大型合成焊割气体可行性研究报告(DOC 169页)

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1、大型合成焊割气体加工项目可行性研究报告1总论 11.1项目名称及主办单位 11.2研究目的 11.3项目背景和建设意义 11.3.1 项目背景 11.3.2项目意义 31.3.3建设可能性 41.4编制依据 51.5研究范围 51.6编制原则 51.7遵循的标准规范 61.8推荐技术路线 111.9研究结论 111.9.1 推荐方案 111.9.2 研究结论 121.9.3主要技术经济指标 131.10实施计划 142自然条件和社会条件 152.1气象资料 152.2水文 162.3地形地貌 162.4交通 173市场分析和价格预测 183.1国内合成焊割气市场情况 183.3液化后运输半径增

2、大 213.4产品价格分析 214建设规模及总工艺流程 224.1原料天然气来源 224.2建设规模 224.3产品方案 224.4总工艺流程 234.4.1 简介 234.4.2总工艺流程的优选 234.4.2.1 制冷方式的确定 234.4.2.2 进站压力的确定 244.4.2.3 工艺流程简述 244.5自动控制 264.5.1 设计原则 264.5.2设计特点 274.5.3主要生产过程检测及控制方案 294.5.4 自控系统的功能 344.5.5 自控仪表选型 394.5.6 电缆敷设方式 414.5.7 动力供应 425工艺装置 435.1原料气调压计量单元 435.1.1 工艺

3、流程及设备选择 435.1.2 自控水平 435.2原料气增压单元 435.3天然气净化单元 445.3.1 天然气脱碳部分 445.3.2 天然气脱水部分 47Z.5.4合成焊割气液化单元 51541 装置工艺流程 51542 自控水平 51543 主要设备选择 525.5冷剂循环单元 525.5.1 装置工艺流程 525.5.2 自控水平 535.5.3 主要设备选择 535.6主要工程量一览表 566辅助生产设施 586.1放空系统 586.1.1 概述 586.1.2流程简述 586.2化验室 586.3维修 586.4消防 586.4.1 消防系统方案 596.4.2 消防措施 62

4、6.5防腐及绝热 636.5.1 设计原则 636.5.2 设备防腐 636.5.3 管线防腐 656.5.4 设备和管线绝热 667公用设施 687.1给排水 687.1.1 水量平衡 687.1.2供、排水方案 697.2.1 概述 697.2.2用电负荷和负荷分级 69723供电电源 707.2.4供配电 707.2.5防雷、防静电接地 717.3通信 727.3.1工作内容与工作界面 727.3.2通信设计方案 737.3.3 通信电源 787.3.4 接地 797.4采暖通风 808总图、运输 818.1总图 818.1.1 总平面布置 818.1.2 道路及场地 828.1.3 绿

5、化设计 828.1.4 防火堤 838.1.5主要技术经济指标 838.2储存、运输 838.2.1 产品储运 838.2.2其它运输 848.3抗震、防渗、防腐的处理 848.3.1 设计原则 848.3.2 设计荷载 858.3.3 建筑作法 858.3.4 结构型式 869节能 879.1综合能耗分析及消耗指标 87Z.9.1.1 综合能耗分析 879.1.2能耗指标 879.2节能措施 8710环境保护 8910.1 概述 8910.2执行标准 8910.3设计原则 8910.4环境保护与污染控制目标 9010.5主要污染源和污染物 9010.5.1 大气污染源和污染物 9010.5.

6、2 水污染源和污染物 9010.5.3 噪声污染源 9110.5.4 固体废物 9110.5.5三废排放量 9110.6环境影响分析 9110.6.1 土壤环境影响 9110.6.2 地下水环境影响 9210.6.3 大气环境影响 9210.6.4 噪声环境影响 9210.7环境保护措施 9210.7.1 施工期间污染物的来源及处理 9210.7.2 正常运行期间污染物的来源及处理 9210.7.3事故状况下污染物的来源及处理 9310.8 绿化 9410.9 结论 9411职业安全卫生 9511.1职业危害分析 9511.1.2 毒性物质危险 9511.1.3 其他危害 9611.2职业危害

7、防护 9611.2.1 总平面布置 9611.2.2 防火、防爆 9611.2.3 其他安全防范措施 9711.3 预期效果 9711.4 建议 9812组织结构和定员 9912.1组织机构 9912.2 定员 9912.3 培训 9913生活、办公设施 10114项目进度安排 10215投资估算与资金筹措 10315.1投资估算 10315.1.1 投资估算范围 10315.1.2 投资估算依据 10315.1.3 建设投资估算 10315.1.4 建设期利息估算 10415.1.5 流动资金估算 10415.1.6 项目总投资（报批总投资） 10415.2 资金筹措及使用计划 11115.

8、2.1 融资方案 11115.2.2 资金使用计划 11116财务评价 11416.1成本费用估算 11416.1.1 成本费用估算方法 114Z.16.1.2 成本估算依据 11416.1.3 项目设计生产成本费用 11516.2 营业收入和税金估算 11916.2.1 营业收入估算 11916.2.2 税金估算 11916.3 财务评价参数 12216.3.1 基准财务内部收益率 12216.3.2 其他参数 12216.4 盈利能力分析 12216.4.1 融资前分析 12216.4.2 融资后分析 12316.5偿债能力分析 13116.6财务生存能力分析 13716.7不确定性分析

