年产5万吨环氧乙烷 项目建议书
题
目 年产5万吨环氧乙烷项目建议书
化学工程学院
张恒健 张恒健 2013010538
黄星亮 教授 2016年9月至2017年1月
学院名称 学生姓名 组学
长 号
指导教师 起止时间
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目录
一.总论 ............................................................................................................................................. 3
1.1项目名称............................................................................................................................. 3 1.2承办单位情况 ..................................................................................................................... 3 1.3拟建地点............................................................................................................................. 3 1.4建设内容与规模 ................................................................................................................. 3 1.5经济潜力............................................................................................................................. 3 二.项目建设的必要性 ...................................................................................................................... 4
2.1产品主要用途 ..................................................................................................................... 4 2.2原料供应情况 ..................................................................................................................... 5 2.3产品市场预测 ..................................................................................................................... 6 2.4产品定位，方案与质量标准 ........................................................................................... 10 三.工艺技术方案 ............................................................................................................................ 11
3.1生物乙醇制乙烯 ............................................................................................................... 11 3.2乙烯制环氧乙烷 ............................................................................................................... 12 四.厂址选择与建厂条件 ................................................................................................................ 14
4.1资源与产品条件 ............................................................................................................... 14 4.2厂址选取条件 ................................................................................................................... 15 4.3人文环境条件 ................................................................................................................... 16 五.安全环保分析 ............................................................................................................................ 17
5.1生产过程中的三废分析 ................................................................................................... 17 5.2三废处理........................................................................................................................... 17 5.3生产危险点分析 ............................................................................................................... 17 六.经济潜力与社会效益 ................................................................................................................ 17
6.1经济潜力........................................................................................................................... 17 6.2.环氧乙烷（EO）经济分析 .............................................................................................. 17 七.参考文献.................................................................................................................................... 18
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一.总论
1.1项目名称
乙醇为原料生产环氧乙烷工艺过程设计项目
1.2承办单位情况
安徽丰原集团有限公司是中国生物化工与生物能源龙头企业。2007年公司生物化工、生物制药产品实现销代收入巧.8亿儿，其中新产品销代收入2.37亿儿。\"BBCA牌饲料添加剂(饲料级赖氨酸)”被认定为中国名牌产品，\"BBCA牌一水、无水柠檬酸”被认定为安徽省名牌产品，“丰原”、“阿罗哈”和“虎头牌”商标被认定为安徽省著名商标。公司重视技术创新，20052007年研究开发费用投入4.86亿儿，占同期销代收入的4.6%。承担了国家“十一五”科技支撑计划项目“农作物秸和一生物转化生产燃料乙醇”，国家“863”计划项目“基于可再生资源的乙醇清洁生产技术与CO:利用”和国家“十五”科技攻关项目“自絮凝颗粒酵母酒精发酵新技术”等。公司发明专利“玉米粉清液发酵技术”获得安徽省科技进步一等奖，成果完成人薛培俭获安徽省重大科技贡献奖。
公司重视产学研合作，与江南大学、大津大学、中科院等离了体物理研究所共同组建发酵技术国家工程研究中心，开展发酵技术科研成果后续的工程化研究和系统集成;与大连理工大学合作开发自絮凝酵母燃料乙醇技术。【1】
1.3拟建地点
安徽省蚌埠市禹会区
1.4建设内容与规模
根据原料的来源及原装置的容量并考虑到规模经济效益，确定装置规模如下：新建一套年产5万吨乙烯衍生精细工新材料生产装置，一套年产5万吨环氧乙烷生产装置。
1.5经济潜力
（1）项目拟1年建成，服务期10年，计算期为11年。 （2）年直接工资及福利费45万元。 （3）年均销售收入12700万元。 （4）增值税税率为17%，城市建设维护税税率7%，教育费附加3%。 （5）按直线折旧法计算折旧，固定资产折旧年限10年,残值率为10%。 （6）其他资产,按5年, 残值率为0。 销售税金：年平均销售税金及附加为19.40万元。 年总成本：年平均总成本费用12000.35万元。 利润总额：年平均利润总额343.70万元。 所得税：按所得税率25%计算，年均所得税为85.95万元。净利润：年均净利润为257.99万元。
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二.项目建设的必要性
2.1产品主要用途
2.1.1乙二醇( ethylene glycol)是重要的化工基础原料，主要用于生产聚醋纤维(涤纶)、小饱和聚醋树脂、非离子表面活性活性剂，还可用作防冻剂以及有机化一中间体等。环氧乙烷生产乙二醇，是环氧乙烷最主要的应用，消费量约占环氧乙烷产量的70%日前乙二醇的生产技术主要有环氧乙烷非催化水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯醋法和合成气法等。：
