甲烷氯化物装置填平补齐,调整产品结构的技改(110113).docx
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1、严禁外传、复印关于尽快实施“甲烷氯化物装置填平补齐,调整产品结构的技改工程”的报告经济运行部:公司甲烷氯化物装置是离子膜法烧碱装置的氯气平衡调剂的重要组成部份,但由于历史原因因四氯化碳比例较高,执行四氯化碳限产的法制规定,本装置规模仅有6000吨,其氯气平衡能力较弱。经氯碱分部仔细研究,认为公司甲烷氯化物装置氢氯部份能力达到10000吨,主体装置可以生产甲烷氯化物1100015000吨,现在主要在于部分设备陈旧或能力偏小,影响了装置的总体发挥。公司可以利用近两年的设备更新机会,增加少量投资,对包括热氯化系统在内的少部分设备或工序进行改造,调整产品结构,使装置适度扩产。力争实现主产二氯甲烷、三氯
2、甲烷,尽可能减少四氯化碳的副产。一方面,通过改造可降低CTC比例,满足国家方案的要求,确保现有资产的保质增值;另一方面,可适当提高甲烷氯化物装置的附加值较高的产品如二氯甲烷的产量,提高氯气平衡能力,促进离子膜装置的连续稳定运行,优化电解槽的科学、经济运行,同时,可利用周期性的市场变化,实现规模化产量,可为公司实现较好的效益。甲烷氯化物装置作为氯气调剂装置现阶段存在是必要的,建议公司尽快投入少量资金对现有甲烷氯化物装置进行适度改造,否则按相关法律规定列入关、停计划。附:甲烷氯化物装置调结构技改工程可行性研究氯碱分部二一一年一月十二日修订抄报:赵董事长、邓总经理 甲烷氯化物装置调结构技改工程可行性
3、研究1. 前 言甲烷氯化物装置是离子膜法烧碱装置的氯气平衡调剂的重要组成部份,但其生产规模由于历史原因四氯化碳比例较高,执行国家方案的法制规定,四氯化碳限产,且本装置规模只有6000吨,其氯气平衡能力较弱,同时由于维护不到位、部分设备老化、腐蚀严重,装置连续运行稳定性较差。现每天产量只有25吨(未控制CTC比例),氯气消耗量2530吨;控制调整CTC比例,产量只有18吨左右,氯气平衡能力只有2025吨。氯气平衡能力差,严重影响烧碱装置的正常运行。同时,甲烷氯化物装置经过历次技改,氢氯化部份能力按8000小时计达到12000吨,装置能力发挥70%左右,即可以最大生产甲烷氯化物1500020000
4、吨,现在主要在于部分设备陈旧或能力偏小,影响了装置的总体发挥。并且本装置由于历史保护不到位,些多设备需要更新,因此,公司可以利用设备更新的机会,增加少量投资,对少部分设备或工序进行改造或扩容,实现调整产品结构,主产二氯甲烷、三氯甲烷,并使装置适度扩产。一方面,通过改造可降低CTC比例,满足国家方案的要求,确保现有资产的保质增值;另一方面,可适当提高甲烷氯化物装置的产量,提高氯气平衡能力,按计划每天可达到5065吨的氯气消耗,促进离子膜装置的连续稳定运行,优化电解槽的科学、经济运行,同时,可利用周期性的市场变化,实现规模化产量,可为公司实现较好的效益。甲烷氯化物即使处于历史低谷,效益也比液氯、盐
5、酸、氯乙酸的效益好,因此,甲烷氯化物装置作为氯气调剂装置是必要的,在近阶段保留是必须的,建议公司投入少量资金对现有甲烷氯化物装置进行适度改造是可行的。2. 甲烷氯化物装置目前状况公司甲烷氯化物装置是北方化学工业公司经过原有装置二十多年、多位技术人员艰苦自行摸索、调试发展成熟的成规模的化工装置。该装置技术与美国道化学的热氯化技术相同,具有工艺流程成熟、操作简单、甲烷氯化物产品比例易于调节等优点,同时,经过多年的发展本装置也形成了自己的一些优点:热氯化采用低压法,动力消耗低、对设备要求不高、投资低、安全性较好;氢氯化采用低压法、系统压力低,氯化氢采用不清晰分割、系统冷量消耗低;精馏采用二氯甲烷加压
6、精馏和共沸干燥技术,产品质量好,三氯甲烷可达到99.9%,达到国内优质产品标准。但本装置由于历史原因和市场的波动,未实现或抓住效益黄金时机,装置长期处于争议的焦点,从而维护上不足、管理缺位、技术重视不够,装置现在基本处于应付的局面,只能维持短期生产,没有长远的考虑。装置的部份设备、部份工艺技术落后,消耗偏高,运行极为不稳定,并且由于技术改造停止(热氯化改造未进行),CTC比例过高,按国家方案要求已应该关闭。但一旦关闭甲烷氯化物装置,公司只有CPP耗氯(3.5吨/天)、氯乙酸耗氯(15吨/天),有机硅因故停工,且烧碱装置氯气(80吨/天)无法平衡,生产盐酸、液氯亏损严重,烧碱装置只能停工,间歇生
