精品年产30万吨焦炉气制氢工程可研报告.docx

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精品年产30万吨焦炉气制氢工程可研报告

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化工股份有限公司焦化分公司

年产30万吨焦炉煤气制氢工程

可行性研究报告

1.2研究结论6

1.3工程装置组成7

1.4主要技术经济指标表8

1.5存在问题10

2.产品方案、生产规模10

2.1产品方案及生产规模10

2.2产品规格及质量标准10

3.工艺技术方案11

3.1工艺技术方案的选择11

3.2工艺流程及消耗定额12

3.3自控技术方案16

3.4主要设备选择17

3.5标准化26

4.原料、辅助材料及燃料动力的供应28

4.1装置概况28

4.2装置总供应量29

5.建厂条件和厂址方案30

5.1建厂条件30

5.2厂址方案35

6.公用工程和辅助设施35

6.1总图运输35

6.2给排水37

6.3供电及通讯39

6.4供热42

6.5采暖通风与除尘43

6.6土建44

7.环境保护45

7.1拟建项目所在地区的环境现状45

7.2环境保护法法规和标准47

7.3主要污染物及污染源48

7.4环保治理措施及预期效果51

7.5清洁生产和总量控制52

7.6环保投资54

8节能54

8.1设计指导思想及原则54

8.2主要节能措施54

9.劳动保护和安全卫生55

9.1编制依据及采用标准55

9.2生产过程中产生的危害因素分析57

9.3主要安全卫生防护措施64

9.4预期效果评价70

9.5劳动保护和安全卫生投资70

10.消防71

10.1编制依据及采用标准71

10.2消防设计原则71

10.3消防环境现状71

10.4工程的火灾危险性分析72

10.5消防系统设计74

10.6预期效果评价78

10.6消防设施费用78

11工厂组织和劳动定员78

11.1工厂组织78

11.2劳动定员79

11.3人员来源及培训79

12项目实施计划80

12.1建设周期的规划80

12.2项目实施进度规划80

13投资估算和资金筹措83

13.1投资估算83

14.财务、经济评价91

14.1产品成本和费用估算91

14.2财务评价92

附图：

1.区域图

2.总图布置方案

3.脱萘及压缩工序工艺流程图

4.预预处理工序工艺流程图

5.变压吸附制氢工序工艺流程图

6．后处理工序工艺流程图

1.总论

1.1概述

1.1.1项目名称、主办单位、企业性质及法人代表

项目名称：

焦炉煤气制氢工程

主办单位：

AAA化工股份有限公司焦化分公司

企业性质：

股份制企业

法人代表：

d

1.1.2编制依据和原则

1．编制依据

（1）原化学工业部文件，化计发（1997）426号《化工建设项目可行性研究报告内容及深度的规定》。

（2）国家环境保护保护总局环函[1998]56号文。

（3）《MM省焦化业污染防治规划》

（5）AAA化工股份有限公司焦化分公司委托编制“焦炉煤气制氢工程可行性研究报告”合同书。

2．编制原则

（1）综合考虑现有焦炉规模、焦炉煤气产量、氢气需求量等因素确定合理的建设规模及产品方案。

（2）采用先进、可靠的工艺技术方案，合理安排工艺流程，采用先进的自控手段，以保证装置顺利投产、稳定且长周期运转，充分发挥其很好的经济效益。

（3）总图布置，以布局紧凑、流程顺畅、操作方便、符合安全距离规范为原则，充分考虑与用氢装置及公用工程设施的配套协调，缩短物料输送距离，减小占地，同时结合国内同类装置总图布置方案，兼顾建设单位的意见。

（4）通过采用先进技术降低原材料、能源的消耗，消除污染，保护环境。

（5）设计中坚持“一体化、露天化、轻型化、国产化、社会化”的五化方针。

（6）依托工厂现有设施及资源，充分发掘工厂潜力，以节省投资、缩短建设周期，创造尽可能好的经济效益和社会效益。

（7）严格执行国家和行业有关规范、规定及标准。

1.1.3项目提出的背景及投资的必要性

1）企业概况

AAA化工股份有限公司是由AAA化学工业集团有限公司控股的上市公司，主要经营基本化工原料、复合肥料、焦炭、有机、无机化工产品、贵金属加工、高科技产品、精细化工产品、股权投资，兼营商业贸易、信息咨询、来料加工、运输、劳务、生产用水、煤气的生产经营与销售等。

