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节能环保材料项目可行性研究报告
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双欣环保材料11万吨PVA可研
内蒙古双欣环保材料股份有限公司 11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目
可行性研究报告
湖南化工医药设计院
二OO九年三月
1 总 论 ................................................ 11.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人代表 .................. 11.2可行性研究报告编制的依据和原则 .............................. 11.3 企业概况 .................................................... 21.4 项目提出的背景 .............................................. 41.5项目实施的有利条件 .......................................... 81.6 新技术新工艺应用情况 ....................................... 101.7 项目建设的必要性和经济意义 ................................. 141.8 研究范围及主要过程 ......................................... 151.9 研究结论 ................................................... 162 市场预测分析 ........................................ 192.1产品主要用途 ............................................... 192.2国内外市场预测分析 ......................................... 232.3 国内市场预测分析 ........................................... 262.4 产品价格分析预测 ........................................... 303 生产规模及产品方案 .................................. 313.1生产规模及产品方案 ......................................... 313.2 产品技术规格 ............................................... 323.3 生产规模的确定 ............................................. 324 工艺技术方案 ........................................ 334.1工艺技术方案选择 ........................................... 334.2生产工艺流程及简述 ......................................... 424.3主要原辅材料及消耗定额 ..................................... 46
4.4 主要设备选择 ............................................... 474.5工艺物料平衡图 ............................................. 634.6 自动控制 ................................................... 645原材料、辅助材料的供应 ............................... 705.1 原材料、辅助材料需求情况 ................................... 705.2 主要原辅材料的规格、数量、来源及运输方法 ................... 705.3供应方案 ................................................... 716 建厂条件及厂址方案 .................................. 726.1 建厂条件 ................................................... 726.2 厂址方案 ................................................... 747 总图运输、储运、土建、界区内外管网 ................... 757.1总图运输 ................................................... 757.2 储运 ....................................................... 787.3 土建 ....................................................... 807.4界区内外管网 ............................................... 848 公用工程方案和辅助生产设施 .......................... 858.1 给水排水 ................................................... 858.2 供电及电讯 ................................................. 898.3 供热 ....................................................... 978.4空压、空分和制氮 .......................................... 1058.5冷冻站 .................................................... 1068.6 采暖、通风及除尘 .......................................... 1078.7 维修 ...................................................... 1098.8 分析化验 .................................................. 109 9 服务性工程与生活福利设施 ........................... 110
9.1服务性工程 ................................................ 1109.2 生活福利设施 .............................................. 1109.3 厂外工程 .................................................. 110 10节能节水........................................... 111 10.1编制依据 ................................................. 111 10.2 编制原则 ................................................. 111 10.3节能新技术和措施 ......................................... 112 10.4 能耗指标及分析 ........................................... 114 10.5节水措施 ................................................. 114 11 消防 .............................................. 116 11.1编制依据 ................................................. 116 11.2 设计依据 ................................................. 116 11.3 消防措施 ................................................. 116 11.4 消防投资 ................................................. 120 12 环境保护 .......................................... 121 12.1厂址与环境现状 ........................................... 121 12.2设计采用的环境保护标准 ................................... 121 12.3 污染物情况 ............................................... 121 12.4 控制措施 ................................................. 123 12.5 环境监测和环境管理 ....................................... 125 12.6 预计达到的效果 ........................................... 126 12.7 环保投资概算 ............................................. 126 13 水土保持 .......................................... 127 13.1建设项目区责任范围及其周边环境概况 ....................... 127 13.2 项目区水土流失及水土保持现状 ............................. 127
