河北海伟交通设施集团有限公司

海伟交通设施集团年产60万吨特种电工级聚丙烯项目可行性研究报告二九年七月137 / 144目录1总 论11.1 名称、承办单位及法人代表11.2 可行性研究报告的编制依据和原则11.3 项目实施单位的具体介绍21.4 项目实施的背景及必要性41.5 可行性研究围51.6 研究结果52市场分析和价格预测92.1 产品市场分析92.2 价格分析133产品方案及生产规模153.1 产品方案的选择及生产规模的确定153.2 产品质量指标163.3原料、辅助材料供应184工艺技术方案204.1 工艺技术比较和选择204.2 工艺流程和消耗定额384.3自控技术方案454.4 主要设备选择475建厂地区条件和厂址方案555.1建厂条件555.2 厂址方案586总图运输、储运、土建、厂外管网596.1总图运输596.2储运设施616.3 土建616.4厂系统637公用工程657.1给排水657.2 供电及电信767.3 供热、供风878辅助生产设施898.1 消防设施898.2 维修设施928.3 仓库938.4 化验室948.5火炬979节能989.1能耗分析989.2节能措施9910环境保护10010.1 建设项目的主要污染源与污染物10010.2 控制污染物的治理措施10510.3 环境影响及经济简要分析10810.4 存在问题和建议10811职业安全卫生11011.1 职业危害因素及其影响11011.2 职业危害因素的防及治理11312工厂组织和劳动定员11712.1 组织结构与劳动定员11712.2 组织机构11712.3 工作制度11712.4 劳动定员11712.5 人员招聘11712.6 员工培训11713项目实施规划11913.1 建设周期规划11913.2 实施进度规划11914.投资估算及资金筹措12114.1 项目总投资规模12114.2 投资使用方案12314.3 资金筹措方案12314.4 借款偿还计划12315.项目财务分析、经济分析及主要指标12415.1 基本数据12415.2销售收入、销售税金计附加达产其平均值12515.3 部收益率、投资利润率、投资回收期等指标的计算和评估12515.4 经济效益和社会效益分析12615.5 不确定性分析12715.6 综合评价12715.7 附表128附表：附表1 项目建设投资估算表附表2 流动资金估算表附表3项目总投资使用计划与资金筹措表附表4固定资产折旧估算表附表5 无形及递延资产摊销估算表附表6 材料费、动力费及工资福利费估算表附表7 总成本费用估算表附表8 销售收入、销售税金及附加附表9 利润与利润分配表附表10 借款还本付息计算表附表11项目投资现金流量表附表12财务计划现金流量表附表13资产负债表附表14单因素敏感性分析表附表15主要数据和评价指标汇总表1总 论1.1名称、承办单位及法人代表1.1.1项目名称海伟交通设施集团年产60万吨特种电工级聚丙烯项目。1.1.2承办单位简介名称：海伟交通设施集团住所：景县留府工业区法人：宋俊青公司类型：经营围：生产高端电工级BOPP和BOPP软包装成立日期：一九九二年九月1.2可行性研究报告的编制依据和原则1.2.1编制依据1、中华人民国节约能源法2、中华人民国环境保护法3、中华人民国清洁生产促进法4、中华人民国循环经济促进法5、节能中长期专项规划国家发展和改革委员会,20XX11月6、国务院关于加强节能工作的决定7、省人民政府关于加强节能工作的决定8、省节约能源条例20XX5月4日省第十届人民代表大会常务委员会第二十一次会议通过9、节能技术政策大纲国家发展和改革委员会、科学技术部,20XX12月10、建设项目经济评价方法与参数第三版11、海伟交通设施集团提供的相关资料12、相关的技术标准、规1.2.2编制原则a. 认真总结国外同类石油化工装置的建设经验和教训,做到设计技术先进、可靠、保证周期稳定运转和安全生产。b. 充分依托海伟交通设施集团现有的公用工程和辅助设施,以及生活福利设施,以节约建设资金,提高经济效益。c. 产品品种方案要结合国市场的需要,可灵活调整产品牌号。d. 遵守环境保护法,生产中的三废需予以处理,以符合规定的排放标准。e. 贯彻安全第一,预防为主的方针,遵循现行防火、安全卫生和劳动保护等有关规,确保本项目投产后能安全稳定生产,符合职工安全卫生的要求,保障劳动者在劳动过程中的安全和健康。1.3项目实施单位的具体介绍海伟交通设施集团创建于1992年,是依托交通部科学研究院发展起来的民营高科技企业,注册资本10000万元。集团处于环渤海经济圈,位于省景县留府工业区,距市区50公里,据市10公里,紧邻京沪高速公路、京九铁路、衡德高速公路,依托黄骅港口,地理位置优越,水陆交通方便。集团下属三个：交通设施、BOPP包装、电子材料,拥有员工800多人,其中科技人员占12%。主导产业为塑料薄膜制品业和交通设施业。几年来,集团公司在各级领导的支持和关怀下,公司连续跳跃式发展。在原交通设施业稳步发展的情况下,20XX与相关院所合作成功开发出我国第一条具有自主知识产权的高质量BOPP生产装置,20XX又在景县工业开发区建设了双向拉伸聚丙烯薄膜生产基地,建有生产厂房、变电站、办公楼、食堂宿舍等设施。