绿色化工项目15000吨碳酸二甲酯项目建议书.docx

1、绿色化工项目15000吨碳酸二甲酯项目建议书羰基合成绿色化工产品15000吨/年碳酸二甲酯项目建议书技术依托单位： 西南化工研究设计院建 设 单 位： 兖 矿 鲁 南 化 肥 厂编 制 单 位： 兖 矿 鲁 南 化 肥 厂西南化工研究设计院二三年三月编制人员：西南化工研究设计院： 兖矿鲁南化肥厂： 吴永国、 张文革、审 定： 李长安1 项目建设的目的和意义1.1 建设单位概况1.2 技术依托单位概况1.3 碳酸二甲酯产品简介1.4 建设项目的意义2、 产品市场预测及产品市场分析3、 产品方案和生产规模4、 工艺技术初步方案4.1 工艺概况4.2 工艺流程5、 原材料、燃料和动力供应5.1 主要

2、原材料、年需用量及供应来源5.2 水、电、汽等公用工程5.3 土建6、 环境保护6.1 主要污染源与污染物处理6.2 废气排放标准7、 工厂组织与劳动定员8、 项目实施初步规划8.1 项目实施规划要点8.2 项目实施初步规划9、 投资估算与资金筹措9.1 投资估算9.2 资金筹措10、 市场及预期经济效益10.1 市场需求及总价值10.2项目计算期10.3固定资产及折旧10.4产品成本估算10.5碳酸二甲酯效益 10.6社会效益初步分析11、 结论与建议 1、项目建设的目的和意义1.1 项目建设单位基本情况本项目拟由兖矿鲁南化肥厂（以下称鲁化） 承担。鲁化系兖矿集团公司所属独立法人企业,该厂原

3、系省属国家大型一档化工综合企业。1999年由山东省决定划拨兖矿集团。兖矿集团公司总部位于山东省邹城市,省属国家特大型企业。兖矿集团股份有限公司1998年分别在纽约、香港、上海三地上市，该集团资产总额约为160亿元，年销售收入120亿元，年利润7亿元。兖矿鲁南化肥厂目前有200000t/a合成氨及配套320000t/a尿素生产装置，100000t/a甲醇装置，24000Nm3/h氧气的空分装置，该厂于2002年新建一套25000KW的热电联产工程，拥有富余的公用工程。该厂采用的美国德士古（Texaco）水煤浆气化以及NHD气体净化技术和自主开发的多喷嘴新型气化炉技术，锻炼了一批高素质、懂管理的煤

4、化工人才队伍，为下一步煤化工的发展打下了良好的基础。鲁化于1999年成立的鲁南高科技化工园区，2000年4月5日被省政府批准为省级高新技术产业开发区，享受省级高新技术产业开发区的各项优惠政策。鲁南高科技化工园区依靠鲁化的技术、人才和资源优势，特别是在煤化工方面的优势，将大力发展煤化工、精细化工及其它相关高新技术产业，以加快高新技术产业的步伐。兖矿鲁南化肥厂现有资产总额16亿元，销售收入亿元，2002年利润4000万元，该企业通过了ISO9002质量体系认证，是全国320家“重合同守信用企业”之一，拥有世界先进的德士古水煤浆加压气化技术及气体净化制合成氨技术，建有水煤浆气化及煤化工国家工程研究中

5、心。该厂荣获1978年国家科学大会奖、1994年国家科技进步一等奖，是国家和山东省规划的现代煤化工基地和示范工厂。目前由兖矿集团和联工发公司合资建设投资25亿元的的新型气化炉和20万吨醋酸项目以及干煤粉气化和煤间接炼油技术项目（国家开发）正在建设.1. 2项目技术依托单位:西南化工研究设计院始建于1958年，通过40余年的发展，聚集了强大的科技力量和人才。完成科研项目400余项，有148项获得国家和省、部级科技进步奖，是集科学研究、技术开发、工程设计、技术咨询、信息调研、产品生产和内外贸易为一体的大型重点科研机构。同时，国家碳一化学工程技术研究中心和国家变压吸附工程技术研究推广中心均以本院为依