7、产严重影响膜和电槽的安全和运行质量。甲烷氯化物装置于2005年实施的702A、702B的技改工程,现形成年产一氯甲烷1万吨、精馏系统装置1.5万吨的能力,其中二氯甲烷6740吨、三氯甲烷5200吨/年、CTC4000吨/年。但由于设计时CTC比例按小于10%考虑,前端设备淬冷塔、脱氯甲烷塔等处理能力为11360吨/年。由于热氯化反应系统未进行改造,现热氯化反应器生产的反应气组成中CTC比例高达2535%、经冷凝分离下的粗氯化液中CTC比例达3045%。经常造成脱氯甲烷塔堵塞和组份不同造成能力发挥不出,实际处理能力仅达到6500吨9000吨。现将实际生产情况统计如下:表11热氯化反应器生产的反应
8、气组成情况组份%氯化氢一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷CTC高沸物及碳备注批次23.9720.5427.5627.9316.4419.7432.7331.0915.7222.9831.0930.22平均18.7121.0230.5329.75表12粗氯化液组成情况组份%氯化氢一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷CTC高沸物及碳备注批次1.9623.1036.8431.030.052.0822.1749.2535.350.072.2019.8639.6245.230.09平均2.0821.7138.9037.540.07从表中可以看出,现有装置瓶颈在于热氯化反应系统和脱氯甲烷塔,如不改造,装置能力按二氯甲烷、三氯甲
9、烷计最大产能5000吨,并且副产受控物质CTC 3000吨,由于CTC计划价较低,将造成装置无法运行。因此,装置改造势在必行。3. 项目提出背景及意义离子膜法烧碱装置是承接公司纤维素醚类、纤维素酯类、有机硅产业的基础产业,各项产品对碱、酸、氯产品有稳定的需求,因此,稳定和优化氯碱装置的运行,是做大做强公司各项产业的基础。根据氯碱产业的以氯定碱、以氯养碱的特点,公司氯碱板块关键是做好氯碱的平衡,针对公司氯气用户用氯的不平衡、间歇性的特点,为确保烧碱装置的稳定、长周期、经济运行,在公司氯碱用户基础上进行研究,建议对现有甲烷氯化物装置进行填平补齐改造,调整产品结构,使其能力达到1.3万吨/年甲烷氯化
10、物装置(其中:二氯甲烷5000吨/年,三氯7000吨/年,四氯1000吨/年,根据市场情况,可适当提高四氯,氯平衡规模可较大),以提高公司氯平衡调剂能力,提高烧碱装置的运行负荷,提高综合经济效益。3.1 用氯的不平衡、间歇性决定了公司甲烷氯化物生产装置作为氯气调剂装置的长期保留。3.1.1氯平衡现状:公司总部现有氯碱生产能力3万吨,可联产氯气2.655万吨。主要耗氯产品有甲基氯硅烷、甲烷氯化物、一氯乙酸、氯化聚丙烯、次氯酸钠、盐酸、液氯等。根据公司经营要求和市场需求情况、现有氯产品盈利能力和运行指数分析,氯碱分部氯气优先保证有机硅、氯化聚丙烯、甲烷氯化物、氯乙酸的顺序进行安排。正常每天氯产品平
11、衡方案如下表3-1序号氯产品耗氯量吨备注1有机硅30300600N3计2甲烷氯化物30正常3氯乙酸18正常4氯化聚丙烯3.55盐酸及其它6含次钠、乙基用盐酸、甲纤用酸、高纯酸自用、三氯副酸等6小计87.57烧碱产氯气79.513.6KA、双组电槽8氯气缺口8吨从表31可以看出,正常时,氯气用户的耗氯能力是平衡的。有机硅正常使用时或满负荷时,氯气缺口8吨,一般采用压缩和普公司氯乙酸用氯来平衡。但有机硅生产特点是周期性,每轮生产时间2025天,并且由于设备众多、工艺流程长,不可避免因故停工,因此,其用氯是间歇性的,当其停工时,用氯量大幅降低。用氯总量为49.5吨/天,其烧碱负荷只能开62%左右负荷
