【導讀】源的減少和甲醇生產(chǎn)成本的降低，發(fā)展使用甲醇等新的替代燃料，已成為一種趨勢。賴也是大勢所趨。本設計說明書首先概述了甲醇的性質(zhì)和發(fā)展歷史，以及我國甲醇工業(yè)的發(fā)展；行選擇論證，最終確定總體規(guī)劃方案，產(chǎn)品類型、廠址位置等。最后制定了組織機。構和人員配置方案，確定工期。同時進行投資估算，確定合適的融資方案；編制基。本財務報表，計算相關財務評價指標，進行財務評價。在上述工作的基礎上，參考。藝流程圖和廠區(qū)布置圖。少決策失誤造成的浪費，提高投資效益。Keyword：Methanol；Production；Feasibility；EconomicEvaluation

　　

【正文】 洗滌塔中用液態(tài)甲烷洗滌原料氣中的 CO，再通過精餾得到高純度的 CO 和氫氣。 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 22 深冷法有以下特點： ●收率高，可以同時得到高純度的 CO 和氫氣 ●流程簡單，裝置占地少，操作簡單 ●在高壓狀態(tài)下，分離 CO 容易 ●工藝成熟可靠，操作成本低 但用深冷法分離 CO的原料氣中，對 N H2O 和 CO的含量要求較高，否則在低溫條件下容易堵塞管道。 本項目為醋酸裝置制取 CO，要求 CO 的純度為 98%以上，而富氫氣可返回甲醇合成系統(tǒng)。 通過以上分析后可以看出，變壓吸附法操作較為復雜，不利于大規(guī)模制備 CO；COSORB 法操作條件苛刻，腐蝕嚴重，也不宜采用。本項目推薦采用深冷法分離 CO，而部分冷凝和甲烷洗工藝均可以同時得到高純度的 CO 和氫氣，應此兩種工藝均可以采用，最終采用那種工藝將根據(jù)專利費和設備的報價的情況決定，在本項目中暫按部分冷凝工藝進行編制。該工藝具有 可以利用低溫甲醇洗冷量、主要設備在一個密閉的冷箱內(nèi)，占地少、 CO 純度高（ 99％）、操作穩(wěn)定的特點。 目前世界上甲醇生產(chǎn)主要采用低壓法（ 5～ 10Mpa），七十年代后國外新建的大中型甲醇裝置全部采用低壓法，低壓法是大規(guī)模甲醇工業(yè)化裝置的發(fā)展主流。各種甲醇工藝過程類似，主要區(qū)別在于反應器的設計、反應熱的移走及回收利用方式的不同，另外所用催化劑亦有差異。結合本項目的情況，甲醇合成選用 低壓法工藝。 甲醇合成系統(tǒng)包括合成氣壓縮（等壓合成除外）、甲醇合成、熱量回收、甲醇分離等。甲醇合成塔是 核心設備，目前先進的合成塔主要有以下幾種： （ 1）多段冷激式甲醇合成塔 多段冷激式甲醇合成塔是采用固定床 4 段冷激式絕熱軸向流動的甲醇合成塔。在中低壓條件下使用銅基催化劑進行甲醇合成反應，其熱量通過特殊設計的菱形分布系統(tǒng)將冷激氣體噴入床層中間帶走，以調(diào)節(jié)合成塔內(nèi)溫度。英國 ICI 公司甲醇合成塔屬于這種形式。 目前世界上大型甲醇裝置中 ,有很多采用多段冷激式甲醇合成塔。近年來，在原來的基礎上，對冷激式合成塔進行了大量、多方面的改進和完善，陸續(xù)推出了一系年產(chǎn) 20 萬噸甲醇項目可行性研究 23 列冷激式合成塔的改進型。冷激式合成塔有以下特點： —— 合成塔單系 列生產(chǎn)能力大，適合大型或超大型裝置。 —— 甲醇合成塔設備結構簡單，催化劑裝卸方便。 —— 采用特殊設計的分布系統(tǒng)進行冷激，溫度控制較為方便。 —— 不能回收甲醇合成產(chǎn)生的高位熱能，合成回路循環(huán)氣量大。 —— 存在催化劑段間返混現(xiàn)象，合成塔出口甲醇含量低。 —— 催化劑時空產(chǎn)率不高，用量較大。 （ 2）管束式甲醇合成塔 管殼式甲醇合成塔是反應塔管間副產(chǎn)蒸汽的等溫反應器，管內(nèi)裝填催化劑，在中低壓條件下進行甲醇合成反應，由管間沸水移出熱量，并產(chǎn)生中壓蒸汽，以控制床層溫度，延長催化劑壽命，控制副反應的發(fā)生，德國 Lurgi 公司 的甲醇合成塔為此種形式。中國國內(nèi)列管型或絕熱 — 列管型合成塔也屬此類。 為了適合裝置大型化的發(fā)展， Lurgi 公司對管殼式甲醇合成塔進行了改進，發(fā)明了兩段等溫甲醇合成工藝（氣冷 水冷雙塔），該工藝有兩臺管殼式甲醇合成塔組成，第一合成塔采用副產(chǎn)中壓蒸氣的方式移出反應熱，第二臺反應器產(chǎn)生的反應熱則通過與新鮮合成氣逆流換熱方式脫除，在第二臺反應器中，新鮮合成氣在館內(nèi)通過，反應氣走殼層。 與單個管殼式合成塔工藝相比，兩段等溫甲醇合成工藝有以下特點： —— 與單臺反應塔相比，第一反應器尺寸減少了約 50%。 —— 減少了約 50%的合成氣循環(huán)比。 —— 熱量回收效率高，減少了冷卻成本。 —— 單系列能力可以達到 5000 噸 /天以上。 —— 整個合成回路（包括循環(huán)壓縮機、熱交換器等）的投資減少近 40%。 （ 3）多段徑向甲醇合成塔 日本 TEC 公司開發(fā)了一種新的甲醇合成塔，它是多段、間接冷卻、徑向流動的合成塔，也稱為 MRF 反應器。該反應器由外筒、催化劑筐以及許多垂直的沸水管，即反應器的冷卻管組成。冷卻管埋于催化劑層中，合成氣由中心管進入，然后徑向流動通過催化劑層進行反應，反應后的氣體匯集于環(huán)形空間，由上部出去。冷卻管吸收反應放出的熱量發(fā)生蒸汽， 根據(jù)反應的放熱速率和移熱速率，合理選擇冷卻管的數(shù)量和間距，則使反應過程按最佳溫度線進行。 MRF 反應器有以下特點： —— 氣體徑向流動，流道短，空速小，因此壓降很小，約為軸向反應器的十分之一。 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 24 —— 床層與冷管之間的傳熱效率也很高，每噸甲醇能產(chǎn)生 1 噸多蒸汽（在給水預熱的條件下）。 —— 單程轉(zhuǎn)化率高，循環(huán)氣量小。 —— 反應過程按最佳溫度線進行。 （ 4）絕熱式甲醇合成塔 對于大型或超大型的單系列甲醇裝置，丹麥 Topsoe 公司采用 3臺串聯(lián)絕熱式甲醇合成塔，在第一、第二甲醇合成塔出口設廢熱鍋爐回收熱量，第三甲醇合成塔出口 氣體預熱第一甲醇合成塔的人口氣體。 Topsoe 公司的絕熱式甲醇合成塔與多段激冷式合成塔相比有以下特點： —— 較高的單程轉(zhuǎn)化率。 —— 較低的催化劑用量。 —— 熱量回收好。 —— 設計簡單，設備制造容易，便于運輸。 —— 單系列生產(chǎn)能力大。 —— 缺點是設備臺數(shù)多，流程復雜，投資較大。 （ 5） Casale 軸徑向混合流合成塔 Casale 開發(fā)的大型軸徑向甲醇合成塔的主要結構特點： —— 環(huán)形的催化劑床頂端不封閉，側壁不開孔，造成催化劑床層上部氣流的軸向流動 —— 床層主要部分氣流為徑向流動； —— 催化劑筐的外壁開有不同分布 的孔 ,以保證氣流分布； —— 各段床層底部封閉，反應后氣體經(jīng)中心管流入合成塔外的換熱器 ,回收熱量。 由于不采用直接冷激，而采用塔外熱交換，各床層段出口甲醇濃度較高，所需的床層段數(shù)較少。由于床層阻力降的明顯減少（比 ICI 軸向型塔減少 24%），所以可增加合成塔高度和減少壁厚，可選用高徑比的塔，以降低造價。與冷激式絕熱塔相比，軸徑向混合流塔可節(jié)省投資，簡化控制流程，減少控制儀表。 軸徑向合成塔的缺點是催化劑筐需要更換，催化劑裝卸復雜。優(yōu)點是大型化的潛力大。軸徑向合成塔的生產(chǎn)能力取決于塔的高度，合成塔過高造成催化劑裝 卸困難。一般塔高為 16m，相應的生產(chǎn)能力為 5000 t/d。 