20XX公司从德国brueckner引进亚洲最大的超薄型电工膜生产线,其宽幅度超薄型薄膜填补了国空白。20XX引进法国SELLER薄膜生产线,08年从德国莱宝光电公司引进镀铝膜生产线,其先进的镀铝设备和镀铝工艺为我国电子电器行业、航天航空技术的发展、混合动力汽车的研制提供高质量的高科技材料。公司已通过ISO9002国际质量体系认证,连续多年被评为工业综合优胜企业、银行信用AAA企业,并被认定为省高新技术企业。海伟交通设施集团现主要产品有：路面改性沥青、桥梁接缝材料、通用型包装膜、珠光膜、烟膜、电容膜等产品,其产品各项经济技术指标在全国同行业中位居前列。目前产品远销全国20多个省市自治区,并已出口到欧洲、印度、中东等国家和地区。海伟交通设施集团的产品,曾多次获得由省、市等各级政府颁发的优质产品称号,在国享有很高的声誉。1.4项目实施的背景及必要性聚丙烯Polypropylene,缩写为PP是以丙烯为单体聚合而成的聚合物,是通用塑料中的一个重要品种,结构式为：聚丙烯在生产和应用性能方面有许多的优势,可以用较低的生产成本生产出高性能的产品；聚丙烯的密度在热塑性塑料中最低,为0.9g/cm3,具有较高的强度/质量比。聚丙烯的熔体流动速率围可以覆盖0.31000g/10min,适合流延、双向拉伸、挤出、注射、纺织、吹塑、热成型等多种加工型工艺,满足生产不同制品的需要。海伟交通设施集团自己拥有BOPP生产基地,先进的生产设备和生产工艺为我国军工工业和电器行业的发展提供了大量优质产品。由于国外对聚丙烯专用材料的垄断,每年大量的聚丙烯专用料从国外进口,在原料价格、质量、交货期上受控于人。计划投资的电工级特种聚丙烯工程,填补国空白,采用国际最先进的聚丙烯制造技术和最前沿的前期处理技术,广泛利用国外现有资源,可以摆脱对石油原料的完全依赖,不仅质量高,而且成本远远低于国外原有的聚合方法。该项目填补国空白,采用的新工艺为世界首创,新设施世界领先,建成后能够形成成本低、质量好、产销一条龙的产业结构,除海伟交通设施集团自身使用外,还可以供应国外广大用户,具有非常好的发展前景。该项目符合国家大型合成树脂及合成树脂新工艺、新产品开发 、电子专用材料制造 等产业政策。1.5 可行性研究围本项目研究围包括：项目实施的必要性、项目规模、工程技术方案、节能和环境保护、项目实施进度安排、投资估算与资金筹措及财务分析等。1.6 研究结果1.6.1主要结论本工程年产特种电工级聚丙烯60万吨,产品为国市场长期短缺的品种,市场广阔,本工程的建设可相对减少国家进口聚丙烯的数量。根据国外市场情况,本工程拟生产国市场缺口大、国现有装置供应少以及消费增长迅速的一些专用牌号的产品。本报告物料平衡和公用工程消耗按该方案平衡,实际可100生产均聚产品,也可100生产共聚产品,根据市场需求的变化灵活调整。根据对本工程工艺技术、配套条件、环境保护、投资估算进行综合分析表明：本工程选择工艺技术先进,生产装置规模经济,外部配套条件良好,可充分依托已有条件,生产中三废排放量少,经处理后,完全可达到排放要求。根据本项目工程容及费用需要,参照国家、省、市地有关规定进行投资估算。本项目总投资为480000万元,其中建设投资449801.29万元,建设期利息7840.8万元,铺底流动资金22070.51万元。从综合经济效益指标表可以看出：总投资收益率为59.77%,资本金净利润率为70.17%。所得税前后的部收益率分别为31.9%和27.10%,高于基准收益率13%,说明该方案有较好的经济效益。在项目计算期,对项目盈利能力影响较大的因素有建设投资、经营成本、销售收入,各单因素变化加减10%时,对项目主要财务评价指标影响进行分析。计算结果表明,销售收入、经营成本对项目主要财务评价指标较敏感,建设投资变化对项目主要财务评价指标影响相对较小。在建设投资、经营成本降低10%或升高10%的情况下,项目投资部收益率仍满足行业要求,因此项目抗风险能力较强。综合研究表明,本项目原料供应可靠、产品市场前景广阔、配套条件很好、选用技术先进、生产规模经济、效益好、具有很强的竞争力。本工程的建设可以带动国及地区塑料加工业的迅速发展和产品更新换代,社会效益显著。因此,本工程的建设不仅是可行的,而且也是十分必要的。1.6.2 主要经济技术指标主要经济技术指标表序号项 目单 位 指 标备 注1总投资万元531497.86 1.1新增投资万元480000.00 1.1.1建设投资万元449801.281.1.2铺底流动资金万元22357.921.2其他流动资金万元52168.461.3利用原有固定资产万元0.00 2资金筹措万元480000.00 2.1项目资本金万元360000.00 2.1.1 用于建设投资万元329801.282.1.2 用于流动资金万元22357.922.2债务资金万元120000.00 2.2.1用于流动资金万元52168.463销售收入万元1080000.00 