9、14216.7.1 盈亏平衡分析 14216.7.2 敏感性分析 14316.8财务评价结论 145Z.1.1项目名称及主办单位主办单位：某县某天然气投资有限公司企业性质：有限责任项目名称：大型合成焊割气体项目项目地点：四川某县天然气化工工业园区项目业主单位某县某天然气投资有限公司成立于 2008年，注册资 本金2000万元人民币，主要从事于投资天然气综合项目的开发、 建设。 1.2研究目的合成焊割气体项目可行性研究的主要目的在于，针对给定的天然 气组成、天然气气量的条件下，以技术先进、节省投资和经济效益为 原则进行全面优化，最终得出优化合理的工艺流程、总图布置、用地 范围、供电方案、给排水方

10、案、投资估算等，在全面分析焊割气的市 场基础上完成整个项目的经济评价，为业主作出正确的投资决策提供 依据。1.3项目背景和建设意义1.3.1项目背景用火焰切割各种尺寸和形状的零件及坯料是许多工业部门不可缺 少的重要工业，我国自30年代从德国进口乙炔装置开始采用乙炔焊接 金属以来，乙炔生产安全，使用技术不断改进完善。进入90年代后焊接气体行业相继出现了以丙烷气、丙烯气、液化石油气、汽油等为主 要成分的代燃气体，有的甚至跳出瓶装气体行业，采用氢 -氧气源焊割 机、等离子焊割等工艺及装备。目前我国焊割气年需求量逐年增加， 各种代燃气体对乙烯市场稍有冲击，但经过8年的实践，乙炔市场仍占据焊割气主要市场

11、。这首先取决于这些替代气体的使用性能，其中 主要的指标是最高火焰温度。在金属气割的火焰加工作业中，乙烯作 为一种传统的气源，具有火焰温度高，热加工效果显著等特点，被工 业界广泛应用于金属的气割、焊接、变形矫正等领域。但是乙炔焰亦 有明显的特点，即电石生产是高耗能高污染产业，乙炔焰的使用安全 性差，耗能大，价格高，生产环境污染严重等。随着现代大工业的发展，在工业燃气领域中，乙炔的弊端对人类 造成的危害日愈严重。乙炔燃气污染重、耗能高、成本高、易爆炸。 如每生产1吨乙炔气，需3600度电和10吨焦碳，将生产3.3吨污染 渣和150吨污染水，同时每燃烧1公斤乙炔气，则排放硫化氢2g，磷 化氢31g的

12、有害气体。我国年供乙炔为100万吨。由此带来的各项消 耗为：电消耗每年：360000万度水污染：15000万吨硫化氢排放：2000吨 磷化氢排放：31000吨电石渣排放：330万吨从国家目前积极倡导减排节能的角度，乙炔用于工业焊割工艺已经不适合继续发展。1.3.2项目意义合成焊割气是目前中国增长最快的工业合成焊割用产品，这对优 化我国的工业生产结构，有效解决工业生产配套产业健康快速发展、 解决生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥着 重要作用。对某而言，充分把握国家西部大开发战略和能源结构调整 战略实施的机遇，利用本地资源优势发展天然气工业，具有以下几方 面的意义：（1）实现资

13、源优势向经济优势转化某地理位置偏僻，工业生产水平落后，经济优势不明显，有丰富 的天然气资源，目前天然气利用率低，用气量少，通过发展合成切割 气体工业，能够使某的天然气资源得到充分利用，从而变资源优势为 经济优势。（2）改善工业用焊割气结构，提高工业焊割质量合成焊割气体工业，不受管网限制，经济合理，使焊割生产过程 清洁、经济、方便的综合效益，更广泛地服务于工业企业。（3）改善大气环境，创建绿色中国随着工业的快速发展和国家评估标准的逐步提高，大气污染治理 压力大、形势严峻。天然气在燃烧过程中基本不排放二氧化硫，因此， 积极推进合成焊割气体工业，扩大天然气的利用范围和领域，对于改 善城市大气环境，创

14、建绿色中国具有积极意义。(4) 确保焊割生产安全与稳定随着管道燃气、钢铁加工行业的发展，焊割行业气源需要量将会 越来越大，发展合成天然气焊割气体工业，可灵活机动、经济合理地 满足众多企业需求，保证供气的稳定和安全。(5) 拉动产业发展，促进经济增长建设合成焊割气体项目不仅能更好的满足全省对工业焊割生产需 求，也是西南地区扩大天然气利用范围的途径之一。合成焊割气体工 业经济效益可观，在促进某经济增长的同时，对拉动本地区运输业、 制造业等相关产业的发展，促进焊割科技水平的提高，都将发挥重要 的作用。1.3.3建设可能性1. 充足的原料保障和良好的依托条件本项目位于四川某县天然气化工工业园区，利用中

15、石油中卫贵 阳管道的天然气作为主要生产原料，中卫贵阳管道输送规模为150 X108mVa ;本工程生产液化焊割气体约 3.9 X08m/a，而且中石油川西气 矿和广元市天然气综合利用工业园区管委会签订有协议，全力支持广 元市天然气工业园区建设，因此本项目原料供应充足、协调便利。2. 市场充足随着我国工业的高速发展对催化增效的功能性天然气在机械制造 业、金属加工、工业燃料（发电、工业窑炉），汽车燃料等方面将会有 一个较大的需求和发展。以天然气为主要原料生产的焊割气替代乙炔 （火焰切割）等将是天然气利用的又一个重要领域。合成焊割气项目技术成熟，安全性能高，用途广泛，市场前景广 阔。四川、重庆、陕西

