1万吨年二甲醚工程可行性研究报告.docx
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1万吨年二甲醚工程可行性研究报告
1万吨/年二甲醚工程
可行性研究报告
1.总论
1.1概述
1.1.1项目名称、主办单位、企业性质及法人
1.1.2编制依据和原则
1.1.3项目提出的背景和必要性
1.1.4可行性研究的范围
1.2研究结论
1.2.1研究的简要综合结论
1.2.2存在的主要问题及建议
1.2.3主要技术经济指标
2.市场预测及开拓
2.1产品现状及用途
2.2国内外市场供需预测
2.2.1国外市场供需预测
2.2.2国内市场供需预测
2.2.3DME民用燃料市场预测
2.2.4DME车用燃料市场预测
2.2.5目标市场分析
2.3价格分析
2.4竞争能力分析
3.产品品种、规模及规格
3.1产品品种
3.2建设规模
3.3产品规格
4.工艺技术方案
4.1工艺技术方案选择
4.1.1国内外工艺技术概况
4.1.2工艺技术方案和原料路线的确定
4.1.3引进范围说明
4.1.4工艺流程概述及消耗定额
4.2主要工艺设备一览表
4.3设备设计说明
4.3.1设备选择材料原则
4.3.2主要设备选型设计说明
4.4自动控制方案
4.4.1设计依据
4.4.2自动化水平
4.4.3主要仪表选型与配置
4.4.4过程控制与安全联锁
4.4.5装置环境特征
4.4.6仪表动力供应
4.4.7仪表防护措施
5.原材料、辅助材料及动力供应
5.1原料供应及来源
5.2原料、辅助材料用量
5.3动力用量及来源
6.建设条件和厂址方案
6.1装置的地理位置
6.2地形、地貌概况
6.3气象条件、水文资料
6.4工程地质、水文地质
7.公用工程及辅助设施
7.1总图运输
7.1.1总平面布置
7.1.2竖向、道路及土方工程
7.1.3产品储运
7.2给排水
7.2.1工厂现状
7.2.2新装置给排水方案设计说明
7.2.3水消防系统
7.3供电及电讯
7.3.1电源状况
7.3.2用电负荷及负荷等级
7.3.3供电方案及供电系统
7.3.4配电室及主要设备
7.3.5电讯
7.4车间分析化验
7.4.1设计范围与任务
7.4.2布置说明
7.4.3仪器选型
7.4.4定员编制
7.5土建工程
7.5.1土建工程方案的选择和原则确定
7.5.2地基与基础
7.5.3抗震设计
8.节能
8.1能耗指标及分析
8.2节能措施
9.环境保护
9.1编制依据
9.2本项目采用的环保标准
9.3主要污染源及主要污染物
9.4控制污染的初步方案
9.4.1废气制理
9.4.2废水、废液处理
9.4.3废渣处理
9.4.4废气排放一览表及环保措施
9.5噪声治理
9.6绿化概况
9.7环境监测体系
9.8环保管理机构及定员
9.9环保投资概算
10.劳动保护与安全卫生
10.1生产过程中职业危害因素的分析
10.2生产过程主要物料的危害特性
10.3职业安全卫生防护的措施
10.3.1安全技术措施
10.3.2工业卫生措施
10.4劳动保护设施投资估算
11.消防
11.1工程的消防环境现状
11.2工程的火灾危险性类别
11.3消防设施与防火措施
11.4消防投资估算
12.项目组织和劳动定员
13.项目实施进度计划
14.投资估算及资金筹措
14.1编制说明
14.2编制依据
14.3建设投资估算及投资分析
15.财务分析
15.1基础数据
15.1.1产品方案及生产规模
15.1.2项目投资与资金来源
15.1.3经济计算与建设
15.1.4资金使用规划
15.1.5固定资产折旧费与无形、递延资产摊销费
15.1.6产品价格及税率
15.2财务分析
15.2.1成本估算
15.2.2销售收入、利润及税金