6、托单位，全国气体标准化技术委员会秘书处设于西南院，西南院是煤化工专业委员会和天然气化工专业委员会挂靠单位。 西南院主要从事的技术领域有烃类转化工艺及催化剂，低压甲醇合成工艺及催化剂，甲醇下游产品开发，乙炔化学，变压吸附气体分离技术和成套装置，精细化工产品等。 西南院是首批获得直接外贸权的科研单位之一。西南院其中10余项成果达到或超过世界先进水平，就此成果大部分已在工业生产中推广应用。同时，西南院还大力发展了自己的科技产业，近三年来销售收入已超过亿元。为了满足国民经济需要，西南化工研究设计院从八十年代初开始“液相法甲醇氧化羰基化合成DMC的小试研究，并承担了国家“九五”科技攻关项目“液相法甲醇氧

7、化羰基化合成DMC模试研究”的研究开发任务，由C1化学工程技术研究所具体实施，该任务于1998年通过了国家科委组织的放大试验验收。1999年以后，西南化工研究设计院C1化学工程技术研究所和中国科学院成都有机化学研究所合作，在由成都有机所开发出的新型催化剂的基础上，共同开发液相法甲醇氧化羰基化合成DMC的新工艺。到2002年底止，该催化剂已在小试、模试和中试装置上完成了各种条件试验，试验结果表明，以目前的技术水平，无论是生产工艺还是催化剂性能都较1998年国家验收时有了大幅度的提高，具体体现在：生产实现了全流程的连续生产，操作简便稳定；催化剂催化效率高，寿命长；反应尾气残氧低，没有循环尾气压缩引

8、起爆炸的危险；在设备材质选用普通材料的情况下，腐蚀情况轻微，从根本上突破了液相法生产DMC的一个难关。从各项技术经济指标来看，已经达到或超过国内最高水平，已具备15000吨/年工业化的前景。1.3 碳酸二甲酯产品简介碳酸二甲酯(dimethyl carbonate,简称DMC)是一种面向21世纪的“绿色”有机化学品；碳酸二甲酯常温时是无色透明、略有刺激性气味的液体，1992年在欧洲作为非毒性物质注册登记，由于其分子结构中含有甲基、甲氧基和羰基而具有多种化学反应性能，可替代剧毒的硫酸二甲酸、光气作甲基化、羰基化试剂，用于农药、医药中间体的合成，是生产聚碳酸酯，异氰酸酯、氨基甲酸酯的重要化工原料；

9、碳酸二甲酯分子中的氧含量高达53%，亦有提高辛烷值的功能 ,可替代甲基叔丁基醚（MTBE）作燃油添加剂，提高燃油经济性，减少尾气污染；碳酸二甲酯也是性能优良的溶剂，不但与其它溶剂的相溶性好，安全性高，还具有较高的蒸发温度及蒸发速度快等特点，可以作为低毒溶剂用于染料、涂料和油漆的溶剂，医药行业用的溶媒介质，无水锂离子电池电解液，清洗剂，喷雾剂等。具有良好的反应性，已成为国内外化工界研究的热点。碳酸二甲酯的推广及开发应用将带动高分子合成、医药农药工业、有机化工、精细化工及环保等行业的进步，促进国民经济的可持续发展。碳酸二甲酯产品应用及生产技术开发近十年引起了国内外化工界的广泛重视，化工部在“八五”

10、和“九五”期间都将其合成技术作为重点项目，作为非毒性化学品，碳酸二甲酯的应用范围将越来越广，国内外专家一致认为碳酸二甲酯将是下一个世纪有机化工发展的新基石，碳酸二甲酯的推广及开发应用将带动高分子合成、有机化工、精细化工等相关行业，促进绿色化学化工的发展。1.4 建设项目的意义我国碳酸二甲酯研究和开发始于80年代，最初由化工部西南化工研究院开发，十年来，我国化工科技界十分重视碳酸二甲酯的研究与开发，国家科委、经贸委、国家自然科学基金会、化工部等部门均将合成碳酸二甲酯的研究列为国家“八五”、“九五”攻关项目，近年又有中科院成都有机所、浙江大学化学系、华东理工大学、华南理工大学等单位分别承担有关科研

