50万吨年苯乙烯工程建设工程可行性实施计划书文档格式.docx
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1.3项目概况
1.3.1项目建设背景
苯乙烯单体（SM）是重要的有机化工原料之一，主要用于生产聚苯乙烯树脂（PS）、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三元共聚物（ABS）树脂、苯乙烯－丙烯腈共聚物（SAN）树脂、丁苯橡胶和丁苯乳胶（SBR/SBR乳胶）、离子交换树脂、不饱和聚酯以及苯乙烯系列热塑性弹性体（如SBS）等，此外还可以用于制药、染料、农药、涂料以及选矿等行业，是石油化工的主要基础产品和重要的有机化工原料，是仅次于PE、PVC、EO的第四大乙烯衍生产品。
苯乙烯的下游产品—聚苯乙烯产量，在合成树脂中位居第四。
近年来，随着科学技术的进步，各行各业的迅猛发展，对聚苯乙烯树脂需求量越来越大，促成了世界对苯乙烯需求量的急剧增加。
而我国苯乙烯产品的生产起步较晚，产量较低，2003年时，国内苯乙烯产量仅有94.82万吨，而表观消费量达360.27万吨，自给率只有26.32%。
虽然近几年有了较快的发展，苯乙烯的产量年均增长率高达15.7%，但仍然远远无法满足下游装置生产的需求，每年还需大量进口，1997年进口量44万吨而2005年猛增到281.2万吨，年平均增长率高达36.2％。
尽管自2008年以来，世界各国的经济发展都受到了经济危机的冲击，对我国的经济发展也有很大的影响，但在以胡锦涛同志为总书记的党中央正确领导下，我国国民经济的发展速度仍达到了8%以上，对苯乙烯的需求量仍然很大。
目前，国际上的经济危机已开始缓慢消退，各国的经济开始复苏，我国的经济发展则更为高歌猛进地发展，根据目前己知的下游装置新、扩、拟建计划，预计到2010年，苯乙烯下游产品装置表观需求量将达到620万吨，届时缺口将达到170万吨。
在当前机遇和挑战并存的新形势下，新昌源化工（江苏）有限公司与江苏常丰亚诚化工有限公司为实现各自的发展战略目标，在抓好各自主业的同时，将致力于石油化工产业的发展。
按照投资省、见效快的原则，在充分考虑市场前景后，共同投资，组建阿贝尔化学（江苏）有限公司，在江苏省泰兴经济开发区筹建50万吨/年苯乙烯及相关项目。
1.3.2项目建设地点
项目建设地点位于泰兴经济开发区内。
1.4建设规模与产品方案及产品规格
本装置建设规模：
年产苯乙烯50万吨。
分为两套生产装置建设，能力各25万吨/年，平行生产，年操作时间8000小时。
其中一套装置的乙苯生产单元将同时按乙烯法和乙醇法两种工艺路线建设，届时将根据各自生产成本的高低，启用不同的生产工艺。
本装置按两套生产系统设置，各套系统生产能力均为250000吨/年苯乙烯，其中一套系统的乙苯生产单元设置乙醇法和乙烯法两种生产工艺，另一套系统只设置乙烯法的生产工艺，苯乙烯生产单元均采用国内先进成熟的乙苯脱氢精馏生产工艺。
总的建设规模见表1-1。
表1-1装置的建设规模
序号
装置名称
年生产能力（万吨）
主要产品
操作
时间
技术来源
备注
1
苯乙烯装置
50
苯乙烯
8000
1.1
乙苯生产单元
26.96×
2
乙苯
乙醇法和乙烯法注
国内技术
1.2
苯乙烯生产单元
25×
国内先进成熟的乙苯负压绝热脱氢精馏技术
从市场调查得知，原料乙烯的价格一直是随国际原油价格的变化而变化，而原料乙醇的价格相对于乙烯来说、比较稳定。
当国际原油的价格每桶超过90美元时，乙醇法的生产成本将低于乙烯法的生产成本，而当国际原油的价格每桶低于90美元时，乙醇法的生产成本将高于乙烯法的生产成本。
为适应国际原油市场价格的变化，采用不同的生产工艺，以降低生产成本，提高产品的市场竞争能力。
本装置的产品、副产品和中间产品包括：
