【正文】 年最大降雨量 日最大降雨量 5 小時最大降雨量 10 分鐘最大降雨量 雷電 年雷電日數(shù) 44 天 無霜 無霜期 331 天 長江水位 長江最高水溫 ℃ 長江最高洪水 ( 絕對標高 ) 長江最低洪水 (絕對標高 ) 基礎設施 工業(yè)氣體 由德國林德氣體公司、美國普萊克斯氣體公司合資建設，為入園企業(yè)提供充足的氧氣、氮氣及儀表用氣等工業(yè)氣體。項目周邊地表水體主要是長江、龍溪河和桃花溪。東西兩山之間沿長墊公路兩側丘低坡緩，渡舟、雙龍為境內較大平壩。介于東經 106 度 49 分至 107 度 27分，北緯 29度 43 分至 30度 12 分之間。國家每年安排 10 億元人民幣，建立三峽庫區(qū)產業(yè)發(fā)展基金，用于落戶庫區(qū)項目的建設補助或貼息。 江南鋼城可利用岸線長 1800m，規(guī)劃三個作業(yè)區(qū)，共 15個 3000 噸泊位（不含重鋼集團），總通過能力 1090萬噸。南（川）涪（陵）鐵路正在建設中，建成后與萬（盛）、2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 南（川）、三（江）、萬（盛）鐵路全線貫通。規(guī)劃的長江二橋已列入十一五計劃，可直接與江南鋼城沿江高速公路連通。 選址原因 靠近原料產地 本項目擬引進達爾凱熱電廠的煙氣，作為本項目二氧化碳的捕集源。首先含有微量二氧化硫的二 氧化碳氣體與少量氫氣混合預熱至 220℃左右，然后通入加氫反應器二氧化硫會被還原為硫化氫，經氧化鋅脫除硫化氫以達到反應要求，此時二氧化碳與氫氣和壓縮后的循環(huán)氣混合，然后經出口氣預熱后進入反應器。我們采取在預處理工段加壓后冷凝，提前馳放掉氮氣和氧氣。富液中結合的 CO2 在熱的作用下被釋放，釋放的 CO2氣流經過冷凝和干燥后進行壓縮，以便于輸送和儲存。催化劑參數(shù)參考 XNC98的參數(shù)如下表。選擇國內反應器針對性較強。 (1) 原料因素每一種反應器均應根據特定的原料組成進行研究和開發(fā)，有的反應器適用于天然氣，有的適用于石油原料，同一類反應器應用于不同原料時，能否達到預期的效果，需要在同類裝置進行驗證。 該反應器的優(yōu)點是：由于氣體徑向流動，流道短，空速小，因此壓降也較小，約為軸向反應器的 1／ 10；合成氣垂直流經冷卻列管，床層與冷管之間的傳熱效率較高；單程轉化率較高，循環(huán)氣量較小；由于壓降降低以及循環(huán)氣量減少，合成循環(huán)系統(tǒng)的能耗從冷激反應器的 111． 6 MJ／ t 降低到 57． 6 MJ／ t。 日本東洋公司 MRF反應 器 MRF反應器是日本東洋公司與體本三井化學公司聯(lián)合開發(fā)的一種多段、間接冷卻的徑向反應器，由殼體、催化劑床層、催化劑筐、列管及集氣盒組成。反應器內部類似列管式換熱器，列管內裝催化劑，管外為沸騰水，反應熱很快被沸水移走。以下主要介紹集中比較主流的反應器。一乙醇胺具有單位質量吸收二氧化碳量大的特點，且在廣泛的濃度內對二氧化碳的脫除率較高。其理由如下： (1) 本項目是在已有燃煤電廠的基礎上實施二氧化碳捕集，采用其燃燒后的煙氣作為原料。但醇胺存在一定的降解和腐蝕性。 化學吸收劑的選擇 不同化學吸收法的比較 2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 化學吸收法因工藝簡單、技術較為成熟，近幾十年在國內外得到了廣泛的研究和應用。適用于 CO2分壓較低的場合，但能耗相對較大 2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 吸附分離法 吸附法是利用固態(tài)吸附劑對混合氣中 CO2的選擇性可逆吸附來分離回收 CO2的。 2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 (4) 化學鏈燃燒技術是與空氣不直接接觸的工況下 ,燃料與金屬氧化物反應， CO2產生在專門的反應器中，從而避免了空氣對 CO2的稀釋。作為當今國際上最引人注目的高效清潔發(fā)電技術之一， IGCC是最典型的可以進行燃燒前脫碳的系統(tǒng)。 2020年全球甲醇消費量為 4034萬噸， 2020 年甲醇消費量將增長近 11%，達到 4470萬噸，而接下來的年時間，全球甲醇消費量將增長31%，到 2020 年消費量將達到 5860 萬噸。 2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 (10) 其他。 (7) 甲醇脫氫制取甲酸甲酯。