11、攻关任务，对碳酸二甲酯的生产工艺进行了研究，并在国内成了近十套千吨级酯交换装置，但迄今为止，国内羰基合成碳酸二甲酯项目生产未见大型万吨级工业化报道，国外羰基合成碳酸二甲酯技术对我国进行封锁，不进行技术转让，因此开发万吨级碳酸二甲酯项目具有划时代的意义。 2 产品市场预测 2.1产品主要应用领域碳酸二甲酯是近年来发展起来的一种环境友好“绿色”有机化工产品。它具有与水相近的物理性质，其羰基和甲基上的碳原子均易受亲核试剂的进攻而发生羰基化和甲基化反应，在化学合成中可代替硫酸二甲酯作甲基化试剂、代替光气作羰基化试剂。2.1.1代替硫酸二甲酯(DMS)、卤代甲烷(CH3X)等作甲基化剂。a.合成有机中间

12、体二甲基对苯二酚、苯甲醚等。b.合成医药产品安乃近、咖啡因、安替比林、氨基比林、甲氧基嘧啶等；c.合成农药产品甲胺磷、乙酰甲胺磷等。d.合成烷基芳基胺 烷基芳基胺是染料、香料和植物保护剂的重要原料。2.1.2 代替光气作羰基化剂。a.生产聚碳酸酯采用碳酸二甲酯路线可生产高质量的聚碳酸酯，作为制造光电子产品的原材料。b.生产异氰酸酯 MDI、TDI是生产聚氨酯泡沫塑料的原料，还用于制杀虫剂，除草剂等，市场需求极大。c.生产丙烯基二乙二醇碳酸酯(ADC/高透明树脂)等。d.制聚碳酸酯二醇PCD。e.生产氨基甲酸酯类农药(如杀虫剂西维因、呋喃丹等)f.制长链烷基碳酸酯。g.制均二氨基脲 。h.制痢特

13、灵中间体 。2.1.3 作低毒溶剂使用碳酸二甲酯还是良好的溶剂，蒸发快，可以与醇，酮等有机溶剂混合，与水也有一定的互溶度，既没有毒性，与水的混合物也很容易分离。碳酸二甲酯比石油烷烃脱脂能力高，可以代替氟氯烃，三氯乙烷作清洗剂，用作涂料、药品生产中的溶剂，无水锂电池的电解液成分以及石油馏分的脱沥青，脱金属溶剂；碳酸二甲酯作为CO2的载体，也开始用于喷雾剂的溶剂。非毒性化学品碳酸二甲酯在溶剂领域的应用范围将越来越广。2.1.4 作燃油添加剂碳酸二甲酯还可以作为汽油添加剂，以提高汽油的辛烷值并抑制CO和烃类的排放。碳酸二甲酯中的氧含量高达53%，比甲基叔丁基醚（MTBE）18%高得多，对促进燃油的完

14、全燃烧及减少汽车尾气的污染有极大好处；随着MTBE的大量使用，原料异丁烯将不能满足供应，而且，美国EPA最近已开始调查MTBE对人体健康的影响问题。碳酸二甲酯作为燃油添加剂已引起国内外的广泛重视，已有许多碳酸二甲酯作为燃油添加剂使用的专利。很多科研院所对碳酸二甲酯作为汽油添加剂进行了调和辛烷值、氧含量、热值、蒸汽压、凝固点、水溶性等理化试验，结果表明，碳酸二甲酯作为汽油添加剂具有良好的应用前景。2.2 产品市场分析2.2.1 国外主要生产厂家情况意大利、西班牙、日本、美国是世界上主要的碳酸二甲酯生产国家，主要生产厂家见表1：序生产厂家生产能力生产方法备 注1意大利Enichem30000t/a

15、液相氧化2日本Daicel50000t/a液相氧化3西班牙50000t/a液相氧化采用Enichem技术4日本Ube3000t/a气相氧化5美国PPG30000t/a酯交换由1000t/a光气法扩建6美国Texaco5000t/a酯交换7德国Bayer10000t/a酯交换8法国SNPE2000t/a光气法9德国BASF2000t/a光气法10中国（合计）20000t/a酯交换、羰基合成、光气总计222000t/a意大利Enichem公司30000t/a是目前世界上装置液相氧化羰基合成法运行最久的装置，该公司并且于1997-2000年已向西班牙和日本Mitsu公司转让技术，前者建成了50000

