1、年产18万吨合成氨30万吨尿素项目可行性研究报告年产18万吨合成氨/30万吨尿素项目可行性研究报告目 录一、概述 1二、产品用途及市场预测分析 2三、产品方案和生产规模 5四、工艺技术方案 6五、原辅材料及燃料供应13六、建厂条件和厂址方案14七、公用工程17八、环境保护18九、工厂组织和劳动定员19十、项目实施计划20十一、投资估算20十二、财务评价22一、概述项目名称年产18万吨合成氨、30万吨尿素项目。建设地点*市*能源重化工产业基地。项目区概况*市*能源重化工产业基地位于*市的中心地带，是以*自治旗*矿区为中心，向东辐射到牙克石西部地带，向西辐射到海拉尔东部地带。核心区*矿区煤炭资源、
2、水资源、土地资源丰富，交通方便。牙克石和海拉尔矿产资源丰富，可为高载能产业提供原料保障。项目建设的必要性*市近年来以发展为主题，紧紧抓住国家实施西部大开发、振兴东北老工业基地、电力体制改革等这些难得机遇，以市场为导向，积极推进煤炭产业、煤电转化和煤炭气化及煤化工项目建设。与此同时*市委、市政府又做出建设*能源重化工产业基地的重大决策，以*矿区为核心打造新型工业化产业集群，为基地实现跨越式发展提供了良好的政策保障。*市煤炭资源、水资源和土地资源丰富，交通便利，完全满足项目建设的原料需求。同时地域广阔，总面积25.3万平方公里，东与黑龙江省接壤，南与兴安盟毗邻，而*市和兴安盟境内均无合成氨和尿素生
3、产厂家，化肥市场广阔，且邻近的东北三省做为农业大省，目前化肥生产亦不能满足农业生产需要。另一方面，近年来由于国家对“三农”问题的关注，导致化肥市场供不应求，因此在*能源重化工产业基地建设合成氨及尿素生产项目不但有较好的经济效益，而且还能满足*市及相邻地区的化肥市场的需求，有着较好的社会效益。二、产品用途及市场预测分析合成氨的用途合成氨工业在国民经济中占有重要的地位是因为合成氨的用途广泛。合成氨是氮素肥料的主要来源。目前世界上以氨为原料制造出来的氮肥大致有以下品种。铵态氮肥有硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、碳化氨水、氨水及液氨。尿素由于在土壤中先水解成碳酸铵再被吸收，故也列入此类。硝态氮肥有硝酸钙、硝
4、酸钠、硝酸钾等。铵、硝二态氮肥有硝酸铵、硝酸铵钙、硫硝铵等。为了同时向土壤提供氮、磷、钾等多种元素而生产的含氮复合肥料有磷酸一铵（MAP）、磷酸二铵（DAP）、硫磷铵、尿磷铵、多磷酸铵、硝酸磷肥、钾氮复肥以及各种配比的三元素复肥（NPK）等。尿素的用途1作肥料用在农业上尿素作为高效氮肥而得到广泛使用。它是一种中性氮肥，长期使用不会使土壤变质劣化，尿素的技术指标应符合GB244091。19801999年中国的尿素产量，由占氮肥总量的29.93上升至59.64。成为氮肥品种中的主导产品。2000年中国尿素产量达3070万吨（实物量）， 创历史最高纪录。2作饲料用尿素可作为反刍动物的辅助饲料，这些动
5、物能将尿素转化为氨基酸，再通过代谢作用转变为蛋白质。1kg尿素所含氮量，约等于56kg豆饼。尿素掺入饲料的最高限度为：每次不超过动物所需蛋白质的13。尿素还可用于稻草饲料和谷类饲料的储存，湿稻草在储存期间能吸收尿素中氮的6080，一般尿素施用量为每吨饲料2540kg。3作工业原料用全世界用作工业原料的尿素约占总产量的10 。尿素可进一步加工成三聚氰胺，再与甲醛缩合制成三聚氰胺甲醛树脂（蜜胺树脂），这种树脂作为重要的化工原料之一在涂料、塑料、木材加工、造纸、纺织等领域有着广泛的应用。在制药方面，尿素可用来制作呋喃西林、脲脂、巴比妥、鲁米那、利尿剂等几十种化学药品。尿素还可用来制作涂料助溶剂、炸药
