【正文】 必然趨勢 目前，煤的加工轉(zhuǎn)化利用技術(shù)主要有煤制油、煤制甲醇 /二甲醚以及甲醇制烯烴、煤制合成氣 /合成天然氣等。 天然氣在工業(yè)、民用和交通運輸燃料方面與石油具有較好的可替代性。 6 20xx 年，集團為不斷擴大生產(chǎn)規(guī)模和市場占有率，全面提高企業(yè)的綜合競爭力，還將在天津、浙江、陜西選擇具備航運碼頭、鐵路專用線等物流條件的項目建設(shè)地點，再籌建3 個石油化工公司 ，從事甲醇汽油的生產(chǎn)銷售，同時經(jīng)營汽、柴油。公司總部設(shè)在中國北京市。 （ 2）本項目將充分利用項目所在地的自然資源。采 取切實可行的技術(shù)措施，節(jié)約用水，減少浪費。 海菲泰集團目前下設(shè)海菲泰（國際）投資控股河北石油化工有限公司和海菲泰（國際）投 資控股北京石油化工有限公司，兩個全資控股公司。 項目建設(shè)的目的和意義 (1)發(fā)展煤制天然氣可緩解石油供應壓力、促進國家能源安全 我國基礎(chǔ)能源格局的特點是“富煤貧油少氣”，長期以來煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中一直占有絕對主導地位。據(jù)測算，如果在出租車和公交車行業(yè)用天然氣替代汽油，以每輛車年均行使 5萬公里計算，改裝 100萬輛車每年可替代油品 1 000 萬噸。不同利用技術(shù)的熱能有效利用率為 :煤制油 (%～%)煤制甲醇 (%～ %)煤發(fā)電 (40%～ 45%)煤制合成天然氣 (53%)煤制合成氣 (%)。同時，煤制天然氣還具有一氧化碳和氫氣合成甲烷率高以及廢熱能夠循環(huán)利用等優(yōu)點。 依托我國豐富的煤炭資源，大力發(fā)展煤制天然氣，通過管道輸送并經(jīng)調(diào)壓配氣后進行化工和民用，不但符合煤炭清潔利用的發(fā)展方向，同時也是天然氣供應的有效補充。 項目建設(shè)和發(fā)展規(guī)劃 本項目建設(shè)規(guī)模為年處理煤 1273 萬噸的魯奇氣化爐及下游系列產(chǎn)品生產(chǎn)裝置，年產(chǎn)天然氣 40 億立方米，焦油 51 萬噸，石腦油 10 萬噸，粗酚 6 萬噸，硫磺 10萬噸，液氨 5萬噸。 8 表 11 主要技術(shù)經(jīng)濟指標匯總表 序號 項目名稱 單位 數(shù)量 備注 一 產(chǎn)品及規(guī)模 1 天然氣 104 m3/a 400000 2 焦油 104 t/a 51 3 石腦油 104 t/a 10 4 粗酚 104 t/a 6 5 硫磺 104 t/a 10 6 液氨 104 t/a 5 7 年操作時間 小時 8000 二 主要原材料用量 1 原料煤 104t/a 2 石灰 104t/a 10 三 公用工程及動力消耗 1 燃料煤 104t/a 360 2 一次水 104t/a 2700 四 運輸量 1 運入量 104t/a 2 運出量 104t/a 五 定員 人 1700 六 總占地面積 104m2 200 七 總投資 億元 220 1 建設(shè)投資 億元 2 建設(shè)期利息 億元 3 鋪底 流動資金 萬元 八 財務評價指標 1 年均銷售收入 萬元 774018 2 年均銷售稅金 萬元 60655 3 年均總成本費用 萬元 581428 4 年均利潤總額 萬元 131934 9 序號 項目名稱 單位 數(shù)量 備注 5 年均稅后利潤 萬元 98951 6 投資利潤率 % 7 投資利稅率 % 8 資本金利潤率 % 9 投資回收期 稅前 年 含建設(shè)期三年 稅后 年 含建設(shè)期三年 10 內(nèi)部收益率 （ IRR） 稅前 % 稅后 % 11 財務凈現(xiàn)值 稅前 萬元 448199 ic=8% 稅后 萬元 256819 ic=8% 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）從財務分析看，所得稅前內(nèi)部收益率為 %，大于行業(yè)基準收益率 8%，敏感性分析表明本項目有較好的抗風險能力； （ 4）增加地區(qū)和國家稅收、擴大就業(yè)崗位，拉動社會需求，促進地區(qū)社會繁榮，社會效益良好，因此本項目是可行的。應盡早考慮引進設(shè)備的招標，考查設(shè)備制造商制造能力、制造周期與建設(shè)計劃進度之間的關(guān)系。