年产100000吨甲酸生产装置可行性实施报告.docx
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年产100000吨甲酸生产装置可行性实施报告
甲酸生产装置
可行性研究报告
1、总论…………………………………………………………………………1
1.1概述…………………………………………………………………………1
1.2研究结论……………………………………………………………………2
2、市场预测……………………………………………………………………3
2.1国外市场情况预测…………………………………………………………3
2.2产品价格的分析及变化趋势…………………………………………………12
3、产品方案和生产规模………………………………………………………13
3.1产品方案………………………………………………………………………13
3.2生产规模………………………………………………………………………13
3.3产品质量目标…………………………………………………………………13
4、工艺技术方案………………………………………………………………14
4.1工艺技术方案的选择…………………………………………………………15
4.2工艺流程和消耗定额…………………………………………………………17
4.3主要工艺设备…………………………………………………………………18
4.4自控技术方案…………………………………………………………………18
5、原辅材料及动力供应………………………………………………………19
5.1原材料供应……………………………………………………………………19
5.2公用工程供应…………………………………………………………………20
6、建厂条件和厂址方案………………………………………………………20
6.1建厂条件………………………………………………………………………20
6.2厂址方案………………………………………………………………………21
7、环境保护……………………………………………………………………22
7.1厂址及环境现状………………………………………………………………22
7.2执行的环境质量标准及排放标准……………………………………………22
7.3建设项目的主要污染源及污染物……………………………………………22
7.4环境保护及综合利用…………………………………………………………23
8.结论…………………………………………………………………………23
1.总论
1.1.概述
1.1.1.项目名称、法定地址
项目名称：
100000吨/年甲酸生产装置
1.1.2.可行性研究报告编制的依据和原则
1.1.2.1.编制依据
a、国务院令第253号，1998年11月29日《建设项目环境保护管理条例》
b、国家计委、建设部投资（1993）530号文《建设项目经济评价方法与参数》
c、国石化规发（2000）412号《化工投资项目经济评价参数》
1.1.2.2.编制的原则
（1）采用先进可靠的技术路线，合理安排工艺流程，设备制作及选型尽量立足于国。
（2）充分依据现有的公用工程、辅助设施，改造现有装置，填平补齐，以便节约投资，充分发挥装置的经济效益。
1.1.3.项目提出的背景、投资必要性和经济意义
（1）建设单位概况
（2）项目提出的背景。
据预测，今后甲酸作为饲料添加剂青贮饲料及谷物防霉剂、保鲜、造纸等方面的用途，将不断扩大，甲酸市场缺口将越来越大。
为满足市场需要，提高公司经济效益，为此，需将甲酸产量平衡到10万吨，垄断甲酸的市场。
1.1.4.研究围
（1）通过市场调查和预测并结合工厂的现状，论述项目建设的目的，投资的必要性和经济意义。
