某某氮肥厂节能减排技术改造项目可行性研究报告

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1、-目 录第一章 总 论11.1项目背景11.2项目概况3第二章 市场预测与产品规模72.1 市场现状72.2建设规模14第三章 厂址状况153.1厂址地点153.2厂址地形地貌特征153.3地质、地震条件153.4气象及水文资料153.5气候163.6占地情况163.7城镇规划和社会环境条件163.8交通运输条件163.9公用设施依托条件16第四章 工艺技术方案184.1概述184.2韶氮节能减排技改工程内容204.3工艺技术方案234.4技术经济与环境效益分析38第五章 总图布置与运输415.1总平面布置415.2道路435.3给排水445.4供配电与自动控制45第六章 环境保护496.1编

2、制依据496.2环境现状506.3技改前主要污染源、污染物及采取的环保措施506.4本次技改工程节能减排措施516.4节能减排环境效益分析526.5环境管理53第七章 劳动安全卫生与消防547.1劳动安全卫生547.2消防56第八章 组织机构与人力资源配置598.1组织机构598.2人力资源配置608.3职工培训60第九章 项目实施进度及招标方案619.1项目实施进度619.2招标方案63第十章 投资估算与资金筹措6410.1投资估算6410.2资金筹措64第十一章 财务评价6511.1财务评价依据、基础数据与参数选取6511.2节能减排收入、销售税金及附加6511.3成本估算6611.4财务

3、效益分析6611.5不确定性分析6711.6财务评价结论68第十二章 社会评价6912.1项目对社会的影响分析6912.2项目与社会的互适性分析7012.3项目对公平的影响7112.4社会评价结论71第十三章 风险分析7313.1项目主要风险因素识别7313.2 风险程度分析7313.3 降低风险的主要措施75第十四章 研究结论与建议7614.1结论7614.2建议77附表10-1：固定资产投资估算表附表10-2：投资使用计划与资金筹措表附表11-1：节能减排利用收入表附表11-2：固定资产折旧费估算表 附表11-3：无形资产摊销估算表附表11-4：总成本费用估算表附表11-5：利润与利润分配

4、表附表11-6：项目投资现金流量表附表11-7：财务计划净现金流量表附图：项目区域位置图节能减排技改项目工程平面布置图-第一章 总 论1.1项目背景1.1.1项目名称某某氮肥厂节能减排技改项目1.1.2项目承办单位概况某某氮肥厂.，于2008年1月4日经湘潭县工商行政管理局注册，成立湖南有限公司，具有独立法人资格，注册资金3000万元人民币，所有拍卖财产（土地、房产、设施设备等）全部过户到湖南有限公司。公司拥有固定资产2600万元，职工总人数380人，其中具有大中专学历和中级职称以上的人达195人。其主导产品韶峰牌碳铵、副产品液氨远近闻名，深受广大用户好评，湘潭10多万亩农田用肥基本上由韶氮供

5、应，其产品供不应求，为伟人故里的经济发展及农业丰收作出了巨大的贡献，并先后被各级政府授予“优质产品”、“农民满意产品”、“纳税先进单位”、“重合同、守信誉单位”、“文明先进单位”、“技术改造先进单位”等各种殊荣128次。.作为湘潭唯一的一家氮肥厂，湖南有限公司为湘潭及周边地区的农业发展作出了巨大的贡献。产品还远销浙江、河南、河北、云南、湖北、广东、广西等省份。1.1.3编制原则a)遵循国家关于环境保护的政策，符合国家有关的法律法规及相关的标准与规范；b）从实际出发，充分考虑社会、环境效益与经济效益的统一；c）处理工艺路线与设备选型合理、可靠、先进；d）对各项数据进行技术与经济比较，为项目决策提

6、供科学依据；e）力求减少投资、节约能耗、降低处理成本，提高经济效益；1.1.4编制依据a) 国家计委推荐使用的投资项目可行性研究编制指南b) 国家发展改革委、建设部颁发的建设项目经济评价方法与参数（第三版）；c) 国家和地方制订的有关法规、规范和标准；d)相关专业设计规范及生产技术要求；e)湖南省咨询中心与某某氮肥厂签订的咨询合同；f)项目运作方案及项目单位提供的相关技术基础资料。1.1.5项目提出的理由与过程由于历史原因，土法上马建厂，建厂时基本上未考虑环保问题，因此，环保治理欠账太多，有些污染相当严重。并且韶氮的废水排放口位于湘江的支流涟水河的上游，因此，如何治理韶氮的污染，减少污染物的排

7、放总量，引起了韶氮全体干部职工的高度重视，也引起了市、县环保部门的高度关注。近年来，因国家大力提倡发展循环经济，节能减排，保护环境，国家对采用高新技术改造的单位，加大了优先贷款、低息、贷款甚至贴息贷款等方面的政府扶持力度。因此韶氮本着发展循环经济、保护环境实现产品结构调整的宗旨，决定利用国家的扶持政策，改进生产工艺，以达到减少污染物排放，保护环境的目的。1.1.5项目建设的必要性某某氮肥厂每年向环境排放大量工业废水和工业废气。不仅造成了资源能源的较大浪费，而且对周围环境造成了较大的污染，同时也对企业的发展不利。国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定明确指出，“要大力发展循环经济，要按照减量

