30000Nm3h焦炉煤气制LNG装置可行性研究报告.docx
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30000Nm3h焦炉煤气制LNG装置可行性研究报告
XX市XX煤焦有限责任公司
30000Nm3/h/焦炉煤气制LNG装置
可行性研究报告
XXXX能源科技有限公司
项目名称：
30000Nm3/h/焦炉煤气制LNG装置
建设单位：
XX市XX煤焦有限责任公司
编制单位：
XXXX能源科技有限公司
编制单位行政负责人：
第一章总论
第一节项目编制依据及原则
1、项目编制依据
1.1、XX市XX煤焦有限责任公司可行性研究报告的委托。
1.2、2013年01月XXXX能源科技有限公司与XX市XX煤焦有限责任公司签订的《30000Nm3/h/焦炉煤气制LNG装置可行性研究报告合同及合同技术附件》。
1.3、XX市XX煤焦有限责任公司提供的装置设计基础数据及其他资料等
1.4、国家发改委和建设部发布的《建设项目经济评价方法与参数》2006年8月第三版。
1.5、国家计委、建设部计投资（2002）发布的《可行性研究报告投资指南》
1.6、《中国石油化工总公司石油化工项目可行性研究报告编制规定（2005年版）》的通知”，及《中国石油化工集团公司项目可行性研究技术经济参数与数据2001》。
2、项目编制原则
2.1、30000Nm3/h/焦炉煤气制LNG装置以焦炉煤气为原料，产品为符合国家要求的液化天然气，符合国家发展的产业政策。
装置操作弹性50％～110％，年开工大于8400小时，连续开工时间大于三年。
2.2、30000Nm3/h/焦炉煤气制LNG装置中，焦炉煤气的净化需要多段处理才能到达进入冷箱生产液化天然气的指标要求，本装置包括脱硫、压缩、吸附净化、甲烷化、深冷等工序，以确保产品质量；
2.3、采用先进、成熟、可靠的工艺技术和设备，并尽可能采用先进技术，确保装置技术先进，经济合理，操作可靠，产品质量合格，加工能耗低。
2.4、认真贯彻国家关于环境保护和劳动保护的法规和要求。
认真贯彻安全第一预防为主的指导思想。
严格执行《环境保护法》，采用环境友好的工艺技术方案，采取切实有效的“三废”治理措施，减少环境污染。
对生产中易燃易爆有毒有害物质设置必要的防范措施。
三废排放要符合国家现行有关标准和法规。
2.5、贯彻“安全第一，预防为主”的方针，确保新建装置符合安全卫生要求。
2.6、平面布置在满足安全、防火的前提下，尽量采用联合布置，节约用地。
2.7、装置工艺过程控制采用集散型控制系统（DCS），以提高装置的运转可靠性。
2.8、装置所需公用工程新建，火炬等辅助设施尽量依托河原有设施，以减少工程投资。
2.9、为节约外汇，除少部分需引进外，主要设备和材料均立足于国内供货。
第二节项目背景及建设的必要性
1、项目背景
1.1项目性质
本项目是焦炉气综合利用项目，即以焦炉煤气为原料，采用现代组合净化及分离工艺，通过甲烷化反应，将焦炉气中的CO和CO2转化为CH4后提纯并液化，生产合格的LNG产品，副产的燃料气作为燃料外输。
1.2项目承办单位概况
XX市XX煤焦有限责任公司成立于2008年11月7日，公司所在地XX市綦江区，公司经营范围主要是生产销售冶金焦、甲醇、粗苯、硫铵及焦油；销售煤炭、矿石（不含稀有矿石）、普通机电产品、金属材料（不含稀有金属）、汽车配件、五金交电、化工产品（除化危品）、标准件、橡胶制品、建筑材料、百货；人力装卸过磅、代办货物运输。
公司现有员工96人，管理和技术人员24人，其中初中以上学历48人，大学本科学历6人，大专学历5人，平均年龄36岁。
1.3国内外焦炉煤气现状及概况
中国是全球最大的焦炭生产基地，2009年焦炭产量约为3.53亿吨，但是出口量不断萎缩，仅为54万吨，同比下降95.5%。