（2）论述产品的用途，国外市场供需情况及消费去向，确定装置生产规模，对产品价格进行分析并确定产品甲酸和甲酸甲酯的财务评价的价格。
（3）论述甲酸生产工艺概况，推荐工艺技术方案，确定工艺流程，进行物料平衡算，确定关键设备的主要工艺尺寸。
（4）提供产品的原、辅助材料，水、电、汽、气等公用工程消耗定额及其供应要求。
（5）提供甲酸、甲酸甲酯产品的单位能耗，论述节能措施。
（6）确定环境保护、安全卫生、消防措施及工厂组织、劳动定员。
（7）规划项目实施方案。
（8）进行投资估算及生产成本估算，并进行财务评价。
1.2.研究结论
1.2.1研究的简要结论
（1）甲酸采用CO为原料的C1化学产品，装置的建设符合国家的产业政策和能源政策。
（2）采用甲酸甲酯水解法制甲酸，具有工艺技术成熟、先进、原料易得，消耗低、产品成本低等优点，能适合今后技术进步的需要。
（3）采用甲酸甲酯法制甲酸，不消耗碱和硫酸，无污染，符合国家清洁生产的要求，本装置建成后，对环境的影响较小。
（4）本装置建成后，产品生产规模达到，获取更高的经济效益。
附：
主要技术经济表
序号
项目名称
单位
数值
备注
一
生产规模
吨/年
100000
总生产能力
二、产品方案
1
甲酸（商品量）
吨/年
40000
扩建能力
2
甲酸甲酯（商品量）
吨/年
10000
扩建能力
三
年操作时间
小时
8000
四
主要原材料消耗
1
一氧化碳
标万/年
1.97×107
扩建能力
2
甲醇
吨/年
1695
现有装置供应
3
氢氧化钾
吨/年
211
4
工艺水
吨/年
15000
五、公用工程消耗
1
新鲜水
吨/小时
125
2
循环水
吨/小时
1750
3
电
度/小时
366
4
蒸汽
吨/小时
27
5
仪表空气
Nm3/小时
94
6
冷量
GJ/hr
1.35
2.市场预测
2.1国外市场情况预测
2.1.1产品现有品种、型号、规格、质量标准情况和用途
2.1.1.1产品现有品种、型号、规格
甲酸产品有工业用和试剂级两种，工业用甲酸规格按含量划分有：
90%、85%和低于80%的。
试剂级甲酸对纯度要求更高，一般为98%或更高。
2.1.1.2产品的质量标准
（1）甲酸产品质量标准
我国甲酸质量国家指标（GB2093—96）对甲酸产品划分为三种规格，其具体指标如下：
表2—1甲酸产品质量指标（GB2093—96）
指标名称
优级品
一级品
合格品
外观（Pt—CO标准溶液）号
10
20
甲酸%
90
85.0
85.0
稀释试验（酸=水=1:
3）放1小时
不浑浊
合格
氯化物（以cl-计）%
0.0030
0.0050
0.020
硫酸盐（以SO42-计）%
0.0010
0.0020
0.050
铁（以Fe3+计）%
0.0001
0.0005
0.0010
蒸发残渣%
0.0060
0.020
0.080
本装置产品甲酸的质量应符合优级品要求，并可根据用户需要，提供77%—98%的甲酸产品。
（2）甲酸甲酯产品质量标准
甲酸甲酯多数情况下作为中间产品自用，作为商品外销的较少，目前仅有企业标准，列于表2—2。
表2—2甲酸甲酯企业标准
指标名称
指标
含量（%）
98%
相对密度（d420）
0.972—0.978
沸程（31.5—34.5℃馏出物%≥）
95
不挥发性（%≤）
0.006
酸碱度
合格
2.1.1.3产品性质
（1）甲酸产品性质
甲酸是无色透明液体，有浓烈刺激性酸味，属于强酸类。
甲酸能以任何比例与水互溶，并形成共沸混合物（其中沸点均高于水和甲酸的沸点）。
甲酸还能与许多有机物互溶并形成共沸混合物，但甲酸不溶于烃类，主要物理性质如下：
表2—3甲酸的主要物理性质
项目
数据
凝固点℃