㈠乙醇胺
乙醇胺(Ethanolamine今是氦分子中的氢被经乙基取代而生成的化合物，是氦基醇中最重要的产品，产量占氦基醇总产量的90%-95 %乙醇胺可分为乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，山于乙醇胺分子中同时具有氮原子与经基，因此兼有胺与醇的化学性质。
㈡聚醚类
聚醚是类重要的非离子农而活性剂，山环氧乙烷和含有活泼氢原r的疏水物质缩合而得，属于环氧乙烷的第一人衍生物，广泛应用于日用化工、纺织助剂和石油等行业。
㈢乙二醇醚类化合物
乙二醇醚类化合物是环氧乙烷的重要衍生物，主要包括乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、三乙二醇甲醚、三乙二醇乙醚、三乙二醇丁醚等山于乙二醇醚类分子内含有醚键和经基，具有优异的性能，被广泛用作溶剂、喷气燃料防冰剂、刹车液和化学中间体等日前有50%以上的乙二醇醚类被用作各种}工业过程中的溶剂，其中以乙二醇丁醚及其乙酸醋的需求量最大。 ㈣吗琳
吗琳( morpholine)又称吗啡琳吗琳带有仲胺基团，能与无机酸反应生成盐，与有机酸反应生成盐或酞胺，可进行烷基化反应，还可与环氧乙烷、酮反应或进行Willgerodt反应吗琳是制备多种化工产品的中间体，最重要的应用是生产橡胶助剂，如硫化促进剂等，此外还可用于抗氧剂、缓蚀剂和防垢剂、清洁剂和抛光剂、医药、纺织助剂、芳烃萃取剂以及制造强酸性离r交换树脂、速凝油翠、油漆、农而活性剂、农药、合成荧光增自剂、催化剂等。
㈤氮化胆碱
氯化胆碱(cholinc chloride),个称是氯化三甲基经乙基钱,20世纪50年代以来广泛应用于医药工业及饲料添加剂。
㈥乙烯利
乙烯利(cthcphon)，化学名称为2氯乙基麟酸，具有促进器官的脱落和衰老、调节性别转化、抑制细胞伸长和催熟果实等作用，同时价格低廉、使用力便，广泛应用于蔬菜、水果、橡胶、棉花和烟草等作物，有良好的应用前景。 ㈦三轻乙基异氛尿酸醋
三经乙基异氰尿酸醋，又名赛克（THEIC ),与梭酸、酸配、卤化酞基反应可生成醋，与一元酸反应可生成三维结构的聚醋等三经乙基异氰尿酸醋广泛应用于绝缘漆、涂料、增塑剂、胶勃剂、固化剂、橡胶等领域。
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㈧乙基纤维素
经乙基纤维素(Hydroxycthyl cellulose)简称HEC,其水溶液能与人多数水溶性胶和水溶性树脂混溶，经次价键或化学键结合得到清晰、均匀的高翻度溶液，可与阿拉伯胶等水溶性树脂互溶，与明胶、淀粉、PVA等部分混溶。【2】 2.1.2.我国环氧乙烷下游产业发展现状
㈠环氧乙烷产能产量不足，下游产品大量依赖进口 日前国内环氧乙烷产能产量严重不足，无法满足国内对乙二醇等环氧乙烷深加工产业快速增长的需求与此同时，国外乙二醇及聚醋的消费增长放缓，使得国外乙二醇产品人量输入国内，形成了国内需求过度依赖国外进口的局而，给国内环氧乙烷或乙二醇生产装置带来了巨人的竞争压力和潜在风险另外，环氧乙烷的下游产品，特别是乙二醇、乙二醇醚和乙醇胺等产品的进口量远远超过了国内的生产量，已经形成了国外对我国相关产品的倾销局面。 ㈡上下游产地分布小均衡，物流运输制约下游发展
我国环氧乙烷产地主要集中在江苏、上海、北京、吉林等地，形成
了北方多南方少，东部多西部少的分布不均的局而;而环氧乙烷下游产品的生产地主要集中在广东、辽宁、江苏、山东、上海、湖北、浙江、陕西、一比京、天津等省巾，其中广东、山东、湖一比、浙江、陕西、天津等地环氧乙烷原料主要依靠北料南运和东料西调，而环氧乙烷运输能力有限、风险较人且费用较高，这此远离原料产地的企业力而而临着环氧乙烷资源无法保证的风险，力而在扩人生产规模时受到限制，面临成本升高的压力【3】 ㈢下游产品结构小够合理，产品工艺研发能力薄弱
国内环氧乙烷的消费比例中乙二醇占了70%以上，远远高于发达国家和地区的消费比例而乙二醇基本上是山环氧乙烷联产而得，说明国内环氧乙烷精深加工产业发展滞后，产业结构不够合理，高技术、高附加值品种开发十分薄弱从品种上看，日本已有环氧乙烷下游产品5000余种，而我国仅有300多种，许多巾场需求强劲、附加值高的环氧乙烷衍生产品只能依赖进口日前我国还没有建立和形成环氧乙烷精深加工产品工艺技术研发基地和科研集群，没有一个以环氧乙烷精深加工为核心业务的国家级工程技术中心。
2.2原料供应情况
2.2.1我国环氧乙烷生产的现状及趋向
我国1998年乙二醇装置的环氧乙烷总量为65万吨，其中77%即约50万吨在装置内直接水合，产出约70万吨乙二醇系列产品。另外23%，即约15万吨环氧乙烷则直接作为商品向装置外销售。商品环氧乙烷的比率根据市场的需求包括对乙二醇的需求，是在不断调整的。由于97年秋发生东南亚金融危机，纺织品市场不景气，聚酷的主要原料之一乙二醇需求疲乏，大量环氧乙烷直接作商品投入市场。因此，国内商品环氧乙烷的市场价从97年(当年国内有7万吨商品环氧乙烷的装置发生了事故或停产)的8000元/吨左右，一路下跌到98年冬的5000 -5500元/吨。随着我国2010年前一批合资的乙烯新装置(总能力385万吨/年) 陆续建成，我国乙烯生产能力将从1998年底的400万吨/年增加到2010年的800万吨/年以上。根据世界各国和中国过去儿年的状况估计，乙烯中约10%用于生产环氧乙烷。按此预测2010年我国环氧乙烷总产量将达到130万吨以上。由于东南亚金融危机将会影响数年，并且即使我国加入WTO后，外国的纺织品市场仍是分阶段向我开放，因此乙二醇的需求不会大幅度提升，与此同时商品环氧乙烷的货源将更加充裕。预计10年内国内商品环氧乙烷的比例可能从23%增加到40%左右，即达到50万吨/年以上，价格将维持5000元/吨左右的低位。开发除了乙二醇以外的环氧乙烷下游产品将是很好的机会，也是迫切的任务。
