丙烯酸生產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

丙烯酸生產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告目錄第一章可行性研究 41.1產(chǎn)品應(yīng)用 41.2市場(chǎng)分析 51.2.1丙烯酸及酯生產(chǎn)現(xiàn)狀 6 1.2.2國(guó)內(nèi)外丙烯酸消費(fèi)現(xiàn)狀 7 1.3生產(chǎn)原料 121.3.1丙烯酸原料供應(yīng)與市場(chǎng)概況 121.3.1.2丙烯生產(chǎn)企業(yè) 121.3.3丙烯供需情況 14 1.4設(shè)計(jì)目標(biāo) 16 第二章工藝設(shè)計(jì) 16 2.1丙烯酸生產(chǎn)方法及比較 16 2.2丙烯酸工藝流程的確定 17 2.2.1丙烯酸生產(chǎn)原理 17 2.2.2擬采用的生產(chǎn)工藝 182.2.3主要原料及其規(guī)格 192.2.4工藝流程圖 192.2.5工藝流程簡(jiǎn)述 19結(jié)論 21可行性研究1.1產(chǎn)品應(yīng)用丙烯酸是化學(xué)式為C3H4O2的有機(jī)化合物，是最簡(jiǎn)單的不飽和羧酸，由一個(gè)乙烯基和一個(gè)羧基組成。純的丙烯酸是無(wú)色澄清液體，帶有特征的刺激性氣味。它可與水、醇、醚和氯仿互溶，是由丙烯制備的。丙烯酸在工業(yè)上主要用來(lái)生產(chǎn)丙烯酸酯類(lèi)（樹(shù)脂），占丙烯酸總消費(fèi)量的62％左右，應(yīng)用于建筑、造紙、皮革、紡織、塑料加工、包裝材料、日用化工、水處理、采油、冶金等領(lǐng)域。丙烯酸在精細(xì)化工領(lǐng)域占有相當(dāng)重要的地位。用丙烯酸生產(chǎn)的聚丙烯和丙烯酸共聚物，被用作分散劑、絮凝劑和增稠劑等。到70年代后期，聚丙烯和丙烯酸共聚物又應(yīng)用于高吸水樹(shù)脂和助洗滌劑。丙烯酸樹(shù)脂廣義上講是（甲基）丙烯酸及衍生物的均聚物和共聚物的統(tǒng)稱(chēng)，均聚物有：聚（甲基）丙烯酸及其鹽、聚（甲基）丙烯酸甲酯、丁酯，聚丙烯酰胺，聚丙烯腈等，還按不同用途選定不同單體及比例共聚可獲得更多共聚物品種。狹義丙烯酸樹(shù)脂主要指聚甲基丙烯酸及其鹽，是一種聚電解質(zhì)，其性質(zhì)受PH值影響。不同聚合方式可得固態(tài)、溶液、乳膠等不同形態(tài)的樹(shù)脂。適用多種用途。丙烯酸纖維絕大部分用于加工服裝、裝飾制品、人造毛皮等紡織品，工業(yè)和其它領(lǐng)域的用量很少。目前棉型丙烯酸纖維需求約占總量的29%左右，主要用于生產(chǎn)紡織紗線和布；毛型纖維多用于加工絨線、仿毛地毯、人造毛皮等。丙烯酸加入大理石粉（碳酸鈣粉）就是白色涂料。建筑行業(yè)仍將是我國(guó)丙烯酸及酯的主要消費(fèi)領(lǐng)域。丙烯酸及酯在建筑涂料和膠粘劑方面的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景非常好，其中丙烯酸-2-乙基己酯主要用于生產(chǎn)膠粘劑，聚丙烯酸乙酯則主要用于生產(chǎn)涂料。丙烯酸酯類(lèi)建筑乳液產(chǎn)品因性能優(yōu)異和對(duì)環(huán)保有利，可用作內(nèi)、外墻涂料，深受用戶(hù)青睞。國(guó)家限制或禁止使用磷酸鹽類(lèi)助洗劑，洗滌劑行業(yè)推行無(wú)磷化，將大大促進(jìn)聚丙烯酸鈉鹽的發(fā)展。目前我國(guó)聚丙烯酸鈉鹽類(lèi)助洗劑年消費(fèi)量?jī)H為4000噸-5000噸，若全國(guó)洗滌劑實(shí)現(xiàn)無(wú)磷化，按添加量1%計(jì)，聚丙烯酸鈉鹽年用量可達(dá)3萬(wàn)噸，市場(chǎng)潛力巨大。