【正文】 全投資內(nèi)部收益率 % 所得稅前 31 全投資凈現(xiàn)值 萬元 所得稅前 研究結(jié)論 （ 1） 產(chǎn)品市場前景良好，符合國家能源發(fā)展戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)政策； （ 2）工藝技術(shù)成熟、可靠，能耗低，安全、衛(wèi)生、環(huán)保等各項措施完善； （ 3）從財務(wù)分析看，所得稅前內(nèi)部收益率為 %，大于行業(yè)基準(zhǔn)收益率 8%，表明本項目有較好的抗風(fēng)險能力； （ 4） 增加地區(qū)和國家稅收、擴(kuò)大就業(yè)崗位，拉動社會需求，促 進(jìn)地區(qū)社會繁榮，社會效益良好，因此本項目是可行的。其組成以 烴 類為主，并含有非烴氣體。 目前我國天然氣的生產(chǎn)主要集中在中國石油天然氣總公司、中國石油化工總公司和中國 海洋石油總公司。到 2020 年，中國國內(nèi)管道天然氣需求量約 1200 億 m3， 2020 年為 1700億 m3， 2020 年將達(dá)到 2020 億 m3以上，占我國能源 消費總量的比例將從 %%上升為 7%10%，其中用于發(fā)電、城市燃?xì)?、化工大約各占 1/3。特別是“ 八五 ” 以來，中國儲量快速增長，天然氣進(jìn)入高速發(fā)展時期。 2020 年，全國累計探明天然氣可采儲量達(dá)到 萬億立方米，比 2020 年增長了 25%。 2020 年 19 月國內(nèi)共生產(chǎn)天然氣 億立方米，同比增長 %，增速比上半年下降 個百分點。天然氣年產(chǎn)量以 20%左右的速度高速增長。這些缺口 目前的供氣方案是 主要由國外氣源來解決， 包 括建設(shè)輸氣管道和 LNG 運輸 。 （ 2）天然氣勘探開發(fā)難度較大。譬如中國的鄂爾多斯盆地 的 13 蘇里格大氣田，探明地質(zhì)儲量近 6000 億立方，但在產(chǎn)能建設(shè)上存在許多技術(shù)難題，它是大面積、低孔、低滲的巖性氣田，這是中國開發(fā)利用從沒遇到過的氣田，涉及鉆井工藝、儲層改造工藝等技術(shù)難題，而類似的氣田還有很多。中國進(jìn)口天然氣將通過兩條途徑解決：一是從俄羅斯、烏茲別克斯坦、土庫曼斯坦、哈薩 克斯坦等國引管道天然氣；二是為中國沿海地區(qū)引進(jìn)液化天然氣（ LNG）。 3 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模 該項目選擇固定床干法排灰純氧碎煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)天然氣，低溫甲醇洗凈化、鎳基催化劑甲烷化的生產(chǎn)工藝。 主要工藝技術(shù)采用： ? 碎煤加壓氣化 ? 粗煤氣耐油變換、冷卻 ? 低溫甲醇洗凈化 ? 低壓蒸汽吸收制冷 15 ? ClausScot硫回收工藝 ? 甲烷化 ? 廢水綜合利用、殘液焚燒 煤氣化工藝技術(shù)選擇 煤氣化工藝有十 幾種，在工業(yè)上大量采用的也就是幾種，可分為固定床、流化床、氣流床三種類型。該項目采用 呼倫貝爾 高水分褐煤。依據(jù)上 述三個原則，由于煤含水分高，不可能制出符合德士古所要求的水煤漿濃度 60%以上，流化床氣化工藝比較適應(yīng)年輕褐煤氣化，但氣化壓力〈 1MPa，飛灰太多且含碳高，碳轉(zhuǎn)化率、氣化效率較低，在裝置大型化 方面存在一定問題， BGL 固定床液態(tài)排渣壓力氣化，雖然較好適應(yīng)高水分褐煤氣化，且有蒸汽消耗低，煤氣中甲烷含量高的特點，但技術(shù)還不成熟。 