低压甲醇节能改造项目可行性研究报告.docx

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低压甲醇节能改造项目可行性研究报告

低压甲醇节能改造项目

可行性研究报告

附表：

1总论

1.1项目基本情况

1、项目名称：

低压甲醇节能改造项目

2、建设单位：

中华台湾化工集团有限公司

3、企业法人代表：

4、项目类型：

技改

5、项目建设地点：

中华台湾化工集团厂区内

1.2可研编制依据

1、《产业结构指导目录》2011年本；

2、《节能中长期专项规划》；

3、国家发展改革委、财政部《节能项目节能量审核指南》的通知（发改环资[2008]704号文）；

4、《阜阳市国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要（2011-2015年）》；

5、《阜阳市统计年鉴》2011；

6、《投资项目经济咨询评估指南》；

7、《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）；

8、《化工投资项目可行性研究报告编制方法》；

9、项目建设单位提供的有关本项目的委托书、各种技术资料、项目方案及其他基础材料。

1.3可研工作范围

本可行性研究主要包括：

1、对项目提出的背景、必要性、发展前景进行分析，对企业销售、市场发展趋势和需求量进行预测；

2、对生产工艺技术进行论述，通过研究确定项目拟建规模，拟定合理工艺技术方案和设备选型；

3、对项目的建设条件、厂址、原料供应、交通条件进行研究；

4、对项目总图运输、生产工艺、公用设施等技术方案进行研究；

5、对项目的消防、环保、劳动安全卫生及节能措施的评价；

6、对项目实施进度、劳动定员的确定；

7、进行项目投资估算，对项目的产品成本估算和经济效益分析，进行不确定性分析，提出财务评价结论；

8、提出项目的可行性研究工作结论。

1.4可行性研究概要

1.4.1项目背景

改革开放以来，我国经济社会持续快速发展，各项建设取得了巨大成就。

与此同时，我们也付出了资源和环境的代价。

“十二五”时期，我国仍将处于工业化和城镇化加快发展的阶段，面临的资源和环境形势将更加严峻，开展资源综合利用是解决在我国可持续发展中合理利用资源和防治污染这两个核心问题的根本途径，是转变经济发展方式，走新型工业化道路，建设资源节约型、环境友好型社会的重要措施。

随着我国经济的快速发展，能源供应与环境问题已成为制约经济发展、影响社会稳定和谐的重要因素。

1.4.2建设内容

1、本项目采用南京国昌化工科技有限公司创新开发，并具有自主知识产权的GC型水冷板轴向甲醇合成反应器和低压联醇合成工艺。

GC型水冷板轴向甲醇合成塔的设计，不仅消化和吸收了国外大型甲醇合成反应器结构的优点和技术，同时总结了GC型甲醇合成塔已经成功应用的生产实践经验，合成反应器由轴向催化床与内置板式换热器组成。

2、本项目对现有合成氨生产系统中6台6M50压缩机（年产30万吨合成氨）的气量进行改造，同时新增两台4M32-200/54A型氮氢气压缩机本装置进气一部分来自压缩机五段出口，另一部分来自4M32-200/54A型氮氢气压缩机出口，出口净化气去压缩机六段进口，装置副产中压蒸汽（1.8MPa）减压后送蒸汽管网，生产的粗甲醇送入粗甲醇贮罐,去甲醇精馏工段生产甲醇产品。

3、本项目需引进包括甲醇合成塔、热交、闪蒸气洗涤器、甲醇分离洗涤塔、循环气油分离器、新鲜气油分离器、水分离器、粗醇闪蒸槽、汽包、循环机、热水循环泵等工艺设备。

4、本项目计划新增一台1000m³粗甲醇贮罐。

本项目虽不新增产品但新增甲醇产能10万吨，甲醇生产为联醇生产，当根据市场需求调整甲醇产量时用于应急储存粗甲醇。

1.4.3投资估算

项目估算总投资4818.60万元。

其中：

其中建设投资4242.71万元，建设期利息338.82万元，铺底流动资金237.07万元。

1.4.4资金筹措

项目建设预计总投资4818.60万元，项目建设所需资金由计划申请银行贷款3200万元，其余部分由项目业主单位自筹解决。

1.5研究结论

本项目实施后氨合成系统每年节电493.83万kW·h，增加副产蒸汽（压力为1.8MPa）115000吨/年，年综合节能效益约为1942.29万元。

该项目内部收益率为21.60%，大于9%的目标收益率，所得税后净现值3840.04万元（远大于零），投资回收期5.54年较短，项目抗风险能力较强，从经济上看，该项目切实可行，项目主要技术经济指标见表1-1。