16、、云南、贵州等地对合成焊割气都有大量的需 求。3.不产生环境污染本工程燃料气燃烧产生部分烟气，采用高空放空；生产污水量很 少，而且在去除浮油后作为 MDEA卜充用水，少量的生活污水在处理达 标后外排；废渣只有每年少许的分子筛，只要深埋即不对环境产生任 何污染。1.4编制依据1. 合成焊割气体项目可行性研究报告编制委托书2. 建设单位提供的其它基础资料。1.5研究范围本研究的范围包括：合成焊割气厂的天然气净化、工艺系统的优 化、焊割气的储存和运输、总图布置、给排水和消防系统、污水处理 系统、供电方案、通信系统、自控系统、放空系统等合成气厂内的所 有内容。1.6编制原则(1) 积极采用国内外先进、

17、可靠的工艺技术，提高工程技术水平,确保经济合理、安全可靠；保证产品质量和收率，方便操作和管理。(2) 关键设备选用进口设备，其余设备，在满足工艺技术要求的 前提下，优先选用国产设备。尽量降低投资、减少占地面积。(3) 遵守国家法令、法规及有关标准和规范，在国内标准、规范 没有明确规定时参照ASMEAPI、NFPA勺国际规范执行。(4) 采用国内外先进的自动控制系统，主要生产过程采用全自动 控制，确保装置处于最佳工况下运行；减少管理人员，简化管理体制， 在满足生产的条件下，尽量减少操作人员，以降低运行管理费用，提 高管理水平。(5) 辅助生产设施尽量依托已建长呼线已有的设施；(6) 充分考虑HS

18、E做到安全设施与主要工程设计、施工、投产 三同时。1.7遵循的标准规范(1) 石油化工项目可行性研究报告编制规定(2) 天然气净化厂工程项目可行性研究报告编制规定Q/CNPCGHY 0205-1999SY/T0048-2000SY/T0011-96SY0009-2004(3) 石油和天然气工程总图设计规范(4) 气田天然气净化厂设计规范(5) 石油地面工程设计文件编制规程(6)气田地面工程设计节能技术规定SY/T6331-1997(7)工业企业总平面设计规范GB50187-93(8)天然气脱水设计规范SY/T0076-2003(9)干粉消防系统NFPA 17(10)石油天然气工程设计防火规范G

19、B50183-2004(11)建筑设计防火规范GB50016-2006(12)输送流体用无缝钢管GB/T8163-2008(13)石油化工企业环境保护设计规范SH3024-95(14)环境空气质量标准GB3095-96(15)大气污染物综合排放标准GB16297-96(16)工业企业卫生防护距离标准GB11654-11666-89(17)工业企业厂界噪声标准GBJ12348-1990(18)低温绝热压力容器GB18442-2001(19)钢制焊接常压容器JB/T4735-1997(20)普通粉末绝热贮槽JB/T9077-1999(21)压力容器无损检测JB4730-97(22)低温液体贮运设备

20、使用安全规则JB6898-1997(23)低温液体容器性能试验方法JB/T3356.1-1999(24)大型焊接低压贮罐的设计及建造，压力容器安全技术监测规程API-620(25)高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范GB50196-93(26)建筑火火器配置设计规范GB50140-2005(27)自动喷水火火系统设计规范GB50084-2001(28)水喷雾火火系统设计规范GB50219-95(29)干粉火火系统设计规范GB50347-2004(30)建筑给水排水设计规范GB50015-2003(31)室外给水设计规范GB50013-2006(32)室外排水设计规范GB50014-2006(33

21、)生活饮用水卫生标准GB5749-2006(34)污水综合排放标准GB8978-1996(35)油气厂、站、库给水排水设计规范SY/T0089-96(36)公路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2002(37)丿矿道路设计规范GBJ22-87(38)控制室设计规定HG/T20508-2000(39)自动化仪表选型规定HG/T20507-2000(40)仪表供电设计规定HG/T20509-2000(41)仪表系统接地设计规定HG/T20513-2000(42)砌体结构设计规范GB50003-2001(43)建筑结构荷载规范GB50009-2001(44)混凝土结构设计规范GB50010-20

22、02定(45)建筑抗震设计规范GB50011-2001 （2008 年版）(46) 钢结构设计规范GB50017-2003(47) 建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001(48) 化工、石油化工管架、管墩设计规定HG/T 20670-2000(49) 构筑物抗震设计规范GB50191-93(50) 建筑地基基础设计规范GB50007-2002(51) 建筑地基处理技术规范JGJ79-2002/J220-2002(52) 石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范SH 3068-95(53) 油罐区防火堤设计规范SY/T 0075-2002(54) 石油化工防火堤设计规范SH 3125-2

23、001(55) 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS 102:2002(56) 建筑桩基技术规范JGJ94-2008(57) 程控电话交换设备安装设计暂行技术规定YDJ20-88(58) 国内卫星通信小型地球站 VSAT通信系统工程设计暂行规Y D5028-96(59) 通信局(站)雷电过电压保护工程设计规范YD/T5098-2001(60) 民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-94(61) 滩海石油工程通信技术规范SY/T0311-962000(62) 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T50311 -(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)(70)(7

24、1)(72)(73)(74)(75)(76)(77)(78)(79)(80)(81)(82)工业企业程控用户交换机工程设计规定CECS 09:89供配电系统设计规范GB50052-95低压配电设计规范GB50054-9510kV及以下变电所设计规范GB50053-943110kV高压配电装置设计规范GB50060-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92建筑照明设计标准GB50034-2004建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）电力工程电缆设计规范GB50217-94通用用电设备配电设计规范GB50055-93油田防静电接地设计规范SY/T0060-92石油