由甲醇和一氧化碳在低壓下羰基合成制醋酸，其總量占世界醋酸生產能力的 50%以上。甲醇在高溫、浮石銀、催化劑 [或其它固體催化劑存在下直接氧化制甲醛。 圖 我國甲醇產能分布 國內甲醇消費布局。此外甲醇最大用途的甲醛需求將以2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 %/年增速增長。 表 甲醇的物理化學性質 IUPAC 英文名 Methanol CAS 號 67561 RTECS 號 PC1400000 SMILES CO 化學式 CH3OH 摩爾質量 g/mol 外觀 無色液體 密度 g/cmamp?？紤]到碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、聚碳酸酯的市場需求量?。患状际袌鲂枨罅烤薮?；二甲醚潛在用量大，但是現(xiàn)實需求量并不大。產品方案執(zhí)行 GB33892優(yōu)等品標準。而在火力發(fā)電占絕對主導地位的我國，由于在發(fā)電過程中排放的二氧化碳大部分來自燃煤，因此在 火電站中實現(xiàn)二氧化碳的捕集和儲存，對于實現(xiàn)溫室氣體減排更為重要。因此，本項目的建設應根據其生產原料和產品的特殊物理化學性質，在工程設計、工程施工、環(huán)境保護、安全衛(wèi)生、生產管理等方面必須嚴格按規(guī)范進行，以確保建設及生產的安全性。 主要研究范圍 (1) 建設意義； (2) 建設規(guī)模及產品方案； (3) 市場分析； (4) 二氧化碳捕集技術； (5) 二氧化碳資源化利用技術； (6) CCSamp。 建設意義 近年來，溫室效應加劇等問題使環(huán)境與經濟可持續(xù)發(fā)展面臨嚴峻的挑戰(zhàn)；加之各種極端天氣頻出。第一章 總 論 項目名稱及性質 (1) 項目名稱： 50kt/a二氧化碳捕集與 35kt/a 甲醇合成項目 (2) 企業(yè)性質：國有； (3) 投資項目的性質：新建； (4) 項目類型：化工。最終選定二氧化碳捕集規(guī)模為每年 5 萬噸，后續(xù)制取甲醇為每年 。 建設期 長壽化工園區(qū)的配套設施完善，水路陸路運輸便捷，加之我們的項目規(guī)模較小，初定建設期為一年。甲醇具有較強的毒性，對人體的神經系統(tǒng)和血液系統(tǒng) 影響最大，它經消化道、呼吸道或皮膚攝入都會產生毒性反應，甲醇蒸汽能損害人的呼吸道粘膜和視力。 當前全球發(fā)電行業(yè)所排放的二氧化碳占全球二氧化碳總排放量的 40%，預計到 2030年時，全球發(fā)電量將比現(xiàn)在增加一倍，如不采取有效措施，二氧化碳排放量也將隨之增長 2/3。 產品方案 本項目的主產品有甲醇，有微量的二甲醚及雜醇。目前以二氧化碳為原料能夠合成的有機產品主要有：甲醇、二甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、聚碳酸酯等。 甲醇物性 甲醇有較強的毒性，對人體的神經系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，它經消化道、呼吸道或皮膚攝入都會產生毒性反應，甲醇蒸氣能損害人的呼吸道粘膜和視力。由于甲醇下游產品需求增長的推動，未來五年世界甲醇需求量將以年均增長率 %速度增長，其中甲基丙烯酸甲酯(MMA)需求增速為 %/年，醋酸需求增速 %/年，加上直接作燃料等新用途（不包括甲基叔丁基醚 (MTBE)）。隨著一些新項目的投產，預計 2020 年國內甲醇產能超過 100萬噸 /年的地區(qū)將達到 10 個，其中河南和內蒙古將成為甲醇生產企業(yè)最為集中的地區(qū)，甲醇產能將分別達到 416萬噸 /年和 405萬噸 /年。 (1) 甲醇氧化制取甲醛。 (3) 甲醇羰基化制取醋酸。 (6) 甲醇在金屬硅鋁催化劑或 ZSM5型分子篩存在下，脫水可制得二甲醚。全甲醇汽車開始批量，計劃在山西和安徽省推廣使用。 在甲醇下游衍生物中，醋酸的需求正在快速增長，中國和亞洲其他地區(qū)的醋酸產能正在快速增長，截止 2020年，亞洲地區(qū)的醋酸產能和產量將占到全球總量的約 57%。燃燒前脫碳是在碳基燃料燃燒前 ,將其化學能從碳轉移到其他物質中 ,再將其分離。但該技術需要專門材料制作的富氧燃燒設備以及空氣分離系統(tǒng)，這將大幅度提高系統(tǒng)投資成本，目前大型的富氧燃燒技術仍處于研究階段。適合于 CO2分壓較高，凈化度要求低的情況 化學溶劑 吸收法 該法是原料氣和化學溶劑在吸收塔內發(fā)生化學反應， CO2被吸收至溶劑中成為富液，富液進入解析塔加熱分解出 CO2 從而達到分離回收 CO2的目的 乙醇胺類的水溶液、K2CO3水溶液、氨水等 采用化學吸收法進行燃燒后 CO2捕集，具有吸收速度快、吸收能力強、處理量大、回收 CO2純度高等優(yōu)點。 