8.4
折射率n20p
1.3714
气化热KJ/Kg
502
燃烧热KJ/mol
263
燃点℃
601.1
闪点（开杯）℃
67
（2）甲酸甲酯（MF）性质
MF是无色液体，易挥发、有香味、易燃，在水中溶解度30.4g/100ml（20℃），与乙醇混溶，溶于乙醚、甲醇，易水解，空气中湿气的存在也能使其水解。
表2—4MF主要物理性质
项目名称
数值
相对密度（d420）
0.9742
熔点℃
-99
沸点℃
32.5
闪点℃
-19
折射率n20p
1.3433
气化热J/g
502
比热溶J/g℃
2.47
2.1.1.4产品用途
（1）甲酸的用途
甲酸是重要的基本化工原料，广泛用于化工、轻工、医药、农药、冶金、养殖、纺织、食品等行业。
化工行业：
主要用于有机合成甲酸甲酯、甲酸戊酯、二甲基甲酰胺、甲酸纤维素、酚醛树酯等。
轻工行业：
在皮革工业中用于制造皮革鞣软剂，脱灰剂、中和剂；在橡胶工业中可替代醋酸作天然橡胶凝聚剂；在染料工业中可制造吖啶染料：
吖啶绿、吖啶橙、吖啶黄等酸性染料；在印染上可制造毛织物染色的还原剂及染色的补助剂等；在造纸工业中用于硫酸盐纸浆生产、纤维和纸的染色剂、处理剂及增塑剂；在食品工业用于酿酒工业的消毒，果汁等食品的保藏。
医药工业：
主要用于合成冰片、氨基吡啉，合成樟脑、咖啡因、撒利、安乃近、维生素B1、医药消毒剂、风湿症的擦拭剂。
其它：
在畜牧业中作防腐剂用于牲畜青贮饲料处理；用于食品保存剂；香料溶剂；新工艺合成胰岛素；电镀工业中取代盐酸和硫酸作钢板酸洗剂等。
（2）甲酸甲酯的用途
甲酸甲酯可用作有机合成的原料，其主要产品见图2—2。
甲酸甲酯是当前C1化学发展的热点产品之一，作为C1化学中的中间纽带越来越受到重视。
从甲酸甲酯出发的一系列产品，几乎包括了C1化学的全部容。
甲酸甲酯还可取代MTBE，作为汽油高辛烷值添加剂。
图2—2甲酸甲酯产品树
水解甲酸
异构化醋酸甲醇醋酸甲酯CO醋酐
丙烯酸甲酯
氨基己酸
甲酸甲酯甲醛乙醇酸甲酯乙醇酸
乙二醇
二甲胺二甲基甲酰胺
甲醇、1/2O2碳酸二甲酯
Cl2氯甲酸甲酯
2.1.2产品国外市场供需情况的现状和主要消费去向
2.1.2.1产品国市场供需情况的现状和主要消费去向
（1）我国从1959年开始采用甲酸钠法生产甲酸，至今已有40余年的历史，绝大多数生产厂仍采用老工艺—“甲酸钠法”，工艺落后，成本高、污染严重，生产能力小，一般在1000—3000t，1995年底以前产量约30000t。
目前我国甲酸生产能力超过15万吨，历史最高峰时期生产厂家近60家，最大生产能力的是肥城阿斯德化工有限公司，生产能力达到60000t/年以上。
（2）甲酸装置的生产能力和产量
我国大多数甲酸生产装置采用甲酸钠法，劳动条件差，污染严重，加之生产能力较小，最大装置只有5000t/年，有的装置面临关停并转的局面，因而造成甲酸产量较小，严重影响我国甲酸工业的发展，肥城阿斯德化工有限公司甲酸装置生产能力较大，现实际生产能力已达6万吨以上，为亚洲最大甲酸生产装置。
1996年由于肥城阿斯德化工有限公司甲酸装置投产，我国甲酸生产能力有了较大幅度的增长。
（3）甲酸的主要消费去向和消费量
我国历年甲酸的消耗逐年上升，1990年消耗量约1.8—2.0万吨，1995年达2.5万吨，1998年达4.8万吨，1999年达8.4万吨，2000年为10.0万吨。
我国甲酸主要用在医药工业、化学工业、农药、轻工业、橡胶行业及其它部门。
甲酸在医药工业中，主要用于生产咖啡因、安基比林、VB1、安乃近等，1998年医药系统消耗甲酸30000吨，2000年达50000吨。
甲酸在化学工业中主要用在二甲基甲酰胺（DMF），甲酰胺、橡胶助剂、农药等方面。