25、化工企业设计防火规范GB50160-92石油设施电气装置场所分类SY0025-95米暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范SY0007-1999钢质储罐罐底外壁阴极保护技术标准SY/T0088-95涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T 8923涂装前钢材表面预处理规范SY/T0407-97中、高泡沫消防系统NFPA 11A二氧化碳消防系统NFPA 12(83) 喷淋系统的安装NFPA 13(84) 固定式水喷淋消防系统NFPA 151.8推荐技术路线合成焊割气厂主要功能是将经过净化、脱重烃(C3+)后的天然气进行进一步净化处理，在脱除酸气和水后进

26、行液化，再添加合成气， 运输外销。本次研究推荐的技术路线包括：推荐采用 MDEA法技术路线 脱二氧化碳及硫化氢；脱水工艺推荐采用两塔分子筛流程；液化工艺 推荐采用混合冷剂的液化工艺；液化焊割气储存推荐常压低温储存工 艺；加入合成剂，运输推荐槽车运输方案。1.9研究结论1.9.1推荐方案合成焊割气厂推荐工艺主要包括：进站调压计量单元、原料气增 压单元、天然气净化单元、焊割气合成单元、焊割气液化单元、制冷 单元、液化焊割气储存、装车单元。进站天然气首先经过调压计量单 元，该单元实现对进站天然气的调压和交接计量；经过计量稳压后的 天然气进入原料气增压单元，原料气增压至4.8MPa左右后进入天然气 净

27、化单元，在该单元对天然气进行脱碳、脱 HS、脱水处理，脱碳、脱 H2S推荐MDEAT艺，脱水推荐两塔流程的分子筛脱水工艺，再生气推 荐使用经过回收压缩的BOG经过净化的天然气进入焊割气合成单元，合成完成后进入焊割气液化单元，焊割气液化推荐混合冷剂液化工艺，混合冷剂由冷剂循环单元提供，冷剂压缩机采用电机驱动的压缩机；液化后的焊割气进入储罐储存，储罐选用 2座常压低温储罐，单座罐 容5000帛，配以BOG缩机，对BOG进行增压后进分子筛干燥器分子 筛用于再生，通过合成系统，依靠低温泵实现装车。1.9.2研究结论合成焊割气体生产工艺为封闭作业，不产生“三废”污染环境，在替代乙炔燃气方面不仅仅体现在工

28、业切割燃气中能够大幅度降低成 本提高经济效益，更总要的是应用节能环保合成天然气焊割气可大幅 度降低CO、SO的排放，能有效确保生产安全和焊割产品质量，对当 前及今后节能减排具有重要的意义。建设合成焊割气体生产项目，还提高了企业和地方的经济效益，对当地的经济发展以及解决就业都具有重要的意义。因此，我们认为：(1) 本项目的实施，符合国家政策。(2) 装置原料来源稳定、可靠。装置建成后，某天然气可得到合理 利用。(3) 产品需求量大，市场前景良好。(4) 工艺技术先进、可靠。(5) 本项目严格执行国家、地方和行业有关安全、卫生、消防的法 律、规范和要求，采取了必要的防范措施，建成后可保证人身安全和

29、生产安全(6) 本项目产品附加值高，符合市场需求，主要技术经济指标均好 于行业基准值，说明本项目的经济效益较好，并具有一定的抗风险能 力，因此本项目在经济上是可行的。综上所述，本研究报告认为，该项目是可行的。1.9.3 主要技术经济指标主要技术经济指标见表1.9-1。表1.9-1主要技术经济指标一览表序号名称单位数量备注-一一规模4 3x10m/d120(0C、101.325kPa)二二二年操作时间d330-三液态焊割气产量t/d820四产品压力MPa.G 0.2五装置的操作弹性80%- 105%六占地面积2 m129421.67七工程总投资万元499381工程费万元466862其它费用万元5

30、0393预备费万元42444建设期利息万元736序号名称单位数量备注5流动资金万元25166建设与生产交叉期年17建设期年18资本金财务内部收益率%51.268资本金净利润率%53.459投资回收期（税前）年4.1610投资回收期（税后）年4.821.10实施计划本报告按120Xl04mVd投资编制，在建设过程中，可分期实施，一 期建设规模为27/0京加，满足四川周边地区用户需求；达到设计规 模后，可辐射到全国范围内的用户需求。Z.2自然条件和社会条件2.1气象资料(1) 气候条件某县属中亚热带湿润季风气候区，全年热量丰富，雨量充沛，四 委分明。便垂直差异大，时空分布不均，灾害性天气频繁。主要

31、特点 是：春季温暖，风高物燥多干旱；夏委炎热多雨水，夏旱突出，时有 春夏早，间有伏早；秋季潮湿多雨，常有秋绵和洪涝；冬季寒冷，少 雨干燥多寒潮。(2) 气温据县气象站资料，全县平均气温16.9 C,气温年际间相差大，季节相差大，八月平均最高温度27.1C,极端最高气温在七月，为39.3 C, 最低在一月为6C,极端最低气温出现在十二月为-4.6 C ,境内无霜期 长，多年平均为293天。境内各地貌类型单元气候受南北同一季风影响，气温随着海拔高 度增加而降低，霜期随着海拔上升而递递增。(3) 光照全县年平均总日照数为1560.5小时，平均日照率为35%太阳总辐 射量为87.8千卡/CM。(4)

32、某县降雨充沛，但时空分布不均。多年平均降水量达 1030.7 mm最多为九月195.4 mm最少为十二月9.0 mm地域分布为南少北多， 北部东溪为1236.9mm南部元坝为823.4mm降水量随着海拔高度的上 升而递增。2.2水文某县因地质构造、地形地貌，以及以降雨充沛著称的气候特点等自然条件，境内江河纵横，切割强烈。据查，全县境内有两江12条支流和180多条溪沟，流程648千米，均属嘉陵江水系。其中境内最 大的河流为嘉陵江，由剑阁县经某县鸳溪镇入境，斜切某县西南一角， 全长71.8千米，流域面积539.2千米；第二大河为东河，由旺苍县张 华镇入境，由北向南流经十几个乡镇，全长110千米，流