据了解，由全球金融危机导致的国际需求减少是焦炭出口大幅滑坡的最直接原因。
此外，由于焦炭属于典型的高耗能、高污染、资源性产品，国家于2005年5月取消了焦炭出口享受多年的出口退税政策，2008年又将焦炭出口关税由25%上调至40%。
这是导致焦炭出口利润区间收窄的另一个重要原因。
第三个方面，中国已成为煤炭净进口国，而焦煤进口量约占煤炭进口总量的1/3。
2009年全国已累计进口炼焦煤3449万吨，同比增长4.03倍。
随之而来的是主焦煤价格不断上涨。
目前，澳大利亚炼焦煤现货价格已经达到1830元/吨，而国内二级冶金焦的价格也不过1825元/吨。
因此，在2009年，中国焦炭行业经过了有史以来最严重的危机，在成本抬升、下游销售不畅的双向挤压下，为减少焦炭售价大幅下降所带来的损失，许多焦炭企业采取限制产量的方式保炉生产，而小型焦炭企业迫于压力已经关门停产。
按照目前煤炭价格计算，焦炭企业购进原料后，加上其它的生产成本，焦炭销售几乎无利润可言。
焦炉煤气是炼焦的副产品，其主要成份为H2、CH4、CO和CO2，是一种良好的化工原料和高热值燃料。
但其所含杂质（如各种形态硫、焦油、苯、萘、氨和HCN等）种类繁多，成份复杂，严重影响了其使用范围。
之前较为成熟且经济的方式是以焦炉煤气为原料生产甲醇，但是由于受甲醇产品市场的影响和资金限制，规划生产甲醇的企业均停止了进展。
因此，大规模的焦炉气面临直接被排放的危机，这成为困扰企业和政府的难题。
2009年11月26日，国务院公布控制温室气体排放的行动目标，决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％至45％。
各级政府及监管部门相继出台了政策及调控措施，加大了对焦化、化工和钢铁等高污染、高耗能行业的监控。
在此背景下，建设焦炉煤气制LNG项目，是实现焦炉煤气的综合利用和下游产品的多元化，从根本上治理环境、解决焦化企业困境的必然选择。
1.4XX燃气供应现状及规划概况
1.4.1燃气供应现状
XX的天然气产业是在1952年工业用气的基础上发展起来的，至1982年，工业用气管网已遍布主城区。
从1982年起,天然气逐步进入民用领域。
经过20多年的发展,现全市40个行政区域中已有37个行政区域使用上了天然气。
2008年，XX市天然气消费总量达47.5亿立方米，比2007年增长了2.9亿立方米。
其中，工业用气31.7亿立方米，CNG用气5亿立方米，商业、公共建筑、居民用气10.8亿立方米。
全市新发展民用天然气用户20余万户，累计天然气民用户达280余万户。
全市新建压缩天然气汽车加气站9座，累计投产压缩天然气汽车加气站75座，使用天然气的汽车约5.3万辆，年替代汽油35万多吨。
全市天然气基础设施新建、改造共投入资金近2.5亿，新建天然气主干管道700余公里。
其中，投入资金约3000万元，完成陈旧供气设施约80公里主干管、100公里庭院管道、100座阀井阀室、500台调压箱的改造工作。
根据对天然气市场的需求情况，目前，XX市天然气市场正处于高速发展阶段。
1.4.2燃气供应存在的问题
（一）天然气供需平衡问题突出
随着XX经济的高速发展，全市对天然气需求呈高速增长趋势，天然气供需平衡问题日益突出。
作为XX天然气供给主渠道的中石油西南油气田公司受老气田综合递减率增高、天然气需求弹性小、新气田投产效果不理想等因素影响，产气严重不足。
据2010年XX经济展望蓝皮书预测：
XX天然气供应缺口为7亿~8亿立方米。
这导致XX一些已建成的需要天然气作为原料的工业项目无法投产，CNG加气站排队加气状况日趋严重，民用气也相应供应不足，严重影响到群众的正常生活。
（二）天然气的市场机制未发挥调节作用
