枣庄焦炉煤气综合利用开发项目投资方案.docx
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枣庄焦炉煤气综合利用开发项目投资方案
枣庄焦炉煤气综合利用开发项目投资方案
目录
一、项目概述3
二、项目单位概况3
三、项目建设必要性4
四、项目投资环境分析5
五、原料气条件5
六、产品方案6
七、经济效益分析7
八、总体技术方案、工艺流程图、装置工艺流程说明、设备7
九、环境影响分析及治理措施15
十、结论16
一、项目概述
1、项目名称：
焦炉煤气综合利用开发项目投资方案
2、项目单位：
3、建设地点：
山东枣庄
4、建设内容：
本项目拟在山东枣庄市，综合利用该地区焦炭厂的焦炉煤气生产液态甲烷。
5、建设年限：
一年
6、概算投资：
约人民币3亿
7、规划用地：
本项目规划用地面积200亩。
8、项目投资方式：
独资
9、资金来源：
投资商自筹（以及部分银行融资）
9、销售规模：
每年的销售额约为人民币4.7亿元，创造税收约为人民币3000万元。
二、项目单位概况
江苏双闽能源集团成立于2005年，公司总注册资本1.9亿元，集团下设12个子公司，是一家主要从事天然气技术开发与应用的投资管理公司。
江苏双闽能源集团自成立以来在LNG应用领域一直处于国内领先位置，集团本着“以人为本，求实发展”的企业精神，致力于天然气相关产业投资与市场开发。
集团主要的经营领域涵盖：
天然气输配、天然气配套产品的研发和销售、城市居民燃气管网及输配系统建设、天然气船用切割技术、天然气运输、天然气汽车加气站以及焦炉煤气制液态天然气项目投资等业务。
在天然气领域，集团凭借资源优势、技术优势、优良的服务和安全保障体系，拓展天然气的综合利用，在天然气储运销售，输配站与管网的设计建设，运营管理方面形成了一套独特的运作模式，成为国内优秀的天然气投资企业。
江苏双闽能源集团主要同国内丰富的气源产地新疆广汇和内蒙古鄂尔多斯两大气源基地厂商长期合作，作为两地在华东地区最大的合作伙伴，江苏双闽能源集团确保向每个客户供应优质、丰富的天然气资源。
三．项目建设的必要性
从国家对高能耗、高污染行业的节能减排政策导向的角度来分析，江苏双闽能源集团综合利用焦炉煤气制液态甲烷LNG项目。
该项目不仅能以"化"带"焦"，带动焦化和能源产业技术进步，还能解决焦炉气排放造成的环境污染和资源浪费问题，开辟新的天然气来源，经济效益十分可观；并减排大量的温室气体及有害物质，节能减排效果显著。
设立本项目意义显得十分重要，并且可以带来诸多好处。
四．项目投资环境分析：
（一）历史文化。
枣庄市历史文化悠久，是儒家思想的发源地和传播地。
历史上出现过墨子、孟尝君、毛遂等众多历史名人。
枣庄市境内拥有迄今为止考古发现最古老的文化－7300年前的“北辛文化”。
枣庄市是近代民族工业文明的发源地，1878年我国历史上第一家股份制企业——中兴煤矿公司就诞生在这里，中国第一张股票也诞生在这里。
（二）地理位置。
枣庄市位于山东省最南部，地处苏鲁豫皖四省交汇处，是中国南部地区进入山东以北地区的第一门户，素有“山东南大门”之称，享有“江北水乡，运河古城”的美誉，是淮海经济区城市中最具发展活力、最具投资吸引力的城市之一。
（三）行政区划。
枣庄市是1961年山东省建制的第四个省辖市，现辖市中、薛城、山亭、峄城、台儿庄五个区和滕州市一个县级市，建有一个国家级高新技术产业开发区和6个省级经济开发区，总面积4563平方公里，人口380万人。
（四）气候条件。
枣庄市位于东经116°48’－117°49’、北纬34°27’－35°19’，年平均气温15摄氏度，年降水938.7毫米，年均可利用淡水资源18亿立方米，是我国北方少有的富水地区。
枣庄属温带季风型大陆性气候，四季分明，气候宜人，具有热量丰富、雨量充沛等特点。
（五）自然资源。
枣庄市已探明矿产资源的有36种，现已开采32种，其中煤、石膏、石灰岩是优势矿产，天青石是山东省唯一的矿产地。
已探明煤矿区98处，总资源储量19.78亿吨。
探明铁矿资源储量4884.3万吨，探明铜矿矿石量资源储量15.7万吨，探明铝土资源储量164.5万吨，探明石膏资源储量4.8亿吨。
五．原料气条件
本项目利用120万吨焦化尾气得到产品LNG，原料气条件如下表所示。
设计焦炉气组成（vol%）如下：
名称
H2
CO
CO2
N2
CH4
CnHm
O2
含量
61.5
