焦炉煤气综合利用节能减排项目焦炉煤气制LNG工厂可行性研究报告.docx
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焦炉煤气综合利用节能减排项目焦炉煤气制LNG工厂可行性研究报告
焦炉煤气综合利用节能减排项目
焦炉煤气制LNG工厂
可行性研究报告
目录II
1总论8
1.1概述9
1.1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人9
1.2编制依据和原则9
1.2.1编制依据9
1.2.2编制原则10
1.3生产规模10
1.3.1原料供应10
1.3.2生产规模10
1.4原料及产品方案11
1.4.1生产原料11
1.4.2产品方案11
1.4.3产品质量标准11
1.5项目背景及意义12
1.5.1项目背景12
1.5.2项目建设必要性13
1.5.3项目建设的有利条件14
1.6研究范围15
1.7研究结论15
1.7.1初步研究结论15
1.7.2财务评价结论16
1.8主要技术经济指标16
1.9存在的主要问题及建议17
2市场调研19
2.1概述19
2.2产品性能及用途19
2.2.1产品性能19
2.2.2产品用途20
2.3产品供需现状及需求预测22
2.3.1国外LNG供需现状及需求预测22
2.3.2国内天然气产品供需现状22
2.3.3国内LNG产品供需现状24
2.3.4国内液化天然气的生产情况26
2.3.5国内液化天然气产品需求预测27
2.3.6某自治区天然气产品供需情况28
2.4LNG市场价格分析30
2.4.1LNG价格现状30
2.4.2可承受价格分析31
3工艺技术方案35
3.1甲烷化技术方案36
3.1.1甲烷化反应简介36
3.1.2甲烷化反应技术进展37
3.2制冷与液化流程的选择42
3.2.1膨胀机制冷流程42
3.2.2复叠制冷流程44
3.2.3混合制冷剂流程44
3.3LNG储存方案的选择46
4工艺流程47
4.1工艺流程及物料平衡47
4.2流程简述47
4.2.1甲烷化47
4.2.2脱汞47
4.2.3脱水及纯化49
4.2.4LNG液化49
4.2.5LNG产品的储存及装车50
4.3自控技术方案51
4.3.1控制水平和主要控制方案51
4.3.2主要的仪表选型52
4.3.3动力供应54
4.4主要设备选型55
4.4.1设备选型原则55
4.4.2主要工艺设备选择55
4.4.3主要工艺设备一览表58
5原材料、辅助材料和公用工程供应60
5.1原材料60
5.2公用工程规格60
5.3化学品规格62
5.4公用工程消耗量63
6建厂条件和厂址方案65
6.1建厂条件65
6.1.1厂址地理位置65
6.1.2厂址概况65
6.1.3地形、地貌条件65
6.1.4气象条件66
6.1.5地区和城镇社会经济的现况及发展规划67
6.1.6交通运输67
6.2厂址方案68
7总图运输、储运、厂区内外管网及土建69
7.1总图运输69
7.1.1总平面布置69
7.1.2工厂运输71
7.1.3工厂维护72
7.2储运72
7.2.1储存和运输方案72
7.3.2综合仓库72
7.3.3LNG贮存及装卸设施73
7.4厂区内外管网73
7.4.1概述74
7.4.2管道敷设原则及敷设方式74
7.5土建74
7.5.1土建工程方案74
7.5.2建构筑物一览表76
7.5.3三材用量表76
8公用工程和辅助设施方案79
8.1给排水79
8.1.1概述79
8.1.2工厂给水79
8.1.3循环水站80
8.1.4软化水系统81
8.1.5消防水系统82
8.1.6工厂排水82
8.1.7污水处理系统83
8.2供电87
8.2.1供电电源87
8.2.2全厂用电及用电负荷等级87
8.2.2供电电源88
8.2.3供电方案选择88
8.2.4防雷及防静电措施91
8.2.5节电措施92
8.2.6主要电气设备表92
8.2.7设计中采用的主要标准及规范93
8.3电讯94
8.3.1厂区电讯系统组成94
8.3.2厂区电讯设施94
8.3.3设计中采用的主要标准及规范96
8.4供热96
8.4.1供热方案96
8.4.2全厂热负荷96
8.4.3热动力平衡97
8.4.4动力锅炉97
8.5水处理装置98
