空分及供风装置节能技术改造工程可行性研究报告.docx

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空分及供风装置节能技术改造工程可行性研究报告

空分及供风装置节能技术改造工程

可行性研究报告

目录

第一章概述1

1.1项目名称、建设单位和法人代表1

1.2项目提出的背景及由来1

1.3可研报告编制的依据、原则和内容2

1.4项目概况和主要经济技术指标4

1.5建设单位基本情况5

1.6可行性研究的主要结论6

第二章项目实施的必要性7

2.1新增制氮装置技术方案的选择7

2.2深冷制氮与变压吸附制氮的技术经济比较8

第三章建设方案10

第四章技术与设备方案10

4.1工艺流程简述10

4.2主要设备11

4.3项目节能量的测算及监测方法11

第五章环境保护13

5.1项目环境控制及保护依据13

5.2环境现状及主要污染物14

5.3主要污染物及控制污染的主要措施15

5.4本项目建成后对环境影响分析15

5.5本项目建成后对环境影响分析15

第六章劳动卫生、安全与消防15

6.1设计原则15

6.2设计与施工采用的主要标准和规范16

6.3设计中采取的主要防范措施16

6.4消防17

第七章建设工期及工程进度18

第八章投资估算和资金筹措方案19

8.1估算范围及依据19

8.2投资估算19

8.3资金筹措方案：

20

第九章经济效益20

第十章结论和建议22

10.1结论22

10.2建议23

第一章概述

1.1项目名称、建设单位和法人代表

项目名称：

空分及供风装置节能技术改造工程

建设地点：

某公司厂区

建设单位：

某公司

企业性质：

国有股份制企业

法人代表：

1.2项目提出的背景及由来

1、项目提出背景

现某公司氮氧车间合计共有四套空分装置，其中：

老系统有二套空分装置，即FON—160/600型二套（3#、4#塔）；新系统有二套空分装置，即二工段KDON—1500/2100型空分装置（为8PVC装置配套）和三工段KDON—400/2100型空分装置（为8PO装置配套）。

现存问题如下:

（1）、公司新建及停车装置开车运行后，氮气用量缺口约2000Nm3/h。

（2）、氮氧车间二、三工段美国英格索兰压缩机、美国库柏压缩机现无备机，生产装置存在停车风险。

（3）、由于氮氧车间周围空气中含有腐蚀性气体，所以输送工业风和仪表风的空压机组、气动阀及相应管路等，因长时间缓慢腐蚀，而存在较大生产隐患。

（4）、现输送工业风、仪表风的压缩机组由于大部分运行近30年，已达不到设计能力，造成工业风、仪表风输送压力较低，满足不了各装置的工艺需求，且备件费用及能耗较高。

（5）污氮加热仍采用蒸汽加热，能耗较高。

2、项目建设理由

某公司是某市能源消耗大户,公司领导高度重视节能降耗工作,近年来公司实施的节能减排工作已经取得了很好的效果及明显的经济效益,。

2006年7月6日，集团公司与某省经济委员会签订了“千家企业节能行动”责任书。

为更好的完成节能目标及生产用氮、用风的连续稳定性，特建此项目。

1.3可研报告编制的依据、原则和内容

1、编制依据：

（1）《中华人民共和国节约能源法》及集团公司十一、五期间节能目标责任状。

（2）《化工建设项目可行性研究报告编制规定》

（3）九家知名企业提供的相关技术文件。

（4）冶金工业出版社《制氧技术》

2、编制原则:

（1）按照资源综合利用、节约能源、提高社会效益及经济效益的总体思想。

（2）采用先进成熟的节能技术、最大限度地降低能源消耗

（3）采用先进可靠的工艺技术、工艺设备、自控仪表及工程材料，确保设计在技术上的先进性、经济上的合理性和操作上的可靠性。

（4）严格执行国家、地方及主管部门制定的环保、职业卫生、安全生产、消防及节能设计规定、规范和标准。

（5）采用各种切实可靠、行之有效的安全防范及处理措施，确保系统安全、长周期运行。

本项目合理利用公司现有土地、技术研发力量，公用工程及辅助生产设施，最大限度节约项目建设投资。

严格按照国家有关规定做好环保、消防及劳动安全卫生工作，确保国家、集团和个人利益得到有效保障。

合理安排建设工程，做到早建设、早投产、早见效益。

可行性研究报告编制内容为：

根据国家有关化工行业建设和运行有关规范和环境保护要求，按照建设单位委托意见和国家对项目前期工作的内容要求，对某公司空分及供风装置节能技术改造工程的建设必要性、可行性进行分析论证；对项目技术方案、设备方案、工程内容、建设工期及进度等提出方案意见；对项目进行初步投资估算，提出项目财务分析意见，在此基础上做出研究结论。

1.4项目概况和主要经济技术指标

（1）建设内容：

在氮氧车间二工段原沈鼓空气压缩机位置，增设一台排气量为15600Nm3/h的压缩机和相应缓冲罐，污氮加热改电加热、同时在老空分3#、4#塔位置增设二套1000Nm3/h的制氮装置。

（2）工期安排

工程计划从2008年10月至2009年10月实施并完成，建设工期12个月。

（3）投资估算

本项目估算总投资为1125万元人民币，其中建筑工程费50万元，设备购置费1025万元，安装工程费30万元，其它费用20万元。

（4）资金来源

项目建设资金全部为建设单位自筹，占总投资额的100%。

（5）经济效益

该方案全部实施后，不但满足生产装置的用氮及工业风、仪表风需求，而且保证了生产装置连续稳定运行，同时每年可节约电费、蒸汽费用、停运空压机组的运行维修费约1368万元。

1.5建设单位基本情况

某公司成立于1997年，由公司化工系列经营性资产组建而成,同年在深圳证券交易所上市。

集团公司始建于1939年，是国家500强企业和全国18个大型化工生产基地之一，1996年改制为国有独资公司。

五、六十年代作为中国最早的化工生产试验基地，有烧碱（水银法）、聚氯乙烯、氯化苯等16种化工产品首先在公司试验成功并进行工业化生产，曾被誉为“新中国化学工业的摇篮”。

公司占地面积450多万平方米，现有员工12353人，企业现有资产总值63.77亿元。

公司以生产氯碱及有机化工产品为主，其主要产品有：

烧碱、环氧丙烷、聚醚、氯化苯等。

十年来，公司不断优化资产构成和产品结构，形成了以离子膜烧碱、环氧丙烷、聚醚三大引进装置为主的氯碱大工业化生产格局，实现了从老工艺、低效益向新技术、高附加值过渡。

其中离子膜烧碱装置从日本公司引进，具有世界先进水平，总生产能力为30万吨/年，居国内前列。

环氧丙烷、聚醚系列装置采用世界先进的氯醇法技术，环氧丙烷生产能力为12万吨/年，聚醚生产能力为11万吨/年。

TDI作为生产聚氨酯的主要原料，具有广阔的市场前景和较大的利润空间。

1.6可行性研究的主要结论

经与九家知名企业技术交流及多方咨询、论证，在氮氧车间二工段原沈鼓空气压缩机位置，增设一台排气量为15600Nm3/h的压缩机和相应缓冲罐，污氮加热改电加热、同时在老空分3#、4#塔位置增设二套1000Nm3/h的制氮装置。

此方案可一举多得：

1、解决了生产装置氮气用量缺口问题。

2、解决了氮氧车间二、三工段压缩机无备机问题。

3、新增的二套1000Nm3/h制氮装置，如按出氮质量99.95%计算。

则需压缩空气9000Nm3/h，而富余的6600Nm3/h、0.85mpa压缩空气完全可做为工业风、仪表风输送，这样既满足了各装置的工艺需求，又改善了工业风，仪表风质量，同时相对延缓了空压机组的使用寿命及大量维修费用。

