最新乙烯焦油催化改质制备中间相沥青及萘系物的产业化开发可研报告.docx
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最新乙烯焦油催化改质制备中间相沥青及萘系物的产业化开发可研报告
一、概要
1.承担单位基本情况
********市****石油化工有限公司位于美丽的天山脚下，有****“金三角”之称的****市东工业园区内。
根据国家产业目录规定，投资项目为“年产8万吨低硫含酸重质原油综合利用项目”。
公司是由黑龙江省鹤岗市昊天集团公司投资组建，是****市年2007重点招商引资企业。
鹤岗市昊天集团是一家集油田投资、房地产开发、煤矿开采、建材贸易等多化经营企业，集团年产值达15亿元人民币，创利税5亿元人民币，集团是在国家“西部大开发”政策指引下，经过严格的调研和项目论证，确定在****“金三角”地区****市东工业园区石化工业园，投资建设年产8万吨低硫含酸重质原油综合利用项目，同时成立****市****石油化工有限公司，总投资9000万元人民币，项目占地面积167000平方米，目前已完成一期投资4500万元。
并已建成投产，年产值1.5亿元可实现利税4000万元左右。
公司拥有员工65人，其中技术人员6人，管理人员5人，岗位操作人员45人，其它岗位人员9人，均来自****及****省相关石化企业及****市本地区。
公司依托独山子千万吨炼油、百万吨乙烯项目，对其加工生产过程的乙烯焦油、M100、碳九、碳十、加氢尾油等下游产品进行深加工，装置还能对克拉玛依油田大量的含硫含酸重质原油进行处理。
生产高沸点溶剂油、蜡油、燃料油、润滑油基础油、沥青原料等多种石油化工产品。
公司在成立的同时，技术依托****石油化工大学，合作成立了科技研发中心。
****石油化工大学是国内较早成立的石油化工专业学院，拥有雄厚的教科研实力，50多年来为我国石化行业培养了大批人才，学校拥有先进的精细化学品小试实验室和中试实验室，在精细化工产品研发领域处于国内领先水平。
双方合作，充分发挥产、学、研并举的优势，对****的石油化工资源进一步开发利用，研发新的加工工艺，处理方法，扩大石油化工产品的综合利用率，降低生产加工成本，提高产品质量，减缓有限的石油资源耗用量，响应国家能源可持续性发展的战略决策，促进****石化行业的进一步发展。
中心以****石油化工大学石油化工系主任曹祖宾教授为科研中心技术研发带头人，****石化大学每学期将派3－5博士名硕士、研究生到企业实践、科研攻关工作。
****石化计划每年投入科研中心科研经费300万元人民币。
开展对疆内外油田、炼厂的低硫含酸重质原油、C9、C10、页岩油、乙烯焦油等石化副产品及煤焦油、焦油苯进行深加工处理研发成果转化工作。
2.项目实施方案简要介绍
本项目位****市东工业园区石化工业园，是****市****石油化工有限公司年产8万吨重油加工处理的二期项目，采用独山子石化乙烯裂解后副产品乙烯焦油（包括轻、重焦油）为加工原料，与公司一期的加工装置配套实现联产，计划生产规模为20000吨/年，项目完成后将提供完整的乙烯焦油萘系物与高可溶性中间相沥青，副产品燃料油。
公司组建以总工为首的项目组，进行项目的设计、建设、调试、生产、产品质量等全过程的控制。
项目实施期为二年，第一年设计、建设阶段，第二年设备调试、试生产，正常生产后，年创产值7000万以上，利税可达到2000万元。
3.已具备的条件（技术、设备、人员、财务状况）
1）技术情况
乙烯焦油综合利用项目技术由****石油化工大学研发，项目已做了大量的前期工作，查阅了国内外有关乙烯焦油催化改质制备中间相沥青及萘系物生产工艺的科技文献,开展了卓有成效的实验，经过对独山子乙烯焦油进行仪器分析和化学分析后，进行了合成方法研究和样品的分析测试，取得了初步成果，进行加工工艺小试，取得了成功。