8.5.1脱盐水系统98
8.5.2脱盐水水质要求99
8.6空压站及制氮站99
8.6.1空压站99
8.6.2制氮站101
8.7采暖、通风和空气调节102
8.7.1设计采用的主要标准及规范102
8.7.2设计采用的基础数据102
8.7.3采暖通风及空气调节工程104
8.8维修设施105
8.8.1机修105
8.8.2电修107
8.8.3仪修107
8.9化验室、安全环保监测站108
8.9.1化验室108
8.9.2安全环保监测站109
8.10火炬系统109
8.10.1概述109
8.10.2火炬系统方案110
9节能111
9.1能耗指标111
9.1.1采用标准111
9.1.2能源实物与耗能工质111
9.1.3单位产品直接综合能耗111
9.2节能措施112
10消防114
10.1编制依据114
10.2工程概述114
10.2.1主要物料和火灾危险性114
10.2.2主要生产装置的火灾危险性类别115
10.3防火措施及消防设施115
10.3.1水消防系统115
10.3.2消防水泵站116
10.3.3泡沫灭火系统116
10.3.4其他消防设施117
10.4火灾报警系统117
11环境保护118
11.1环境质量现状118
11.1.1环境现状分析118
11.1.2企业现状描述与分析118
11.2执行的环境标准与规范118
11.2.1国家和地方有关环保法律法规118
11.2.2环境质量标准119
11.2.3污染物排放标准119
11.2.4监测规范120
11.2.5设计标准和依据120
11.3投资项目污染物排放120
11.3.1施工期间的污染物排放120
11.3.2运行期间的的污染物排放121
11.4环境保护治理措施及方案123
11.4.1施工期防污染措施123
11.4.2生产运行期间防污染措施123
11.5清洁生产分析126
11.5.1生产工艺特点和先进性分析126
11.5.2原料和产品分析126
11.5.3设备先进性分析126
11.5.4综合能耗水平分析126
11.5.5污染物产生及废物回收利用分析127
11.6环境管理及监测127
11.7绿化128
11.8环境保护投资129
11.9环境影响分析129
11.9.1施工期环境影响分析129
11.9.2运营期环境影响分析129
11.9.3事故状态下环境影响分析130
11.10存在的问题及建议130
12劳动安全卫生131
12.1设计原则131
12.2执行标准及规范131
12.2.1国家和地方相关法律、法规131
12.2.2相关标准规范、规定132
12.3环境因素分析133
12.4生产过程职业安全与危害因素分析134
12.4.1主要物料的危害因素分析134
12.4.2生产过程危害因素分析134
12.5安全卫生措施138
12.5.1厂址选择和总平面布置138
12.5.2建、构筑物的火灾危险特性装置及采光、通风设施138
12.5.3电气和电信系统138
12.5.4自动控制系统139
12.5.5消防系统139
12.5.6防火、防爆139
12.5.7防毒140
12.5.8防雷、防静电140
12.5.9防机械伤害141
12.5.10防坠落、防滑141
12.5.11防化学腐蚀和灼烫141
12.5.12防高/低温141
12.5.13防噪声和振动142
12.5.14卫生设施142
12.5.15安全标志142
12.5.16职业卫生警示标志143
12.6安全卫生监督与管理143
12.6.1安全卫生管理机构及定员143
12.6.2安全管理制度143
12.6.3安全、卫生教育及生产投入143
12.6.4重大危险源管理和事故应急救援预案143
12.6.5职业健康监护144
12.7预期效果分析144
13组织机构及定员145
13.1组织机构145
13.1.1公司组织机构145
13.1.2生产组织机构145
13.2生产班制和工厂定员145
13.2.1生产班制145
13.2.2工厂定员145
13.3人员培训146
14项目实施规划147
14.1项目实施计划147
14.2项目实施进度规划147
15投资估算及资金筹措148
15.1概述148
15.2投资估算范围及构成148
15.3投资估算依据148