DMF则主要用于医药、合成革、农药、无纺布、聚氨酯等方面，其中医药占50%，合成革和聚氨酯占38%，农药占12%。
甲酸在农药工业上用于生产三环唑和粉锈宁等产品，但三环唑市场已出现疲软，1995年消耗5000吨左右，1998年6500吨，2000年消耗13000吨。
在甲酸的国消耗领域中，皮革加工、织物印染、青贮饲料和谷物防霉等方面的应用才刚起步。
随着我国对环保的高度重视，甲酸在皮革、印染等行业的应用将会因其加工质量高，环境污染小等突出优点而被广泛认同，市场前景十分可观。
在西欧用酸产量的45%用于青贮饲料，随着我国畜牧业的大力发展，甲酸在青贮饲料及农作物的贮藏剂、防霉剂将有较大的潜在市场。
（4）甲酸甲酯在国主要生产厂家
我国甲酸甲酯工业起始于七十年代，只有江门市农药厂和东北第六制药厂生产，生产能力近百吨。
今年来，随C1化学品可研究开发工作的发展，MF的合成及应用受到人们的重视，我国原化工部西南化工设计院，中科院有机所等单位分别从事合成MF新工艺的研究开发工作取得一定的成果，建立了一定规模的工业性试验装置。
此外，国还有许多以MF为中间产品的生产装置（如生产一甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺等），如乐亭有机化工厂、进武化肥厂、开平化肥厂、曙光化工厂、银溪化工厂、西南化工设计院等。
目前甲酸甲酯主要生产厂家有北京化工厂、肥城阿斯德化工有限公司（co羟基化法）。
2.1.2.2产品国外市场供需情况的现状和主要消费去向
（1）国外甲酸工业概况
目前世界上甲酸生产能力达60万吨/年，产量48万吨/年，主要分布在欧洲，德国DASF公司生产能力最大，生产能力达19.3万吨，其余分布在俄罗斯、美国、日本及东南亚、南亚等少数国家。
大部分厂家采用甲酸甲酯法，部分厂家采用轻油氧化法，丁烷氧化法，少数采用甲酸钙法和甲酸钠法。
自80年代至今生产能力增长率9%，产量增长率7.7%。
世界上最大的生产厂家是BASF公司、BP化学公司和凯米拉公司等三家公司。
世界主要甲酸生产厂家列于表2—7。
表2—7世界主要甲酸生产厂家
国别
生产公司
地址
能力
（万吨/年）
备注
美国
Calancse
Pampa,Texas
2.04
丁烷氧化法
英国
BPChemicals
Hull
5.5
轻油氧化
德国
ChemischeWerk
HulsBASF
Marl
Ludwigshafen
1.0
19.3
甲酸甲酯法
意大利
PerstorpSPA
PolioliSPA
Castellanza
Vercelli
0.7
1.0
甲酸钙法
甲酸钠法
挪威
NorskILydro
Porsgrunn
1.1
甲酸钙法
芬兰
Kemirachemical
Oy
Oulu
4.8
甲酸甲酯法
俄罗斯
S.KirovWorks
Tcechmashimpor
Ycravan
Saratov
Lesogorsk
1.0
4.0
4.0
轻油氧化
甲酸甲酯法
甲酸甲酯法
印度
GujaratNarmada
ValleyFertilizer
PerijarChemicals
KralaAcids&
Chemicals
Ankeswar
Bharuch
0.5
0.11
0.14
日本
大赛璐
旭化成
大分
大阪
0.55
0.65
印尼
W.Jave
1.0
甲酸甲酯法
韩国
KorcaFertilizer
0.55
甲酸甲酯法
马来西亚
ASidkensdmBhd
Jenka
2.0
甲酸甲酯法
（2）国外甲酸甲酯工业概况
美国、德国、日本、前苏联等国相继研究开发了甲酸甲酯的新的合成方法，并建立较大规模的生产装置。
据报导，欧洲甲酸甲酯生产能力达16万吨/年，主要用于甲酸、甲酰胺、碳酸二甲酯的生产，国外甲酸甲酯部分科研和生产公司列表于2—10。