4、输送工业风，仪表风在正常状况下，现运行六台空压机组，用量为9600Nm3/h、压力为0.6mpa。

新增装置投入运行后，只需运行新增压缩机和一台2400Nm3/h的空压机组既可满足工业风，仪表风的用量需求，所以每年可节约电量约583万kw.h，折合标煤717吨。

5、新增压缩机由于利用氮氧车间二工段现有60m高空取气塔取气，所以节省了部分投资。

6、污氮加热改电加热后，每年可节约43960蒸汽吨，折合标煤5653吨。

7、此项目实施完毕后可节约标煤6006吨。

第二章项目实施的必要性

2.1新增制氮装置技术方案的选择

1、制氮方法及工艺说明

纯净的氮气因无法从自然界中直接汲取，所以现主要采用空气分离法。

空气分离法中包括：

深冷法、变压吸附法、膜分离法。

（1）深冷法：

此法是先将空气压缩、冷却，并使空气液化，利用氧、氮组分的沸点不同（在大气压下氧的沸点为90K，氮的沸点为77K），在精馏塔的塔盘上使气、液接触，进行质、热交换，高沸点的氧不断从蒸汽中冷凝成液体，低沸点的氮不断的转入蒸汽中，使上升的蒸汽中含氮量不断提高，而下流液体中含氧量越来越高，从而使氧、氮分离，得到氮气或氧气。

此法是在120K以下的温度条件下进行的，故称为深冷法空气分离。

（2）变压吸附法：

变压吸附法即PSA法（PressureSwingAdsorption），基于吸附剂对空气中的氧、氮组分选择性吸附而使空气分离得到氮气。

当空气经过压缩，通过吸附塔的吸附层时，氧分子优先被吸附，氮分子留在气相中，而成为氮气。

吸附达到平衡时，利用减压将分子筛表面所吸附的氧分子驱除，恢复分子筛的吸附能力即吸附剂解析。

为了能够连续提供氮气，装置通常设置两个或两个以上的吸附塔，一个塔吸附，另一个塔解析，按适当的时间切换使用。

（3）膜分离法：

膜分离法是利用有机聚合膜的渗透选择性，从气体混合物中分离出富氮气体。

理想的薄膜材料应具有很高的选择率和渗透性。

虽然膜分离法装置简单，操作方便，但工业应用还不广泛。

2.2深冷制氮与变压吸附制氮的技术经济比较

（1）工艺流程比较

变压吸附制氮流程简单，设备数量少，主要设备仅有空压机、空气干燥器、吸附制氮机和储气罐等。

而深冷制氮流程复杂，设备数量多，主要设备有空压机、空冷器、空气净化干燥器、换热器、膨胀机和精馏塔等。

（2）产品种类、纯度及制氮电耗比较

深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮、液氧，满足需要液氮、液氧的工艺要求，而变压吸附制氮只能单一生产氮气。