13.3生产建设中排放废弃固体物的数量和可能造成的水土流失及其危害 127 13.4水土流失防治初选方案 ..................................... 127 13.5水土保持投资估算 ......................................... 128 14 劳动安全卫生 ...................................... 129 14.1劳动安全卫生的设计原则和要求 ............................. 129 14.2 设计依据 ................................................. 129 14.3 建设项目生产过程中职业危害因素的分析 ..................... 130 14.4 主要有害物质的危害 ....................................... 136 14.5 职业安全卫生防护的措施 ................................... 141 14.6 安全卫生技术措施效果 ..................................... 151 14.7 安全卫生机构设置及人员配备 ............................... 151 14.8 安全条件影响分析 ......................................... 151 14.9 安全卫生投资估算 ......................................... 152 15 组织机构与人力资源配置 ............................ 153 15.1工厂组织 ................................................. 153 15.2 生产班制和劳动定员 ....................................... 153 15.3 人员来源及培训 ........................................... 154 16 项目实施规划 ...................................... 156 16.1 建设周期的规划 ........................................... 156 16.2 项目实施进度规划 ......................................... 156 17 投资估算与资金筹措 ................................ 157 17.1 投资估算 ................................................. 157 17.2 资金筹措 ................................................. 158 18 财务评价 .......................................... 160
18.1财务评价原则 ............................................. 160 18.2总成本费用估算 ........................................... 160 18.3 投产初期的生产计划建议 ................................... 161 18.4产品销售收入和税金 ....................................... 161 18.5 利润估算及分析 ........................................... 162 18.6 项目清偿能力分析 ......................................... 162 18.7财务生存能力分析及资产负债分析 ........................... 163 18.8不确定性分析 ............................................. 163 18.9 财务评价结论 ............................................. 164 19 社会评价和风险分析 ................................ 165 19.1社会评价 ................................................. 165 19.2 风险分析 ................................................. 165 20 结论 .............................................. 168 20.1 综合评价 ................................................. 168 20.2 建设条件评价 ............................................. 168 20.3 原材料来源及产品销路评价 ................................. 168 20.4 经济效益和社会效益综合评价 ............................... 169 20.5研究报告的结论 ........................................... 169 20.6存在的问题和建议 ......................................... 170附图：1）区域位置图2）蒙西高新技术工业园规划图3）总平面布置图（H702-Z-01）4）工艺流程图（H702-G-01）5）水量平衡图（H702-S-01）
6）原则性热力系统图（H702-R-01）7）8全厂主接线图（H702-D-01）8）建、构筑物一览表（H702-T-01）
附件：1）“高粘度、易自聚等特殊物系精馏新技术的研究开发与应用”国家科学进步奖证书。2）“高效导向筛板塔”实用新型专利证书。（专利号：ZL01 2 200319.X）。3）协议书
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告1 总 论
1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人代表1.1.1项目名称内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目。1.1.2主办单位名称1.1.3 企业性质及法人代表企业性质：民营法人代表：乔玉华1.2可行性研究报告编制的依据和原则1.2.1编制依据1）内蒙古双欣环保材料股份有限公司提供的有关设计基础资料；2）中国石油和化学工业协会《化工投资项目可行性研究报告编制办法》[中石化协产发（2006）76号]；3）内蒙古双欣环保材料股份有限公司与湖南化工医药设计院关于编制本可行性研究报告的咨询合同（2009-K02）。4）采用的标准、规范《建筑设计防火规范》 GB；《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB； 《压力容器安全技术监察规程》 质技监局锅发［号； 《建筑灭火器配置设计规范》GB；《工业企业总平面设计规范》 GB；《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19-87（2001年版）；
内蒙古双欣环保材料股份有限公司 湖南化工医药设计院 1
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002等。1.2.2编制原则1）全面、客观地进行项目研究。本报告在编制过程中严格按照国家产业政策的要求，严格执行国家、地方和部门的各种标准和规范，对项目的工程建设条件、生产技术路线、技术经济指标以及对环境的影响等多方面进行分析对比，力求全面地、客观地反映项目的实际情况。2）采用先进适用的技术。在立足国产化的同时，既注重技术的先进性，也充分注意技术的适用性。即在本项目的可行性研究过程中，根据我国目前的技术开发能力、装置配套能力和管理水平等实际情况，选取适用的先进技术。这些先进适用的技术不仅体现在工艺流程、技术装备和控制水平上，而且同样体现在节能、节水、减排、水土保持、环境保护和安全卫生等方面。更重要的是为以聚乙烯醇为原料开发高科技产品提供了平台。3）以经济效益为中心。经济效益是企业生存的命脉。因此，在本报告编制过程中特别注意装置的合理布局，减少占地，选用国际领先、适用可靠的技术，优化工艺指标，合理定员，减少运转费用，降低消耗，降低成本，减少非生产性投资，控制项目总投资，提高产品在市场中的竞争能力，从而提高企业的整体经济效益。4）遵循可持续发展的战略观念，严格执行环境保护、安全和工业卫生法规，加强综合利用，减少“三废”排放，完善“三废”处理设施，控制对环境的污染，做到环保、劳动安全卫生措施与项目建设D三同时‖。1.3 企业概况内蒙古双欣环保材料股份有限公司是由内蒙古双欣资源集团有限公司（占95%）与鄂尔多斯市安特尔投资有限责任公司（占5%）湖南化工医药设计院 2
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 共同出资成立的股份有限公司，公司注册资金2500万元人民币，法人代表乔玉华，公司经营范围为可降解高分子聚乙烯醇及其副产品的开发、生产和销售。股东情况如下：1）内蒙古双欣资源集团有限公司成立于2000年，位于内蒙古鄂尔多斯市鄂托克旗棋盘井工业园，注册资本50000万元，总资产45亿元，法人代表乔玉华，现有职工3500人。公司现主要从事煤炭、石灰石、电力、电石、PVC、烧碱、水泥、医药、金融等行业产品的开发、生产和销售。拥有自营进出口经营权和“玉米芯替代木炭冶炼金属硅”国家专利技术，并通过了ISO国际质量体系认证。公司是内蒙古自治区60户重点企业之一，建设银行、工商银行“AA”级信誉企业。公司下辖的子公司有：鄂尔多斯双欣电力有限公司、鄂尔多斯市新华结晶硅有限公司、内蒙古双欣矿业有限公司、鄂尔多斯市正丰矿业有限公司、鄂尔多斯市金驼药业有限公司、内蒙古融丰小额贷款有限公司、鄂尔多斯市双欣化学工业有限公司等。公司现有技术人员550名，其中中高级职称以上人员105名。 公司现已形成的产业规模：26万吨/年电石；2×200MW煤矸石电厂；120万吨/年机械化焦煤矿井及配套的选煤厂；80吨/年麻黄碱和200吨/年麻黄浸膏粉；发放小额贷款1亿元；2008年完成销售收入17.1亿元人民币，出口创汇8000万美元，实现利税3.42亿元人民币。公司正在建设的项目有：年产500万吨机械化煤矿及配套年产500万吨选煤厂（计划2009年底投产）；年产40万吨聚氯乙烯、32万吨离子膜烧碱及配套资源综合利用项目和电石渣综合利用日产3000吨新型干法水泥熟料（计划2011年底投产）。预计到2011年，集团公司将形成年销售收入达90亿元人民币的湖南化工医药设计院 3