水 35%以下，灰 25%以下，灰熔點≥ 1200℃。材質(zhì)為碳鋼。 18 （ 2） 包括焦油等副產(chǎn)品在內(nèi)，三種氣化工藝的碳轉(zhuǎn)化率、氣化效率、氣化熱效率基本一樣。 煤氣化、空分比較結(jié)果還不能代表全部工藝的比較結(jié)果，對于以煤原料生產(chǎn)合成天然氣， Lurgi 煤氣化生產(chǎn)煤氣中按熱值分布，焦油約占煤總熱值的 10%，甲烷熱值約占煤氣總熱值 30%。 粗煤氣變換 由于粗煤氣中含硫、焦油等雜質(zhì)，因此只能選擇耐油催化劑進(jìn)行CO 變換，使煤氣中 H2/CO=。這是因為只有低溫甲醇洗凈化才可以在同一裝置內(nèi)全部干凈的脫除各種有害成分，諸如 、 CO H2S、 COS、 C4H10S、 HCN、 NH H2O、 C2以上烴類（包括輕油、芳香烴、石腦油、烯烴及膠質(zhì)物等）以及其他化合物等。但由于 NHD 的吸收能力較低溫甲醇洗低，溶劑循環(huán)量大，用電消耗大，加之 NHD 溶劑較貴，總體操作費用比較高。 干燥裝置所需 40℃ 級冷量為 106Kcal/h，制冷有三種方案可供選擇： （ 1）混合制冷 此方案是將蒸發(fā)后的氣氨經(jīng)離心式氨壓機(jī)提壓后再去吸收制冷，避免了吸收器在負(fù)壓下操作，使生產(chǎn)操作更加穩(wěn)妥可靠，混合制冷采用工藝副產(chǎn)的低壓蒸氣作熱源，系統(tǒng)中的溶解熱及冷卻水帶出。吸收制冷要消耗大量的蒸汽和循環(huán)水，制冷效率較低，只有在流程中有大量低位熱能或低壓蒸汽找不到用途時，才 顯示其優(yōu)越性。第一期工程的設(shè)計能力為日產(chǎn)合成 天然氣 389 萬立方米（相當(dāng)于日產(chǎn)原油 2 萬桶），于 1980 年 7 月破土動工，1984 年 4 月完工并投入試勻裝， 1984 年 7 月 28 日生產(chǎn)出首批合成天然氣并送入美國的天然氣管網(wǎng)。目前正在美國開展擬建一座 18 萬 Nm3 /h的合成天然氣廠的前期工作。 （ 1）傳統(tǒng)克勞斯工藝 原理可以簡單概括成：含一定濃度的 H2S 酸性氣首先進(jìn)入焚燒爐，使其中一部分 H2S通過燃燒生成 SO2與另一部分含 H2S氣體在催化劑的作用下生成單質(zhì)硫，由于受克勞斯反應(yīng)得平衡限制，克勞斯工藝總硫磺回收率一般在 9598%左右，尾氣根本無法滿足國家現(xiàn)有 環(huán)保指標(biāo)。解析出的 H2S 返回系統(tǒng)，上游克勞斯裝置任何條件的波動對本裝置的操作無影響。該工藝相對復(fù)雜，操作工藝條件苛刻，設(shè) 24 備投資較大。硫磺以料漿的形式從生物反應(yīng)器中取出，經(jīng)過濃縮后形成 65%干度的硫磺餅，可進(jìn)一步處理滿足需要。 殼牌 帕克（ SHELLpaques） 生物脫硫工藝只適宜在酸性氣 H2S濃度≤ 25%V，硫磺產(chǎn)量≤ 15d/t 小規(guī)模裝置。不同點是內(nèi)壓縮流程采用空氣增壓機(jī)和液氧泵獲得高壓氧氣；外壓縮流程的實際功耗相近。另外，由于內(nèi)壓縮流程使用了液氧泵，可及時抽走主冷凝器液氧中的液態(tài)烴，使得空分裝置的運行更加安全、可靠。 液氧泵和氧壓機(jī)增壓方 案比較表 序號 項目 液氧泵流程 氧壓機(jī)流程 1 相對能耗 1 2 相對投資 1 3 維修費用 低 高 4 占地面積 小 大 5 安全性 安全 較安全 因此，本項目推薦采用液氧泵內(nèi)壓縮流程。 （ 3）空壓機(jī)及配套汽輪機(jī)的選擇 本項目 45000NM3/h 的空分 裝 置需要 處理 的空 氣量約 為214000NM3/h，由于處理量大，采用離心式壓縮機(jī)壓縮空氣，蒸汽透平驅(qū)動，汽輪機(jī)選用全凝式。