1、內(nèi)蒙慶華集團(tuán)慶華煤化有限公司 350000Nm/h焦?fàn)t煤氣凈化、轉(zhuǎn)化制氫裝置 檔案號(hào):1127 四川天一科技股份有限公司 四川 成都 2011年11月 可研負(fù)責(zé)人: 編制人員: 校核人員: 審核人: 審定人: 目 錄 1 總論 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 研究結(jié)論 . 7 2 產(chǎn)品的性質(zhì)及用途 . 11 2.1 產(chǎn)品的性質(zhì)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) . 11 2.2 產(chǎn)品的用途. 12 2.3 產(chǎn)品價(jià)格分析 . 14 3 產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模 . 16 3.1 產(chǎn)品方案 . 16 3.2 生產(chǎn)規(guī)模 . 16 3.3 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo) . 16 4 工藝技術(shù)方案 . 18 4.1 工藝技術(shù)方案選擇 . 18

2、 4.2 工藝技術(shù)方案 . 19 4.3 物料平衡及消耗定額. 31 4.4 自控技術(shù)方案 . 34 4.5 主要工藝設(shè)備的選擇. 40 4.6 標(biāo)準(zhǔn)化 . 48 5 原料及輔助材料供應(yīng) . 52 5.1 原料的規(guī)格. 52 5.2 公用工程規(guī)格及其消耗 . 52 5.3 輔助材料及性能指標(biāo). 54 6 建廠條件和廠址方案 . 55 6.1 建廠條件 . 55 6.2 廠址方案 . 57 7 公用工程和輔助設(shè)施方案. 58 7.1 總圖運(yùn)輸 . 58 7.2 給排水 . 60 7.3 供電 . 60 7.4 電訊系統(tǒng) . 61 7.5 儀表空氣 . 61 7.6 供熱 . 61 7.7 貯運(yùn)設(shè)

3、施 . 62 7.8 土建工程 . 62 7.9 暖通 . 63 7.10 輔助生產(chǎn)設(shè)施 . 65 8 節(jié)能 . 67 8.1 概況 . 67 8.2 節(jié)能技術(shù)分析 . 67 8.3 主要節(jié)能措施 . 67 9 環(huán)境保護(hù) . 70 9.1 建設(shè)地址環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀 . 70 9.2 環(huán)境保護(hù)執(zhí)行的相關(guān)法律法規(guī)依據(jù) . 70 9.3 擬建項(xiàng)目主要污染源及污染物. 72 9.4 綜合利用及治理方案. 75 10 勞動(dòng)安全、職業(yè)衛(wèi)生與消防 . 77 10.1 設(shè)計(jì)原則 . 77 10.2 生產(chǎn)過程中的職業(yè)危害、有害因素分析 . 77 10.3 安全衛(wèi)生及消防措施 . 80 10.4 消防 . 84 10

4、.5 預(yù)期效果及評(píng)價(jià) . 85 11 工廠組織和勞動(dòng)定員 . 87 11.1 工廠體制和組織機(jī)構(gòu) . 87 11.2 生產(chǎn)班制和定員 . 87 11.3 人員來源和培訓(xùn) . 88 12 項(xiàng)目實(shí)施規(guī)劃 . 89 12.1 建設(shè)周期的劃分 . 89 12.2 實(shí)施進(jìn)度規(guī)劃 . 89 13 投資估算和資金籌措 . 91 13.1 投資估算 . 91 13.2 資金籌措 . 92 14 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià) . 94 14.1 編制依據(jù) . 94 14.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) . 94 14.3 生產(chǎn)成本估算 . 95 14.4 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià) . 97 14.5 不確定性分析 . 98 14.6 評(píng)價(jià)結(jié)論 . 98 15

5、結(jié)論 . 100 15.1 綜合評(píng)價(jià) . 100 15.2 研究報(bào)告結(jié)論 . 101 附表: 1,投資使用計(jì)劃和資金籌措表 2,固定資產(chǎn)折舊費(fèi)估算表 3,年總生產(chǎn)成本費(fèi)用估算表 4,流動(dòng)資金估算表 5,銷售收入和銷售稅金估算表 6,損益表 7,借款還本付息計(jì)算表 8,資金來源與運(yùn)用表 9,資產(chǎn)負(fù)債表 10,財(cái)務(wù)現(xiàn)金流量表,全部投資, 11,敏感性分析表 12,財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)主要指標(biāo)表 附圖: 1,總平面布臵圖 2,工藝流程圖 1 總論 1.1 概述 1.1.1 項(xiàng)目名稱、主辦單位及項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 3項(xiàng)目名稱:50000Nm/h焦?fàn)t煤氣凈化、轉(zhuǎn)化制氫裝臵 建設(shè)單位:內(nèi)蒙慶華集團(tuán)慶華煤化有限公司 建設(shè)地點(diǎn):

6、內(nèi)蒙古阿拉善烏斯太經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū) 1.1.2 可行性研究報(bào)告編制的依據(jù)和原則 1.1.2.1 編制依據(jù) (1) 內(nèi)蒙慶華集團(tuán)慶華煤化有限公司(甲方)與四川天一科技股份3有限公司(乙方)共同簽定的50000Nm/h焦?fàn)t煤氣凈化、轉(zhuǎn)化制氫裝臵技術(shù)設(shè)計(jì)合同書。 (2) 建設(shè)單位提供的可行性研究基礎(chǔ)資料。 (3) 化計(jì)發(fā),1997,426號(hào)文化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度的規(guī)定,修訂本,。 (4) 國務(wù)院令第253號(hào)，1998年11月29日建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例。 (5) 國家發(fā)展改革委、建設(shè)部20061325號(hào)文建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù),第三版, (6) 國石化規(guī)發(fā),1999,195號(hào)化工建設(shè)

7、項(xiàng)目可行性研究投資估算編制辦法,修訂本,。 (7) 國家計(jì)委計(jì)辦投資200215號(hào)文投資項(xiàng)目可行性研究指南,試用版,。 1.1.2.2 編制原則 (1) 充分利用建設(shè)單位的焦?fàn)t煤氣資源，選擇先進(jìn)可靠的工藝技術(shù)、合理安排工藝流程，建設(shè)以焦?fàn)t煤氣為原料的制氫生產(chǎn)裝臵，變廢為寶，既符合國家環(huán)保政策，又實(shí)現(xiàn)了資源綜合利用。 . 1 . (2) 充分依托公司現(xiàn)有的輔助設(shè)施和生活福利設(shè)施，盡可能節(jié)省投資，縮短建設(shè)周期。 (3) 嚴(yán)格執(zhí)行國家各類環(huán)境保護(hù)、職業(yè)安全及工業(yè)衛(wèi)生等規(guī)定，避免污染，保護(hù)環(huán)境，保證安全生產(chǎn)。 (4) 對(duì)項(xiàng)目的費(fèi)用和效益，本著實(shí)事求是、穩(wěn)妥可靠的原則進(jìn)行估算和評(píng)價(jià)。 1.1.3 項(xiàng)目提

8、出的背景、投資必要性和經(jīng)濟(jì)意義 1.1.3.1 建設(shè)單位基本概況 慶華集團(tuán)是中國西部地區(qū)一家集采礦、選礦、煉焦、煤化工、冶金和物流產(chǎn)業(yè)為一體的大型民營企業(yè)集團(tuán)、在十余年的發(fā)展歷程中慶華集團(tuán)以科學(xué)發(fā)展觀為統(tǒng)領(lǐng)。依托雄厚的資源儲(chǔ)備、科學(xué)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、完善的物流運(yùn)營、蓬勃的科技研發(fā)和人性的管理文化做強(qiáng)做大企業(yè)，取得了經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益和環(huán)境效益的長足發(fā)展。 集團(tuán)各子集團(tuán)公司基本情況:為了簡化集團(tuán)公司內(nèi)部管理，提高管理效率，充分發(fā)揮地域優(yōu)勢(shì)，形成具有特色的工程項(xiàng)目，慶華集團(tuán)自2000年以來，分別先后組建了內(nèi)蒙慶華集團(tuán)、青海慶華集團(tuán)、寧夏慶華集團(tuán)、新疆慶華集團(tuán)。 內(nèi)蒙古慶華集團(tuán):作為母體集團(tuán)的內(nèi)蒙古慶華集