深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。

氮气纯度受到氮气负荷、塔板数量、塔板效率和液空中氧纯度等限制，调节范围很小。

因此，对于一套深冷制氮设备其产品纯度基本是一定的，不便调节。

变压吸附制氮制取的氮气纯度一般在95%-99.9%范围内，如果需要更高纯度的氮气需增加氮气净化设备。

氮气纯度只受产品氮气负荷的影响，在其他条件不变情况下，氮气排出量越大，氮气的纯度就越低；反之则越高。

因此对于一套变压吸附制氮设备只要负荷允许，其产品纯度可以在90-99.9%之间任意调节。

生产高纯度氮气（纯度在99.9%以上），深冷制氮与变压吸附制氮的单位电耗相差不大；但对于生产纯度较低的氮气，变压吸附制氮在单位电耗上有着明显的优势。

（3）运行控制比较

深冷法制氮设备不宜经常起、停，宜长时间连续运行。

变压吸附法启动时60分钟内便可以获得合格的氮气产品，如果需要高纯的氮气，那么经过氮气净化装置，大约再用30分钟便可获得高纯氮气。

现在深冷法制氮一般均采用先进的DCS（或PLC）计算机控制技术，实现中控、机旁、就地一体化的控制，可有效的监控整套设备的生产过程。

变压吸附制氮采用智能化全自动控制，按钮即可进行氮气生产。

（4）基建、设备、维修费用的比较

变压吸附制氮设备数量较少，基建费用低，对厂房和设备基础要求也不高。

深冷制氮设备较复杂，安装要求高且周期长，并且保冷箱和保冷材料（珠光砂）需要大量资金，基建投资高。

变压吸附制氮本身较简单，运转机械数量少，近似常温常压下操作，维修保养工作量少，费用低。

而深冷制氮在低温下运行，运转机械较复杂，所以维修费用及保养时间均比变压吸附制氮多。

（5）、方案选择

基于上述各方面因素，选择变压吸附制氮装置。

第三章建设方案

1、土建部分

主要是变压吸附制氮装置、空气压缩机、空气缓冲罐、空气过滤器、电加热器及水过滤器的基础。

2、管路及设备安装

管路连接见工艺流程简图。

第四章技术与设备方案

4.1工艺流程简述

新建工程投入运行后,停运五台输送工业风、仪表风的空压机组（备用状态）、停运四台污氮蒸汽加热器。

运行二工段KDON—1500/2100型空分装置（为8PVC装置配套）、三工段KDON—400/2100型空分装置（为8PO装置配套）及二套1000Nm3/h变压吸附制氮装置，同时运行新增压缩机和一台2400Nm3/h的空压机组既可满足生产装置氮气、氧气、工业风，仪表风的用量需求。

且三台空分装置压缩机可互相备用。

4.2主要设备

序号

设备名称

主要参数

数量

1

变压吸附制氮装置

1000Nm3/h、出氮质量99.95%。

二套

2

空气压缩机

排气15600Nm3/h、压力0.85mpa、1950kw。

一台

3

空气缓冲罐

40m3

一套

4

电加热器

170kw

四台

5

空气过滤器

30000Nm3/h

一台

6

循环水精密过滤器

400m3/h

一台

4.3项目节能量的测算及监测方法

1、项目节能量的测算

（1）节约电量折合标煤数

六台输送工业风，仪表风的空压机功率合计为2200KW,如新增设的压缩机只为二套1000Nm3/h变压吸附制氮装置服务,则功率为920KW即可满足要求,那么运行总功率为3120KW（不含二工段KDON—1500/2100型空分装置、三工段KDON—400/2100型空分装置）。

经过借鉴青岛石化公司运行方式及相关技术改造，新增设的压缩机不仅为二套1000Nm3/h变压吸附制氮装置服务,同时将富余的6600Nm3/h、压力为0.85mpa的压缩空气完全可做为工业风、仪表风输送，这样既满足了各装置的工艺需求，又改善了工业风，仪表风质量，同时相对延缓了空压机组的使用寿命及大量维修费用。

此种运行方式总功率为2450KW。

节约电量折合标煤数：

3120KW－2450KW＝670KW

670KW×8700h＝583万kw.h

折合标煤：

583万kw.h×1.229吨/万kw.h＝717吨

折合费用：

583万kw.h×0.53元/kw.h＝309万元

（2）节约蒸汽折合标煤数：

电加热器投入运行后，每年需消耗电量；

170KW×2×8700h＝296万kw.h

折合标煤：

296万kw.h×1.229吨/万kw.h＝364吨

依据蒸汽表计量，每年四台污氮加热器蒸汽用量43960吨，折合标煤5653吨。

节约标煤数：

5653吨－364吨＝5289吨

折合费用:

43960吨×200元/吨＝879万元

（3）项目节能量

项目节能量为:

5289吨＋717吨＝6006吨

项目节约折合总费用（含停运空压机组的运行维修费）:

879万元＋309万元＋180万元（停运空压机组的运行维修费）＝1368万元

2、监测方法

表计量及运行日报表。

第五章环境保护

5.1项目环境控制及保护依据

（1）《环境空气质量标准》（GB3095-1996）二级标准

（2）《地表水环境质量标准》（GHZB1-1999）Ⅴ类水质标准

（3）《城市区域环境噪声标准》（GB3096-1993）二类标准

（4）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）二级标准；

（5）《某省污水与废气排放标准》（DB21-60-89）新扩改二级标准；

（6）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准；

（7）《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准》（GB15581-95）二级标准；

（8）《某省工业固体废物污染物控制标准》（DB21-777-94）；

（9）《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-1990）Ⅲ类标准

5.2环境现状及主要污染物

本项目建于公司老厂区内，公司公司现有三废排放和环保治理情况：

（1）废气

公司公司现有废气排放源20个，主要是烧碱装置、环己酮装置、聚氯乙烯装置、环氧丙烷装置尾气及新老热电厂的烟道气。

年排放废气量约为519060.82万立方米。

主要污染物有SO2、NOx、烟尘、Cl2、HCl、总烃、氯乙烯等。

（2）废水

公司公司现有装置年外排废水量约为1080万吨。

其中污染浓度较高的废水为1158.1t/h，占废水排放总量的85.83%。

（3）废渣

公司公司现有生产装置排放废渣主要为水淬渣、粉煤灰、聚醚渣、盐泥等共有28.28万吨。

其中化工类渣17.18万吨，占60.75%，炉渣11.1万吨，占39.25%。

公司废渣利用率约64.78%。

（4）噪声

公司每年对厂区及生活区采用500×500m网格法进行环境噪声监测，监测结果表明基本满足《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）中Ⅲ类标准和《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）中Ⅱ类标准的要求。

5.3主要污染物及控制污染的主要措施

本项目主要污染物为噪声，声源主要为泵类。

为减少噪声污染,设计中选择低噪声设备;在定制采购时,要求高声设备带有配套的消音器;在噪声源集中的厂房设隔音操作室。

5.4本项目建成后对环境影响分析

本项目无废水、废气、废渣的产生，投产后对大气、水体无任何不良影响。

5.5本项目建成后对环境影响分析

本项目采用物理方法对淡盐水中的硫酸根进行脱除，整个过程无废水、废气、废渣的产生，实现了零排放。

投产后对大气、水体无任何不良影响。

第六章劳动卫生、安全与消防

6.1设计原则

认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针及劳动安全卫生设施的“三同时”原则，严格遵循有关劳动安全卫生规范和规定。

各专业在设计中，充分依托公司现有的劳动安全卫生与消防机构和设施，并采取完善、可靠、有效的劳动安全卫生与消防防范措施，在确保安全卫生与消防符合要求的前提下节约投资，减少和防止各类事故的发生。

6.2设计与施工采用的主要标准和规范

（1）工业企业总平面设计规范（GB50187-93）

（2）建设设计防火规范（GBJ16-87，1997年修订版）

（3）石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）及1999年局部修订条文。

（4）工业企业噪声控制设计规定（GBJ87-85）

（5）石油化工企业职工安全卫生设计规定（SH3047-93）

（6）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-92）

6.3设计中采取的主要防范措施

（1）本工程在总平面布置中，将根据工艺流程、生产特点、火灾危险性和老厂现有各装置的布置情况，结合地形及相关标准规范的要求，进行合理设计保证装置区内各设备之间留有必要的安全间距。