故本次設(shè)計選喲國內(nèi) MPa(G)等級的汽輪機(jī)。 （ 1）節(jié)流膨脹冷卻脫水法，一般用于高壓天然氣氣田，高壓天然氣經(jīng)過節(jié)流膨脹或低溫分離，把天然氣中的一部分水冷凝下來。 固體吸附法 固體干燥劑脫水的過程是周期性的，用一個或多個干燥塔吸附脫水。 常用的固體吸附脫水法有氯化鈣法，硅膠法，活性氧化鋁礬土法，分子篩法以及復(fù)式固定干燥劑法等，各種干燥劑特點見下表。 常用的液體吸收劑有氯化鈣溶液、氯化鋰水溶液、甘醇 醇胺、二甘醇及三甘醇等。 氯化鋰水溶液 吸水能力大， 腐蝕性小、有殺菌力，可使處理煤氣消毒， 不易加水分解， 露點下降大 （ 2237℃） 。 30 和脫水。 三甘醇（二縮三乙二醇） 比二甘醇的全部優(yōu)點更優(yōu)越， 再生濃度高達(dá) 99%以上， 露點降低 比上述方法都高（ 2858℃）。由于本項目低溫甲醇洗需冷量，是 40℃級的制冷裝置，也是一種可選用的方法。 主要裝置來源 碎煤 固定床干法排灰加壓氣化技術(shù)、耐硫耐油變換技術(shù)、低溫甲醇洗凈化技術(shù)、異丙醚脫酚技術(shù) 碎煤固定床干法排灰加壓氣化，國外德國魯奇公司稱魯奇氣化。在中國 上世紀(jì) 70 年代末引進(jìn)德國魯奇公司氣化技術(shù)，用 5 臺氣化爐生產(chǎn) 30 萬 t/a 合成氨， 80 年代蘭州煤氣廠、沈陽煤氣廠引進(jìn)捷克氣化技術(shù)和氣化爐 8 臺，哈爾濱煤氣廠引進(jìn)原東德 PKM 公司氣化爐 5 臺， 90 年代中，義馬煤氣廠用政府貸款方式，引進(jìn)澳大利亞魯奇公司氣化爐 3 臺，現(xiàn)已擴(kuò)至 5 臺。在上述技術(shù)開發(fā)和消化吸收各種氣化爐的基礎(chǔ)上，在上世紀(jì)的國家“ 七五、八五 ” 把碎煤加壓氣化列為國家重點攻關(guān)項目，包括直徑 米碎煤加壓氣化爐，耐硫耐油變換催化劑和有關(guān)技術(shù)，低溫甲醇洗熱力學(xué)，相平衡數(shù)據(jù)測定，異丙醚萃取脫酚技術(shù)。低溫甲醇 洗技術(shù)先后用于天脊化肥廠改造，云南解化擴(kuò)建改造，義馬煤氣廠二期 150 萬 NM3/d 32 城市煤氣。建議引進(jìn)魯奇公司或托普索技術(shù)。 加壓氣化、煤氣冷卻分離的煤氣水送至煤氣水分離裝置，分離出焦油、中油、石腦油，剩余含酚的污水至酚回收、氨回收得到粗酚、液氨。 工藝裝置綜述 碎煤加壓煤氣化氣體經(jīng)煤氣冷卻及低溫甲醇洗可以將大部分有害氣體組分脫除干凈，在低溫甲醇洗出口凈化氣體主要有 CO、 HCH CO N Ar 以及 的總硫。 甲烷合成技術(shù)來源 碎煤加壓氣化凈化煤氣通過鎳催化劑在 下 400℃，將氫氣、 CO 合成甲醇技術(shù)， 70 年代開發(fā)成功， 80 年代初在美國大平原建成 389 萬 NM3/d 合成天然氣工廠。并順利投產(chǎn)，當(dāng)前正為新疆廣匯設(shè)計 14 臺氣化爐。對沈北褐煤等煤種進(jìn)行了氣化試驗，取得了一套完整數(shù)據(jù)。該技術(shù) 20 世紀(jì) 30 31 年代由德國魯奇公司開發(fā)，隨后在德國、英國、蘇聯(lián)、捷克、南斯拉夫、南非等建有近 200 余臺氣化爐，特別是南非建有 100 余臺，現(xiàn)在運行的還有 97 臺用于生產(chǎn)油品。兩種方法究竟選用何種工藝 待下階段作更詳細(xì)工作后明確。 廣泛使用。 攜帶損失比三甘醇大， 再生濃度為95%， 初期投資大。 適用于空氣調(diào)節(jié)用于煤氣脫水。 