甲醇驰放气制合成氨综合项目基本专项方案及经济效益分析.doc

唐山佳华5万吨/年甲醇驰放气制合成氨工程
项目基本方案及经济效益分析

本着“发展循环经济、延伸煤化工产业链、综合运用、变废为宝”原则，为合理运用甲醇装置副产驰放气和空分装置副产高纯氮气，现提出建设“唐山佳华5万吨/年甲醇驰放气制合成氨工程”简要方案，对项目可行性进行综合分析。
一、氨重要性质
氨，在常温下是无色气体，具备刺激性气味，极易溶于水，氨水中氨极易挥发，氨水呈弱碱性。在溶解时放出大量热。液氨为无色液体，气化时吸取大量热。广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料、染料、制冷剂等。

二、氨生产办法
℃
1、氰化法
1000℃
CaO+3C CaC2+CO
CaC2+N2 CaCN2+C
CaCN2+3H2O CaCO3+2NH3
19在德国建成第一套氰化法制氨工业装置，一次大战期间德国、美国重要采用此法制氨，用于制造炸药。每吨氨要消耗能量190GJ，能量运用率非常低，己逐渐被历史裁减。
2、直接法
0.5N2＋1.5H2=NH3 ΔHӨ298=－46.22 kJ•mol -1
此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢气直接合成氨一种生产办法。氢气和氮气合成氨是放热，体积缩小可逆反映，其反映热不但与温度关于，还与压力和构成关于。
当前工业上合成氨基本上都用此法。

三、合成氨产能状况
据关于资料记录，世界合成氨产能已超过1.76亿吨/年，当前合成氨重要生产能力分布在中华人民共和国、俄罗斯、美国、印度等国，约占世界总产量一半以上。近年来合成氨装置大型化是世界合成氨主流发展趋势，当前世界最大单系列合成氨装置规模已达130万吨/年。该装置属于Ferti Nitro公司。Ferti Nitro公司是委内瑞拉、美国、意大利四个国家合资公司，该公司尚有1套150万吨/年大颗粒尿素装置。
国内合成氨产能为5950万吨。居世界第一位。占世界总产量33.6%，表观消费量约5324.5万吨，尿素实物产量5544.9万吨，合成氨产品完全满足国内化肥和工业需要，某些化肥产品如尿素开始向国外出口。

四、合成氨市场状况
国产合成氨很少参加国际贸易，几乎所有用于国内消费。中华人民共和国合成氨消费重要有两方面：农业和工业。国产氨总量中大某些作为中间产品直接加工成农用化肥产品：尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥及氨水，占合成氨产量90%左右。
国产氨总量中别的某些作为氨及氨加工产品直接加工成工业产品：如浓硝酸、硝酸铵、尿素、氯化铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氨水、丙烯腈、己内酰胺、乙醇胺、三聚氰胺、浓硝酸、硝酸铵等，占合成氨产量10%左右。
当前国内合成氨价格呈平稳趋势，由于地区不同，生产规模不同，生产管理水平不同，生产合成氨原料多样，高低价差在200~500元/吨左右，国内合成氨价格在物价部门发布最高限价范畴内浮动。依照当前和预测市场状况，长期看来，液氨市场还是以平稳为主。河北区液氨价格普通为2600元/吨左右，河北区液氨价格达2100～2200元/吨，达历史最低价。

五、项目规模选取
我公司20万吨/年甲醇装置副产驰放气约7000m3/h，可提取氢气约5400 m3/h，按照氨分子NH3构成计算，理论上可以生产氨气361607.14mol/h，即氨产量6.15t/h，按照年操作时间8000小时计算，可以生产液氨49200吨/年。
因而，选取建设5万吨/年合成氨装置。
甲醇驰放气组分见表1。
表1甲醇驰放气构成（%v）
构成
CO
CO2
H2
CH4
N2
Ar
CH3OH
H2O
% v
3.2979
6.4215
77.7047
2.1312
9.9562
0.0438
0.4162
0.0284

六、项目投资
本项目投资在6000万元左右，其中60%自筹，40%贷款。该项目投资小、设备数量少、工期短，可于20万吨/甲醇工程一并设计实行，投资计入甲醇工程总投资。