天然氣通過凈化分離和裂解、蒸汽轉(zhuǎn)化、氧化、氯化、硫化、硝化、脫氫等反應可制成合成氨、甲醇及其加工產(chǎn)品 (甲醛、醋酸等 )、乙烯、乙炔、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷等。天然氣作為一種高效、優(yōu)質(zhì)、清潔能源 ,其用途越來越廣 ,需求量不斷增加。英國、加拿大、德國、伊朗、日 本等國天然氣消費占世界總消費量的約3%。在各種促使需求量不斷增長的因素中，發(fā)電用氣依然是推動天然氣需求增長最主要的動力。 20xx年之后，世界天然氣消費增長速度有可能減緩，預計年均增速最多不超過 %。未來隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，對清潔、高效能源的需求將越來越大，天然氣作為優(yōu)質(zhì)能源，在優(yōu)化我國能源消費結(jié)構(gòu)、改善大氣環(huán)境、控制溫室氣體減排方面將發(fā)揮積極且重要的作用。城市燃氣已成為第一大用氣領(lǐng)域，在天然氣消費中的比例達到 %，發(fā)電用氣比例上升 8個百分點，化工和工業(yè)燃料用氣同比則有較大幅度下降。 20xx 年世界天然氣的消費增長了 %,最近 10 年的平均增長率為 %。近幾年我國天然氣產(chǎn)量如下圖 ： 圖 21 20xx— 20xx 年我國天然氣產(chǎn)量 據(jù)《中國能源發(fā)展報告》預計，未來十多年里我國天然氣需求將呈爆炸式增長，平均增速達到 11%～ 13%。 我國天然氣消費量及預測05001000150020xx25002004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2020年時間消費量：億立方米系列1 14 3 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案 生產(chǎn)規(guī)模和操作制度 生產(chǎn)規(guī)模 本項目設(shè) 煤氣化裝置四十五套、空分裝置、變換工序、低溫甲醇洗裝置、 甲烷化裝置各六套及硫回收、酚回收、氨回收裝置各三套。 催化蒸汽氣化技術(shù)：是 EXXON公司在二十世紀七十年代開發(fā)的，用碳酸鉀（堿過渡金屬氧化物或堿土）作為催化劑，煤與水蒸汽反應生產(chǎn)甲烷，計算熱效率達到 %。工藝流程如下圖： 圖 41 煤制 天然氣工藝流程 碎煤 蒸汽 氧氣 氣 化 爐 洗 滌 冷 卻 器 廢 熱 鍋 爐 低 溫 變 換 低 溫 甲 醇 洗 甲 醇 再 生 塔 甲 烷 化 反 應 器 廢 熱 鍋 爐 脫 酸 塔 萃 取 塔 蒸 氨 塔 精 餾 塔 克 勞 斯 硫 回 收 氣 液 分 離 器 壓縮機 油 水 分 離 器 氣罐 焦油 石腦油 硫磺 粗 酚 液 氨 廢 水 處 理 16 空分裝置 空分裝置的作用是為煤氣化裝置提供所需的氧氣和以及公用工程所需的低壓氮氣 、儀表空氣 和工廠空氣。 （ 3）熱交換器采用高效的鋁板翅式換熱器，使結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高。分別成為外增壓流程 和內(nèi)增壓流程。冷箱內(nèi)管道、容器材料一般都用鋁合金，法液空是用不銹鋼（板翅式換熱器除外）。 工藝技術(shù)方案的比較和選擇 從能耗上看，相同制氧能力空分裝置，采用內(nèi)壓縮流程和外壓縮流程的實際功耗相 17 近。此外，使用液氧泵的內(nèi)增壓流程比使用氧壓機的外增壓流程操作、管理更為方便，維修工作量少，占地也少。 空氣在空冷塔下段，被循環(huán)冷卻水逆流接觸而降溫。 從主冷凝蒸發(fā)器抽出液氧，復熱氣化后出冷箱，作為產(chǎn)品氧氣送煤氣化裝置。由于其干燥無水，除作為分子篩再生用氮外，入水冷卻塔，能使一部分水汽化從而使循環(huán)冷卻 水得到冷卻。該工藝采用水煤漿進料、液態(tài)排渣、 在氣流床中加壓氣化，水煤漿與純氧在高溫高壓下反應生成煤氣。氣化爐為專門設(shè)計的熱壁爐，為維持 1350～ 1400℃溫度下反應，燃燒室內(nèi)由多層特種耐火磚砌筑。 （ 2） Shell干粉煤加壓氣化工藝 Shell煤氣化工藝屬干法氣流床氣化工藝，其以干煤粉進料，純氧作氣化劑，液態(tài)排渣。干煤氣中的有效成分 CO＋ H2可高達 90％以上，甲烷含量很低。