15.4投资估算说明149
15.4.1工程费用149
15.4.2固定资产其他费用估算149
15.5资金筹措150
16经济分析156
16.1概述156
16.2成本费用估算156
16.2.1成本费用估算依据156
16.2.2成本费用估算基础数据156
16.2.3财务分析的主要数据、参数158
16.3效益及财务评价指标分析159
16.3.1主要报表分析159
16.3.2财务生存能力分析159
16.3.3财务盈利能力分析160
16.3.4项目偿债能力分析160
16.4不确定性分析160
16.4.1盈亏平衡分析160
16.4.2敏感性分析161
16.4.3财务评价结论163
1总论
1.1概述
本项目是焦炉煤气综合利用项目,即以焦炉煤气为原料,采用现代组合净化及分离工艺,通过甲烷化反应,将焦炉煤气中的CO和CO2转化为CH4后提纯并液化,生产合格的LNG产品,富裕的少量富氢气送出界区。
本方案的主要特征是:
通过工艺优化和流程的合理安排以及产品方案的优化选择,降低能耗并充分、完全地利用了焦炉煤气中所有的有效组份,既拓展了焦化的产业链,又提高了焦化副产品的附加值。
流程简单,生产成本低,产品效益好,具有较强抵御市场风险的能力。
1.1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人
1)项目名称
焦炉煤气综合利用节能减排项目
2)项目性质
本项目为新建项目,由某天然气股份有限公司全额出资建设。
3)主办单位情况
主办单位:
某某天然气有限责任公司
企业性质:
有限责任公司
法人代表:
仲文旭
地址:
某区
建设地点:
某区西来峰工业园区
1.2编制依据和原则
1.2.1编制依据
1)某某天然气有限责任公司与中国科学院理化技术研究所签订的《某区焦炉煤气综合利用节能减排项目》技术咨询合同。
2)中国石油和化学工业协会《化工投资项目可行性研究报告编制办法》
3)某某天然气有限责任公司提供的设计基础资料及相关会议纪要。
1.2.2编制原则
1)本着“积极、稳妥、可靠、求实、科学”的原则,充分贯彻低投入、高产出和实际效益最佳化的指导思想,进行多方案的比较和论证,以求得总体方案最佳化。
2)成熟的工艺技术立足于国内,确保技术先进、安全可靠、经济合理,关键技术和设备从国外引进。
3)贯彻“五化”设计原则,努力做到“工厂布置一体化,设备布置露天化,建筑结构轻型化,公用设施社会化,引进技术国产化”,并缩短流程、降低能耗、节省占地、节约投资。
4)认真执行国家有关消防、劳动安全、工业卫生和环境保护的法律法规,“三废”治理做到“三同时”,提高综合利用水平。
贯彻“安全第一、预防为主”的方针,确保项目投产后符合职业安全卫生的要求,保障劳动者在生产过程中的安全与健康。
5)采用节能技术和节能新产品,降低装置运行能耗。
6)提高自动化、机械化水平,保证装置安全稳定运行,减少定员,减轻劳动强度。
1.3生产规模
1.3.1原料供应
根据某市发展规划和现场调查,某市焦炭总生产能力约1910万吨/年。
其中,某市海南区西来峰工业园区焦炭产能约1060万吨/年,2010年将全部投产,可外供焦炉煤气约10~12亿Nm3/a。
(焦炉煤气供应情况详见本报告第五章——原材料供应)。
1.3.2生产规模
1)建设规模:
12.5×104Nm3/h焦炉煤气(10亿Nm3/a)
2)年操作时间:
8000h。
3)操作弹性:
50%~105%
1.4原料及产品方案
1.4.1生产原料
本装置主要的原料为焦炉煤气,由管道输送至装置界区,其组成如表1.1所示。
界区压力6kPa(G)
界区温度30℃
平均分子量11.25
表1.1焦炉煤气组分及含量
组分
H2
CH4
N2
CO
CO2
CmHn
O2/Ar
发热量
kcal/Nm3
组成,V%
58.1
21.41
4.59
8.66
4.38
2.55
0.31
4041
组分
焦油
NH3
萘
苯
HCN
噻吩
H2S
有机硫
mg/Nm3≤
90
200
300
3000
200
微量
100
200
1.4.2产品方案
本项目产品是液化天然气,副产品是燃料气,各产品规模如表1.2所示。
表1.2产品一览表
序号
产品(副产品)名称
产量(Nm3/h)
备注
1
液化天然气(LNG)
40088
23.8万吨/年
2
富氢气
