产4万吨甲乙酮项目初步设计初.docx

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产4万吨甲乙酮项目初步设计初

项目名称：

4万吨/年甲乙酮装置项目设计

建设单位：

中煤集团

设计单位：

衢州学院化学与材料工程学院

企业性质：

股份制企业

建设地点：

山西省原平市循环经济工业园区

2012年7月20日编制

项目绪论

1.1项目概览

本项目为中煤能源集团有限公司扩建年产6万吨丁烯制丁酮生产装置，建厂于山西原平市煤化工循环经济工业园区,项目以煤基混合碳四为初始原料和萃取剂进行萃取精馏，m（N-甲酰吗啉）/m（MEK）为1:

1.。

进入丁烯水合法单元操作，用低温导热油将脱盐水合正丁烯加热至145℃，水合反应在离子交换树脂催化剂作用下进行，生成的仲丁醇由水合塔顶排出，未反应的除盐水返回水处理装置处理后循环使用。

导入仲丁醇粗制单元操作后仲丁醇中的仲丁醚，叔丁醇和水在共沸塔中形成三元共沸，从塔顶排出。

从共沸塔塔釜排出的物料进入精制塔，将重质物除去后，从精制塔塔顶可获得纯度不低于99%的仲丁醇。

，气相脱氢采用氧化锌或锌铜合金为催化剂,将仲丁醇加热气化,在反应温度355—375℃、反应压力0.34MPa下,于脱氢反应器中进行脱氢反应,反应产物经冷凝分离得到甲乙酮。

鉴于石油、天然气、煤等的化石类自然资源的有限性日渐突出，对以上述资源为原料的初加工烃产物进行深度利用，已成为烃化工行业提高资源利用率和综合经济效益，实现可持续发展所面临的一项重要任务。

其中混合C4烃类的综合利用技术则是我国烃化工科技界的一个研发热点。

由于现在国际国内原油市场震荡不安，以石油及其下游产品为原料的产品就会受到牵制，为了缓解市场需求，可以利用煤基C4作为一些具有市场前景产品的生产原料，并对其进行生产那些所需产品。

1.2设计根据及原则

1、本组编制的可行性报告

2、化工工程设计相关规定

3、国家建设、建筑、环保等相关政策,以生产安全性、经济性、环保性为前提，严格遵照相关章程和规定。

4、厂区平面布置以安全合理、环境优美为目标，满足相关安全规定和细则，并充分考虑扩建的可能性。

5、合理安排热集成，尽可能降低能耗。

1.3项目意义及相关指标

该项目的成功投产将在原平市煤化工循环经济工业园区形成以混合煤基C4为核心的上下游制造加工产业链，从而拓展以煤炭为基础原料的“煤基多联产”业务，带动原平市乃至整个山西省的经济发展。