6、稳定剂、纤维软化剂、防止结冰剂、石油精制剂、塑料发泡剂、织物抗皱剂和漂白剂等等。尿素市场分析改革开放以来，随着农业生产的发展，尿素的消费增长较快。1999年表观消费量首次突破3000万吨，达到3069万吨。2000年表观消费量为2974万吨，略有下降。“九五”计划期间，中国尿素生产经历了由供不应求到供过于求的转折性变化,由进口尿素国变为出口尿素，2000 年出口96万吨。近年来国家由于对“三农”问题的重视，尿素需求量不断增长，出现了供不应求的局面。随着人民生活水平的提高，对粮食产量的需求的也会不断增长，因此尿素需求量也会与日俱增。根据有关资料显示，2003年全球尿素生产能力已接近1.37亿吨，
7、其中60的生产能力分布在亚洲，37的能力集中在中国。中东、独联体国家以及其他欧洲国家分别占世界8的生产能力，南北美洲共占了13。2004年基本市场状况 资源总量：2004年以来，尿素行业处于“成本推动”和“需求拉动”共同作用时段，尿素产销量稳步增长。据统计，2004年1-12月份，国内化肥（折纯）产量4519.8万吨，同比增长162%，尿素（折纯）产量1923.5万吨，同比增长10.8%。总体来说，2004年尿素市场表现为典型的产销两旺特征。 2004年，全球将新增400万吨/年的尿素生产力，2005年将有另外的450万吨年产能投入生产。从现在到2010年之间，全球将新增2700万吨年的尿素生
8、产能力，预计其中13的扩能发生在中国将会是比较现实的。进出口方面：受国际原油不断上涨的影响，国际天然气价格也处于较高价位，导致国际有竞争力的“气头”尿素生产装置开工率锐减，国际尿素价格暴涨，波罗的海、尤日内、阿拉伯海湾和越南（CFR）尿素价格分别在四季度中期达到了几年来的最高价。与此同时，中国尿素在国际市场充当起重要角色，东南亚市场成为了中国尿素的主要市场集散地。据统计，10月份出口达到52.51万吨，比9月份增长44.1%；11月份达到了74.5万吨，12月份达到了58.6万吨。2004年全年出口量在394.3万吨左右，比去年同期得到了大幅度增长。由于出口数量的增加进口量的减少使国内化肥资源
9、出现了明显的资源紧张情况，国内价格也一度走高。 2005年尿素市场走势。目前国内尿素生产以煤炭原料占70%左右。据2004年底召开的2005年度全国重点煤炭产运需衔接会议透露，2005年煤炭市场仍然比较紧张，预计煤炭产量为20亿吨，较2004年增产有限，但需求增长较大，预计需求为20.4亿吨，供需缺口将达4000万吨，将呈现为较强的“卖方市场”特征，加上运力不足等情况，2005年煤价上涨应成定局。尽管2005年国家将优先考虑电力、化肥、冶金、居民生活和出口五大领域的煤炭需求，但由于供需的紧张，煤炭成本上涨将不可避免。天然气也是尿素的主要原料，据悉，2005年化肥用天然气价格也将上涨，即使这样也
10、难免出现供应中断的现象。因此，综合分析，2005年尿素用煤、天然气、电力及蒸汽等大部分原料、能源价格仍将维持高位并很有可能再次提高，化肥生产成本也将在高水平小幅上扬。三、产品方案和生产规模以项目区丰富的煤炭资源为和电力资源为依托，建设年产18万吨合成氨转尿素 30 万吨的项目。可联产轻质油4752吨/年、煤焦油 14454吨/年，氨水(16%)27720吨/年、粗酚1980吨/年。四、工艺技术方案煤炭气化方案工业上以煤为原料生产煤气已有百余年历史，用于生产合成气也有近一个世纪之久，近20年来进展最快，已从第一代煤气化工艺发展成第二代工艺，两代气化工艺之间有很大差异，主要表现在早期的煤气化大都使