33、域面积764.4 千米；全县流域面积在150-390平方公里的有插江、张滩河、严家河 三条较大河流，分别流经元坝、歧坪、龙山注入东河和渠江，全长86.2 千米；流域面积在50-100kmi的支流九条，全长93.9千米。境内河流及其支流构成“树枝状”密布全县，水能蕴藏量丰富。年平均降水总量26.5亿m，全县水资源总量为238.89亿用，是全省 水资源和水能蕴藏最丰富的县之一。2.3地形地貌该县地形复杂多样，属低山为主的低中山深丘窄谷长梁地貌。境 内地势由东北向西南华侨，群山起伏，山峦重叠，深谷交错，沟壑纵 横。以回水-石门-歧坪为界，南北呈现出两种 然不同的地貌类型。北部低中山 区：嘉陵江、东河

34、之间，横亘着以九龙山背 五峰山、龙亭山、尖山子和大龙岗山五座大山，山岭总体呈北，东北弧形走向， 三面围括西南两江深丘平台地区，全县最高峰九龙山海拔1377.5m;最低为唤马东河边，海拔400米，河流阶地不发育，多为“V”形窄谷，切 割较大,沟长谷窄，山顶多呈桌状方山，山顶较平，山腰多呈梯形平台。南部低山深丘：最高为河地琳琅山，海拔946.4;全县最低为东河边 王渡场,海拔357.1米，河谷较为开阔，沿河阶地发育较好，是沿江河农 田分布的主要地段。地质结构为以略等厚互层的蓬莱镇组沙泥岩出露为主，形成中山窄谷,以城岩石的砂岩石、泥岩出露为主，形成高丘窄谷，以灰棕紫色 沙泥岩风化物沉积于河流两岸，形

35、成河流阶地。2.4交通某县公路主骨架国道212线、四川旅游北环线苍剑青唐公路、苍巴线纵贯全境，全县等级公路达3030公里，内河航运里程302.5公里， 客运里程69公里。拟建的兰（渝）海高速公路纵贯南北，以县城为中心 的交通网络四通八达。3市场分析和价格预测3.1国内合成焊割气市场情况我国在20世纪70年代初已着手研究石油气替代乙炔的工作，在 切割的改进，切割工艺的总结方面取得了一定的进展。其发展方向分 为二类：（1）混合燃气类，通常是乙炔、丙炔、丁二烯、乙烯等和其他烃 类的混和物。（2）石油烃类，主要是丙烷、丙稀、丁烷、丁烯、天然气。也曾 有过汽油切割等。据统计，我国目前仍有85%勺工业燃气

36、沿用乙炔，年供乙炔 2800 万瓶（5Kg/瓶）；东南亚等发展中国家的工业燃气业以乙炔为主，国内 外市场均潜力巨大。由LPG（丙烷、丙烯和烷烯烃液化气）液化石油气 替代乙炔气，无疑是工业技术发展得一大进步，但是没有完全达到充 分节能效果，尚有30%r右未充分燃烧的CH气体分子污染大气并造成 能源浪费，用作工业燃气并非是替代乙炔的优化抉择，而是一种很大 的浪费。工业燃气的发展经历了六大技术：第一代乙炔；第二代为丙烷、 丙烯和多组份液化石油气；第三代为含毒性以及水性添加剂的烃燃气； 第四代为添加水河油性混合添加剂的烃燃气；第五代为油性混合增效烃燃气；第六代运用系统工程达到性能全功能替代乙炔烃燃气国

37、内以及包括从美国引进的第三代和第四代添加剂主要有两大 类：水性及其改型-水油混合性为一类；另一类含有二甲苯、甲苯、苯、 硫、高锰酸钾、丙酮等毒性组份，有损于环保和人身健康。切割预热时间比乙炔短，不含有毒性成份且环保节能是鉴别优劣 工业燃气添加剂的试金石，经过产业化实践和市场竞争的考验，以优 胜劣，目前国内大部门劣质燃气已经被市场淘汰。这种劣质燃气的致 命弱点：温度不超过2950C，无法全功能代替乙炔，只能切割且预热 慢；而熔接不过关，只能用偏氧化焰焊接，因此机械强度不达标；大 厚度热矫太慢；甚至含有毒性、故很难取得用户认可。LX-6合成天然气焊割气体是以天然气为主要原料气，配以更符合 焊割技术

38、要求的功能增效剂，属于第六代工业烃燃气。3.2产品市场分析我国的天然气目前主要应用于居民燃气、化肥生产，而电厂发电， 汽车燃料尤其是工业切割替代乙炔等方面，由于技术原因，应用范围 及用量还很小。目前，用于化肥生产的天然气约占消费总量的 42%用 于城市燃气的天然气约占15%而发电及其他工业应用方面的天然气使 用比例较低。但未来随着催化增效的功能性天然气技术的不断进步， 我国天然气消费结构和需求将呈现较大的变化。天然气利用领域广泛。随着我国工业的高速发展对催化增效的功 能性天然气在机械制造业、金属加工、工业燃料（发电、工业窑炉） 汽车燃料等方面将会有一个较大的需求和发展。以天然气为主要原料 生产