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 大型企业集团。2）鄂尔多斯市安特尔投资有限责任公司成立于2003年8月，位于鄂尔多斯市东胜区鄂东街18号，注册资本6050万元，法人代表王玉明。公司现主要从事对外投资、咨询服务等。1.4 项目提出的背景聚乙烯醇是一种水溶性高分子聚合物，由乙炔、醋酸合成醋酸乙烯（VAC），醋酸乙烯经聚合醇解而制成，其性能独特，具有较好的粘接性、成膜性、耐油性、胶体保护性、可降解性，除作合成维尼纶纤维的原料之外，在纺织浆料、粘合剂、涂料、薄膜、农业土壤改良剂、汽车改性材料、食品包装、建材、医药、造纸、军工、木材加工、石油开采、冶金、可降解塑料等行业有着广泛的应用前景，是环保节能型高科技产品。聚乙烯醇下游产品及新的应用领域正在不断地开发之中，对聚乙烯醇的需求逐年增多，特别是在以下几个领域的应用，更凸显了其作为高科技产品原料的重要性和发展前景。1）可降解塑料水溶性聚乙烯醇薄膜是近年来在国际上崭露头角的一种新型塑料产品。作为一种主要原料为聚乙烯醇及淀粉的新颖绿色包装材料，它具有水和生物两种降解特性，可完全降解为CO2和H2O，是名符其实的高新环保产品。在日本、欧美等国均得到国家环保部门的认可。水溶性聚乙烯醇膜具有极好的透明度和光泽性、非带电性、较大的拉伸强度和撕裂强度、良好的耐油性能、极好的气体阻隔性、热合性与粘接、透湿性大、脱模性和金属镀性好等优点，并在一定条件下具有水溶性和生物降解性，因而作为一种新兴的包装材料，其在医药卫生、食品防腐的软包装中有着极其广泛而又独特的用途。a、水中使用产品的包装（可计量）湖南化工医药设计院 4
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告主要用于农药、颜料、染料、清洁洗涤剂、除草剂、化肥、清洁剂、水处理剂、混凝土添加剂等水中使用产品的包装，以达到减少环境污染、改善作业环境的目的。b、洗涤包装高温水溶性聚乙烯醇薄膜包装袋，在医院中用于包装带污染的用品和衣物，在消毒清洗时将包装袋直接投入清洗消毒设备中，减少医务人员接触有污染的用品、衣物，避免疾病的交叉传染。尤其是在防D非典‖等高传染病的用品有特殊意义。c、服饰包装聚乙烯醇薄膜具有不带静电、透明度与光泽度均优于其它薄膜的特点，用于纺织品的包装能使物品更加美观，提高其附加值。在法国和英国，服装的包装袋必须是可降解的服装袋。我国该种服装袋以前都是从日本进口，每只成本4元，国产化后，每只成本2元，每年这种袋子即2000万以条上。这样可以节省4000多万元，此技术北京工商大学已经开发，不久将转化为工业生产，本项目生产的聚乙烯醇产品，可以作为该种服装袋的生产原料。d、用于食品包装聚乙烯醇薄膜是阻隔性能十分优异的材料，用其作为食品包装的阻隔层材料，能使被包装食品的存储期得以大大延长。e、电子、电器产品包装聚乙烯醇薄膜几乎不带静电，因此尤其适用于电子、电器产品的包装。水溶性聚乙烯醇薄膜还可以利用其具有良好的印刷性能和可控水溶性的特点配合特种油墨，制作出新颖防伪功能的高附加值防伪又环保的包装，更可用在水转印技术，这也必将受高端电子产品厂家的欢迎。f、种子包装带湖南化工医药设计院 5
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告在农业育苗方面，将包装了植物种子的水溶性聚乙烯醇薄膜包装带或包装网放在土壤里，既可避免种子在大风沙地区因裸露而吹失或让动物吃掉，又可使植物按种子带或种子网的布局生长，可大量节约优良种子消耗，使新品种得以快速的推广，同时又可大幅度的降低成本。雨水或湿气将水溶性聚乙烯醇薄膜溶掉后，分布在种子周围的聚乙烯醇提高了土壤的保水性，有利于种子的发芽生长。此外，还可以将农药，营养素等做成种子带的一部分以促进种子的生长。这一技术也必将在农田增产、绿化造林、沙漠改造中大有作为。此外，一些用户正在探讨水溶性聚乙烯醇薄膜在香烟包装、药品包装、水果保鲜包装等方面的可行性。我国是塑料消费大国，在现有各种塑料薄膜近千万吨/年的消耗总量中，聚乙烯醇薄膜仅按替代5%的份额计算，每年也要数十万吨需求量。 随着社会的发展和进步，人们越来越注意保护我们赖以生存的环境，尤其是随着与国际发达国家接轨，我国对包装环保要求日益提高，有着优异的性能和可生物降解性的聚乙烯醇薄膜必将受到人们越来越多的重视和应用，无疑将助推我国生物降解材料产业快速发展，成为聚乙烯醇的主要消费市场和领域，对聚乙烯醇的需求将会大幅增长。聚乙烯醇产品将成为保护环境的前沿品种。2）干粉胶可再分散聚合物乳胶粉是指通过乳液聚合得到的聚合物乳液经喷雾干燥变成粉末，这种粉末在加水后能重新分散生成稳定的聚合物乳液，并且具有与原乳液相似的性质。它一般是由合成树脂乳液喷雾干燥制得，因此也称为粉末乳胶或乳胶粉。可再分散聚合物乳胶粉具有较好的储存稳定性，通常条件下，胶粉不粘连，且流动性好。可以与水泥、填充料和化学添加剂按照一定的配比在工厂预拌、包装成产品出售，现场使用时加水拌和即可，免除了烦琐的计量和混合过程，湖南化工医药设计院 6
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 同时大大地增强了水泥的抗拉强度和韧性。在建筑领域深得广大建筑工人的欢迎，近年来引起人们的广泛关注。聚乙烯醇即是该类产品最好的原材料，随着国内建筑节能市场的高速发展，该行业对聚乙烯醇产品的需求必将越来越大。3）军工纺织聚乙烯醇具有良好的粘着性、成膜性，是纺织浆料的主要原料，经纱用聚乙烯醇涂覆或用聚乙烯醇与改性淀粉制成混合浆料处理，可提高纺织品的耐磨性、透气性与强度，特别是在军工纺织方面，可以制出透气性好，隔热性好，阻燃性好的服装，此技术北京工商大学已经应用于部队军服生产上，填补了国内空白。4）高强度、防低温纤维聚乙烯醇经改性后可制成高强度、防低温的纤维织物，用于高、尖、精领域。5）聚乙烯醇还可用于尖端医疗器械领域。由此可见，聚乙烯醇确属于高新技术产品。聚乙烯醇的生产工艺流程长，技术难度大，科技含量高，环保投入较多，配套工程投资高等特点，决定了其入门门槛很高，因此，目前世界上仅二十几个国家生产。国内自70年代引进国外生产技术，消化吸收建设13家生产企业以来，已有30余年未再建新厂，只是在1995年～1997年（行业称为第一轮扩改），2001年～2003年（行业称为第二轮扩改）这两个阶段相继进行了扩产技术改造，使聚乙烯醇的生产能力从1996年的33.7万吨/年增加至2008年的58.6万吨/年，但仍不能满足市场的需求。内蒙古双欣环保材料股份有限公司通过对现有聚乙烯醇生产工艺技术的调查了解，决定采用达到D国际领先水平‖的、获国家科学进步二等奖的北京化工大学D高粘度、易自聚含固体颗粒等特殊物系精湖南化工医药设计院 7
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 馏新技术‖。该项技术被专家鉴定比日本可乐丽公司、美国孟山都公司的同类工艺要更为领先，将该技术应用于聚乙烯醇生产装置后，使得生产工艺更新，所生产产品用于生产可降解塑料，填补了世界空白，可以用于生产高技术含量的干粉胶，将水泥硬度、强度提高，为目前国际领先水平。近10年来，聚乙烯醇产品出现了表观消费年均增长率高于产能增长率的良好发展态势，加上石油资源的日益枯竭，削弱了石油乙烯法的生产优势，我国聚乙烯醇生产大多采用电石乙炔法，符合我国多煤少油的资源状况，具有极大的成本优势，使我国聚乙烯醇出口量逐年增多，其市场出现供不应求的局面。内蒙古双欣环保材料股份有限公司的第一大股东内蒙古双欣资源集团有限公司拥有26万吨/年电石、2×200MW煤矸石电厂、120万吨/年机械化焦煤矿井及配套的选煤厂，现正在蒙西高新技术工业园配套公司PVC项目建设60万吨/年电石装置，内蒙古煤炭资源丰富，电力充足，蒙西及周边煤化工企业众多，富产甲醇、醋酸、烧碱等聚乙烯醇生产原料，且具有很大的价格优势。根据国家产业政策，为响应国家大力开发西部的号召，合理开发和利用当地丰富的自然资源，延伸产业链，提高产品附加值，进一步做大做强优势产业，实现资源优势向经济优势、技术领先的全面转变，内蒙古双欣环保材料股份有限公司经过对聚乙烯醇生产企业及市场行情作充分调查了解，决定在蒙西高新技术工业园建一套年产11万吨可降解高分子聚乙烯醇项目。1.5项目实施的有利条件1.5.1资源优势内蒙古地区拥有丰富的煤炭、石灰石资源，光本项目拟建地鄂托克旗地区的石灰石储量就达210亿吨。其第一大股东双欣资源集团电湖南化工医药设计院 8
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 石产能就有26万吨/年（新装置建成后将达86万吨/年）；鄂托克旗当地拥有大量的煤化工企业，富产甲醇和醋酸；当地火力发电厂众多，其第一大股东双欣资源集团自己就拥有2×200MW煤矸石电厂，电力资源充足。1.5.2 交通优势本项目拟建地交通便利，包兰铁路、京藏高速和110国道纵贯全境，距乌海机场仅4公里，构成了公路、铁路、航空三位一体的立体交通网络。1.5.3 区位优势本项目位于内蒙古鄂尔多斯市西部边缘的鄂托克旗蒙西高新技术工业园内，东依矿产资源富集的千里山，南接新型工业城市乌海，西临黄河，北靠国家商品粮基地河套平原，素有D鄂尔多斯之窗口、乌海之咽喉，巴彦淖尔之屏障，阿拉善之外局‖之称，是最具开发潜力的黄金地段，区位优势明显。1.5.4 产业优势本项目符合国家产业政策和国家西部开发战略，同时符合蒙西高新技术工业园大循环经济产业定位，形成以煤炭、石灰石为基本原料，以其延伸产品电石、醋酸、甲醇为原料生产聚乙烯醇，电石渣和煤渣生产水泥的产业链，充分利用当地电力资源丰富的优势，形成大规模产业集群。1.5.5市场优势本项目拟建地处于我国西部内蒙古鄂尔多斯托克旗，我国现有聚乙烯醇生产厂家13家，全部位于中部和西南部，西北和东北还没有一家上规模聚乙烯醇生产厂家，但市场对聚乙烯醇需求很大，聚乙烯醇不存在销路问题。1.5.6 成本优势湖南化工医药设计院 9