表1-1主要技术经济指标汇总表

序号

科目

单位

指标

备注

1

项目规模总投资

万元

4818.60

1.1

建设投资

万元

4242.71

1.2

建设期利息

万元

338.82

1.3

流动资金

万元

237.07

2

达产年节能效益

万元

1942.29

3

年均总成本

万元

719.62

3.1

年均固定成本

万元

257.36

3.2

年均可变成本

万元

462.26

4

年均经营成本

万元

392.92

5

年均利税总额

万元

1664.64

5.1

年均营业税金及附加

万元

335.48

5.2

年均利润总额

万元

1024.18

5.2.1

年均净利润

万元

768.14

5.2.2

年均所得税

万元

256.05

5.3

年均增值税

万元

304.98

6

财务内部收益率

%

21.60

税后

7

财务净现值

万元

3840.04

税后

8

税后投资回收期

年

5.54

含建设期

9

借款偿还期

年

4.56

含建设期

10

财务内部收益率

%

26.34

税前

11

财务净现值

万元

5595.26

税前

12

总投资收益率

%

22.00

13

投资利税率

%

29.23

14

项目资本金净利润率

%

47.46

15

盈亏平衡点

%

30.68

2项目背景及必要性

2.1项目建设背景

2.1.1项目承担企业简介

中华台湾化工集团有限公司是由原安徽阜阳化工总厂改制而成的大型化工企业。

现有员工3300余人。

年销售收入20亿元。

主要产品有年产合成总氨75万吨、尿素100万吨、甲醇20万吨、吗啉1.6万吨、以及余热发电30MW、塑料编织袋、工业（医用）氧气、溶解乙炔等。

尿素为国家免检产品，吗啉拥有二项国家专利技术，为安徽省名牌产品和安徽省高新技术产品，生产能力居亚洲首位，远销日本、韩国、印度、瑞士、意大利、台湾等十多个国家和地区。

公司为高新技术企业，拥有省级企业技术中心，国家级农化服务中心，具有Ⅰ、Ⅱ类压力容器设计制造资格和GC2、GB类压力管道设计资质，通过了ISO9001质量管理体系、ISO14001环境管理体系和OHSAS18001职业健康安全管理体系认证。

曾先后荣获“节能先进企业”、“安徽省诚信企业”、“技术先导型企业”、“省环境保护先进单位”、“中国质量万里行安徽诚信服务示范单位”、“全国化肥生产先进企业”、“中（国）加（拿大）清洁生产示范企业”、“全心全意依靠职工办企业先进单位”等一系列殊荣，位列“安徽化工行业10强”、“全国氮肥行业20强”和“中国化工企业500强”。

党和国家领导人胡锦涛、贺国强、回良玉、盛华仁等曾亲临企业视察指导，不断地推进了企业快速、健康发展。

中华台湾化工集团有限公司本着“不怕榜上无名，坚信脚下有路”的精神和“昊天行健，自强不息，以人为本，科技创新”的理念，实施清洁生产，坚持服务客户，力争最好，加速推进企业中长期发展战略，将把企业建设成为经济实力强，有竞争能力和抗风险能力，主业强盛、多元发展的大型企业集团。

2.1.2我国化工行业能耗现状

近20年来，我国经济持续健康发展，总体经济实力已进入世界十强行列。

同时，我国能耗消费量也在1980年的基础上翻了一番，跃居世界第2位，由此导致的区域环境和全球环境问题，已成为我国可持续发展的首要问题。

化工行业是能源消费大户，每年能源消耗量达1亿多吨标准煤，主要集中在基础化学原料制造业、化肥制造业和有机化学品制造业，这三个行业的能量合计占化学工业总能源消费量的80%多。