在未来几年下游产能扩张的强大需求面前我们将适时扩产，力足国内，稳步挺进国际市场。

甲乙酮（甲乙酮）是一种优良的溶剂，是精细化工的重要原料。

其主要应用于涂料生产中的溶剂，润滑油脱蜡，磁带清洗，涂料剥离剂，抗结皮剂和油墨生产等领域。

目前全世界甲乙酮年生产能力为120万吨左右，虽然我国甲乙酮最近几年的发展速度比较快，但产量仍不能满足国内需求。

随着我国化学工业的发展，国民经济对甲乙酮的需求矛盾将日益突出。

1.44万吨/年甲乙酮装置工程设计范围及单项工程见表1-1。

4万吨/年甲乙酮装置主要单项工程一览表1-1

序号

主项名称

规模

备注

一

生产装置

1

甲乙酮装置

丁烯水合单元、仲丁醇精制单元、工艺水处理设施、蒸汽凝液回收系统等甲乙酮合成与精制

二

辅助设施

1

消防系统及地下管网

包括排污水管网

2

变配电室

3

现场机柜间

4

总图

包括厂区地平、道路、绿化、雨排等

主要技术经济指标

4万吨/年甲乙酮装置的主要技术经济指标见表1-2。

序号

项目名称

规格

单位

数量

备注

1

生产规模

甲乙酮

≥99.8wt％

吨/年

40000

2

产品方案

2.1

产品：

甲乙酮

甲乙酮

≥99.8wt％

104

吨/年

4

全部为商品

2.2

副产品：

粗仲丁醚

104

吨/年

0.467

全部为商品

2.3

副产品：

粗叔丁醇

104

吨/年

0.172

全部为商品

2.4

副产品：

重组份

104

吨/年

0.044

全部为商品

2.5

副产品：

氢气

氢气

≥98wt％

104

吨/年

0.232

全部为商品

3

年操作时间

小时

8000

4

主要原材料用量

4.1

丁烯

丁烯

≥98wt％

104

吨/年

4

4.2

NaOH溶液

30wt％NaOH溶液

吨/年

30

4.3

盐酸溶液

吨/年

10

5

主要公用工程用量

5.1

供水

5.1.1

循环冷却水

t=33℃

＝10℃

吨/小时

2420

5.1.2

新鲜水

吨/小时

5

5.1.3

消防水

吨/小时

1080

5.2

年耗电量

千瓦小时/年

0.968

5.3

供汽

5.3.1

中压蒸汽

1.2MPaG

吨/小时

8.48

1.5项目可行性分析

通过可行性研究论证后，从经济利益角度上，本项目内部收益率为45%。

但是，其前提是能够

保证国家相关优惠政策及时到位、充足的原料供应、产品的销售价格和足够的市场（包括出口）以及相关工业项目能够得到共同开发。

其中，原料供应充足、国家各项优惠政策及时到位是盈利的主要控制因素。

1.6项目审核

经过可行性分析本项目从产业规划、产业布局、发展重点、原料来源、水资源平衡、运输安全、环境保护、项目管理和风险防范等方面，基本符合国家跟化工行业相关的规范和要求。

1.7产品及原料方案

产品方案：

主产品甲乙酮，质量分数纯度大于等于99.8%，烷烃类杂质小于等于0.2%

原料方案：

煤基混合碳四中丁烯，质量分数91.85%。

1.8危险品一览表

主要危险品一览表

危险品

熔点℃

沸点℃

闪点℃

爆炸极限%（V/V）

下限上限

毒性

危险标记

甲乙酮

-85.9

79.6

-9

1.7—11.4

低毒类

7

仲丁醇

-114.7

99.5

24

—

—

7

叔丁醇

25.7

82.42

11

2.35——8

微毒类

—

氢气

-259.2

-252.77

—

4——75

无毒类

—

辛酮

—

173—174

—

—

—

—

己烷

-95.6

68.7

-25.5

1.2——6.9

—

易燃具有刺激性

正丁烯

-185.3

-6.3

-80

1.6——10

—

—

异丁烯

-140.3

-6.9

-77

1.8——8.8

慢性毒性

—

2-丁烯

-139

1.0

-73

1.6——9.7

慢性毒性

—

1.3丁二烯

-108.9

-4.5

—

1.4—16.3

慢性毒性

—

丙烷

-187.6

-42.09

-104

2.1——9.5

—

易燃气体

丙烯

-191.2

-47.72

-108

2.0—11.7

—

易燃气体

丙炔

-102.6

-23.3

—

1.7——

慢性毒性

易燃具有刺激性

第一章市场预测

1.1产品供需预测

一、产品概况甲乙酮（甲乙酮）

甲乙酮（MethylEthylKetone，简称甲乙酮）又名甲基乙基甲酮、2-丁酮，是一种性能优良，用途广泛的有机溶剂，具有优异的溶解性和干燥特性，其溶解能力与丙酮相当，且具有沸点较高、蒸汽压较低的优点，对各种天然树脂、纤维素酯类、合成树脂等具有良好的溶解性能。

甲乙酮可与多种烃类溶剂互溶并对其固含量和粘度不产生影响，在涂料、胶带、胶粘剂、合成革、油墨、磁带等工业部门具有广泛的用途。

此外，甲乙酮也是一种重要的精细化工原料，可用于生产过氧化甲乙酮、与甲醛缩合得到甲基烯丙基酮、与丙酮缩合生成甲基戊基酮、与羟胺缩合生成甲乙酮肟、氧化生成丁二酮、与柠檬醛反应可制得甲基假紫罗兰酮，进一步环化生成甲基紫罗兰酮等化工产品，广泛用作香料、催化剂、涂料的抗脱皮剂、抗氧剂以及阻蚀剂等。