9、團(tuán)公司成立于2000年8月，是一個(gè)集采礦、選礦、煉焦、煤化工、建材產(chǎn)業(yè)為一體的綜合大型礦產(chǎn)資源開發(fā)企業(yè)，集團(tuán)下屬獨(dú)立法人企業(yè)10個(gè)，分布在阿拉善盟三個(gè)旗及蒙古國?，F(xiàn)有員工7000多人，其中各類專業(yè)技術(shù)人員1500余人，截至2008年底，集團(tuán)總資產(chǎn)已達(dá)70億元，年銷售收入57億元。 集團(tuán)目前是中國煤炭百強(qiáng)企業(yè)和全國民營企業(yè)五百強(qiáng)，內(nèi)蒙古自治區(qū)工業(yè)20強(qiáng)企業(yè)之一。2008年位于全國煤炭百強(qiáng)企業(yè)第19位、內(nèi)蒙古民營企業(yè)第5位，同年年底被國家第六部委評(píng)為國家級(jí)循環(huán). 2 . 經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)企業(yè)。 目前內(nèi)蒙古慶華集團(tuán)有限公司在阿拉善經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)已建成44420010t/a焦化項(xiàng)目、2010t焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目及

10、年產(chǎn)1010t甲醇制芳烴工程，慶華集團(tuán)遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綜合利用、清潔生產(chǎn)的發(fā)展方向。通過利用新技術(shù)、引進(jìn)新設(shè)備，繼續(xù)打造精深加工產(chǎn)業(yè)鏈，努力實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢(shì)，技術(shù)優(yōu)化向產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化。1.1.3.2 項(xiàng)目提出的背景、投資必要性和經(jīng)濟(jì)意義 氫氣是重要的工業(yè)原料，也是今后主要的二次能源之一。氫既是一種能源材料，也是一種功能材料。氫氣在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。氫氣以優(yōu)良的物理化學(xué)性能廣泛應(yīng)用于石油煉制和石油化工的各種工藝過程、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、宇航工業(yè)和科學(xué)試驗(yàn)中等。氫氣是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中不可缺少的重要工業(yè)原料。 焦?fàn)t尾氣中氣體成份較復(fù)雜，是以氫氣

11、為主的混合氣體。焦?fàn)t煤氣通過凈化、蒸汽轉(zhuǎn)化和PSA提氫裝臵后最大限度的把焦?fàn)t煤氣中的氫氣提出作為后工序焦油加氫所用。 近幾年隨著煤化化工的崛起，許多煤化工原料可以從煤炭資源中加工而得，但有些化工產(chǎn)品不能或不能經(jīng)濟(jì)地從煤炭等資源中獲得。 煉焦工業(yè)隨著我國改革開放的不斷深入發(fā)展，我國煉焦行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模已步入世界前列，焦化工業(yè)也隨之迅速發(fā)展起來，現(xiàn)我國已發(fā)展成為世界最大的焦炭生產(chǎn)國家。以2001年為例，我國焦炭總產(chǎn)量為12406萬，其中機(jī)焦產(chǎn)量為9400萬噸/年，土焦產(chǎn)量為3000萬噸/年。到目前為止焦化行業(yè)的好多后續(xù)產(chǎn)品還未得到很好的回收，如煉焦時(shí)產(chǎn)出的大量焦?fàn)t尾氣一部分被作為化工原料另一部分被作

12、為燃料燒掉，還有大量的土焦根本沒有回收直接放空燒掉，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。隨著焦化的發(fā)展、土焦的不斷取締，以焦?fàn)t尾氣為原料的化工項(xiàng)目在. 3 . 國內(nèi)不斷增加，另外近年來發(fā)達(dá)國家由于多種原因煉焦行業(yè)出現(xiàn)萎縮狀態(tài)，焦化行業(yè)的后續(xù)產(chǎn)品日趨減少，導(dǎo)致煤焦化的后續(xù)深加工產(chǎn)品必然從發(fā)展中國家獲取，因此煤焦化的后續(xù)深加工對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)意義。 本工程經(jīng)焦?fàn)t煤氣凈化、轉(zhuǎn)化、變換后，再最大限度的提氫，能產(chǎn)生規(guī)模效益，采用新技術(shù)、新工藝，不僅提高了資源的利用率，得到了高附加值產(chǎn)品，還提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，而且還會(huì)獲得顯著的環(huán)境效益和社會(huì)效益。本工程的建成將會(huì)對(duì)煤化工工業(yè)的發(fā)展起到推動(dòng)作用。 1.1.3.3 技

13、術(shù)擁有單位概況 四川天一科技股份有限公司是1999年初經(jīng)國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)，由西南化工研究設(shè)計(jì)院優(yōu)良資產(chǎn)組建并控股的股份有限公司，于2001年1月11日經(jīng)中國證監(jiān)會(huì)批準(zhǔn)，在滬市A股上市，簡稱“天科股份”，股票代碼為600378。 天科股份有900多名職工，有各類專業(yè)技術(shù)人員798名，公司下設(shè)研究室、工程公司和13個(gè)生產(chǎn)及輔助工廠。 天科股份主要從事甲醇及其下游產(chǎn)品、工業(yè)氣體、變壓吸附分離技術(shù)、基本有機(jī)化工、精細(xì)化工和化肥工藝技術(shù)研究和成套裝臵的開發(fā)設(shè)計(jì)和工程總承包。近年來，人員素質(zhì)、設(shè)計(jì)技術(shù)和裝備水平大幅度提高，高科技產(chǎn)業(yè)在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，具有參與國際競(jìng)爭的實(shí)力。例如主導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)品之一的變壓吸附氣體

14、分離技術(shù)及裝臵，開發(fā)、推廣應(yīng)用領(lǐng)域及其技術(shù)水平列世界前茅，被列入國家科技推廣計(jì)劃,合成芳樟醇及其生產(chǎn)維生素E的全套技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國際水平,研究生產(chǎn)的各種高純氣體、標(biāo)準(zhǔn)氣體在國內(nèi)處于行業(yè)的領(lǐng)先地位。在已設(shè)計(jì)和施工建成的各種工業(yè)氣體供氣裝臵、天然氣或煤氣為原料的低壓合成甲醇、甲醇氧化制甲醛、甲醇裂解制氫、甲醇制二甲醚、甲醇脫. 4 . 氫路線制二甲基甲酰胺、甲醇法制甲烷氯化物、汽車用壓縮天然氣、芳樟醇制取異植物醇、糠醛制四氫呋喃等幾百項(xiàng)工程，都具有較好的聲譽(yù)，設(shè)計(jì)技術(shù)力量、工程業(yè)績、管理水平都位居同行業(yè)前茅。 天科股份長期從事壓力容器、DCS和PLC自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或制造工作，下屬有棠湖工業(yè)園區(qū)

15、閥門廠、天立壓力容器設(shè)備制造廠、天宇自動(dòng)化有限公司以及天陽吸附劑廠和各種催化劑廠。 其下屬的工程公司(原西南化工研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)所)擁有雄厚的技術(shù)力量，具有一批優(yōu)秀的工程設(shè)計(jì)、采購和施工管理、施工監(jiān)理、工程概預(yù)算等專業(yè)人才，有豐富的現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，保證了工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的可靠性和先進(jìn)性。工程公司現(xiàn)有專業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)人員160名，其中教授級(jí)高級(jí)工程師8名，高級(jí)工程師56名，工程師66名。有項(xiàng)目經(jīng)理18名，一級(jí)注冊(cè)建筑師1名，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)師2名，二級(jí)注冊(cè)建筑師3名，高中級(jí)工程造價(jià)師13名，高中級(jí)概、預(yù)算資格10名，注冊(cè)化工工藝師23名，注冊(cè)咨詢工程師9名，環(huán)境評(píng)價(jià)資格8名，國家級(jí)和四川省級(jí)監(jiān)理工程師4名。