在化肥制造业中，氮肥制造（含合成氨）占90%以上，占化学工业总能源消费量的50%；有机化学品制造业占化学工业总能源消费量的10%左右。

目前，化学工业的能源利用效率约42%，其中合成氨只有39%。

2.1.3重点化工产品能耗严重节能潜力巨大

在氮肥生产过程中，除了少量像智利硝酸盐这样天然形成的氮肥外，所有的氮肥都要用氨来生产，而合成氨生产所需要的原料和燃料均直接来自于能源，因此氮肥产业具有很强的能源依赖性，是典型的高耗能产业。

与国际先进水平相比，中国氮肥企业能耗水平偏高，因此早在“十一·五”就将合成氨生产节能列为重点，提出了合成氨行业吨氨标煤耗从1700kg降至1570kg的节能目标（1kg标煤折29308kJ，下同）。

另外，政策调整的节能潜力也很大，如果将30％，50％和70％的小型装置氨产量转移到大型装置，可分别节约标煤5055及8425和11795kt，若小型企业氨产量全部转换成大型企业生产，则可节约标煤16850kt；而如果我国合成氨全部是大型企业生产，则可节约标煤22099kt。

2.2项目建设的必要性

2.2.1是实现化学工业节能的需要

化学工业是我国的高耗能行业之一，能源消费量占全国能源消费总量的11%左右。

而合成氨则又是化工行业的第一耗能大户，改革开放以来，我国合成氨行业发展迅速，产量由1980年的2129万吨，增加到2004年4222万吨，增长了98.3%，年消耗能源7200多万吨标准煤，约占化学工业消费总量的40%以上。

我国吨氨平均能耗，不论与国际先进技术比，还是与国内先进技术比，节能潜力均很大。

如以煤为原料的吨氨节能潜力为300-400千克标煤。

因此，采用能量系统优化技术对合成氨进行节能改造，进一步降低单位产品能耗，节约能源，提高经济效益，具有十分重要的作用。

近年来，我国合成氨行业在产量快速增长的同时，单位产品综合能耗亦有较大幅度下降，但目前平均综合能耗与国际先进水平还相差600--700千克标煤/吨，国内的先进水平也仅在1300千克标煤/吨左右，比国际先进水平还相差150千克标煤/吨左右。

其主要原因，是我国大多数合成氨生产企业存在诸如装置规模小、原料结构受限、工艺技术相对落后、小机组效率较低，相当一些企业的管理比较薄弱等一系列问题。

具体表现在：

1、具备热联合（或热集成）条件的装置（或生产单元）之间相互孤立运行，未考虑它们之间用能的合理配置，系统总体用能不合理。

2、蒸汽系统管网布置、走向不合理，蒸汽的配送与装置不匹配，凝结水没有得到合理回收，管网和设备的保温结构设计不合理，温度、压力等运行参数控制得不够准确，致使供用热系统的蒸汽损耗大，经济运行水平低。

3、生产系统的余热、余压未能得到优化利用。

装置输出热物流没有直接进入下一级装置实现热料直供，致使热物流携带的热能没有得到利用，同时增加了热炉负荷；供给生产系统的蒸汽压力等级高于工艺要求压力，使用减温、减压器而造成蒸汽余压的浪费；一方面未利用生产过程中产生的物流余热，另一方面又不能合理采用蒸汽采暖伴热，造成了储运和罐区的能量损失量大。

4、系统或装置的管理相对落后，尚未采用各种模拟优化软件或先进控制技术。

5、工艺流程能耗高，相对落后。

上述问题不同程度的存在，即浪费了大量的能源资源，加剧了我国能源紧张的局面，又极大地制约了合成氨企业经济效益的提高，必须采用先进的技术和生产工艺对生产系统进行技术改造。

2.2.2是企业实现节能降耗，促进发展的需要

中华台湾化工集团有限公司节能降耗任务和节能潜力之巨大，与现进企业相比，其能量节约量占企业目前年耗能总量的2.5%。

但企业自身的能源资源综合利用现状不容乐观，其生产装置、工艺技术等方面距实现节能目标还有相当大的差距，具体表现在：

合成氨生产气体净化工艺相对落后，不能适应多联产的要求，影响企业的生产灵活性和适应市场要求的主动性。

为此，中华台湾化工集团有限公司适时提出对年产75万吨合成氨系统气体净化进行更新改造；降低合成氨系统压力，降低蒸汽消耗，提高产品品质；保证生产装置和操作工人的人身安全，以适应企业发展的需要。