總之，上述各種合成塔都有工業(yè)化裝置的業(yè)績，各有優(yōu)缺點，技術上都是成熟的?？筛鶕?jù)甲醇裝置的規(guī)模，建廠的地點，以及運輸?shù)葪l件，再針對各種合成塔的年產(chǎn) 20 萬噸甲醇項目可行性研究 25 特點進行選擇。本項目甲醇合成塔暫按管殼式甲醇合成塔編制。 甲醇裝置精餾工藝有兩塔流程和三塔流程之分。其比較如下表所示。 表 甲醇精餾兩塔和三塔流程比較 [5] 序號 項目 兩塔流程 單價（元 /m3） 1 相對投資比 2 相對能耗 3 流程 簡單 較復雜 4 操作控制 簡單 較復雜 5 占地 較小 較大 6 技術成熟程度 現(xiàn)工業(yè)化實用技術 現(xiàn)工業(yè)化實用技術 兩塔和三塔流程的工藝指標基本相當，主要區(qū)別在于熱量的消耗。三塔流程由于采用雙效精餾，因而降低了冷卻水和熱能的消耗，但設備投資較高且操作相對較復雜。兩塔流程采用單效流程，冷卻水和熱能的消耗較高，但設備投資較低，操作簡單，此兩種工藝各有優(yōu)缺點。三塔流程產(chǎn)品純度高，能耗只有兩塔流程的 60～ 70%，而投資只比其高 15%左右，對于大型裝置多采用三塔流程，而兩塔流程則適合中、小型裝置。本工程甲 醇精餾采用三塔精餾工藝 [3]。 推薦的工藝技術、來源及引進范圍 通過對甲醇生產(chǎn)工藝技術的比較分析，本項目確定選擇以下工藝技術： （ 1）煤氣化 殼牌煤氣化工藝和 GSP 粉煤氣化工藝均可以作為本項目的備選氣化工藝，現(xiàn)階段本項目暫按 GSP 粉煤氣化工藝編制。氣化壓力為 ，選擇兩臺氣化爐能力為1500 噸 /天的氣化爐。 為煤氣化配套的空分裝置，采用 1 套制氧能力為 65000 Nm3/h 的空分系列，推薦液氧泵內(nèi)壓縮流程。煤氣化技術和主要設備由國外引進。 （ 2） CO制備 推薦采用深冷法部分冷凝工藝。技術和主要設 備由國外引進。 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 26 （ 3）甲醇合成和壓縮 甲醇合成壓力為 ，甲醇合成塔暫按管殼式甲醇合成塔編制。甲醇合成技術擬從德國 Lurgi 公司、丹麥 Topsoe 公司、日本 TEC 公司和瑞士 Casale 公司工藝技術中選擇，引進范圍包括專利使用許可、基礎工程設計等。 （ 4）甲醇精餾 甲醇精餾采用三塔精餾工藝。 年產(chǎn) 20 萬噸甲醇項目可行性研究 27 5 廠址選擇 目前我國主要的化工產(chǎn)業(yè)區(qū)均集中于長三角地區(qū)，由于東部地區(qū)優(yōu)渥的經(jīng)濟條件、發(fā)達的城市網(wǎng)絡等等因素，所以廠址選擇在寧波。一方面寧波是沿海地區(qū)的發(fā)達地區(qū)，交通十分發(fā)達，不管是公路 還是鐵路，與煤炭源產(chǎn)地都有十分方便的交通網(wǎng)絡；另一方面是寧波的北侖港也是十分發(fā)達的港口，生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品可以方面遠銷海外。綜合考慮，本廠廠址擬定在寧波化工園區(qū)。 寧波位于我國海岸線中段，浙江寧紹平原東端，即東經(jīng) 120176。 5539。至 122176。 1639。，北緯 28176。 5139。至 30176。 3339。寧波屬亞熱帶季風氣候，溫和濕潤，四季分明，年平均氣溫 ℃，平均氣溫以七月份最高，為 ℃，一月份最低，為 ℃。年平均降水量為 1300 至 1400 毫米，五至九月，占全年降水量的 60%。夏天盛行東南風，冬天盛行西北風。 圖 寧波地理位置圖 圖 寧波交通網(wǎng)絡圖 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 28 原料來源 圖 中國煤炭資源分布圖 國內(nèi)：寧波鐵路與公路發(fā)達，與煤資源豐富的山西、陜西、新疆等省都有方便的運輸路線。