苯乙烯单体、乙苯、甲苯、残油/焦油等。
（1）产品苯乙烯的规格
苯乙烯≥99.8%wt
α-甲基苯乙烯≤300ppmwt
颜色10APHA
醛类（以苯甲醛计）≤100ppmwt
过氧化物（以H2O2计）≤25ppmwt
硫≤5ppmwt
氯化物（以CL-计）≤1ppmwt
聚合物≤10ppmwt
TBC≤15ppmwt
二甲苯≤60ppmwt
水≤200ppmwt
（2）副产品甲苯的规格
甲苯97.8%wt
非芳≤1.4%wt
乙苯≤0.1%wt
苯≤0.7%wt
（3）副产品焦油的规格
苯乙烯7.6%wt
α－甲基苯乙烯1.75%wt
NSI1.75%wt
重组份40.3%wt
聚合物48.6%wt
（4）中间产品乙苯的规格
外观无色透明液体
密度（15.6/15.6）0.866～0.87
水浸出物PH值6.0～8.0
乙苯≥99.6%wt
苯≤0.2%wt
甲苯≤0.12%wt
二甲苯≤700PPmwt
苯乙烯≤0.012%wt
异丙苯≤0.01%wt
二乙苯≤10PPmwt
硫≤3PPmwt
氯离子≤1.0PPmwt
游离水无
1.5项目主要建设规模
阿贝尔（江苏）有限公司50万吨/年苯乙烯项目建设内容包括乙苯、苯乙烯主生产装置，为其配套的中间罐区、变配电装置、地上管网系统、地下管网系统等辅助生产设施；
循环水系统、消防系统、空压站、氮气站、冷冻站、污水处理系统等公用工程及150吨/时自备锅炉、17万立方米的化学品罐区等配套设施工程，锅炉不在此次项目申请范围之列。
1.6工艺技术与设备
苯乙烯装置由乙苯生产单元和苯乙烯生产单元两部分组成。
本项目乙苯生产单元，为灵活适应国际市成场原油价格的变化，而降低生产成本，采用了乙醇法和乙烯法两工艺技术。
1.6.1总工艺流程
本报告装置总工艺流程中，其中一套的乙苯生产单元采用两种生产工艺。
一种是江苏常丰亚诚化工有限公司开发的乙醇与苯分子筛气相烷基化制乙苯工艺技术；
另一种是国内先进成熟的乙烯与苯气相烷基化制乙苯的技术。
苯乙烯单元采用国内先进成熟的乙苯负压绝热脱氢精馏技术。
用乙醇法和用乙烯法生产乙苯，再由乙苯经脱氢生产苯乙烯的总物料平衡分别见表1－2和表1－3。
表1－2乙醇法总物料平衡表
项目
介质名称
流量（kg/h）
年产量/耗量
（吨/年）
原料
苯
24938
199504
乙醇
16180
129440
中间产品
33700
269600
产品
31250
250000
苯乙烯对乙苯的消耗定额为1.060吨/吨
副
产
品
甲苯
583
4662
残油/焦油
14.3/321
114/2567
脱氢尾气
1323
10584
做燃料或做为下游产品原料
表1－3乙烯法总物料平衡表
乙烯
8965
71715
注：
脱氢尾气的量是未扣除水蒸气时的流量值。
1.6.2工艺技术概况
1、乙苯生产工艺技术
乙苯是重要的石油化工原料，主要用于生产高分子单体——聚苯乙烯。
乙苯的生产可以采用各种不同的方法，目前国内外大生产上主要采用的是用乙烯和苯为原料，在催化剂作用下，通过乙烯与苯的烷基化反应制取乙苯（乙烯法）。
再是由江苏常丰亚诚化工有限公司会同全国有关高校、科研单位，在消化吸收了引进的烷基化装置的基础上，开发的以乙醇和苯为原料，在催化剂的作用下经烷化反应生产乙苯技术（乙醇法）。
（1）乙烯法工艺技术
国内外工业化的乙烯法生产工艺就催化剂来区分可分为AlCl3液相烷基化（烃化）法和分子筛烷基化法两大类。
在1980年以前，AlCl3液相烷基化工艺是制造乙苯的主要工业方法，世界上几乎所有的乙苯都是采用此工艺技术生产的。
但AlCl3液相烷基化工艺，在不同程度存在设备腐蚀、环境污染、维护费用高等问题，这就促使人们寻求和开发更先进的替代工艺。
从1980年开始，美国Mobil公司与Badger公司合作推出了分子筛气相烃化制乙苯工艺。