七、工艺技术
甲醇驰放气合成氨简要工艺流程：放空气去燃料系统

循环气

氢气
联合
压缩机
甲醇驰放气
液氨
球罐
合成氨
系统
PSA
提氢

氨气
液氨

冰机
系统
空分来氮气
液氨产品
氮气
压缩机

六、项目优势及经济效益分析
1、项目优势
生产流程短。以甲醇驰放气合成氨工艺省去了造气、变换、脱碳、脱硫、精炼等工序，生产成本低。
驰放气变压吸附后压力为3.2Mpa，可混配氮气后直接压缩至15.0Mpa，而国内煤间歇造气制氨需要将煤气从常压压缩至15.0Mpa，相比节约了压缩功，减少了生产成本。
当前甲醇驰放气作为回炉煤气来置换焦炉煤气，约1.8m3驰放气才干置换出1m3焦炉气，其价值发挥非常低，价值仅相称于0.11元/m3驰放气，此外氮气原本做为放空气，氮气成本基本为零。
国内小合成氨压力为32Mpa，而咱们选取氨合成压力为15Mpa。节约了压缩功，减少了生产成本。
详见表2。
表2 32MPa与15MPa压力下合成工序各机组压缩功率对比表
合成压力
MPa
联合压缩机功率
Kw
循环机功率
Kw
冰机功率
Kw
总功率
Kw
32.0
315.26
87.3
110.1
512.46
15.0
239.83
40.82
110.25
390.88

2、能耗分析
本项目单位产品综合能耗30.42GJ/t。甲醇驰放气联产液氨单位能耗(以每吨液氨计)，详见表3。
表3 甲醇驰放气联产液氨单位能耗(以每吨液氨计)
序号
名称
单位
能耗指标MJ
消耗量
能耗GJ
比例(%)
1
甲醇驰放气
Nm3
9.656
3500
33.796
81.25
2
新鲜水
t
2.51
6
0.015
0.02
3
脱盐水
t
14.23
0.88
0.013
0.03
4
电(380/220V)
kWh
11.84
630
7.456
18.70
5
蒸汽1.0MPa
t
2764
0.08
0.221

6
蒸汽2.5 MPa
t
2800
-0.75
-2.100

7
解吸气
Nm3
7.296
-1231
-8.981

共计

30.42

1kg标煤热值29307kJ，每吨液氨折标煤：30.42×106÷29307=1038(kg)
国内既有合成氨装置以煤、焦炭、天然气等为原料。各种类型合成氨生产装置综合能耗见表4。

表4 各种类型合成氨生产装置综合能耗表
序号
生产厂家
能耗GJ/ t
备注
1
以天然气为原料大型厂
28~35

2
以天然气为原料中小型厂
35~40

3
以煤为原料大型厂
50~55

4
以煤为原料中小型厂
55~65

国外以天然气为原料合成氨装置约占70%，由于生产规模较大，工艺先进且注重节能，每吨产品能耗已降到28～35GJ/t。
本装置合成氨产品能耗为30.42GJ/t，其中驰放气和电耗占绝大某些。与行业中其他装置比较，其能耗己达到国内、外先进水平。

3、甲醇驰放气联产液氨经济效益
详见表5。

表5 甲醇驰放气联产液氨经济效益分析表
序号
项目名称
单位
消耗定额
单价(元)
单位成本
一
原材料

3.906
1
甲醇弛放气
Nm3
2560
0
0
2
氮气
Nm3
658
0
0
2
合成氨催化剂
kg
0.088
17
1.496
3
提氢吸附剂
kg
0.216
10
2.16
4
原料气精制吸附剂
kg
0.025
10
0.25
二
公用工程

587.44
1
电
kWh
630
0.5
315
2
新鲜水
t
6
3.94
23.64
3
脱盐水
t
0.88
10
8.8
4
仪表空气
Nm3
300
0.8
240
三
副产品

-80.4

蒸汽
t
0.67
120
80.4
四
工资及附加费
元

21.88
五
折旧费
元

86.76
六
修理费
元

32.33
七
销售费用
元

22.5
八
财务费用
元

12.57
九
单位生产成本
元

686.986

由表中可知甲醇驰放气联产液氨吨液氨成本为687元，而以间歇炉煤造气合成氨厂吨液氨成本约为2200元。因而，5万吨/年甲醇驰放气联产液氨项目具备较强市场竞争力，按照当前也按市场价格2500元计算，每年至少可增长经济效益9065万元税前利润。
此外，甲醇驰放气联产液氨项目建设成后还可以依照市场状况调节甲醇、液氨两种产品产量。如果合成氨市场较好，可以多供某些弛放气给合成氨装置以增长合成氨产量。如果甲醇市场较好，可以将甲醇驰放气供应焦炉以置换出更多焦炉气以增长甲醇产量。这样，就增长了公司对市场选取性和灵活性，可以实现利润最大化，

焦 鹏
二O一二年二月十二日