用乙烯焦油（包括轻、重焦油）做原料经过二级蒸馏及结晶过滤，调合等工序，最后生产出萘、甲基萘、碳纤维沥青等化工产品。
其工艺流程如下示意图。
图1工艺流程示意图
此方案产品有萘、甲基萘、碳纤维沥青，副产品有燃料油。
如将甲基萘再重结晶，过滤后就可以得到纯净的甲基萘。
在流程中，一级蒸馏塔底的重油部分，如用于开发橡胶填充剂和特种沥青，则塔底馏分可放宽到330℃。
二级蒸馏塔顶<205℃馏分及其侧线油滤液、塔底油经结晶过滤后的滤液（非萘组份暂不开发）做燃料油。
2）设备情况
表1乙烯焦油加工装置所需主要设备一览表
设备名称
设备型号
设备数量
来源
备注
一级蒸馏塔
Ф800×18000
1
外购
已建
二级蒸馏塔
Ф800×18000
1
外购
管式加热炉
Ф3000
1
外购
已建
冷凝系统
组
外购
管束式换热器
Ф800×8000
4
外购
降凝器
GJN-800-5
2
外购
干燥器
GZ-S-Y
2
外购
中间罐
25
4
外购
调合罐
10M³
4
自建
原料罐
500M³
4
已建
成品罐
500M³
4
已建
机泵
12
外购
DCS控制系统
1
外购
试验设备
6
外购
蒸汽锅炉
4T
1
已建
3）项目组主要人员
（1）组长：
刘民，****石化技术负责人，高级工程师，****石油化工学院毕业。
原就职于****抚顺石油化工二厂，历任技术员、副总工程师，曾参与抚顺石油化工二厂进行石油加工加氢工艺实施与改进，重油催化裂解燃料项目的研发，为企业取得了良好的经济效益并申报了多项专利。
现在****石化担任总工程师，负责公司生产技术管理，项目研发等。
针对****的C9、C10、页岩油、污油及煤焦油、焦油苯进行深加工处理研发工作。
（2）曹祖宾，45岁，石油化工系主任，博士，教授。
1990年毕业于大连理工大学，获化学工程硕士学位；2003年毕业于东中科院兰州化物所，获物理化学博士学位。
目前主要从事石油加工工艺以及石油化工添加剂的开发与应用研究。
近几年连续被评为****石油化工大学学科带头人，抚顺市青年学科带头人、抚顺石油学院优秀教师、科技先进个人、青年优秀科技工作者及突出贡献科技工作者，同时被聘为《内燃机学报》特约编委。
现为****石油化工大学学科带头人。
近几年，负责承担了中石化集团公司、中油集团总公司、抚顺市科委、石化企业多项重大科研课题，其中为锦州石化公司开发的《柴油优化调合软件包》，《生产装置标定软件》科研项目，为石化公司创造350万元/年的经济效益。
《航空煤油生产新工艺》在兰州炼油化工总厂实现工业化，创造了1500万元/年的经济效益，该工艺作为中石化航空煤油生产的新工艺，已申请注册。
《催化裂化乳化原料冷进料工艺》在中石化集团公司和石油二厂的资助下，中试工艺已通过鉴定。
与其配套的《新型复合表面活性剂的合成与应用》技术，在抚顺市科委的资助下，同化工设计研究院合作，现已进行中试放大工作。
同洛阳石化工程公司合作，承担了中石化总公司的《强化催化裂化工艺研究》课题已经完成中试放大工作，目前正在做工业化准备。
同锦州石化公司合作，承担了中石油总公司的《催化裂化汽油降烯烃工艺研究》课题正在进行中试放大工作。
近几年，公开发表几十篇科研论文；参加国际国内学术会议论文十几篇；多篇论文获得****省科协和学校的奖励。
代表著如下：
（1）HydrocrackingofTetralinOverTwoModifiedZeoliteYBasedMolybdenum-NickelDualFunctionalCatalysts.燃料化学学报，2001，29
（1）：
12~18
（2）Applicationof”Micro-demolitionAtomization”TheoryinFeedstockAtomizationforFCCU.PetroleumScienceandTechnology,2003,21（11）.