该工艺使用Mobil公司的专利分子筛ZSM-5作催化剂，具有无腐蚀、无污染、流程简单、热能回收利用率高等优点，成为当时最先进的乙苯工艺。
此后，Mobil/Badger工艺在全球乙苯技术市场获得迅速推广，目前已占据了世界乙苯总生产能力的一半左右。
同时，Mobil公司和Badger公司为了保持其技术领先地位，增强竞争力，一直致力于分子筛气相烃化工艺和催化剂的改进，迄今已推出了三代催化剂及工艺。
催化剂再生周期得以延长，从第一代的仅29天，提高到第三代的一年。
我国乙苯生产装置大都是由苯烃化制乙苯的生产工艺。
国内乙苯生产技术状况大致如表1-4所示。
表1-4国内乙苯生产技术状况
生产厂
规模
（万吨/年）
技术
兰化公司合成橡胶厂
4.4
AlCl3液相法
吉化公司有机合成厂
3.6
10.0
分子筛液相法
UOP/Lummus
燕化公司化工一厂
8.4
齐鲁公司塑料厂
6.0
改良AlCl3液相法
Lummus/Monsanto
茂名石化公司
扬子巴斯夫
12.0
广州石化公司
8.0
ZSM-5分子筛气相法（第三代）
Mobil/Badger
大庆石化化工三厂
盘锦乙烯工业公司
ZSM-5分子筛气相法（第二代）
抚顺石化石油二厂
3.0
FCC干气ZSM-5分子筛气相法
林源炼油厂
大连石化公司
丹化集团公司
1.5
AB－96分子筛气相法
上海石化院
金陵石化公司炼油厂
0.3
C8馏分超精制法
岳化总厂涤纶厂
合计
由表1-4可见，我国乙苯的生产厂家中，以传统AlCl3法和改良AlCl3法生产乙苯的约占总生产能力的15%左右。
我国对乙苯生产技术的进步十分重视，有关科研单位、高等院校同生产厂家密切合作，对引进的分子筛烃化装置进行消化吸收，博采众长，为实现乙苯生产的分子筛催化剂和工艺技术国产化开展了卓有成效的研究开发工作。
中国石化上海石油化工研究院在中国石化股份有限公司科技开发部的直接领导和组织下，多年来一直致力于气相烷基化制乙苯分子筛催化剂和工艺的研究、开发工作，并取得了一定的成果。
“七五”期间研制的AB-90催化剂，基本达到了国外第一代催化剂的性能水平，并在中国石化科技开发部主持下通过了专家评审。
“八五”期间，上海石化院继续从事气相烷基化催化剂的改进研究和成套工艺技术的开发工作，研制的AB-96催化剂于1997年通过了中国石化科技开发部组织的技术鉴定，并于1999年成功地应用于盘锦乙烯责任有限公司6.6万吨/年乙苯引进装置，各项技术指标都达到或超过了国外同类催化剂的水平，每年可为用户带来可观的经济效益。
针对国外第三代气相烷基化工艺，中国石化上海石化院从1997年起又开展了AB-97烷基化催化剂和AB-97-T烷基转移催化剂的研究工作。
研制的AB-97烷基化催化剂和AB-97-T烷基转移催化剂均表现出优良的活性、选择性和稳定性。
2001年6月，这两种催化剂通过了中国石化科技开发部组织的技术鉴定，并先后于2002年6月和2003年7月成功地应用于大庆石化总厂化工厂6.6万吨/年乙苯引进装置上，迄今装置运转稳定正常。
双方技术人员的标定结果表明：
AB-97催化剂的综合性能与国外同类催化剂的水平相当，完全可以满足工业生产的要求，替代进口催化剂；
此外，AB-97催化剂也已用于广石化的8.5万吨/年乙苯引进装置上。
中国石化上海石油化工研究院在AB系列烷基化和烷基转移催化剂开发成功的基础上，通过消化吸收引进技术，结合多年来基本有机原料成套技术开发和工业实践经验，采用流程模拟技术，开发了具有自主知识产权的分子筛气相烷基化制乙苯成套工艺技术；
采用数学模型同冷模试验相结合的方法，开发了具有进口气体预分布器的多段层式绝热固定床反应器。
对江苏丹化集团公司原有的AlCl3液相法乙苯装置进行技术改造，实现了分子筛气相烷基化制乙苯成套工艺技术及烷基化反应器的国产化。