16、在工程公司的組織機(jī)構(gòu)中，專業(yè)配備齊全。 該公司持有國家建設(shè)部頒發(fā)的化工石化醫(yī)藥行業(yè)甲級(jí)、建筑行業(yè)乙級(jí)工程設(shè)計(jì)證書,還持有壓力管道設(shè)計(jì)證書,工程總承包證書,一、二、三類壓力容器設(shè)計(jì)和壓力容器分析設(shè)計(jì)資格證書,具有甲級(jí)工程咨詢資格證書、甲級(jí)環(huán)境污染防治工程工藝設(shè)計(jì)資格證書及乙級(jí)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)資格證書等。2001年正式通過達(dá)標(biāo)認(rèn)證，取得了ISO9001認(rèn)證書。 近年來，對(duì)外設(shè)計(jì)和工程承包的項(xiàng)目達(dá)數(shù)百余項(xiàng)，設(shè)計(jì)的項(xiàng)目多次榮獲國家、部、省級(jí)優(yōu)秀設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)、一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)，承擔(dān)完成國家級(jí)攻關(guān)項(xiàng)目多項(xiàng)。 四川天一科技股份有限公司技術(shù)力量雄厚，裝備精良，信譽(yù)可靠。. 5 . 可為客戶提供從規(guī)劃、可行性研究

17、、初步設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、采購、安裝至開車全過程服務(wù)。 1.1.4 研究范圍 本報(bào)告將論述如下問題: (1) 項(xiàng)目建設(shè)的目的、意義。 (2) 提供優(yōu)化、可行的工藝流程及所需的主要工藝設(shè)備,提供原材料、動(dòng)力消耗及供應(yīng)要求。 (3) 確定裝臵布臵。 (4) 規(guī)劃項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，確定生產(chǎn)組織及勞動(dòng)定員。 (5) 提出本項(xiàng)目的環(huán)保治理措施及勞動(dòng)安全防護(hù)措施。 (6) 進(jìn)行投資估算及生產(chǎn)成本估算，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)。 (7) 對(duì)建設(shè)項(xiàng)目作總體評(píng)價(jià)，提出存在問題及建議。 表1-1 項(xiàng)目組成表 序號(hào) 工序名稱 主項(xiàng)編號(hào) 備注 焦?fàn)t煤氣預(yù)凈化工序 含污水處理 1 100 2 焦?fàn)t煤氣預(yù)處理工序 200 含壓縮

18、PSA-?工序 3 300 PSA-?工序 4 400 5 PSA-?工序 500 壓縮凈化工序 6 600 變換轉(zhuǎn)化工序 7 700 8 脫鹽水站 800 循環(huán)水站 9 900 空壓站 10 1000 11 界內(nèi)外管 1100 界外外管 12 1200 綜合樓 含主控、分析、變配電站 13 1300 1.1.5 研究的主要過程 四川天一科技股份有限公司工程公司與建設(shè)單位簽訂的技術(shù)設(shè)計(jì)合同生效以后，四川天一科技股份有限公司工程公司仔細(xì)研究了該. 6 . 裝臵的工藝技術(shù)方案，建設(shè)單位也及時(shí)提供了大量的基礎(chǔ)資料，工程公司相關(guān)專業(yè)包括工藝、技經(jīng)等專業(yè)設(shè)計(jì)人員投入可研工作，查閱了大量技術(shù)資料，并根據(jù)建

19、設(shè)單位提供的原料焦?fàn)t煤氣的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和論證，通過技術(shù)比較和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，推薦了較好的工藝技術(shù)方案，然后按化計(jì)發(fā),1997,426號(hào)文化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度的規(guī)定,修訂本,及“建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法和參數(shù)”,第三版,，國石化規(guī)發(fā),1999,195號(hào)化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究投資估算編制辦法,修訂本,等有關(guān)規(guī)定的要求編寫完成本報(bào)告，經(jīng)審核、審定合格后打印成冊(cè)，供建設(shè)單位及有關(guān)部門決策。1.2 研究結(jié)論 1.2.1 研究的簡要結(jié)論 ? 本項(xiàng)目能夠合理利用資源 本裝臵系綜合利用公司焦化裝臵產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)氫氣，裝臵的建設(shè)符合國家的能源政策、環(huán)保政策及建設(shè)單位的發(fā)展規(guī)劃。 ? 采

20、用的工藝技術(shù)先進(jìn) 本項(xiàng)目經(jīng)焦?fàn)t煤氣凈化、轉(zhuǎn)化、變換后，再通過PSA提氫的工藝技術(shù)，具有工藝先進(jìn)，技術(shù)成熟，產(chǎn)品純度高，消耗定額低，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。 ? 環(huán)保、安全衛(wèi)生及消防措施落實(shí) 采用變壓吸附等技術(shù)生產(chǎn)氫氣，三廢排放量較小，裝臵建成后對(duì)周圍環(huán)境影響較小，符合國家清潔生產(chǎn)的要求。同時(shí)在設(shè)計(jì)中注意安全生產(chǎn)及工業(yè)衛(wèi)生，認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家和地方的各項(xiàng)法規(guī)，采取了完善的安全消防措施，確保安全生產(chǎn)。 ? 項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上可行 . 7 . 本裝臵項(xiàng)目投入總資金為26638萬元，其中建設(shè)投資為25030萬元，建設(shè)期利息為621萬元，流動(dòng)資金為987萬元。 年均總成本費(fèi)用18807萬元，年均實(shí)現(xiàn)銷售收入35653

21、萬元,含3副產(chǎn)品解吸氣和蒸汽收入，產(chǎn)品氫氣價(jià)格按1元/Nm計(jì)算，解吸氣3價(jià)格按0.2元/Nm計(jì)算，蒸汽價(jià)格按80元/t計(jì)算,，年均利潤13698萬元，年均銷售稅金3148萬元，經(jīng)濟(jì)效益較好。全投資內(nèi)部收益率為57.42%,稅前,，稅前投資回收期2.84年,含建設(shè)期,，投資利潤率51.42%，投資利稅率63.24%，均高于行業(yè)平均指標(biāo)，在經(jīng)濟(jì)上是可行的。 1.2.2 存在的主要問題和建議 (1) 因本裝臵中大部分設(shè)備屬非標(biāo)設(shè)備，為保證工程進(jìn)度，應(yīng)盡早與供應(yīng)商聯(lián)系，落實(shí)供應(yīng)廠家和供貨時(shí)間, (2) 本項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)效益較好，建議盡快決策，使本項(xiàng)目盡快上馬，早日實(shí)現(xiàn)其較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

22、(3) 本項(xiàng)目盈虧平衡點(diǎn)為26.3%,達(dá)產(chǎn)第三年,。當(dāng)銷售價(jià)格、原材料價(jià)格、銷售量和固定資產(chǎn)投資等各因素向不利方面變化10%時(shí),單因素變化,，內(nèi)部收益率仍遠(yuǎn)高于行業(yè)基準(zhǔn)值，說明本項(xiàng)目具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。 表1-2 綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 序號(hào) 指標(biāo)名稱 單位 數(shù)量 備注 3一 生產(chǎn)規(guī)模 原料氣處理能力 Nm/h 50000 二 產(chǎn)品方案 3產(chǎn)品氫氣 ?99.9% 1 Nm/h 40110 3副產(chǎn)解吸氣 2 Nm/h 22508 3 副產(chǎn)蒸汽 t/h 7.5 三 年操作時(shí)間 小時(shí) 8000 四 主要原材料消耗 31 焦?fàn)t煤氣 Nm/h 50000 轉(zhuǎn)化催化劑 t/次 正常操作條件下3年 2 8.0