达产期均值4总成本费用万元679091.28达产期均值固定成本54589.79达产期均值可变成本640879.98达产期均值5经营成本万元665538.62达产期均值6利税总额万元400908.72达产期均值7销售税金及附加万元69546.1达产期均值8利润总额万元331362.62达产期均值9所得税万元78746.04达产期均值10净利润万元252616.58达产期均值11总投资收益率%59.7712资本金净利润率%70.1713项目投资财务部收益率%31.9税前14项目投资财务净现值Ic=13%万元790306.54税前15项目投资回收期年6.94税前16项目投资财务部收益率%27.10税后17项目投资财务净现值Ic=13%万元529106.76税后18项目投资回收期年7.39税后19盈亏平衡点%14.772市场分析和价格预测2.1 产品市场分析2.1.1国外市场分析世界目前聚丙烯生产商超过100家, 分布在40个国家, 其中最大的生产商是Basell, 占世界总生产能力的14%。尽管聚丙烯的生产能力仍旧集中在北美,西欧和日本,但近几年来新的生产厂商在世界各地不断涌现,尤其是在亚洲地区,表2-1列出了世界近期建设的聚丙烯生产能力。表2-1 世界近期建设的聚丙烯生产能力公司厂址技术能力 美国Dow海湾Spheripol20EpsilonLAUnipol35FinaTXFina25FormosaTX窒素30ARCOCALN/A18脱瓶颈/其它20小计148南美Ipiranga巴西Spheripol13小计13西欧Exxon法国Exxon18Montell法国Spheripol25BASF德国Novolen26EKO希腊Spheripol10Dow西班牙Spheripol20小计99中东Teldene沙特阿拉伯Spheripol24Yanpet沙特阿拉伯Unipol26小计50远东Nocil印度Spheripol18Reliance Ind.印度Spheripol35Square D印度Novolen35Thai Petrochemical泰国Novolen25Polytama印尼N/A18Petro Vietnam越南Amoco12火国Unipol12油公国Spheripol13.5台塑中国Novolen30小计198.5合 计508.5特种电工级聚丙烯在聚丙烯树脂中是质量要求相当严格的聚丙烯专用料,应用于电容器介质材料,是航空航天、潜艇、航母、混合动力汽车及各种电器中不可或缺的介质材料。国际市场对于特种电工级聚丙烯的需求同样很旺,而电工级聚丙烯专用料被北欧化工和国垄断,由于产量的限制,该原料处于供不应求的状态。最近,北欧化工的国外催化剂供应出现困难,转由我国一家厂商供应。其高端电工料一家独断的局面,制约着下游客户的发展。海伟交通设施集团以下游客户的身份进入该市场,具有得天独厚的信息、服务、市场开发优势。催化剂的国供应商与海伟有着很好的默契,国甲醇原料的应用使得原料成本大幅度下降,产品运输成本也低于从国外进口的运费,加之对下游使用性能的充分理解,产品质量优势将会进一步显现。物美价廉的产品在国外市场上会有很强劲的竞争优势。2.1.2国市场分析1 生产能力和产量我国聚丙烯研制始于50年代末,60年代中期开始了工业化生产。1970年兰化公司首套引进5000吨/年聚丙烯工业生产装置,1994年燕山石化公司建成投产了国自己研制的规模为4万吨/年的PP装置。此后,我国PP工业发展十分迅速,但是到20XX我国聚丙烯产量达691万吨/年,产量678.51万吨,进口量为307.01万吨,自给率为66.74%。可见,国聚丙烯市场供应还有较大的缺口。预计到20XX,我国共有聚丙烯生产能力约为1086万吨,产量约为977万吨,需求1260万吨,每年需进口聚丙烯283万吨；到2015年,供需缺口将达492万吨。表2-2 20XX、2015年中国聚丙烯供需预测万吨项目20XX20XX2015年生产能力690.710861387产量613.19771248需求量889.612601740供需缺口305.4283492目前国电工级聚丙烯使用量大约25万吨/年,全部依赖进口。由于原料采购的困难和采购成本的制约,好多用户只好采用其他替代材料,从而影响电工产品的电气性能。受到原料的制约,电工薄膜生产厂家新增设备的风险较大,也不能得到很好的发展。随着混合动力汽车对高端电工薄膜需求的提高,各种电器的电气性能越来越高的要求,电工级聚丙烯的需求量还会大幅度提高。据测算,每辆混合动力汽车需要高端电工级镀铝安全薄膜4.5-5公斤。如果解决了原料制约,民用的电器介质均采用合格的电工级介质产品,国市场对于电工级聚丙烯的需求将成倍增长。预计到20XX电工级聚丙烯的需求将达到40万吨/年,到2015年将达到70万吨/年。另外,目前国电容器的发展方向是使用特种电工级聚丙烯的金属化电容器,其高科技含量、低成本、高质量等优势使其市场前景非常看好,是代替瓷电容、电解电容、铝箔电容的换代产品。据统计,国每年电气新增容量增长为10.34%左右,加上原有电站的改造,每年用于电站建设的电容器薄膜10.6万吨,电工级聚丙烯的需求量20万吨左右。