主要产品有烧碱、聚氯乙烯、合成氨、甲醇、硝酸、硝铵、硝铵磷肥、铂网、焦炭、焦化化产系列产品等六十多种，其中三十多种产品获部、省、市优质产品奖，多种产品是国内开发最早、填补了国内空白和处于行业领先地位。

产品行销全国，并远销欧洲、美国、日本、东南亚等世界各地，产品市场潜力很大，发展前景十分广阔。

AAA化工股份有限公司现有总资产26亿元，净资产11.6亿元，2005年，公司完成销售收入17亿元。

内部机构设置精干高效，职工素质较高，大专以上学历职工3536人，占职工总数的近40%，专业技术人员近千人。

AAA化工股份有限公司焦化分公司是AAA化工股份有限公司的骨干企业，主要经营焦炭、焦油、粗苯、城市煤气等产品，焦化分公司前身为太化公司焦化厂，始建于1974年，1984年独立建制，20多年来一直从事煤炭转化、化产加工、煤气生产。

建厂以来经过多次技术改造和扩建，现已成为一个基础设施完备的焦化厂。

有相应的炼焦、筛贮焦、化产回收与精制、煤气净化、焦油加工和污水处理，有完整的供配电、供水等公用工程和较齐全的辅助工程及办公、生活福利设施。

AAA化工股份有限公司焦化分公司位于AAA市晋源区，北距市中心15km，占地16.8万m2，职工人数1150人，企业有多年生产管理经验，技术力量雄厚，技术人员占职工总数的23%，其中高级职称15人，中级职称111人，初级职称193人，而且有一个强有力的领导班子，有一支技术素质好、熟悉生产的技术队伍；有一支操作技能高、生产经验丰富的工人队伍。

2）项目提出的背景及投资的必要性

焦化工业是MM省支柱产业，据统计，2005年MM省焦炭生产能力己达14000万吨，产量为12000万吨，其附产焦炉煤气量约600万Nm3/hr，除炼焦过程自用外还富裕约300万Nm3/hr。

目前，国内大多数焦化厂只焦不化，副产焦炉气没有得到充分利用，据不完全统计，焦炉气的综合利用率不到20%。

规模较大的或靠近城市的焦化厂，焦炉气作为燃料气或城市煤气烧掉，规模较小的焦化厂则干脆把焦炉气点了“天灯”，既浪费资源，又污染空气。

随着国家对环境保护的日益加强，焦炉煤气的回收利用已成为焦化企业生存的关健所在。

是清洁生产和循环经济的基本要求。

焦炉煤气含H2约60%左右，H2是重要的化工原料，可作为有机化工加氢产品原料气，如：

粗苯加氢制纯苯、苯加氢制环己烷等。

焦炉气还可合成甲醇、合成氨等，用途非常广泛。

如果能充分利用这些焦炉气，仅MM省每规划的大型焦化苯加工基地，拟建设30万吨/年粗苯加氢装置，需要高纯度的氢气作为原料，焦炉煤气通过特殊工艺可以提纯至99.9%，可满足30万吨/年粗苯加氢项目的需要。

据AAA市的发展规划，到2010年，天然气将取代焦炉煤气作为民用燃料气，届时焦炉煤气必须寻求新的用途。

近年来，焦炉煤气制合成氨和甲醇发展较快，但用焦炉煤气制高纯氢气相对较少，太化股份焦化分公司根据的发展需要，实施焦炉煤气制氢工程是焦炉气利用的又一重要途径。

粗苯是炼焦生产过程中所回收的副产品，是紧俏的化工原料，粗苯通过加氢精制后，可获得许多用途广泛、国民经济发展必须的产品，如纯苯、甲苯、二甲苯和重苯等，均是高附加值产品，具有可观的经济效益。

