新建年产20000t国际标准级

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1、新建年产20000t国际标准级液体食品CO2装置项目建议书 2011 . 10.10目录1. 项目建设的目的和意义. 32. 市场初步预测分析.53产品方案和生产规模.104工艺技术初步方案.115原材料、燃料和动力的供应.136建厂条件和厂址初步方案.147公用工程和辅助设施初步方案.158环境保护.16.9工厂组织和劳动定员估算. 1610项目实施初步规划.16.11投资估算和资金筹措方案. . .1712经济效益和社会效益的初步评价.1813结论与建议.19.1项目建设的目的和意义二氧化碳（CO2）是较丰富的化学物质之一，其来源分为天然的和化学反应过程中产生的两种。CO2的物理状态有气态

2、、液态、固态三种，在常温常压下是无色略带酸味的气体。在标准状态下，一立方米CO2气体重1.9769Kg，在一个标准大气压下，其升华温度为-78.5，临界温度为31.1，临界压力为7.3967Mpa,相对分子质量为44.01。不能燃烧，容易液化，密度是空气密度的1.53倍。在临界温度以下加压，可使CO2气体液化为无色的液体CO2。根据CO2质量，用途不同，可分为工业级和食品级二种，根据CO2物理状态又可分为气态、液态、固态（干冰）三种形式。实际上C02是一种可利用的宝贵资源,已被世界有关组织列为人类最亲和的气体之一,并已在化学工业、食品工业、机械加工、石油开采等领域大量应用，但目前全球C02年利

3、用量不足1亿吨,这是一个很大的浪费。我国的C02真正出路,是以3R(减量化Reduce、再利用Reuse、资源化Recycle )为原则,形成CO2产业结构链,达到循环经济的标准。如今,大力开发利用CO2这一资源的热潮正在我国掀起,工业级与食品级液体1.1.食品级CO2主要用在：1.2.1饮料和啤酒行业：饮料和啤酒行业是食品CO2主要市场，目前我国饮料和啤酒消费量远远低于发达国家，随着我国人民生活水平的日益提高，这一行业对食品CO2的需求将会以每年25%以上的速度增长。1.2.2 烟草行业：随着环保要求的提高以及对食品添加剂的严格要求，为食品CO2进入烟草行业提供了很大的机遇，液体食品CO2用

4、于烟丝膨化可使每箱香烟节约2.5-3.0kg原料烟丝，而且烟丝膨化质量也有很大的提高。卷烟行业以年产3000万箱计算约需CO2 190万吨/年。1.2.3 防腐保鲜行业：食品级C02或其制成的干冰还是食品、蔬菜、水果、水产品真正绿色产品防腐保鲜的首选,在速冻食品、冷藏运输、医疗冷冻、粮食的杀虫与贮存领域也可大显身手。 随着二氧化碳应用领域的不断拓宽，市场发展前景越来越好，目前用于饮料、烟草、食品冷藏保鲜、焊接保护、发泡剂、植物气肥、消防等行业的需求强劲。若以350公里为我厂CO2产品的服务半径，在此区域内，目前还没有高品质的CO2生产企业，整个河北省目前只有四.五家小型CO2生产企业,而我厂的

5、生产能力远不能满足市场需求。同时我厂脱碳改造项目完成后,CO2气体将有大量富裕，因此充分回收利用CO2，既可以满足日益增长的市场需求，给企业带来经济利益，同时，也减少温室气体排放，具有良好的环保效益。2市场初步预测分析2.1产品国内、外市场供需现状，近期、远期需要量及主要消费去向的初步预测2.1.1国外对CO2利用的概况美国是世界上最大的C02生产国和消费国,现有90多套生产C02装置,总生产能力约800万吨/年,主要为合成氨厂、石化厂、乙醇厂、天然气加工厂等副产C02。美国C02生产装置的西欧C02消费量约200万吨/年,其中80%以上为液体C02, C02气体来源主要以天然气井分离的C02

6、和合成氨厂副产C02为主。在西欧各国中德国C02产量最大,有30余家液体CO2工厂。西欧C02市场今后几年消费增长幅度估计在3%4%。国外CO2消费分布情况见表1.区域 食品工业 饮料、啤酒 油气井操作 金属加工 钢铁 灭火、气雾剂 其他美国 46 20 11 5 8 日本 12 17 44 12 西欧 68 8 2.1.2国内对CO2利用的概况我国拥有可以开发利用的CO2资源非常丰富。主要来源为(1)合成氨厂脱碳工序排放气；(2) CO2气田气(3)酒精厂、啤酒厂排放废气；(4)制氢装置副产气；(5)石灰石锻烧窑气；(6)石油化工副产气。70至80年代,国内合成氨厂、酒精厂开始回收利用C02