相对煤炭石油而言，天然气属于清洁能源，由于其价格与可替代能源价格没有进行合理的挂钩，因此，一方面造成近年来XX掀起一股“煤改气”、“油改气”热潮;另一方面，XX许多地方都纷纷规划在未来几年建设天然气化工工业园区，特别是天然气甲醇项目，这都是依据目前国内天然气价格水平而进行规划的。
这种加快发展利用天然气为燃料的项目，容易造成市场上部分产品供大于求。
一旦天然气价格与可替代能源价格挂钩，企业的生产成本将会不断增加，从而可能导致企业项目亏损。
此外，一些工业用户也往往采用“项目先行，手续后补”的方式，在没有向有关方面落实用气之前就动手实施天然气工程项目，造成了部分地区天然气供不应求的局面。
1.5焦炉煤气利用与未来天然气发展
焦炉煤气是焦化产业主要的副产品之一。
每炼1吨焦炭，会产生400立方米左右的焦炉煤气。
这些焦炉煤气中的一半用于回炉加热，另外约200立方米必须使用专门的装置进行回收利用。
随着国家《节约能源法》、《循环经济促进法》的颁布实施以及环境保护力度的加大，那些尚未得以利用焦炉煤气的焦化企业，正积极寻求焦炉煤气充分利用、绿色利用、高附加值利用的有效途径。
否则只能直接排入大气，或者燃烧排放（俗称“点天灯”）。
国家统计局的数据显示，2007年全国规模以上焦化企业共生产焦炭3.28亿吨，超过了全球焦炭总产量的50％。
如此算来，全国每年白白排放掉的焦炉煤气就有600多亿立方米。
这既浪费了资源，也极大地污染了环境。
目前城市有大量的未被利用的焦炉煤气，其发展和能源战略的总体要求又将城市未来的主气源定义为天然气。
众所周知，焦炉煤气和天然气没有互换性，焦炉煤气不能直接输送到天然气管网供用户使用，在XX市如何即利用好现有的焦炉煤气又能和天然气衔接，是XX市能源利用所面临的一个难以用常规途径解决而又不得不解决的新课题。
1.6项目建设方案与规模的确定
1.6.1项目建设方案的确定
由于采用变压吸附技术从焦炉煤气中分离出CH4后再次进行深冷制取液化天然气，相对于直接深冷液化后分离的工艺流程能耗会大大的增加。
而且焦化公司同时有未利用的焦炉煤气，如果能利用这种煤气无疑将大大地提高装置的经济效益。
因此确定采用：
焦炉煤气吸附净化＋甲烷化＋深冷分离LNG的工艺方案。
这样可最大限度地利用焦炉煤气资源多产LNG，经济效益显著。
焦炉煤气的变压吸附净化技术、气体甲烷化技术和含CH4纯净气体的深冷液化分离LNG技术都非常成熟，将这些成熟技术有机地组合在一切的总体技术风险也较小。
1.6.2项目规模的确定
XX市XX煤焦有限责任公司目前可提供30555Nm3/h的剩余焦炉煤气。
LNG的供应比管道天然气具有更灵活、方便的优势。
但目前在城市管网的覆盖与供应规模没有完全确定的条件下，作为管道天然气的应急补充与调度气源的调度与补充规模也不能确定。
另外，尽管深冷工艺成熟可靠并已在工业领域大量应用，但利用焦炉煤气制取液化天然气大规模用于城市燃气供应尚属首次。
综合以上因素，因而本项目规模为30000Nm3/h焦炉煤气制LNG。
2、项目建设的必要性
2.1环境保护的要求
《联合国气候变化公约京都议定书》于2005年2月16日正式生效。
按照《京都议定书》的规定，各缔约方需要控制六种温室气体：
二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫。
虽然《京都议定书》只为发达国家规定了具体减排义务，但由于发展中国家温室气体排放数量的快速增长，发达国家要求发展中国家参与温室气体减排或限排承诺的压力与日俱增。
作为发展中国家，中国尚不承担减排义务。
但由于中国经济的快速发展，而技术和设备相对陈旧、落后，能源消费强度大，导致单位生产总值的温室气体排放量较高。
从总量上看，目前，我国二氧化碳排放量已居世界第二，甲烷、氧化亚氮等温室气体的排放量也居世界前列。