23、. 8 . 序號(hào) 指標(biāo)名稱 單位 數(shù)量 備注 變換催化劑 t/次 正常操作條件下3年 3 25.2 鐵鉬預(yù)加氫催化劑 t/次 正常操作條件下0.61年 4 23.4 5 鐵鉬加氫催化劑 t/次 23.4 正常操作條件下2年 6 鎳鉬加氫催化劑 t/次 7.0 正常操作條件下2年 氧化鋅脫硫劑 t/次 正常操作條件下0.6年,單塔, 7 48 8 中溫氧化鋅脫硫劑 t/次 48 正常操作條件下1年,單塔, 9 t/次 正常操作條件下1年 83.40 吸附劑20 t/次 正常操作條件下1年 10 47.20 吸附劑50 t/次 正常操作條件下1年 11 吸附劑CNA-201 111.1 12 t/

24、次 正常操作條件下1年 244.65 吸附劑CNA-228 吸附劑CNA-210 t/次 正常操作條件下15年 13 394.2 t/次 正常操作條件下15年 14 吸附劑CNA-193B 223.5 吸附劑CNA-318 t/次 正常操作條件下1年 15 7.2 t/次 正常操作條件下3年 16 吸附劑CNA-324 230.1 t/次 正常操作條件下15年 17 吸附劑CNA-421 50.42 18 t/次 正常操作條件下3年 吸附劑CNA-561 4.53 19 t/次 正常操作條件下15年 吸附劑CNA-656 7.33 五 公用工程消耗 1 電 kWh/h 11949.5 ,含公用

25、工程及照明用電, 3儀表空氣 已折電耗 2 Nm/h 240 軟水 已折電耗 3 t/h 31.8 34 氮?dú)?Nm/h 4000 開車初臵換用數(shù)小時(shí) 補(bǔ)充氮?dú)?7000 循環(huán)水 已折電耗 5 t/h 2350 6 新鮮水 t/h 50 六 勞動(dòng)定員 人 40 七 每小時(shí)能耗 GJ/h14.93 3 氫氣單位產(chǎn)品能耗 GJ/千Nm 0.372 八 項(xiàng)目投入總資金 萬元 26638 其中:建設(shè)投資 萬元 25030 建設(shè)期利息 萬元 621 流動(dòng)資金 萬元 987 九 年銷售收入(含稅) 萬元 生產(chǎn)期平均 35653 銷售稅金及附加 萬元 3148 生產(chǎn)期平均 十 年平均總成本 萬元 18807

26、 . 9 . 序號(hào) 指標(biāo)名稱 單位 數(shù)量 備注 十一 年均利潤總額 萬元 13698 十二 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo) 1 全投資內(nèi)部收益率 % 57.42 稅前 全投資內(nèi)部收益率 % 46.52 稅后 投資利稅率 2 % 51.42 3 投資利潤率 % 63.24 4 投資回收期 年 2.84 稅前 ,含建設(shè)期, 投資回收期 年 稅后,含建設(shè)期, 3.22 5 財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值 萬元 69067 稅前 財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值 萬元 49894 稅后 盈虧平衡點(diǎn) 達(dá)產(chǎn)第三年 6 % 26.3 . 10 . 2 產(chǎn)品的性質(zhì)及用途 2.1 產(chǎn)品的性質(zhì)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 氫氣是已知?dú)怏w中最輕的氣體，雖然單質(zhì)氫分子在大氣中的含量只有千萬分之

27、一，但以化合態(tài)形式存在的氫卻是地球上最豐富的物質(zhì)之一，在地殼縱深1km范圍內(nèi)，化合態(tài)氫,主要是水和有機(jī)物如石油、煤炭、天然氣和生命體等,的質(zhì)量組成約占1%，原子氫的組成約占15.4%。 氫,H,分子量2.016，氫是非極性分子，除氦外，氫分子間的2作用力最小。氫分子由兩個(gè)原子構(gòu)成，高溫,25005000K,下，生成原子氫。常溫下，分子氫無色、無臭、無毒、易著火，燃燒時(shí)呈微弱的白色火焰。其主要物理性質(zhì)如表2-1所示。 表2-1 主要性質(zhì)一覽表 性 質(zhì) 數(shù) 值 相對(duì)分子質(zhì)量 2.016 摩爾體積,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),/L 22.43 3密度,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),/(kg/m) 0.08988 臨界狀態(tài)，溫度/K 33

28、.18 壓力 MPa 1.315 3 29.88 密度 kg/m三相點(diǎn)，溫度 ? 13.947 7.042 壓力 kPa -3 液體表面張力(20.0K)/(N/m) 2.00810比熱溶,101.3 kPa，15.6 ?,kJ/(kg,k) 14.428 Cp 10.228 Cv 導(dǎo)熱系數(shù)/mW/(m,k) 氣體,在101.32kPa和0?, 166.3 117.9 液體,20.0K, 粘度 /Pa?S 氣體,在101.32kPa和?, 13.54 12.84 液體,20.0K, 3 低燃燒熱值/ kJ/m10785 . 11 . 氫分子有很高的穩(wěn)定性，僅在很高的溫度下才會(huì)有較大的離解度，成

29、為原子氫，原子氫是氫的一種最有反應(yīng)活性的形式，它有極強(qiáng)的還原性。 H的標(biāo)準(zhǔn)有中國工業(yè)氫質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),中華人民共和國國家標(biāo)2準(zhǔn)工業(yè)氫GB/T3634-1995,，中國純氫、高純氫和超純氫質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)純氫、高純氫和超純氫GB/T7445-1995,，SEMI電子工業(yè)用氫質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 2.2 產(chǎn)品的用途 氫氣是重要的工業(yè)原料，也是今后主要的二次能源之一。氫既是一種能源材料，也是一種功能材料。氫氣廣泛用于石油煉制和石油化工的各種工藝過程、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、宇航工業(yè)和科學(xué)試驗(yàn)中等等。 ,1,用于合成氨工業(yè)中，生產(chǎn)合成氨, ,2,用于甲醇生產(chǎn), ,3,

30、廣泛用于化工領(lǐng)域，生產(chǎn)各種化學(xué)品。如: 氫和一氧化碳組成C1化學(xué)合成工業(yè)最基礎(chǔ)的原料合成氣。由合成氣可生產(chǎn)下列大宗化工產(chǎn)品:如醇類,甲醇、乙醇、乙二醇、低碳混合醇等,、含氧化合物,二甲醚、甲酸甲酯、醋酸,、液體燃料及合成烯烴。 烯烴的氫甲?；?。 不飽和烴加氫。 常見化合物的直接或間接加氫。如炔化加氫、脫羰加氫。 ,4,目前國外在石油煉制過程中早已采用全過程加氫。在國內(nèi)，我國汽車保有量逐年增加，汽車尾氣排放對(duì)大氣污染日益嚴(yán)重，因而環(huán)保要求提高汽油、柴油質(zhì)量,催化裂化產(chǎn)品結(jié)構(gòu),柴汽比,滿足不. 12 . 了市場(chǎng)的要求,為此，必須降低催化裂化汽油中的烯烴含量,如采取優(yōu)化操作降低烯烴含量技術(shù)、發(fā)展催化

31、裂化輕汽油的醚化技術(shù)、應(yīng)用烷基化新技術(shù),、降低催化裂化汽油中的硫含量,如采用原料加氫預(yù)處理技術(shù)、催化蒸餾加氫脫硫技術(shù),、LCO生產(chǎn)低硫低芳烴柴油技術(shù),如采用中壓加氫改質(zhì)技術(shù)、柴油深度脫硫脫芳烴技術(shù),、采用催化裂化新技術(shù)等。因此在石油煉制過程中采用全過程加氫是大勢(shì)所趨。以上各項(xiàng)技術(shù)和措施均需要大量氫氣。 在石油煉制中，汽油煉制和柴油的催化裂解加氫工藝過程中及石油產(chǎn)品脫硫均需要?dú)錃?，而且氫氣被大量用于潤滑油精制，以提高潤滑油油品的質(zhì)量。 為了減少汽車尾氣排放中的有害物質(zhì)對(duì)大氣的污染，各國對(duì)汽油中的硫和烯烴含量的要求越來越嚴(yán)格。我國汽油構(gòu)成中催化裂化汽油,FCC汽油,占80%左右，所以降低FCC汽油