（2）本装置在设计中，结合本地气候条件，尽可能采用露天设计，将必要装置安放在室外，防止有害气体积聚，各建筑物的基本震烈度按七度设防。

（3）装置区按规定选用电气设备和仪表，按规范配线。

（4）生产系统严格选材，防腐蚀、防泄漏，做到设备本质安全。

（5）本工程采用成熟可靠的工艺技术，生产过程中实现零排放，建成后满足环保、安全卫生和消防等各方面要求。

（6）本工程系统采用先进可靠的控制系统，对于安全生产密切相关的参数能进行自动调节和自动报警，关键工序设有联锁停车系统，在紧急时能够实现安全停车。

（7）本工程将根据规范要求所需设置的更衣室、盥洗室、厕所、休息室等和生产、生活有关设施均有老装置解决，本项目不再设置。

（8）在危险地点和危险设备处设立安全标志，各消防设施均涂刷成红色。

6.4消防

本工程消防设施的设置以同一时间发生一次火灾进行设计。

消防设施及相应机构设置由总体设计统筹考虑，将消防水管敷设至界区。

消防站不另建，依托老厂消防站，其消防装备和定员配置均可满足要求。

第七章建设工期及工程进度

某公司膜法脱除硫酸根装置改造工程规划于2008年10月进入实施，2009年10月竣工投入使用，项目建设期为12个月。

项目工程进度安排为：

（1）前期工作阶段

2008年8月前完成工程前期工作及相关手续审批。

（2）初步设计阶段

2008年9月完成工程初步设计。

（3）工程开工准备阶段

2008年9月下旬进入工程开工准备。

经过公开招投标和比选确定工程施工单位，选定工程监理单位，组织建材及设备的订购，同时完成工程场地平整。

（4）建设实施阶段

2008年10月项目开工建设。

监理和管理工作同时展开。

（5）工程竣工及验收阶段

工程2009年10月竣工，进行验收合格后交付使用。

工程进度安排参见表7-1。

表7-1工程进度计划表

工程内容

前期工作

建设期

时间

2008.8

2008.9

2008.10－2009.9

2009.10

前期工作准备

—

—

土建施工

—

设备采购与安装

—

生产准备

—

设备调试

—

试运转

—

工程验收使用

—

第八章投资估算和资金筹措方案

8.1估算范围及依据

本项目投资估算范围为某公司空分及供风装置节能技术改造工程的建筑工程费用、设备购置安装工程费用、其它费用等。

所有投资估算均按照人民币计算。

本项目投资估算根据国石化规发《化工建设项目可行性研究报告估算方法》和国家及某省工业建筑有关实物定额规范文件进行。

8.2投资估算

1、总投资估算:

（1）建筑工程费：

50万元。

（2）设备购置费：

1025万元

（3）安装工程费：

30万元（4）其它费用：

20万元

合计：

1125万元

2、设备购置费

主要设备购置费

序号

设备名称

主要参数

数量

购置费

1

变压吸附制氮装置

1000Nm3/h、出氮质量99.95%。

二套

550万元

2

空气压缩机

排气15600Nm3/h、压力0.85mpa、1950kw。

一台

380万元

3

空气缓冲罐

40m3

一套

18万元

4

电加热器

170kw

四台

40万元

5

空气过滤器

30000Nm3/h

一台

20万元

6

循环水精密过滤器

400m3/h

一台

17万元

合计

1025万元

8.3资金筹措方案：

工程建设资金全部由某公司自筹。

第九章经济效益

该方案全部实施后，不但满足生产装置的用氮及工业风、仪表风需求，而且保证了生产装置连续稳定运行，同时每年可节约电费、蒸汽费用、停运空压机组的运行维修费约1368万元。

项目节能量的测算：

（1）节约电量折合标煤数

六台输送工业风，仪表风的空压机功率合计为2200KW,如新增设的压缩机只为二套1000Nm3/h变压吸附制氮装置服务,则功率为920KW即可满足要求,那么运行总功率为3120KW（不含二工段KDON—1500/2100型空分装置、三工段KDON—400/2100型空分装置）。

经过借鉴青岛石化公司运行方式及相关技术改造，新增设的压缩机不仅为二套1000Nm3/h变压吸附制氮装置服务,同时将富余的6600Nm3/h、压力为0.85mpa的压缩空气完全可做为工业风、仪表风输送，这样既满足了各装置的工艺需求，又改善了工业风，仪表风质量，同时相对延缓了空压机组的使用寿命及大量维修费用。

此种运行方式总功率为2450KW。

节约电量折合标煤数：

3120KW－2450KW＝670KW

670KW×8700h＝583万kw.h

折合标煤：

583万kw.h×1.229吨/万kw.h＝717吨

折合费用：

583万kw.h×0.53元/kw.h＝309万元

（2）节约蒸汽折合标煤数：

电加热器投入运