采用以上节能技术，从而达到通过工艺技术更新，实现节能降耗，氮肥生产能量系统优化，提高综合效益的目的，其建设是十分必要的。

本项目为氨醇生产节能改造项目。

对中、高压甲醇化气体净化进行改造增加低压甲醇净化，节能降耗同时有效大幅度调整气体成分，满足灵活多变的气体成分要求，为后续生产创造有利条件，以便调节产品比例，适应市场要求，增强市场竞争能力。

2.2.3是贯彻国家相关规划政策的需要

能量系统优化是以科学用能理论为指导，突出系统节能思想，从而达到能量的梯级利用和提高系统能效水平的目的。

冶金、化工和石化工业是能耗大户，但能源利用效率与国际先进水平相比有较大差距，节能潜力较大，是工业节能的重点领域。

由于这些行业技术密集，在生产过程中一方面消耗大量能源和资源，另一方面又产生新的二次节能余热、余压等余能资源。

因此，这些行业很适应推行能量系统优化技术。

近十几年来，我国已有一些石化企业使用能量优化而取得良好的节能效益，在一些装置上实行了用能优化设计和改造，为实施系统优化工程提供了成功的经验。

借鉴这些能量优化经验，国家大力倡导对合成氨生产线进行下列工艺改造：

“采用原料路线优化、回收发生炉煤气、回收造气炉余热、造气煤渣循环流化床锅炉、燃气轮机—空压机联合循环、联醇或二甲醚多联产、蒸汽自给或热电联产等技术对有条件的合成氨生产企业进行全厂系统节能改造；应用煤粉加压气化、变压煤气化、多段炉粉煤气化、高效新型催化剂、新型转化炉管、新型烧嘴、高效换热器、新型保温材料等新技术对合成氨进行节能示范改造。

”

为了贯彻落实《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》及《节能中长期专项规划》，实现单位GDP能耗降低20%的约束性目标，《实施意见》中，把石化、化工、钢铁等行业采用能量系统优化工程列为十大工程之一，在合成氨生产线中，鼓励采用新的煤气化技术、全低温变换工艺技术、脱碳采用NHD、MDEA和PSA变压吸附脱碳工艺、弛放气和储罐气采用无动力氨回收技术回收液氨和膜分离技术回收氢、换热式转化炉新技术、采用醇烷化合成氨原料精制工艺、低压、低能耗氨合成技术、采用全循环流化床锅炉技术以及合成氨联醇生产工艺等，对合成氨生产线能量系统进行改造优化。

综上所述，项目建设符合国家“节约资源、保护环境、建设节约型社会”的产业政策，对我国氮肥行业技术进步及节能改造将起到良好的示范作用，又对企业降低能耗成本、提高市场竞争力具有重要意义，项目建设是可行的、必要的。

3项目建设规模及主要建设内容

3.1建设规模

本项目为氨醇生产节能改造项目。

项目对年产75万吨合成氨系统气体净化进行更新改造；对中、高压甲醇化气体净化进行改造增加低压甲醇净化，节能降耗同时有效大幅度调整气体成分，满足灵活多变的气体成分要求，为后续生产创造有利条件，以便调节产品比例，适应市场要求。

同时降低合成氨系统压力，降低蒸汽消耗，提高产品品质；保证生产装置和操作工人的人身安全，以适应企业发展的需要。

项目改造后，不影响合成氨系统产能及效率，氨醇联产系统甲醇产能为10万吨/年。

有效降低甲醇生产过程中的能源消耗，年节能量约为1.4万吨标准煤。

3.2主要建设内容

1、本项目采用南京国昌化工科技有限公司创新开发，并具有自主知识产权的GC型水冷板轴向甲醇合成反应器和低压联醇合成工艺。

GC型水冷板轴向甲醇合成塔的设计，不仅消化和吸收了国外大型甲醇合成反应器结构的优点和技术，同时总结了GC型甲醇合成塔已经成功应用的生产实践经验，合成反应器由轴向催化床与内置板式换热器组成。