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2.2.2环氧乙烷下游产品的分布现状
【4】
2.2.3产地安徽丰原
随着经济全球化进程的不断加速，能源短缺已成为一个世界性的问题，能源多元化和加快可再生能源开发包括燃料乙醇产业化，已经成为各国高度关注和研发的重大课题。我国从2002年开始试点发展燃料乙醇，并列入“十五”十大重点工程之一，国家批准建设了包括安徽丰原集团在内的4家燃料乙醇定点生产企业，并在黑、吉、辽、豫、皖全境和苏、鲁、冀、鄂的27个地市完成车用乙醇的试点推广。
我国乙醇生产采用以淀粉质原料为主的工艺路线，主要原料玉米、木薯、红薯等，近年来受国内外各种因素的影响，价格不断上涨，使得乙醇生产总成本的70%以上为原料消耗。同时，我国秸秆资源极为丰富，总量不低于10亿吨干物质/年，相当于3亿多吨石油当量。由于收获季节农作物秸秆产量很大，保存困难，许多地区就地焚烧秸秆，既浪费能源，又导致环境污染。
面对这种形势，安徽丰原集团全力拓展燃料乙醇生产所需原料和相关技术的创新，创造性地提出了秸秆原料生产乙醇先分离后发酵的工艺路线，并与国内相关高校和科研院所合作进行系统工程研究。经过协同攻关，目前，丰原集团发酵技术国家工程中心已成功突破秸秆利用的两项重大技术瓶颈一一纤维素水解酶的系列开发以及用于五碳糖发酵技术工程的菌株开发。
试验显示，每4吨秸秆(玉米秸秆、麦草秸秆等)可生产一吨燃料乙醇，如果每吨秸秆按400元计算，其全部生产加工成本比玉米转化成燃料乙醇每吨低300多元。同时，试验还证明，利用秸秆不仅可以生产出燃料乙醇，还可转化生产出生物基乙烯、聚乳酸生物可降解塑料、纺织品原料聚乳酸聚酷、无毒增塑剂、油漆涂料的无毒溶剂等新型生物能源和生物材料，具有极高的经济社会价值和极好的开发利用前景。 据悉，这个利用生物发酵技术和现代化工分离技术的“农作物非食用性产品加工转化项目”，其工业化中试装置将于今年上半年投入运行。【5】
2.3产品市场预测
2.3.1生产现状 近年来，世界环氧乙烷的生产能力不断增加。2007年世界环氧乙烷总生产能力为1 925.0万吨/年，2013年增加到约2 739.3万吨/年，2007-2013年产能年均增长率为6.06%。
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生产装置主要集中在亚太、中东和北美地区，世界各地区产能情况见图1。
世界主要环氧乙烷生产企业有沙特SABIC公司、中国石化、陶氏化学、壳牌等。其中SABIC公司是目前世界卜最大的环氧乙烷生产公司，生产能力为287.6万吨/年，约占总生产能力的10.88%;其次是中国石化，生产能力为245.6万吨/年，约占总生产能力的9.29%;再次是陶氏化学，生产能力为201.6万吨/年，约占总生产能力的7.62%，分别在加拿大、科威特、荷兰、英国和美国建有生产装置。
2.3.2消费现状及发展前景
2007年世界环氧乙烷的总消费量为1 898.1万吨，2013年增加到2 350.2万吨。2007-2013年消费量年均增长率约为4.37%。消费主要集中在北美、西欧、中东以及亚洲地区，且产品主要用于生产乙二醇、乙氧基化合物以及乙醇胺等，世界各主要地区环氧乙烷消费现状及消费构成情况分别见图2和图3。
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预计今后几年，世界环氧乙烷的需求量将以年均4.3%的速度增长，到2017年总消费量将达2 900万吨左右。世界各地区环氧乙烷的消费结构有所不同，具体情况见表1。
【6】
2.3.3行业特点 目前，世界环氧乙烷行业呈现以下特点①核心技术和知识产权仍然控制在壳牌、陶氏等少数公司手中;②产能集中度越来越高，世界前十家环氧乙烷生产商产能占全球总产能的56.61 % ,其中SABIC公司、中国石化、陶氏化学产能位居前三;③生产装置主要以与乙二醇装置配套为主;④装置大型化，单套装置20万吨/年乃至更大已成发展趋势;⑤环氧乙烷装置越来越多地向原材料丰富、价格低廉、物流便利和市场集中的区域发展，例如中东地区和需求强劲的亚太地区特别是我国的华东地区;⑥越来越多的装置开始扩大商品环氧乙烷的产
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量和占比，更多的环氧乙烷被用于精细化工新材料;⑦全球乙烯原料轻质化趋势明显，特别是中国的MTO和美国页岩气的大规模开采与应用，低成本的乙烯将对环氧乙烷成本与价格构成直接影响。目前，全球乙烯原料中，乙烷用量年均增长2.3%, LPG年均增速为0.2%，而石脑油的需求则以2.3%的年均速度在递减。
2.3.4环氧乙烷自给率与出口率
最新统计表明,2001年我国环氧乙烷生产能力已达940kt/a,同年实际产量896kt,其中商品环氧乙烷产量为272kt。然而,我国环氧乙烷的产量还远不能满足发展中的聚酯工业需要,每年都有较大数量的进口。由于环氧乙烷在常压下的沸点为10.7,因而不易长途运输,所以商品环氧乙烷进口量很少,主要体现在乙二醇下游产品上。2001年我国乙二醇进口量为1.597Mt,耗汇7.28亿美元。2002年仅1~9月进口量达1.597Mt,预计全年进口量将远高于2001年。近年来环氧乙烷和乙二醇进出口统计见表4。