7.5
2.33
0.73
25.02
2.41
0.51
焦炉气杂质含量如下：
项目
挥发酚
有机硫
硫化氢
总硫
苯
氨
焦油
萘
氰化物
粉尘
单位
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
g/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
mg/Nm3
含量
3
200
150
200
3.3
100
70
200
2.8
30
六．产品方案（拟开发产品方案）
处理能力初步确定为35000Nm3/h,按年运行8000小时计算，操作弹性40~120%。
年处理焦炉尾气2.8亿标准立方米。
产品LNG的产量与焦化尾气的组成有关，如以上表给出焦化尾气组成为基础，则有如下的产量数据：
小时产量：
18344Nm3/h
年产量：
14675.2万Nm3/年，
折计量标准（1atm,20℃）15750.4万Nm3/年。
七．经济效益分析
序号产品名称产量单价小时产品售价（万元）
1液化天然气15750.4Nm3/h3.0元/Nm347250
合计47250
该项目年营业总收入大约为人民币4.7亿，总投资3亿，净利润约为7000万，投资回报率约为23%，经济效益十分显著。
八、总体技术方案、工艺流程图、装置工艺流程说明。
8.1焦化尾气制LNG的工艺路线
由焦化尾气制造液化天然气-LNG的整个生产过程由三个工艺装置构成，即：
焦化尾气压缩与净化，甲烷化，深冷分离液化三个工艺装置。
工艺路线：
焦化尾气经净化-甲烷化-液化，得到LNG产品。
整体工艺路线如下所示：
8．2焦化尾气净化焦化尾气净化主要包括两个部分:
1）脱硫，2）脱苯及萘
1）脱硫：
焦炭生产厂的焦化尾气已进行了预处理，包括粗煤气脱硫
（湿法或湿法+干法），各用户再根据下游产品的加工要求，进一步进行净化。
而焦化尾气的净化工艺方案则取决于供给焦化尾气中杂质含量和下游对原料气要求。
LNG产品对焦炉气净化要求较高，不低于生产甲醇的要求，后者一般多采用干法净化，个别情况下，进入净化前尾气H2S和有机硫含量很高时，在首端设湿法脱硫，以利后工序能顺利进行。
进界区加压后，首先通过压缩机加压，压缩过程中加入脱盐水以帮助洗掉焦炉气中的粉尘和洗去部分氨；接下来，焦炉气第一步在常温下除去各种杂质及所带的大部分H2S；第二步转化焦炉气中的有机硫，一般分两级转化，在280~380℃温度下，首先进入一级加氢预转化器，转化大部分有机硫，紧接着进入一级加氢转化器，将绝大部分有机硫转化成硫化氢，然后进入中温脱硫槽，脱除气体中绝大部分硫化氢；再进入二级加氢转化器，将气体剩余的有机硫几乎全部转化为硫化氢，最后气体进入氧化锌脱硫槽，将其中的总硫脱除到0.1ppm以下。
脱硫流程图如下：
2）脱苯及萘
出焦炉的荒煤气脱苯和脱萘通常采用较低温度下油洗的办法，但经油洗处理后的焦炉气中仍然含有≥2g/Nm3的苯和50mg/Nm3的萘。
就本项目而言，原料焦炉尾气中的苯类杂质为3350mg/Nm3,下步工艺-甲烷化允许的含量≤30ppm，必须将绝大部分苯类杂质脱除。
继续采用油洗工艺已不能达到要求，为此，可选用变温吸附工艺，利用吸附剂常温下将苯类杂质吸附，再用高温的再生气使吸附的苯类杂质解析。
该工艺已有实际使用的先例，本项目推荐采用。
原料焦炉尾气中的苯类杂质为3350mg/Nm3,下步工艺-甲烷化允许的含量≤30ppm，必须将绝大部分苯类杂质脱除。
继续采用油洗工艺已不能达到要求，为此，可选用变温吸附工艺，利用吸附剂常温下将苯类杂质吸附，再用高温的再生气使吸附的苯类杂质解析。
该工艺已有实际使用的先例，本项目推荐采用。
8．3甲烷化
经深度净化的焦化尾气中的含有大量H2（～60%）、～27%的CH4以及10%左右的CO+CO2，热值较低，需要通过甲烷化工艺提高CH4含量和热值，同时，通过甲烷化，脱出了原料气中的CO2，节约了额外的脱碳费用。
甲烷化工艺的原理是CO、CO2和H2在200~500℃及催化剂存在的条件下发生下面的甲烷化反应：
CO+3H2=CH4+H2O（g）217.56kJ/mol
（1）
CO2+4H2=CH4+2H2O（g）178.44kJ/mol
（2）
根据处理量和气体组成，有两周流程可以选择：
a）列管式冷媒撤热的甲烷化工艺流程b）循环气外撤热的甲烷化工艺流程。