15.2.3投资利税率与投资利润率
15.2.4资金来源与运用和资产负债分析
15.2.5现金流量及财务评价指标
15.2.6其他重要财务指标
15.2.7清偿能力分析
15.2.8不确定性分析
15.3财务评价结论
15.4主要计算报表
附表目录
1．指标汇总表
2．敏感性分析表
3．损益表
4．资金来源与运用表
5．资产负债表
6．现金流量表（全部投资）
7．现金流量表（自有资金）
8．投资计划与资金筹措表
9．流动资金估算表
10．固定资产折旧、无形及递延资产摊销估算表
11.销售收入、销售税金估算表
12.总成本费用估算表
13.原材料费用估算表
14.燃料及动力费用估算表
15．工资及福利费用估算表
16．物料平衡表
附图目录
1.总平面图
2.工艺流程图
3.一次主接线图
1总论
1.1概述
1.2.1项目名称、主办单位、企业性质及法人
项目名称：
xxx有限责任公司1万吨/年二甲醚装置（简称1万吨/年二甲醚装置）。
主办单位：
xxx有限责任公司
企业法人：
任晓善
1.2.2编制原则
编制原则:
（1）以提高集团公司总体经济效益为中心,尽量采国内外二甲醚生产最先进的工艺技术,使项目建成后能达到国内、国际先进水平。
（2）该项目属现有化工产品甲醇深加工装置,应与现有xx技改后的生产装置配套设计。
（3）本着技术先进、可靠、经济、合理的原则,除国内目前尚不具有的工艺技术和尚不能生产的部分关键设备、材料、部件，设计考虑引进其它均立足国产化外。
（4）设计中注意节省投资，合理布置新装置总图，充分利用xx集团公司现有公用工程、辅助工程设施和条件。
（5）认真贯彻国家和地方有关环境保护的各项法令、法规，搞好三废治理，并执行“三同时”的原则。
（6）严格执行国家和地方关于消防、安全生产、工业卫生、劳动保护工作的有关法规、规定，采取有效措施改善劳动条件，确保安全生产。
1.2.3项目提出的背景和必要性
xx有限责任公司地处四川省，位于长江东岸，水路、陆路运输极为方便,，xx始建于二十世纪六十年代，是我国最早引进以天然气为原料生产合成氨和尿素的化肥企业。
三十多年来，xx不断稳步发展，为国家的农业生产和国民经济发展均作出了巨大贡献。
尽管xx已成为四川省、西南地区乃至全国的重点大型骨干企业，但由于化肥属低利润的产品，且原料（天然气）价格逐年提高，企业经济效益越趋低下。
随着我国西部大开发的深入实施和加入WTO后所面临的国际市场竞争的严峻挑战，为了企业的生存和发展，xx决策层认为，要企业能持续发展，增强市场竞争力和抗风险能力，在稳定、发展现有产品生产的同时，还要开发有高技术、高附加值、高市场占有率的有机产品，使xx形成化肥有机生产系列配套产品为骨架的“重化工基地”，走综合性现代化工联合企业之路。
xx结合本厂实际情况，按照企业“十五”和“2010年发展规划”的设想”，拟利用当地丰富的天然气资源优势，生产有机化工和燃料能源产品——40万吨/年甲醇、10万吨/年二甲醚。
二甲醚（Dimethylether，DME）又称甲醚，分子式为CH3OCH3，是无色、无毒气体或压缩液体，常温下为气态，沸点-23.9℃，凝固点-140℃，气体相对密度1.62（空气为1），可溶于水与乙醇。
二甲醚用途广泛，因其沸点较低、汽化热大、汽化效果好，其冷凝和蒸发特性接近于氯氟烷而价格却比其低，因此是取代氯氟烷作为冷冻剂的主要化工产品；因其不污染环境，对臭氧层几乎没有破环作用，在水中的溶解度大、毒性微弱等特性决定了二甲醚取代氯氟烷成为日用化学品、喷塑、胶粘剂等的气雾抛射剂。
二甲醚作为氯氟烃的替代物，在气雾剂制品中显示出良好的性能，不污染环境，对臭氧层破坏系数几乎为零。
作为气雾剂制品，具有使喷雾产品不易致潮的特点，是一种新一代理想的气雾推进剂。