39、的焊割气替代乙炔（火焰切割）等将是天然气利用的又一个大重 要领域。为了满足国民经济的发展需要和环境保护的要求，天然气能 够广泛应用在诸多领域和节约天然气能源的催化增效的功能性天然气 技术的开发和推广应用迫在眉睫。我国天然气的科学利用、有序发展和提高资源的利用效率，给催 化增效的功能性天然气技术产品的发展带来了前所未有的机遇和发展 空间。大力发展高技术产业，促进传统产业升级，提高高技术产业在工 业中的比重，推进企业清洁生产，从源头减少污染物的产生，实现由 末端治理向污染预防和生产全过程控制转变，促进企业能源消费与资 源优化利用，控制和减少污染物排放，提高利用效率。目前我国应用合成焊割气替代乙炔气

40、用于金属加工，与较发达国 家有很大差距，这样巨大的市场前景和机遇就摆在我们面前，建设一 个能支持这个市场的燃气催化增效产品和技术研发基地对该项目的技 术发展具有重要意义。合成焊割气项目一次投资高，但回收期短，技术成熟，安全性能 高，用途广泛，市场前景广阔。四川、重庆、陕西、云南、贵州等地 对合成焊割气都有大量的需求。本项目的建成，将辐射重庆、云南、贵州、湖南、湖北等周边省市的切割气市场。3.3液化后运输半径增大合成焊割气（液态）下与气态下的比较：（1）合成焊割气密度426kg/方（2） 1方水容积的合成焊割气折算标态下气体为620方；（3） 1吨合成焊割气折算标态方：1弋.426 620=14

41、55方；（4） 18立方的合成焊割气槽车标方：18 25080%=360（方；从上面数据可以看出，随着合成焊割气体市场需求不断增大，合 成焊割气体液化后，体积大大缩小，市场运输半径更大，满足不断增 大的市场需求。3.4产品价格分析定价策略：经过市场调查及对生产成本的测算，我们把合成焊割 气体（液态）的出厂价初步定为 0.40万元/t，约2.8元/Nm3 （气态）, 主要考虑以某为中心，1000km为半径的辐射区内的销售市场。4建设规模及总工艺流程4.1原料天然气来源本合成焊割气项目主要原料天然气来自于某天然气有限公司的某 门站，根据中石油分配给某的天然气指标以及某的实际用量情况，某 天然气有限

42、公司为本项目提供的天然气是有保障的。原料天然气气样分析见表4.1-1。表4.1-1原料天然气气样分析表组分mol %组分mol %甲烷（CH）98.00C+以上0.000乙烷(C2HH)0.99氮气（Nl）0.36丙烷(C3H)0.09二氧化碳（CO）0.50异丁烷(i-C 4H0)0.010He0.028正丁烷（n-C 4H10）0.013氢（H2）0.003异戊烷（i-C 5H）0.004硫化氢（HS）0.000正戊烷（n-C 5H12）0.004一氧化碳（CO0.000压力：2.1MPa （a）,温度：40C4.2建设规模年生产量3.9 X108m，合成气厂建设规模为合成焊割气体（液态）

43、27万t/a ;年操作日为330天，设计弹性80%-105%4.3产品方案本项目液化工艺采用混合冷剂的液化工艺；充分吸收国内外先进 的合成焊割气体工艺和生产经验，装置产品为液化合成焊割气体。4.4总工艺流程441简介该项目的设计规模为 120xl04mVd，装置设计负荷范围为80%105%本项目采用混合制冷工艺。为了减少设备现场安装工作量，保证 安装质量和易于移动，工艺系统的全部设备将最大程度的采用撬装。 在压缩机的选用中，主要有电驱动压缩机和燃气轮机驱动压缩机，燃 气轮机驱动压缩机投资大，维修工作量大，故本项目推荐电驱动形式。混合冷剂液化工艺优势在于它采用了简单的制冷循环过程，并可 以很快达

44、到平衡热启动。该工艺简单、工艺过程的自平衡的能力强、 操作简便化。另外，此种工艺过程可以适应宽范围原料气组分的变化。 先进的专有技术可以确保在流量设计范围内的高效制冷率与稳定性。 4.4.2总工艺流程的优选合成气厂主要工艺优化主要体现在：制冷方式的优化、储存方式 的优化、操作压力的优化。4.4.2.1 制冷方式的确定在合成焊割气液化过程中，制冷方式是决定工艺成败的关键，目 前在工业上根据其制冷方式，可以分为膨胀制冷和冷剂制冷，其中冷剂制冷又可以分为多级冷剂串级制冷、氮气制冷、混合冷剂制冷通过比较，本项目推荐采用混合冷剂的液化工艺。液化合成焊割气在常压下沸点大约为-120 C,目前储存有两种工

45、艺，一种是常压低温储存；另一种是带压子母罐储存。鉴于子母罐储存方式工艺简单，故本项目推荐采用常压储存方式。 442.2进站压力的确定根据目前设计基础资料，进气压力约为 2.1MPa,而对于合成焊割 气液化工程来说，设计压力的确定要综合考虑投资和能耗，从能耗角 度来说，由于对压力位能综合使用，因此肯定是进气压力越高能耗越 低，那么制冷系统必然变小，从而降低制冷系统投资，特别是在不增 加压力等级的前提下，总体装置投资也必然随着压力升高而降低。对 于本项目，进气经过稳压计量装置，为了保证装置操作稳定性、经济 性，建议实际操作压力定为 2.1MPa442.3工艺流程简述合成气厂按照功能可以分为原料气调