在汽車(chē)工業(yè)，丙烯酸酯橡膠具有耐熱、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外線等性能，廣泛應(yīng)用于各種高溫、耐油環(huán)境中，特別是用于汽車(chē)曲軸、閥桿、汽缸墊、液壓輸油管等。過(guò)去丁腈橡膠和氯丁橡膠制備的傳統(tǒng)汽車(chē)配件已不能適應(yīng)現(xiàn)代汽車(chē)的要求，將逐漸被性能優(yōu)異的丙烯酸酯橡膠所替代。同時(shí)，高純丙烯酸可做高吸水性樹(shù)脂（SAP），廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生品領(lǐng)域。1.2市場(chǎng)分析1.2.1丙烯酸及酯生產(chǎn)現(xiàn)狀2018年國(guó)內(nèi)丙烯酸丙烯酸表觀消費(fèi)已突破125萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2015年將達(dá)到180萬(wàn)噸以上?！笆晃濉逼陂g丙烯酸的生產(chǎn)和消費(fèi)保持8%的增長(zhǎng)速度。2018年我國(guó)丙烯酸及酯裝置生產(chǎn)能力萬(wàn)t/a公司粗丙烯酸高純丙烯酸聚合級(jí)丙烯酸丙烯酸甲酯丙烯酸乙酯丙烯酸丁酯（CAA）（HPAA）（PAA）（MA）（EA）（BA）8.02.40.51.51.55.010.0010.00.750.753.08.0001.01.08.020.58.08.04.04.013.03.300.51.501.518.6002.02.012.016.07.03.282.752.7510.021.03.003.01.012.04.004.00.6006.000006.04.004.000010.00002.08.08.00002.08.0合計(jì)137.420.430.2817.117.096.51.2.2國(guó)內(nèi)外丙烯酸消費(fèi)現(xiàn)狀2016年，全球酯化級(jí)丙烯酸主要分布在美國(guó)和歐洲，中國(guó)大陸為近年來(lái)全球丙烯酸生產(chǎn)發(fā)展最快的地區(qū)。丙烯酸裝置產(chǎn)能（萬(wàn)噸/年）所占比例（%）美國(guó)13627.2歐洲116.623.4中國(guó)大陸106.421.3日本6813.6其他地區(qū)72.314.5合計(jì)499.3100我國(guó)丙烯酸產(chǎn)能增長(zhǎng)情況（萬(wàn)噸/年）2016年國(guó)內(nèi)丙烯酸及酯生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模編號(hào)企業(yè)名稱(chēng)企業(yè)駐地生產(chǎn)規(guī)模（萬(wàn)噸/年）丙烯酸丙烯酸酯1南京1615.52北京883吉林3.334上海12.617.55江蘇鹽城20.5256浙江嘉興44.57浙江寧波16208沈陽(yáng)8129山東淄博40.610甘肅蘭州81011山東廣饒66中國(guó)歷年丙烯酸及酯進(jìn)出口數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（噸）2017年，我國(guó)進(jìn)口丙烯酸55058噸，出口21215噸；進(jìn)口丙烯酸酯102562噸，出口18385噸。據(jù)SRI咨詢(xún)公司研究報(bào)告，應(yīng)用于衛(wèi)生品領(lǐng)域的高吸水性樹(shù)脂市場(chǎng)正在以年均3~4%的速度增長(zhǎng)，帶動(dòng)了原料丙烯酸的市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)。特別是亞太（不含日本）、東歐、拉美和中東地區(qū)的高吸水性樹(shù)脂需求增速更快，年均增長(zhǎng)速度為5~7%。