8、化、再利用、资源化的原则，根据生态环境的要求，进行产品的设计与改造，促进循环经济的发展。在生产环节，要严格排放强度准入，鼓励节能降耗，实行清洁生产并依法强制审核”。因此该企业进行节能减排技术改造完全必要。同时经过技术改造后该企业将具有参与市场竞争的强大优势。1.2项目概况1.2.1项目地点湘潭县云湖桥镇七里铺。1.2.2技改内容、规模1.2.2.1技改内容a)醇烃化工程醇烃化工艺技术，就是设置一套甲醇合成装置，将原料气中的CO、CO2和H2反应，副产一定量的粗甲醇，而净化气CO、CO2降低到0.30.7%，再过醇烃化反应装置，将CO、CO2降低到10PPm以下，然后直接送入氨合成。b)三水闭路

9、循环工程三水闭路循环工程主要为：一是将造气洗气水、脱硫工序除尘废水经过沉淀，冷却塔降温、生物氧化后作为压缩冷却排管冷却用水、脱硫工序煤气除尘用水与造气洗气水。二是将变换、吸氨排管冷却水收集加入除藻类药物再经冷却塔降温后，作为碳化塔水箱用水。三是该厂现有一台10T/h蒸气锅炉，锅炉烟气除尘水经简易沉淀后外排，排放量为40m3/h。本次技改拟将沉淀池加以改造，并增加旋流板脱硫除尘塔进行锅炉烟气除尘脱硫，除尘废水经处理后循环使用。c)两气回收制热工程合成氨生产间歇制气过程中，大量吹风气排空，每吨合成氨吹风气放空多达5000 m3，放空气体中含CO、CO2等。同时弛放气、合成放空气各含有大约43.1%

10、CH4及7.2%的氨，可用来作吹风气余热回收的助燃气体。项目新增一台废气燃烧炉，将收集的合成弛放气、贮坛放空气，送入该炉燃烧（在此前增设补燃装置，原始升温时使用），以稳定炉内温度在900950oC，并通入造气吹风气，形成的高温烟气经蒸气过热器、余热锅炉、水加热器送入烟囱排放。燃烧炉采用矮方炉结构，炉内布设陶瓷填料的蓄热床，利用炉内取热，分步配风技术，使入炉吹风气实现低温、分步燃烧，所产热量全部用于加热水或蒸汽。d)变压吸附脱碳工程变压吸附脱碳工艺技术，是利用在一定的压力下吸附剂选择性吸附CO2，而压力下降后能解吸的原理，脱除原料气中的CO2，使其降低到0.20.4%的范围。e)煤气脱硫制硫泥工

11、程目前国内煤气脱硫方法较多，但脱高硫均采用湿式氧化法。该厂现有脱硫工艺为稀氨水脱除法，脱硫吸收液直接排放。本次技改拟采用无机膜过滤法，去除废水中的硫化物。1.2.2.2技改规模年产4万吨合成氨。1.2.3项目总投资项目固定资产投资为6117.98万元，其中：建筑工程费(构筑物)550万元，设备购置费3591万元，安装工程费1224万元，工程建设其他费用299.8万元，预备费453.18万元。 1.2.4主要技术经济指标各项主要技术经济指标见表1-1。表1-1 主要技术经济指标一览表序 号指标名称单 位指标备注1合成氨产品规模t /a400002生产区用地面积hm26.28合94.2亩3总建筑面

12、积m216328.0其中利用建筑面积m2170.04建构筑物占地面积m223110.4其中利用构筑物占地m2580.05建筑系数%36.806绿地率%20.007用电负荷k-kW.h/a435008用水量m3/d0.8万9劳动定员人38010固定资产投资万元6117.9811技改前后对比技改前煤耗t78000技改后煤耗t73000技改前废水排放量万t380技改后废水排放量万t200技改前废气排放量万Nm31220技改后废气排放量万Nm3105012节能减排收入万元675正常年13利润总额万元301正常年14项目投资回收期年13.7415财务内部收益率%4.86第二章 市场预测与产品规模2.1

13、市场现状2.1.1供需现状2.1.1.1合成氨合成氨是基础化工原料，主要用于生产氨肥、复合肥的原料，氨作为工业原料可用于制药、炼油、合成纤维、合成树脂、含氮无机盐、冷冻剂等。目前合成氨的生产规模主要集中在中国、俄罗斯、美国、印度等国，约占世界总产量的一半以上。我国合成氨的生产能力和产量已世界第一。2007年国内合成氨产量约为5159万t，2005-2007年间年均增长3.9%（各年产量如下表2-1），1998-2007年合成氨产量年均增长率5.63%。表2-1 2005-2007年国内合成氨产量年份产量（万t）20054596.2520064936.8120075159年均增长(%)3.9数据

14、来源：中国统计年鉴2007等。农业对化肥的需求是合成氨工业发展的持久推动力。世界人口不断增长给粮食供应带来压力，而施用化学肥料是农业增产的有效途径。氨水（即氨的水溶液）和液氨本身就是一种氮肥；农业上广泛采用的尿素、硝酸铵、硫酸铵等固体氮肥，和磷酸铵、硝酸磷肥等复合肥料，都是以合成氨加工生产为主。我国是人口大国，粮食安全历来是摆在我国人民面前的首要课题。要保证粮食安全，首先是要保证粮食生产能够自给自足，而不能依靠进口。2007年以来的全球粮食危机充分证明了这一点。而要保证粮食安全，在耕地资源有限的条件下，需要依靠提高单产来实现，施用化学肥料是提高单产的重要手段。据国家统计局统计，2007年我国耕

15、地面积约1.2亿hm2，其中有效灌溉面积（指具有一定的水源，地块比较平整，灌溉工程或设备已经配套，在一般年景下，当年能够进行正常灌溉的耕地面积）57179.3千hm2，有效灌溉面积比上年增加1070千hm2。2005年，全国有效灌溉耕地化肥施用量4766.2万t，其中氮肥2229.3万t，复合肥1303.2万t（如下表），分别占全部化肥施用量的46.7%和27.3%，二者合计施用量为3532.5万t。同时可以发现，各用肥总量呈逐年增加的趋势。氮肥施用量：2005年比1980年增加了1295.1万t，复合肥：2005年比1980年增加了1276万t。氮肥和复合肥施用总量的持续增长是国内合成氨工业