此外,我国还进口了一定数量的环氧乙烷的下游精细化工产品,如非离子表面活性剂、乙醇胺、聚醚等,相当于进口环氧乙烷近300kt。为提高国内环氧乙烷的自给率,未来我国将扩建和新建一批环氧乙烷生产装置。预计2005年环氧乙烷生产能力将达1848kt/a,其中商品环氧乙烷将增能200kt/a。最新报道称,扬子石化商品环氧乙烷产能以从52kt/a扩大到100kt/a。未来扩能幅度较大装置和拟新建装置,包括上海石化股份有限公司由150kt/a扩至225kt/a,以及扬巴和惠州分别新建的250kt/a和280kt/a装置等。
2.3.5经济政策把控
从2007年2月开始，环氧乙烷的市场价格又开始出现逐步升高的趋势，主要原因是通货膨胀造成物价上涨，原材料乙烯的价格升高，并且由于科技的发展，其下游产品得到进一步的开发和利用，因此需求量也进一步增大，在很大程度上影响了环氧乙烷的价格。2008年上半年延续了2007年的增长情况。
2008年环氧乙烷的出厂价在10月和11月跳水下跌。至11月底，上海石化的出厂价只有11000元。2008年12月至2009年4月，价格基本在9000～10000元之间。
2009年5月起至年底，环氧乙烷的出厂价基本在10000～11000元之间，无明显波动。 2010年，国内市场环氧乙烷的价格基本在10600元/吨，燕山石化、北京东方、天津石化等均执行此价，货源有限，供应不足。
2011年上半年，环氧乙烷的价格大起大落，行情可谓火爆。1月份环氧乙烷价格的最低点为11500元/吨，从1月底起至3月底，环氧乙烷价格飙升至14200元/吨，涨幅达23%；在维持了两周的高价位平稳走势后，由于环氧乙烷的淡季来临，市场成交量急剧下降，各地纷纷出现大幅走跌行情，仅在5月份仅仅一个月内，环氧乙烷从14200元/吨跌至11800元/吨，跌幅高达20%，高于2010年同期11.3%。下半年以来环氧乙烷价格走势平稳，8月下旬各地区价格先后开始出现反弹现象，纷纷上涨200元/吨，上海化工、三江化工和扬子化工的EO价格由原来的11800上涨至12000元/吨；随后，华北地区北京东方和燕山石化价格上涨200元/吨左右，价格达到12200元/吨，东北地区亦上涨了200元/吨，达到12100元/
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吨。
近期，中石化华东销售公司上海石化、扬子石化、镇海炼化、阿克苏诺贝尔、南京德纳环氧乙烷执行10100元/吨，装置运行平稳，走货尚可；中石化华北销售分公司燕山石化、北京东方化工、天津石化、中沙石化环氧乙烷执行10100元/吨，工厂装置运行平稳，走货平稳；中石油东北销售分公司吉林石化环氧乙烷出厂价格执行10100元/吨；辽阳石化、抚顺石化出厂10100元/吨；辽宁北化环氧乙烷出厂报价执行10200元/吨，供应面依旧偏紧，走货平稳，装置运行正常。
面对目前复杂的经济形式，好多国家都在频繁出台救市措施，大宗商品的价格下行速度有所减缓，一旦救市措施生效后，在成本边缘运行的大宗商品价格会迅速进入上升通道。环氧乙烷也是如此。
2.4产品定位，方案与质量标准
2.4.1选择下游供给对象
由于乙二醇( ethylene glycol)是重要的化工基础原料，主要用于生产聚醋纤维(涤纶)、小饱和聚醋树脂、非离子表面活性活性剂，还可用作防冻剂以及有机化一中间体等。环氧乙烷生产乙二醇，是环氧乙烷最主要的应用，消费量约占环氧乙烷产量的70%日前乙二醇的生产技术主要有环氧乙烷非催化水合法、环氧乙烷催化水合法、碳酸乙烯醋法和合成气法等。
所以，该项目的下游主要供给对象为乙二醇的生产，不仅由于它占据了环氧乙烷的大部分供给目标，也是由于该工艺技术已经十分成熟，适合本次化工设计的需要
2.4.2生产乙二醇的环氧乙烷的质量要求和标准 2.4.2.1环氧乙烷催化水合
国外比较有代表性的有Shell公司的非均相催化水合法和UCC公司的均相催化水合法 2.4.2.2环氧乙烷水合反应精馏工艺
中国石油化工股份有限公司及上海石化工研究院共同申请了环氧乙烷水合反应精馏的专利。
2.4.2.3环氧乙烷超声波水合
超声波频率是比一般声波的频率高得多的电磁波，具有一些独特的性质:比普通的声波具有更好的束射性;比普通声波强大得多的功率;能量很大，可使介质的质点产生显着的声压作用。这些特性使超声波作用于介质会产生一种独特的作用一一空化作用，空化作用在瞬问产生儿千K的高温、高压和冲击波，可用于加快化学反应的进行。 2.4.2.4环氧乙烷问接法生产工艺
环氧乙烷问接法生产工艺是先由环氧乙烷(E0)和二氧化碳在催化剂的作用下发生酷化反应生成碳酸乙烯酷CEC)，然后碳酸乙烯酷再水解得到EG[碳酸乙烯酷CEC)法]，或与甲醇发生醇取代反应生成碳酸二甲酷CDMC)和EG CEG和DMC联产法)，其反应过程如下式所示，其代表工艺是三菱化学公司开发的OMEGA (Only MEGAdvanced) EC法工艺。
近些年，环氧乙烷水合技术的研究发展很快，有的技术已经建成中试装置，并正在进行工业化，下面将国内外具有代表性环氧乙烷水合技术研究进行小结并进行了比较，见表1。
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【7】
三.工艺技术方案
本次化工设计使用乙醇制取乙烯，再以乙烯制取环氧乙烷的方式来达到生产目的，现分别从乙醇制乙烯，乙烯制环氧乙烷两个步骤来讨论工艺技术方案。
3.1生物乙醇制乙烯
3.1.1生物乙醇制备乙烯技术特点
(1)与传统的石油裂解制备乙烯相比，生物乙醇制备乙烯技术具有突出的优势：生物质原料来源广泛，糖类、淀粉类、纤维素等属于可再生资源，生物乙醇生产技术的发展使得生物乙醇的成本不断下降。该反应具体方程式如图一所示。