由于二甲醚作为燃料，燃烧性能好、热效率高，可实现无烟燃烧，大大减少汽车尾气中污染物的排放、降低发动机噪音等，其最大的潜在用途是城市煤气、液化气、汽车燃料的代用品，被誉为21世纪最为理想的洁净优质燃料和新能源。
随着燃料级二甲醚作为民用和车用燃料的需求量大幅增加，不久的将来，二甲醚生产一定会有飞跃发展，其市场将非常广阔。
xx和xx工程工司联合拟建的1万吨/年二甲醚装置，结合合成一车间正在进行的“双甲技改工程”，拟以甲醇为原料生产出气雾剂级和燃料级二甲醚产品，为xx掌握万吨级规模二甲醚生产技术，进行市场开拓，为xx10万吨/年二甲醚装置的新建作好技术和市场准备。
1.2.4可行性研究的范围
本可行性研究报告提出拟采用在建的双甲技改工程生产的甲醇产品为原料制造——气雾剂级和燃料级二甲醚产品二甲醚的可行性。
报告作重对二甲醚生产工艺技术、装置规模及所需配套的公用、辅助设施；产品市场情况；项目经济效益三大方面进行研究分析，提出工艺技术推荐方案，作出市场预测分析，投资估算，对企业经济效益进行财务分析，最后作出研究结论性意见。
1.2研究结论
1.2.1研究的综合结论
1.本项目符合国家产业政策和能源政策。
西部大开发为环保能源产品的开发带来难得的机遇。
公司积极调整产品结构，将天然气资源转化为环保型能源产品，建设二甲醚生产装置完全符合国家产业政策和能源政策。
对提高企业经济效益，增强市场竞争力和抗风险能力及可持续发展，将产生重的现实意义。
2．产品市场前景良好
二甲醚不仅是重要的化工原料，而且具有优越的环保性能，其最大的潜在用途是作为城市煤气和液化气民用清洁燃料及环保型能源车用燃料的代用品,随着燃料级二甲醚作为民用和车用燃料的需求量大幅增加，不久的将来，二甲醚生产一定会有飞跃发展，其市场将非常广阔。
3．工艺技术先进、可靠
本装置拟以甲醇为原料，采国xx工程工司提供的气相脱水制二甲醚的工艺技术,经脱水、精馏制得二甲醚产品，具有工艺流程短、能耗低、三废少、质量高等特点，使项目建成后能达到国内、国际先进水平，而且技术，可靠，国外已建有同类装置可借鉴。
4．充分依托xxx公司管理、资源优势
本工程充分依托（集团）公司人、才、物的内在潜力，充分发挥现有公用工程、辅助工程设施的作用，不仅可节约资金，而且还加快了建设进度。
5．本工程在研究中充分注意环境保护，对“三废”采取综合治理措施，所有派放物可达标派放，预产计投产后不会对环境造成污染。
6．本工程在研究中充分注意了安全、卫生、消防的有关法要求和，规定，采取有效必要的防范，建成投产后可保证安全生产和人身安全。
7.投资效益
本工程总投资为万元，项目建成投产后可为xxx公司增加销售收入（年均）万元，利税总额（年均）万元。
从财务评价看，本项目的内部收益率税前，税后为，高于行业基准收益率12%，盈利能力满足行业要求。
从项目各项效益指标及不定性分析的结果可以看出。
本项目具有一定抗风险能力，故本项目是可行的。
1.2.2存在的主要问题和建议
⑴燃料级二甲醚，目前没有质量标准，对其市场推广存在着不利因素，加之燃料级二甲醚是个新产品，存在着市场风险。
⑵．xx工程公司二甲醚装置从3000吨/年放大到10000吨/年，存在着技术风险。
2市场预测及开拓
2.1产品现状及用途
2.2.1产品性质及用途
二甲醚学名甲氧基甲烷，俗称甲醚，英文缩写DME（dimethylether）。
2.2.2产品性质
DME是一种无色可燃性气体或压缩液体，燃烧时火焰里常带光亮，且具有轻微的醚香味，室温下的蒸汽压力约为0.5MPa，它与液化石油气的物理性质很相似。
DME具有惰性，无腐蚀性，但在达到一定浓度时，具有刺激性和麻醉性。
与乙醚不同，DME在空气中长期暴露，不会形成过氧化物。