2消费情况及预测据海关统计,近年来我国进口量占国消费量始终在3040%之间,具体数据见下表：表2-3 近几年我国PP的供需情况 万吨/年年份生产能力产量进口量出口量表观消费量自给率/%2000330.0323.95164.631.02487.5666.442001350.0322.54208.650.93530.2660.832002389.0374.20244.201.30617.1060.642003428.3445.48273.431.19717.7262.072004470.0474.83291.401.53764.7062.092005545.0522.95302.302.25823.0063.542006690.0584.15294.422.50876.0766.682007691.0678.51307.013.121016.6066.742.2价格分析2.2.1国际市场价格分析聚丙烯国际市场价格随供需关系的变化和丙烯价格的影响而有很大幅度的变化。1998年受金融危机的影响,价格跌至最低点500美元/吨左右。但是在1999上半年,情况开始有所转机。首先是远东市场的聚丙烯价格停止下跌,甚至比1998年同期略有上升。从20XX起市场价格逐步攀升,20XX达到最高。1999年以来国外聚丙烯市场价格走势见图2-1。图2-1 聚丙烯国际价格趋势2.2.2国市场价格 由于我国40%以上的聚丙烯依赖进口,因此国聚丙烯价格受国际市场影响,变化幅度也较大。从图中可以看出,20XX起,国聚丙烯市场出现转机,价格逐渐上扬,到达20XX的均价12000元/ 吨左右,此后的两年中聚丙烯价格变化较为平稳。近十年国聚丙烯价格的变化情况见图2-2。图2-2 聚丙烯国价格趋势图3产品方案及生产规模3.1产品方案的选择及生产规模的确定根据国聚丙烯市场的供需情况,结合一些消费增长迅速的应用领域并考虑到目前汽车、管材、化纤、家电、BOPP膜等专用牌号缺乏的现状,本项目拟从引进技术可提供的产品牌号中选择上述国紧缺的品种进行生产。本报告牌号选择以Spheripol新一代工艺的产品牌号为依据,共选择了21个适合国市场的牌号,均聚产品21种详见表3-1。其它各种工艺技术也均有其各自的相当牌号。表3-1 聚丙烯产品牌号及用途表类型牌号类型M.F.R.性能和应用薄膜和BOPP膜S28 F均聚2.0防水性流动性好, 易加工S28 C均聚2.0S38 CA均聚2.1注塑成型S60D均聚1.8抗热和洗涤剂,洗衣机专用料T30G均聚3.0玩具和家用器具T50 G均聚3.0抗热老化,汽车和电器V30G均聚16.0一般用途,易加工Z11G均聚25.0抗辐射, 医用器械H32GA均聚40.0透明度好,薄壁容器H32 GA均聚35.0薄壁注模, 抗静电挤出和热成型YD50 S均聚0.3管材和异型材D50S均聚0.4挤出管材, 抗热老化Q30P均聚0.7挤出片材, 热稳定性好YS32SP均聚2.0热成型片材,机械强度高纤维F30 S均聚12.0短纤和复丝F79 S均聚13.0短纤, 抗褪色V79 S均聚21.0短纤Z21 S均聚25.0纺粘Z69 S均聚25.0BCF与短纤, 抗褪色H39 S均聚36.0纤维, 抗褪色Z30 S均聚25.0BCF与短纤本项目聚丙烯总产量为600000吨/年,全部为均聚聚丙烯。1生产规模的确定本工程拟建设生产能力为230万吨/年的聚丙烯装置。2 装置年操作时间聚丙烯装置：8000小时/年3.2产品质量指标本项目选定的部分有代表性的产品的质量指标详见表3-2。表3-2 产品牌号及性能产品牌号单位测试方法Q30PS28FT50GZ30S树脂类型均聚均聚均聚均聚熔融指数g/10minASTM D12380.72.03.225表观比重g/cm3ASTM D15050.90.90.90.9挠曲弹性模量N/mm2ASTM D7901400165015501500抗拉屈服强度 N/mm2ASTM D63835353532拉抻屈服伸长率ASTM D63812121213Izod冲击强度23J/mASTM D256150605530洛氏硬度R scaleASTM D785100105102100维卡软化点, 10ND1525154154156152热变形温度,0.46N/mm2ASTM D64891949494空气加速老化150电炉HourASTM D30123605001800360 Spheripol 新工艺和老工艺的牌号对比Spheripol 二代新工艺与老工艺相比,原料单体的消耗和公用工程消耗显著降低,操作更加安全可靠,产品质量不断改善,增加了一系列新牌号和特殊用途的牌号,并将由于牌号切换产生的过渡料降到最低。新工艺比老工艺在产品性能上的改善具体见表3-3。