（3）ExtractionofBasicNitridesfromFCCDieselusingIonicLiquidsatRoomTemperature.PetroleumScienceandTechnology已收录
（4）室温离子液体—一种新型的绿色溶剂与催化剂.石油化工高等学校学报,200316（3）
（5）离子液体中的化学反应.石油化工高等学校学校,已收录
3）赵德智，工学硕士，教授，研究生导师。
现任****石油化工大学石油化工学院副院长，近几年承担中国石油化工集团总公司科研项目3项，主要参加中国石油化工集团总公司科研项目2项，与石化企业合作完成科研项目多项，多项成果实现工业化，发表学术论文60余篇。
3、现有仪器设备及实验室条件
公司设有专业实验室，配备有多种检测仪器：
分子量测定仪，微库仑仪，紫外-可见-近红外光谱仪（λ900，Perkin-Elmer），气相色谱-红外光谱连机（AutosystemXLGC/SpectrumGXIR,Perkin-Elmer），热重-红外光谱连机（Pyris1TG/SpectrumGXIR,Perkin-Elmer），实沸点蒸馏装置，油品常规分析仪器，高压反应釜，实沸点蒸馏装置，各种油品分析仪器。
尚缺少的条件可在****石油化工大学进行实验。
4、公司财务情况
****市****石化总资产4533万元，流动资金：
2267万元，资产负债率39.5%，2007年产值：
1163万元，利润256万元。
详见附页3、4。
二、技术分析
1.技术指标
实验原料为独山子乙烯焦油，由****石化公司提供，在****石油化工大学石油化工学院化学工程与工艺实验室分析测试，试验结果见表2、表2.1。
表2乙烯焦油窄馏分段切割收率
馏分段℃
初馏点
~205
205~
225
225~
245
245~
300
300~
330
330~
360
>360
沥青
收率%
1.21
27.1
18.55
14.32
7.83
1.82
13.07
16.1
表2.1乙烯焦油各馏分段组成及性质
项目
全馏分
初馏~205
205~225
225~245
>245
密度20℃
0.9885
0.907
0.916
0.947
1.042
凝点℃
-6
-55
53
-33
9.5
残碳%（w）
8.5
0.12
0.09
0.07
11.05
闪点℃
78
黏度，mm2/s
32
S%（w）
0.53
0.06
0.11
0.30
0.76
萘%（w）
15
2
79
3
甲基萘%（w）
12
1.7
76
11
表2.2乙烯焦油的元素组成
元素
C
H
N
S
O
组成（Wt%）
91.55
7.35
0.07
0.51
0.52
从实验结果数据分析可以看出独山子石化乙烯焦油具有如下特点：
乙烯焦油在245℃～340℃之间的各馏分段的收率较高，特重的胶质沥青质成分含量也较高。
初馏点～205℃馏分段的主要成分是茚及其同系物，205～225℃馏分为萘，225～245℃馏分主要是甲基萘，245～300℃馏分主要是二甲基萘，300～340℃馏分含有大量的葸、苊、菲等，>340℃的物质主要是碳氢比很高的胶质、沥青质。
由此可见：
乙烯焦油各馏分段均是化工有机合成的重要原料，从中可提炼出许多宝贵的化工产品，有着重要的开发价值。
2.技术水平
乙烯焦油催化改质制备中间相沥青及萘系物技术是由****石油化工大学与****石油化工有限公司共同研发，和现有国内已公开专利不相冲突，属新研发项目，目前尚未申请专利。
本项目预期申请石油荼、碳纤维专利2项，国外专利1项。
获省部级成果奖1项。
本项目建成投产成功后，将申请自治区科技厅组织专家对本项目进行技术鉴定并申请专利，并在石化行业进行技术推广。