對煤種適應廣，可使任何煤種完全轉(zhuǎn)化； 目前正在開發(fā) 400MW的氣化爐（投煤量約 20xx噸）。 根據(jù)本工程的特點，煤氣化工藝宜選用 Lurgi加壓氣化工藝。因此， Lurgi工藝適宜于城市煤氣或煤制天然氣的生產(chǎn)。 (2)固定床煤氣化過程生成大量甲烷，其甲烷熱值占煤氣熱值的 40%，焦油約占 10%，只需占煤氣熱值 50%的 CO、 H2合成甲烷。由于爐內(nèi)固體物料向下移動，氣體自下向上，物流類似一個熱交換器進行熱的充分回收 ,所以 氣化熱效率是各類氣化最高的 (包括副產(chǎn)品 )。 洗滌后的煤氣水與煤氣冷卻液匯于廢熱鍋爐底部積水槽中，大部分用泵送至洗滌冷卻器循環(huán)使用，多余部分排至煤氣水分離裝置。 （ 3）采 用變頻惦記驅(qū)動爐篦易于調(diào)節(jié)，減少了泄壓設(shè)備頻繁故障造成的停車。首先，應根據(jù)原料氣中 CO 含量高低來確定， CO含量高英采用中溫變換，這是因為中溫變換催化劑操作溫度范圍較寬，活性溫度高，反應速率快，而且價廉易得，使用壽命長。 （ 1）加壓中溫變換流程 中溫變換工藝早期采用常壓，經(jīng)節(jié)能改造，現(xiàn)在大都采用加壓變換。該法處理簡單可隨時進行，熱量回收采用飽和熱水塔。 全低變流程的優(yōu)點是：變換系統(tǒng)在較低的溫度范圍內(nèi)操作，有利于提高 CO 平衡變換率，因為變換爐入口溫度及床層內(nèi)的熱點溫度均比中變爐入口溫度及床層內(nèi)的熱點溫度低 100～ 200℃；降低了蒸汽消耗；催化劑用量減少一半，使床層阻力下降。 工藝流程說明 180℃的合成氣首先進入變換爐一段，經(jīng)一段催化劑層反應，溫度升至 350℃左右引出，在段間換熱器中與熱水換熱，降溫后進入二段催化劑層反應，反應后的其它在主換熱器與合成氣進氣換熱，并經(jīng)水加熱器降溫后進入三段催化劑床層，反應后氣體中 CO含量降至 1～ %離開變換爐。當催化劑吸收了 %（占催化 劑質(zhì)量分數(shù)）的硫時，會完全喪失活性；二氧化碳甲烷化時會比一氧化碳消耗更多的氫氣，因此必須除去。而且溶劑循環(huán)量小，溶劑價格便宜，能耗和操作費用較低。另外其溶劑吸收能力比甲醇低，因而溶劑循環(huán)量大，充填量大，且溶劑價格昂貴，操作費用較高。兩步法用于變換使用不耐硫催化劑的場合，在變換之前必須先脫硫，變換之后再脫 CO2，因此形成前后兩步：第一吸收塔主要進行脫硫，第二吸收塔主要進行脫碳。貧甲醇溶液經(jīng)水冷器、冷卻器冷卻到57℃，進入洗滌塔上塔的上段與塔內(nèi)上升的氣體逆流接觸，氣體中殘存的 H2S 和 CO2被吸收，凈化后的氣體進入甲烷化工序。下塔主要用來脫硫，由于 H2S 的溶解度大于 CO2的溶解度，硫組分含量也低于 CO2，因此只需一部分甲醇液進入下塔吸收 H2S和 COS。甲醇溶液減壓后進入 H2S濃縮塔， H2S 在氣提氮氣和塔頂回流的作用下得到回收。上述反應是強放熱反應，在較低溫度下，平衡常數(shù)很大。當溫度超過500℃時，反應平衡常數(shù)迅速減小。 進入第一、二級甲烷化反應器煤氣反應后的溫升為 500～ 600℃。 中熱值煤氣甲烷化反應是強放熱反應 ,資料顯示 1 Nm3的 CO 氣體甲烷化 ,約可放出92 MJ 的熱量 , 1 Nm3的 1%的 CO 氣體甲烷化的絕熱反應溫升約 72℃。酚回收的工藝、流程選擇主要根據(jù)廢水中總酚含量而定。所以廢水中的氨的回收一般以蒸汽汽提精餾為主。 工藝流程說明 由煤氣水分離裝置來的煤氣水，先經(jīng)脫酸塔去除 CO H2S等后進入萃取塔，在萃取塔內(nèi)酚水與二異丙基醚逆流接觸 ,使酚均勻分散最大限 度地溶解于醚中，萃取了酚的大部分醚與水靠比重分離，醚酚混合物從塔頂引出送往酚塔進行蒸餾分離，得到粗酚及醚 ,醚再返回萃取塔循環(huán)使用。 氨回收工藝主要包括三個步驟：汽提、提純、精餾。一部分氨水作為提純塔的回流液，其余氨水經(jīng)泵加壓并加熱至 130℃后送至氨精餾塔。 由氣化裝置來的含塵煤氣水與煤氣冷卻裝置來的含焦油煤氣水混合，經(jīng)換熱后進入含塵煤氣水膨脹器，膨脹出的氣體去硫回收裝置，煤氣水靠重力進入初焦油分離器 分離出含塵焦油和純焦油。酸性氣在 H2S 鍋爐內(nèi)和來自羅茨鼓鳳機的空氣進行燃燒反應生成 SO2。氣體則通過第一酸氣加熱器的中壓蒸汽間壁予熱，加熱后的氣體進入克