7、,其生产规模均在3000吨/年以下，基本为自产自用或以销定产,当时国内CO2产销量不足 3万吨。90年代初,国内C02产销量迅速增长到20万吨以上,市场初具规模。随着我国工农业经济的多元化发展,国内C02需求呈现快速增长。至1997年底,国内50多家中型合成氨厂已建成了34套C02回收装置,总产能约23万吨/年,其中最小规模仅1000吨/年,最大规模为3万吨/年,万吨以上9套。国内酒精厂、啤酒厂也有百余家安装了C02回收、精制装置,总生产能力达18万吨/年,其中最大规模为2万吨/年,大部分为1000吨/年；炼油厂、石化厂也建成或在建大型C02生产装置10余家,约占国内C02商品量的50%。华东

8、石油地质局利用江苏黄桥C02气田、东北石油地质局利用吉林万金塔CO2气田开发的南北两大气田气C02产品也先后投入市场,总生产能力在15万2.1.3国内CO2消费分布和结构我国国内市场需求量、消费结构各省市差别较大。沿海开放城市、经济发达省份需求量较大,其消费结构因各省市工业结构不同而不同。广东省CO2市场较活跃,全省CO2生产能力在10万吨/年以上。1997-2002年间CO2年均消费增长估计在10%左右。其中碳酸饮料占27.77%;啤酒7.36%;冷冻7.61%;干冰17.4%;卷烟10.67%;焊接占25.28%;粮食包装储运占11.05%;其他用途6.52%。江苏省CO2市场和结构与广东

9、基本相似。而上海C02年消费在5万吨/年以上,近几年年均增长在11%左右。山东现拥有CO2生产能力在年产10万吨左右,其中啤酒和碳酸饮料占30%;烟草30%冷冻、冷藏15%;焊接10%;油田驱动6%;气体肥料6%;医药、消防等3%。东北地区主要用于焊接35%,油田驱动气21%,饮料和啤酒22%,大棚蔬菜用气体肥料18%,其他用途4%。浙江现有CO2主要使用有：工业气体保护焊领域，约达整个浙江市场的60-70%左右，主要分布在宁波、舟山、温州、台州等沿海工业、造船业发达的城市；其次是食品加工领域，如：啤酒、饮料生产、烟丝膨化行业。主要分布在杭州、温州、宁波等地。河北省市场上质量指标主要执行为GB

10、/T605293（工业级）、GB10621-89（食品级），尚未有国际标准级(食品饮料协会（可口可乐）标准)产品。目前河北省内及周边山东省CO2生产厂家仅有几家,且装置多属八、九十年代产品,供应商货源大多称产品能达到国标GB10621-89食品级要求，但是实际上大多数省内及周边地区山东等生产厂家、供应商的CO2产量低,品质不高、且质量不稳定，因此，主要都销向工业领域。2.2.CO2消费趋势饮料和啤酒是食品级CO2的主要消费市场,根据美国可口可乐公司提供的最新数据, 目前我国饮料和啤酒年人均消费量只有5kg,远远低于发达国家150kg的年人均消费水平。中国饮料年人均消费量仅为美国的1/2.5,而

11、中国人口是美国的5倍,因此中国饮料消费量应是美国的12.5倍。饮料对食品级CO2的巨大需求,预示着其市场前景的十分广阔。据统计,目前美国C02年需求总量已达450万吨,其中食品级C02为320万吨,而我国目前C02年总产量不足100万吨。按美国人均消费水平估计，我国食品级液体CO2需求量将达到数百万吨。随着我国人民生活水平的不断提高,饮料行业对CO2的消费量年均增长速率将会超过25。饮料对食品级CO2的巨大需求,预示着其市场前景十分广阔。烟草行业也为食品级C02的应用提供了很好机遇,随着环保要求提高以及对食品添加剂要求更趋严格,目前已逐步采用食品级C02替代氟利昂进行烟丝膨化。采用食品级C02

12、膨化的烟丝不仅质量好,而且可使每箱香烟节约2.5-3.0kg原料烟丝，浙江卷烟厂已经在2001年将原氟利昂膨化设备全部改成了CO2膨化设备，我国不少烟厂近两年都相继将原来的氟利昂膨化设备改为CO2膨化设备，卷烟行业以年产3000万箱计算约需CO2 190万吨/年。因此CO2在烟草工业具有十分良好的推广前景。食品级C02或其制成的干冰还是食品、蔬菜、水果、水产品防腐保鲜用绿色产品的首选,另外在储存速冻食品、冷藏运输、医疗冷冻等领域也可大显身手。CO2气体保护焊一直是我国重点推广的技术项目之一，CO2气体保护焊与其它焊接方法相比，具有焊接成本低；生产率高；焊接变形小；适用范围广等优点。是一种高效节