表3-3 新牌号比旧牌号的性能改进挤出和热成型旧牌号说明新牌号性能改进Q30P等同Q30P最终用户的可挤压和加工性更好新牌号D50S改性均聚,熔接性好新牌号YS32S宽分子量分布,净度和延展性改善T30S等同T30S机械性能更好新牌号T2101F双峰产品,高刚性新牌号T31SE高净度热成型新牌号ADXP680非常宽MWD,弯曲模量大于2000MPaC30S等同C30S加工性改善新牌号ADXP855高度透明,用于巴氏灭菌的食品包装新牌号ADXP856高度透明,用于有印刷的食品包装X37F流延膜等同YX37F性能同X37F,但MWD更窄纤维和单丝旧牌号说明新牌号性能改进F39S废新牌号YF39S地毯纱和连续单丝新牌号F79S抗脱色能力增强V30S废新牌号V79S抗脱色的特殊配方用于纤维Z39S废新牌号Z69S抗脱色能力增强新牌号Z21S窄分子量分布,低旦CFH30S废新牌号H22S窄分子量分布,用于新型高产生产线新牌号HH442H球形结构,不需造粒,超高MFR新牌号HOXP810球形结构,不需造粒,超高MFR注塑成型旧牌号等同S30G加工性改善Q30G等同T30GT50G机械性能更好T30GT50G等同X30GX30G新牌号F30G较高的熔体流动性,缩短注射周期V30G等同V30G新牌号V29G用于医疗用品的特殊牌号,抗射线新牌号V2400G高刚性,高光泽,抗划刻新牌号V2401G高刚性,高光泽,抗划刻H30S废新牌号H32GA窄MWD,高净度,短注射周期,在许多领域替代PS新牌号ADXP770非常高的刚性,高光泽,抗划刻BOPP旧牌号说明新牌号性能改进S38F/FA等同S38F单层包装膜新牌号S28CS28CA非常好的拉伸性能,为高速拉幅线设计的产品新牌号ADXP699非常高的刚性膜,高阻隔性新牌号PH384独特的分子结构,快速结晶,高抗划新牌号T36F高流动性的双向取向3.3原料、辅助材料供应3.3.1原料、辅助材料的来源及供应本工程所涉及的原料及辅助材料包括丙烯以及各种催化剂和添加剂,各物料的需要及来源详见表3-4。表3-4原料及辅助材料的需要量及来源序号物料名称年需要量吨/年来源1丙烯602940外购2主催化剂36外购3助催化剂30外购4添加剂500外购项目主要原料丙烯单体一部分从购,大部分从从中东进口,催化剂和添加剂的用量很少,考虑从购。3.3.2主要原料的规格本工程主要原料的供应规格如下：丙烯单体组分组成丙烯99.967 wt%.烷烃0.033 wt%.乙烯0 wt%乙炔1 ppm maxCO4.2 ppmCO28.2ppmS含量4.8 ppm丁烯+异丁烯0.014 wt%.异丁烷0.006 wt%.4工艺技术方案4.1 工艺技术比较和选择4.1.1国外工艺技术概况自1957年聚丙烯浆液法工业化生产以来,40年来聚丙烯生产工艺不断发展。60年代出现了本体聚合工艺,解决了不用溶剂问题；70年代又开发成功高效催化剂,实现了无脱灰的工艺流程；1980年高效催化剂在本体聚合工艺上应用,因产品等规度高,可省去脱无规物工序,装置投资及生产成本大大降低。八十年代以来,由于催化剂体系的进一步发展,聚丙烯的工艺流程不断完善,各种公用工程的消耗量进一步下降,在聚丙烯产品质量提高的同时降低了生产成本,节省了建设投资。进入九十年代,世界各地,特别是亚太地区已经建设或正在建设了一大批新的聚丙烯装置。大量新增的聚丙烯能力正在改变西方国家传统聚丙烯出口国的地位。为保住利润,保持在竞争中的优势,世界主要聚丙烯生产公司加大了技术开发力度,采用先进技术,千方百计降低成本,以保证其产品的竞争力。以茂金属催化剂、双峰聚丙烯和球形粒子为代表的第二代聚丙烯技术,以及以气相流化床、超冷凝态操作技术、超临界浆液法技术和高温性能的聚丙烯催化剂技术为代表的第三代聚烯烃技术,将是本世纪聚丙烯工业的发展方向。目前,根据反应介质及反应器构型的不同,聚丙烯生产工艺主要有三大类：(1) 浆液法工艺：该类工艺是将丙烯溶于惰性烃类稀释剂如丁烷、戊烷、己烷、庚烷或壬烷中进行聚合。按反应器形式划分有如下专利技术：连续式搅拌床反应器：Hoechst、Mitsui等工艺;间歇式搅拌床反应器：三菱工艺；环管反应器：Solvay工艺；沸腾丁烷反应器：壳牌工艺。由于催化剂体系的发展和其活性的大幅度提高,90年代以后的新建大型聚丙烯装置已基本不使用浆液法。但目前世界上许多浆液法工艺的PP装置仍在操作,用来生产合金型的高质量特种树脂。 本体法工艺：该类工艺是使液态丙烯发生聚合反应,生成聚丙烯。按反应器形式划分有如下专利技术：液相釜式反应器：Exxon、Mitsui、Shell、住友、Rexene等工艺；液相环管反应器：Spheripol、Hoechst、Solvay、Phillips工艺；液相本体法PP工艺最早由Phillips石油公司发明,并于1964年由美国Dart公司首先采用第一代TiCl3催化剂及釜式反应器实现工业化。70年代以后,许多大的化工公司,如日本三井油化,美国Elpaso公司等都实现了液相本体PP工业化。最早的液相法工艺,由于催化剂活性低,需脱灰及脱无规物工序,与传统淤浆法工艺类似。1975年,三井油化与Himont公司联合开发成功HY-HS催化剂,实现了不脱灰工艺,并提高了聚合物的立构规整度。液相本体法工艺是在反应体系中不加任何其他溶剂,将催化剂直接分散在液相丙烯中,进行丙烯液相本体聚合反应。以催化剂颗粒为中心的PP粉末在液相丙烯中不断生长,悬浮在液相丙烯中,随催化剂停留时间增长,PP颗粒在液相丙烯中的浓度增高。作为连续生产工艺,催化剂连续计量加入反应器。PP颗粒随液相丙烯从反应器中不断流出,经闪蒸回收未聚合的丙烯单体,即得到粉末PP产品。液相本体法的代表工艺有Spheripol工艺、Hypol工艺和菲利普工艺。 