11、用块煤和小粒煤为原料，而随着采煤机械化程度提高，粉煤量已占50%以上，造成大量粉煤资源不能有效利用。即使采用如K-T法粉煤气化工艺，也仅仅是常压气化，不仅消耗高、能耗高，规模也较小。针对第一代煤气化的不足，进入80年代以后，随着“煤的洁净气化”和“煤气化联合循环发电”的发展，采用先进的气流床反应器，以粉煤为原料，处理煤量2000t/d的加压气化工艺成功地实现了工业化。其气化指标好，有利于环境保护，成为煤气化技术的主流。可采用的煤气化工艺技术方案叙述如下：1固定层常压气化技术采用固定层煤气发生炉方案，通常需采用优质无烟块煤为原料，可分为空气间歇气化和纯氧/富氧气化。一般的固定层间歇气化炉存在能耗
12、高、单炉发气量低、有大量吹风气放空污染环境等缺点。采用纯氧气化目前还没有类似的工业化运行业绩，上世纪70年代中期，吉化公司化肥厂、云南解放军化肥厂、安徽淮南化工总厂、吴泾化工厂等先后在2745间歇式UGI炉上进行富氧连续气化生产合成气试验并获得成功。此后的80、90年代，又有黑龙江化工总厂、平顶山化肥厂、巨化公司化肥厂等单位进行了固定层气化富氧连续气化装置的实验生产，气化原料从焦炭扩展到小块无烟煤。各厂富氧连续气化装置由于种种原因，有的运行效果较为满意，还有些装置实际气化效果不尽如人意。总体来看，通过这些厂地实际生产运行，固定层富氧连续气化技术在我国化肥化工行业已经积累了一定的经验。2国外第二
13、代煤气化技术国内以煤为原料生产合成气的大型装置采用的煤气化工艺，主要有Lurgi加压煤气化工艺、Te*aco水煤浆气化工艺及壳牌（Shell）干煤粉气化工艺。，Lurgi加压煤气化工艺生产的粗煤气甲烷以及焦油、酚等含量高，加工为城市煤气较为合适。作为合成气时不仅净化系统复杂，而且因甲烷的影响使得消耗高、能耗高、流程比较复杂，故不宜采用。Te*aco水煤浆气化工艺为第二代煤气化技术。美国Te*aco公司很早就开发了以天然气和重油为原料生产合成气技术，七十年代的石油危机促进了寻找替代能源和洁净的煤气化技术的发展。经多年研究以后，推出了水煤浆气化工艺。该工艺采用水煤浆进料、液态排渣、在气流床中加压气
14、化，水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。国内已引进渭河、鲁南、上海焦化、淮南四套装置，现均已投运。3恩德煤气化技术恩德粉煤常压气化技术是在德国温克勒粉煤气化技术的基础上经多次革新改造后发展形成的。恩德粉煤流化床气化炉与温克勒流化床气化炉相比，既有共性，又有自身特点，主要表现在： 炉篦改为喷嘴布风恩德粉煤流化床气化炉取消了原温克勒气化炉炉蓖改为喷嘴布风，可解决原来存在的炉底结渣问题，从而提高了气化炉的运行稳定性，使气化炉的运转率一般在90%以上。 煤气带出物循环回炉通过在炉体中上部增设二次喷嘴，使从床层下部夹带的细粒粉煤进一步气化，并使原料煤在气化炉下部产生的挥发分进一步裂解成甲烷等煤气组分；
15、另外采取将旋风除尘器分离出的粗颗粒飞灰返回气化炉参加反应的方法，不仅提高了气化过程的整体碳转化率，而且可以使飞灰含碳量降低到20%以下，从而提高了气化过程中煤炭能源的利用率。 气化强度大由于流化床内的固体物料在气化炉正常运行过程中处于沸腾状态，气、固相剧烈接触，整个床层内的温度梯度与浓度梯度均很小，从而大大强化了气化炉内气、固相之间的化学反应及传质和传热过程，使流化床气化炉的气化强度比一般同直径的常压固定床气化炉高出3-4倍。 适宜煤种资源丰富、价格低廉流化床气化炉的特点之一是可以使用廉价粉煤，主要要求原料煤的反应活性较高，如褐煤、长焰煤、弱粘煤、不粘煤等低煤阶煤，在我国这些原料煤资源极为丰富