13、能新工艺,现占CO2消费量的20左右，是我国CO2第二大消费市场。今后五年，该行业用气量预计增长在11左右。C02超临界萃取技术在中药、食品、香料、石油化工、生物化工、环境化工等方面已取得突破性进展。作为一种新型低成本、易分离萃取技术,将越来越受到人们的青睐,为食品级C02也提供了用武之地。CO2消费市场潜力很大，不少领域才启动或正在开发应用，如：（1）用CO2作气肥可促进农作物生长，提高产量，改良品种。（2）用作CO2果蔬保鲜剂。（3）CO2用作油田助采剂。（4）代替氟氯烃用作发泡剂。（5）用于污水处理。（6）用于生产无机化工产品，其产品广泛用于冶金、化工、建材、轻工、电子、医药、机械等行业

14、。（7）在有机化工方面的应用。（8）用于超临界清洗。（9）作为防腐剂另外超临界CO2还可用于染色织物、于燥剂、反应促进剂、玻璃制造中的防裂剂、生产聚合物。随着我国经济的腾飞和人民生活水平的日益提高,对CO2的需求量将会不断增加,市场前景一直看好。2.3产品销售和市场前景的初步预测2.3.1.发展趋势液体CO2消费市场潜力较大，常规用量将会进一步增加，新的应用领域不断涌现。我公司在地理位置上有较大优势，北京、天津、石家庄、济南及环渤海城市等用量较大的地区和周边山东、山西、河南部分地区都处于我们的销售半径内；生产条件上，我们有较先进的生产设备，拥有充足、稳定、品质较好的气源及有力的技术支持。因此，

15、我厂产品在货源的稳定性、价格、运输上都有较好的竞争力。当前，我们首要问题应首先实现进入市场，进而逐步进军高端食品市场，在高端市场占有一席之地，提高产品附加值，打响产品知名度。2.4产品价格的现状及销售价格初步预测2.4.1.我国CO2价格各地差距较大,由于我国CO2市场形成较晚(真正形成为90年代,跨国公司来投资CO2生产厂以后),加上CO2产品需要保温、保压条件下运输,目前还没有形成全国统一的市场格局,其价格因地域不同而高低悬殊。2003年,市场比较活跃的地区,如广州、深圳市场价格高达15002000元/吨,山东、上海、江苏等地价格一般在1000元/吨左右。在一些欠发达地区,则仅有50060

16、0元/吨。全国平均价格为700800元/吨。随着我国CO2生产能力的逐年扩大,一些大的生产厂家和用户正在努力改善贮运装置,适于长距离运输的大型槽车越来越多,全国统一的大市场在2-3年内即将形成,一些小型生产厂将会逐渐被淘汰,具有一定实力、又善于经营的合成氨厂、酒精厂、石化厂、气田厂将分庭相争,合成氨厂因资源丰富，质优、成本低,在市场竞争中将处于优势地位。2.5省内市场价格分析河北省液体CO2在工业领域销售价位，基本在500-650元之间；高端食品行业，销售卷烟厂价位约为700-900元左右。根据液体CO2运输费用（每公里0.75元计算，400公里运费为300元左右每吨），液体CO2的最佳销售半

17、径应在400公里以内。3产品方案和生产规模3.1产品质量指标及拟建规模产品方案：国际标准级食品级液体CO2；产品规模：20Kt/a；63t/d； 产品质量：符合国际饮料协会液体CO2质量标准。具体质量标准见附表。3.2.对生产规模的初步分析 我厂正在实施的产能扩建后，日产液氨将达520t/d, 尿素达760t/d, 现有装置副产CO2回收率以70%计每天达43万m3，按尿素装置760t/d计算，消耗CO230.5万m3，剩余CO2资源可生产液体CO2约6万吨。可以满足3万吨液体CO2装置的需求。CO2气体平衡表见 因此，根据市场需求和我厂资源现状，新建液体CO2装置规模拟定为20kt/a，并预

18、留扩建余地。4工艺技术初步方案4.1原料路线和生产方法简述原料气采用合成氨和甲醇生产中副产的CO2气体，根据同类厂对净化原料气的分析，其组成如下：组 分 含 量 组 分 含 量CO2 98.4% H2S 未检出（0.01 mg/m3）CO 0.30.4% 甲苯 6.3 mg/m3O2 5PPm 邻二甲苯 0.24 mg/m3总烃（甲烷） 0.14（1400PPm） COS 46mg/m3苯 5.8mg/m3 SO2 未检出（0.01 mg/m3）对、间二甲苯 2.7 mg/m3 从以上气体成分看，总烃达1400PPm，芳香族物质15.04 mg/m3，均是国际标准的七百倍以上。需增加脱烃净化装