二、供需分析预测

甲乙酮甲乙酮自20世纪60年代实现工业化生产以来，其产量以年均5％-10％的速

度递增。

2007年世界甲乙酮（甲乙酮）生产能力为141.7万吨/年。

当时，甲乙酮的生产与消费主要集中在美国、西欧、日本等工业经济发达的国家和地区。

按公司能力持有量统计，埃克森美孚化学公司占20%、丸善石化公司占12%、沙索公司（南非）占9%、台湾合成化学公司占7%、东燃化学公司占7%、壳牌化学公司占

6%、其他公司占37%。

2007年全球主要甲乙酮生产能力为134万吨/年。

其中日本丸善石化公司的17万吨/年装置是目前世界上最大的甲乙酮生产装置。

美国是当时世界上甲乙酮最大的生产国和消费国，其消费结构为涂料占58%，粘合剂占

11%、磁带占4%、化工中间体占7%、润滑油脱蜡占5.4%、印刷油墨占8%、其他占10%。

我国甲乙酮主要消费在涂料和粘合剂等多个领域，此外在润滑油脱蜡、磁带、油墨、合成革以及化工产品的生产方面也有一定的消费量。

我国甲乙酮的生产开始于20世纪60年代，2005年，我国甲乙酮的总生产能力约为21.7万吨，约占世界甲乙酮总生产能力的16.2%。

到2008年，中国甲乙酮产能约为29.4万吨。

随着生产能力的增加，我国甲乙酮的产量也在不断增加。

1995年我国甲乙酮的产量只有0.11万吨，2000年增加到约0.71万吨，2004年我国甲乙酮产量约为12万吨，2008年我国甲乙酮的产量已经达到了27万吨。

2010年以来，由于供应吃紧，亚洲甲乙酮（甲乙酮）现货价格持续上涨。

东南亚价格由2月中旬的1050-1100美元/吨上涨至1200美元/吨，东北亚价格达1300美

元/吨左右。

原料C4价格持续上涨，使生产商很难提高开工率，因而预计未来亚洲甲乙酮市场供应偏紧的局面仍将继续。

由于美国经济逐渐恢复，市场需求增加，甲乙酮进口量大增，而且大部分来自欧洲；由于欧洲出口的产品绝大部分进入了美国市场，进而造成亚洲市场供应更加紧张。

此外，亚洲最大的甲乙酮生产商——丸善石化决定于5月初至6月初对位于日本千叶的17万吨/年甲乙酮装置进行计划检修，该装置是目前世界上最大的甲乙酮生产装置。

据统计，目前年全球甲乙酮产能约为144.2万吨/年，而实际需求约为120万吨/年。

2009-2010年世界甲乙酮需求年增长率仅为1.9%，预计到2014年将达到150万吨。

中国将继续引领世界甲乙酮需求增长，而不包括日本在内的亚洲其他地区需求年增长率约为

3%。

我国目前已经成为全球最大的甲乙酮消费市场，甲乙酮最大的两个下游消费领域涂料行业和胶粘剂行业快速发展，甲乙酮消费增长一直保持较高的速度，远远高于国外甲乙酮的增长速度，未来几年需求增速将保持5%-10%。

我国经济持续高速增长和城市化进程逐步加快，加大了建筑、房地产、汽车、油墨、交通、制鞋、包装、印刷、玻璃钢等行业的发展空间，加速推动了其上游涂料、胶粘剂、润滑油脱蜡等行业对甲乙酮市场持续旺盛的需求。