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告鄂尔多斯及内蒙古地区石灰石、煤炭资源丰富，电石、甲醇、醋酸产能很大，电力充足，价格便宜，相对中部和西南部聚乙烯醇产品价格约低1000元/吨，有巨大的成本优势。1.5.7人才优势内蒙古双欣环保材料股份有限公司的第一大股东双欣资源集团有限公司经过近十年的发展，公司建立完善了一整套的生产经营体系，拥有一大批高素质技术人员及管理人员，可为本项目的建设提供一部分高素质人才。1.6 新技术新工艺应用情况我国自1963年首次引进聚乙烯醇生产工艺以来，迄今已发展为生产企业13家，年产量58万多吨的聚乙烯醇生产大国。聚乙烯醇生产主要有乙烯法、天然气乙炔法和电石乙炔法。前者由于受国际石油价格波动的影响，经营状况相对来说波动较大。电石乙炔法由于受生产原料限制，在欧、美、日等发达国家不多。我国的聚乙烯醇工业是六十年代由日本引进的技术。在长期的计划经济模式中，企业只是追求完成产值，而忽略了利润和技术进步。导致现在我国聚乙烯醇工业与世界先进水平相比，比较落后，致使在能耗、原材料消耗、产品质量、生产规模等方面还存在比较大的差距。通过总结我国聚乙烯醇行业的先进经验，本项目生产技术广泛采用达到D国际领先水平‖、获得国家科技进步二等奖的北京化工大学D高粘度、易自聚含固体颗粒等特殊物系精馏新技术‖，该项技术被专家认定为比日本可乐丽公司、美国孟山都公司的同类工艺要更为领先。以及获得中国石油与化学工业协会科技进步一等奖的BH型高效填料技术，使得工艺过程领先，技术先进，达到很高的技术指标和经生产技术广泛采用达到D国际领先水平‖、获得国家科技进步二等奖的北京化工大学D高粘度、易自聚含固体颗粒等特殊物系精馏新技术‖，湖南化工医药设计院 10
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 该项技术被专家认定为比日本可乐丽公司、美国孟山都公司的同类工艺要更为领先。以及获得中国石油与化学工业协会科技进步一等奖的BH型高效填料技术，使得工艺过程领先，技术先进，达到很高的技术指标和经本项目采用的高新技术有：1）低碱法醇解生产工艺可将原料消耗、能量消耗降低，并可减少回收原液量，进一步降低回收工段的装置负荷与生产成本。2）回收五塔气相过回收二塔目前的聚乙烯醇流程是回收五塔塔顶物料冷凝后液相送入回收二塔，再在回收二塔中被加热成蒸汽从塔顶采出。本工艺将回收五塔塔顶气体直接送入回收二塔的合理位置。这样能耗大户回收二塔可节能3/4以上，同时降低了回收五塔冷凝负荷。3）回收三塔塔顶气相加热回收一塔塔釜再沸器将回收三塔稍加压力，顶温上升，塔顶汽相采出送入回收一塔再沸器，则回收一塔不再需要新鲜水蒸气加热，节能达到100％，且降低了回收三塔的冷凝负荷，此技术已成功应用。4）醋酸残渣蒸发器蒸出醋酸蒸汽气相入精馏五塔，节省精馏五塔能耗。5）回收三塔、聚合三塔、精馏九塔、17－88废液塔等的塔釜排放高温废水，通过蒸汽喷射泵闪蒸回收其中能量与物料，同时降低排放废液温度。6）醇解尾气回收新设一台高效填料塔，吸收醇解尾气中的MeOAc、MeOH等达到极微量（环保要求或比环保要求还低），用回收二塔的萃取水来吸收它，吸收后的萃取水再返回回收二塔使用，由此可多回收甲醇、醋湖南化工医药设计院 11
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 酸甲酯，降低醋酸、甲醇单耗。7）精馏四塔技改精馏四塔塔顶新加一段高效填料，相当于增加了35层塔板，提高分离效率，使塔顶VAC≤8～10％（未改前有的厂高达20％），将其大幅度回收，塔釜MeOAc≤5％。使其不再在系统内到处循环，以免分解为Ald、Cr－Ald等有害杂质。8）高效除雾器的应用在次氯酸钠洗涤塔、综合洗涤塔塔顶各加一段高效除雾器，对TQ－101塔，可大幅度地将物料含有的NaOCl雾滴除去（高效除雾器对1μm以上的雾滴除去率≥99％，比传统的拉西环、阶梯环等大得多），避免NaOCl 对TQ－102塔及以后管线、压缩机和气体分离罐的腐蚀，对TQ－102塔，高效除雾器可将C2H2气体中所含大量水分较完全的除去，此举可大幅度的减少反应液中乙醛、丁烯醛含量（约可减少1.5个百分点）。这样一方面VAC收率大幅度提高，另一方面减少了精馏工段除杂质的压力。在其它各气相侧采前加一个高效除雾器，可以减少雾沫夹带，降低高沸物的含量，提高产品纯度。9）气体分离塔的技术改造将气体分离塔由原来的泡罩塔板和筛板塔板改为高效、大通量、抗堵性强、压力降低的高效导向筛板，提高了塔的抗堵能力和汽液流动畅通性，降低了塔压降，稳定了该塔的操作，进一步稳定了合成反应器的正常操作。10）降低精馏二塔、聚合一塔塔釜VAC含量采用新型高效分离手段，可大幅度降低残液含量，提高VAC收率及企业效益。如精馏二塔塔釜VAC含量每降低0.3个百分点（即从0.3％降至0.01％）时，其回收VAC可达到45kg/h，年回收360吨，折合288万元/年。湖南化工医药设计院 12
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告11）高效导向筛板改造回收一塔回收一塔是回收工段的龙头，它的操作正常与否，直接影响到回收二、三、四塔及其它各塔的操作。采用高效导向筛板设计的回收一塔，可将塔顶醋酸甲酯含量由65％左右提高到81～85％，塔釜醋酸甲酯由0.28％降低至0.02～0.05％，回流比由3左右降为1.5左右，从而稳定了回收二、三、四塔及其它各塔的操作，同时实现了大幅度地节能降耗。12） 回收三塔、回收四塔塔顶加接高效填料段，相当于增加30～40层塔板，降低回流比40％，实现大幅度节能降耗。13）NQ－301、NQ-401塔塔板改造，采用抗堵能力强的高效导向筛板对其进行技术改造，彻底解决堵塔及发生生产事故的隐患。14）精馏五塔气相加热精馏三塔精馏五塔的气相侧采醋酸蒸汽温度约为124℃，而且热焓值很高，是优质的废热资源。将这部分蒸汽用来加热精馏三塔，驱动该塔正常工作，可以完成能量匹配，正常操作时精馏三塔不再需要外加热源工作，即完全节省了精馏三塔的能耗。这种节能比降低回流比的节能意义更大。节能效果约合1.2吨蒸汽/吨聚乙烯醇，而投资仅为部分管件等，投资回收率十分合理。15）聚合一塔的塔顶物料回用将聚合一塔的塔顶蒸汽冷凝后回用到聚合一釜，再参与一次聚合过程，相当于提高了聚合釜的聚合率，这样减少了聚合二塔、聚合三塔的能耗和生产负荷，提高了经济效益。16）精馏二塔塔顶蒸汽加热精馏一塔原料这样可以将精馏二塔塔顶的蒸汽热焓值利用起来，降低精馏一塔能耗，投资很小，节能效果约合0.8吨蒸汽/吨聚乙烯醇。17）高效导向筛板塔、新型高效填料、高弹性液体分布器等新型湖南化工医药设计院 13
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 高效塔器技术的采用，可以扩大生产产量、提高分离效率，进一步提高产品质量，降低能耗和原料消耗，提高塔的抗堵性和生产稳定性，在聚乙烯醇生产的各个塔器技术改造中取得了显著的经济效益和社会效益。18）用醋酸蒸发后的高温废水余热加热醋酸，可以节省大量的能量。19）在鼓风机后面加设防醋酸倒流装置，可以有效避免在突然停电时醋酸倒流，保护鼓风机等设备。20）高效除雾器的使用，可以将液滴大量消除，减少副反应，得到更高质量的合成反应液。21）高粘度物系精馏技术我国聚乙烯醇产量约占世界的70％，在国际上有一定代表性。而本技术将原精馏的回流比由1.2～1.4降为0.65～0.95，将塔顶醋酸乙烯（VAC）含量由48～56％提高到60～62％，塔釜VAC含量由0.23～0.31％降为0.04～0.06％，并且扩大生产能力40～80％。更重要的是解决了经常发生的堵塔、液泛问题，由原来每月1～2次事故降为不发生事故，如江维公司的此装置已运行6年未发生故障停车。目前本技术在国内此领域处于垄断地位。日本可乐丽公司是世界上聚乙烯醇生产技术最先进的企业之一，具有国际先进水平，该公司的技术水平为平均每半年发生1～2次堵塔、液泛事故，回流比为1.1，塔釜VAC含量为0.08％。与之相比，本项技术在减少事故，提高生产能力、分离效率和经济效益方面具有明显优势。1.7 项目建设的必要性和经济意义聚乙烯醇用途广泛，尤其是新品种开发应用涉及面广，新的产品和应用领域还在不断开发之中，特别是近年对聚乙烯醇/淀粉型完全湖南化工医药设计院 14
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 生物可降解塑料的开发应用研究，已有很多专利产品，只要能进一步降低成本，政策扶持，市场推广，界时聚乙烯醇需求量将大增。内蒙古双欣环保材料股份有限公司的第一大股东双欣资源集团有限公司拥有大量的优良资产，自产原煤和电石，拥有发电厂，为增加电石的附加值，充分利用公司的电力资源，形成循环经济产业链，做大做强企业，适应市场需要，在鄂尔多斯市鄂托克旗蒙西建设一套年产11万吨聚乙烯醇项目是非常必要的，不仅有较大的社会效益，也会产生可观的经济效益。1.8 研究范围及主要过程1.8.1 研究范围本可行性研究报告研究范围包括本项目产品市场预测、工艺技术方案的比选、原料路线与公用工程和辅助工程方案的可靠性、合理性，环保、消防、安全卫生等措施的可靠性，并进行投资估算、技术经济分析等，为业主项目决策提供公平、公正、独立、可信的依据。1.8.2 研究的主要过程1）对项目建设地点实地调查研究；2）对项目生产所用的原料种类、来源、数量以及运输贮存方案作调查、分析、比较；3）对建设地点的建厂条件和厂址方案、气象资料、工程地质资料、水文情况、环境现状作调查；4）对全厂的总图方案、主装置的工艺流程、配套的公用工程和辅助工程作调查、提出方案；5）了解当地原材料和产品的市场价格，收集建设费用和相关政策资料，了解建材价格和工程概预算指标；6）进行投资估算，提出项目实施规划。湖南化工医药设计院 15
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告1.9 研究结论 1.9.1 研究的简要结论1）本项目的产品节能、环保，应用领域广阔，可填补多项国内国际空白，为高科技产品，具有广阔的市场前景。2）本项目采用生产技术先进、可靠、产品质量好、能耗低、无污染、操作灵活并安全可靠。3）本项目所需主要的原、辅材料当地都具备供给条件，能确保工业化生产的需求。4）本项目拟建在内蒙古鄂尔多斯市鄂托克旗蒙西高新技术工业园，园区水、电力、电信、道路等基础设施完善。本项目可充分利用园区各种基础设施和优惠的投资政策，项目建设条件优越。5）本项目采用先进的清洁生产工艺、成熟可靠的三废治理技术、水土保持措施、全面的劳动安全卫生措施和切实可靠的消防设施，建成后对周边环境不会造成新的污染，能确保工人的劳动卫生安全。6）本项目建成后有着良好的经济效益及社会效益，有较强的抗市场风险能力。1.9.2主要技术经济指标（表1－1）表1-1
主要技术经济指标表