至2016年年底，全球粗丙烯酸(酯化級(jí)丙烯酸)的裝置產(chǎn)能達(dá)到了499.3萬(wàn)噸/年，較2015年年底的491萬(wàn)噸/年增長(zhǎng)了1.6%。至2016年年底，全球通用丙烯酸酯的裝置產(chǎn)能為460.5萬(wàn)噸/年。通用丙烯酸酯(丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯和丙烯酸2-乙基己酯)的產(chǎn)能顯著小于酯化級(jí)丙烯酸的產(chǎn)能，這是因?yàn)樵絹?lái)越多的酯化級(jí)丙烯酸用于生產(chǎn)高純丙烯酸。用于生產(chǎn)通用丙烯酸酯的粗丙烯酸比例逐年減小。高純丙烯酸主要用于生產(chǎn)高吸水性樹(shù)脂(SAP)。中國(guó)大陸2016年酯化級(jí)丙烯酸產(chǎn)量76.4萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)9.6%；通用丙烯酸酯產(chǎn)量75.9萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)3.7%。2016年中國(guó)大陸丙烯酸裝置的開(kāi)工率為72%，通用丙烯酸酯裝置的開(kāi)工率為63%。開(kāi)工率偏低主要有以下原因：裝置產(chǎn)能前幾年增長(zhǎng)過(guò)快，過(guò)剩的產(chǎn)能尚需3至5年逐步消化。受去年三季度開(kāi)始的全球金融危機(jī)以及隨后的實(shí)體經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響。2017年前三季度我國(guó)丙烯酸進(jìn)口數(shù)量達(dá)到3.49萬(wàn)噸，與2016年基本持平，但是出口數(shù)量?jī)H為1.31萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)全年貿(mào)易逆差將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。2017年我國(guó)丙烯酸價(jià)格進(jìn)口單價(jià)呈現(xiàn)出不斷上升的態(tài)勢(shì)，從2017年初的平均5564元/噸上升到8月的7781元/噸；同期我國(guó)丙烯酸出口單價(jià)大體保持穩(wěn)定，從年初的8053元/噸上升到8月的8840元/噸。作為重要的化工基礎(chǔ)原料之一，丙烯酸主要用于生產(chǎn)水溶性涂料和膠粘劑用的共聚單體丙烯酸丁酯和乙酯，以及用于生產(chǎn)高吸水性樹(shù)脂。其中，用于生產(chǎn)丙烯酸酯約占總需求量55%。丙烯酸用于生產(chǎn)超級(jí)吸水劑聚合物，占世界需求量約32%，以及洗滌劑聚合物。少量用于生產(chǎn)聚丙烯酸酯用作增稠劑、分散劑和流變控制劑。隨著下游產(chǎn)品的豐富與發(fā)展，世界范圍內(nèi)的丙烯酸生產(chǎn)能力也在不斷增加。2011-2017年間，全球丙烯酸消費(fèi)年增長(zhǎng)率達(dá)3.5%。丙烯酸酯、超級(jí)吸水劑聚合物、聚丙烯酸酯等消費(fèi)由1999年240萬(wàn)t增加到2017年350萬(wàn)t。2010年世界丙烯酸酯消費(fèi)為230萬(wàn)t，2017年達(dá)300萬(wàn)t。發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)，尤其是中國(guó)的消費(fèi)增長(zhǎng)率大于發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。近幾年，我國(guó)丙烯酸樹(shù)脂行業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)品產(chǎn)出持續(xù)擴(kuò)張，國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)丙烯酸樹(shù)脂產(chǎn)業(yè)向高技術(shù)產(chǎn)品方向發(fā)展，國(guó)內(nèi)企業(yè)新增投資項(xiàng)目投資逐漸增多。