2、本项目对现有合成氨生产系统中6台6M50压缩机（年产30万吨合成氨）的气量进行改造，同时新增两台4M32-200/54A型氮氢气压缩机本装置进气一部分来自压缩机五段出口，另一部分来自4M32-200/54A型氮氢气压缩机出口，出口净化气去压缩机六段进口，装置副产中压蒸汽（1.8MPa）减压后送蒸汽管网，生产的粗甲醇送入粗甲醇贮罐。

3、本项目需增加包括甲醇合成塔、热交、闪蒸气洗涤器、甲醇分离洗涤塔、循环气油分离器、新鲜气油分离器、水分离器、粗醇闪蒸槽、汽包、循环机、热水循环泵等工艺设备。

4、本项目计划新增一台1000m³粗甲醇贮罐。

本项目虽不新增产品但新增甲醇产能10万吨，甲醇生产为联醇生产，当根据市场需求调整甲醇产量时用于应急储存粗甲醇。

4项目技术方案

4.1项目组成的范围

本项目采用南京国昌化工科技有限公司创新开发，并具有自主知识产权的GC型水冷板轴向甲醇合成反应器和低压联醇合成工艺。

水板式节能合成塔，产生中压蒸汽，并利用蒸汽压力调节合成触媒层温度，使之达到最佳反应温度，提高甲醇收率，节省电耗。

4.2节能改造技术方案

本项目采用南京国昌化工科技有限公司创新开发，并具有自主知识产权的GC型水冷板轴向甲醇合成反应器和低压联醇合成工艺。

GC型水冷板轴向甲醇合成塔的设计，不仅消化和吸收了国外大型甲醇合成反应器结构的优点和技术，同时总结了GC型甲醇合成塔已经成功应用的生产实践经验，合成反应器由轴向催化床与内置板式换热器组成。

1、流程特点：

（1）最大限度地回收利用甲醇合成反应热，副产的饱和蒸汽压力1.8MPa（～1150kg/t醇）；

（2）GC型水冷板轴向合成反应器阻力≤0.4MPa；

（3）催化剂床层温度平稳，催化剂热点温度相对均衡，甲醇合成反应相当于在等温下反应；

（4）操作简单，只需控制蒸汽压力即可。

2、工艺原理及特点

低压甲醇净化工序是将压缩来的原料气中的一氧化碳、二氧化碳与氢在低温甲醇催化剂的作用下合成甲醇，反应后的气体经冷却降温、分离出液体粗甲醇。

该化学过程是可逆、放热和体积缩小的反应过程。

反应方程如下：

CO+2H2→CH3OH+Q

CO2+3H2→CH3OH+H2O+Q

3、主要生产工艺简介

新鲜补气与循环气进入循环气油水分离器，分离油后的气体进入塔外热交换器；出塔外热交换器的气体～220℃，进入甲醇合成塔催化剂床层反应，反应热由塔内换热器的中的热水移去，同时副产饱和蒸汽；出甲醇合成塔的气体温度～240℃，进入塔外热交换器预热进塔的合成气体；出塔外热交换器的气体（～85℃）进入淋洒式水冷器；出水冷器的气体～40℃进入甲醇分离洗涤塔（甲醇分离洗涤塔的下部是分离，上部为洗涤）；出甲醇分离洗涤塔的甲醇送入甲醇闪蒸槽，分离洗涤后的气体进入水分离器，出水分离器的工艺气体大部分去压缩机工序（去中压醇装置），少部分工艺气去循环机于工序循环生产。

主要工艺操作条件（低压甲醇净化工序）

系统运行压力5.4MPa；

反应热点温度220～250℃；

反应器设计阻力≤0.4MPa；

由脱盐脱氧水槽来的脱盐水（104℃）进入甲醇合成反应器顶蒸汽包，混合后热水由下降管进入合成反应器管间，利用甲醇合成反应生成热产生沸腾水，再由上升管进入汽包，产生中压蒸汽（1.8MPa）减压后送蒸汽管网。