11670
1.4.3产品质量标准
1)LNG产品
本项目的主产品是液化天然气,满足《液化天然气一般特性(GB/T19204-2003)》的技术规格(如表1.3所示)。
表1.3液化天然气一般特性(GB/T19204-2003)
常压下泡点时的性质
LNG例1
LNG例2
LNG例3
摩尔分数/%
N2
CH4
C2H6
C3H8
iC4H10
nC4H10
C5H12
0.5
97.5
1.8
0.2
-
-
-
1.79
93.9
3.26
0.69
0.12
0.15
0.09
0.36
87.20
8.61
2.74
0.42
0.65
0.02
相对分子质量/(kg/kmol)
16.41
17.07
18.52
泡点温度/℃
-162.6
-165.3
-161.3
0℃和101325Pa条件下单位体积液体生成的气体体积/(m3/m3)
590
590
568
0℃和101325Pa条件下单位质量液体生成的气体体积/(m3/103kg)
1367
1314
1211
2)副产品——富氢气
界区压力1.8MPa(G)
界区温度30℃
组成
H288.623%
CO0.008%
CH43.318%
N28.051%
Σ硫≤0.1mg/Nm3
1.5项目背景及意义
1.5.1项目背景
根据某市发展规划,某市焦炭总生产能力约1910万吨/年,每年可外供焦炉煤气约29~36亿Nm3。
由于受甲醇产品(焦化厂均规划以焦炉煤气为原料生产甲醇)市场影响和资金限制,上述大规模的焦炉煤气面临直接被排放的危机,这成为困扰企业和政府的难题。
2009年11月26日,国务院公布控制温室气体排放的行动目标,决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。
在此背景下,某某天然气有限责任公司按某市的发展战略,利用企业自身的优势,决定在某市煤焦化产业集中的重点区域进行焦炉煤气综合利用,建设焦炉煤气煤气制LNG及后续煤深加工等相关项目。
为此,委托中国科学院理化技术研究所开展技术咨询工作,编制《某区焦炉煤气综合利用节能减排项目可行性研究报告》。
1.5.2项目建设必要性
1)节能减排,解决环境污染,社会效益显著
由于焦炉煤气中含有H2S和COS等气体,是强烈的神经毒物,对粘膜有强烈地刺激作用。
长期低浓度接触,引起神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱。
短期内吸入高浓度硫化氢后出现流泪、眼痛、流涕、咳嗽、头痛、头晕、乏力等。
极高浓度时可在数秒钟内突然昏迷,呼吸和心跳骤停。
如果将焦炉煤气直接排放,将造成大气污染,也会造成强烈的温室效应,导致环境破坏,严重地影响当地居民的生活环境。
本项目的实施将彻底解决困扰焦化企业和当地居民的这一难题,达到社会、经济和环境的协调统一。
本项目实施后,将在海南区西来峰工业区建设焦炉煤气综合利用工厂,每小时就可利用焦炉煤气12.5×104Nm3/h(折合10亿Nm3/a),在不考虑副产氢气的情况下,就可节约标准煤48.5t/h(折合38.8万吨/年),扣减装置的生产消耗后,净节约标准煤33.7t/h(折合26.9万吨/年)。
2)变废为宝,经济效益显著
焦炉煤气是炼焦的副产品,其主要成份为H2、CH4、CO和CO2,是一种良好的化工原料和高热值燃料。
但其所含杂质(如各种形态硫、焦油、苯、萘、氨和HCN等)种类繁多,成份复杂,严重影响了其使用范围。
此项目的实施将充分利用焦炉煤气中的有效组分,将CO和和CO2甲烷化获得更多CH4,液化后作为液化天然气(LNG)出售,剩余的富氢气可作为合成氨或炼油厂加氢的原料,提高了焦炉煤气的附加值,经济效益非常可观。
本项目实施后,每年的销售收入为76156.48万元,为某市上缴利税4440.15万元,年税后利润约为6339.98万元。
3)解决液化天然气供给,满足社会经济发展需要
本项目实施后,可获得LNG产品40088Nm3/h(折合3.2亿Nm3/a),可替代93#汽油24.6万吨/年。
1.5.3项目建设的有利条件
1)良好的机遇
我国“十一五”规划纲要提出“节能减排”的要求,指出在“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。