32、中的硫和烯烴含量，是滿足未來清潔汽油新規(guī)格要求的關(guān)鍵。國內(nèi)目前已開發(fā)出FCC汽油選擇性加氫脫硫技術(shù)，克服了辛烷值損失較大的缺點(diǎn)。 又如我國煉油廠無論是硫酸法或氫氟酸法烷基化，由于工藝不配套，C原料均未經(jīng)選擇性加氫，因雙烯的存在，造成烷基化過程中酸4渣多，酸耗大，質(zhì)量下降。如果采用雙烯選擇性加氫技術(shù)，能明顯提高烷基化油質(zhì)量，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 ,5,在精細(xì)化工及醫(yī)藥行業(yè)中，用作加氫原料。如用于過氧化氫,雙氧水,的生產(chǎn)中。目前國內(nèi)許多廠家采用電解水制氫來生產(chǎn)雙氧水，電耗高、生產(chǎn)成本高,每立方米氫氣電耗高達(dá)5.5kWh,。 以氫氣原料生產(chǎn)1,4-丁二醇。 用糠醛和氫氣為原料生產(chǎn)四氫呋喃被認(rèn)為是一種比

33、較經(jīng)濟(jì)可行的生產(chǎn)四氫呋喃的方法。我國是糠醛生產(chǎn)大國,生產(chǎn)能力60000t/a,，糠醛價(jià)格較低，因此，在國內(nèi)用此法生產(chǎn)四氫呋喃較之其他幾種方法. 13 . ,如丁二烯法、丁二醇法、順酐法等,生產(chǎn)成本低。 氫氣還用于加氫制叔戊醇、芳樟醇、異植物醇等醫(yī)藥、農(nóng)藥中間體,乙炔加氫酯化合成丙烯酸甲酯等。 此外，氫氣還可用于:硝基苯加氫制對(duì)氨基苯酚,脂肪酸直接加氫制脂肪伯胺,脂肪酸經(jīng)脂肪腈加氫制仲胺,硝基苯催化加氫制苯胺,D-葡萄糖催化加氫制山梨醇,苯加氫制環(huán)己烷，再制得己二醇,異丁醛和甲醇,或甲醛,縮合，再加氫制新戊二醇等。 ,6,在冶金工業(yè)中用于還原金屬中的氧化物，防止某些金屬和合金在熱處理過程中被氧化

34、,氫還可用于精煉和熱處理，諸如有色金屬鎢、鉬、鈦等的生產(chǎn)。 ,7,在電子工業(yè)中，高純氫氣用于電子材料、半導(dǎo)體材料和器件、集成電路以及電真空器件的生產(chǎn),超純氫主要用于大規(guī)模集成電路的制造中，提供還原氣氛。 ,8,在玻璃行業(yè)中用于生產(chǎn)浮法玻璃。以提高玻璃質(zhì)量和成品合格率。 ,9,高純氫氣在加工過程中還用作還原氣和保護(hù)氣。 ,10,采用能夠可逆吸、放氫的吸氫合金，可開發(fā)出能量密度高、能迅速充放電的無公害電池。液氫用作火箭燃料和航天器推進(jìn)劑。 ,11,液氫也常用于低溫材料性能試驗(yàn)及超導(dǎo)研究中。 本項(xiàng)目產(chǎn)品氫氣主要用作內(nèi)蒙古慶華集團(tuán)有限公司后工序50萬噸/年焦油加氫項(xiàng)目所用。 2.3 產(chǎn)品價(jià)格分析 目前

35、國內(nèi)氫氣市場(chǎng)總體情況是南方地區(qū)氫氣價(jià)格高于北方地區(qū)。3南方地區(qū)鋼瓶裝氫氣價(jià)格大致在46元/Nm,如成都地區(qū),，北方地3區(qū)氫氣價(jià)格大致在34元/Nm,如撫順地區(qū),。 . 14 . 本項(xiàng)目根據(jù)國內(nèi)氫氣市場(chǎng)情況，本裝臵氫氣含稅價(jià)格定為1.003元/ Nm。其定價(jià)依據(jù)是合理的。 3由于本項(xiàng)目副產(chǎn)混合解吸氣的熱值為4276:4636kcal/Nm，與原料焦?fàn)t煤氣的熱值相當(dāng)，因此，本項(xiàng)目副產(chǎn)混合解吸氣價(jià)格參考建設(shè)3單位提供的原料焦?fàn)t煤氣價(jià)格，按0.20元/Nm計(jì)。 . 15 . 3 產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模 3.1 產(chǎn)品方案 本裝臵是以內(nèi)蒙古慶華集團(tuán)有限公司焦?fàn)t煤氣為原料，生產(chǎn)最終產(chǎn)品為氫氣,?99.9%,。

36、根據(jù)國家發(fā)改委第9號(hào)令產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄,2011年本,中第一類“鼓勵(lì)類”中第三十八條“環(huán)境保護(hù)與資源節(jié)約綜合利用”中的“15.三廢綜合利用及治理工程”，該產(chǎn)品方案既符合國家的產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保政策，也符合公司的企業(yè)發(fā)展規(guī)劃。 3.2 生產(chǎn)規(guī)模 根據(jù)工藝技術(shù)條件和內(nèi)蒙古慶華集團(tuán)有限公司提供的原料焦?fàn)t3煤氣的氣量和組成，確定本裝臵規(guī)模為:原料氣處理量50000 Nm/h，3產(chǎn)品氫氣輸出流量為40110.12Nm/h，副產(chǎn)混合解吸氣氣量為22508.1 3Nm/h，副產(chǎn)中壓蒸汽7.5t/h。 年操作時(shí)間按8000小時(shí)計(jì)。 3.3 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo) 3.3.1 產(chǎn)品氫氣規(guī)格 本裝臵產(chǎn)品氫氣應(yīng)達(dá)到如下指標(biāo):

37、 表3-1 本裝臵產(chǎn)品氫氣的質(zhì)量指標(biāo) 序號(hào) 指標(biāo)名稱 數(shù)值 備注 氫氣純度,%(V) ?99.9% 1 2 CO+CO p.p.m?20 2 ?10 3 O p.p.m2 ?1 4 ?S p.p.m 5 壓力，MPa ?2.5 溫度,? ?40 6 3.3.2 副產(chǎn)品規(guī)格 . 16 . 3本制氫裝臵可得副產(chǎn)混合解吸氣流量為22508.1 Nm/h，該混合解吸氣組成見表32。解吸氣可送公司后續(xù)工段燃料系統(tǒng)作燃料。 表3-2 解吸氣組成 組份 合計(jì) H O N CH CO CO CH HO 22242nm2V% 23.872 0.155 4.414 30.038 11.491 24.102 5.3

38、26 0.603 100 混合解吸氣壓力:0.02MPa 混合解吸氣溫度:?40? 3混合解吸氣熱值:4276:4636kcal/Nm 同時(shí)，本制氫裝臵還可得副產(chǎn)蒸汽7.5t/h?？蓽p壓至0.6MPa(G)送公司蒸汽管網(wǎng)。 蒸汽壓力:3.9 MPa,G, 蒸汽溫度:250? . 17 . 4 工藝技術(shù)方案 4.1 工藝技術(shù)方案選擇 4.1.1 工藝路線的比較和確定 工業(yè)上制氫的方式有很多種，主要方法有: 1,電解水 2,以煤或焦炭為原料的煤氣化法 3,以重油或渣油為原料的部分氧化法 4,以氣態(tài)烴或液態(tài)烴為原料的水蒸汽轉(zhuǎn)化法 雖然以甲醇為原料采用蒸汽轉(zhuǎn)化法、用液氨為原料采用氨裂解也可以生產(chǎn)氫氣，