采用焦炉气制氢既可满足粗苯加氢项目所需，又可较好的解决焦炉气长久的出路，对环境保护和可持续发展具有重要的意义。

因而，实施焦炉气制氢工程是非常必要的

本项目拟采用国内先进的PSA变压吸附技术，生产过程无污染、符合清洁生产工艺，技术起点高，环境效益好，符合国家的产业政策，是发展现代化的焦化工业，减少环境污染的需要。

焦化分公司焦炉气制氢工程厂址位于AAA市晋源区太化工业园区内，园区占地面积220公顷，北距市中心15km，西临AAA市西过境高速公路，东临太汾公路，工业园区内铁路网直通全国各地，交通运输十分便利。

园区内水、电、汽公用工程、辅助工程、办公及生活福利设施配套齐备。

企业有多年生产管理经验，技术力量雄厚，建厂条件比较优越。

本项目总投资1590.54万元，其中建设投资1527.00万元，无建设期利息，铺底流动资金63.54万元，项目建设期一年。

项目建设后年销售收入1540.00万元，实现利润350.75万元，上交税金276.99万元。

税后财务内部收益率18.26%，投资回收期4.01年，经济效益较好。

综上所述，太化股份有限公司焦化分公司建设焦炉气制氢装置是实施30万吨/年苯加氢项目的重要环节，投资相对较小，经济效益好，建设期短，技术含量高，符合清洁生产和可持续发展要求。

本工程不仅具有良好的经济效益，同时又具有显著的社会效益，对促进MM炼焦工业和化工行业的全面发展，推动循环经济具有重要意义。

1.1.4研究范围

本可研对上述建设内容从建厂条件、总图布置、工程建设规模、产品方案、工艺技术方案、公用工程及辅助工程配套、技术经济、环境保护、劳动安全、社会效益等各个方面进行分析研究。

1.2研究结论

（1）太化集团公司是MM省煤化工重点企业，是MM省“十一五”发展规划的粗苯加工基地，实施焦炉气制氢工程是实现这一规划的重要环节，为焦化企业解决焦炉气回收利用找到又一条较好的出路。

符合国家产业政策，符合清洁生产和可持续发展要求，对促进MM炼焦工业和化工行业的全面发展，推动循环经济具有重要意义。

（2）本工程是太化股份有限公司焦化分公司清洁生产项目和循环经济项目，该分公司的循环经济项目总体思路为焦碳生产中产生的煤气进行焦油、粗苯回收，其中焦油在本企业自行加工。

回收的粗苯在本企业进行加氢精制，生产高纯苯、甲苯、二甲苯等本公司急需的生产原料。

回收的焦炉煤气除供城市煤气外，剩余部分经变压吸附制氢供粗苯加氢装置用，变压吸附的解析气作为焦炉加热用气，如此达到循环生产的目的。

（3）本工程采用了国内先进的PSA变压吸附技术，技术起点高，工艺成熟可靠，生产过程无污染、符合清洁生产工艺，是发展现代化的焦化工业，减少环境污染的需要。

（4）本工程建在现有太化工业园区内，交通运输十分便利。

园区内水、电、汽公用工程、辅助工程、办公及生活福利设施配套齐备，企业具有丰富的项目管理经验和多年生产管理经验，技术力量雄厚，建厂条件比较优越。

（5）工程投产后，年可实现销售收入1540.00万元，年利润总额350.75万元（以第6年为例），年上交国家税金276.99万元，财务内部收益率（税后）18.26%，高于行业基准收益率。