16、规模不断扩大的主要原因。表2-2 我国农田化肥施用量基本情况（1980-2005）年 份有效灌溉面 积(千hm2)化肥施用量(万t)氮 肥复合肥磷 肥钾 肥198044888.11269.4934.227.2273.334.6198544035.91775.81204.9179.6310.980.4199047403.12590.31638.4341.6462.4147.9199549281.23593.72021.9670.8632.4268.5200053820.34146.42161.5917.9690.5376.5200154249.44253.82164.1983.7705.7399

17、.6200254354.84339.42157.31040.4712.2422.4200354014.24411.62149.91109.8713.9438.0200454478.44636.62221.91204.0736.0467.3200555029.34766.22229.31303.2743.8489.5200656109.3200757179.3数据来源：中国统计年鉴（2007）、中国统计公报2006、2007。注：化肥施用量按折纯量计算数量。复合肥按其所含主要成分折算折纯量。国外客户对我国化肥的需求也是合成氨工业发展的重要动力。在我国各种肥料中，除钾肥受资源量限制外为净进口外，氮

18、肥、复合肥、磷肥均为净出口。2007年，尽管国家采取了较为严厉的出口关税政策，但受国际市场价格高涨因素影响，我国尿素出口量达到525.7万t，比之前的最高年份2004年还增加了33.3%，同比提高284.6%；氯化铵总出口量为42.6万t，同比增加193.8%；硫酸铵出口量105.2万t，同比增加95.5%；磷酸二铵出口量197.1万t，同比增加150.8%；磷酸一铵出口量193.4万t，同比增幅307.2%；三元复合肥的出口量59.9万t，同比增幅为207.2%。2.1.1.2甲醇甲醇是重要的基础有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二

19、甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。目前，其作为清洁燃料也越来越受到重视。根据美国休斯敦石化咨询公司发布的2006年全球甲醇分析报告预测，2006年全球甲醇需求量为3800万t左右。在国内，因受国际石油价格高涨的影响，我国石油进口快速增长的压力加大，为保障能源安全，国家提出了重点发展煤基醇醚燃料、甲醇制烯烃及煤制油的战略设想，并已开始进行工程开发示范。在此背景下，我国“十一五”甲醇项目建设不断加快，生产能力和产量增长迅速。2007年全国甲醇产量达到1076.4万t，是2004年的2.44倍，比2006年增长41.9%；2007

20、年甲醇进口量84.5万t，出口量56.3万t，表观消费量1104.6万t，比2006年增长41.95%，是历年来增长最快的一年。表2-3 我国甲醇产量及消费量（2005-2007年） 单位：万t分类200520062007产量535.6758.51076.4表观消费量665.6852.51104.6进口量136112.784.5出口量5.4519.056.32.1.2 需求预测2.1.2.1合成氨未来我国合成氨主要仍应满足于国内市场的化肥领域制造氮肥和复合肥的需要，因此氮肥和复合肥的产量基本决定了合成氨市场的前景。受资源约束，预计化肥出口将受到更严厉的限制，加之国际化肥价格上涨引起的全球化肥生

21、产增产，将逐步改变化肥的供需关系而引起国际化肥价格下跌，因此，化肥出口规模将会逐步缩小，氮肥和复合肥的产量规模主要还取决于国内农业用肥总量。这样，可通过国内农业氮肥和复合肥施用量的变化来预测合成氨的需求量。但是，这并不包括合成氨作为化工工业原料而带来的需求。农业化肥施用总量取决于农田有效灌溉面积和单位面积耕地的施用量。2007年，我国农田有效灌溉面积57179.3千hm2，比2006年增加1070千hm2。近三年农田有效灌溉面积持续增加，这既是政府加强实施粮食安全战略，加大农田基础设施投入，使耕地可种植性不断增强的结果，又是农业比较效益提高导致农民投入增加的结果。在2008年上半年国务院审议并

22、原则通过的全国土地利用总体规划纲要（20062020年）中，规划从保障粮食安全、经济安全和社会稳定出发，提出了坚守18亿亩耕地红线的目标，到2010年和2020年，全国耕地保有量分别保持在1818亿亩和1805亿亩目标。这反映了政府对粮食安全的高度重视，因此，在政府财政实力进一步增强、支农政策进一步加强的具体措施下，未来我国有效灌溉面积仍将会增加。在本预测中，以年均增长1000千hm2预计至2015年的有效灌溉面积。为保证粮食高产，未来仍需要向耕地持续投入大量化肥，但是，单位面积耕地化肥施用量的大小并非持续增加。滥施化肥不但不能有效增产反而会导致土壤理化性状改变，造成严重的环境污染，促使施肥技

23、术提高或用有机肥进行部分替代，因此，单位面积耕地化肥施用量存在一个施用上限，国际化肥安全施用上限为225 kg/ hm2，我国早就超过了这一上限值，可见利用率很低，大部分化肥贡献给了土壤和地下水，从而导致农产种植成本上升、品质下降、种地效益下降、环境污染等负面问题的出现。从表2-2各年数据分析，1995年以来，每千公顷有效灌溉农田氮肥施用量在396-410t区间波动，中值约为405t，可见单位面积耕地氮肥施用量基本稳定，如果农业施肥技术提高，或有机肥替代，该值可能进一步下降。而单位面积有效灌溉农田复合肥施用量则一直处于稳定增长的态势，1995-2005年间，年均增长5.7%。2003-2005