16、，而且分布也十分广泛。 气化过程不产生焦油，环境特性好由于在流化床气化过程中，床层温度约为900-1050，且温度分布均匀。因此，气化过程中因煤炭热解而产生的焦油及其它重质碳氢化合物的裂解比较完全，使得出炉的粗煤气中焦油、酚类等物质含量相当低，从而大大简化了煤气净化系统，对环境的污染也少。 运行稳定，维修工作量少由于取消了气化炉底部的炉蓖，避免了原来存在的炉底结渣等问题，气化炉本体实际上只是一个空筒。气化炉仅由内衬耐火材料的炉体和可拆卸的喷嘴组成，没有传动部分和易损部件，而床层温度相对气流床气化炉要低得多，对耐火材料的磨损和侵蚀强度大大降低，因此，对耐火材料要求不高，气化炉的运转率较高。 生产
17、负荷调节灵活实践证明，恩德粉煤流化床气化炉的生产负荷可在40%-110%的范围内调节，这样更容易适应对生产过程的需要。开、停炉方便气化炉开、停操作方便。如需停炉，可停供原料煤和气化剂，在几分钟内即可实现停炉。因气化炉内衬有耐火材料，冷却速度较慢，甚至几天之后仍可通入气化剂重新启动。而实际上在停炉期间，每天向气化炉内喷入一、二次少量空气，以维持气化炉的内温度。这一特点在煤气用作工业燃料气时更有实际意义。废热锅炉使用寿命长由于对工艺流程进行了改动，减少了煤气中夹带的粉尘对废热锅炉锅炉管的磨损，因而延长了废热锅炉的寿命和检修期。煤气用途较广恩德粉煤流化床气化炉的操作可分别采用空气，富氧或纯氧与水蒸汽
18、为气化剂，生产不同组成和热值的煤气，以满足不同用户的需求。自产蒸汽量大由于出气化炉的粗煤气温度很高，因此，利用废热锅炉回收煤气中的显热，提高了气化过程的整体热效率，所产过热蒸汽不仅可以满足制气工艺的需要，而且还有部分富余蒸汽外供。煤气生产成本低与固定床气化炉只能使用块煤作原料相比，恩德流化床气化炉使用粉煤作原料。而粉煤由于产率高、产量大，价格要比块煤便宜得多，这样制气成本必然会明显降低。另外，由于流化床气化提高了气化强度，单台气化炉的煤气生产能力大大提高，相对生产成本也会下降。如景德镇的恩德粉煤流化床气化炉煤气生产成本就低于原固定床气化炉。本项目从装置节约投资考虑，采用恩德粉煤气化技术。合成氨
19、生产技术1.原料来源合成氨工业，从开始建立到现在已经历了80余年历史。对于氨的合成技术及催化剂，除合成压力有所不同外，没有原则性的变化。而对获取纯净氢、氮气的方法都投入了大量的精力和财力。制氨的原料仅氢和氮而已。氮来自空气，取之不尽，用之不竭，而提纯净化氢是主要的研究对象。氢资源的供应、制氢的技术和净化所采用的工艺方法，是合成氨工业需要不断地解决并及时改进的重大课题。合成氨厂约有23以上的资金和精力花费在氢的供应上面。氢原料及加工技术一直在变化并直接影响到合成氨工业的发展。自然界没有元素态的氢可以直接获取，除了水外，绝大部分氢均存在于各种燃料之中，也就是存在于碳氢化合物之中。现在已经可以使用各
20、种不同的固态、液态及气态可燃物作为制氢原料，并配以与之相应的气体净化方法，来制造氢氮气供合成使用。本项目采用以煤为原料的制氢技术。2气体净化及氨合成技术 氨合成回路的改进、压力等级。20世纪60年代以前，各种方法均在向中压（2532MPa）靠拢。20世纪60年代以后，由于离心压缩机的使用，各种方法的压力在不得已的情况下，降到约15MPa，现在又在开始向中压法回升。随着新型催化剂的使用，压力有可能再次下降到10MPa以下。如何处理好氨的冷凝分离与能耗间的关系，将是给研究降压者提出的主要课题。氨的分离。哈伯开始使用水吸收法，福瑟首先用冷凝分离代替水吸收，因其优点多，很快得到广泛采用。但是随着合成压