39、但生產(chǎn)運(yùn)行成本較高，不適宜于大型制氫裝臵。 由于電解水法制氫耗電大、生產(chǎn)成本高，只是在氫氣用量較小、純度要求高，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的企業(yè),如稀有金屬制造,使用，因此對(duì)于需要大量耗氫的煉油化工行業(yè)也是不適合的。 以煤或焦炭為原料的煤氣化法目前大多用于化工原料,甲醇、合成氨,的生產(chǎn)過程中，近幾年來也有直接用于制氫的實(shí)例，但因煤氣化制氫的投資,加壓氣化如GE、shell等,投資較大，且流程長，“三廢”處理復(fù)雜，因此一般不采用以煤或焦炭為原料的水煤氣化法制取氫氣。 煤焦化企業(yè)制氫裝臵采用何種原料、何種工藝制取，主要與全廠煤焦化路線緊密相關(guān)，一般煤焦化廠根據(jù)其自身的特點(diǎn)，主要采用焦?fàn)t煤氣為原料，經(jīng)凈化、轉(zhuǎn)

40、化后，再最大限度的提取氫氣，是較經(jīng)濟(jì)合理、切實(shí)可行的。 4.1.2 焦?fàn)t煤氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氫技術(shù) 蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的原料一般是各種氣態(tài)烴,主要是甲烷,。 焦?fàn)t煤氣,經(jīng)凈化和提濃甲烷以后,和水蒸汽在催化劑的作用下，發(fā)生一系列反應(yīng)，其主要反應(yīng)為: . 18 . 蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng):CH + HO = CO + 3H -206.4 kJ/mol 422變換反應(yīng):CO + HO = CO + H +41.2 kJ/mol 222輕烴水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫整個(gè)轉(zhuǎn)化反應(yīng)在約830?:850?溫度，3.0MPa左右壓力下進(jìn)行，工藝流程簡單。 由于制氫裝臵多建于焦化廠，其烴類原料有保證，且烴類蒸汽轉(zhuǎn)化制氫工藝相對(duì)于煤氣化、重油和渣

41、油部分氧化法工藝，還具有投資少、占地小、對(duì)環(huán)境的污染少，且操作方便等優(yōu)點(diǎn)，故該工藝是制取工業(yè)氫氣應(yīng)用最廣泛的方法。 本裝臵根據(jù)慶華集團(tuán)慶華煤化有限公司原料與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)平衡，提供給制氫的原料為焦?fàn)t煤氣，焦?fàn)t煤氣是較適合作水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫的原料。因此，本可研選擇工藝成熟可靠、操作靈活方便、投資省、氫氣成本低的水蒸汽烴類轉(zhuǎn)化制氫工藝路線。 4.2 工藝技術(shù)方案 4.2.1 轉(zhuǎn)化 預(yù)熱后的轉(zhuǎn)化原料氣與水蒸氣混合，在轉(zhuǎn)化爐爐管內(nèi)催化劑的作用下進(jìn)行以下主要反應(yīng): 蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng):CH + HO = CO + 3H -206.4 kJ/mol 422變換反應(yīng):CO + HO = CO + H +41.2 kJ/m

42、ol 222預(yù)轉(zhuǎn)化是指制氫的原料,從天然氣、焦?fàn)t煤氣、LPG、到輕石腦油,，在絕熱固定床反應(yīng)器反應(yīng)中，把原料中的重?zé)N轉(zhuǎn)化成富含甲烷、CO、CO和水蒸汽的混合物，考慮本裝臵采用原料在進(jìn)入轉(zhuǎn)化以前，2原料氣中所含少量重?zé)N已被凈化脫除，因此，本裝臵不需采用預(yù)轉(zhuǎn)化流程，而只采用常規(guī)的轉(zhuǎn)化流程。 4.2.2 變換 本工藝在轉(zhuǎn)化前和轉(zhuǎn)化后均采用了變換反應(yīng)，但其目的是不同. 19 . 的: 一、CO在400?以上即開始有裂解反應(yīng)，CO+H = C +HO，而22由CO形成碳比在同樣條件下由甲烷形成碳的速度要快310倍。濃縮氣中CO含量約為15%，為避免CO濃度過高而形成碳使轉(zhuǎn)化催化劑積碳失去活性，故在轉(zhuǎn)化反

43、應(yīng)前先增加變換反應(yīng)，使CO濃度降至約1%,干基,左右。 二、變換的目的是將轉(zhuǎn)化出口氣體中的CO轉(zhuǎn)化為H，以提高單2位原料的產(chǎn)氫量、降低氫氣的成本，工業(yè)上往往采用中溫變換、中溫變換串低溫變換等多種工藝流程。常見的變換工藝如下: 中溫變換 中溫變換，低溫變換 采用中溫變換工藝，變換出口氣中的CO含量可降到大約3%,干基,左右。中變催化劑還原可以與轉(zhuǎn)化催化劑同時(shí)進(jìn)行，不需要專門提供還原介質(zhì)和可省去單獨(dú)催化劑開工預(yù)熱器等設(shè)備，簡化流程，使得總投資降低。 采用中溫變換，低溫變換，雖然可使PSA入口的CO含量,1%，在相同的轉(zhuǎn)化出口條件下，可以提高單位原料的產(chǎn)氫率，同時(shí)降低PSA裝臵的投資,但除了增加低變

44、爐外，還需要增加一套輔助低變催化劑的還原及升溫系統(tǒng)，使得總投資增加。另外，低溫變換在提高單位原料的產(chǎn)氫率的同時(shí)，降低了PSA解吸氣的熱值，系統(tǒng)反而需要外補(bǔ)燃料，因此是否采用中溫變換+低溫變換的反應(yīng)流程，應(yīng)該根據(jù)制氫原料種類來確定，當(dāng)采用價(jià)格比較高的輕石腦油和液態(tài)烴時(shí)，降低原料的單耗就非常重要，即使增加價(jià)格較低的燃料也是合算的，因此，中溫變換，低溫變換工藝僅在原料與燃料相比相當(dāng)昂貴時(shí)采用。 根據(jù)本項(xiàng)目燃料氣充足、價(jià)格不貴等特點(diǎn)，本可研推薦采用中溫變換流程。 . 20 . 4.2.3 氫氣提純技術(shù) 當(dāng)前，工業(yè)上應(yīng)用較多的氫氣提純方法主要有膜分離法、低溫分離法和變壓吸附法。 膜分離法是以選擇透過性膜

45、為介質(zhì)，待分離的原料在某種推動(dòng)力的作用下,如電位差、壓力差、濃度差等,，有選擇性的透過膜，從而達(dá)到分離提純的目的。與常規(guī)的分離方法相比，膜分離法具有低能耗、單級(jí)分離效果好、過程簡單、不污染環(huán)境等特點(diǎn)。用于氫氣分離純化的膜材料有鈀膜和有機(jī)纖維膜。用于氫回收的鈀合金膜由于價(jià)格昂貴，只適用于較小規(guī)模且對(duì)氫氣純度要求很高的場(chǎng)合使用,有機(jī)中空膜分離回收氫裝臵應(yīng)用最廣、銷售量最大的領(lǐng)域是從合成氨弛放氣、甲醇廠放空氣分離回收氫。其特點(diǎn)是可以利用放空尾氣自身的壓力，以膜兩側(cè)的分壓差作為推動(dòng)力，具有無需外加動(dòng)力，在常溫或稍高于常溫的溫度下操作，對(duì)原料氣組成變化的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是回收氫純度不高，一般都是作

46、化工原料氣，就地循環(huán)使用。 低溫分離法亦稱深冷法，一般在液氮溫區(qū)操作。深冷法最大的優(yōu)點(diǎn)是氫的回收率高，一般情況下大于90%，采用深冷法時(shí)，對(duì)裝臵預(yù)冷所需時(shí)間長，因而從開車啟動(dòng)到正常運(yùn)行的周期也長，同時(shí)為避管道堵塞造成中途停車，原料氣在進(jìn)入深冷裝臵前，需要預(yù)先清除在低溫下會(huì)固化的高沸點(diǎn)雜質(zhì)如:CO、HO等。缺點(diǎn)是運(yùn)行成本較高，22裝臵投資較大。此法現(xiàn)在一般很少采用。 變壓吸附,簡稱PSA英文 Pressure Swing Adsorption縮寫,分離法是六十年代以后發(fā)展起來的常溫氣體分離技術(shù)，其原理是利用吸附劑對(duì)不同氣體吸附量、吸附速度、吸附力等方面的差異以及吸附劑的吸附容量隨壓力的變化而變化