而且由于寧波是海港城市，自 20xx 年起秦皇島海事局與寧波海事局簽署了《建立保障電煤運輸船舶安全合作機械協(xié)議書》。標志著我國北煤重要輸出港秦皇島港與煤炭重要輸入港寧波港共保海上能源輸送大動脈暢通活動正式啟動。自 20xx 年起，秦皇島每年輸出煤炭超過一億噸，并以較大的幅度逐年遞增。與此同時國家能源戰(zhàn)略進行調(diào)整，能源出口日益縮減，煤炭 主供國內(nèi)，形成“北煤南運”的輸送大動脈?，F(xiàn)在，寧波港與秦皇島港每年煤炭運輸量達到近 800 萬噸。 國外：據(jù)寧波海關統(tǒng)計， 20xx 年 1季度寧波口岸累計進口煤炭 萬噸，價值 億美元，同比（下同）分別增長 倍和 倍。進口均價 美元 /噸，小幅下跌 %。 3 月份當月進口量 萬噸，增長 倍，環(huán)比增長 %。進口煤炭全部以一般貿(mào)易方式進口。東盟和澳大利亞為主要進口來源地， 1 季度寧波口岸自東盟進口煤 萬噸，增長 倍；自澳大利亞進口 萬噸，增長 倍，兩者 合計占同期寧波口岸煤進口總量的 %。 1 季度國有企業(yè)進口煤 萬噸，增長 倍，占同期進口總量的 %。其他煙煤為主要進口品種，進口 萬噸，增長 56 倍，占同期進口總量的 %。 除了煤炭資源，寧波的水資源也相對比較充足，化工廠附近都有大小的河流，每年的降雨量也十分可觀。 年產(chǎn) 20 萬噸甲醇項目可行性研究 29 產(chǎn)品去路 甲醇 是二甲醚、甲胺等重要化工產(chǎn)品的主要原料，目前我國甲醇的需求量 日益增加，由于目前甲醇也在被研究開發(fā)成新能源，所以日后甲醇的需求量也是十分可觀的。寧波交通發(fā)達，生產(chǎn)的甲醇運輸?shù)絿鴥?nèi)甲醇消費量 大的地區(qū)是十分方便的。浙江省內(nèi)的一些化工廠甲醇的需求量也是相對較大，所以甲醇產(chǎn)品的銷量也是可以保證的。而且寧波港與海外港口的交通發(fā)達，所以甲醇產(chǎn)品出口也是有可行性的。 其他分析 寧波是中國的經(jīng)濟直轄市，地方政府也出臺了一系列的經(jīng)濟優(yōu)惠政策如免征出口關稅、第一年和第二年免繳企業(yè)所得稅，第三年至第五年減半等等。 而且寧波化工園區(qū)有良好的環(huán)保政策，寧波港擁有完善的液體化學品碼頭與倉儲設施。所以寧波的地方優(yōu)勢也是十分有利于甲醇廠的建設。 廠區(qū)布置 從寧波的四季風向來看，夏季盛行東南風，冬季盛行 西北風，所以整個廠區(qū)布置的車間布置也依據(jù)這一點來制定的。工藝流程的車間都是安排在行政樓的東北面，這樣可以保證生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣不進過行政區(qū)，大大減少了廢氣對人體的危害。 工藝車間統(tǒng)一建在整個廠的最北面，并按各個流程以一字排開，這樣可以即可以保證整個工藝流程的連續(xù)性，也可使各個物料的運輸達到最方便、簡單的程度。此外，把工作區(qū)布置在最里面的另一個優(yōu)點是使工作區(qū)域與生活區(qū)域分開，大大減少了兩者之間的干擾性。以下就是本廠的廠區(qū)布置圖。 停車場行政樓甲醇儲罐傳達室正門一號大門登記臺維修車間消防站化驗室 變電站公用工程臺中心控制室精餾車間合成車間氣化爐凈化反 應器倉庫裝卸臺二號大門 圖 廠區(qū)布置圖 西南石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 30 6 投資估算 固定資產(chǎn)建設投資估算 工程費用估算是依據(jù)《現(xiàn)代石油建設工程造價與概預算定額及清單報價手冊》進行編制的，具體如下： （ 1）按照設備選型計算設備價格，部分參照市場價格； （ 2）設備的安裝費為到貨設備購置費的 47%； （ 3）