2003年9月，中国石化股份有限公司科技开发部主持召开了该项目的鉴定会，与会专家一致认为：
所开发的气相烷基化工艺技术，成熟可靠，流程合理先进，与引进的同类生产装置相比，技术指标达到国际先进水平，可用于国内新建或改造乙苯生产装置。
（2）乙醇法工艺技术
利用乙烯与苯的烷基化反应生产乙苯，所用的原料乙烯主要来自于石油炼制。
所以其价格受国际市场的原油价格所制约，随国际市场原油价格的变化而变化，直接影响到乙苯的生产成本。
随着全球石油资源及能源的紧张，现代产业倡导资源节约和利用可再生资源的发展方向，乙苯的生产工艺路线向着寻求利用可再生资源的方向发展。
江苏常丰亚诚化工有限公司与国内有关科研单位、高等院校等单位密切合作，对引进的分子筛烃化装置进行消化吸收，博采众长，开展了卓有成效的研究工作。
自主开发了以乙醇和苯为原料直接合成乙基苯与二乙苯的工艺技术。
以乙醇替代乙烯作为原料，不同于经由乙醇脱水制得乙烯，再用乙烯与苯进行烷基化反应的工艺路线，克服了原用乙醇脱水制乙烯，再用乙烯与苯烷基化制乙苯的工艺能耗高、乙醇的利用率低及工艺流程与装置复杂的缺点，本工艺技术采用乙醇与苯为原料直接合成乙基苯，一步完成苯的乙基化反应，不需单独进行乙醇的脱水反应，乙醇的利用率高，工艺流程简单，综合能耗降低。
反应原理：
（1）乙醇脱水
C2H5OHC2H4+H2O+（-ΔHR）（46KJ/mol）
（2）乙烯与苯烷基化
两个反应在同一反应器内完成，该技术使用的催化剂同时具备乙醇脱水与乙烯烃化两个功能。
以苯和乙醇为原料，包括以下步骤：
A）苯乙基化反应：
苯和乙醇加热气化后，进入装有分子筛催化剂的反应器中，进行乙基化反应；
B）苯回收：
将乙基化反应产物进行精馏，分离得到苯和乙基苯/二乙苯的混合物；
将回收苯经脱水后再回用到乙基化反应；
C）分离精制：
将乙基苯/二乙苯的混合物精馏，分离得到目的物乙苯和二乙苯。
原料苯为石油苯或焦化苯，原料乙醇为工业乙醇或粮食乙醇。
乙基苯与二乙苯的合成方法，以乙醇替代乙烯作为原料，直接投入烃化反应器，省去了乙醇脱水的步骤，一步完成苯的乙基化反应，工艺流程简单，乙醇的利用率高，大量节省投资与操作费用。
可以利用廉价的乙醇，尤其是可再生资源粮食乙醇。
本工艺技术的苯单耗与乙烯路线相当，乙醇单耗小，且催化剂装填量小，空速大，充分利用反应热作为蒸馏热源，装置的热利用率高。
总之，本技术的综合成本与其它生产方法相比有其一定的优势，具有较强的竞争力。
在江苏某地已经建成全国第一套采用本工艺技术、年产15000吨乙苯的工业化装置。
该装置达到了一次开车成功，各项考核指标接近乙烯法制乙苯的装置。
该企业采用乙醇直接与苯气相烃化工艺技术，结合上海石化院新研制的催化剂，在一台反应器同时发生脱水与烃化。
一步法制乙苯，省去了乙醇脱水的装置投资与操作费用。
本工艺技术的开发基于分子筛高温气相烃化流程的优点，并从资源的可持续发展考虑，采用可再生资源乙醇代替目前日益紧张与价高的乙烯，并省去了乙醇制乙烯的工艺步骤，经济上有一定的竞争力，产品的质量符合苯乙烯生产的要求，缺点是催化剂的消耗量与装置综合能耗略高于乙烯法，但与乙醇制乙烯后、再用乙烯与苯制乙苯的两步法相比，综合经济指标优势明显。
为规避放大效应造成的风险，本项目所建设的乙醇法生产乙苯装置（按年产27万吨计）的设计采用2套反应系统，每套生产线能力13.5万吨/年，放大倍数为现有成熟经验的1.5万吨/年乙苯装置的9倍。
后续精馏系统的生产能力与27万吨/年乙苯装置配套。
2、两种苯烃化工艺技术的比较
乙烯法生产工艺是乙苯生产的传统工艺，历史悠久，生产经验与管理经验丰富，尤其是随着科学技术的进步，新型分子筛催化剂的开发应用，各项生产指标都有了新的突破，技术更趋完善，但其原料乙烯的供应来源却在很大程度上受国际原油价格的制约，从而使乙苯、乃至于苯乙烯的生产成本都将受到影响。