46、压计量单元、原料气增压单 元、天然气净化单元、合成焊割气合成单元、合成焊割气液化单元、 冷剂循环单元和液化合成焊割气储存单元。1）原料气调压计量单元原料天然气，经过调压稳压在2.1MPa进入原料气分离器，分离液 排污进入污水处理单元，初步分离后的天然气经过计量进入原料气增压单元。2）原料气增压单元原料天然气2.1MPa进入原料气增压单元，经过一级增压，增压到4.8MPa冷却分离，进天然气净化单元。3）天然气净化单元天然气净化单元主要包括天然气脱硫和天然气脱水两个部分a天然气脱硫部分来自调压计量单元的天然气经过过滤器精细过滤后，进入脱硫单元进行脱硫处理，本工程选用 MDE吸收脱硫工艺，天然气由塔

47、底进入 MDE吸收塔，塔顶喷入MDE溶液，脱硫后的天然气经过冷却分离进入 脱水部分，富MDEA经过再生循环使用。b天然气脱水部分来自脱硫部分的天然气进入分子筛干燥塔进行脱水处理，脱水工艺采用分子筛两塔流程，以4A分子筛作为吸附载体，12h干燥、6h再 生，5h冷吹，1h备用，脱水后天然气的水露点降至-100 C以下，以防 止后续的液化单元中生成水化物而造成冻堵，分子筛再生选用干气进 行同压再生，再生后的天然气经过冷却分离后增压返回脱水系统。4）天然气液化单元经过脱水净化后的天然气进入冷箱进行合成焊割气合成，再液化处理，液化工艺采用的是混合冷剂单级制冷工艺。5）冷剂循环单元混合冷剂循环单元是本工

48、程最为关键的技术之一，混合冷剂包括甲烷、乙烷（乙烯）、丁烷、戊烷及氮气，冷剂采用了三级离心压缩机 压缩循环工艺。离心压缩机三级压缩的出口都设置空冷器，将出口温 度冷却至46 C，冷却后所得到制冷剂，将各级冷凝制冷剂汇集到混合 制冷剂分离器，供合成焊割气液化使用。6）液态焊割气储存单元3本工程储存单元包括：储罐包括 5000m常压低温罐2座，可储存7天的产量，配备BOC压缩机，储存过程中产生的BOC经过压缩至1.8MPa 返回分子筛干燥器用于再生和冷吹，之后送入燃料气系统及返回冷箱 再次液化。7）合成系统、装车系统液化后的合成焊割气被送入储槽，在储槽装车泵和装车台之间，通过集成加注系统，加入增效

49、剂。装卸站配有柔性软管，一个用于充 装液体，一个用于蒸气回流。4.5自动控制4.5.1设计原则1）严格遵守国家的法律法规，执行国家及现行的标准、规范；2）仪表及自动控制系统将满足工艺生产过程及生产管理模式的要求，采用先进适宜的技术，确保人身、装置与设备的安全；3）对于易燃易爆危险场所电气仪表的选型与安装，严格按照有关 标准执行。4.5.2设计特点4.521 先进性1）针对液化合成焊割气监控系统压力高、温度低、危险性高和易 滞后的特点，采用了 DCS系统模块控制，实现危险的分散，操作和管 理的集中。由控制界面直接操作，完成对液化合成焊割气站场全场的 重要工艺参数的显示、控制、报警以及各环节的逻辑

50、联锁、保护控制、 监控及运行的管理，实现全厂过程参数的精确控制。2）采用智能安全仪表系统 SIS，可以与智能现场设备进行通讯， 减少操作人员暴露在危险区域的机会，并增加过程的可用率。3）采用现场总线技术，使系统的投运及仪表的调试极为方便，同 时还节省了连接电缆，降低成本。4.5.2.2 安全性气站的工作环境较恶劣，本系统担当安全重任而不允许它发生异 常现象，影响生产、造成事故。因此设计把安全性放在首位，考虑了 以下几个方面：1）设计可靠的控制方案，包括紧急刹车系统 EDS、火灾及可燃气 体检测系统、声光报警系统、事故处理、不间断电源 UPS设置三级安 全设计：I级 可燃气体检测报警；H级 设备

51、安全报警及联锁；皿级中央控制系统安全报警及联锁2）选择使用的检测仪表、控制设备、过程控制站、工程师站和操 作员站采用运行可靠性高的设备，确保系统在恶劣的工作环境下，仍 能正常运行。3）与消防系统连锁控制，以保证发生事故时造成的危害降低到最 小程度。4）分级的用户权限操作和安全提示确认机制，避免因使用过程中 的误操作造成损失。4.523可靠性本系统通过冗余配置保证系统运行的可靠性：1）电源冗余：过程控制站控制器机箱、网络互联单元机箱的供电 均可冗余配置。2）控制器（CPU）冗余：CPU冗余配置，主控设备与后备设备间的信 息通过专用的通讯线路进行同步和跟踪，确保无扰自动切换。3）I/O 冗余:系统

52、可通过多功能板卡实现数据采集和控制点的冗 余配置。4）通讯接口冗余：每台控制器及网络互联单元的控制卡均有两个 以太网物理接口，可接入相同或不同的网络交换机。5）操作站冗余：系统配置多个操作站，实现并行操作。此外，通过对事故预警、连锁逻辑控制预先设置分配中断级别,一旦事故发生，保证优先处理紧急故障。4.5.3主要生产过程检测及控制方案本工程采用集散控制系统 DCS对工艺装置、辅助生产设施灯进行 集中监控、控制，对工艺流程、工艺参数、历史趋势进行显示报警。4.5.3.1 DCS 系统功能1）工艺过程变量PID参数调节、系统的复杂控制功能以及逻辑、 顺序控制功能；2）天然气流量计算与处理；3）先进的