DME分子式为CH3OCH3，摩尔质量46.07，沸点-24.9℃，溶点-141.5℃，闪点-41.4℃，气体比重1.617（空气为1），液体比重0.66（21℃），临界温度128.8℃，临界压力5.15MPa，临界密度0.2714克/毫升，自燃温度350℃，着火点-27℃，在空气中的爆炸极限3.45-26.7%（体积），气体燃烧热1455KJ/mol，蒸发热（-24.8℃）467.4KJ/kg。
溶于水、乙醚、汽油、四氯化碳、苯、氯苯、丙酮及醋酸甲酯。
2.2.3产品用途
二甲醚是重要的化工原料，可用于许多精细化学品的合成，还可以作为合成汽油和烯烃的中间体；同时二甲醚在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途，可以替代部分氟氯卤代烃用作汽溶胶喷射剂和制冷剂；高浓度的二甲醚可用作麻醉剂；二甲醚最大的潜在用途是作为城市煤气和液化气的代用品，也可作为汽车燃料。
1）用作气雾剂
目前，二甲醚主要用作喷雾油漆、发胶、空气清新剂及车用气雾剂。
发达国家已于1995年全面禁止使用氟氯烃，多数采用了性能优良的DME替代品；我国从1998年起，禁止在气雾剂中使用氟氯烃作喷射剂，在2010年全面禁止使用氟氯烃。
许多生产气雾杀虫剂、喷射涂料的厂家已逐步改用DME作为气雾喷射剂。
世界上替代氟氯烃的产品主要有：
LPG、丙烷、丁烷、戊烷等烃类；DME、乙醚等醚类：
HCFC-22、HCFC-142b、HFC134a等氢氯氟烃；N2、N2O等压缩气体。
其中DME物理性质与氟里昂相似，作为氟氯烃（CFCS）的替代品用作气溶胶喷射剂具有以下优点：
不污染环境，对臭氧层破坏系数为0，可用水作阻燃剂；
DME与各种树脂和溶剂具有良好的互溶性，尤其是良好的水溶性和醇溶性使其作气雾剂时除具有推动剂功能外，还兼有溶剂功能；
毒性很微弱，除了典型的麻醉作用外，观察不到应用在化妆品上有什么问题；
当用于水基气雾剂如空气清新剂时，还具有良好的喷雾性及对马口铁包装罐低腐蚀性等性能；
成本低、使喷雾产品不受潮等。
2）用作环保型制冷剂和发泡剂
目前，国外还在开发DME替代氟氯烃作制冷剂和发泡剂的技术，利用DME作制冷剂，具有低污染、制冷效果好等优点。
例如用DME与氟里昂制备特种制冷剂时，随着DME含量的增加，制冷能力增加，能耗降低。
另外还有用DME、丙烷、丁烷制无氟制冷剂的报道。
关于DME作发泡剂，国外已相继开发出利用DME作聚苯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、热塑聚酯泡沫的发泡剂，发泡后的产品，孔大小均匀，柔韧性，耐压性，抗裂性都有所增加。
3）用作化工原料
合成硫酸二甲酯（DMS）DME与SO3反应制备烷基化试剂DMS，可克服传统以甲醇和硫酸为原料生产DMS造成的中间产品剧毒、环境污染严重等问题，具有反应条件温和、反应产物单一、选择性好、污染小等优点；
合成烷基卤代物国外已有DME与HCl反应制备MeCl、DME与HF反应合成MeF的报道（Me为甲基）；
合成N，N-二甲基苯胺DME与苯胺反应可合成N，N-二甲基苯胺，与其他合成方法比，具有副反应少，反应温度低、产品选择性高等特点；
DME与CO反应可羰基化合成乙酸甲酯和乙酸、醋酐；
以DME为原料，氧化羰化可制碳酸二甲酯；
合成乙烯目前许多研究者正积极进行甲醇和DME制备乙烯的研究。
中科院大连化物所用合成气经DME制乙烯的研究取得了一些成果；
以γ-Al2O3为催化剂，DME与H2S或CS2反应，均可制备二甲基硫醚。
二甲基硫醚选择性好，产品纯度可达90%以上；
DME与氧气、氨可合成氢氰酸；DME与氧气可制甲醛；
DME与环氧乙烷反应，可生成乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚的混合物，主要产物是乙二醇二甲醚；