47、的特征，在加壓條件下完成混合氣體的吸附分離過程，降壓解吸所吸附的氣體組分，從而實(shí)現(xiàn)氣體分離及吸附劑循環(huán)使用的目的。 . 21 . 該技術(shù)用于制取純氫，幾乎能夠把所有的雜質(zhì)除去，從而獲得純度為99.99%的純氫產(chǎn)品。 美國聯(lián)合碳化合物公司首先采用PSA技術(shù)從含氫工業(yè)廢氣中回收高純度氫，從1966年第一套PSA回收氫工業(yè)裝臵投產(chǎn)之后的20年間，目前，全世界各種類型的PSA裝臵已超過2000套，我國從60年代末開始進(jìn)行采用變壓吸附技術(shù)分離氣體混合物的實(shí)驗(yàn)研究，到1981年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，最初是用于合成氨馳放氣中制取高純氫(99.999%)，以后不斷開發(fā)了從焦?fàn)t煤氣、氨廠變換氣、甲醇尾氣、甲醛尾氣、石油裂

48、解氣、冷箱尾氣等二十多種含氫混合氣中提純氫氣，在此基礎(chǔ)上，又從單純的制氫領(lǐng)域拓展到變壓吸附制一氧化碳、二氧化碳、變換氣脫碳、天然氣凈化、空分制富氧、空分制純氮、濃縮甲烷、濃縮乙烯等九大技術(shù)領(lǐng)域，目前，我國已建成各型PSA裝臵1000余套，在部分技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。 從目前制氫的主要方法來看，深冷分離法歷史最久，工藝成熟可靠，且具有容量大、收率高等特點(diǎn)，但工藝流程和設(shè)備復(fù)雜，當(dāng)原料氣組份較多時(shí)，往往要求預(yù)凈化處理，投資和能耗較高，PSA法因具有工藝流程簡單、設(shè)備臺(tái)件少、自動(dòng)化程度高、能耗低、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛應(yīng)用，特別是在制取純氫方面，因?yàn)闅浣M份的特殊吸附性能，使得PSA法的優(yōu)點(diǎn)充

49、分體現(xiàn),從已經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行的PSA-H2裝臵看，節(jié)能效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均較為理想,本裝臵采用變壓吸附法提純氫氣技術(shù)上是可行的。 四川天一科技股份有限公司從60年代末開始采用變壓吸附技術(shù)分離氣體混合物的實(shí)驗(yàn)研究，到1981年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。最初是用于合成氨弛放氣中制取高純度氫,99.999%,，以后不斷開發(fā)了從焦?fàn)t煤氣、氨廠變換氣、甲醇尾氣、甲醛尾氣、石油裂解氣、冷箱尾氣等二十多種含氫混合氣中提取氫氣，在此基礎(chǔ)上，又從單純的制氫領(lǐng)域拓. 22 . 展到變壓吸附制一氧化碳、二氧化碳、變換氣脫碳、天然氣凈化、空氣制富氧、空氣制純氮、濃縮甲烷、濃縮乙烯等九大技術(shù)領(lǐng)域，PSA工藝流程從四塔一次均壓發(fā)展到四塔二

50、次均壓流程，八塔三次均壓流程，十塔四次均壓流程，從單一的逆放降壓解吸工藝發(fā)展到抽空解吸工藝、逆放抽空組合工藝等，從四塔單系列發(fā)展到多塔多段式復(fù)合系3列，裝臵規(guī)模最大已達(dá)到280000Nm/h。國產(chǎn)PSA裝臵的自控水平也在不斷提高，不僅開發(fā)了一般中、小規(guī)模的小型PLC自控系統(tǒng)，還開發(fā)了先進(jìn)的DCS集散型控制系統(tǒng)。各種新型程控閥門和多種高效吸附劑的研制成功，更提高了PSA裝臵的可靠程度和技術(shù)先進(jìn)性。目前已向國內(nèi)化工、冶金、石化、電子、機(jī)械等工業(yè)提供了600余套用于上述領(lǐng)域的變壓吸附工業(yè)裝臵，為工廠節(jié)能降耗、增加新產(chǎn)品、提高經(jīng)濟(jì)效益起到了積極的作用，并在部分技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。 故本項(xiàng)目根據(jù)原

51、料焦?fàn)t煤氣排放壓力的高低、原料焦?fàn)t煤氣的組成，以及對(duì)回收氫氣純度、流量要求等，擬推薦采用焦?fàn)t煤氣為原料經(jīng)凈化、轉(zhuǎn)化，再采用變壓吸附分離技術(shù)制取氫氣。 4.2.4 變壓吸附分離技術(shù)原理 變壓吸附工藝過程的工作原理是:利用吸附劑對(duì)氣體混合物中各組份的吸附能力隨著壓力變化而呈現(xiàn)差異的特性，對(duì)混合氣中的不同氣體組份進(jìn)行選擇性吸附，實(shí)現(xiàn)不同氣體的分離。 為了有效而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)氣體吸附分離凈化，除了吸附劑要有良好的吸附性能外，吸附劑的再生方法具有關(guān)鍵意義。吸附劑的再生程度決定產(chǎn)品的純度，也影響吸附劑的吸附能力,吸附劑的再生時(shí)間決定了吸附循環(huán)周期的長短，從而也決定了吸附劑的用量。因此選擇合適的再生方法及吸附周

52、期時(shí)間，對(duì)吸附分離法的工業(yè)化起著重要的作用。 . 23 . 變壓吸附過程在加壓下進(jìn)行吸附，減壓下進(jìn)行解吸。由于吸附循環(huán)周期短，吸附熱來不及散失，可供解吸之用，所以吸附熱和解吸熱引起的吸附床溫度變化一般不大，波動(dòng)范圍僅為幾度，可近似看做等溫過程。變壓吸附工作狀態(tài)是在一條等溫吸附線上變化。 常用的減壓解吸方法有下列幾種，其目的都是為了降低吸附劑上被吸附組分的分壓，使吸附劑得到再生。 ,1,降壓:吸附床在一定壓力下吸附雜質(zhì)組份，然后通過降壓方式(通常降至接近大氣壓)，使被吸附組分解吸出來。采用降壓方式，被吸附組分解吸不太充分，吸附劑再生不太完全。 ,2,抽真空:吸附床降到大氣壓后，為了進(jìn)一步減小被吸

53、附組分的分壓，可用抽空的方法來進(jìn)一步降低吸附床壓力，以得到更好的再生效果。 ,3,沖洗:利用較純凈的產(chǎn)品氣或者其它適當(dāng)?shù)臍怏w通過進(jìn)行再生的吸附床，被吸附組分的分壓隨沖洗氣通過而下降。吸附劑的再生程度取決于沖洗氣用量和沖洗氣純度。 通常在變壓吸附過程中根據(jù)被分離的氣體混合物各組分性質(zhì)、產(chǎn)品要求、吸附劑的特性以及操作條件來選擇幾種上述的再生方法配合實(shí)施的。 4.2.5 流程簡圖及敘述 本制氫裝臵共分為七個(gè)主要工藝過程:預(yù)凈化工序，預(yù)處理工序，PSA-1 (PSA-CO/R)工序、PSA-2(PSA-CH)工序、凈化壓縮工序和轉(zhuǎn)24化變換工序以及PSA-3(PSA-H)工序。 2,1,預(yù)凈化工序 原