由于甲乙酮用途广泛，连续多年来市场保持着两位数的增长。

2003-2009年平均年增长率达到14％，未来发展空间仍然很大，预计到2012年将超过40万吨/年。

2011年世界甲乙酮的主要生产厂家见表1-1

生产厂家

生产能力（万吨/年）

生产工艺

美国埃克森美孚化学公司

13.5

硫酸法仲丁醇气相脱氢

美国塞拉尼斯公司

4.5

正丁烷液相氧化

巴西OxitenoNordeste公司

4.0

硫酸法仲丁醇气相脱氢

法国Atofina公司

5.0

硫酸法仲丁醇气相脱氢

德国Sasol溶剂公司

6.5

树脂法仲丁醇气相脱氢

荷兰壳牌化学公司

8.5

硫酸法仲丁醇气相脱氢

英国埃克森美孚化学公司

13.5

硫酸法仲丁醇气相脱氢

罗马尼亚PetroBrazi公司

3.0

硫酸法仲丁醇气相脱氢

南非Sasol公司

5.5

硫酸法仲丁醇气相脱氢

日本丸善石油化工公司

17.0

硫酸法仲丁醇气相脱氢

日本东燃化学公司

9.5

硫酸法仲丁醇气相脱氢

日本出光兴产石油化工公司

4.0

杂多酸法仲丁醇气相脱氢

韩国SK公司

5.0

树脂法仲丁醇气相脱氢

中国台湾Tasco化学公司

6.0

硫酸法仲丁醇气相脱氢

中国台湾李长荣化学工业公司

3.0

硫酸法仲丁醇气相脱氢

在生产规模方面，日本丸善石油化工公司的17.0万吨/年装置是目前世界上最大的甲乙酮生产装置，生产能力约占世界总生产能力的11.9％，其次是美国埃克森美孚化学公司和英国埃克森美孚化学公司，生产能力均为13.5万吨/年，约占世界总生产能力的10.1％。

表1-22011年中国大陆甲乙酮主要生产厂家情况万吨/年

生产厂家

设计能力（万吨/年）

生产工艺

淄博齐翔腾达化工有限公司

14.0

直接水合气相脱氢

泰州石化厂

3.0

直接水合气相脱氢

黑龙江石化厂

3.0

直接水合气相脱氢

抚顺石油二厂

5.5

直接水合气相脱氢

新疆天利石化公司

3.0

直接水合气相脱氢

哈尔滨石化公司

3.0

直接水合气相脱氢

沧州中捷石化公司

3.0

直接水合气相脱氢

延边石化公司

2.0

直接水合气相脱氢（尚未投产）

兰州石化公司

3.0

直接水合气相脱氢

2007年全世界甲乙酮的总消费量约为110万吨/年，消费主要集中在美国、西欧、日本等工业经济发达的国家和地区。

其中涂料溶剂对甲乙酮的需求量约占总消费量的58％，胶粘剂约占11％，磁带约占4％，化工中间体约占7％，润滑油脱蜡约占2％，印刷油墨约占8％，其它用途约占10％。

美国是世界上最主要的甲乙酮生产和消费国之一，目前的消费量约为19.1万吨/年。

其中涂料方面的消费量约占总消费量的52.5％、印刷油墨约占4％、粘合剂约占13％，化工中间体约占6.5％、润滑油脱蜡约占5.5％，磁带约占5.0％，其他方面约占13.5％，预计到2007年的总需求量将达到19.6万吨。

其中涂料溶剂的消费量将下降到约10.3万吨，消费量的年均增长率约为-0.4％；粘合剂的年消费量将增加到约2.9万吨，消费量的年均增长率约为2.2％；化工中间体的年消费量将增加到约1.5万吨，消费量的年均增长率约为2.9％；润滑油脱蜡剂的年消费量仍将维持为1.1万吨；磁带的年消费量将下降到0.9万吨，消费量的年均增长率约为-2.0％；油墨的年消费量将达到约0.9万吨，消费量的年均增长率约为2.4％；其他方面的年消费量将增加到2.0万吨，消费量的年均增长率约为2.1％。

西欧甲乙酮的消费量约为18.0万吨/年，其中涂料方面的消费量约占总消费量的65％、印刷油墨约占6％、粘合剂约占14％，化工中间体约占5％、其他方面约占10.0％。