12、。液氯、盐酸调剂由于市场原因,量是起不来的,并且,盐酸、液氯、氯气分别亏损217元、520元、470元/吨(尚未计入三项费用摊销)。2010年1月3月,盐酸、液氯、氯气亏损总额达到86万元。因此,公司的氯气用户是不平衡的,氯气调剂能力较弱,全部装置满负荷时氯气不够用、有机硅不开工时氯气又有富余。已严重影响烧碱装置的运行和膜的优化使用、无法确保其使用寿命和效果。2010年元月3月,烧碱装置开工率只有49.38%。故建议对甲烷氯化物进行填平补齐改造,提高产量到15000吨,每天产量达到5055吨,氯气耗量达到6070吨。当有机硅停工时,将氯气用于生产甲烷氯化物,确保系统平衡、稳定生产。如对现有装置
13、不改造,由于CTC原因,只有关闭甲烷氯化物装置,则公司氯气用量当有机硅停用时,只有24吨左右,则烧碱负荷30%左右,烧碱装置将无法运行。氯碱装置不可能随着有机硅的开工情况来随便开停工、降升负荷,经常性的降升电流对电解槽的膜运行相当不好,容易导致膜的恶化,而这种恶化是无法弥补的,直接导致电解效率降低,用电量剧增,生产成本升高。3.1.2二期氯平衡预测:根据公司近期发展计划,正在抓紧建设的扩建7万吨/年有机硅单体装置,用氯量将增加近20000吨/年,每天增加用最大氯气80吨(250天计),因此,烧碱扩产是必须的;则公司每天用氯量见表32序号氯产品耗氯量吨备注1有机硅1106001100N3计2甲烷
14、氯化物30(60)正常3氯乙酸18正常4氯化聚丙烯3.55盐酸及其它6含次钠、乙基用盐酸、甲纤用酸、高纯酸自用、三氯副酸等6小计167.5(197.5)7烧碱产氯气79.513.6KA、双组电槽11913.6KA、三组电槽15913.6KA、四组电槽8氯气缺口7.5吨()内为扩建甲烷氯化物后的氯气用量。从表32可以看出,二期有机硅上马后,必须配套烧碱装置的扩建,即使关掉甲烷氯化物、氯乙酸等也是不够的。因此,扩建后用氯仍是不平衡的,仍存在氯气调剂的需要,当有机硅装置出现停工检修或其它,且由于无其它调剂装置烧碱将被迫停工。如保留甲烷氯化物并适当提高产量,则有机硅停工后,氯气消耗总量仍可达到50%的
15、负荷,可以维持正常生产,并且,有机硅可以错开停工,可以确保烧碱的总体运行。并且可利用有机硅停工的氯气多生产其它产品,实现装置的优化运行。同时,由于有机硅副产物的综合利用和回用氯化氢比例可继续提高、CMS的市场进一步恶化,可能氯气将有富裕量,但烧碱装置有弹性,按80%的负荷(行业平均负荷68%),氯气仍能基本平衡。因此,甲烷氯化物装置适当扩产,用于调剂生产,氯气装置规模较大些,利于产品的调配,增强氯碱板块的盈利能力和市场竞争力,并有力支持有机硅单体及下游的发展。 二期10万吨/年有机硅工程将于2011年6月建成投产,配套而建的二期烧碱装置如不同期上马,给有机硅提供生产原料氯化氢气体将无法满足。当
16、出现现阶段的市场状况和氯甲烷供不应求时,二期有机硅项目将无法正常运行。3.2国内市场变化和降低成本的需要:甲烷氯化物行业是国内第二大氯气平衡产业,全国现有产能达到130万吨,与国内需求基本持平。2007年、2008年国内甲烷氯化物虽处于历史低谷,但其开工率仍在氯碱行业中处于较高水平。以2008年为例,烧碱装置开工率67%、聚氯乙烯63%、甲烷氯化物达到83%,因此,国内甲烷氯化物的刚性需求决定了短期的市场的稳定和好转。从2008年下半年开始甲烷氯化物市场发生扭转,市场出现产销两旺,就目前市场价格来看,二氯甲烷价格高达6000元/吨,三氯甲烷价格也达5800元/吨,边利约达2000元/吨,公司甲
17、烷氯化物装置由于历史维护水平低、设备老化、腐蚀严重,开工率低,部分工艺过程较为落后,并且四氯化碳比例过高,其价格最高只有4400元,其亏损较大(四氯化碳公司完全成本约5817.84元/吨,其售价不含税3760.68元/吨,吨亏损额2056元/吨),造成甲烷氯化物装置在价格高位运行时,装置本身仍然大幅度亏损,已严重影响了公司的效益。因此,公司如能填平补齐,扩建甲烷氯化物达到目标,月生产甲烷氯化物1000吨,则可多实现计划边利140万元,2010年1月3月则可多实现420万元,基本可实现实际扭亏为盈。当然,甲烷氯化物由于国内扩产,规模在不断扩大,市场可能出现去年的低谷,但是即使低谷也比卖液氯、盐酸