16、t/a，后者曾合股成立Mitecs公司，共同开发碳酸二甲酯，但因其它原因，并未建成生产装置。另外，日本Daicl公司自行开发并建成50000t/a装置。使液相氧化羰基合成法生产能力达到130000 -150000 t/a。日本Ube公司在研究草酸二甲酯时，偶然开发出了气相氧化羰基合成法，并建成3000t/a生产装置，该装置成为世界唯一一套气相氧化羰基合成装置，一度曾计划扩建至30000-50000t/a装置，因中国生产能力迅速崛起和受到其国内液相氧化羰基合成法装置的激烈竞争而取消。酯交换法以美国PPG公司和Texaco公司及德国Bayer公司为代表，分别建有30000t/a、5000t/a和1

17、0000t/a生产装置。目前世界总生产能力达到200000t/a，2001年实际产量约170000t/a。 2.2.2 国内主要生产厂家情况我国目前碳酸二甲酯生产厂家10多家，见表2：序号生产厂家生产能力t/a生产方法备 注1唐山朝阳化工总厂8000酯交换法正上第3套4000t/a2铜陵有色金泰精细化工厂3500酯交换法3河南濮阳氯碱厂4000酯交换法未达产4安徽阜阳化工总厂2500酯交换法5枣阳化学工业总公司1000酯交换法6山东泰州江威化工厂2000不详7淄博宝鼎化工有限公司1000不详8 重庆长风化工厂500光气法9上海吴淞化工厂1100光气法10上海申聚化工厂2000光气法11兴利华公

18、司4000羰基合成总计296002002年国内总产量约12000t/a，国内市场主要由表2中前4名厂家提供，其中以唐山朝阳化工总厂产量最高，2001年达6000-7000t，2002年计划达到9000-10000t。2.2.3 市场预测化工产品一般都经过投入期、成长期、成熟期和衰退期，我们认为目前碳酸二甲酯市场正处于成长期，由于该产品所具有的低毒特性和多种反应性能，国内近5年新上近20家制药厂已选择该产品作甲基化剂、羰基化剂及溶剂等，以提高生产过程的清洁性和安全性。产品应用领域正在迅速拓展。国内对碳酸二甲酯生产技术开发，进展很快，已达到或接近世界先进水平，但是产品应用还处在起步阶段，今后几年内

19、将迅速发展。国内碳酸二甲酯主要作医药、农药原料，约占需求总量85%，其次是试剂、电解质配料，约占13%。用作光电材料和食品添加剂正在起步，约占2%。1993年700吨，1995年5000吨，2001年10000吨。国外15%产品生产PC这一用途国内尚处于研究阶段。上海已开始筹建十万吨级PC生产装置，拟走碳酸二甲酯碳酸二苯酯（DPC）+双酚A 聚碳酸酯（PC）路线。第一期工程30000t/aPC将于2003年底投产，因此我们预测2004年底国内市场需求量将达30000t/a,2005年国内销售量将达45000t/a（该装置原计划利用光气生产碳酸二甲酯，由于国内碳酸二甲酯价格的日趋合理，该装置为节

20、约投资，拟向国内采购碳酸二甲酯，届时，将是国内最大的碳酸二甲酯用户）。更重要的是，随着我国加入WTO，国内国际市场界线日渐淡化，全球经济一体化逐渐增强，亚洲地区除日本外仅中国拥有生产技术并建有生产装置，同时具有丰富的原材料资源。日本作为资源匮乏和劳动力成本昂贵的碳酸二甲酯生产国，受我国生产优势的挤压，生产厂家已被迫停产或减产，使用碳酸二甲酯的厂家已转而向我国采购。唐山朝阳化工总厂今年制订的销售目标为产品80%出口，主要出口地为日、韩、美。鉴于此，碳酸二甲酯的市场，特别是国际市场还有很大发展余地，碳酸二甲酯产品前景乐观。3 产品方案和生产规模3.1 产品方案 碳酸二甲酯目前主要用于生产医药、农药