3.技术路线（来源、工艺路线、新增设备及检测方法）
1）在乙烯焦油的轻馏分中含有大量的萘及同系物，特别是对于乙烯装置的轻焦油比例数值较大的，如果从轻焦油中提取萘及系列产品，其收率更高，经济效益更好。
为了从焦油中提取萘，可以利用其特性从混合物中分离出来，萘的常压沸点为218℃，冰点为80.5℃，α-甲基萘沸点245℃，凝点为-30.5℃，β-甲基萘沸点241℃、凝点34.6℃，萘、β-甲基萘与分子量相同或相近的其他烃类相比，有异常高的凝固点。
利用这一特性，就可以将它们从混合液分离出来，工业上通常采用精馏、结晶、重结晶的联合工艺从焦油中得到纯净的萘、α-甲基萘、β-甲基萘等重要化工产品。
2）乙烯焦油中加入l0Wt％左右的无水AlCl3后，可在<300℃的温度条件下进行催化缩聚反应；进一步热缩聚就能得到各向异性组织发育良好的中间相沥青，其总碳化收率可30-40Wt％。
在高性能中间相沥青碳纤维的制备过程中，中间相沥青的调制是一个关键性的步骤。
中间相沥青的分子结构和流动特性决定着它的成纤性能、纤维结构及最终的力学性能近些年来又出现了用AlCl3和BF3为催化剂，对多种石油重质油和煤焦油组分进行改质处理，经缩聚反应，得到了各向异性组织发达的高可溶性中间相沥青。
3）新增设备情况详见表1.
4）检测方法
a.试验仪器：
黏度测定仪，馏程测定仪，密度测定仪，闪点测定仪，低温流动性多功能测定仪，残炭测定仪
沥青质测定器：
包括磨口三角瓶，抽提器，冷凝器，电热套
玻璃短颈漏斗：
Φ75-90mm，漏斗架
玻璃吸附柱：
外面带夹套，热水循环保温。
超级恒温水浴
马弗炉：
温控范围0-800℃
真空烘箱：
可使温度保持在105-110℃，真空度保持在93±1Kpa（700±10mmHg）。
磨口三角瓶：
24号磨口，150-250ml。
干燥器：
容积300ml，无干燥剂；容积3000-4000ml，有干燥剂。
分析天平：
感量0.00019
量筒：
20，50，100mlb.
实验设备
b.1全自动实沸点蒸馏装置
图2全自动实沸点蒸馏装置
c试验方法：
有关实验样品的测试项目及测定方法见表3所示
表3实验样品的测定方法
项目
测定方法
油品闪点（开口）/℃
GB/T267
凝点/℃
GB/T510
密度（20℃）/g/cm3
GB/T1884
运动粘度/50℃mm2s-1
GB/T265
残炭/%
SH/T0170
烃族组成/wt%
饱和烃
芳烃
RIPP13-90
胶质
沥青质
d实验试剂与材料：
正庚烷：
分析纯、脱芳（硫酸甲醛试验合格）
石油醚：
分析纯，60-90℃，脱芳（硫酸甲醛试验合格）
甲苯：
化学纯
95%乙醇：
化学纯
氧化铝：
中性，层析用，100-200目，比表面>150m2/g，孔容0.23-0.27cm3/g，使用前须活化。
定量滤纸：
中速，∮11.0-12.5cm。
实验所用溶剂为纯糠醛
4.计划年产量、年产值、年利税
本项目完成后，****石化可形成年加工20000吨的乙烯焦油能力装置一套，年加工成品1000吨，副产品1.2万吨，产值7000万元，利税2000万元。
三、经济分析
1.资源、原材料来源
独山子石化公司新建的100万吨/年乙烯裂解装置将产生裂解焦油约20万吨/年。
加上原有的裂解焦油，总资源量30多万吨/年。
对于乙烯焦油原料，目前一般用作锅炉或窑炉燃料烧掉，利用经济价值低，且乙烯焦油是乙烯原料高温缩合产物，其主要成分为芳烃化合物、侧链短、碳氢比高，灰分含量低，重金属含量很少，用它做锅炉或裂解炉的燃料时，由于含有重烯基芳烃等，燃烧时易产生结焦及黑烟，对环境产生一定污染。