2.1.3近几年产品进出口情况
甲酸是我国传统出口化工产品之一。
其中80%出口日本、东南亚各国，12%出口到欧洲，其余是大洋洲。
1992年至1994年每年出口均接近10000吨，1995年出口7594吨。
1996年至1999年，由于亚洲金融危机的影响，我国甲酸出口量下降，在5000至7500吨之间。
2006年出口量接近30000吨。
我国甲酸历年出口情况见表2—11。
表2—11我国甲酸历年出口量（吨）
年份
进口量
出口量
1992
—
9519
1993
—
9854
1994
—
10133
1995
—
6195
1996
—
4383
1997
1152
5015
1998
3339
5632
1999
6355
7507
2000
9568
9950
甲酸出口量徘徊不前的一个主要原因是众多厂家生产厂家仍采用甲酸钠法，生产成本高、质量差，不能满足国外用户的要求。
随着亚洲经济的复苏和中国WTO的加入，预计甲酸出口将迅速增长。
2.1.4产品的销售预测、竞争能力和进入国际市场的前景
本装置采用CO羰基化制甲酸甲酯、部分甲酸甲酯作为产品售往境外，其余部分甲酸甲酯水解制甲酸产品。
由于装置规模大，技术先进，除少部分设备引进外，大部分装置国产化，因而投资较低，用该法生产的甲酸原料来源广，生产成本低，产品质量好，三废污染少，因而具有较强的竞争能力。
另外，肥城阿斯德化工有限公司目前已设有专门的营销公司，长期以来负责公司产品的销售工作，已在全国各地建立有办事处，对于公司的各种产品已制定了全方面的营销战略方针。
在该营销公司工作人员的努力下，公司的产品已销往全国各地，并出口到美国、南韩、日本等30多个国家和地区，其出口量占全国总出口量的80%以上。
该营销公司完全可以承担本项目产品的营销任务。
但是今后甲酸市场为竞争仍是相当激烈。
例如韩国、印度新建甲酸装置除满足本国需要外，尚有余量出口，俄罗斯的甲酸装置也是以出口为重要目标的，因此生产厂家要强化管理，节能降耗、生产优质、价廉的产品才能在竞争中立于不败之地。
2.2产品价格的分析及变化趋势
2.2.1国、外产品价格的现状
我国甲酸价格与国际市场价格息息相关，1993年初市场价格为4000元/吨，1994年初升至4800元/吨，1995年为5300元/吨，1996年为6000元/吨，1996年以后因为东南亚等地发生金融危机，导致全球经济疲软，受国际甲酸价格下跌的影响，我国甲酸价格亦有下降趋势，甲酸价格下降至3500—3800元/吨，是近几年的最低点。
目前，随着国及全球经济的复苏，甲酸的销售已回升至3800—4500元/吨（92—95%的甲酸售价在4500—5500元/吨）。
国外1996年产85%甲酸的价格一直在650—800美元/吨之间波动，1996年后，东南亚等地发生金融危机，化工产品价格滑落较快，部分影响了甲酸的国际市场价格。
目前国际上甲酸（85%）的价格为500—550美元/吨。
随着东南亚经济形势的好转，甲酸的价格还有可能进一步攀升。
3.产品方案和生产规模
3.1产品方案
本装置以甲醇和一氧化碳为原料，采用甲酸甲酯法生产甲酸，最终产品为甲酸和甲酸甲酯。
原料甲醇、一氧化碳由现有装置配套供应。
主生产装置主要包括甲酸甲酯合成、水解精馏等。
3.2生产规模
根据市场预测和公司具体情况，确定甲酸生产规模为10万吨/年。
3.3产品质量目标
（1）甲酸
甲酸产品质量应达到GB2093—96中一级品标准（参见表2—1）。
（2）甲酸甲酯
因国甲酸甲酯多数作为中间体生产，目前暂无国家标准，本装置甲酸甲酯产品质量参照执行企业标准。
表3—1甲酸甲酯企业标准
指标名称
指标
色度（钴—铂）
10号