全投资回收期（税后）4.01年（含建设期），财务净现值（税后I=12%）为560.81万元，大于0。

表明项目在计算期内不仅能得到12%的报酬，还能得到560.81万元的超额收益，经济效益较好，

（6）本工程严格按照国家有关环境保护、劳动卫生及安全消防法规、标准及规范的要求，坚持生产设施与环境安全设施“三同时”的原则，建设清洁文明工厂。

综上所述，焦炉气制氢工程项目可行。

1.3工程装置组成

本工程由以下单元组成：

PSA焦炉煤气制氢装置分为四个工序，主要包含：

（1.）脱萘及压缩工序

（2.）预处理工序

（3.）变压吸附制氢工序

（4.）后处理工序

1.4主要技术经济指标表

表1-1主要技术经济指标表

序号

项目名称

单位

数量

备注

一

生产规模

设计规模

Nm3/h

550

以产品氢气计

二

产品方案

1

氢气

Nm3/a

550Nm3/h

2

副产解析气

Nm3/a

550Nm3/h

三

年操作日

小时

8000

四

主要原材料消耗量

1

制氢焦炉煤气

Nm3/a

1100Nm3/h

2

主要辅助材料及催化剂

3

吸附剂CAN-229

kg/a

361.6

15年更换一次计

4

吸附剂CAN-324

kg/a

266

15年更换一次计

5

吸附剂CAN-421

kg/a

28

15年更换一次计

6

吸附剂CAN-193

kg/a

255.2

15年更换一次计

7

吸附剂CAN-110

kg/a

6610.4

15年更换一次计

8

吸附剂CAN-228

kg/a

8490.4

1年更换次计

9

吸附剂CAN-421

kg/a

267.2

1年更换次计

10

吸附剂CAN-324

kg/a

1704

2年更换一次计

11

吸附剂CAN-561

kg/a

60

2年更换一次计

12

Eac-4

kg/a

900

2年更换一次计

五

公用工程

1

循环冷却水

t/a

257600

32.2t/h

2

新鲜水

t/a

16000

2t/h

3

电380V/220V

Kwh/a

264Kw.h

4

低压蒸汽

t/a

4000

0.5t/h

5

低压过热蒸汽

t/a

16000

2.0t/h

6

仪表空气

Nm3/a

4.8×105

60Nm3/h

置换氮气

Nm3/a

400Nm3/h

压缩空气

Nm3/a

400Nm3/h

六

运输量

1

运入量

t/a

2

运出量

t/a

七

定员

人

13

其中：

生产工人

人

13

八

占地面积

1

占地面积

m2

1375

2

绿化用地率

％

10

九

工程报批总投资

万元

1590.54

1

建设投资

万元

1527.00

2

建设期利息

万元

0

3

铺底流动资金

万元

63.54

十

年销售收入

万元

1540.00

正常年份

十一

成本和费用

万元

1028.01

十二

年利润总额

万元

350.75

以第六年计

十三

年销售税金

万元

161.24

十四

财务评价指标

1

投资利润率

%

20.17

2

投资利税率

%

29.45

3

投资回收期

所得税前

年

3.28

所得税后

年

4.01

5

全员劳动生产率

万元/人

118.46

6

财务内部收益率（税前）

%

25.15

财务内部收益率（税后）

%

18.26

7

财务净现值（税前）

万元

1243.28

I=12%

8

财务净现值（税后）

万元

560.81

I=12%

1.5存在问题

（1）建议建设单位尽快委托编制环境影响评价报告，以使本工程后续设计得以顺利进行。

（2）建议建设单位根据本可研报告尽快落实本工程所需的外部条件。