因此，对于乙烯副产如此大量的焦油原料，如何充分合理的利用好这部分资源使其产生最佳的经济效益将对乙烯装置整体效益及乙烯副产资源深加工的发展产生重大影响，也是当前国内外乙烯后加工行业研究的急待解决的一个重要课题之一。
本研究通过对乙烯焦油进行基本性质分析与评价，探讨综合利用的可行性。
项目将在****市东工业园区内****石油化工有限公司进行实验性生产。
将乙烯焦油它综合利用做化工原料，可能开发出几十种化工新产品，即满足市场需要，又能为工厂创得较大的经济效益。
更能有效的拉动金三角地区石化下游产业的发展。
乙烯目前情况看，乙烯焦油馏分是乙烯裂解的副产物,其产量和组成随乙烯裂解原料及裂解条件不同而有所差异，就其产量而言，大体是乙烯产量的15%，一套100万吨/年的乙烯，大约副产焦油达到15万吨/年。
独山子石化公司新建的100万吨/年乙烯裂解装置将生产裂解焦油约20万吨/年。
加上原有的裂解焦油，总资源量30多万吨/年。
近年来，我国石油化工迅速发展，特别是乙烯产能年提高，裂解焦油的数量在不断增加。
目前，我国乙烯产量已达到800万吨/年以上，预计2010年将达到1000万吨/年，副产的焦油达150-200万吨/年。
焦油的资源来源及其组成乙烯焦油是乙烯裂解原料在蒸汽裂解过程中原料及产品高温缩合产物，其主要成分是单环、多环芳烃、重芳烃馏分油。
由于裂解原料不同，乙烯焦油的产率也不同，一般产率为乙烯原料的10％（w）左右，随着乙烯原料的重质化，其收率还会增加。
对乙烯焦油的组成，根据石油化工科学研究院对乙烯焦油做过馏分切割和各窄馏分段的组成性质分析，见下表4、表5。
表4乙烯焦油窄馏分段切割收率
馏分段℃
初馏点
~205
205~
225
225~
245
245~
300
300~
330
330~
360
>360
沥青
收率%
1.21
27.1
18.55
14.32
7.83
1.82
13.07
16.1
表5乙烯焦油各馏分段组成及性质
项目
全馏分
初馏
205~225
225~245
>245
密度20℃
1.042
0.927
0.936
0.967
1.052
凝点℃
-60
55
-35
7.5
残碳%（w）
9.5
0.14
0.06
0.05
13.05
S%（w）
0.57
0.08
0.17
0.36
0.86
萘%（w）
10-20
3-5
55-85
2-5
-
甲基萘%（w）
10-15
-
1.5-2.0
65-80
10-15
从表4看，乙烯焦油在205～300℃之间的各馏段的收率较高，再就是特重的胶质沥青质成分。
从表5看，初馏点一205℃馏分段的主要成分是茚及其同系物，205～225℃馏分为萘，225～245℃馏分主要是甲基萘，245～300℃馏分段主要是二甲基萘，300～360℃馏分含有大量的葸、苊、菲等，360℃以上的物质主要是碳氢比很高的胶质、沥青质。
由此可见：
乙烯焦油各馏分段均是化工有机合成的重要原料，从中可提炼出许多宝贵的化工产品，有着重要的开发价值。
2.投资规模、投资构成（自筹、贷款、其它款项）
项目计划建设年加工能力二万吨的装置一套，总投资约为800万元人民币，其中自筹530万元，贷款100万元，申请科技兴新经费70万元
3.成本分析及投入产出分析
财务评价
3.1财务评价基础数据与参数
3.1.1财务评价依据
依据中国石油天然气股份有限公司文件关于印发《中国石油天然气股份有限公司建设项目经济评价参数（2005~2006）》的通知〖中油计字[2005]226号〗，以及《中国石油天然气股份有限公司建设项目经济评价测算价格》（2007版）〖石油计字[2006]229号〗。
评价根据现行经济法规、财税制度及各项相关政策进行计算。
3.1.2财务评价基础数据与主要参数
（1）本项目为********市****石油化工有限公司2万吨/年乙烯焦油催化改质制备中间相沥青及萘系物的产业化开发项目。