DME作偶联剂可与硅在高温及催化剂下生成Me3Si（OMe）、Me2Si（OMe）2、MeSi（OMe）3混合物，其中主要产品为Me2Si（OMe）2。
4）用作民用燃料
DME在常温下为无色无味气体，在一定压力下为液体，其液化气的物理性能与石油液化气（LPG）性能相似，可代替煤气、LPG用作民用燃料。
DME可单独作燃料，也可掺入液化气中使用，还可将DME掺入城市煤气或天然气中混烧。
DME燃烧安全、无残液，燃烧尾气中的CO含量低，是一种理想的清洁燃料。
DME与LPG性能比较见表2—1。
表2-1液化石油气（LPG）与二甲醚（DME）性质比较
项目
LPG
DME
分子量
56.6
46.0
压力（60℃），MPa
1.92
1.35
平均热值，KJ/kg
45760
31450
爆炸下限，%
1.7
3.5
理论空气量，m3/kg
11.32
6.96
理论烟气量，m3/kg
12.02
7.46
预混气热量，KJ/m3
3909
4219
理论燃烧温度，℃
2055
2250
从表2-1可见：
（1）同等温度下，DME饱和蒸汽压低于LPG，因而其储存、运输比LPG更安全；
（2）DME在空气中爆炸下限比LPG高一倍，因此在使用过程中，DME也比LPG安全；（3）虽然DME的热值比液化气低，但由于DME自身含氧，在燃烧过程中所需空气量远低于液化气，因此，DME的预混气热值及理论燃烧温度均高于LPG。
此外，DME的民用燃料单独使用还有以下优点：
自身含氧，碳链短，燃烧性能良好。
且在燃烧过程中无黑烟，燃烧尾气符合国家标准。
DME易压缩，其贮存压力为1.35MPa，小于LPG贮存压力1.92MPa，可用现有的LPG气罐集中统一盛装，且与LPG灶具基本通用。
DME燃烧热效率比LPG高。
除单独使用外，DME还可按一定比例掺入液化气中和液化气一起燃烧。
可使液化气燃烧更完全，降低析碳量和尾中CO和碳氢化合物含量。
MDE的热值约64686KJ.m-3，将一定比例的DME加入城市煤气（热值约为18422KJ.m-3）或天然气（热值约34750KJ.m-3）中，可解决城市煤气高峰时气量不足问题，同时可改善煤气质量，提高热值。
将DME、甲醇、水（不外加，来自原料甲醇及甲醇制 DME反应）及其他组分混合可配成稳定燃料——醇醚燃料。
DME能溶于甲醇及水，同时还能在钢瓶中产生供料所需压力，因此醇醚燃料可以避免醇基燃料难以解决的空气充压（或自充压）及外预热的缺点，而且燃料热值可通过调整各组分比例加以调节。
醇醚燃料热值比甲醇燃料高，且价格适中，易于推广，被列入国家“九五”科技成果重点推广项目，已建数套生产装置，其中包括万吨级装置。
但在使用安全、方便等方面逊于DME液化气。
原化工部西南化工研究院与中科院山西煤化所还研究开发了醇醚燃料及其配套灶具。
中国科学院山西煤化所在国内外首先提出二甲醚作民用燃料，1995年在陕西西安新型燃料燃具公司建立500吨/年二甲醚工业试验装置，采用液化石油气的灶具及储罐，在用户中使用，将二甲醚液化气推向市场，引起美国、日本、丹麦等到国家的重视。
5）用作车用燃料
世界范围内都在研究开发未来汽车代用燃料。
虽然甲醇燃料有许多优点，但存在如下问题：
甲醇蒸发潜热大，在蒸发时混合温度的降低大于汽油，给汽车冷启动带来困难；②甲醇与汽油掺烧，当甲醇浓度过大时，存在互溶性问题。
而国内研究均表明，DME比甲醇燃料具有更好的燃烧效果，从而克服了甲醇燃料冷启动性能差和加速性能差等缺点。
常规发动机代用燃料如液化石油气、天然气、甲醇等的16烷值都小于10，只适合于点燃式发动机；而DME的16烷值大于55，具有优良的压缩性，非常适合压燃式发动机，是柴油发动机理想的替代燃料。
使用DME燃料，尾气无需催化转化处理，氮氧化物及黑烟微粒排放就能满足美国加利福尼亚燃料汽车超低排放尾气的要求，并可降低发动机噪音。