丙烯酸樹(shù)脂具有色淺、透明度高、光亮豐滿(mǎn)、涂膜堅(jiān)韌、附著力強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，是常用的涂層材料。丙烯酸樹(shù)脂不僅是涂料的成膜基料，亦可作為顏填料在涂料中的潤(rùn)濕分散劑，丙烯酸涂料的前景非常誘人。我國(guó)丙烯酸樹(shù)脂的品種已經(jīng)相對(duì)完善，但是與國(guó)外先進(jìn)同行相比，生產(chǎn)規(guī)模、工藝控制及部分特殊性能要求的產(chǎn)品還存在一定差距，特別是在工藝控制與質(zhì)量穩(wěn)定性方面。因此要在未來(lái)幾年內(nèi)，采用更先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，確保產(chǎn)品工藝控制能保持一致，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，特別是產(chǎn)品質(zhì)量力求達(dá)到國(guó)外廠家的水平，是丙烯酸樹(shù)脂發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急，也是根本所在。近年來(lái)，因在裝飾性、防護(hù)性、功能性等方面具有一定獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，丙烯酸涂料得到快速發(fā)展；生產(chǎn)涂料用丙烯酸樹(shù)脂的原料市場(chǎng)供應(yīng)，無(wú)論從品種，還是數(shù)量上都有可靠和良好的保障。丙烯酸樹(shù)脂原料相對(duì)價(jià)格比與其它樹(shù)脂價(jià)格比差價(jià)在縮小，原料充足和價(jià)格適宜，均為丙烯酸樹(shù)脂新品開(kāi)發(fā)和擴(kuò)大生產(chǎn)應(yīng)用，提供了良好的物資基礎(chǔ)和保障；丙烯酸樹(shù)脂及涂料開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用技術(shù)均有長(zhǎng)足的進(jìn)步。特別是與其它成膜物改性的技術(shù)發(fā)展很快，為適應(yīng)各行各業(yè)不同的性能要求，提供了技術(shù)保障。技術(shù)的日趨成熟和進(jìn)步，是丙烯酸樹(shù)脂發(fā)展迅速的主要原因。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)丙烯酸樹(shù)脂廠家很多，競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈，客觀上對(duì)丙烯酸樹(shù)脂的發(fā)展也起到很大的推動(dòng)使用；丙烯酸樹(shù)脂涂料除了在建筑涂料領(lǐng)域高速發(fā)展外，另外在工業(yè)涂料、功能性涂料等方面也都在迅速發(fā)展。丙烯酸樹(shù)脂及其涂料的發(fā)展，推動(dòng)了丙烯酸樹(shù)脂及涂料技術(shù)市場(chǎng)化的進(jìn)程。1.3生產(chǎn)原料1.3.1丙烯酸原料供應(yīng)與市場(chǎng)概況丙烯酸主要原料是丙烯。1.3.2丙烯生產(chǎn)企業(yè)國(guó)內(nèi)丙烯生產(chǎn)企業(yè)見(jiàn)下表。