（2）各年生产负荷
生产负荷运营期每年均按100%计算。
（3）项目计算期，包括建设期和生产期
本项目评价期为15年，其中建设期1年，生产经营期14年。
（4）原材料、辅助材料、燃料动力消耗量
原材料及燃料动力价格按近几年的均价计算。
详见《制造成本估算表》。
（5）定员、工资及福利费
本项目新增员工15人，按2008年上****市半年工资平均为1200元，三险费用300元。
（6）折旧和摊销年限
折旧年限为14年，平均年限法。
（7）固定资产残值率
按行业规定残值率取5%。
（8）修理费费率
按行业规定修理费费率为取3%。
（9）其他制造费用费率
其它制造费按1％计算。
（10）其他管理费用
其他管理费用为40000元/人.年。
（11）销售收入估算
根据市场实际情况计算销售收入。
详见《销售收入计算表》。
（12）各种税率和费率
增值税：
按17％计算；
城市维护建设税和教育附加费：
分别为增值税的7%和3%计算。
（13）目标收益率
项目基准收益率为12%（所得税后）。
（14）其他
销售费率为1%。
3.2成本费用估算
3.2.1成本和费用构成
（1）生产成本费用
生产成本费用＝外购材料费+外购燃料费+外购动力费+工资及福利+折旧费+修理费+其他制造费+摊销费+其他管理费+财务费用+其他营业费用。
（2）制造成本
制造成本＝外购材料费+外购燃料费+外购动力费+工资及福利+折旧费+修理费+其他制造费
3.2.2外购原材料价格
本项目所用的原料主要为：
乙烯焦油
3.2.3成本和费用估算
（1）外购材料费：
为进行生产而消耗的外购原料及主要材料、半成品、辅助材料及包装等支出的费用。
（2）外购燃料费：
为进行生产而消耗的外购各种燃料等支出的费用。
（3）外购动力费：
为进行生产而消耗的外购各种动力等支出的费用。
（4）工资及福利：
按照工资总额计入成本费用的职工工资和按照规定的从成本费用中提取的职工福利费。
（5）折旧费：
以固定资产原值（工程费用、固定资产其他费、预备费用及建设期贷款利息之和）为基数，按照固定资产折旧率计算提取的折旧费。
折旧的方法一般采用平均年限法。
（6）修理费：
计入成本费用的固定资产等的修理费。
（7）其他制造费：
指企业制造费中扣除直接工资及福利费、折旧费和修理费后的其他各项费用。
（8）摊销费：
无形及其他资产费用规定年限平均摊销。
无形资产按不少于10年，其他资产按不少于5年平均摊销。
（9）其他管理费：
指管理费用中扣除工资、折旧费、修理费和无形及其他资产摊销费以外的其他各项费用。
（10）财务费用：
主要为利息支出，建设投资贷款利息支出（年利率为6.723%）。
3.2.4经营成本
经营成本指生产成本费用扣除固定资产折旧费、无形资产及其他资产摊销费和财务费用后的成本费用。
3.2.5编制生产成本费用等估算表
按生产负荷估算生产成本费用，编制《总成本费用估算表》和《制造成本估算表》。
3.3销售收入、销售税金及附加
3.3.1销售收入
本项目产品为萘、甲基萘1000吨/年，碳纤维沥青8000吨/年，和副产品燃料油4000吨/年。
详见《销售收入及税金估算表》。
3.3.2税金及附加
税金包括增值税、销售税金和所得税。
销售税金及附加为营业税、城市建设维护税和教育费附加。
详见《销售收入及税金估算表》。
3.4利润和所得税
所得税税率为33%，
根据《企业会计制度》〖财会[2000]25号〗和集团公司《会计核算办法》（2003年）规定，在税后利润中提取10%的盈余公积金和10％的公益金。
3.5财务评价指标计算
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