53、人机对话功能，标准的控制组态工具，动态工艺流程、 工艺参数及设备相关状态的显示；4）能与第三方控制系统（压缩机组控制系统、冷箱控制系统、火 灾及可燃气体检测报警系统等）通过标准通信接口进行可靠通信，进 行数据采集和系统进监控；5）显示报警一览表、实时趋势和历史曲线图，并进行数据储存和 处理；6）打印生产报表、报警和事件报告；7）与ESD紧急停车系统、FGS火灾和可燃气体检测报警系统进行 通信；8）完善的系统自诊断和自维护功能，在操作员工作站或工程师站 显示自诊断状态和结果。系统各个设备，包括操作员站，控制站都有在线更换功能，即使这些设备在更换是，也不影响DCS系统的正常运 行；9）具备在线组态

54、修改功能，在不影响装置正常生产的情况下，完 成相应组态的下装任务。4.532 DCS系统配置1）DCS空制器采用一对控制器和电源组成的冗余控制器，一个控制器为主控制 器，另一个为备用控制器。控制站具体配置数量根据输入输出信号确定。2）DCS网络1、系统级（主站）网络：采用符合IEC标准高速以太网 HSE（TCP/IP）,进行1: 1冗余配置，在需要的地方利用光纤连接。2、现场级总线：采用符合IEC标准基金会现场总线 FF H1、HART 协议。3、 其它总线网络：Mod Bus、Device Net（设备网）网络连接第三 方的独立系统，如气相色谱仪、分析仪、MCC设备等。4） DCS I/O

55、硬件1、FF I/O :所有现场I/O仪表主要使用基金会现场总线 FF H1与现场设备（变送器、执行器、传感器和其它I/O ）互连。2、标准型I/O :在不能使用FISCO现场仪表的场合，使用信号为 离散或模拟信号的经典型I/O的输入或输出模块，模块数量将保持在 最少程度。对于进入 Division 1 区的信号，要求采用标准IS布线施 工方式连接IS屏障。3、无线I/O :为减少仅用于监控的仪表（非控制回路/启动装置仪 表）现场安装时间，在需要的场合使用 Emersion智能型无线网络。5）DCS计算机硬件/软件控制系统采用Dell电脑，控制室内配置1台工程师站、2台操作 员站、1台应用/历

56、史记录工作站、磁带备份驱动器，网络打印机和相 应的辅助设施，各工作站配有必需的软件包，能够执行用户所需的任 务。6）通讯电缆采用双绞电缆首尾相联组成冗余的通讯回路，实际负载不超过最 大负载能力的40k 50%正常工作时，冗余环状的两条数据高速通路 同时并行运行，各自承担一半通信负载，当其中一路故障时，另外一 路自动承担全部通信负载。4.5.3.3紧急关断系统（ESD根据国家规范和关于合成焊割气体生产、储存和处理的NFPA 59A标准（2001版）的要求，设计紧急关断系统。紧急关断系统采用三冗余可编程序控制器，双电源的冗余结构， 互为热备。安全等级为SIL3级（TUV6级）。在操作站上能监视联锁

57、动 作及报警显示；ESD系统采用事故安全型，检测端和执行端采用正常带 电，事故断电的原则；在 ESD上还设置旁路功能，以便于系统启动、 操作、维修。紧急关断系统（ESD分为4级，即：（1）1级关断（ESD-1为全站关断。该级关断由合成焊割气液化 站的火灾或爆炸引起，该关断级别最高。终端设备除应急支持系统（延 时关断）外全部关断并紧急放空。此级别关断手动启动。ESD-1级按钮 设有明显的标志及警告牌，并有保护装置防止误操作。（2）2级关断（ESD-2为工艺关断。该关断由气体严重泄漏或关 键工艺参数异常引起的全站停产的关断。它可由操作人员手动启动。也可由火气控制逻辑自动启动。除能执行本级关断功能外

58、，ESD-2级关 断将能触发ESD-3及 ESD-4级关断。ESD-2级按钮设有明显的标志及警 告牌，并有保护装置防止误操作。（3）3级关断（ESD-3为工艺段关断。该级关断由工艺段故障或 生产系统的重要装置故障引起，可手动或自动启动。除能执行本级关 断功能外，ESD-3级关断将能触发ESD-4级关断。ESD-3级按钮设有明 显的标志及警告牌，并有保护装置防止误操作。（4）4级关断（ESD-4为单元关断。该级关断由单个设备故障引起。此级别关断仅关断故障设备，而不影响其它设备的正常操作。ESD-4 级关断可手动或自动启动。某一级别的关断指令均不引起较高级别的关断，只能引起本级别 及所有相关的较低

59、级别的关断。4.534 火气监控系统（F&G）F&G系统用于探测和报告火情、可燃气体泄漏以及液态合成焊割气 溢出。F&G系统由现场探测设备和中控室安全监控盘组成，控制逻辑由火灾盘中的控制器实现。现场火气探测设备探测到可燃气体泄漏、火 情或液态合成焊割气溢出时，发出信号给安全监控系统，以声光形式 报警，提示操作人员确认火情，以采取相应措施诸如启动消防泵阀， 开启泡沫、消防喷淋装置等消防设施去通知 ESD完成有关的紧急关断。现场探测设备包括：可燃气体探测器、感温、感烟探测器、火焰 探测器、低温检测探测器、手动报警站等可燃气体探测器主要安装在主工艺装置区、储罐区、装车区等可 能有可燃气体泄漏的场所。三频红外火焰探测器主要安装在主工艺装置区、储罐区、装车区。 电视监控也作为火灾检测的手段。低温探