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告2 市场预测分析2.1产品主要用途聚乙烯醇用途广泛，尤其是新品种开发应用涉及面广，属高科技产品。其主要用途是生产维纶、纺织浆料、涂料、粘合剂、纸张增强剂及涂层、产业聚合助剂等。下游产品包括维纶、涂料、粘合剂、纤维浆料、纸张处理剂、乳化剂、分散剂、薄膜、干粉胶、医疗材料、可降解塑料和建筑汽车改性材料，应用领域涉及纺织、食品、医药、建筑、木材加工、造纸、印刷、化妆品、农业、冶金、石油开采及军工等行业。新的产品和应用领域还在不断开发之中。目前世界聚乙烯醇产业的发展趋势是向高低两极发展，即高聚合度（高粘度）、高醇解度的高精细化产品与低聚合度、低醇解度的特种产品发展态势突出，前者在高标号胶粘剂、高强高膜纤维、水泥增强剂等领域有良好表现，后者则为有特别要求的水溶性胶粘剂与水溶性纤维所使用。醇解度低于80%的聚乙烯醇用于多种化合物，如氯乙烯、偏二氯乙烯，苯乙烯、衣康酸、丁二烯及异丁烯等进行悬浮聚合用的分散稳定剂，填补了国内空白。分述如下：1) 维纶及差别化纤维维纶曾经是聚乙烯醇最重要的用途， 其兴起源于20世纪60至70年代，中国引进成套设备和自行设计安装建立了12个维纶生产企业。维纶由于其强度高、保暖性好、吸湿性上佳等优点曾经广泛应用于服装领域。本世纪初维纶出口比上年增长50%左右，供求缺口逐渐显现。此外维纶产品结构已得到有效调整，高强高膜纤维、水溶性纤维和超短纤维等差别化纤维的市场开拓已取得丰硕成效，维纶在产业领域已对有致癌性的石棉形成替代趋势，维纶呈现低成长发展态湖南化工医药设计院 19
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 势。2) 纺织浆料市场聚乙烯醇具有良好的粘着性、成膜性，是纺织浆料的主要原料，经纱用聚乙烯醇涂覆或用聚乙烯醇与改性淀粉制成混合浆料处理，可提高纺织品的耐磨性与强度，聚乙烯醇一般占浆料的30%～50%，这一市场过去长期为其所占领，高品质毛料将越来越多地占有市场份额，预计纺织浆料需求将随纺织行业的发展而有所增大。3) 涂料与粘合剂市场聚乙烯醇 涂料主要应用于中低档内外墙建筑粉刷，近年来大中城市市场的新建商品房施工和居民装潢已逐渐转向替代性涂料品种，如丙烯酸和氨基等系列涂料。聚乙烯醇类涂料产品主要市场在中小城市和广大农村地区，预计聚乙烯醇涂料市场在近年将维持平衡。粘合剂是聚乙烯醇的主打消费市场，也是一个高速增长的应用行业。聚乙烯醇粘合剂用于粘结木材、纸张并适合制造水泥复合包装袋。当前中国粘合剂消费量达到400kt/a以上，其中木材如胶合板、刨花板、中纤板等对粘合剂的消耗就占60%～70%，市场容量可观。聚乙烯醇由于其性能特点在粘合剂行业竞争中占有毋庸置疑的优势，从05-88到17-88～24-88再到20-99～24-99，聚乙烯醇在粘合剂原料的产品宽度极广，几乎覆盖所有聚合度与醇解度指标系列，而牌号相互之间的产品关联度很小，不同类型应用条件下的粘合剂品种对牌号需求的差异性极大，但总体来说高粘度牌号在日益扩大的中高档粘合剂市场面临旺盛的需求。预计至2015年粘合剂占聚乙烯醇消费比重将继续上升。4) 纸张增强剂市场随着新闻出版事业的发展和包装业以纸代塑、以纸代木的趋势，湖南化工医药设计院 20
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 并为满足高速印刷和特殊用途的需要，纸张生产有扩大产量和提高质量的双重要求。聚乙烯醇在造纸工业上的主要用途是用作纸张涂料，尤其是彩色打印纸的表面保护层以及喷墨打印纸的外层涂料。聚乙烯醇纸张增强剂属于干增强剂，用于纸张表面处理，能够改善纸的耐水性、书写性和耐墨性，适应纸张多样化和劣质纸纤维，提高强度，改善印刷适应性，其白度、粘结强度、粘附性和成膜性突出。我国造币纸张的增强剂使用聚乙烯醇10-99牌号产品。预计纸品增强剂占聚乙烯醇消费比重将继续上升。5) 聚合助剂市场这一市场包括医疗用品、水泥改良剂、感光材料、集成电路以及聚合乳化剂、分散剂等领域，具有良好的发展远景。具有高应力强度和低氧渗透性的 聚乙烯醇凝胶尤其适用于伤口包扎品和尿囊素。聚乙烯醇高吸水性树脂应用于水泥改良，可制造高强度混凝土。聚合助剂产业市场具有前途广阔、用途分散的特点，预计聚合助剂占聚乙烯醇消费比重将继续上升。6) 其它市场其它市场泛指出口和聚乙烯醇薄膜及用量较小或特定行业应用方面，随着我国聚乙烯醇技术含量的提高和新品种的开发，聚乙烯醇出口将呈现增长态势，尤其是使用量小而附加值较高的特定规格产品，将填补国内外空白。聚乙烯醇膜因其可降解性得到人们认可，在取代不可降解塑料膜方面大有前景。关键问题是聚乙烯醇膜的生产技术及生产成本。国家重视环保及行业大规模的扩产将给聚乙烯醇膜的发展带来发展机遇。另外,聚乙烯醇缩丁醛（PVB）高粘度树脂、PVB中间膜等随着高层建筑和汽车工业的发展，市场前景较好，尤其是防碎玻璃的应用和降解塑料的应用，预计2010年后将得到快速发展。湖南化工医药设计院 21
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告表2-1
国内外聚乙烯醇产品主要用途
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告2.2国内外市场预测分析 2.2.1 国外市场供应现状及预测聚乙烯醇自1926年工业化以来，生产能力发展较快，1970年为7万吨，1980年达到16.65万吨，10年间翻了一番多，年均增长率达12.17%；1990年超过了80万吨，1996年达90万吨以上，2002年超湖南化工医药设计院23
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告过了100万吨/年，2008年达到了120万吨以上。世界聚乙烯醇生产能力和产量居前四位的国家依次为是中国、日本、美国、朝鲜等，其生产能力占世界聚乙烯醇总生产能力的85～90%。2008年，世界有20多个国家和地区生产聚乙烯醇，装置40余套，总生产能力约150万吨/年，产量约120万吨。其中，亚洲总生产能力为80万吨/年，占总生产能力的66.7%，美国聚乙烯醇的生产能力为16万吨，约占世界聚乙烯醇总生产能力的13.3%，西欧生产能力为9万吨。约占总生产能力的7.5%，其他国家的总生产能力约为15万吨，约占总生产能力的12.5%。国外主要生产厂家有日本可乐丽公司、日本合成化学公司以及美国塞拉尼斯(2000年收购空气产品公司聚乙烯醇生产装置和业务)和杜邦公司等。国外主要生产厂家和产能分布情况如表2-2。表2-2
国外聚乙烯醇产品装置状况
2.2.2 市场需求现状及预测近几年主要国家和地区聚乙烯醇市场需求情况见表2-3。湖南化工医药设计院24
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告表2-3
国外聚乙烯醇产品消费量表（kt/a）
2.2.3 聚乙烯醇产品消费构成表2-4
国外聚乙烯醇产品主要消费构成
2.2.4 市场供需平衡分析根据市场供应、需求现状分析和预测，可以得出以下结论： 1）国外聚乙烯醇产品市场的供需基本平衡，各厂家近年来无扩产迹象。2）受石油价格及能源紧缺的影响，国外聚乙烯醇生产成本节节攀升，发达国家聚乙烯醇生产有不断压产、聚乙烯醇供应有向发展中国家进口倾斜的趋势。3）聚乙烯醇产品消费结构表明：随着涂料与粘合剂用途越来越广泛，成本较低的聚乙烯醇消费量所占权重越来越大，这也是我国聚乙烯醇扩产的一个重要原因。湖南化工医药设计院25
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告2.3 国内市场预测分析2.3.1 市场供应现状及预测我国聚乙烯醇工业是在引进日本可乐丽公司生产技术的基础上发展起来的。1971年在消化吸收引进技术的基础上，自行设计，在全国同时采用电石乙炔法生产工艺新建了九家设计能力为1万吨/年的生产装置。经过30多年发展，至今我国已拥有石油乙烯法、天然气乙炔法和电石乙炔法等技术路线13家聚乙烯醇生产企业，成为原料路线最全、产能最大的聚乙烯醇生产国家。其中石油乙烯法生产厂家2家，他们是中石化上海石化、北京有机化工厂，占总产能的14.70%；天然气乙炔法生产的厂家有1家，为中石化四川维尼纶厂，占总产量12.49%；电石乙炔法生产的厂家有10家，他们是贵州水晶有机化工集团、福建纺织化纤集团公司、湖南湘维有限公司、江西化纤化工有限公司、山西三维集团有限公司、皖维高新、广西维尼纶厂、云南维尼纶厂、兰州维尼纶厂、石家庄化工化纤厂，占总量的72.80%。电石乙炔技术原料路线在我国占据主导地位，这也是我国聚乙烯醇工业的特征。在八十年代和九十年代初期，我国聚乙烯醇工业发展平稳，进入D九五‖和D十五‖这两个时期，由于应用领域的不断开拓和高、精、尖领域的拓展，市场需求量增大，有力推动了我国聚乙烯醇工业的快速发展，尤其在经过二轮扩产技术改造后，我国聚乙烯醇工业得到长足发展，大量D四新‖技术的成功应用、工艺流程优化和管理技术水平提升，在经济技术指标、品种、质量、综合能耗等等方面缩小了与世界聚乙烯醇生产强国的差距或相当于世界强国水平，已发展成为世界上聚乙烯醇生产原料路线最多，产能、产量及消费量最大的国家。2008年国内聚乙烯醇生产能力58万吨/年，产量55万吨，占世界总产量湖南化工医药设计院 26
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告的50%左右。2008年国内聚乙烯醇主要生产企业的生产情况见表2-5。表2-5
国内聚乙烯醇产品装置状况 kt/a（2008年）
其中湘维是2008年由4.5万吨扩产至10万吨的，北京有机3万吨装置因搬迁已停产，广维因安全事故也已停产，2008年实际产能为58万吨。国内聚乙烯醇产品的生产规模一直呈阶段性扩大趋势，预计到2010年生产能力将达80万吨/年，产量65万吨/年；2012年生产能力将达90万吨/年，产量75万吨/年；2015年生产能力将达100万吨/年，产量85万吨/年。
2.3.2 市场需求现状及预测聚乙烯醇产品近几年国内实际消费量、近期内市场需求的满足程度、消费分布以及消费结构情况分别见表2-6、表2-7、表2-8。湖南化工医药设计院27
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告表2-6
国内聚乙烯醇产品消费量（ Kt/a）
国内聚乙烯醇产品消费构成
国内聚乙烯醇产品消费区域分布（kt/a）
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告根据国家宏观经济增长情况，采用高、中低、年均增长率对未来聚乙烯醇的消费量进行预测，增长率分别按8.5%、7.5%、6.58%进行预测，据北京中金开源经济研究中心预测数据，结果如表2-9。 表2-9
年聚乙烯醇行业表观消费预测数据