21、中间体，用于生产聚碳酸酯（PC）将是主要用途。鲁南化肥厂15000t/a项目主要是利用我厂公用工程优势，调整产品结构，建设年产15000吨装置，为今后建设聚碳酸酯作好准备。3.2 建设规模 公称能力：15000t/a; 设计能力：50t/d。 年操作日：主体装置以300天计算。4 工艺技术初步方案 4.1 产品主要生产方法碳酸二甲酯的生产主要有三种工艺路线：光气法、酯交换法和羰基合成法。其中光气法最早是1918年Hood Murdock提出的氯甲酸甲酯与甲醇共沸制取碳酸二甲酯的方法，主要反应式为： COCl2 + CH3OHClCOOCH3 + HClClCOOCH3 + CH3OH(CH3O

22、)2CO + HCl该法由于污染太严重、生产安全性差已被淘汰；日本Ube公司则在研究草酸二甲酯时，偶然开发出了气相氧化羰基合成法，主要反应式为：2NO + 1/2O2N2O32CH3OH + N2O32CH3ONO + H2O2CH3ONO + COCH3O）2CO + 2NO该反应分两步进行，第一步是NO、甲醇和氧气反应生成亚硝酸甲酯，第二步反应CO与亚硝酸甲酯反应生成DMC和NO。该法仅日本Ube公司建成了6000t/a装置。目前具有工业意义的合成路线有两条，一是以CO、O2和甲醇为原料的甲醇液相氧化羰化法，即煤化路线,国外以意大利Enichem公司为代表，国内西南化工研究院羰基合成工业化

23、技术。反应原理为:2CH3OH + CO + 1/2O2(CH3O)2CO + H2O 第二条具有工业意义路线是以CO2、环氧丙(乙)烷和甲醇为原料的酯交换法，即石化路线。石化路线选用价廉的CO2(一般由废气回收)，而煤化路线采用CO和O2(由煤气化、变压吸附分离CO和空分制O2)为原料；石化路线联产丙(乙)二醇(也可看作生产丙/乙二醇的新工艺)，石化路线(酯交换法)在合成DMC的酯交换法中，较有意义的是以碳酸亚乙（丙）酯与甲醇进行酯交换合成DMC,主要反应原理为：c4h6o3+ 2CH3OHHOCH2(CH2)CH2OH +（CH3O）2CO该工艺路线国际上以美国Texaco公司开发工艺为代

24、表，国内以河北唐山朝阳化工总厂工艺为代表。此工艺路线从环氧丙（乙）烷出发，先和二氧化碳合成碳酸亚丙（乙）酯，在催化剂的作用下，与甲醇进行酯基交换，从而实现联产DMC和丙（乙）二醇。以唐山朝阳化工总厂酯交换法装置事实上有三个主要产品，碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丙二醇。碳酸丙烯酯除生产其它酯类外还广泛应用于合成氨脱碳，在价格较好时，可单独作产品销售。丙二醇可用于不饱和聚酯树脂和合成TDI、MDI的原料。副产品丙二醇相对主产品是一把双刃剑，价格好销售畅可降低碳酸二甲酯成本，反之，则会导致碳酸二甲酯成本升高。4.2 本项目工艺流程简述(工艺设备详见附表4.1)由空气分离系统送来的氧气经过缓冲罐减压后，与

25、经过变压吸附PSA提浓和精脱硫的经压缩机升压至，后进入反应器；甲醇经甲醇泵加压后进入反应器；催化剂从反应器顶部进入反应器，与来自空分的氧气在催化剂作用下反应生成DMC和少量的水。生成的DMC及少量的水和未反应的甲醇从反应器冷却后，进入粗品贮槽供精馏，合格DMC产品采出到成品储槽，计量包装。精馏分离出来的甲醇又返回合成工段作为原料使用。未反应的尾气经过解吸返回反应器重新使用，催化剂经过固液分离后回收，返回催化剂生产厂家再生处理合格，然后循环使用。5 原材料、燃料和动力供应5.1 主要原材料、年需用量及供应来源原料甲醇：年用量为12000吨，为本厂产品、价格2000元/吨原料气CO：原料气CO年消