4、上下游生产装置的关系

本项目对现有合成氨生产系统中6台6M50压缩机（年产30万吨合成氨）的气量进行改造，同时新增两台4M32-200/54A型氮氢气压缩机本装置进气一部分来自压缩机五段出口，另一部分来自4M32-200/54A型氮氢气压缩机出口，出口净化气去压缩机六段进口，装置副产中压蒸汽（1.8MPa）减压后送蒸汽管网，生产的粗甲醇送入粗甲醇贮罐。

4.3主要设备选型

表5-1项目新增设备一览表

序号

名称

规格

主要材料

数量

1

甲醇合成塔

φ3000，H=15450mm，

0Cr18Ni9

1

2

热交

φ1800，H=17650mm

0Cr18Ni9

1

3

闪蒸气洗涤器

φ1000，H=3000mm，

Q345R

1

4

甲醇分离洗涤塔

φ2800，H=20230

Q345R，0Cr18Ni9

1

5

循环气油分离器

φ1800，H=7550

Q345R

1

6

新鲜气油分离器

φ1800，H=7550

Q345R

1

7

水分离器

φ2600，H=8000

Q345R

1

8

粗醇闪蒸槽

φ2000，H=5800

Q345R

1

9

汽包

φ2000，H=6000，V=20m³

Q345R

1

10

循环机

Q=42m³/min

2

11

热水循环泵

Q=170m³/h

2

12

压缩机

4M32-200/54A

2

4.4公用物料及能量消耗

表5-2物料及能源消耗一览表

序号

参数名称

单位

物料或能耗参数

备注

1

新鲜气消耗

Nm³/h

129600

2

汽包给水

t/h

13.5

3

循环冷却水

t/h

850

4

副产蒸汽

t/h

13.0

1.15t/t·CH3OH

5

洗涤水

t/h

1.2

6

循环机功耗

kw/h

312

18-23.9kW·h/t·CH3OH

7

蒸汽喷射器

t/h

＜18

开车用

8

洗涤水泵

kw/h

＜10

9

催化剂

m³/h

＜34

4.5自控技术方案

1、设计依据、采用的标准规范

本设计根据工艺专业所提供的条件进行编制。

采用的主要标准规范：

*过程测量和控制仪表的功能标志及图形HG/T20505-2000

*自动化仪表选型设计规定HG/T20507-2000

*控制室设计规定HG/T20508-2000

*信号报警、安全联锁系统设计规定HG/T20515-2000

*分散型控制系统工程设计规定HG/T20573-95

*爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92

2、设计范围

本设计为合成氨系统气体净化改造工程中过程检测、控制系统的设计。

内容包括低压甲醇化（合成）、甲醇精馏、中间罐区、成品罐区等生产装置。

3、自动化水平

全厂自动化设计采用国内成熟的技术，结合本工程生产装置区布置情况和工艺生产操作上的要求，甲醇合成、甲醇精馏、中间罐区、成品罐区等工段采用DCS控制系统，DCS控制室单独设于综合生产楼，以对上述各工段生产过程的工艺参数进行监测、控制、报警及联锁。

各装置自动控制回路多数为单参数定值控制，一些在国内应用成熟有效的复杂控制系统也将在本设计中得到反映。

如合成工段的合成汽包液位为三冲量调节、精馏工段的回流比调节等。

4、信号及联锁

各工段的重要过程参数如温度、压力、特别是物位参数均设有报警信号，必要时设安全联锁系统。

信号及联锁由DCS组成。

联锁接点采用直接型或间接型。

联锁系统一般为故障安全型（正常时接点闭合，联锁时接点断开）。

5、环境特征

各生产装置区均处于具有爆炸和火灾危险环境中，本设计将根据安全专业关于危险区域划分作系统的设计及防护。

现场变送器选用本质安全型，所配的安全栅按联合取证方式选型；温度传感器（热电阻、热电偶）为隔爆型（符合该区域防爆等级）；执行器采用气动型+本安型电气阀门定位器。

系统要有正确可靠的接地系统以及隔离和屏蔽措施。

控制室上部采用吊顶，净高为3.3米。

地面为水磨石地坪，并在其上敷设抗静电活动地板，以便安全操作和电缆敷设。

控制室外墻采用双层铝合金大玻璃窗，以保证室内噪声限制在55dB（A）以下。

为保证控制设备正常运转，改善操作条件，DCS控制室和造气工段控制室设空调装置，以保持一定的