以上预测结果是在细分市场未发生大的变化的情况下，随国内GDP增长而增长的需求量。如聚乙烯醇生物降解薄膜得到大面积推广和应用，以及高粘度聚乙烯醇缩丁醛树脂生产技术能有所突破，实现PVB中间膜生产技术和原料国产化，则国内聚乙烯醇的需求量将会有一个跳跃式的增长。 2.3.3 市场供需平衡分析根据表2-9，国内聚乙烯醇产品消费量在未来几年将出现快速增长，2010年将达到600～700kt/a，2015年将达到1000 kt/a以上。随着全球经济发展，国际需求聚乙烯醇的量不断扩大，2000年以前，聚乙烯醇出口大于进口，2000年以后进口大于出口，并且呈现进口量由小到大的趋势。近三年进口量在40～60 kt/a之间，聚乙烯醇出口一般在20～25kt/a。湖南化工医药设计院29
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告2.4 产品价格分析预测2.4.1 国际市场的价格变化国际市场上聚乙烯醇产品受石油、能源以及劳动力成本的制约和影响，发达国家的聚乙烯醇生产成本在2000美元/吨（常规品种）左右，国际价格08年达3000多美元/吨，国内市场平均价格远低于国外平均价，有价格优势，常规产品出口有潜力，国内价格具有强大的竞争力。2.4.2 项目计算期内产品价格变化趋势2006年开始，聚乙烯醇扩建新增能力的影响已逐渐被国内市场需求的增长所消化，供求基本平衡。国内进出口也基本处于平衡状态。价格从回落状态进入反转上升趋势之中，进入07年，市场需求显著上升，各生产企业均处于供不应求状态，价格稳步上升，至年底和2008年初，其价格上升至近10年来最高点，达到2万多元/吨，大部份企业满负荷生产，但均无库存，社会库存量很少。2008年下半年开始，受国际金融危机的影响，其市场价格有所下滑，最低至1万元/吨，但很快出现了反弹，目前已升至1.5万元/吨左右。国外聚乙烯醇生产成本一般高于国内，客观上聚乙烯醇的价格波幅有一定的合理区间，国内的聚乙烯醇行业平均成本均在13000元/吨左右，市场价格一般在1元/吨波动，当市场供求饱和，严重供大于求时，价格可能会短暂偏离成本，但根据未来国内、国际的市场发展，预测在本项目计算期内，均价15500元/吨左右是可行的价格。湖南化工医药设计院 30
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告3 生产规模及产品方案3.1生产规模及产品方案 3.1.1生产规模本项目生产规模为：年产聚乙烯醇折100%为11万吨；折92%为12万吨。 3.1.2 产品方案聚乙烯醇的性质是由平均聚合度和醇解度来决定的。本装置可以通过调整聚合甲醇/醋酸乙烯配比、引发剂的用量和醇解时间、碱克分子比等工艺参数，来改变产品的平均聚合度和醇解度，生产聚合度400～2600、醇解度88%～99%的多品种聚乙烯醇。多品种聚乙烯醇的主要品种有：、、、、、、、、、、2699。经过对目前市场的调研分析，本项目考虑生产的聚乙烯醇主要品种和生产能力见表3-1。表3-1
产品规格和生产能力(吨/年)
湖南化工医药设计院31
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告3.2 产品技术规格本项目产品执行Q/OWAL001-1999标准。主要质量指标见表3-2。 表3-2
多品种聚乙烯醇质量指标(Q/OWAL001-1999)
3.3 生产规模的确定随着我国经济的快速发展，聚乙烯醇的需求量也在不断增长。按目前的年增长速度预计，2010年国内市场聚乙烯醇需求量将达65万吨/年，2015年将达100万吨/年以上，而现有的生产能力仅64万吨/年，市场缺口很大。随着聚乙烯醇新的应用领域的不断拓展，其市场需求将进一步增长。在研究了市场的需求和容量、拟建装置的技术来源和条件、厂址区域内的建设条件、企业的工程建设、生产、经营管理经验、项目建设资金的筹措能力，工业园区水、电等公用工程设施、生活服务设施、当地主要原辅材料的供给能力以及项目建成投产后预期的企业经济效益情况等因素之后，确定本项目的生产规模为年产聚乙烯醇11万吨，主装置分两套，每套5.5万吨，可根据市场需求分期建设。湖南化工医药设计院32
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告4 工艺技术方案4.1工艺技术方案选择4.1.1原料路线方案选择聚乙烯醇在20世纪60年代实现大规模工业化生产后，都是由醋酸乙烯经聚合成聚醋酸乙烯再醇解而制得的。根据原料不同，可分为石油乙烯法、天然气乙炔法和电石乙炔法三种原料路线。1) 石油乙烯法以石油裂解联产的乙烯为原料，采用多管型固定床反应器气相氧化合成醋酸乙烯的拜耳乙烯法，是由德国拜耳公司开发成功，日本可乐丽公司首先实现工业化生产。目前，国内的上海石化和北京有机化工厂采用了拜耳乙烯法合成醋酸乙烯原料路线。拜耳乙烯法合成醋酸乙烯的生产原理：CH2=CH2+CH3COOH+1/2O2
CH3COOCH=CH2＋H2O生产工序主要包括乙烯氧化合成醋酸乙烯和合成反应液分离精制等。拜耳乙烯法合成醋酸乙烯的技术关键为催化剂的选择和配制。2) 天然气乙炔法以天然气为原料部分氧化裂解制得乙炔，采用固定床反应器气相催化合成醋酸乙烯的天然气乙炔法，是由法国罗纳―普朗克公司开发成功，并实现工业化生产。国内川维引进有生产装置。天然气乙炔法合成醋酸乙烯的生产原理：6CH4+7O2 2C2H2+10H2O+2CO2湖南化工医药设计院 33
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告C2H2+ CH3COOH
CH3COOCH=CH2生产工序主要包括天然气脱硫、部分氧化裂解、乙炔分离和提浓、醋酸乙烯合成、反应液分离精制等工序。3) 电石乙炔法用水与电石发生反应生成乙炔，采用沸腾床反应器气相催化合成醋酸乙烯的电石乙炔法是最早实现工业化的一种生产方法。国内有10家聚乙烯醇生产厂采用电石乙炔法原料路线。电石乙炔法合成醋酸乙烯的生产原理： CaC2+2H2C2H2 +Ca(OH)2C2H2+ CH3COOHCH3COOCH=CH2生产工序主要包括：乙炔发生、乙炔净化、醋酸乙烯合成、反应液分离精制、醋酸乙烯、醇解等工序。石油乙烯法、天然气乙炔法和电石乙炔法三种原料路线的主要技术参数和优缺点见表4-1。表4-1
石油乙烯法、天然气乙炔法和电石乙炔法技术比较湖南化工医药设计院34
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告目前世界上三分之二的聚乙烯醇生产装置采用石油乙烯法原料路线，占据聚乙烯醇生产技术的主导地位，欧美和日本则全部采用石油乙烯法原料路线。我国13家聚乙烯醇生产企业，形成了三种原料路线并存的格局。但与国外相比，我国的电石乙炔法占据主导地位，10家企业采用电石乙炔法原料路线，占总生产能力的85.3%；2家石油乙烯法和1家天然气乙炔法仅占总生产能力的14.7%。内蒙古双欣环保材料股份有限公司地处我国西部，该地区及周边区域石油和天然气资源不丰富，也无大型炼油企业，选择石油乙烯法或天然气乙炔法原料路线不现实；而该地区煤炭、电力和石灰石资源极为丰富，拥有大量电石生产厂家，其第一大股东双欣资源集团内部就拥有26万吨/年电石生产能力。随着全球石油、天然气资源的枯竭和价格的上涨，石油乙烯法和天然气乙炔法生产的聚乙烯醇成本优势已不存在。根据本项目拟建地内蒙古电和煤炭、石灰石等资源丰富，因此，本项目选用成熟、可靠的电石乙炔法原料路线。电石乙炔法工艺技术成熟，原料资源丰富易得、产率高，但电石废渣处理难度大。针对电石乙炔法生产过程中的电石废渣处理问题，国内一些科研机构进行了很多的研究，并取得一些成果。电石废渣制水泥工艺的成功，解决了电石渣的出路问题。本项目选用的电石乙炔法工艺技术综合评价见表4-2。湖南化工医药设计院 35
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告表4-2
电石乙炔法工艺技术综合评价
4.1.2 乙炔发生技术方案电石制造乙炔的生产原理： CaC2+2H2O C2H2 +Ca(OH)2湖南化工医药设计院36
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告根据加入水量的不同，电石发生乙炔可分为干式乙炔法和湿式乙炔法两种。目前工业化乙炔发生装置基本上采用湿法，干法目前刚开始进入工业化生产阶段，国内只有少数几套装置投入运行，还不十分成熟。
从上面对比可以看出，干法乙炔和湿法乙炔各有其优缺点，干法乙炔的电石渣处理相对较易，工艺简单，能耗低。湿法乙炔电石渣含水量高，处理难度大，能耗高一些。但干法乙炔气体含杂质较多，需增加净化装置，且其成份复杂，不易去除，对下一步醋酸乙烯的聚合影响很大，在聚乙烯醇装置中应用很不成功，为稳妥起见，本项目决定采用成熟、稳妥、可靠的湿法。4.1.3 醋酸乙烯合成技术方案以乙炔为原料，在醋酸锌―活性炭催化剂的作用下，乙炔与醋酸气相催化反应生成醋酸乙烯。C2H2+ CH3COOH CH3COOCH=CH2乙炔与醋酸合成醋酸乙烯，目前有固定床和沸腾床反应器两种工艺技术。天然气乙炔法的川维采用固定床反应器生产技术，电石乙炔法的10家企业则采用沸腾床反应器。两种反应器生产技术都很成熟，湖南化工医药设计院 37
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告技术也是领先水平，技术特点见表4-4。表4-4
固定床和沸腾床反应器的技术特点
固定床反应器与沸腾床反应器比较：优点：克分子比大、空速高、醋酸转化率高、空时收率高、触媒消耗低、反应液质量好，反应气中不带碳粉，这对反应液的分离有利。缺点：产量周期性波动大、反应器内温度不均匀、生产周期短、更换触媒时间长、劳动强度大。采用固定床反应器技术的川维研制出了高效催化剂，使固定床反应器比沸腾床反应器有一定的优势，但需掌握高效催化剂配制的关键技术，具有一定的风险。沸腾床反应器技术成熟，我国大多数生产厂家目前使用的是沸腾床反应器。湖南湘维公司设计的85 m3内存量沸腾床反应器技术先进，采用了清华大学的内构件和中科院成都有机所研制的高效催化剂配制技术，生产能力成倍增加、操作安全稳定。因此，本项目选择采用内存量85 m3沸腾床反应器技术合成醋酸乙烯。
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告4.1.4 醋酸乙烯精制技术方案醋酸乙烯合成反应液中除醋酸乙烯外，还含有大量未反应的醋酸、溶解乙炔，少量乙醛、丁烯醛、醋酐等杂质，必须进行精馏分离。分离出的醋酸和乙炔循环使用，精制醋酸乙烯供聚合反应用。利用物料间相对挥发度的不同，采用精馏原理将醋酸乙烯、醋酸、乙炔分离精制，并除去乙醛、丁烯醛、醋酐等杂质。分离装置除传统的筛板、泡罩、浮阀塔板技术外，新型高效的导向筛板、立体塔板、导向浮阀和高效规整填料已在化工分离领域得到广泛应用。本项目根据目前国内聚乙烯醇行业应用新型高效塔板技术的效果情况，针对性地选用导向筛板、立体塔板、导向浮阀和高效规整填料等新型高效分离技术，以满足工艺要求，提高产品质量。4.1.5 醋酸乙烯聚合技术方案醋酸乙烯的聚合属于游离基型聚合，可分为本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合和溶液聚合，目前工业聚醋酸乙烯全部采用溶液聚合法。以甲醇为溶剂、偶氮二异丁腈为引发剂，醋酸乙烯溶液聚合机理：