21、力的逐渐降低，冷凝分氨变得愈来愈困难，于是又有人开始使用水吸收的做法。一旦低压下氨分离技术与能耗的关系得到满意的解决，合成压力将会进一步下降，并不会再次回升。整个合成氨工业由此可以跳出高压工业的范围。合成塔的内件结构，是多年来人们热衷于改进的主要对象，大体上可分为三个阶段。首先是以TVA（Tennessee Valle*y Authority）（美国田纳西流域管理局）式冷管塔为代表，氨合成的反应热通过插入在催化剂床层的套管移出。第二阶段是采用分层冷激的做法取代冷管，使催化剂床层温度更趋合理。到第三阶段，催化剂床层仍然使用分段冷却的做法，但不是直接注入冷激气，而是改用管式换热器将热量移出，成为比
22、较理想的结构。与改进床层温度分布的同时，对床层阻力也不断地改进。废热锅炉是合成回路中的一个重要组成部分。自从节能问题被突出以后，几乎没有哪种技术方法不使用它。根据热量移出点与热交换器位置间的关系，而有前置、中置、后置式之区分。气体净化方法现有的气体净化方法已经能够满足各种工艺所提出的苛刻条件，但不能满足人们要求不断技术进步的愿望，新技术还会不断地出现。另一方面推广同行已有的经验，将会取得较大进展。例如在制氢方面早已应用成熟的变压吸附技术，现已有人将其移植到氨生产工业上来。估计这一技术将很快地被推广。以后类似的移植借用，在净化领域将会多于其他工序，因为净化通用性强。尿素生产技术尿素生产工艺流程如
23、下：尿素的工业生产以氨和二氧碳为原料，在高温和高压下进行化学反应：2NH3CO2NH2CONH2H2O这个反应只有在较高温度（140以上）下其速度才较快而具有工业生产意义。由于反应物的易挥发性，且尿素反应必须在液相进行，所以在较高的反应温度下又必须加压。工业生产的条件范围为160200，10.020.0MPa。氨基甲酸铵脱水转化为尿素的反应是可逆的。投入的原料氨和二氧化碳部分地转化为尿素和水的液体混合物， 而未反应的原料则溶解其中。以二氧化碳计的转化率为5070。以氨计的转化率则更低，因NH3CO2（物质的量比）大于2。回收利用未反应的原料是一重要问题，充分利用反应热以降低能耗，是提高生产经济
24、性的关键。现代尿素生产均采用全循环法，即将每次通过反应器（合成塔） 而未转化为尿素的NH3和CO2回收送回合成塔。为此，合成塔排出液（含尿素、氨和二氧化碳的水溶液）要先进行加工，分离成较为纯净的尿素水溶液和未反应的NH3、CO2和H2O的混合物。前者通过蒸发、浓缩、结晶或造粒而制成颗粒状尿素产品。后者经过循环回收，以溶液形式送回合成塔。五、原辅材料及燃料供应原料本项目的原材料主要为煤炭、氧气、氮气等。其中用于生产合成氨的气化原料煤炭由基地附近的煤矿提供，主要为*煤业公司所产褐煤。氧气和氮气通过空分装置从空气获得。*煤业公司煤质分析数据见下表。煤质分析表序号项目单位数值（）1全水分Mar (%)
25、38.002水分Mar (%)25.873灰分Aad (%)7.054挥发分Vad (%)32.665固定碳FCad (%)34.426低位热值Qner,ar (MJ/kg)14.227碳Cad (%)48.388氢Had (%)3.549氮Nad (%)1.1310氧Oad (%) 13.9911硫分St,ad (%)0.04本项目所需原料煤通过汽车运输，年需用量大约60万吨。水和电力供应本项目每年消耗工业用水310万吨，水源由*煤业公司现有工业水装置提供。本项目供电由新建的鲁能雁南2300MW电厂提供。辅助材料供应除以上主要原料煤和水、电资源外，本项目所需要的催化剂以及其它化学药品、氨冷冻
26、剂等均从市场采购，汽车运输至本装置。六、建厂条件和厂址方案本项目拟建于*矿区雁南区鲁能雁南电厂附近。厂址自然地理条件1.地理位置草原煤城*矿区坐落在物华天宝、风光秀美的*中部地带，隶属于*自治旗。西与海拉尔、东与牙克石、北与陈巴尔虎旗接壤，区域地理位置优势明显。地理坐标为:东经 12024至12038,北纬4909至4916,矿区总面积632平方公里。东面是葱茏苍翠的兴安岭，西边是碧波万顷的大草原，清澈的海拉尔河宛如一条彩带从矿区北部边缘辗转流过，宝勒高湖恰似一块晶莹剔透的碧玉镶嵌在矿区南端的五泉山旅游风景区。2.交通便利国铁滨洲线和301国道横贯矿区，矿区有专用铁路42 km与滨洲线相连，公