(2)脱水反应所需要的温度比裂解所需温度低5oo度左右，压力为常压，反应器材的要求以及制造费用也更低。
(3)工艺流程简单，乙烯的选择性很高，便于对产品分离、提纯。 (4)装置设备少，能耗低，投资低，建设周期短，投资回收快。
(5)该工艺属于绿色环保工艺，CO2排放量少，减少环境污染的同时也降低了治理费用。
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图一
该反应的具体操作流程如下图所示
3.1.2经济技术分析 口前，发展生物乙烯技术所要解决的关键问题是降低乙醇的生产成本。在当前的市场情况下，国内无水乙醇、乙烯和聚乙烯的市场价格分别为6000元/吨、10000元/吨和13000元/吨左右。采用乙醇脱水制备生物乙烯的力一法，每吨无水乙醇完全转化可以得到0. 6吨左右的乙烯，折合每吨乙烯所消耗乙醇的成本约为10000元左右，再加上能量消耗、设备折旧和操作费用等成本，生物乙烯的成本可以控制在11000元/吨以内，比口前的乙烯市场价格略高。然而，通过选用低浓度的乙醇发酵液(质量分数在10%左右)为反应原料，以及大力发展以秸秆等农林废弃物为原料的纤维素制乙醇技术，可使乙醇的成本进一步降低。此外，如果把乙烯衍生到环氧乙烷等下游产品，将会有更大的利润空间。因此，随着石油价格上涨和生物乙醇技术的不断进步，生物乙烯技术具有一定的经济可行性，尤其是纤维乙醇产业和生物乙烯产业的藕合，将会为生物乙烯技术带来更大的生存空间。
3.2乙烯制环氧乙烷
3.2. 1氯醇法
环氧乙烷氯醇法生产分两步进行:首先氯气与水反应生成次氯酸，再与乙烯反应生成氯乙醇;然后氯乙醇用石灰乳皂化生成环氧乙烷。这种方法存在的严重缺点大致有:1)消耗氯气，排放大量污水，造成严重污染;2)乙烯次氯酸化生产氯乙醇时，同时副产二氧化碳等副产物，
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在氯乙醇皂化时生产的环氧乙烷可异构化为乙醛，造成环氧乙烷损失，乙烯单耗高;3)氯醇法环氧乙烷，醛的质量分数很高，约为4x10^(-6)一5x10^(-6)最低也有2 x10^(-6)。
氯醇法生产环氧乙烷，由于装置小、产量少、质量差、消耗高，因而成本也高，与大装置氧化法生产的高质量产品相比已失去了市场竟争能力。 3.2.2直接氧化法
乙烯直接氧化法，分为空气直接氧化法和氧气直接氧化法。 3.2. 2. 1空气直接氧化法
空气直接氧化法用空气作氧化剂，因此生产中必须有空气净化装置，以防止空气中有害杂质带人反应器而影响催化剂的活性。空气法的特点是由两台或多台反应器串联，即主反应器和副反应器，为使主反应器催化剂的活性保持在较高水平(63 %-75% )，通常以低转化率操作(20%一50%)。
3.2.2.2氧气直接氧化法
此法是采用制备纯氧或有其他氧源作氧化剂。由于用纯氧作氧化剂，连续引人系统的惰性气体大为减少，未反应的乙烯基本上可完全循环使用。从吸收塔顶出来的循环气必须经过脱碳以除去二氧化碳，然后循环返回反应器，否则二氧化碳质量超过15%，将严重影响催化剂的活性。
3.2.2.3空气直接氧化法和氧气氧化法的比较
这两种氧化方法均采用列管式固定床反应器。反应器是关键设备，与反应效果密切相关，其反应过程基本相同，包括反应、吸收、汽提和蒸馏精制等工序。但是氧气氧化法与空气氧化法相比前者具有明显的优越性，主要体现在以下几个方面:
1)流程:空气法需要空气净化系统和二次反应器与吸收塔等，以及尾气催化转化器与热量回收系统;氧气法需要分离装置和二氧化碳脱除系统。氧气氧化法与空气氧化法相比，前者工艺流程稍短，设备较少，建厂投资少。
2)催化剂:生产中催化剂的用量直接影响到产品成本的高低。影响催化剂使用量多少主要有两个因素。一方面是催化剂的性能，如催化剂的选择性及转化率等。氧化法在这方面比较有利，因为选择性高，催化剂需要量少。另一方面是催化剂中银的质量分数，德国Hiils公司空气法催化剂银的质量分数约20%，而Shell公司氧气法催化剂银的质量分数仅为10%左右，同样体积的催化剂，含银量几乎相差50%。
3)反应器:在同样生产规模的前提下，氧气法需要较少的反应器，而且，反应器都是并联操作。空气法需要有副反应器，以及二次吸收和汽提塔等，增加了设备投资。
4)收率和单耗:氧气法环氧乙烷收率高于空气法，而且乙烯单耗较低。
5)反应温度:氧气氧化法反应温度比空气法低，对催化剂寿命的延长和维持生产的平稳操作较为有利。【8】
综上所述，氧气氧化法无论是在生产工艺、生产设备、产品收率、反应条件上都具有明显的优越性，其具体反应流程为下图。
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因此目前世界上的EO/EG装置普遍采用氧气氧化法生产。但是由于氧气氧化法采用纯氧作原料，因此在氧气价格上涨时，对氧气法生产环氧乙烷的生产总费用会有一定的影响，而空气法就不存在氧气价格变动带来的总费用变动问题，而且氧气法对原料的纯度要求很高，如氧气纯度低，就会显著增加含烃放空气体的数量，造成乙烯单耗提高。尽管如此，通常氧气氧化法的生产成本要比空气氧化法低10%左右。 我国环氧乙烷的生产始于20世纪60年代，采用以乙醇为原料的氯醇法工艺生产环氧乙烷。20世纪70年代后期，随着北京燕山石油化工公司和辽阳石油化纤公司分别引进了美国SD公司和美国UCC公司的两套环氧乙烷/乙二醇(EO/EG)联产生产装置的建成投产，我国环氧乙烷的生产改为以乙烯为原料进行生产。国内小规模的氯醇法环氧乙烷装置已在1993年下半年被淘汰。目前，我国环氧乙烷和乙二醇生产多采用联产装置，厂家可根据市场情况及时调整环氧乙烷和乙二醇的生产比例，以达到最佳经济收益。截止到2007年底，我国有10多家企业生产环氧乙烷，环氧乙烷(EO)的总生产能力达到209. 4万“a，商品环氧乙烷生产能力达到约60. 8万t/a
