆地、距洋浦 2-3 百公里，计划 2005 年天然气生产能力达到 60 亿立方米，2010 年达到 187 亿立方米，2015年达到 257 亿立方米。其中崖 13-1 气田年产天然气 34 亿立方米，输气管线已铺至东方八所，距洋浦 130 公里；东方 1-1 气田年产天然气 24 亿立方米，已于 2003年投产并将天然气输送到洋浦。4.4.3.2 土地资源土地资源 面积 31 平方公里，规划面积 69 平方公，有大量的待开发土地，有较大的拓展空间。海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 19 4.4.3.3 水资源优势水资源优势 三面环海，海岸线长度为 24 公里。综上，“十二五”加快发展具备以下有利条件：一是“十一五”发展成就为进一步加快发展奠定了坚实的基础；二是拥有多种资源的独特优势为进一步加快发展提供了有力的保证；三是经济发展战略为进一步加快发展明确了方向；四是丰富的人力资源，雄厚技术力量为进一步加快发展提供了技术支撑；五是完善的基础设施为进一步加快发展提供了保障；六是化工产品较好的市场需求前景为进一步加快发展提供了动力。4.4.4 运输条件运输条件 一、港口 洋浦港为一天然避风良港，现有 3 个 3.5 万吨级深水泊位,2 个 2 万吨级多用途泊位和 1 个 3 千吨级泊位,年吞吐能力为 250 万吨，并拥有海南唯一的标准化的集装箱码头。二、公路 洋浦经济开发区（以下简称开发区）原有一条 26.85 公里的二级疏港公路与海南西线高速公路连接，目前，总投资 1.5 亿元的疏港公路提级（由二级提高至一级）改造工程已于 2000 年 8 月完工。洋浦至海口的车程仅为 80 分钟。三、铁路 目前，海南西线铁路已由三亚西出向北延伸至洋浦外围的儋州境内，由海口经琼州海峡火车轮渡与广东省铁路衔接的粤海铁路已建成通车。根据朱镕基总理的指示，粤海铁路将直接通到洋浦。届时，开发区物资进出可由铁路直接与大陆各地联运。四、空运 洋浦至海口美兰国际机场 145 公里。4.5 总结总结 本厂厂址选择在位于海南的洋浦经济开发区，为中国石化海南炼油化工有限公司的分厂，海南炼化已有 200 万吨生产装置，故减少了二甲苯运输的问题，且炼化厂能提供充足的原料。此外，海南炼化已有万吨二甲苯生产项目，但是产量不足以提供生产所需求量，为二甲苯项目扩建或新建提供了有力的条件，解决了很多基础问题。厂区位置的土地不占用耕地、军事基地等；工程海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 20 地质条件很好，地貌相对平整，有利于控制土建工程成本；水文地质条件较好，项目所需的工业用水和生活用水可以得到保证；交通运输的基础设施条件很好，需要建设的连接厂区与规划道路很短；工业基地内电力供应充足，保障工业生产的需要等。海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 21 第五章第五章 公用工程和辅助设施公用工程和辅助设施 5.1 供电供电 供电由中国石化海南炼油化工有限公司总厂区提供。5.2 供水及排水供水及排水 5.2.1 供水供水 厂区供水由当地自来水公司接入，分为几个独立的供水系统，即生产供水 系统、生活供水系统、消防水系统、循环水系统。5.2.2 排水排水 排水系统的划分以清污分流为原则，由 3 部分构成，一是生产区污水排出，二是生活区污水排出，三是雨水排出。生产区污水进过净化后，与其他污水一 起排入城市污水系统。经处理后应达到中国国家标准一级（GB 8978-1996）。5.3 供热供热 厂区供热一部分由中国石化海南炼油化工有限公司总厂区提供；由于在生产过程中会有热量的生成，我们也会将其收集以再利用，所以另一部分供热由本厂自行提供。5.4 通信通信 5.4.1 对外通讯对外通讯 厂区对外通讯由海南洋浦经济开发区电信部门提供，主要办理电话及网络 的接入。海南 60 万吨/年甲苯甲醇制 PX 项目 可行性报告 22 5.4.2 厂区内部通讯厂区内部通讯 厂区内部通讯由行政管理电话和对讲机构成，其中行政管理电话负责厂区 日常事务管理；对讲机主要负责生产调度。5.5 安全设施安全设施 5.5.1 通风设施通风设施 为了保证操作人员的正常的环境卫生条件，在有余热、余温、有害气体或 蒸汽、粉尘等排出的车间和房间，必须采取通风，以使工作环境的空气达到并 保持适宜的温度、湿度以及卫生的要求。此外，存在易燃、易爆、有毒气体的 区域需要设置通风机械，在必要时进行强制通风，预防事故的发生。5.5.2 防雷设施防雷设施 雷击对建筑物、设备、人、畜危害甚大。对于化工企业来说，化工装置是 存在易燃易爆