27、路65 km与301国道相接，海拉尔东山机场距矿区65km,交通便利。3.通讯设施齐全有线及无线通讯网络覆盖整个矿区，通讯总装机容量18000门，同时公司架设了主干线1000兆的高速以太网，以2兆口DDN专线通过中国网通公司接入国际互联网，通讯设施完善。4.气候条件该区气候属半湿润、寒温气候。由于本区东面大兴安岭的屏障作用，湿润的海洋性气团的来路一定程度上受阻而其影响由东向西逐渐减弱，干旱问题相当突出，成为一个显著的气候特点。年平均降水量为373.2毫米，降水分布不均，夏秋雨水较集中，冬春降水相对少，特别是干旱较为普遍。气候的另一个特点是冬季漫长而严寒，低温和霜冻相当突出。年平均气温-2.8，
28、冬季绝对最低气温可达-40以下，但6-8月平均月气温可达18以上，平均无霜期92天左右，无霜期最长95天，南部山区则无霜期仅90天。光照较充足，年平均日照时数为2500-2800小时，年有效积温1721-1900。煤炭资源情况1.煤炭资源*能源重化工基地附近煤炭资源丰富，仅*煤业公司就有可利用煤炭资源五处，分别为*煤田东区、西区、伊敏煤田河东区、五牧场区和护林牧原区，煤炭预测总储量97亿吨。还有马达木吉煤田正在申请探矿权,地质储量为20亿吨。2.土地资源*矿区占地总面积632平方公里，根据内蒙古自治区人民政府（内政办发198341号文）关于将*种马场移交*矿务局问题的批复，*煤业公司可无偿利用
29、土地82万亩，为项目建设用地提供了有力的土地资源保证。厂区地势平缓。3.水资源年平均流量20.8亿m3的海拉尔河从*矿区北部边缘流过，红旗沟、胜利河、布洛莫也沟三条季节性河流经煤田汇入海拉尔河，地下含水层贮水丰富。规划建设的扎罗木得水利枢纽工程坝址位于海拉尔河干流上，供水保证率为97%时，水库入库径流量7.47亿立方米，正常蓄水位642米，库容为3.52亿立方米。*矿区的矿井疏干水及城市中水经内蒙古水利水电勘测设计院进行了水资源论证：矿区疏干水可利用量为834万m3/a，矿区可利用城市中水量为430万m3/a。*矿区的疏干水及矿区中水总量为1264万m3/a。4.人力资源以基地核心区*矿区的*
30、煤业公司为例，现有员工18110人。管理人员全部具有大专以上学历，其中硕士研究生90人。各类专业技术人员2081人，其中高级职称162人，中级职称759人，初级职称1160人。专业人员中，工程技术人员712人。技术工人8412人占工人总数的81%,其中高级技师32人，技师354人，高级工1043人，主要技术工人全部为大中专或技工学校毕业。七、公用工程运输1.货运任务及运输方式本项目运入的货物主要采用皮带栈桥运输方式，直接由煤矿用输煤栈桥送入干煤棚；运出的货物主要是本工程的成品尿素以及煤灰渣,采用铁路和公路两种运输方式。2铁路运输本工程铁路由*矿区铁路专用线接线至库区，线路等级同原铁路专用线。3.公路运输本工程道路由原*矿区主要公路接至厂区构成项目的主要公路运输通道，道路宽度12米，道路构造同原有矿区道路。给排水给水采用一次水与循环水相结合的方案，其中一次水用于循环水补充水、空分、热电站一次用水、除盐水及不可预见水量。循环水用于煤气化、空分、煤气压缩、变换、脱碳、合成氨及尿素合成、工艺透平等装置。工艺废水经新建污水处理系统处理后达标排放。生活水量由现有生活水系统供给；消防用水由本次新建消防水系统供给消防水按一次最大小时用量5