24、年年均增长4.8%，增长率有缩小趋势。在本预测中，每千hm2有效灌溉农田氮肥施用量取405t，至2010年，每千公顷有效灌溉农田复合肥施用量增长率取4.2%，2010-2015，该值取3.6%，基数取2005年值，为237t。由此，估算至2015年中的2010年和2015年氮肥和复合肥施用总量如下表。表2-4 2010年和2015年我国氮肥和复合肥施用总量估计分类单位200520102015有效耕地面积千hm255029.36017965179氮肥施用总量万t2229.32437.22639.7复合肥施用总量万t1303.21751.22261.7在我国，复合肥以磷酸一铵（有效成分%：N-P2

25、O5-K2O为12-60-0）和磷酸二铵（有效成分%：N-P2O5-K2O为21-53-0）为主，在计量时以P2O5为主要成分折算折纯量。计算时上述两种复合肥比例以1:1计。另按照中国氮肥工业协会氮肥生产技术经济指标统计办法（试行，2007年12月修订）提供的参数，氨理论含氮量为0.82245，由此计算2010年和2015年我国氮肥和复合肥所需合成氨量如下：2010年化肥领域对合成氨需求量：3598万t。2015年化肥领域对合成氨需求量：4031万t。由于合成氨还用于其它非化肥领域，因此实际合成氨需求量远大于上述估算值。不过，由于本项目合成氨用于制造化肥，因此可不考虑其它领域的用氨情况。2.1

26、.2.2甲醇在化工、医药等领域，发达国家的甲醇供需关系已较为稳定，燃料领域则还有很大的需求潜力，但规模不及化工、医药领域。在发展中国家，甲醇需求量则仍会快速增长。根据美国休斯敦石化咨询公司发布的全球甲醇分析报告预测，20062010年世界甲醇需求年均增长率为3%4.5%，北美和西欧甲醇需求量将减少360万t，中东和亚洲需求增长较快，20062010年全球甲醇需求预测增加870900万t。报告同时指出，由于受未来甲醇制烯烃(MTO、MTP)的驱动，20102015世界甲醇需求年均增长率为4.6%5.0%，并预计2010年世界甲醇产能将达到6400万t，2015年将达到7200万t，生产能力大于市

27、场需求，将加剧市场竞争。国内的甲醇需求则会因化工、医药、能源等领域需求的持续增长保持增长势头，但甲醇二甲醚燃料和甲醇制烯烃对甲醇需求是一个很大的变数。据王明亮（2007）在冶金煤气制甲醇技术经济分析报告中预测， 2010年国内甲醇需求量将为1620万t，产量1600万t，缺口约20万t；2015年需求量为2500万t3000万t，产量在2500万t左右。2.2建设规模根据市场预测、当地资源条件和项目承办单位实际情况，本项目技改规模为年产4万t合成氨。第三章 厂址状况3.1厂址地点本项目位于湘潭县云湖桥镇七里铺。3.2厂址地形地貌特征 厂区地势北高南低，西南临群英河；整个厂区已平整，自然坡度小于

28、1%。3.3地质、地震条件a)从现场踏勘及附近已建建筑物基础资料来看，场地工程地质条件一般。b)根据国家质量技术监督局2001年2月发布的“中国地震动参数区划图”(GB18306-2001)查得：该地区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特性周期为0.35S。3.4气象及水文资料 全年主导风向NW 最大风速15m/s 平均风速 2.5m/s 年平均气温 16.9 极端最高气温 38.4 极端最低气温 -12 年平均降水量 1410.8mm 一日最大降水量 147.9mm 年平均气压 100.79KPa 年平均日照时数 1610.5h 最大积雪深度 18cm 最大冻土深度 5cm3.5气候

29、属亚热带季风湿润气候区，四季分明，热量充足，雨水集中，严寒期短，暑热期长。年最高气温39-40，年最低气温-2-8，年平均气温16.7-18.3，年平均降水量1300mm，年平均日照1584-1885h。境内春季和夏季多东南风，盛夏多南风，秋冬季多西北风。3.6占地情况生产区总规划用地6.28hm2，折合94.2亩。3.7城镇规划和社会环境条件因属技改项目，不存在拆迁问题。 3.8交通运输条件公司南临湘黔线，离云湖桥火车站仅2.5km，北靠G320国道、S208省道，距潭邵高速5km，交通十分便利。3.9公用设施依托条件供水：生产用水是由韶山灌区直接输送过来，能保障本项目的生产用水。供电：由楠

30、竹山变电站输送过来的35kv的专线。排水：在厂区的西面不到50m，有一条群英河，该群英河连接涟水河，离厂区1.5km。第四章 工艺技术方案4.1概述氮肥生产是高能耗的工业，其生产者成本主要取决于系统的能耗，系统能耗除了与采用的工艺有关外，在很大程度取决于二次能源的回收使用与减少“废物”的产生量，因此“节能减排”是氮肥工业降低生产成本的重要措施。氮肥生产系统是由一个个相对独立的单元（工段）组成的。各单元之间具有密切关系。上一单元的产品或输出，即为下一单元的原料或输入，各个单元相互紧密联系形成一个连续的生产过程。各个单元在地域上相互分散，但距离又不很远。整个生产过程可以分为造气、脱硫、压缩、变换、