根据国家发改委的资料，我国2000年的煤炭消费总量为12.5亿吨，电煤用量5亿多吨；2005年，实际煤炭消费量将近20亿吨，电力用煤则不少于10亿吨。
按照这个增长速度，如果还是停留在目前的能源使用效率和排放标准上的话，中国有可能在2025年成为二氧化碳排放量最大的国家。
这将对我国经济发展造成负担，我国在参与《联合国气候变化框架公约》活动中遭受的压力将会越来越大。
为此，作为一个易受气候变化影响的发展中国家，中国政府对气候变化问题给予了高度重视，并采取了7项积极的应对措施，措施之一是采取一系列有利于减缓温室气体排放的政策措施。
焦炉煤气主要含有甲烷（CH4）、氢气（H2）、一氧化碳（CO），二氧化碳（CO2），其中CH4、CO2属温室气体，CH4对地球产生的温室效应约为CO2的21倍以上，大量的焦炉煤气直接排入大气，将对地球环境造成严重的不良影响。
因此，加大焦炉煤气的综合利用，是保护环境的必然选择。
也是我国面对参与《联合国气候变化框架公约》活动的必然选择。
2.2焦炉煤气制LNG的优势
（1）解决远距离输送问题。
液化后的天然气体积缩小600多倍，一台35m3标准液化气槽车可运输21000标方天然气，相当于5个CNG运输车的运输量。
因此，液化为天然气的远距离输送创造了条件。
（2）LNG进简单气化装置后就可以变成气态使用，可用于城市管网以解决天然气调峰问题，克服了长途铺设管线耗资大、覆盖地区有限的确定，具有良好的应用和发展前景。
2.3经济效益
焦炉气是炼焦的副产品，其主要成份为H2、CH4、CO和CO2，是一种良好的化工原料和高热值燃料。
但其所含杂质（如各种形态硫、焦油、苯、萘、氨和HCN等）种类繁多，成份复杂，严重影响了其使用范围。
此项目的实施将充分利用焦炉气中的有效组分，将CO和和CO2甲烷化获得更多CH4，液化后作为液化天然气（LNG）出售，副产的燃料气可作为锅炉燃料，提高了焦炉气的附加值，经济效益非常可观。
详见技术经济部分有关数据。
2.4社会效益
利用好焦炉煤气，既可以解决焦化工业的污染问题，实现焦化工业的清洁生产，同时又可以提高焦炉煤气产品的附加值，具有化害为利、治理环境和变废为宝、创造效益的双重功效。
符合我国“节能减排”、“建设资源节约型、环境友好型社会”的发展规划。
本项目建成后，对XX市的经济发展和改造传统的焦化产业具有重大的战略意义，也为全国焦炉气的有效、合理利用树立典范。
XX市目前管道燃气项目正在进行之中，需要大量的天然气。
本项目的实施一方面可以提供大量的天然气，另一方面有效利用了富余的焦炉煤气，真正实现了资源的有效合理利用，该项目符合国家鼓励的综合资源利用项目要求，以循环经济的模式，发展国家鼓励的清洁能源产业，推动区域经济的发展，为国家清洁能源产业的发展和建设做贡献，也为国家“节能减排”、“建设资源节约型、环境友好型社会”做贡献。
3、经营体制类别
新建30000Nm3/h/焦炉煤气制LNG装置，隶属XX市XX煤焦有限责任公司。
第三节焦炉煤气利用方案的选择
随着社会经济迅速发展，炼焦产业得以前所未有发展壮大，但一个不容忽视的负面现象则随之而生：
大量副产的焦炉煤气被放空或点“天灯”，浪费了大量能源的同时更对当地环境造成严重的污染。
作为贫油、缺气的能源需求大国，如何充分、合理利用这部分白白废弃的焦炉煤气，同时减少环境污染，成为一个亟待解决的现实问题。
近年来,我国对焦化行业实施“准入”制度，焦炉煤气的综合利用成为炼焦企业生存与发展的关键。
一些大型的炼焦企业建设了焦炉煤气制甲醇项目，并取得了良好的经济效益，为大型炼焦企业综合利用焦炉煤气找到了新方法。
但中小焦化企业生产规模相对较小，焦炉煤气产量少，成本优势不明显，多家企业联合又困难，影响了焦化企业对焦炉煤气的综合利用。
焦炉煤气醇氨联产技术成熟，但由于受国际国内甲醇和化肥市场低迷的影响，市场前景一般。