四.厂址选择与建厂条件
4.1资源与产品条件
4.1.1资源条件
由于本次化工设计的主要原料为乙醇，故选取的原料供给厂商为国内外知名的安徽丰原集团有限公司。
乙醇生产采用以淀粉质原料为主的工艺路线，主要原料玉米、木薯、红薯等，近年来受国内外各种因素的影响，价格不断上涨，使得乙醇生产总成本的70%以上为原料消耗。同时，我国秸秆资源极为丰富，总量不低于10亿吨干物质/年，相当于3亿多吨石油当量。由于收
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获季节农作物秸秆产量很大，保存困难，许多地区就地焚烧秸秆，既浪费能源，又导致环境污染。面对这种形势，安徽丰原集团全力拓展燃料乙醇生产所需原料和相关技术的创新，创造性地提出了秸秆原料生产乙醇先分离后发酵的工艺路线，并与国内相关高校和科研院所合作进行系统工程研究。经过协同攻关，目前，丰原集团发酵技术国家工程中心已成功突破秸秆利用的两项重大技术瓶颈一一纤维素水解酶的系列开发以及用于五碳糖发酵技术工程的菌株开发。试验显示，每4吨秸秆(玉米秸秆、麦草秸秆等)可生产一吨燃料乙醇，如果每吨秸秆按400元计算，其全部生产加工成本比玉米转化成燃料乙醇每吨低300多元。同时，试验还证明，利用秸秆不仅可以生产出燃料乙醇，还可转化生产出生物基乙烯、聚乳酸生物可降解塑料、纺织品原料聚乳酸聚酷、无毒增塑剂、油漆涂料的无毒溶剂等新型生物能源和生物材料，具有极高的经济社会价值和极好的开发利用前景。 据悉，这个利用生物发酵技术和现代化工分离技术的“农作物非食用性产品加工转化项目”，其工业化中试装置将于今年上半年投入运行。
4.1.2原料来源
安徽丰源集团有限公司内部使用生物法制取乙醇，并且将生产好的商品乙醇直接运送到安徽丰原物流，可再由安徽丰原物流直接运送到本项目的生产场地。
并且，本厂建在安徽丰原有限公司附近的胜利西路附近，距离安徽丰原物流仅仅一到两公里的路程，大大节省了本项目的原料运输带来的费用。
4.1.3产品销售
本次建厂选择在安徽丰原有限公司附近除了方便原料的获得外，还有另一层用意，那就是直接将生产出的环氧乙烷贩卖给安徽丰原物流，由丰原物流将其贩卖给下游产业。
原因是由于本次建厂规模较小，不能供应一些需要的大厂家，反不如与当地的龙头企业合作，因为该公司的乙醇产量达到44万吨的水平，本身转去生产的环氧乙烷较少，故合则两利。
同时，当地的安徽省第二医院，第三医院每年有多次招标情况，也可以将富余的环氧乙烷贩出，保证本公司的正常运转。
至于道路交通，本次建厂地距离安徽丰原物流仅有一公里有余的距离，故极为方便。
4.2厂址选取条件
4.2.1交通条件
该图上起点为安徽丰原有限公司，终点为安徽丰原物流有限公司，标注点为本次建厂的大概位置。
图一 图二
根据图二可以看出，本次建厂地点交通十分便利，陆路车辆交通发达，道路铁路十分通畅，同时靠近淮河，也方便进行简单的水路运输。
4.2.2地质条件
禹会区属黄淮海平原与江淮丘陵的过渡地带，处于江淮分水岭的末稍。境内以平原为主；
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地面西北倾向东南，自然坡降为万分之一左右。地貌主要分平原、丘陵和台地3种。建厂地为平原，且并无地震火山爆发等自然灾害。
4.2.3气候条件
禹会区属北亚热带湿润季风气候与南温带半湿润季风气候区的过渡带，兼有两个气候带的特点。季风显著，四季分明，气候温和，雨量适中，光照充足，无霜期较长。但因处在中纬度，冷暖气团活动交锋频繁，且变化大，加之降水集中，常有旱、涝气候灾害发生，对农业生产有一定影响。
4.2.4水资源条件
禹会区境内有天河、九里塘，西北边是千里淮河，水资源丰富。天河 古称西濠水，位于禹会区区境，发源于凤阳山区西部武店东棺材山。天河全长33公里，流域面积357平方公里，年平均径流量9000万立方米。禹会区境内天河长16公里，水面宽600～1000米，其中湖洼段长9公里，形成自然天河湖。水域面积14平方公里，蓄水量2000万立方米。天河原是淮河小支流，可行小船。民国27年（1938年）黄泛后，下游淤积严重，尤以沈家岗至河口一段最甚，河渠淤塞几与两岸平地同高，致使积水不能泄淮。1959年修建天河闸，控制了淮水倒灌和天河的水位，始成为水产养殖水面。
4.3人文环境条件
4.3.1地方政策
禹会区本身属于第二产业极为发达的地区，当地政府鼓励第二产业发展，具有优越的税收政策。每年都有十余家新厂兴建，且相应的经济每年均有越10%的增长，十分适合于本次化工设计的实行。。
4.3.2公用设施条件 2013年，禹会区城乡中小学生均公用经费、免杂费标准再提升，投入2500万元实施“均衡发展、教育展翅”工程。荣获全省党政领导干部教育工作督导考核优秀等次，在皖北各区中第一个通过省义务教育均衡督导评估。优质教育示范典型——北师大附属学校落户禹会区。
以示范引领为目标，禹会区相继确定了18个生活小区作为示范建设，累计投入资金770余万元，建设面积共100余万平方米，受益居民家庭12000户，对道路、管网、绿化、公用设施等基础设施进行提升改造。目前，已完成了东海七村、华光小区、长青教工小区等4个区级示范小区建设和金色阳光等4个社区级示范小区施工建设，剩下的朝阳嘉园等7个社区级示范小区正在施工；大庆二村、喜迎门小区正在市招标局打捆招标。在8月上旬，以上全部示范小区完成施工建设的同时，还将示范小区建设全面推广至辖区全部小区。 4.3.3劳动力因素