31、脱碳、合成等主要单元（工段）。氮肥厂各工段工艺过程简述如下：4.1.1造气 造气一般是以块煤或清水挤煤为原料，采用间歇式固定层常压气化法，在高温和程控传动控制下，交替与空气和过热蒸汽反应。反应方程式： CO2CO2402kJ2CO22CO237kJ2COO22CO2569kJCH2OCOH2122.7kJC2H2OCO2H280.4kJ4.1.2脱硫 半水煤气脱硫工艺是将半水煤气通入一级脱硫塔脱硫后，除尘降温后输入脱硫塔脱硫（稀氨水法），脱硫至硫含量不高于0.075mg/L，经过净化、加压后送入下一工段。 4.1.3变换经过压缩有一定压力的半水煤气先经过油水分离器，除去煤气中的油物。然后进入饱

32、和塔的下部与热水进行交换后升至一定温度，经过气水分离器分离出煤气中的水份。去除水分的煤气进入预热交换器，与中变炉出口的高温煤气进行两次热交换后，进入中变炉，在触媒的催化作用下，煤气中的一氧化碳发生反应，生成二氧化碳，中变炉的炉体内有三层反应区，在正常的工艺状况下，第一层的反应温度控制在450左右，第二层反应温度控制在400左右，第三层的反应温度控制在380左右。反应后出中变炉的变换气进入与入口水煤气进行热交换的两级热交换器后，再进入低变炉使变换气中的一氧化碳进一步变换，经过两次变换的水煤气成为合格的变换气后，经热水塔，冷却塔之后送入下一工段进行后续处理。变换反应式如下：CO+H2OCO2+ H

33、241.2kJ/mol4.1.4脱碳粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。 一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。该合成氨厂采用氨水吸收法生产碳酸氢铵，其反应式如下：CO2+NH4OHNH4HCO34.1.5气体精制（

34、铜洗） 经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。4.1.6合成目前国内大多数中小氮肥企业均采用中压法氨合成工艺，其合成压力为31.4MPa。合成塔的直径一般为8001200mm。将压缩送来的合格精炼气在适当的温度、压力和触媒存在的条件下合成为氨，所得氨气经冷却水及液氨冷却，冷凝为液氨，并将液氨从氢氮气中分离出来，未合成的氢氮气补充部分新鲜气继续在合成系统内循环合成。主要反应式为：N23H22NH34.2韶氮节能减排

35、技改工程内容4.2.1企业概况某某氮肥厂，通过多次技术改造，目前已形成4万t/a合成氨的规模。现有5台2400造气炉，1套2200脱硫系统，1套2800/2400变换系统，1套2800碳化系统，1套700铜洗系统，2台4M20压缩机，1台4M36压缩机，600氨合成系统，2台并联一个系统。4.2.2技改前能耗该企业造气采用本地煤，加工成清水煤棒入炉，间歇法制气。其上、下行煤气显热，基本没有回收，吹风气的潜热也没有回收，直接排空。铜洗再生气中的氨进行了回收，其中的CO没有回收。氨合成弛放气、贮坛放空气也没有利用。氨合成因循环量不匹配，为控制塔内温度，将合成循环气中甲烷控制过高，致使合成系统压力长

36、期处于比较高的状态下运行。因此合成氨两煤消耗在2600-2700kg/tNH3，电耗在1300-1400kwh/tNH3之间徘徊，与国内同行业先进水平比较：两煤消耗在1100kg/tNH3，电耗在1000 kwh/tNH3，相差较大。该企业主要工业用水碳化水箱用水被用作变换、吸氨排管泠却水、压缩、铜洗排管用水作造气洗涤水后均未作处理，直接外排。4.2.3节能减排技改工程内容该厂本次节能减排技改工程包括如下内容：4.2.3.1醇烃化工程醇烃化工艺技术，就是设置一套甲醇合成装置，将原料气中的CO、CO2和H2反应，副产一定量的粗甲醇，而净化气CO、CO2从1.52.0%降低到0.30.7%，再过烃

37、化反应装置，将CO、CO2降低到10PPm以下,然后直接送入氨合成,4.2.3.2三水闭路循环工程三水闭路循环工程主要为：一是将造气洗气水、脱硫工序清水除尘废水经过沉淀，凉水塔降温、生物氧化后作为压缩冷却排管用水、脱硫工序煤气除尘用水与造气洗气水。二是将变换、吸氨排管冷却水收集加入除藻类药物再经凉水塔降温后，作为碳化塔水箱用水。三是该厂设置有一台10T/h蒸气锅炉，锅炉烟气除尘水经简易沉淀后外排，经估算除尘废水小时排放量为40m3，本次技改拟将沉淀池加以改造，并增加旋流板脱硫除尘塔进行锅炉烟气除尘脱硫，废水做到循环使用。4.2.3.3两气回收制热工程合成氨生产过程间歇制气过程中，大量吹风气排空

38、，每吨合成氨吹风气放空多达 5000 m3，放空气体中含CO、CO2等。同时弛放气、合成放空气各含有大约43.1%CH4及7.2%的氨，可用来作吹风气余热回收的助燃气体。项目新增一台废气燃烧炉，将收集的合成弛放气、贮坛放空气，送入该炉燃烧（在此前增设补燃装置，原始升温时使用），以稳定炉内温度在900950oC，并通入造气吹风气，形成的高温烟气经蒸气过热器、余热锅炉、水加热器送入烟囱排放。燃烧炉采用矮方炉结构，炉内布设陶瓷填料的蓄热床，利用炉内取热，分步配风技术，使入炉吹风气实现低温、分步燃烧，所产热量全部用于加热水或蒸汽。4.2.3.4变压吸附脱碳工程变压吸附脱碳工艺技术，是利用在一定的压力下

