年产100000吨甲酸生产装置可行性实施报告.docx

1、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11.1 概述11.2 研究结论22、 市场预测32.1 国外市场情况预测32.2 产品价格的分析及变化趋势123、 产品方案和生产规模133.1 产品方案133.2 生产规模133.3 产品质量目标134、 工艺技术方案144.1 工艺技术方案的选择154.2 工艺流程和消耗定额174.3 主要工艺设备184.4 自控技术方案185、 原辅材料及动力供应195.1 原材料供应195.2 公用工程供应206、 建厂条件和厂址方案206.1 建厂条件206.2 厂址方案217、 环境保护227.1 厂址

2、及环境现状227.2 执行的环境质量标准及排放标准227.3 建设项目的主要污染源及污染物227.4 环境保护及综合利用238. 结论231. 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

3、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

4、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

5、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1.97107扩建能力2甲醇吨/年1695现有装置供应3氢氧化钾吨/年2114工艺水吨/年15000五、公用工程消耗1新鲜水

6、吨/小时1252循环水吨/小时17503电度/小时3664蒸汽吨/小时275仪表空气Nm3/小时946冷量GJ/hr1.352. 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（GB209396）对甲酸产品划分为三种规格，其具体指标如下：表21 甲酸产品质量指标（GB209396）指标名称优级品一级品合格品外

7、观（PtCO标准溶液）号1020甲酸 %9085.085.0稀释试验（酸=水=1:3）放1小时 不浑浊合格氯化物（以cl-计） %0.00300.00500.020硫酸盐（以SO42-计） %0.00100.00200.050 铁（以Fe3+计） %0.00010.00050.0010蒸发残渣 %0.00600.0200.080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22。表22 甲酸甲酯企业标准指标名称指标含量（ % ）98% 相对密度（d42

8、0）0.9720.978沸程（31.534.5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23 甲酸的主要物理性质项目数据凝固点 8.4折射率 n20p1.3714气化热 KJ/Kg502燃烧热 KJ/mol263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（

9、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24 MF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 n20p1.3433气化热 J/g502比热溶 J/g2.472.1.1.4 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

10、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22。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

11、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22 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10003000t，1995年底以前产量约3000

12、0t。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

13、升，1990年消耗量约1.82.0万吨，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

14、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

15、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、

16、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27。表27 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CalancsePampa,Texas2.04丁烷氧化法英国BP ChemicalsHull5.5轻油氧化德国Chemische WerkHuls BASFMarlLudwigshafen1.019.3甲酸甲酯法意大利Perstorp SPAPol

17、ioli SPA CastellanzaVercelli0.71.0甲酸钙法甲酸钠法挪威Norsk ILydroPorsgrunn1.1甲酸钙法芬兰Kemira chemicalOyOulu4.8甲酸甲酯法俄罗斯S.Kirov WorksTcechmashimporYcravanSaratovLesogorsk1.04.04.0轻油氧化甲酸甲酯法甲酸甲酯法印度Gujarat NarmadaValley FertilizerPerijar ChemicalsKrala Acids &ChemicalsAnkeswarBharuch0.50.110.14日本大赛璐旭化成大分大阪0.550.65印尼

18、W.Jave1.0甲酸甲酯法韩国Korca Fertilizer0.55甲酸甲酯法马来西亚ASidkensdm BhdJenka2.0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210。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

19、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211。表211我国甲酸历年出口量（吨）年份进口量出口量19929519199398541994101331995619519964383199711525015199833395632199963557507200095689950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

20、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

21、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35003800元/吨，是

22、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38004500元/吨（9295%的甲酸售价在45005500元/吨）。国外1996年产85%甲酸的价格一直在650800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500550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

23、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GB209396中一级品标准（参见表21）。（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31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% Max4. 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Berth

24、elat以一氧化碳和氢氧化钾为原料制备甲酸获得成功，到1936年GayLussal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

25、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、SDBethlechem Stell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

26、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

27、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41。表41 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1885195270年代中期80年代初期甲酸收率 % 9095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9095%908598%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