遇水乳化， 產(chǎn)生電解腐蝕，露點降低（ 1120℃）， 與 H2S 發(fā)生沉淀。 各種干燥劑特點 脫水劑 優(yōu)點 缺點 使用情況 氯化鈣法 成本低，工藝過程簡單 腐蝕性嚴(yán)重，廢渣廢水處理困難 適用于高寒地帶 硅膠法 吸 附能力好，吸水選擇性強 遇液態(tài)水，油料易碎，處理量大時時效快 適用于處理量大而含水量不大情況 活性氧化鋁法及活性鋁礬土 吸附能力較好，再生溫度低，在液態(tài)水中不易碎 活性喪失較快，特別酸性氣體多時 適用于含酸性氣體少的煤氣 分子篩 吸附能力較好，對高酸性氣體的脫水可用抗酸性分子篩 成本稍高 適用于處理量較大，露點降要求高的氣體 溶劑吸收法 液體吸水劑（溶劑）吸收法所用設(shè)備費最少。 28 固體吸附法脫水的優(yōu)缺點見表 優(yōu)點 缺點 能獲得露點極低的凈化氣； 不受凈化氣溫度、流量、壓力等變化的影響； 設(shè)備 構(gòu)造簡單、便于操作； 腐蝕及凈化氣量少時，費用也不太高。 （ 2）加壓后冷卻法，對于低壓天然氣田及人工煤氣，需加壓后再冷卻當(dāng)時將煤氣中水蒸氣冷凝下來。 冷分離法 冷分離法是利用壓力變化引起溫度變動，使水蒸氣從氣相中冷凝下來的方法。 27 b. 壓力： (G),溫度 535℃。（共三期六套） 45000NM3/h 的空分考慮選用國產(chǎn)裝置。此外，使用液氧泵的內(nèi)壓縮流程比使用氧壓機(jī)的外壓縮流程操作、管理更為方 26 便，維修工作量少，占地少。兩者實際的功率是很接近的。 25 空分工藝技術(shù)方案的選擇 本項目采用碎煤加壓氣化工藝，對氧氣、氮氣、空氣要求如下表： 介質(zhì) 純度 % 溫度℃ 壓力 MpaG 用氣量NM3/h 使用情況 氧氣 40 261825 連續(xù) 低壓氮氣 40 347877 間斷 針對上述對氧氣和氮氣的使用要求，空分裝置需要對氧氣、氮氣增加方案、裝置的系列數(shù)做出選擇。 殼牌 帕克（ SHELLpaques） 生物脫硫工藝特點 a. 最小 的化學(xué)品消耗 b. 高調(diào)節(jié)比 c. 凈化度高，凈化后尾氣中的 H2S 濃度小于 4ppmv。 含 H2S 氣體在吸收塔內(nèi)與含硫細(xì)菌的堿液逆流接觸， H2S 溶解在堿液中進(jìn)入到生物反應(yīng)器（專利設(shè)備）。 高，即使上游裝置的硫磺回收率僅為 90%左右仍不會影響處理后尾氣中硫的凈化度，故上游裝置只設(shè)置 2 個轉(zhuǎn)化器，可以不使用價格昂貴、操作條件要求高的有機(jī)硫水解催化劑。 氧化主要化學(xué)反應(yīng) 2H2S+O2=2H2O+2S ，在兩級普通克勞斯轉(zhuǎn)化之后，增加加氫催化 23 反應(yīng)器，將所有硫化物催化加氫轉(zhuǎn)化成 H2S 后再選用選擇性氧化催化劑，將 H2S 直接氧化成元素硫，除具有超級克勞斯工藝的優(yōu)點外，將總硫回收率提高到 %%，尾氣 H2S 的排放仍然超出國家排放要求。 硫回收技術(shù)的選擇 硫回收方法根據(jù)工藝流程選擇和當(dāng)?shù)禺a(chǎn)品銷路情況 ，產(chǎn)品可以是硫磺或硫酸。二期工程至今未建。 CO 轉(zhuǎn)化率達(dá)達(dá) 100%， CO2轉(zhuǎn)化率可達(dá) 98%，甲烷可達(dá)95%，低熱值達(dá) 8500Kcal/Nm3 . 美國大平原煤氣化制合成天然氣已于 1984 年投產(chǎn)，它是世界上第一座由魯奇固定床干法排灰壓力煤氣化生產(chǎn)的煤氣凈化后經(jīng)甲烷化合成天然氣的大型商業(yè)化工廠。吸收制冷是在低壓低溫下用水吸收冷媒，在蒸氣提供熱源的條件下將冷媒在一定