39、吸附剂 选则性吸附CO2，而压力下降后能解吸的原理，脱除原料气中的CO2，使其降低到0.20.4%的范围。4.2.3.5煤气脱硫制硫泥工程目前国内脱硫方法较多，但脱高硫均采用湿式氧化法。该厂现有脱硫工艺为稀氨水脱除法，脱硫吸收液直接排放。本次技改拟采用无机膜过滤法，去除废水中的硫化物。4.3 工艺技术方案4.3.1醇烃化a)工艺流程见图4-1。补气油分原料气来自压缩机-31.4MPa塔前预热器甲 醇水冷器醇 分粗甲醇去精馏塔前预热器烃 化水冷器氮冷器分离器精炼气去氨合成烃类冷凝物图4-1 工艺流程示意图b)主要反应式nCO2+(3n+1)H2CnH(2n+2)+2nH2Oc)工艺设备见表4-1

40、。表4-1 醇烃化设备一鉴表序号设备名称规格型号数量1补气油分PN31.4 DN50012醇化塔PN31.4 DN80023醇化塔前预热器PN31.4 DN500 F=160m224醇化水冷器PN31.4 F=140m225醇分离器PN31.4 DN60026烃化塔PN31.4 DN80017烃化塔前预热器PN31.4 DN600 F=160m218烃化水冷器PN31.4 F=112m219氨冷器PN31.4 F=85m2110烃分离器PN31.4 DN600111循环机PN31.4 6m3/min112循环机PN31.4 1.9m3/min1d)工程投资工程总投资约2350万元4.3.2三水

41、闭路循环4.3.2.1造气、脱硫废水a)设计方案(要点)1)本项目造气、脱硫工序煤气除尘废水产生量为约500m3/h，废水中总氰化物1060mg/L,硫化物 1 30mg/L, CODcr20 400mg/L,。废水量大，特征污染物浓度较高。 2）由于造气污水中含有很多的粉煤灰，采用常规设计的沉淀池占地面积较大，需停留1.52.0 h，处理效果也不理想。如采用高效气浮池，接触氧化塔占地面积小，悬浮物去除率较高，但投资太大。本方案选用了江苏徐州水处理研究所提供的微涡流塔板澄清器，对造气污水进行深度净化。该设备具有占地面积小、水质处理好及施工方便等优点。 3）因造气污水温度较高，如冷却方式选用L4

42、7型风机钢筋混凝土冷却塔，其单塔平面尺寸为8.4m8.4m，塔的总投资需90万元，占地面积也大。故本方案采用特制的高温无底盘的玻璃钢冷却塔，单塔平面尺寸只有6.48m6.48m，总投资为36.4万元，较钢筋混凝土冷却塔节省投资54.0万元。 平流式沉淀池采用泵吸式行车吸泥机排淤泥至浓缩池，澄清器污泥则利用位差直接将泥浆送到浓缩池。 在塔式生物滤池生产性处理规模上考察了造气含酚氰废水在挂膜前后的处理效果。比较结果表明，未挂膜时酚、氰化物的平均处理率仅为79.29，挂膜后的处理率平均为95.26，处理后的废水全部回用于生产，减少了酚、氰化物的排放量，防止了造气、脱硫废水对环境的污染。经同类工程运转

43、证明：生物脱酚、氰效率可达8596%，处理后废水含氰化物小于0.5mg /l，浊度20mg/l，水温25oC。b)工艺流程 工艺流程见图4-2。热污水污泥加药污泥浓缩池吸泥机澄清器冷却塔生物滤池冷水泵热水泵平流式沉淀池造气脱硫 图4-2 造气、脱硫废水处理及循环工艺流程图c)主要设备见表4-2。 表4-2 主要设备表序号设备名称规格型号数量（台）1泵吸式行车吸泥机、12平流式沉淀池13澄清器24X12 x1.514玻璃钢冷却塔500m3h、风量64万m3h15热、冷水泵Q=500m3/h、H=28m、4（二开二备）6生物滤池Q=500m3/h、1d)工程投资工程总投资约1260万元4.3.2.

44、2吸氨、变换废水该厂碳化工段碳化塔水箱用冷却水，取自一次供水。经碳化工段使用后出水再作吸氨、变换排管冷却用水（外冷却）。水质基本保持原水性质，但水温略有升高，一般为35oC左右。该股清下水长期直排，浪费了水资源，增加了生产成本。本次技改拟将该股清下水经水质稳定处理后循环使用。a)处理工艺处理工艺流程见图4-3。吸氨、变换排管排水收集池冷却塔清水池至碳化水箱热水泵冷水泵藻类抑制剂排浊水补充水 图4-3 吸氨、变换废水处理及循环工艺流程图 b)主要设备见表4-3。表4-3 主要设备表序号设备名称规格型号数量（台）1收集池容积150m312玻璃钢冷却塔150m3h、风量19万m3h13清水池容积15

45、0m314冷水泵Q150m3/h、H28m2（一开一备）5热水泵Q150m3/h、H28m2（一开一备）6投药装置1套c)工程投资本工程总投资为280万元。4.3.2.3锅炉除尘脱硫废水循环湿式脱硫是化学法脱硫，烟气中含有的SO2与碱性循环水相互接触混合发生化学反应。使烟气中的SO2与循环水中的碱性物质进行中和反应，生成亚硫酸盐或少量硫酸盐，这样SO2就从烟气中脱出以盐的形式进入循环水中，达到脱硫目的，使烟气得到净化。常用的碱性物质有：石灰(氧化钙，消化后为氢氧化钙)、氨水(氢氧化铵)、氢氧化钠及工厂中的碱性废水等。本工程采用旋流板脱硫除尘塔进行烟气除尘脱硫，脱硫剂为石灰。脱硫液处理后循环使用