2013年，禹会区新增就业岗位8500个，安置下岗失业人员5880人。实现安置房开工48万平方米，竣工近32万平方米，回迁安置3115户。在市辖区率先完成渔民上岸实物配租任务，为住房困难群众解决廉租房233套。且该数据逐年增长。
截至2013年4月，禹会区共有中小学35所，其中中学6所，小学29所，幼儿园1所，在校学生1.4万余人，在岗教师1200多人。当地居民受教育程度较高，平均水品处于高中之上的水平。因此，在禹会区进行场地建设并实行生产是具有优异的劳动力条件的。
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五.安全环保分析
5.1生产过程中的三废分析
生产过程中主要的三废有废水废气废颗粒，其中废水主要有废水VOC汽提塔塔底废水，含COD，BODPH，乙二醇，乙醇，甲醛乙醛。同时还有回收压缩机分离罐冷凝液，含COD，BODPH，，乙醇，甲醛。
废气主要有环氧乙烷反应系统循环气释放气，含乙烯，甲烷乙烷，惰性气体。还有乙醇脱水反应器进料加热器B-1210产生的O₂，H₂O，N₂，CO₂，以及再生塔冷凝器E-222产生的CO₂，H₂O，C2H4。
废物中固体颗粒主要是催化剂的残渣，为乙醇脱水反应器废催化剂和环氧乙烷反应器废催化剂。
5.2三废处理
废水送污水处理厂直接处理。环氧乙烷反应系统循环气释放气送B-1210，其余废气直接排放到大气中。乙醇脱水反应器废催化剂直接填埋，环氧乙烷反应器废催化剂送催化剂厂商回收。【9】
5.3生产危险点分析
由于本次化工设计涉及的物质大多易爆易分解易燃烧，所以需要保存在密闭性良好的罐体中，并且不易直接曝晒。同时，应注意高压水枪与消防栓的位置摆放，防止发生危险事故。
六.经济潜力与社会效益
6.1经济潜力
国内环氧乙烷消费特点:①从品种上来看，日本己有环氧乙烷下游产品5000多种，而国内仅有300多种，在医药、香料、染料、涂料和特种化纤油剂等方面的开发研究及应用国内才刚刚起步。②环氧乙烷供应长期不足，从客观上限制了下游产业的发展。目前国外乙醇胺装置规模以40-80kt/a居多，国内多在20 kt/a以下，并且存在工艺落后、质量差、成本高、竞争力弱、供不足需的格局。③用于生产乙二醇的比例，远高于日本和美国。而附加值高的环氧乙烷下游产品需求强劲，国内缺口较大，主要依赖进口。
6.2.环氧乙烷（EO）经济分析
以2007年市场价格(不含税价)为基础确定的价格对项目的经济效益进行测算，其中原
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料乙醇4530元/t、乙烯9742元/t、产品环氧乙烷11 966元/t。
经计算，项目乙醇法单位生产成本9048.48元//t，乙烯法单位生产成本9851.06元//t。经过生产成本对比分析，可以看出，在2007年市场价格体系下由于原料乙烯和乙醇之间价差拉大，乙烯法比乙醇法主要原料生产成本多1431元//t，乙烯法与乙醇法之间的其他成本差与5年平均价相同，所以生产成本(扣副产品)乙烯法比乙醇法多803元//t。可见，在2007年价格体系下，乙醇法比乙烯法优势明显，而且可以预见，当乙烯与乙醇价差继续增大，生产成本差别会更加明显。 根据计算项目拟1年建成，服务期10年，计算期为11年。 年直接工资及福利费45万元。年均销售收入12700万元。增值税税率为17%，城市建设维护税税率7%，教育费附加3%。按直线折旧法计算折旧，固定资产折旧年限10年,残值率为10%。 其他资产,按5年, 残值率为0。 销售税金：年平均销售税金及附加为19.40万元。 年总成本：年平均总成本费用12000.35万元。 利润总额：年平均利润总额343.70万元。 所得税：按所得税率25%计算，年均所得税为85.95万元。净利润：年均净利润为257.99万元。
烯生产装置建设明显加快，国内在未来几年里将有多家企业建设规模化环氧乙烷/乙二醇装置，环氧乙烷的生产能力和产量将得到较大的发展。但目前国内环氧乙烷生产与市场呈现以下几大趋势:
(1) 产业链设计不尽合理。国外环氧乙烷生产商一般都把环氧乙烷直接做成终端产品，以降低产品成本。而在我国情况刚好相反，除吉化以自用为主外，其他大都把环氧乙烷直接当商品出售。
(2) 环氧乙烷及其主要下游产品乙二醇缺口巨大，环氧乙烷商品量将随之快速增加，发展前景看好。
(3)产业地域分布不合理。国内环氧乙烷生产商主要分布在东北、华北、华东、华南四地，但我国环氧乙烷市场主要在华东，由于环氧乙烷不易运输，所以物流成本的增加削弱了下游产品同进口产品的竞争力。
(4) 下游产品开发不足。尽管环氧乙烷其他下游产品消耗环氧乙烷数量相对乙二醇来说较小，但是许多产品用途广泛，国内市场需求强劲，附加值高的产品没有得到很好的开发利用，许多产品仍主要依赖进口来解决。
环氧乙烷(EO)是乙烯工业衍生物中仅次于聚乙烯和聚氯乙烯的重要有机化工产品，主要用于生产聚醋纤维、聚醋树脂和汽车用防冻剂的原料单乙二醇(EG)以及二乙二醇、三乙二醇和聚乙二醇等多元醇类。此外，环氧乙烷还可用于生产非离子表而活化剂乙醇盐类，生产乙氧基化合物、乙醇胺类以及乙二醇醚等，在洗染、电子、医药、纺织、农药、造纸、汽车、石油开采与炼制等方而具有广泛的用途.开发利用前景广阔。【10】
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