Spheripol工艺Spheripol工艺采用两种类型聚合反应器,在第一阶段采用环管反应器进行聚合反应,而第二反应器采用气相反应器。该两步法技术是液相和气相聚合反应的结合,提供了一个具有很宽产品围的灵活性,其均聚产品的熔指数围为0.1-200。抗冲共聚产品中乙烯含量可高达40乙烯。另外还能生产含乙烯和丁烯的三元共聚产品。它的单线最大生产能力达到35万吨/年。 Hypol工艺技术Hypol工艺是液相气相结合式工艺,采用的催化剂体系是由主催化剂、助催化剂和给电子体系组成。主催化剂具有活性和等规度高,寿命长,不需脱灰等特点。采用该工艺可生产熔体流动指数0.1600围的产品。抗冲共聚物产品的乙烯含量已达25。该工艺有如下特点：催化剂预处理和进料设备简单,可靠性高；多级反应系统可降低催化剂的短路现象；大量丙烯依靠第三气相反应器的反应热进行气化,这种聚合/蒸发系统无故障且便于使用；催化剂具有极高的活性,其转化率很高；聚合物颗粒的大小和分布可以得到控制；聚合物具有很高的立体规整度和刚性。北星双峰PP技术拥有北星双峰技术的北欧化工公司成立于1994年,是全球第四大聚烯烃生产商,主要生产双峰形式的聚乙烯,该公司从1999年涉足聚丙烯领域,并于20XX建成第一套聚丙烯装置。北星双峰的聚丙烯工艺采用模块结构和多级聚合技术,能在很大围决定分子量分布和获得刚性与韧性相结合的产品。该工艺以一个环管反应器和一个气相反应器构成一个基本模块单元,生产均聚物和无规共聚物。基本模块与一个或两个橡胶气相反应器串联,用来生产不同共聚单体比例的产品。第一级橡胶气相反应器可以生产乙丙橡胶含量25%的产品和高柔软性产品,在低温下具有高抗冲强度。第二级橡胶气相反应器可以生产乙丙橡胶含量高达50%的产品,具有非常高的抗冲强度,无需特殊共混工序就能得到先进多相产品。 菲利普工艺该工艺采用首尾相连的、带有换热夹套的单管热交换器的环管反应器进行液相本体聚合。催化剂为索尔维公司Solvay-01型催化剂。聚合反应温度15100,压力2.55.0MPa,聚合停留时间取决于使用的催化剂。目前该公司只生产均聚和无规共聚物。产品熔流指数围225,采用氢作分子量调节剂。 气相法工艺：该类工艺是丙烯直接气相聚合生成固相的聚合物产品,按反应器形式划分有如下专利技术：气相流化床反应器：Unipol、住友工艺；气相立式搅拌床反应器：Novolen工艺；气相卧式搅拌床反应器：Amoco、Chisso工艺。气相法自80年代中期以来发展很快,尤其是被称为第三代聚烯烃技术的气相流化床配合超冷凝态操作,被认为是最有希望的工艺之一。 Unipol工艺Unipol工艺是联碳公司和壳牌公司在八十年代中期联合开发的一种气相流化床聚丙烯工艺,是将应用在聚乙烯生产中的流化床工艺移植到聚丙烯生产中,并获得成功。该工艺采用高效催化剂体系,主催化剂为高效载体催化剂,助催化剂为三乙基铝和一氧二乙基铝和给电子体。Unipol具有一般高效本体法工艺的特点,不需脱灰,不存在溶剂回收和精制问题。先进的气相流化床技术带来流程简化,投资少等优点,且装置布置紧凑,生产现场设备不多。该工艺均聚产品的熔体流动流指数为0.640,产品的等规度可达93-98%。对无规共聚产品中乙烯含量达8。生产的抗冲共聚产品中乙烯含量可达15,据称工业化生产可达21。 Novolen工艺1969年BASF公司在德国莱茵烯烃工厂建成了第一套2.5万t/a的工业气相法装置,该工艺命名为Novolen。1987年,BASF与它的两个许可证持有者ICI及Quantum公司之间达成协议,共同研究发展Novolen技术。以前,BASF一直采用低成本的第二代催化剂,使产品必须经过脱氯和脱臭处理。1990年,BASF研制成功一种高产率催化剂,在提高反应器产量的同时,可省去脱氯步骤。全世界采用Novolen技术的聚丙烯生产装置有17套,合计生产能力313万吨/年。Novolen工艺技术在聚合反应器中采用特殊螺旋式搅拌器,防止结块,以此来解决聚合中气固两相之间不易均匀分布的问题,使其产品质量尽可能均一稳定。 Amoco/Chisso工艺1979年Amoco在美国建成第一个气相均聚聚丙烯工厂,1980年Chisso得到Amoco气相工艺的技术转让许可证,随后开发了气相抗冲共聚产品的工艺,1985年双方同意合作开发,并称为Amoco/Chisso工艺。1995年,Amoco和Chisso分开,各自独立进行技术开发和技术转让。Amoco/Chisso工艺采用两个串联的低轴向扩散反应器,可生产从高挠曲模量到低温应用的抗冲聚丙烯。其卧式反应器设计很有特点,接近注塞流型,有折流板和特殊的搅拌器系统,在一个反应器形成一定的粉料停留时间分布RTD,相当于三个传统反应器串联的效果。该工艺原为Amoco和Chisso公司共同享有,但后来两公司开始分别转让专利技术,其主要区别是催化剂的不同。Amoco的催化剂专利多为均聚产品和高结晶聚丙烯,而Chisso的则多为共聚产品。聚丙烯技术发展至今,就整个工艺技术来讲,浆液法是最古老的,成本高,流程相对较长,操作与投资费用较高,除了生产少量高性能的塑料合金外,80年代以后新建、改建的大型工厂,一般不再采用这种技术。