18、、氯气边利好,并且作为调剂装置,效益不能作为首要条件。根据2010年13月实际三氯甲烷的变动成本为3713元/吨,其中工资性支出及管理费用占750元/吨,如扩大产量由现每月400吨到1000吨,且仅上述支出仅为300元/吨,产品增加边利450元/吨,全年可增加495万元边利。因此,从市场需要、降低成本、增加效益上看,本方案实施是可行的。3.3国家方案实施的需要: 甲烷氯化物包括一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等,其中,一氯甲烷自产自销为主,并主要用于有机硅的生产配套,其它氯化物具有一定限制,其政策、法规及限制倾向如下1、四氯化碳联合国关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书伦敦修正案把四氯化碳
19、列为第一批受控生产和消费的物质。为了履行我国在关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书上规定的义务,落实国务院批准的中国逐步淘汰消耗臭氧层物质家方案,执行2002年11月第38次多边基金执委会会议上联合国保护臭氧层多边基金执委会与我国政府签订的关于四氯化碳和化工助剂淘汰协定,我国于2003年起开始执行关于实施四氯化碳化工生产配额许可证管理的通知中的规定,对CTC进行生产配额控制管理,至2007年我公司及国内所属企业均已按零配额控制生产,2010年1月1日起完全停止四氯化碳的生产和消费。2010年国家将加大残液中的CTC的监控并进行了CTC在线监控设施的安装、于9月底投运。公司得到了国家环保总局关于C
20、TC的补偿,理应执行国家方案中的要求,但从公司甲烷氯化物装置情况可以看出,甲烷氯化物装置必须抓紧进行改造,尽快完成热氯化系统的改造,降低CTC的比例,进一步提高二氯甲烷、三氯甲烷的产量比例,使四氯化碳产量不仅满足蒙特利尔协议及国家方案要求,且要进一步降低在甲烷氯化物中的比例,实现关、停、并、转的企业生产目标。2010年应尽快投入资金和人力进行改造,实现合法生产。2、三氯甲烷 (1) 联合国关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书伦敦修正案对三氯甲烷的生产和消费作了具体限制,2030年开始限制,2045年完全禁止。(2)三氯甲烷属易制毒品,我国政府对三氯甲烷的生产和销售实行许可制度。3、二氯甲烷欧盟环
21、境委员会1993年通过了关于挥发性有机物的指令,将二氯甲烷列入管辖对象,要求在9年以内,相关行业的挥发性有机物的排放量要减少67%,并且,2年内在欧盟所有成员国生效。美国环保部总署将二氯甲烷列入B2级管理,认为是一种可疑的致癌物质,但于2008年证实并没有致癌可能。国家方案要求决定本项目尽快实施,否则装置运行有法律风险。3.4降低残液量的需要:一氯甲烷热氯化过程产生的比四氯化碳沸点高的物质,主要有四氯乙烯、六氯乙烷、碳黑或多氯代烃,由于其高度稳定性,不易分解,处理难度较高,统称“残液”。其产生的机理如下:在一氯甲烷氯化物反应过程中,反应温度不高时反应按自由基链锁反应进行。当反应温度(指热氯化法
22、)升到370时,链锁反应机理的相对作用随之减少,反应温度超过430,一氯甲烷的氯化反应实际上是一逐级取代不可逆的双分子均相反应。反应过程中三种氯化物同时生成,因此一氯甲烷氯化反应不可得到单一产品。一氯甲烷反应是强烈的放热反应。在反应开始前供给能量,当反应开始后所需能量可由反应热供给。由于放热量大,如果不采取措施控制反应热并及时移走,温度会急剧升高,这样会产生强烈的燃烧反应或使氯化物产生裂解反应。CHCl3 C2Cl4+2HCl3CHCl3C2Cl6+ CH2Cl2 +HCl2CCl4C2Cl4+2Cl22CCl4C2Cl6+ Cl2 在氯化反应器中,对CH3Cl进行氯化,其过程的反应速率各步聚
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