甲酸甲酯含量
97.2%Min
水溶性试验
澄清
水分含量
0.01%Max
氯化物（以Cl计）
0.001%Max
硫酸盐（以SO2计）
0.001%Max
蒸发残渣
0.008%Max
4.工艺技术方案
4.1工艺技术方案的选择
4.1.1甲酸生产工艺历史
1855年Berthelat以一氧化碳和氢氧化钾为原料制备甲酸获得成功，到1936年Gay—Lussal在试验室用草酸制得甲酸，使之成为了早期生产甲酸的工业方法。
1952年美国Celanese公司建成丁烷液相氧化生产醋酸并副产甲酸的生产装置，继后英国BP公司又开发了轻油氧化生产醋酸副产甲酸的工艺技术，世界各国竞相建厂，在70年代成为国外生产甲酸的主要方法。
随着美国孟山都公司甲醇低压羰基合成醋酸工业化后，丁烷（或轻油）液相氧化法生产醋酸并副产甲酸已无发展前途，导致美国和日本等一些丁烷（轻油）氧化装置相继停产。
德国BASF公司首先提出由甲醇羰基化合成甲酸甲酯专利，该专利随后发展成为甲酰胺法。
该法有一定技术特色，曾建有5万吨/年生产装置，但生产成本太高。
1980年德国BASF公司已淘汰了此法。
甲酸钠法是生产甲酸的传统方法，在世界各地建有小型装置，我国绝大多数甲酸生产企业采用该法，但该法劳动条件差，污染严重，许多先进的工业化国家已淘汰了此法。
只有当考虑综合利用装置副产物（如季戊四醇生产时副产甲酸钠）时，才考虑采用此法。
70年代中期，美国Leonard、SD—BethlechemStell公司和德国BASF公司均开发成功甲酸甲酯生产甲酸新工艺，Leonard公司和BASF公司于80年代初先后实现了工业化。
Leonard公司在1981年10月在芬兰奥鲁建成投产第一套20000吨/年甲醇羰基化甲酸工业装置。
BSAF公司也把德国路德维希港的甲酸装置生产能力由10万吨/年扩大到18万吨/年。
80年代中期苏联采用强酸型阳离子交换树脂催化水解工艺建成了甲酸甲酯法工业生产装置，该装置建设在萨拉托夫（Sarator），生产能力4万吨/年，工艺技术由乌克兰鲍里斯拉夫（Bolislar）的Syntex研究院开发，由德国沙土基达（Salzgitter）公司建设。
甲酸甲酯法的工艺具有产品成本低，质量高，无污染等特点，是当今最先进的技术，成为甲酸的主要生产工艺路线，近年来韩国、印度、挪威等国纷纷采用此法建厂，Staloil公司与conoco挪威公司联合投资，计划在挪威的Tjeldbergonolen,Aure建设一套以天然气为原料的年产8万吨甲酸的生产装置。
4.1.2国外工艺技术概况
4.1.2.1国外工艺技术概况
国外生产甲酸有四种工艺路线，即甲酸钠工艺、丁烷（轻油）液相氧化工艺，甲酰胺工艺和甲酸甲酯工艺。
四种方法的比较见表4—1。
表4—1甲酸生产工艺比较
比较项目
甲酸钠法
丁烷液相氧化法
甲酰胺法
甲酸甲酯法
开发时间
1885
1952
70年代中期
80年代初期
甲酸收率%
90—95
为醋酸收率的10%
93（以甲酰胺计）
95
工艺流程
合成蒸发浓缩分离酸化蒸馏冷凝
反应分离回收脱水共沸蒸馏
用酰胺分解
甲醇羰基合成MF水解
CO原料来源
焦炭发生煤气，其它废气提纯
油和天然气
变压吸附等从工业气体中回收
变压吸附从工艺气体中回收
副产
硫酸钠
硫酸铵
联产甲酸甲酯
产品质量
差，含硫和氯等杂质
甲酸纯度90—95%
90
85—98%
优缺点
消耗高，成本高，副产物硫酸钠不能完全回收，造成污染、无竞争力
原料难得，受甲醇羰基合成醋酸工艺的冲击，无发展前途
工艺流程长，生产成本高，需处理大量副产硫酸铵
原料易得，
不消耗烧碱和硫酸、无
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