46、。a) 工艺流程见图4-4。 图4-4 锅炉除尘脱硫废水处理及循环工艺流程图b)主要设备主要设备见表4-4。表4-4 主要设备表序号设备名称规格型号数量（台）1循环清水池容积60m312沉淀池容积60m313漩流板脱硫除尘塔14循环泵Q=60m3/h、H=10m、2 （一开一备）5投药装置1套c)工程投资本工程总投资为45万元。4.3.3两气回收a)工艺方案见图4-5。燃烧炉补燃烧装置一次风自鼓风机来水冷段过热器余热锅炉水加热器烟囱烟尘排放热水进蒸汽出吹风气总管前配风合成驰放气碱储槽气 图4-5 两气回收流程示意图b)主要设备主要设备见表4-5。表4-5 主要设备表序号设备名称规格型号数量（台

47、）1非预混上燃式蓄热型燃烧炉8200mm12补燃烧装置13过热器14余热锅炉流量90,000Nm3/h,烟气温度900 2 （一开一备）5水加热器1套6弛放气、贮坛气收集柜4000mm、H8m1c)工程投资本工程总投资约为350万元。4.3.4变压吸附脱碳a)工艺技术方案的选择根据目前国内、外常采用的脱碳技术，可供选择的脱碳工艺有： 1)碳酸丙稀脂法（PC法）； 2)多胺法（MDEA法）； 3)聚二醇二甲醚法（NHD法）； 4)改良热钾碱法（Benfield法）； 5)低温甲醇法； 6)变压吸附法（PSA法）。 7)水洗法以上几种脱碳工艺各具优缺点，脱碳方法可分为干法及湿法，或物理吸附及化学吸

48、收两类，除变压吸附为干法外，其余均为湿法。 A碳酸丙烯脂法 此法为物理湿法吸收，该法具有如下特点：流程简单，再生过程不需外热；与水洗法比较，溶液循环液量少，能耗较低；该法可同时脱除原料气中的H2S及CO2，有一定脱除有机硫的能力；碳酸丙烯脂溶剂的化学性质稳定，降解少，对碳钢无腐蚀，对人体无毒。但此法的最大缺点就是溶剂沸点低，挥发损失大，使运行费用偏高。 B多胺法（MDEA法） 多胺法脱碳是一种以甲基二乙醇胺（MDEA）水溶液为基础加入一种或多种活化剂组成的溶剂液脱除CO2的工艺，此溶液是一种物理化学吸收剂，即具有物理吸收性能的化学吸收剂，80年代末MDEA成功地应用于小合成氨厂脱除CO2。 该

49、法具有如下特点：对CO2的净化程度高（可达0.010.2%）；脱碳的同时能脱去一定量的硫；溶剂损失少，可控制在50g/Nm3CO2范围内，对极性气体，如氢的溶解度低，被净化气损失小；对碳钢不腐蚀，整个装置可采用碳钢结构；蒸汽耗量稍大，在CO2分压为0.5MPa时，热能耗为1880KJ/Nm3 CO2（约450 kcal/Nm3 CO2）。 C聚乙醇二甲醚法(NHD法) 此法为物理吸收法，该法的特点有：溶剂无毒、无腐蚀、吸收能力大，溶液蒸汽分压低，损失小，操作稳定，能耗低，设备流程较简单，但该溶剂价格偏高，需用冷量。 D改良热钾碱法 该法是在砷碱法的基础上发展起来的，最早实现工业化时是以三氧化二

50、砷作为活化剂（即GY法），三氧化二砷是一种有效的活化剂，同时又是一种良好的缓蚀剂，但三氧化二砷是一种剧毒物质，因此在发现新的活化剂和缓蚀剂后，用二乙醇胺作活化剂，五氧化二钒为缓蚀剂进一步降低了能耗，替代了有剧毒的三氧化二砷，该法在国际上应用较多，在国内是中型氮肥厂常用的传统脱碳方法，属化学吸收法，其特点：净化度高；技术成熟，生产稳定可靠；溶剂来源广，价格低廉；吸收能力受碱浓度限制；设备腐蚀大；CO2再生耗热量大。 E低温甲醇法 甲醇是一种良好的溶剂，CO2在液体甲醇中的溶解度比在水里大得多，且随温度降低及压力增加而增大，在30降至60以下时CO2的溶解度急剧增加。甲醇洗涤法基本上有两种流程：一

51、种适用于单独脱除气体中CO2或气体中微量S；另一种适用于同时脱除原料气中的含H2S和CO2的，再生时可以分别得到高浓度的H2S和CO2，其特点：对CO2净化度高，且能同时吸收H2S，腐蚀小，技术成熟生产稳定可靠；由于需用冷量，冷却水耗量大，需用蒸汽，能耗较高。 F变压吸附法 变压吸附分离技术是于九十年代初研究开发的节能技术，具有操作稳定、净化度高、维护少等优点。是一种较为经济的气体分离技术。 G. 水洗法 水洗法脱除CO2属物理吸收，在脱除CO2的同时可脱除部分H2S，流程简单操作稳定，能耗高，操作费用高，在现代化工生产中已不采用此法。 由于本项目所用的原料煤的硫含量较高，变换气中的有机硫含量

52、也比较高，总硫量难以达到NHD法脱碳的要求；另外，当地的空气湿度大，在采用NHD法空气气提再生流程时，溶液的的含水量增加，这就需要设置溶剂脱水装置，使得脱碳系统的投资增加。变压吸附与其它脱碳方法相比，其电耗、水耗、操作费用最少，而且无蒸汽、溶剂消耗，由此，本项目脱碳采用变压吸附技术。 b)工艺流程简述 本装置采用两段脱碳，第一段脱除大部分二氧化碳，第二段将第一段吸附塔出口气体中的二氧化碳脱至0.2以下，其工艺流程图详细叙述如下： 1)第一段第一个吸附塔的第一段吸附工艺过程 吸附第一段脱碳系统由多台并联的吸附塔和多台专用程控阀组成。来自变换工序压力为1.924MPa（表），温度小于或等于40的变