結合本項目的實際情況最終選定化學溶劑吸收法。 醇胺法 醇胺法吸收速率快、吸收效率高，工藝發(fā)展時間長，技術成熟。 捕集技術的確定 結合二氧化碳的捕集路線和捕集法的比較，本項目選擇采用燃燒后捕集，以醇胺法吸收二氧化碳，吸收劑采用一乙醇胺（ MEA）。 (4) 吸收劑的選擇。 反應器的選擇 甲醇合成反應器的類型很多，很難將其準確分類。該反應器采用管殼式結構，操作條件是：壓力 — 7 MPa，溫度230～ 255℃。 該反應器的缺點是：其殼體和管板、反應管之間采用焊接結構，為消除熱應力，對塔體的制造、材料要求均比較高，結構復雜，制造難度大，維護成本高；因采用列管式，列管占用了反應器大量的空間，使得催化劑的裝填量僅占反應器的 30％；由于管內外傳熱溫差較小，所需傳熱面積大，比冷面2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 達 125 m2／ m3；該反應器用副產蒸汽直接從催化劑床層移熱，由于受蒸汽壓力限制，在催化劑后期難以提高使用溫度；限于列管長度，擴大生產時，只能增加列管數(shù)量，擴大反應器的尺寸，生產操作彈性較小。反應器外形為圓筒狀，有上下 2 個端蓋，下端蓋可以拆卸，以便于將中心集氣管抽出，使催化劑裝填和內部設施檢修更加方便。 2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 甲醇反應器的選擇因素 反應器的選擇應該考慮以下幾方面的因素。 (5) 投資及可獲得性選擇國外反應器，具有使用廠家多，技術成熟，制造經驗豐富，運行比較可靠，但一般來說投資比較高。西南院的甲醇催化劑催化劑在多套甲醇裝置上取得良好的效果，因此選用其開發(fā)的催化劑。電廠煙道氣經過預處理脫硫后，通過引風機進入 MEA 吸收塔的下部，從下向上流動，與從上而下流動的MEA貧液逆流接觸，煙氣中的 CO2與吸收劑發(fā)生化學反應而形成弱聯(lián)結化合物，脫除了 CO2的煙氣從吸收塔上部被排出吸收塔，而吸收了 CO2 的吸收劑富 CO2 吸收液 (簡稱富液 )經富液泵抽離吸收塔，在貧富液熱交換器中與貧 CO2 吸收液 (簡稱貧液 )進行熱交換后，被送入再生塔中解吸再生。尤其是我們工藝中氫氣的含量較高循環(huán)量偏高的情況。包含 加氫反應器，氧化鋅脫硫塔， 反應器，出口氣與原料氣的換熱器、出口氣冷卻器、循環(huán)氣壓縮機、混合器、氣液分離器。 2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 第八章 廠址選擇 綜合比較原料來源、運輸條件、優(yōu)惠政策、基礎設施、社會效益等等方面，本廠廠址擬定于重慶市長壽化工園區(qū)。長壽長江大橋已于 2020 年 10 月開通，北接 319 國道，跨越長江，經江南鋼城與茶涪路連通，可直達重慶主城，作為園區(qū)江南鋼城的聯(lián)系通道。已于 2020年 8月建成江南鋼城的專用鐵路線，該線將從渝懷鐵路王家壩站接入，全長 3 公里?？偼ㄟ^能力超過 1000萬噸，可實現(xiàn)江海聯(lián)運。 優(yōu)惠政策 三峽庫區(qū)優(yōu)惠政策 (1) 三峽庫區(qū)產業(yè)發(fā)展基金支持政策。 建廠條件 自然條件 地理位置 長壽位于重慶的中部，地處北溫帶。三山之間丘陵波狀起伏，丘坡梯土層層，丘間沖田密布。 2020 年“三井化學杯”第四屆大學生化工設計競賽 —— 可行性研究 水文資 料 長壽區(qū)內有 1江、 2 湖、 3河、 13 溪、 104 座水庫。 氣候條件 常規(guī)氣象參數(shù)如下： 氣溫 年平均氣溫 ℃ 極端最高氣溫 ℃ 極端最低氣溫 ℃ 最熱月月平均氣溫 ℃ 最冷月月平均氣溫 ℃ 濕度 1～ 2 月平均相對濕度 ％ 7～ 8 月平均相對濕度 ％ 年平均相對濕度 ％（ ℃） 月最大相對濕度 83％月最小相對濕度 71％ 最大相對濕度 100％ 氣壓 年平均氣壓 年極端最高氣壓 年極端最低氣壓 風速 年平均風速 年最大風速 ( 離地面10 米 ) 風壓 333Pa(離地面 10米 )。廠址交通運輸便利；基礎設施功能完備；工業(yè)基礎雄厚，門類齊全，綜合配套能力強；科技教育力量雄厚，人才相對富集；能源供應的保障程度高，因此是一個較理想的廠址。產量 萬噸 /年，因此年銷售收入為 8050 萬元。盈利以前不繳納所得稅。 表 敏感性分析表 敏感性分析（凈現(xiàn)值單位萬元） 影響