研究表明，现有的汽车发动机只需略加改造就能使用DME燃料。
目前DME成本虽高于柴油，但成本和污染都低于液态丙烷等低污染替代燃料。
若合成气一步法制取DME可实现大规模或超大规模（大于10万吨/年）工业化生产，则燃料级DME成本可大幅下降，DME作汽车燃料前景光明。
国内西安交通大学正在进行DME作柴油代用燃料的发动机试验研究。
研究表明：
二甲醚发动机有高的比功率（比柴油高10～15%），高热效率（比柴油高2～3%），低噪音（比柴油机低10～15dB（A））和超低排放（能实现无烟燃烧，NOX、CO、HC分别为柴油的30%、40%、50%），能满足国际最严格的欧洲Ⅲ和美国加州超低排放（ULEV）标准。
DME与柴油的主要物化性质比较见表2-2，DME发动机的排放与欧洲Ⅲ法规比较参见表2-3，DME发动机的排放与ULEV排放法规的比较见表2-4。
表2-2二甲醚与柴油的主要物化性质比较
特性
二甲醚
柴油
化学分子式
CH3OCH3
CxHy
分子量
46.07
190～220
沸点
-24.9
180～360
液态密度
0.668
0.84
理论空燃比
9.0
14.6
十六烷值
55～60
40～55
汽化潜热KJ/kg
460
290
低热值MT/kg
28.43
42.5
自然温度℃@0.1,MPa
235
250
粘度（CP）
0.15
44～54
碳（%）
52.2
86.0
氢（%）
13.0
14.0
氮（%）
34.8
0
表2-3二甲醚发动机的排放与欧洲Ⅲ排放法规比较
欧洲Ⅲ标准
二甲醚发动机实验结果
全部HC
0.6
0.20
CO
2.0
2.17
NOx
5.0
3.85
PM（微粒）
0.1
0.05
EdER49排放（克/千瓦小时）
表2-4二甲醚发动机的排放与ULEV排入法规之比较
（美国超低排放标准）
ULEV标准
二甲醚发动机实验结果
NMHC（包括甲烷的碳氢排入）
1.3
0.21
CO
7.2
3.2
NOx＋HC
2.5
2.4
PM（微粒）
0.05
0.033
HCHO
0.25
0.25
因此，DME是一种低污染车用燃料，市场前景极其光明。
另外，DME还可作为电厂燃料用于发电，代替LPG、LNG。
2.2国内外市场供需预测
2.2.1国外市场供需预测
1995年世界二甲醚的总生产能力约为15万吨/年，产量约10万吨。
目前，德国联合莱茵褐煤燃料公司DME生产能力已达6.5万吨/年，美国杜邦公司生产能力已达3万吨/年，荷兰阿克苏公司3万吨/年，此外，德国DEA公司、澳大利亚CSR有限公司、日本住友公司和中国台湾康盛公司DME生产能力都在1万吨/年，国外DME生产装置详见表2-5。
表2-5国外二甲醚生产装置一览表（单位：
万t/a）
序号
名称
生产能力
1
美国杜邦公司
3.0
2
美国AlledSignalInc.
不详
3
德国联合莱茵褐煤燃料公司
6.5
4
德国DEA公司
1.0
5
荷兰阿克苏公司
3.0
6
日本住友公司
1.5
7
日本三井东压化学公司
8
日本制铁公司
9
澳大利亚CSR有限公司（DMA技术）
1.0
10
南非（DEA技术）
不详
11
中国台湾康盛公司（日本制铁公司技术）
1.8
12
印尼PTBumitangerang气体工业公司
0.3
二甲醚最初主要用作化学品中间体和溶剂。
目前，世界上二甲醚的消费主要集中在气雾剂、化学品中间体以及燃料和溶剂等几个方面。
其中气雾剂消费占总量的70%以上，在欧洲约60%，其他主要用作硫酸二甲酯原料，燃料及溶剂所占比例较小。
估计2000年全球二甲醚生产能力超过20万吨/年；消费量超过17万吨
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