2009年11月26日,国务院公布控制温室气体排放的行动目标,决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40~45%。
这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。
2)显著的社会效益
利用好焦炉煤气,既可以解决焦化工业的污染问题,实现焦化工业的清洁生产,同时又可以提高焦炉煤气产品的附加值,具有化害为利、治理环境和变废为宝、创造效益的双重功效。
符合我国“节能减排”、“建设资源节约型、环境友好型社会”的发展规划。
3)完善的配套环境
本项目厂址位于某市海南区西来峰工业区,区内配套的公用工程条件比较成熟,工业区内水、电、消防及公路规划完善,原料输送便捷,为本工程创造了有利的投资环境。
同时,某市政府对于焦炉煤气的利用非常重视,并给予了大力支持。
1.6研究范围
本可行性研究范围包括:
市场预测;建设方案;生产规模及产品方案;工艺技术方案;原辅材料及公用工程供应;建厂条件及厂址方案;总图运输、储运、电气、电信、给排水、热工、采暖通风等公用工程及辅助生产设施方案;环境保护;安全卫生;消防;项目实施规划及人力资源配置;投资估算以及技术经济分析。
着重对工艺技术方案、市场情况、经济效益三方面进行研究分析,从技术上分析项目的先进性、适用性和安全可靠性;从经济上分析项目的必要性和合理性;从财务上分析项目盈利性和风险性。
1.7研究结论
1.7.1初步研究结论
1)本项目以西来峰区净化厂焦炉煤气为原料,开展海南区焦炉煤气综合利用节能减排,既可以解决焦炉煤气的排放问题,实现焦化厂的清洁安全生产,同时又可以提高焦炉煤气的附加值。
该项目的建设有利于充分有效地利用资源、可实现化害为利、变废为宝,具有经济、环境生态及社会可持续发展重大意义,符合内蒙自治区产业结构调整的政策,具有示范性和代表性。
2)本项目采用物理分离的方法净化焦炉煤气、甲烷化后生产液化天然气;富裕的少量富氢气输出本装置界区进行综合利用。
流程简单,技术可靠,产品能耗低,经济效益好。
3)本项目实施后,既解决了某市焦化企业的后顾之忧,完全、彻底、有效、最大程度地利用了某市的焦炉煤气,又实现了焦炉煤气节能减排,满足某及周边地区的天然气供应,具有显著的经济效益和社会效益,为某和某自治区建设“资源节约型、环境友好型社会”树立了典范。
1.7.2财务评价结论
本项目工程总投资71307.65万元,建成并达产后年均营业收入为76156.48万元,年均总成本费用为65376.35万元,年均利润总额为8453.30万元,年均税后利润总额6339.98万元。
项目资本金净利润率为41.11%,投资利润率为11.40%,项目投资财务内部收益率(所得税后)为14.69%,项目投资财务净现值(所得税后)为4780.41万元,项目投资回收期(所得税后)为7.14年(含建设期),项目资本金财务内部收益率为14.69%,说明此项目有一定的抗风险能力。
综上所述,本项目具有较好的建厂条件,经济效益、社会效益和环境效益显著,本项目的实施具有良好的示范效应,建议予以批准备案,使之早日建成、早日投产、早日见效。
1.8主要技术经济指标
本项目的综合技术经济指标如表1.4所示。
表1.4主要技术经济指标
序号
名称
单位
数据或指标
备注
一.产品规模
1
液化天然气(LNG)
108Nm3/a
3.21
2
富氢气
108Nm3/a
0.93
二.主要原、辅材料用量
1
焦炉煤气
108Nm3/a
8
三.公用工程消耗
1
循环水
106t/a
67.32
2
脱盐水
104t/a
1.6
3
供电
装机容量
kW
5280
年耗电量
106kWh
23.72
4
供汽
3.8MPaG中压蒸汽
104t/a
28.4
5
氮气
106Nm3/a
4.8
6
仪表空气
106Nm3/a
1.6
四.全厂定员
1
生产工人
人
96
2
技术及管理人员
人
24
3
总计
人
120
五.占地面积
总占地面积
m2
146670
约220亩
六.工程建设期
工程建设期
月
18
七.财务基本数据
1
工程总投资
万元
71307.65
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- 焦炉煤气 综合利用 节能 项目 LNG 工厂 可行性研究 报告