2018年我國(guó)丙烯主要生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)能力表單位：萬(wàn)噸/年集團(tuán)公司地址產(chǎn)能中石化燕山石化北京45.5上海石化上海50.4上海賽科上海70.0高橋石化上海15.6齊魯石化山東淄博47.4揚(yáng)子石化江蘇南京35.5揚(yáng)-巴公司江蘇南京30.0天津聯(lián)化天津15.5天津石化天津10.0茂名石化廣東茂名56.8廣州石化廣州25.0揚(yáng)巴乙烯江蘇南京16鎮(zhèn)海煉化浙江寧波34.9武漢石化湖北武漢12.3福建煉化福建泉州60.0合計(jì)524.9中石油蘭州石化甘肅蘭州47.0大慶石化黑龍江大慶60.5撫順石化遼寧撫順18.0獨(dú)山子石化新疆克拉瑪依88.0吉林石化吉林吉林50.0四川石化四川彭州10.4錦州石化遼寧錦州10.0遼陽(yáng)石化遼寧遼陽(yáng)15.0大連石化遼寧大連32.0大慶煉化黑龍江大慶27.6廣西石化廣西北部灣20.0合計(jì)378.5中海殼牌廣東惠州50.0遼寧華錦化工遼寧盤(pán)錦10.0沈陽(yáng)化工遼寧沈陽(yáng)15.0其他278.2總計(jì)1256.6國(guó)內(nèi)丙烯擴(kuò)建企業(yè)見(jiàn)下表。2011-2013年我國(guó)部分丙烯新/擴(kuò)建項(xiàng)目表1.3.3丙烯供需情況丙烯供需矛盾十分突出。由于國(guó)內(nèi)乙烯及大型煉油項(xiàng)目受?chē)?guó)家政策控制，小煉油企業(yè)的原油煉制還需要向國(guó)家申請(qǐng)指標(biāo)，致使國(guó)內(nèi)丙烯生產(chǎn)被高度壟斷，再加上兩大集團(tuán)丙烯下游產(chǎn)品種類(lèi)豐富，配套產(chǎn)品能力與丙烯產(chǎn)能相當(dāng)，極少有丙烯可以外供，所以許多下游企業(yè)所需丙烯需要從國(guó)外進(jìn)口。表面看來(lái)，近幾年我國(guó)每年僅需進(jìn)口幾十萬(wàn)噸的丙烯來(lái)滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)需求，約占國(guó)內(nèi)表觀消費(fèi)量的3%左右，基本處于供求平衡的局面，但事實(shí)上國(guó)內(nèi)丙烯供需缺口巨大，每年除進(jìn)口少量丙烯單體以外，還有大量進(jìn)口PP、丙烯腈、環(huán)氧丙烷等下游衍生物。近幾年來(lái)我國(guó)丙烯供需情況見(jiàn)下表和圖。2010-2018年我國(guó)丙烯產(chǎn)、供、需平衡表單位：萬(wàn)噸/年年份產(chǎn)能產(chǎn)量開(kāi)工率進(jìn)口量出口量表觀消費(fèi)量自給率201063054486.3%30057494.8%201167459388.0%23061696.3%201276765285.0%21066098.8%201389676285.0%19178097.7%201495385890.0%32089096.4%201597190393.0%73097692.5%20161049.61050100.0%920114291.9%201720182017年丙烯消費(fèi)結(jié)構(gòu)圖1.4設(shè)計(jì)目標(biāo)年產(chǎn)量3000t丙烯酸二．工藝設(shè)計(jì)2.1丙烯酸生產(chǎn)方法及比較就世界范圍而言,丙烯酸的生產(chǎn)歷程經(jīng)歷了這幾個(gè)階段:a,氯乙醇法b,氰乙醇法c,高壓Reppe法d,烯酮法e,丙烯腈水解法f,丙烯直接氧化法。在本世紀(jì)70年代以前上述前6種方法并存,自70年代初日本觸媒公司和美國(guó)UCC公司采用丙烯氧化生產(chǎn)裝置以來(lái),該法已占有主導(dǎo)地位。前五種方法中,除了高壓Reppe法直接制造丙烯酸之外,其余都是制取丙烯酸低級(jí)酯,若要得到高級(jí)醇酯,還需要通過(guò)丙烯酸甲酯的酯交換反應(yīng)。