26、耗量7.5106 Nm3，利用鲁化Texaco合成气通过变压吸附PSA及精脱硫提浓净化即可得到，变压吸附的尾气可回收到合成氨系统。提浓净化后的CO原料气暂按1.5元/Nm3考虑。原料气O2：原料气O2年消耗量3.72106 Nm3，现氧气向项目供应暂按0.50元/Nm3考虑。5.2 水、电、汽等公用工程本项目拟依托鲁南化肥厂合成氨及甲醇等化工装置建设，其年需求量见下表：（附表5.1）序号项目年消耗量备 注1循环水7.32106吨需建设循环水系统2电19.38106/KWh3汽2.33105吨10kgf/cm35.3 土建（详见附表5.2）本项目的建设拟依托公用工程能力富余，配套建有CO和O2装

27、置的鲁南化肥厂。本项目建构筑物主要有综合控制楼、精馏合成框架（钢混或钢架结构）、办公楼等。本项目拟建于1996年为鲁化二期工程接续项目及今后发展的预留空地，面积约2平方公里，位于现化肥主体生产装置的西面，是理想的建厂地点。建设在鲁化，还能充分利用或借鉴企业多年从事有机化工生产经验、有先进的管理体系及生产指挥系统、较强的技术力量、成功的营销网络,便于项目建成后迅速达产和产品销售。6 环境保护6.1 主要污染源与污染物处理6.1.1 废气本项目废气主要两来源：一是提浓CO的废气，主要成份是H2、CO、CO2、N2等。二是合成施放气，主要成份是CO、CO2等。装置依托合成氨、甲醇装置建设，并入合成氨

28、造气处理系统。由于装置依托鲁化合成氨、甲醇装置，并入其废气处理系统。6.1.2 废水本项目废水主要是合成反应器冲洗废水和脱水塔釜排放废水。合成反应器冲洗废水排放量约10m3/d，排放成份铜盐1-2%（wt），甲醇1-5%,碳酸二甲酯0.1-0.5%。属间断排放， 脱水塔釜排放废水排放量约300kg/h,主要成份：甲醇0.1-1%(wt)，碳酸二甲酯1%（wt）。排放方式为连续排放，Texaco气化装置制煤浆。6.1.3 固体废弃物本项目固体废弃物为废催化剂，排放量约为1.2t/d，主要成份是二价铜盐。属贵金金属盐，不外排。间断排放收集送厂家回收再生，回收价格约5000元/吨，可冲减产品成本。6

29、.2. 废气排放标准本项目废气排放执行大气污染综合排放标准GB162971996中二级标准，废水排放执行污水综合排放标准GB8797-1996中一级标准；噪声执行工业企业噪声控制规范GBJ87-1985及工业企业厂界噪声标准GB12348-1990。（详见附表6.1）7、 工厂组织与劳动定员本装置建成后实行工厂一级管理体制，项目定员70人。8、 项目实施初步规划8.1 项目实施规划要点项目实施的第一控制点是技术开发方提供正式的工艺软件包。第二控制点是自主开发的管式反应器及压缩机、循环机的制造与交货。第三控制点为本项目的依托企业对原料CO、甲醇及水、电、气、汽等公用工程的配套供应。第四控制点是向

30、国家和兖矿有关部门申请部分资本金的申请。8.2 项目实施初步规划2003年7月8月，可行性研究报告编制、审查和批复。2003年8月-9月，10000t/a工艺软件包的编制、审定。2003年9月-12月，初步设计和施工图设计。2003年12月-2004年4月土建施工和设备定货。2004年4月-6月设备交货。2003年7月-9月安装调试、试车。2004年10月投产。9、 投资估算与资金筹措9.1 投资估算（详见附表9.1）本投资系15000t/a碳酸二甲酯装置初步估算，费用内容包括主要生产项目、辅助生产项目、公用工程及其它工程项目等全部费用。经初步估算，项目总投资8812万元，其中：建设投资5700万元；建设期利息99万元；其它费用1240万元；常规预备费用360万元；全额流动资金1413万元（含铺底流动资金300万元）9.2、 资金筹措本项目需筹措总投资8812万元。资金筹措拟定如下：申请银行贷款3000万元，建设期按1年计算，建设期利息67万元。以高新技术项目向国家和兖矿申报投入资本金3000万元。自筹建设资金1812万元全额流动资金1000万元中铺底流动资金300万元自筹，其余700万元申请商业银行贷款。10、 经济效益初步评价10.1 市场需求及总价值目前，我国