19、置，将烃、苯及其他含氧有机物在较低温度下燃烧，使之符合可口可乐标准，由于脱烃催化剂对硫非常敏感，要求进脱烃前的气体含H2SCOS0.1 mg/m3，且 (1)采用目前国际上公认的新型催化氧化净化技术,催化净化塔采用新型内冷却单元,使床层温度分布均处于适宜的反应区域,正常生产热量平衡,减少了电炉使用量,延长了催化剂寿命,降低了消耗;(2)设置了新式塔外换热器,杜绝了塔内换热式结构反应装置因换热器漏而造成的产品不合格和催化剂寿命短的缺陷;(3)采用冷量自平衡式精馏提纯装置,无需外供冷媒,装置冷量自平衡,能耗大幅下降;(4)采用中科院己成功运行多年的催化氧化配套铂钯催化剂。(5)具有数家工业化生产的

20、实例,产品品质经大连化学工业气体质量监督检验中心检验多项指6建厂条件和厂址初步方案6.1厂址方案选择的初步意见本装置建设在河北xx化工有限公司尿素厂区界内，附示意图。6.2合成氨厂基本情况及建设的有利条件合成氨厂是一家以煤为原料的氮肥企业，合成氨脱碳装置改造后， CO2气量除用于尿素生产外，还有部分富裕CO2气体放空。因此充分回收利用CO2，既可以满足日益增长的市场需求，给企业带来经济利益，同时，也减少温室气体排放，具有良好的环境效益。合成氨厂员工具有丰富的实践生产经验，为装置的安全稳定运行提供了基本保障，公用设施齐备，无须新增土地征用，地理条件和气候条件满足二氧化碳装置建设要求，建厂条件好，

21、投资省。7公用工程和辅助设施初步方案7.1公用工程初步方案和原则确定水、电、汽公用工程和给排水等辅助设施立足本厂现有设施。工业用水使用循环水，电力供应依托降压站和低配；蒸汽使用原低压蒸汽管线。7.2土建初步方案和原则确定本项目建设在河北xx化工有限公司尿素厂区界内。分别设灌装区、机房、设备区、操作控制室。在压缩机厂房，布置CO2压缩机、冰机和空压机。该厂房主体厂房面积1018平方米，室内净高6.5米，可布置1台CO2压缩机和1台冰机和空压机等其他一些小型传动设备。并配置相应的起重设备。脱硫、催化氧化、液化、提纯等工序的设备布置在室外，贮槽灌装布置在汽车容易进出的位置，贮槽可采用立式槽减少占地面

22、积。操作控制室可考虑配DCS控制，设置在装置的东头。8环境保护本项目不但利用了二氧化碳资源，减少二氧化碳排放，其生产过程无三废排放，符合清洁生产的要求。所有用水并入循环水系统。失效的脱硫剂由厂家回收处理。9工厂组织和劳动定员估算 装置的操作工定员9人，设置为一个班，四班三倒，24小时运行。操作人员全部由车间负责管理。装置的日常管理、检修维护依托车间完成。10项目实施初步规划10.1建设工期初步规划液体CO2装置建设期为45个月，从设备生产厂家咨询得知，压缩机等传动设备交货期需要4个月，因此为争取主动，提出如下方案： 立项完成、设计，1个月； 订货、招投标、土建；2个月； 除压缩机外，设备到货安

23、装、配管，调试1个月； 压缩机到货安装，试车、全流程打通，验收，1个月；13.1结论合成氨厂在生产过程中副产大量优质CO2气体,随着国内CO2市场需求量的迅速增长, CO2正在成为一种高附加值产品,因此应引起高度重视。CO2生产设备多为合成氨厂的常用设备,生产工艺不复杂,合成氨厂可根据本厂具体情况因地制宜建装置。CO2生产过程中所用的净化剂、脱水剂、制冷剂等辅助化工材料,均为合成氨厂比较熟悉、常用或本厂自产的产品,水、电、汽(气)等公用工程用量少,不影响现有生产装置的正常生产,因此合成氨厂建设CO2产品生产装置具有建设周期短,投资省,综合效益高的优势，可迅速形成新的经济增长点。13.2建议目前CO2市场正在启动中，合成氨厂CO2装置的建设正赶上这一波市场，但是仅仅20Kt/a的产能远不能满足市场需求，建议在本装置投产后，立即着手扩大能力，争取在2年内使CO2产业达到40Kt/a以上的规模，占领本省及周边市场的制高点。