89.2kJ/mol
OCOCH3醋酸乙烯溶液聚合法优点是大量聚合热易撤走，聚合温度均匀，反应易于控制，聚合物不易粘结，可进行大规模连续化生产，还可通过改变溶剂浓度调节控制聚合物的聚合度，生产多品种产品。因此，本项目采用溶液聚合工艺技术。4.1.6 聚醋酸乙烯醇解技术方案聚醋酸乙烯甲醇溶液在催化剂氢氧化钠的作用下，发生酯交换反应、皂化反应，生成聚乙烯醇。湖南化工医药设计院 39
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告工业上聚醋酸乙烯醇解根据催化剂碱量不同，可分高碱醇解法和低碱醇解法两种生产工艺。高碱醇解法就是反应物料中含有1～2%的水，加入氢氧化钠水溶液，碱对聚醋酸乙烯的摩尔比大，主要发生皂化反应。低碱醇解法就是反应物料中基本不含水，碱也溶于甲醇中，碱的摩尔比很低，主要发生酯交换反应。20世纪70年代前，国内外都采用高碱醇解法生产工艺。日本电气化学公司和可乐丽公司开发低碱法皮带醇解工艺后，率先实现工业化生产，我国上海石化和川维引进有低碱法皮带醇解工艺。高碱醇解法和低碱醇解法技术特点比较见表4-5。 表4-5
高碱醇解法与低碱醇解法技术特点比较
国内聚乙烯醇生产厂家在第二次扩改中除皖维建设了一条高碱醇解生产线外，其余厂家均采用了低碱醇解工艺技术。国内各生产厂家醇解生产线情况见表4-6。湖南化工医药设计院40
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告表4-6
国内生产厂家高碱法和低碱法生产线情况
注：高碱醇解生产线基本为建厂初期建设。国内低碱醇解生产线达41条，占总生产线的67%，占据了主导地位。从生产能力、产品质量和能耗物耗各方面来比较，低碱醇解都是醇解工艺技术的发展趋势。因此，本项目采用成熟可靠的低碱醇解工艺技术。 4.1.7 醇解废液回收技术方案回收工序的主要任务是回收醇解废液中的甲醇，将醋酸甲酯分解成甲醇和醋酸，并分离精制循环使用。本项目全部采用低碱醇解工艺，降低了废液中的醋酸钠含量，因此可以优化废液回收工艺流程。与高碱醇解废液回收工艺相比，可取消醋酸钠分离的第四精馏塔、醋酸钠湖南化工医药设计院41
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 反应系统、反应醋酸精制回收系统等，并且可将第一精馏塔和第二精馏塔、第七精馏塔和第八精馏塔合并。精馏塔选用北京化工大学获国家科学进步二等奖的新型高效导向筛板塔板和立体塔板技术。醋酸甲酯水解有河北科大和河北工大两种水解反应精馏技术，在行业中都已经成功应用，使醋酸甲酯水解率从23%提高到50～60%。两种水解反应精馏技术比较：河北科大反应精馏塔水解率比河北工大技术略低，因回流量大故耗能要高，但操作稳定，树脂活化简便。本项目采用双效精馏技术进行热量综合利用后，醋酸甲酯水解反应精馏塔不消耗新的热量，可节约能耗。因此，本项目选择河北科大水解反应精馏技术。4.2生产工艺流程及简述本项目生产工艺主要包括乙炔发生、醋酸乙烯合成、醋酸乙烯精馏、醋酸乙烯聚合、聚醋酸乙烯醇解、醇解废液回收及产品包装工段等。4.2.1乙炔发生工段皮带输送机运来的合格电石入电石料仓，电石经螺旋输送器计量进入乙炔发生器，在发生器内电石与水充分接触反应，反应所需的水为电石渣分离水和除盐水站浓缩中水等，经多级喷淋塔与乙炔逆流接触后进入发生器。反应产生的乙炔气体经多级喷淋塔进行除尘冷却，乙炔气从喷淋塔出来经正水封、安全水封后进入冷却器进一步降温，然后经压缩机加压后送往合成工段清净工序。湖南化工医药设计院 42
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告当发生器乙炔产气量大于压缩机输出量时，多余的气进入气柜贮存，当发生器气量不够或临时停止产气时，气柜的乙炔气补充进压缩机供合成工段使用。电石渣浆则从发生器底部进入渣浆池，经板框压滤后，清水送乙炔发生器作反应用水，含水量约30~40%的电石渣送水泥厂生产水泥。空分站来氮气经减压后进入到料仓、发生器本体、气柜乙炔管道处。在缓冲料仓处持续充氮维持正压以阻断外界空气随电石粉末进入系统。4.2.2 合成工段来自乙炔发生工段的粗乙炔经水封槽进入NaOCl洗涤塔，用NaOCl溶液洗涤除去H2S和H3P杂质后，进入综合洗涤塔。综合洗涤塔下段碱洗除去乙炔中的酸性物质，中段用低温水洗进一步除去杂质，塔顶除雾后的精乙炔经干燥塔干燥后，送往合成系统。精乙炔与气体分离塔出来的循环乙炔混合后，由乙炔风机加压进入醋酸蒸发器。罐区送来的醋酸经预热进入醋酸蒸发器加热汽化，与混合乙炔一起经正、逆阀调节为两路，冷路不经预热，热路经第一预热器和第二预热器分别用蒸汽和高温SK油加热后，进入合成反应器。在合成反应器内，醋酸、乙炔混合气体在触媒作用下生成醋酸乙烯（VAC），并放出反应热。一部分反应热被夹套SK油带走，用于第二预热器预热混合气体；大部分反应热被反应气带出。反应气经粉末分离器除去大部分触媒碳粉后，进入气体分离塔。反应气在气体分离塔内用循环反应液三段直接洗涤、吸收冷凝，VAC、未反应的醋酸和乙炔气体分离。循环反应液分别用循环水和冷冻盐水冷却，一循环液中捕集有触媒粉末，排出小部分至精馏过滤系统过滤；二循环液和三循湖南化工医药设计院 43
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 环液含有VAC、未反应的醋酸、少量副产物乙醛和丁烯醛等杂质作为反应液部分采出，送往精馏工序分离精制。未反应的乙炔气体循环使用，为保证循环乙炔纯度，采出少量循环气体送往乙炔回收系统净化。排出乙炔由乙炔风机加压进入吸收塔，乙炔被低温吸收液吸收，未吸收的惰性气体在塔顶放空。吸收液与解吸塔釜液换热后进入解吸塔解析出乙炔，解析液与低温吸收液换热，再经盐水冷却后进入吸收塔循环使用。解析出来的乙炔与精馏工序送来的反应液析出乙炔一起送入水洗塔，用低温水洗涤除去乙醛后，送往乙炔清净系统的综合洗涤塔净化。乙醛水送往精馏萃取塔。4.2.3 精馏工段反应液预热后与过滤清液一起加入精馏一塔，塔顶馏出液进入精馏七塔，用低温水萃取其中的乙醛，回收液送往精馏四塔处理，萃取液送往精馏九塔回收乙醛，一塔釜液送至精馏二塔。精馏二塔顶采出精VAC送往聚合工序，釜液则送往精馏五塔。残渣蒸发器蒸发的醋酸气相加入精馏五塔，五塔气相侧采精醋酸，釜液送往残渣蒸发器，塔顶馏出液送至精馏六塔处理。聚合二塔的粗VAC和精馏四塔釜液加入精馏三塔，气相侧采精VAC送回聚合，釜液送往TDA系统循环使用，塔顶馏出液进入精馏四塔脱除乙醛和甲酯后返回精馏三塔。回收除醛塔的馏出液及精馏七塔萃取液进入精馏九塔精制乙醛。乙醛经氧化生成醋酸送合成用。4.2.4 聚合工段VAC和聚合甲醇进入预热器，与聚合一釜蒸发的蒸汽换热后，与引发剂溶液一起进入聚合一釜、二釜进行聚合反应。聚合液进入聚合一塔，塔釜吹入甲醇蒸汽脱除未反应的VAC单体，塔釜聚醋酸乙烯湖南化工医药设计院 44
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 （PVAC）甲醇溶液送往醇解工序，聚合一塔馏出液部分回用，部分送往聚合二塔。聚合二塔加水萃取精馏，塔釜甲醇水溶液送往聚合三塔。塔顶馏出液与水分层后，粗VAC送往精馏三塔；分离水返回聚合二塔循环使用。聚合三塔釜直接通蒸汽，塔顶馏出甲醇蒸汽吹入聚合一塔，釜液水含微量甲醇则送往污水处理场处理。4.2.5 醇解工段聚乙烯醇甲醇溶液经树脂调温器调温后，与碱甲醇溶液在混合机内混合，进入皮带醇解机醇解。醇解后的物料，经第一粉碎机和第二粉碎机粉碎，螺杆挤压机(圆盘压滤机和螺杆挤压机组合)挤压除去废液。再进入干燥机干燥，聚乙烯醇成品经气流输送至料仓包装。挤压出来的醇解废液进入沉淀槽，槽底粉末返回挤压机做分配液，清液溢流进入醇解废液受槽，经压滤机过滤除去悬浮的粉末后的废液送往回收工序。4.2.6 回收工段醇解废液加入回收一塔，塔顶加入萃取水，一塔顶馏出气体部分采出进入回收十塔脱醛，脱醛后的十塔釜液汇入一塔馏出液，馏出液（MeOAC≥90%）给分解塔和反应精馏塔加料。一塔釜甲醇水溶液送往回收三塔，三塔馏出精甲醇，部分补给聚合三塔做回流，其余采出送往聚合甲醇贮槽；三塔釜高温废水送往聚合三塔釜回收热量后排地沟。一塔馏出醋酸甲酯经水解反应精馏塔水解成醋酸和甲醇后，给回收五塔加料，五塔馏出气相进回收一塔；五塔釜液与精馏六塔釜液一湖南化工医药设计院 45
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告起给回收六塔加料。回收六塔顶用醋酸异丙酯作携水剂，与水形成共沸物从塔顶馏出，冷凝后在分层器分层，醋酸异丙酯全回流，分离水加入回收七塔回收醋酸异丙酯。回收六塔气相侧采精醋酸送往醋酸贮槽；塔釜醋酸残液排至精馏残渣蒸发器。简略工艺流程见附图H702-G-01。 4.3主要原辅材料及消耗定额生产聚乙烯醇的主要原辅材料有：电石、醋酸、甲醇，辅助材料有烧碱、二苯胺、醋酸异丙酯、偶氮(引发剂)等。具体消耗定额见表4-7。
湖南化工医药设计院46
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告注：以上数据按年产92%聚乙烯醇12万吨计，消耗定额以吨产品计。4.4 主要设备选择本项目采用电石乙炔原料路线、沸腾床反应器合成醋酸乙烯、低碱醇解工艺生产聚乙烯醇。装置的主要设备有：沸腾床反应器、聚合釜、皮带醇解机和精馏塔等。所需的各种设备均可国内配套购置，且能满足生产要求。1）合成反应器选型合成反应器主要选型数据如下： 总 高：
19.5m 主体下部直径：
Φ3750 主体上部直径：
Φ4220 分离段直径：
Φ8000 有效容积：
100m3 触媒装载量：
85m3 2）聚合釜选型湖南化工医药设计院47
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告聚合釜主要选型数据如表4-8。表4-8
聚合釜主要技术参数
3) 皮带醇解机皮带醇解机主要选型数据如表4-9。 表4-9
皮带醇解机主要技术参数4.4.1乙炔发生工段主要工艺设备一览表表4-10
乙炔发生工段主要工艺设备一览表
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告4.4.2 合成工段主要工艺设备一览表表4-11