乙醇法生产工艺是近年来由国内开发的新技术，生产工艺简短，节能、环保等优点突出，是值得推广应用的新技术。
该工艺技术尽管在国内已建成投产了15000吨/年的生产装置，取得并积累了大量的生产数据和经验，也显示出了工艺简短、节能等一系列的优点，但尚缺乏大型化的实际经验。
本研究报告编制的指导思想是：
一是能灵活应对国际市场原油价格的变化，根据国际原油价格的变化来调整乙苯的生产工艺，自主把握乙苯生产成本，最大限度的提高产品市场竞争能力，故在两套乙苯生产装置的其中一套，建设一套采用乙醇法生产乙苯的生产装置，生产规模将对应于250000吨/年苯乙烯。
二是利用国内开发、研制的新型烷基化催化剂AB-97型和AB-97-T型烷基转移催化剂及多段层式绝热固定床反应器为基础的分子筛气相法制乙苯成套工艺技术，采用以国产编制大型乙苯装置工艺包，建设本项目的两套乙苯及苯乙烯生产装置，使整个项目的生产工艺技术全部国产化。
今后若干年，随着我国的汽车工业、绝缘体工业、包装工业和日用品工业的发展，国内将拥有日益扩大的乙苯/苯乙烯市场。
乙苯生产技术立足国内，将打破外国厂商的垄断地位，改变我国分子筛法乙苯装置技术上依赖国外的状况。
更重要的是可使新建或改扩建的乙苯装置项目节省大量外汇，从而产生更大的经济效益和社会效益。
1.6.3乙苯脱氢工艺技术
1、国外工艺技术概况
我国于90年代以后，先后引进了多套10万吨/年苯乙烯装置，采用的苯乙烯生产工艺为Lummnus/UOP绝热脱氢技术，催化剂为G-84C。
目前世界上最先进且己商业化的苯乙烯生产工艺是Lummnus/UOP和washington/Fina绝热脱氢技术。
据有关资料介绍，Lummnus/UOP采用的催化剂己改为Styromax-5plus，水烃比由原来的1.30降为1.19，提高了乙苯转化率和选择性，使得装置的物耗、能耗得以降低，同时也降低了投资和运行成本。
2、国内工艺技术概况
从六十年代起，国内开始苯乙烯工业化生产，主要是采用等温催化脱氢、绝热脱氢技术。
八十年代起，随着我国引进的多套不同规模的苯乙烯生产装置的建成，通过对引进技术的消化吸收，上海石油化工研究院、华东理工大学及上海医药设计院联合开发了乙苯脱氢制苯乙烯技术，主要开发成果有：
GS系列乙苯脱氢催化剂、负压绝热脱氢工艺、轴径向脱氢反应器。
该国产化工艺技术1999年12月和2004年10月分别成功应用于大连10万吨/年苯乙烯装置和齐鲁石化公司20万吨/年苯乙烯装置改造（乙苯脱氢为14万吨/年）,2006年8月江苏利士德化工有限公司采用该技术建设的15万吨/年苯乙烯装置也顺利投产。
目前，国内成熟先进的乙苯脱氢制苯乙烯工艺技术为上海石油化工研究院、华东理工大学及中国石化集团上海工程有限公司联合开发。
该乙苯脱氢工艺与国外Lummus/UOP公司的乙苯脱氢工艺比较见表1-5。
表1-5国内外已苯脱氢技术与茂名引进技术对比表
Lummus工艺
国产化技术（GS-10催化剂）
技术路线
负压、绝热
催化剂寿命
约2.5年
2年
反应器类型
径向
轴径向
产品质量（苯乙烯）
≥99.8%
反应条件
脱氢反应温度（℃）
630～658
615～640
水烃比
1.20
1.30～1.40
单程一本转化率%
64
65
选择性%（体积百分比）
97
原料单耗t-EB/t-苯乙烯
1.060
催化剂消耗（kg/t苯乙烯）
0.369
0.531
由上表可以看出，我国自行研制开发的乙苯脱氢工艺技术与国外技术相比除水烃比和催化剂单耗稍高于国外技术外，其他技术指标均达到或稍高于国外技术，乙苯脱氢制苯乙烯国产化技术在整体上达到了国际先进水平，该国产化技术已成功应用于大连10万吨/年苯乙烯装置和齐鲁石化公司20万吨/年苯乙烯装置
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