本体法是以液态丙烯为溶剂的聚合方法,由于减少了溶剂回收工序,易于操作,发展较快,目前本体法工艺已相当成熟,70年代后期改造、新建工厂,大都基于此法。气相法工艺是丙烯在气相中直接聚合,目前生产抗冲共聚的聚丙烯产品全部用气相法,它的发展前景非常乐观。现有聚丙烯生产工艺中,传统的浆液法工艺所占的比例在明显下降,在19901998年间,由37下降至19；本体法工艺仍然保持着优势,由50上升到56；而气相法工艺则迅速增长,由13增至25。表4-1 列出几类聚丙烯工艺的比较。表4-1聚丙烯工艺的比较工艺名称工艺特点工艺条件浆液聚合法1. 丙烯单体溶解在惰性液相溶剂中,在催化剂作用下在溶剂进行聚合,聚合物以固体颗粒状态悬浮在溶剂中,采用釜式搅拌反应器2. 有脱灰、脱无规物和溶剂回收工序,流程长,较复杂,装置投资大,能耗高,但生产易控制,产品质量好3. 以离心过滤方法分离聚丙烯颗粒,再经气流沸腾干燥和挤压造粒。T7075 P1.0MPa气相本体法1.系统不引入溶剂,丙烯单体以气相状态在反应器中进行气相本体聚合2. 流程简短,设备少、生产安全、生产成本低； 3. 聚合反应器有流化床、立式搅拌床及卧式搅拌床等。T4070 P2.03.5MPa液相本体法 1. 系统中不加溶剂,丙烯单体以液相状态在釜式反应器中进行液相本体聚合,乙烯、丙烯在流化床反应器中进行气相共聚2. 流程简单,设备少、投资省、动力消耗及生产成本低3. 均聚采用釜式搅拌反应器,或环管反应器,无规共聚和嵌段共聚在搅拌式流化床中进行。T6575 P3.04.0MPa4.1.2国工艺技术概况国聚丙烯工业起步较晚,1962年化工研究院开始研究聚丙烯。1965年建成年产60吨连续聚合聚丙烯中间试验装置。1964年化学工业公司引进年产5000吨溶剂法聚丙烯装置,采用的是英国吉玛的技术,用来生产均聚产品。1970年燕山石化公司从日本引进三井油化技术建成年产8万吨聚丙烯装置,从此我国有了共聚产品。1974年燕山石化公司采用化工研究院的技术建成年产5000吨溶剂法聚丙烯装置,每年向市场提供一定量的粉料产品。到80年代,中国聚丙烯工业得到迅速发展,先后引进十几套采用第三代高活性、高等规度催化剂的 Spheripol技术第一代和三井油化Hypol技术的聚丙烯装置。1997年初,燕山石化公司引进Amoco气相法PP技术,规模为20万吨/年,为国目前最大的聚丙烯单条生产线。除引进十几套聚丙烯装置外,我国还大力开发间歇式液相本体法聚丙烯工艺,并建成约60套装置,规模从2千吨到2万吨。但开工率及生产负荷都很低。由于其高能耗及产品质量问题,随着气相法的发展这些间歇式装置将逐渐被淘汰。在开发PP工艺技术的同时,我国在高效催化剂上进行了大量的研究。如化工研究院开发的络合II型催化剂,中科院化学所开发成功的CS-1催化剂和石油化工研究院开发成功的HDC高效球型催化剂,已经先后用于国聚丙烯装置和引进的大型聚丙烯装置,该催化剂首先在引进的三井油化工艺装置上取得成功,并于1997年在引进的Spheripol第一代液相环管装置上获得成功,其性能已达到国外同等产品的水平。但这些催化剂没有在气相法聚丙烯装置和新一代Spheripol聚丙烯装置中应用的经验。4.1.3工艺技术的比较和选择在所有聚丙烯专利技术中, 目前被广泛采用的有 Spheripol、Unipol、Borealis、Amoco和Novolen五种工艺。 Spheripol工艺Spheripol工艺是一种液相预聚合同液相均聚和气相共聚相结合的聚合工艺。该工艺采用高效催化剂,生成的聚丙烯粉料粒度分布可以调节,既可宽又可窄。均聚反应器为两个串联的环管式反应器,具有传热系数大、单位体积产率高、流速快、催化剂体系分布均匀,反应条件较易控制、产品转换快、结构简单、材质要求低等特点。由于均聚生成的聚合物颗粒较大,呈球状,不仅流动性好,且不像细粉那样容易被气流吹走,因此该工艺的气相反应器采用密相流化床形式,不需要像稀相流化床反应器那样在上部留有很大的气固相分离空间,从而可以缩小反应器体积,进而降低造价,节省能耗。由于该工艺催化剂性质优异,聚合工艺配合得当,并在设计上已十聚合反应的停留时间与充分发挥催化剂的作用达到平衡,因此产品不必进一步处理就能达到所要求的性能。可以生产全围、多用途的各种产品,包括三元共聚和聚烯烃合金等。其均聚和无规共聚产品的特点是净度高,光学性能好,挥发物含量低、无异味。多相共聚产品具有高刚性、高抗冲和高结晶度的特点。Spheripol工艺目前已发展到第二代,与采用单环管反应器的第一代技术相比,第二代技术使用双环管反应器,操作压力和操作温度都明显提高,可生产双峰聚丙烯。催化剂体系采用第四代或第五代Z-N高效催化剂,增加了氢气分离和回收单元,改进了聚合物的高压和低压脱气设备,汽蒸、干燥和丙烯事故排放单元也有所改进,增加了操作灵活性,提高了效率。原料单体和各项公用工程消耗也显著下降。第二代Spheripol技术的产品无论从牌号数量还是产品质量都比第一代技术有很大提高,反应器牌号由48个增加到94个,产品颗粒度更加均匀,产品的熔体流动指数围更宽,可从0.3到1600,并可生产高刚性、高结晶度和低热封温度的新牌号。 