预计到2007年总消费量将达到约18.5万吨。

日本甲乙酮的消费量约为11.7万吨/年，其中涂料方面的消费量约占总消费量的31％、印刷油墨约占23％、磁带约占4％，化工中间体占5％、树脂加工约占21％、其他方面约占16.0％。

近几年，日本甲乙酮的出口量稳步增长，每年约有产量的一半（约10万吨/年）出口，产

品大部分出口到东南亚地区。

其中，向韩国和中国的出口量约占总出口量的80％。

预计到2007年日本的甲乙酮出口量将达到约13.3万吨/年。

预计2013年前全球甲乙酮需求的年均增长率约为3.5％。

今后几年美国、西欧和日本的甲乙酮总需求量比较稳定，各大生产厂商都已排除了在欧洲建设新甲乙酮生产装置的可能性。

而亚洲和前苏联地区未来几年甲乙酮市场需求将持续增加，其消费量还将继续稳步增长。

其中亚洲2007年前每年需求增长率将高于3％，而同期产能增速约为2％；前苏联地区未来几年每年需求增幅预计为7％，而目前仍无新产能建设计划。

我国甲乙酮主要消费在涂料和粘合剂等领域，此外在润滑油脱蜡、磁带、油墨、合成革以及化工产品的生产方面也有一定的消费量。

由于消费区域发展不平衡，甲乙酮消费主要集中在华南和华东这两个地区，其消费量约占我国甲乙酮总消费量的80％-90％。

这主要是由于上述地区甲乙酮下游应用领域较发达，且日本、韩国和中国台湾在这一地区设有大量消费甲乙酮的加工企业，其中仅广州市金珠江化学有限公司、汕头海洋集团公司、南海南奇树脂制品有限公司等企业每年甲乙酮消耗量均在500-1000吨/年。

尽管我国甲乙酮生产能力增长速度很快，已由2002年的9.7万吨/年增长到目前的39.5万吨/年，但由于生产技术、产品质量、原料供应等因素，甲乙酮实际产量并不大；加之由于国内下游应用领域发展较快，甲乙酮市场需求增长迅速，其产量远远不能满足国内需求，主要依赖进口解决，因此近年来进口量呈逐年递增趋势。

1995年我国甲乙酮的进口量仅为4.50万吨，2002年增加到12.41万吨，2003年增加到15.11万吨，2004年1-11月进口量为12.46万吨。

1995-2007年的年均进口增长率为17.85％，1996-2001年的年均进口增长率为14.6％。

近几年我国甲乙酮的进口情况见表2-3。

表2-3近几年我国甲乙酮进口情况

年份

进口量/万吨

总金额/万美元

单价（美元/吨）

2000

10.21

7600

744

2001

11.37

7566

665

2002

12.41

6550

528

2003

15.11

9325

617

2004

14.32

12903

900

2005年1-2月

1.24

从进口来源看，我国进口的甲乙酮产品主要来自于日本，占37.86％；其次是南非，占16.53％；第三是美国，占15.44％。

贸易方式主要以一般贸易为主，来料加工的比例逐年降低。

进口地区主要为广东、浙江、上海和江苏等沿海省市。

其中广东省是我国甲乙酮进口量最大的地区，2000年进口量高达6.3万吨，约占全国甲乙酮进口总量的62％，其次是浙江、上海、江苏，进口量分别为1.5万、1.3万、0.9万吨，分别占全国甲乙酮总进口量的15％、13％和9％。

同时，这4个省市也是我国甲乙酮消费量最大的地区。

2002年，我国进口甲乙酮12.4万吨，出口量仅1294t，国内产品市场份额为28.3％，进口产品市场份额高达71.7％。

我国甲乙酮进口以广东省居多，进口量约占全国总进口量的61.34％；其次是浙江，占21.01％。

近年来，随着我国国民经济的高速发展，国内甲乙酮下游产品开发应用得到了较快发展，其应用领域也日益扩大，尤其是建筑、建材、住宅家具、广告装饰、汽车、电子电器等行业的飞速发展，对高档涂料的需求量日益增长，使得甲乙酮在涂料总产量中所占的比例也不断增加，国内甲乙酮的消费需求量大幅度增长，1995-2002年甲乙酮消费增长速度达21.1％，为甲乙酮需求高速增长期。