一、焦炉煤气制甲醇联产合成氨工艺流程
压力5～7KPa的焦炉煤气先进入气柜，再进入往复式压缩机，把焦炉气提高到2.3MPa，进入干法脱硫，经过除油及过滤后，首先进行铁钼加氢转化，把有机硫转化成无机硫，并使焦炉气中的不饱和烃加氢为饱和烃，再经中温复合氧化铁脱H2S后，再经含二氧化钛及氧化锌脱硫后，进入转化工段的转化炉，与空分来的氧（99.6%）及转化废锅来的水蒸汽进行转化反应，使焦炉气中的CH4降低0.5%以下，经废锅等热回收装置，在40℃左右进入二合一压缩机，压缩至6.0MPa后进行甲醇合成反应，生产的粗甲醇经三塔（预塔、加压塔和常压塔）精馏后，精甲醇送贮槽待运。
甲醇合成驰放气含有大量的H2及少量的CO、CO2、CH4、N2等，由于CO在7%左右，需进行变换反应，把CO变换为H2，以增加H2产量。
变换出口CO≤0.3%。
然后通过变压吸附脱CO2，脱碳后的CO和CO2经甲烷化反应后，使CO+CO2＜10PPm，与空分来的纯氮一起再加压进入氨合成系统。
产品液氨出售，氨合成有少量的驰放气，可作为转化工段预热炉的燃料气使用。
二、焦炉煤气制甲醇联产合成氨工艺流程的优点
焦炉煤气制甲醇是资源合理利用的变废为宝项目，项目的竞争优势在于作为原料的焦炉煤气价格便宜，用其生产的甲醇相对于煤炭和天然气原料具有成本领先优势。
在油价高涨、能源紧缺的今天，也是很好的煤基清洁能源原料。
三、焦炉煤气制甲醇联产合成氨工艺流程的缺点
焦炉煤气生产甲醇、醇氨联产建设周期长、投资较高、盈利水平一般。
对于中小焦化企业生产规模相对较小，焦炉煤气产量少，成本优势不明显。
四、不推荐焦炉煤气制甲醇联产合成氨方案的理由
近年来我国甲醇建设项目比较多，但主要集中在以煤为原料上，据统计目前国内甲醇装置开工率不到30%，甲醇市场基本饱和，前景一般。
焦炉煤气生产甲醇、醇氨联产建设周期长、投资较高、盈利水平一般。
而焦炉煤气甲烷化生产液化天然气的建设周期较短、盈利水平高。
因此建议优先考虑焦炉煤气甲烷化生产液化气的建设。
第四节项目范围
1、30000Nm3/h/焦炉煤气制LNG装置主要包括装置区、压缩机厂房、中央控制室、配电室、办公楼、配套公用工程等部分组成，其中，中央控制室、配电室、办公楼、配套公用工程等部分依托全厂。
2、30000Nm3/h焦炉煤气制LNG装置的主体装置区由脱硫、压缩、净化、甲烷化、深冷等工序组成。
3、30000Nm3/h/焦炉煤气制LNG装置配套公用工程设施依托全厂，主要包括：
为装置提供电力、燃料、循环水、净化压缩空气、非净化压缩空气、氮气、原料等的配套设施。
4、装置界区：
第五节研究结果
1、工艺技术方案
30000Nm3/h焦炉煤气制LNG装置焦炉煤气的净化需要多段处理才能达到进入冷箱生产液化天然气的指标要求，本装置采用脱硫、压缩、净化、甲烷化、深冷等工序，确保产品质量。
2、主要技术经济指标如下：
1）原料
本装置的原料为来自上游的焦炉煤气。
焦炉煤气耗量为30555Nm3/h（湿基），约合15560Kg/h（湿基），折合成年为2.567亿标方/年，约合13.0704万吨/年。
2）、产品
装置主要产品为满足国标的LNG，生产能力为10326Nm3/h，即7641kg/h，折合成年为0.8674亿标方/年，约合6.418万吨/年。
3）、副产品
装置副产品为富氢气，流量为7224Nm3/h，折合成年为0.5982亿标方/年，全部作为燃料外输。
4）、公用工程消耗见表1-5-1
表1-5-1公用工程消耗
序号
名称
单位
数量
备注
1
焦炉煤气
Nm3/h
30555
湿基，连续
2
循环水
t/h
3400
连续（依托全厂）
3
新鲜水
t/h
3
连续
4
除盐水
t/h
8
连续（补充量）
5
电10000V
KWh/h
5425
连续
6
380V