Unipol工艺Unipol工艺是一种气相流化床聚丙烯工艺,具有简单、灵活、经济和安全的特点；该工艺只用很少的设备就能生产出包括均聚物、无规共聚物和抗冲共聚物在的全围产品,可在较大操作围调节操作条件而使产品性能保持均一。因为使用的设备数量少而使维修工作量小,装置的可靠性提高。由于流化床反应动力学本身的限制,加上操作压力低使系统中物料的贮量减小,使得该工艺比其它工艺操作安全,不存在事故失控时设备超压的危险。此工艺没有液体废料排出,排放到大气的烃类也很少,因此对环境的影响非常小,与其它工艺相比,该工艺更容易达到环保、健康和安全的各种严格规。该工艺的另一显著特点是可以配合超冷凝态操作,即所谓的超冷凝态气相流化床工艺SCM。该技术通过将反应器液相的比例提高到45%,可使现有的生产能力提高200%。由于液体含量多少不是流化床不稳定、形成聚合物结块的基本因素,因此该技术关键的操作变量是膨胀床的密度及膨胀松密度与沉降松密度的比例。由于超冷凝态操作能够最有效的移走反应热,它能使反应器在体积不增加的情况下提高2倍以上的生产能力,对于投资的节省是非常可观的。（3） Borealis工艺Borealis工艺采用一个环管反应器和一个气相反应器组成基础模块,生产均聚物。这种设计可以有效控制分子量分布和产品等规度。其环管反应器在超临界状态下操作,反应温度80-95,反应压力5-6MPa。在此状态下,反应器的液体成为超临界流体,密度较低,热传输能力强。由于催化剂活性在高温下增强,所以反应转化率提高,可溶低聚物的量更低。在超临界状态下可加入更多的氢气,因此可生产熔体流动指数MFR很高的产品。采用气相反应器作为基础模块的一部分,环管反应器的出口不需要蒸汽加热来使未反应单体气化,因为未反应单体进入气相反应器后由于压力变化被自动气化,同时气化吸热还可以带走气相反应热,这种流程的设计比双环管反应器更注重能量的综合利用,并且环管/气相反应的产率比易于控制。Borealis工艺的另一个特点是先进的工艺控制BorAPC,与传统的DCS相比,它的多变量控制器可以进行大量数据的输入与输出；具有预测能力,可估算未来值,并进行反馈；高效安全地处理边界条件,防止超出工艺极限。采用BorAPC,可以降低生产波动,大大提高反应的可重复性和产品的质量稳定性。由于聚合反应在临界下进行,要求催化剂在极端反应条件下具有优良的综合性能。Borealis工艺专有的催化剂以Ti/Zr为主体,具有高活性、耐高温、对氢气敏感等特点,且在高温下,分子量分布变窄,接近单中心催化剂性能,可生产无规度较高的产品、柔性聚丙烯和高效成核不加成核剂聚丙烯。但由于该工艺是90年代开始起步的,相对其它工艺而言发展历史较短,在世界聚丙烯技术市场所占比例不大。4Amoco工艺Amoco气相工艺的一个显著特点其独特的反应器设计,使反应器的物料具有良好的径向混合和低的轴向分散。反应器为卧式,有机械搅拌,搅拌叶片与搅拌轴成45度角,以便对整个反应床层进行缓慢而有规律的搅拌。催化剂从反应器一端加入,聚合物粉料从反应器另一端出去,物料的停留时间分布接近柱塞流形式,且分布比较窄,因此能够保持产品冲击强度和刚性之间的平衡。Amoco工艺的撤热方式是丙烯闪蒸。液体丙烯以一种能保持反应器床层干燥的方式从各个进料点喷入反应器,液体丙烯汽化后,其单体的分压小于它的露点,并足以撤走反应热。操作中必须严格控制液体丙烯的进料速度和其在反应器中的汽化,以保证床层干燥程度、流化程度与反应温度围之间的平衡。气锁系统是该工艺的另一特色。当物料从第一反应器输送到第二反应器时,气锁系统可避免两反应器互相串流。尤其是生产共聚物时,两反应器的气相组成不同,第一反应器中含有大量氢气,同时第二反应器中含有乙烯和少量氢气,如果第一反应器中的氢气进入第二反应器或第二反应器中的乙烯进入第一反应器,都将严重影响产品质量,因此将两反应器隔离是关键。该工艺主催化剂采用Amoco的专利CD催化剂,具有高活性和高选择性。该工艺产品的熔体流动指数围在0.1-60,能生产低温冲击强度与挠曲模量保持平衡的产品。该工艺的不足之处是产品中的乙烯含量或橡胶组分比例不高,不能获得高抗冲和超高抗冲牌号的产品。尽管高乙烯含量的产品已在试验装置中生产出来,但还没有商业化。5Novolen工艺Novolen工艺是采用两台75m3的立式气相搅拌釜,单台反应器能力18万吨/年。为了实现20万吨/年以上的生产能力,Novolen工艺可灵活安排反应器布置方式,根据需要使两台反应器串联或并联,具有较大的生产灵活性。用单釜可生产均聚物、无规共聚物及三元共聚物；用串联的双釜可生产抗冲或嵌段共聚物；用并联的双釜可使均聚物的生产能力提高70-100%。Novolen工艺所用的催化剂体系不够理想,因为其活性不够高,催化剂的用量相对较大,聚合物中残留的挥发性成分严重影响产品质量,因而得到的聚丙烯产品需要经过脱臭处理。Novolen工艺所用的气相反应器装有双螺带式搅拌器,该搅拌器能够使催化剂在气相聚合的单体中分布均匀,尽可能使每个聚合物颗粒保持一定的钛/铝/给电子体的比例,以此解决气相聚合中气固两相之间不易均匀分布的问题。但其缺点是动力消耗比液相搅拌大得多。聚合反应