54、料氣在溫度40?時(shí)進(jìn)入預(yù)凈化工序，脫出焦?fàn)t煤氣中絕大部分的焦油、萘、HS、NH、HCN等雜質(zhì)，得到雜質(zhì)較少的凈化氣。23該工序主要由5臺(tái)粗脫萘器，1臺(tái)加熱器及一系列手動(dòng)閥組成。 . 24 . 原料氣進(jìn)入由5臺(tái)脫油脫萘器組成的脫油脫萘系統(tǒng)，4臺(tái)同時(shí)進(jìn)料，1臺(tái)再生,或3臺(tái)同時(shí)進(jìn)料，2臺(tái)再生,，交替能換使用。焦?fàn)t煤氣進(jìn)入本裝臵脫油脫萘器中的4臺(tái)，粗脫萘系統(tǒng)將絕大部分的萘、焦油及部份硫、苯等雜質(zhì)脫除。吸附飽和的吸附劑采用溫度為400?左右、壓力0.2MPa的過熱蒸汽對(duì)脫油脫萘器加熱進(jìn)行再生，再生廢液經(jīng)冷卻器降溫到90?左右進(jìn)入污水罐進(jìn)行分離。分離氣體進(jìn)入洗滌塔，洗滌降溫后進(jìn)入除臭器，除臭后排放到放空管

55、。分離的液體通過污水泵，一部分打到洗滌塔洗滌降溫，另一部分打到界區(qū)外的污水處理系統(tǒng)。300?左右的熱吸附劑先用不過熱蒸汽降到170?以下，再用常溫逆放氣進(jìn)行冷吹降溫到常溫并送到解吸氣氣柜。粗脫萘劑約15天再生一次，在正常工況下，吸附劑約1年更換一次。 ,2,預(yù)處理工序 脫油脫萘后的凈化氣再通過預(yù)處理工序，進(jìn)一步脫除其中的烷烴、芳烴、硫化物、氮化物、氨、焦油等，得到符合變壓吸附原料氣要求的凈化氣。本工序由3臺(tái)焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)(聯(lián)合壓縮)，4臺(tái)精脫萘器，2臺(tái)除油器、1臺(tái)解吸氣加熱器、1臺(tái)解吸氣冷卻器和一系列手動(dòng)閥和程控閥等組成。 3臺(tái)焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)2開1備，凈化氣經(jīng)一級(jí)壓縮后進(jìn)入由4臺(tái)精脫萘器組成的

56、精脫萘器系統(tǒng)進(jìn)行處理，再經(jīng)壓縮機(jī)二級(jí)、增壓到0.80MPa后通過除油器脫除壓縮機(jī)所帶進(jìn)去的油就進(jìn)入下一段工序。 在精脫萘器系統(tǒng)內(nèi)，3臺(tái)同時(shí)進(jìn)料，交替能換使用。精脫萘系統(tǒng)將剩余的萘、焦油及部份硫等雜質(zhì)盡一步地脫除。吸附飽和的吸附劑采用加熱到180?的解吸氣(來自后續(xù)PSA工段)將吸附劑加熱到170?，再用常溫解吸氣冷吹降溫到常溫并送到解吸氣氣柜。精脫萘劑約20天再生一次，吸附劑約12年更換一次。 2臺(tái)除油器可串并聯(lián)操作，交替輪換使用，一臺(tái)投運(yùn)時(shí)，另一臺(tái). 25 . 更換吸附劑備用。 (3) PSA-1 (PSA-CO/R)工序 2經(jīng)凈化處理后的焦?fàn)t煤氣，在壓力0.80MPa，溫度?40?條件下送

57、入由12個(gè)吸附塔及一系列程控閥組成的PSA-1系統(tǒng)，采用12-5-4/V流程。 在PSA-1裝臵中，任一時(shí)刻總是有5臺(tái)吸附器處于吸附步驟，由入寇端通入原料，在出口端獲得凈化氣。每臺(tái)吸附器在不同時(shí)間依次經(jīng)理吸附(A)，多級(jí)壓力均衡降(EiD)，逆放(D)，抽空(V)，多級(jí)壓力均衡升(EiR)，最終升壓(FR)。吸附器所有的壓力均衡降都是用于其它吸附器的壓力均衡升以充分回收將被再生吸附器中的凈化氣。逆放步驟排出了吸附器中吸留的大部分雜質(zhì)組分，剩余的雜質(zhì)通過抽真空步驟進(jìn)一步解吸。 (4) PSA-2(PSA-CH) 工序 4焦?fàn)t煤氣在壓力:0.70MPa，溫度?40?條件下進(jìn)入由10臺(tái)吸附器及一系列

58、程控閥組成的PSA-2系統(tǒng)，采用10-4-3/V流程。 在PSA-2系統(tǒng)中，任一時(shí)刻總是有3臺(tái)吸附器處于吸附步驟，由入口端通入原料，在出口端獲得凈化氣，每臺(tái)吸附器在不同時(shí)間依次經(jīng)歷吸附(A)、多級(jí)壓力均衡降(EiD)、逆向放壓(D)、抽真空,V,、多級(jí)壓力均衡升(EiR)和最終升壓(FR)，吸附器所有的壓力均衡降都是用于其它吸附器的壓力均衡升以充分回收將被再生吸附器中的凈化氣。逆放步驟排出了吸附器中吸留的大部分雜質(zhì)組分，剩余的雜質(zhì)通過抽空步驟進(jìn)一步解吸。 富氫氣進(jìn)入半產(chǎn)品氣緩沖罐進(jìn)行穩(wěn)壓，根據(jù)混和解吸氣熱值情況決定是否經(jīng)調(diào)節(jié)閥分流，部分富氫氣進(jìn)入混和解吸氣系統(tǒng)，剩余的氣體經(jīng)聯(lián)合壓縮機(jī)增壓到:2

59、.6MPa左右，利用其氣體的壓縮熱在脫氧系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行脫氧和冷卻。PSA-2系統(tǒng)內(nèi)的解吸氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥分流:. 26 . 310200Nm/h的流量進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化、變換系統(tǒng)，在其系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行甲烷氣的凈化、壓縮、變換和蒸汽轉(zhuǎn)化，變換后的氣體經(jīng)調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓至:2.6MPa，溫度?40?條件下與脫氧后的凈化氣一并進(jìn)入制氫原料氣混和罐進(jìn)行混和、穩(wěn)壓。進(jìn)入PSA-3系統(tǒng)進(jìn)行提氫，采用10-2-5/P流程， (5)壓縮凈化工序和變換轉(zhuǎn)化工序 來自PSA的濃縮甲烷氣壓力約20kPa，溫度?40?條件下進(jìn)入濃縮氣壓縮機(jī)，壓縮到:3.2MPa (G)，經(jīng)過濃縮氣出口緩沖罐緩沖后，送往轉(zhuǎn)化爐中濃縮氣預(yù)熱器預(yù)熱到精脫硫需要的溫度

60、后送精脫硫工序。 經(jīng)預(yù)處理工序處理并加壓、升溫后的濃縮氣首先進(jìn)入由兩臺(tái)可并聯(lián)或單獨(dú)使用的預(yù)加氫罐AB，主要將濃縮氣中的不飽和烴加氫飽和，并加氫脫除濃縮氣中的氧，也有少量有機(jī)脫硫,硫醇、噻吩、硫醚、二硫化碳等,加氫轉(zhuǎn)化成為無機(jī)硫,HS,。從預(yù)加氫罐AB出來的預(yù)2加氫濃縮氣進(jìn)入加氫罐?，對(duì)濃縮氣中的有機(jī)脫硫,硫醇、噻吩、硫醚、二硫化碳等,進(jìn)行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化。經(jīng)兩級(jí)加氫轉(zhuǎn)化后的濃縮氣進(jìn)入由兩臺(tái)可串可并或單獨(dú)使用的粗脫硫罐AB，除去濃縮氣中加氫轉(zhuǎn)化后生成的HS。為保證濃縮氣中工藝對(duì)總硫的要求，在上述工藝流2程后增加了一臺(tái)加氫罐?及兩臺(tái)精脫硫罐。當(dāng)前面的加氫轉(zhuǎn)化脫硫能滿足工藝對(duì)總硫的要求時(shí)，凈化濃縮氣從旁