2.产品方案、生产规模

2.1产品方案及生产规模

2.1.1确定原则

按照本企业焦炉规模、焦炉气产量及30万吨/年粗苯加氢一期工程氢气需要量确定生产规模。

2.1.2.建设规模

按照前述的原则同时考虑建设规模的合理性、厂址和外部条件情况、资金及产品市场（公司自用）需求等因素，确定焦炉气制氢装置的建设规模为550Nm3/h。

年操作时间：

8000小时。

操作制度：

四班三运转。

2.2产品规格及质量标准

2.2.1本装置产品为氢气，其规格如下：

（1）温度：

≤40℃

（2）压力：

≥1.2KPa

（3）流量：

550Nm3/h

（4）产品提取率：

≥83%

（5）组成：

见表2-1

表2-1产品气组成

组成

H2

H2O

O2

ΣS

CO+CO2

合计

含量V%

99.9

≤30ppm

≤10ppm

≤2ppm

≤10ppm

100.00

2.2.2副产品

本装置副产品为PSA解吸气，PSA解吸气采用管道输送至装置界区外。

其规格如下：

（1）温度：

≤40℃

（2）压力：

0.02KPa

（3）流量：

550Nm3/h

（4）组成：

见表2-2

表2-2PSA解吸气组成

组成

H2

O2

N2

CH4

CO

CO2

CmHn

合计

含量V%

20.41

1.60

2.96

51.00

9.01

7.01

8.01

100.00

3.工艺技术方案

3.1工艺技术方案的选择

3.1.1概述

变压吸附气体分离技术（PressSwingAdsorption简称PSA）是八十年代由四川西南化工研究院开发成功，最初应用于合成氨弛放气中回收氢气，后逐步发展到从水煤气中提纯氢气，第一套水煤气提纯氢气装置建在太化TDI工程，当时氢气回收率只有60%左右。

经过二十多年的发展，PSA变压吸附气体分离技术已经非常成熟，广泛应用到石化、化工、空分、环保、食品等行业，可用于水煤气制氢、焦炉气制氢、CO提纯、变换气脱碳、空分制氮、制氧、天然气提纯等，四川天一科技股份有限公司是由西南化工研究院控股的上市公司，PSA变压吸附气体分离技术先进，成熟可靠，收率高，本工程拟采用该公司技术。

3.1.2工艺方案

本装置分为四个主要工艺过程：

脱萘及压缩、预处理，变压吸附制氢，后处理等工序。

（1）.脱萘及压缩工序

原料焦炉煤气进入该工序后，首先脱除其中大部分的焦油、萘、H2S、NH3、HCN等杂质，经初加压后再进行精脱萘，最后升压至≥1.2MPa后送至下一工序。

（2）.预处理工序

升压后的焦炉气进入本工序，进一步脱除其中的烷烃、芳烃、硫化物、氮化物、氨、焦油等，得到符合变压吸附原料要求的预净化气。

（3）.变压吸附制氢工序

经处理后的焦炉气进入PSA-H2工序，采用6-2-3/P变压吸附工艺、经吸附（A）、均压降（ED）、顺放（PP）、逆放（D）、冲洗（P）、均压升（ER）、终充（FR）等七个步骤。

从逆放、冲洗得到的解吸气用作本装置的再生气或吹扫气。

变压吸附得到合格的半产品氢气送入下一工序。

（4）.后处理工序

半产品氢气中含有少量的氧气，采用钯催化剂脱氧，生成的水经干燥脱除（露点≤-40℃），得到合格的产品氢气送出界区外。

3.2工艺流程及及消耗定额

3.2.1工艺流程

3.2.1.1工艺流程示意图:

3.2.1.2工艺原理

变压吸附的基本原理是：

利用吸附剂对气体的吸附有选择性，即不同气体（吸附质）在吸附剂上的吸附量有差异和一种特定的气体在吸附剂上的吸附量随压力变化而变化的特性，实现气体混合物的分离和吸附剂的再生。

变压吸附提氢技术就是根据变压吸附的的原理，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附原料气中的CO、CO2、CH4等杂质组成，而氢气等少量不易吸附的组分则通过吸附床层由吸附器顶部排出，从而实现气体混合物的分离。