KWh/h
236
连续
7
220V
KWh/h
30
照明及仪表
8
3.82MPa蒸汽
t/h
11
连续
9
净化压缩空气
Nm3/h
250
连续（依托全厂）
10
氮气
Nm3/h
450
连续（依托全厂）
2.5、能耗
制LNG综合能耗为54.15MJ/Nm3LNG。
2.6、“三废”情况
（1）废气：
初次开工置换气9000Nm3/次。
（2）生活污水：
2.0t/h,间断。
（3）含油、酸性水污水：
0.8t/h,连续。
（4）含盐污水：
3.5t/h,连续。
（5）废脱硫剂等：
239t/年（折合量）。
（6）制冷剂：
2.4t/年
2.7、定员56人。
2.8、主要经济指标见表1-5-2
表1-5-2主要技术经济指标表
序号
项目
单位
数据
备注
I
经济数据
1
项目总投资
万元
2
建设投资
万元
3
建设期利息
万元
4
流动资金
万元
其中：
铺底流动资金
万元
5
资金筹措
万元
其中：
债务资金
万元
项目资本金
万元
资本金比例
%
6
年平均营业收入
万元
不含税
7
年平均营业税金及附加
万元
8
年平均总成本费用
万元
9
年平均利润总额
万元
10
年平均所得税
万元
11
年平均净利润
万元
12
年平均息税前利润
万元
13
年平均增值税
万元
II
财务评价指标
1
总投资收益率
%
2
项目资本金净利润率
%
3
项目投资财务内部收益率（所得税前）
%
4
项目投资财务净现值（所得税前）
万元
Ic=13%
5
项目投资回收期（所得税前）
年
6
项目投资财务内部收益率（所得税后）
%
7
项目投资财务净现值（所得税后）
万元
Ic=13%
8
项目投资回收期（所得税后）
年
9
项目资本金财务内部收益率
%
10
盈亏平衡点（生产能力利用率）
%
3、结论
3.1、该项目属技术、资金密集型产业。
投资较高，但收益更大，抗风险性强。
3.2、本项目经济效益、社会效益十分明显。
项目的实施，不仅增加了企业的经济效益，也为社会提供了更多的就业机会，促进了当地经济的发展，服务了社会。
3.3、项目将焦炉气合理利用，杜绝了富含温室效应成分气体的直接排放，保护了大气环境。
该项目生产过程中对三废采取了相应的措施，如废气回收利用、工艺污水经处理后回用措施，三废排放少且达标排放。
项目符合国家发展资源节约型、环境友好型社会的产业政策要求。
3.4、本项目生产高附加值产品液化天然气（LNG），对改善当地经济结构和能源结构有很好的作用，因此一定会得到当地政府部门和人民群众的支持和拥护。
3.5、该项目不仅大大提高焦炉煤气的市场附加值，具有较好的经济效益，而且由于使有污染的排放气变成了清洁燃料LNG，减少了环境污染，并带动其他产业的发展，具有良好的社会效益。
3.6、该项目总体建成投产后，年平均销售收入达17173万元，年平均利润总额XX万元，年均净利润XX万元，总投资收益率达XX%。
项目财务内部收益率（税前）为XX%，当基准收益率取13%时，财务净现值为XX万元，投资回收期XX年（含建设期），项目财务内部收益率（税后）为XX%，当基准收益率取13%时，财务净现值为XX万元，投资回收期XX年（含建设期），均高于国家规定的行业基准值。
利息备付率和偿债备付率指标满足要求，有足够的偿付能力。
从以上各财务指标分析结果可知该项目经济效益好，抗风险能力及还款能力也强，该项目在经济上可行。
具体详见技术经济部分有关数据。
第二章市场预测
第一节产品简介
1.产品概述
甲烷分子式CH4，分子量16.04，无色无味。
经过净化和低温液化后即为液化天然气（LiquefiedNaturalGas，简称LNG），LNG的性质随组分变化而略有不同，一
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