因此80年代以后,上述方法只有德國(guó)BASF的高壓Reppe法和美國(guó)Rohm&Hass公司的改良Reppe法的生產(chǎn)裝置,以及各國(guó)因地制宜、規(guī)模較小的丙烯腈水解法的生產(chǎn)裝置尚保留。至90年代初,上述公司的生產(chǎn)裝置改造成丙烯直接氧化法已基本完成。不同原料制備丙烯酸對(duì)比見(jiàn)下表。幾種生產(chǎn)丙烯酸方法的比較生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)丙烯氧化制備丙烯酸主要地位技術(shù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)收率不高乙炔制備丙烯酸早期制備方法丙酸的生成少條件較苛刻，產(chǎn)物難分離乙烯制備丙烯酸多半已停止使用//乙烯酮制備丙烯酸六十年代的制備方法環(huán)境溫度下反應(yīng)/乙烯腈制備丙烯酸產(chǎn)量不大丙烯腈價(jià)格低硫酸不能循環(huán)使用2.2丙烯酸工藝流程的確定2.2.1丙烯酸生產(chǎn)原理丙烯直接氧化生產(chǎn)丙烯酸有一步法和兩步法之分。一步法具有反應(yīng)裝置簡(jiǎn)單、工藝流程短、只需一種催化劑、投資少等優(yōu)點(diǎn)，但存在幾個(gè)突出缺點(diǎn)[21]：①一步法是在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行兩個(gè)氧化反應(yīng)，強(qiáng)制一種催化劑去適應(yīng)兩個(gè)不同反應(yīng)的要求，影響了催化作用的有效發(fā)揮，丙烯酸收率低；②把兩個(gè)反應(yīng)合并為一步進(jìn)行，反應(yīng)熱效應(yīng)大。要降低反應(yīng)放熱量，只能通過(guò)降低丙烯的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此生產(chǎn)能力低；③催化劑壽命短，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上不合理。鑒于以上原因，目前工業(yè)上主要采用兩步法生產(chǎn)，即第一步丙烯氧化生成丙烯醛，第二步丙烯醛氧化生成丙烯酸。丙烯兩步氧化制丙烯酸的主反應(yīng)可用下列兩式表示：反應(yīng)屬?gòu)?qiáng)放熱反應(yīng)，有效地移除反應(yīng)熱是反應(yīng)過(guò)程的突出問(wèn)題。除主反應(yīng)外，還有大量副反應(yīng)，其副產(chǎn)物有CO和CO2等深度氧化物以及乙醛、醋酸、丙酮。因而，提高反應(yīng)選擇性和目標(biāo)產(chǎn)物收率非常重要，要達(dá)到這一目的，必須在反應(yīng)過(guò)程中使用高活性、高選擇性催化劑。由于生產(chǎn)丙烯酸分步進(jìn)行，所以每步反應(yīng)所用催化劑也不同。第一步反應(yīng)為丙烯氧化為丙烯醛，所用催化劑大多為Mo-Bi-Fe-Co系，再加入少量其他元素，以鉬酸鹽的形式表現(xiàn)出催化活性。第二步反應(yīng)為丙烯醛氧化為丙烯酸，目前采用的催化劑均為Mo-V-Cu系，通常需要添加助催化劑。2.2.2擬采用的生產(chǎn)工藝丙烯直接氧化法是生產(chǎn)丙烯酸的最新方法，由于原料丙烯價(jià)廉易得，反應(yīng)催化劑的活性和選擇性高，目前該法在丙烯酸生產(chǎn)中占有主要地位。因此本課題擬采用丙烯兩步氧化法。2.2.3主要原料及其規(guī)格丙烯：＞95%，主要來(lái)自煉油廠的催化裂化裝置和丙烷脫氫技術(shù)催化劑：第一步氧化（丙烯氧化為丙烯醛）選用固態(tài)鉬-鉍系催化劑Mo12Bi1.0Fe1W2Co4Si1.35K0.06；第二步氧化（丙烯醛化為丙烯酸）選用固態(tài)鉬-釩系催化Mo12V4.0W1.0Cu2.2Sb0.5熔鹽（55%KNO3+45%