合成工段主要工艺设备一览表
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4.4.3精馏工段主要工艺设备一览表表4-12
精馏工段主要工艺设备一览表湖南化工医药设计院52
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告4.4.4聚合工段主要工艺设备一览表表4-13
聚合工段主要工艺设备一览表
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4.4.5醇解工段主要工艺设备一览表表4-14
醇解工段主要工艺设备一览表湖南化工医药设计院58
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告4.4.6回收工段主要工艺设备一览表表4-15
回收工段主要工艺设备一览表
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告4.5工艺物料平衡图全厂主要工艺物料平衡见图4-1：湖南化工医药设计院63
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图4-1 全厂主要工艺物料平衡图4.6 自动控制 4.6.1设计范围本方案包括11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目及配套公用工程设施的现场检测仪表及自动控制系统。 4.6.2自控水平和控制方案1）聚乙烯醇装置本装置包括乙炔发生工段、合成工段、精馏工段、聚合工段、醇解工段、回收工段。采用DCS控制系统的方式实现整个装置的过程监控。湖南化工医药设计院64
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告DCS结合了自动控制技术、计算机技术、图形显示技术及通信技术最新发展成果，为工业过程监控提供了先进的技术手段。它采集来自工业现场的实时运行数据及状态参数，按照选定的处理模块或用户定义的公式进行运算、统计、累积、分析、报警等处理，实现连续的回路控制、离散的逻辑或顺序控制。操作人员和工程师通过流程图画面、回路控制的分组画面、报警画面、趋势记录曲线、各种报表、事件顺序报告、诊断报告、设备操作报告等多种方式，实时了解工业过程和DCS系统本身的运行情况，并通过系统进行操作、控制和在线维护，以达到稳定工艺参数、保证产品质量、减轻劳动强度、确保安全生产的目的。本装置设置中央控制室。主要设置生产过程的温度、压力、流量、物位等各种过程参数的检测、调节系统和联锁保护系统以及进出工段的能源计量系统，设置了机、泵等动设备的电流、频率、状态显示、程序启停及保护系统。把工艺装置的主要参数均引入控制室进行集中监控、调度和管理。2）热电站热电站包括3台110t/h循环硫化床锅炉及配套发电机组。采用DCS集中控制，主要设置锅炉燃烧调节系统、火焰检测系统、烟气检测系统和汽包水位三冲量调节系统、除氧器压力调节系统等自动调节系统；设置汽包缺水、超压联锁保护系统。对汽机和发电机的轴承温度、润滑油压力、轴向位移、汽机振动等进行指示和声光报警，并在超限时自动退出运行，确保机组安全。配置电液调节装置实现汽机的负荷调节。3）公用工程湖南化工医药设计院 65
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告本项目循环水、污水处理、空分空压站等采用常规仪表就地集中控制。4.6.3 现场仪表选型本项目工艺装置要求自动化水平较高，工艺检测点、控制点较多，要求现场检测仪表具有较高的准确性和可靠性。因此现场检测仪表优先选用引进技术生产的仪表或国产高质量产品，重要部位采用原装进口产品。安装在爆炸危险区域的现场仪表采用本安型。远传温度计和电磁流量计选用隔爆型。所有现场仪表为全天侯型产品。1）温度仪表集中检测和控制用测温元件,采用装配式铠装芯结构热电阻(偶)，特殊场合采用专用热电阻(偶) 温度计。测温元件的分度号为RTD/Pt100，TC/K。 精度A级。保护管材质根据被测介质的腐蚀性确定。就地检测点选用抽芯防护型双金属温度计。温度计保护管材质根据工艺介质特性选择不同材质。2）压力仪表集中压力检测选用智能型压力变送器，带HART协议，精度高于±0.1%。对于易发生堵塞及腐蚀性较强的场合采用隔膜密封式。就地测点选用全不锈钢压力表、膜片压力表，泵出口压力选用耐震型产品。3）流量仪表根据被测介质特性进行选择：蒸汽流量、乙炔流量选用V型锥流量计。甲醇蒸汽流量采用旋涡锥流量计。酸、碱介质的流量选用金属管浮子流量计。浮子材质根据湖南化工医药设计院 66
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 被测介质确定。腐蚀性、含杂质颗粒、高粘度、结垢介质的流量以及大管径循环水、冷冻水流量采用电磁流量计。低导电率介质采用高频励磁型。聚合率检测选用高精度、高品质的进口质量流量计。计量仪表，选用高精度电磁流量计；汽、气仪表选用V型锥流量计。固体物料选用定量给料机、粉料计量秤及定量包装秤。锅炉房给煤系统选用称重给煤机。4）物位仪表按被测介质性质和工作条件，主要选用法兰远传式差压变送器。隔膜材质根据被测介质的腐蚀性确定。特殊设备的液位测量选用雷达液位计、超声波液位计。5）阀门及执行机构主要选用性能优良、结构简单、易于维护的精小型气动薄膜执行机构。大口径调节阀选用高性能对夹式蝶阀，软密封阀座。阀门定位器及空气过滤减压阀成套供货。开关阀采用气动切断球阀，随阀配电磁阀、空气三组件。调节阀的型式及阀体、阀芯、填料材质等则按介质的特性和工况来选择。根据介质的特性和工况，选择调节阀及切断阀的型式及阀体、阀芯、填料材质。热电站选用电子式电动执行机构。引风门、鼓风门风量调节采用变频调速器，以达到节能降耗的目的。6）在线分析仪表密度计：选用进口振动型液体密度计。氧含量分析：选用隔爆型氧分析器。采样及预处理装置与分析仪湖南化工医药设计院 67
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 表成套供应，锅炉烟气氧量选用氧化锆分析仪。7）可燃气体、有毒气体检测报警装置选用电化学式气体传感器。传感器现场设置符合石油化工企业规定。报警器整体安装机柜成套供应。8）火焰监控选用智能一体化火焰检测器4.6.4 常规二次仪表选型选用技术先进、质量优良的智能型显示仪、记录仪和调节仪表。4.6.5集散控制系统（DCS）本项目设置两套DCS控制系统。分别安装于中央控制室和热电站控制室。中央控制楼内设置工程师站及调度管理站。DCS选用在国外有良好使用业绩、性能价格比优良的系统。系统采用国际上流行的客户机/服务器结构，确保操作数据、历史数据的一致性和安全性。系统具有完全的开放性，能提供多层开放数据接口，可以与企业管理网络直接实现无缝连接。DCS为分层结构，由操作层、控制层和信号处理层构成，必要时还可以连接到工厂管理网络。现场信号通过智能I/O处理模块经内部总线或PROFI-BUS连接到控制站的主控单元。操作站与控制站间采用快速工业以太网（TCP/IP协议）连接。系统网络采用冗余的100Mbps以太网（TCP/IP协议），信号处理层采用1.5～12Mbps的PROFIBUS-DP现场总线或1Mbps的CAN总线连接中央控制单元和各现场信号处理模块，还可以提供RS485、RS232通讯协议及ModBus协议，以便与其他智能仪表、PLC等相联。系统硬件具有强大的处理能力和极高的可靠性。操作站选用高性湖南化工医药设计院 68
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告 能IPC，配置CPU为PIV 2. 4G，1G以上内存，硬盘80G，21″纯平显示器，分辨率以上,支持多窗口显示。控制站主控单元采用工业级32位处理器，带32M以上内存。I/O信号处理单元全为智能型模块化结构，可以带电拔插，模入模出信号处理精度高于0.2%，回路控制周期小于125ms，巡检周期小于50ms。开关量I/O的SOE分辨率为1ms并带信号消抖处理功能。系统软件具有极大的方便性和可靠性，软件全部采用模块化结构，控制站采用实时操作系统，确保数据的可靠性和实时性。操作站和工程师站采用Windows 2000操作系统，具有全汉化界面，操作方便，组态容易。可支持动画技术、图形缩放技术、多级窗口技术、实现复杂漂亮的参数显示、流程图画面、仪表操作等画面显示。系统报表组态可以与Excel相互转换，可以支持多种报表及图形打印功能。4.6.6 中心控制楼DCS中央控制楼负责全厂的过程监控。中央控制楼按功能设置，分别设置独立的操作控制室、机柜室、工程师室、调度室、DCS维护室、UPS室和空调机室等。中心控制楼空气调节采用中央空调。4.6.7仪表电源仪表电源总容量约为50KVA，由电气专业分别送入各控制室内。4.6.8仪表气源仪表气源应净化处理，尘粒直径&3μm,含油&8PPm，仪表空气露点应比工作环境、历史上年极端最低温度至少低10℃。仪表空气总用量约为3250Nm3/h，送至各用气装置的仪表气源压力不低于0.6MPa（G），备用气源保持时间为15分钟。湖南化工医药设计院 69
内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告5原材料、辅助材料的供应5.1 原材料、辅助材料需求情况本项目需要的主要原料有：电石、醋酸、甲醇；辅助材料有：醋酸异丙酯、偶氮（引发剂）、醋酸锌、液氯、二苯胺、活性炭、片碱、液碱、包装袋等。5.2 主要原辅材料的规格、数量、来源及运输方法本项目主要原、辅助材料的规格、数量、来源及运输方法见表5-1。表5-1
主要原辅材料的规格、数量、来源及运输方法表
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内蒙古双欣环保材料股份有限公司11万吨/年可降解高分子聚乙烯醇项目可行性研究报告5.3供应方案1）电石电石是本项目的主要生产原料，其年需求量达26.4万吨/年。其第一大股东双欣资源集团公司现有的电石生产装置产量为26万吨/年，目前集团公司在本项目拟建地蒙西高新技术工业园新建一套60万吨/年电石装置，建成后总产量达86万吨/年，加上当地的其它电石生产厂家，本项目电石供应是有保障的。2）甲醇、醋酸内蒙古地区煤碳资源十分丰富，煤化工企业众多，附近就有神华集团和宁煤集团等，甲醇、醋酸产量很大，保障本项目的正常生产没有问题。3）燃料煤内蒙古是我国的主产煤区，煤碳资源丰富十分丰富，其第一大股东双欣资源集团公司本身拥有一座年产120万吨机械化焦煤矿井及配套的选煤厂，燃料煤供应有保障。4) 活性炭为了提高产量，降低消耗，对活性炭的品质提出了较高的要求。国内产品的品质相对较差