未来我国甲乙酮的需求量仍将随着涂料、合成革、胶粘剂等行业的发展而逐步增长。

今后几年我国汽车、电子、家具、印刷、制鞋和服装等行业将得到进一步发展，对涂料、胶粘剂、印刷油墨和合成革需求会有一定增长，对甲乙酮溶剂的需求也会有较大增长，但溶剂脱蜡和磁性记录材料领域对甲乙酮的需求会维持现状或有一定萎缩。

预计今后几年，我国甲乙酮的需求量将以年均6.0％-7.0％的速度增长，到2007年总需求量将达到28万-30万吨，如果目前在建和拟建项目都能按预期建成开工投产，则到2011年国内产能将达到约40万吨，以开工率85％计，总产量约34万吨，甲乙酮消费需求主要依赖进口的局面将有所改观，产能不足的状况将有所缓和，甲乙酮供需平衡以及贸易流向将发生改变，市场将进入相对平稳时期。

2007年以后，尽管我国甲乙酮的生产能力已初见规模，形成了目前约40万吨/年生产能力，但总体水平仍与世界先进水平有较大差距，主要体现在装置规模相对偏小，一些小装置工艺技术落后、环境污染严重，且因产品质量、原料供应等因素限制，实际产量低、生产成本高。

为了应对国际市场的竞争，我国甲乙酮行业必须进行产业结构和技术结构的调整，一些技术落后、生产规模小、能耗高、生产成本高的装置必将淘汰。

因此新建甲乙酮项目必须达到能耗低、技术先进、环境污染较低的要求。

4万吨/年甲乙酮装置改扩建工业基础好、碳四资源丰富、技术先进、规模适中且交通运输便利，既可以提高该企业甲乙酮产品在国内外市场上的竞争能力、满足国内、外市场对于甲乙酮产品的需求，还为进一步综合利用碳四资源提高企业经济效益打下了基础。

1.2原料供需预测

本装置的原料来源于中煤集团子公司现有12万吨/丁烯分离装置，丁烯分离装置的原料碳四来源于中煤集团子公司的抽余碳四、炼油厂裂解碳四；30％的烧碱溶液全年用30吨外购；盐酸溶液年用10吨外购；因此，本装置的原料来源十分可靠。

第二章总图运输

2.1总平面布置原则

总平面布置在满足工艺流程、安全防火、卫生防护等要求的前提下，充分现装置露天化、联合集中布置的原则，节约用地，节省投资，力求平面布置紧凑合理，流程短、占地小，物料输送短捷顺畅，达到操作、检修、管理、安全方便，节约用地的目的。

2.11总平面布置

4万吨/年甲乙酮装置布置在厂区北侧，有机厂东侧现有仓库位置，装置周围布置消防通道，并与原有道路相接形成环形。

2.12竖向布置

（一）竖向布置原则

竖向设计遵循当地总体规划中的有关城市用地的竖向规划和化工区总体布置的要求，与总平面布置统一考虑，结合场地的地形、工程地质和水文地质特点，合理地确定各类设施、运输线路和场地的标高，因地制宜地对自然地形加以充分利用和合理改造。

并根据生产、运输、防洪、排水、管线敷设、地基与基础、环境条件及总平面布置等要求，使之满足生产的要求。

（2）竖向布置

本场地现有地形较为平整，本项目的竖向设计采用平坡式；场地设计标高根据现有道路标高结合场地自然标高确定。

场地雨水采用有组织的收集后，排入全厂雨水管网系统。

生产污水收集后输送至齐翔腾达污水处理场，经处理达标后排放。

2.13运输

新建装置的大多数原料和全部成品均在公司内部用管道输送，仅有少量的催化剂、副产品等采用公路运输，外销产品采用取货制。

2.14道路

新建装置街区四周道路宽度为6米，道路转弯半径为12米，跨越道路管廊的净空高度为5米，满足消防及运输要求。

道路雨水排水采用暗管排放，路面采用水泥混凝土路面。

2.15本设计执行的标准规范如下：

《石油化工企业设计规范》GB50160-200