53、换气经气水分离器除去机械水后，从吸附塔第一段脱碳系统吸附塔出口出来的二氧化碳含量为816的中间气，从吸附塔T0101A的底部进入吸附剂床层，在吸附剂选择吸附的条件下，将变换气中的水、有机硫、无机硫及大部分二氧化碳吸附下来，未被吸附的少量二氧化碳和氢氮气进入第二段脱碳装置，第一段脱碳装置出口气中二氧化碳控制在816。当被吸附杂质的浓度前沿接近床层出口时，关闭吸附塔T0101A的原料气阀和产品气阀，使其停止吸附，通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔内还有一定的压力，然后逆着吸附方向降压放空，直到吸附塔内压力放到常压为止，易吸附组分被排放出来，吸附剂得到初步再生。再通过第二段

54、放空气吹扫，进一步解吸吸附剂上残留的吸附杂质，吸附剂得到再生。吸附塔吹扫结束后，先与缓冲罐连通，用缓冲罐中的氢氮气对吸附塔升压，直到缓冲罐与吸附塔的压力平衡为止，再用均压力气和产品气对床层逆向升压至接近吸附压力，吸附床便开始进入下一个吸附循环过程。其余吸附塔的工作过程与此完全一样，只是依程序错开。 2)第二段第一个吸附塔的第二段吸附工艺过程 变压吸附第二段脱碳系统由多个并联的吸附塔和多台专用程控阀组成。自第一段脱碳系统吸附塔出口出来的二氧化碳含量为816的中间气，从吸附塔0201A的底部进入吸附剂床层，在吸附剂选择吸附的条件下，将粗脱碳气中的二氧化碳吸附下来，未被吸附的氢氮气进入压缩工段；第二

55、段脱碳装置出口气中二氧化碳控制在0.2。当被吸附杂质的浓度前沿接近床层出口时，关闭吸附塔T0201A的原料气阀和产品气阀，使其停止吸附，通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔内还有一定的压力，然后顺着吸附方向降压放入中间缓冲罐，知道吸附塔内压力与中间缓冲罐压力平衡为止，随后排入大气。通过抽真空进一步解吸吸附剂上残留的吸附杂质，吸附剂得到完全再生。抽真空结束后，用均压气和产品气对床层逆向升压至接近吸附压力，吸附床便开始进入下一个吸附循环过程。其余吸附塔的工作过程与此完全一样，只是依程序错开。 c)主要设备选择 本项目选用8万t/年合成氨（考虑扩产）相配套变压吸附装置一套。

56、d)工程投资本工程总投资约为900万元。4.3.5煤气脱硫制硫泥a)工艺技术方案的确定 根据本地原料煤硫含量高的特点，本方案半水煤气中H2S含量按3g/Nm3考虑。目前国内脱硫方法较多，但脱高硫均采用湿式氧化法。该厂现有脱硫工艺为稀氨水脱除法，脱硫吸收液直接排放。本次技改拟采用无机膜过滤法，回收废水中的硫化物。 b)工艺流程简述 吸收硫化氢后的脱硫富液从脱硫塔底部出来进入空气氧化塔，脱硫液经氧化后上层富液进入富液槽,由泵送至一体化脱硫真空过滤机（陶瓷膜），滤板表面吸附的颗粒料堆积层，经刮刀刮下后收集外售。过滤水送入造气废水处理系统。c)主要设备选择主要设备见表4-6。表4-6 主要设备表序号设

57、备名称规格型号数量（台）1脱硫真空过滤机MS81过滤面积8m2滤板数量48块2富液池40m313富液泵Q=40m3 H=6m2（一开一备）6弛放气、贮坛气收集柜4000mm、H8m1d)工程投资本工程总投资约为180万元。4.4技术经济与环境效益分析4.4.1技术经济效益分析a)醇烃化1)合成氨醇烃化工艺所选用的设备小、转化率高、操作弹性大。系统压力等级为31.4Mpa，仅800的醇化塔可以实现总氨4万t/年能力气体净化气量。在此压力下，CO的单程转化率95%以上，可调节进口CO的含量，根据市场需求灵活调节甲醇的产量，另一方面设置两个醇化塔可并可串可单独使用充分体系的灵活性。2)醇烃化工艺取代

58、了铜洗净化工艺,可使合成氨电耗下降50kwh/tNH3（折标煤375.5t/a），按4万t合成氨核算，每年节约液氨330t，电解铜9t，冰醋酸15t，蒸汽1.95万t，增产合成氨600t，使合成氨成本下降50元/t。3)项目投资省、投产快、效益明显，总投资约2350万元，年经济效益可达250300万元。4)工艺先进、实用性强。从1999年衡阳市氮肥厂将双甲工艺改为醇烃化后，至2005年3月，全国已有31套装置、573万t合成氨采用醇烃化装置，并取得了较好的经济效益。b)三水闭路循环工程1)造气、脱硫废水采用生物脱酚、氰工艺，工艺成熟。同类工程表明：废水经处理后能达到回用水质要求。2)锅炉烟气采用旋流板+双碱法脱硫工艺。该工艺已在中小燃煤锅炉广泛使用，除尘率可达98%以上，脱硫率可达60%以上，脱硫液处理后循环使用。c)两气回收1)装置不仅回收燃烧合成放空气及驰放气中的H2、CH4，造气吹风气的潜热及部分H2