通过降低吸附床的压力使被吸附的CO、CO2、CH4等组分脱附解吸，使吸附剂得到再生，同时达到提氢的目的。

吸附器内的吸附剂对不同组份的吸附是定量的，当吸附剂对有效组份的吸附达到一定量后，有效组份从吸附剂上能有效地解吸，使吸附剂能重复使用时，吸附分离工艺才有实用意义。

故每个吸附器在实际过程中必须经过吸附和再生阶段。

对每个吸附器而言，吸附过程是间歇的，必须采用多个吸附器循环操作，才能连续制取产品气。

多床变压吸附的意义在于：

保证在任何时刻都有相同数量的吸附器处于吸附状态，使产品能连续稳定地输出：

保证适当的均压次数，使产品有较高的回收率。

本装置变压吸附提氢系统采用6-2-3/P操作工艺，即设6个吸附器，任何时刻均有2个吸附器同时进料（处于吸附状态），3次均压，顺放冲洗再生工艺。

六台吸附器依次执行吸附和再生操作，使原料气连续不断地输入，产品气连续不断地输出，整个操作过程在环境温度下进行。

每个吸附器经过吸附（A）、降压平衡1（E1D）、降压平衡2（E2D）、顺放（PP）、降压平衡3（E3D）、逆放（D）、冲洗（P）、升压平衡3（E3R）、升压平衡2（E2R）、隔离（IS）、升压平衡1（E1R）、最终充压（FR）等步骤完成一个吸附周期。

每个周期约720秒。

变压吸附各步骤的过程及作用如下：

1．吸附（A）

原料气从吸附床底部进入吸附床，吸附量较小的弱吸附组成H2通过吸附剂床层作为产品输出，吸附量较大的强吸附组成（杂质）则被吸附而留在床层。

紧接着的步骤是均压降。

2．均压降（EiD）和均压升（RiR）

完成吸附步骤的吸附床需降压，再生完成后的吸附床需升压，需降压的吸附床与需升压的吸附床上部（出口端）连接。

需降压的吸附床向需升压的吸附床充压直至两床压力相等。

该降压步骤称为均压降、升压步骤为均压升。

均压的作用是回收降压吸附床中的有用气体，用于升压吸附床的充压，提高有用气体的回收率。

均压次数增加有利于气体的回收。

本装置采用三次均压流程。

3．顺向放压（PP）

吸附器继续从出口端降压，降压的气体用于冲洗已逆向放压到过程最低压力的吸附器，顺向放压结束时，吸附前沿仍未达到出口端，此步骤的顺向放压气体基本上是纯的，利用这股气体使另一吸附器的吸附剂进一步再生。

4．冲洗（P）

利用另一吸附器顺向放压的气体在过程中最低压力下自上而下对吸附床进行冲洗以进一步将杂质分压，清除残留于床内的杂质。

5．逆放（D）

完成最后一次均压降的吸附床，从吸附床下端（与进料方向相反）向外排气泄压，该步骤称为逆放。

逆放作用是降低吸附床压力，使被吸附组分解吸。

6．最终充压（FR）

完成最后一次均压升的吸附床，用净化气从吸附器上部（产品出口端）对其进行充压，使床层压力达到吸附压力。

终充的作用是将床层压力升高到吸附压力，并使吸附前沿下移。

紧接着的步骤是吸附。

3.2.1.3工艺流程叙述

本PSA-H2装置的工艺流程见附图于后。

原料焦炉煤气在压力3KPa、温度≤40℃的条件下进入本装置，首先进入脱油脱萘器（T101AB）脱除焦炉煤气的焦油、萘、硫化氢、NH3、HCN等杂质，得到杂质较少的净化气。

当其中一台脱油脱萘器吸附饱和后，立即将焦炉气切换到另一台脱油脱萘器进行净化，而吸附饱和的脱油脱萘器则用过过热水蒸汽（～400℃）进行再生，从而达到反复循环吸附和再生的使用目的。

再生废水进工厂装置定期处理。

再生结束时用一定量的解吸气对脱油脱萘器进行冷吹降温，冷吹气经冷却器降温后返回解吸气系统。

杂质较少的净化气进压缩机一级增压到0.2MPa，进入二台可串并联的精脱萘器（T102AB），更进一步脱除焦炉煤气中的萘、硫化物等，精脱萘器的工作原理及再生过程等均与脱油脱萘器相近。

经进一步脱萘脱硫的焦炉煤气返回压缩机增压到1.3MPa后，进入二台除油器（T201AB）脱除压缩机油等杂质。

同样，二台除油器可串并联使用，除油剂吸附饱和后即更换。

除油后的焦炉煤气送入二台预处理器（T202AB），脱除焦炉煤气中残存的杂质。

二台预处理器通过程序控制阀来实现交替使用。

再生