前者，反应器结构复杂、列管要用不锈钢材质、造价高、且需要在高温导热油循环系统的基础上再增加一个冷却循环系统，流程和控制较为繁杂，同时由于催化剂装填利用系数小、工程放大受到限制，优点是催化剂首次装填量小、反应温升较小；后者，反应器结构简单、材质和造价低、流程和控制相对简单、但需要增加一台循环气压缩机，此外，催化剂首次装填量大、反应温升较大
综合几方面的因素，两个流程的投资费用相差不多，而从控制调节和工程放大角度来看，后者更为有利。
从国际上已经工业化的SNG装置看，以及国外公司（如英国戴维和丹麦托普索公司）采用的也都是通过循环气外部撤热流程。
因此，本项目拟推荐采用有循环气外撤热的甲烷化工艺流程。
由于本项目的目的产品是液化天然气，要求液化的进料气中含CO2含量在100PPM以下,但由于反应平衡的限制，一级甲烷化很难做到，一般CO的转化率为95%，CO2转化率为90%；对本项目来说，要除去残存的CO2除采用吸附的办法之外，也可以采用增加一级甲烷化的办法，由于焦化尾气中富裕大量的氢可通过甲烷化脱除CO2，同时也进一步和CO发生甲烷化反应，在脱除CO2的同时还可以进一步增加甲烷化产物中的甲烷含量，提高液化天然气的产量。
所以，本项目甲烷化推荐采用两级甲烷化的流程，第一级有循环气外撤热，第二级则是绝热反应器。
8．4深冷分离-液化
天然气液化是生产LNG不可缺少的关键工艺步骤。
有多种工艺方案适合于不同类型、不同规模的液化装置。
目前，适用于天然气液化的制冷工艺主要有以下三种类型：
（1）复叠式冷剂制冷循环工艺--如采用丙烷-乙烯-甲烷三级复叠式冷剂制冷循环，适用于规模大、连续生产的基本负荷型的液化装置；和丙烷-乙烯二级复叠式冷剂制冷循环，在中原油田LNG装置采用。
（2）混合制冷剂制冷循环工艺--混合制冷剂通常为C1-C5和N2，混合制冷剂循环系统又分开式、闭式、有回热和无回热等不同形式；以及采用丙烷预冷的混合冷剂制冷的液化流程。
（3）膨胀制冷循环工艺—又分为天然气直接膨胀制冷循环、N2膨胀制冷循环、N2-CH4混合膨胀制冷循环、以及气波制冷机和透平膨胀机联合制冷循环。
膨胀制冷循环工艺有流程简单、投资省、灵活性大等优点，虽然能耗高又是其一大缺点，对于小型液化装置比较适合。
为降低其能耗本装置将对N2-CH4混合膨胀制冷循环，进行初步预冷，既采用丙烷预冷氮－甲烷膨胀循环工艺流程。
其流程图如下：
丙烷预冷氮－甲烷膨胀循环工艺流程图
8.5主要工艺设备
序号
名称及规格
单位
数量
材料
备注
1
过滤器
台
2
16MnR
2
脱苯器
套
3
16MnR
3
加热炉
台
1
组合件
6MW
4
预脱硫槽
台
3
16MnR
5
一级加氢预热化器
台
2
16MnR
6
一级加氢转化器
台
1
16MnR
7
中温脱硫槽
台
2
16MnR
8
二级加氢转化器
台
1
16MnR
9
氧化锌脱硫槽
台
2
16MnR
10
焦炉气压缩机螺杆式
套
1
组合件
供货商成套供
应，包括中冷器，分离器等
11
甲烷化反应器（I）
台
1
15CrMoR
12
甲烷化反应器（II）
台
1
15CrMoR
13
气液分离器
台
2
16MnR
14
汽提塔
台
1
16MnR
填料塔
15
脱氧反应器
台
1
15CrMoR
16
废热锅炉
台
1
15CrMoR
17
锅炉给水预热器
台
1
16MnR
18
气-气换热器
台
1
16MnR
19
气-气换热器（II）
台
1
16MnR
20
水冷却器
台
1
16MnR
21
水冷却器（II）
台
1
16MnR
22
循环压缩机
套
1
组合件
离心式，电动
23
增压机
套
2
组合件
往复式，电动
24
增压机中间冷却器
台
1
16MnR
与增压机配套
25
增压机后冷器
台
1
16MnR
与增压机配套
26
锅炉给水加压泵
台
2
组合件
离心式
27
冷凝水泵
台
2
组合件
离心式
28
分子筛干燥器
台
2
29
冷箱成套设备
套
1
厂家成套设
备，包括：
换热器，分离罐，闪蒸罐，压缩膨胀机组等。
30
氮气-甲烷循环压缩机
套
1
离心式，电动
31
氮气-甲烷缓冲罐
个
2
32
原料气缓冲罐
个
1
33
仪表空气罐
个
1
九、环境影响分析及治理措施
1、项目环保措施效果预测
大气污染物的排放符合《大气污染物综合排放标准》的要求；外排废水水质达到《污水综合排放标准》排放要求；站区边界噪声符合《工业企业厂界噪声标准》的要求。
2、项目环境影响初步分析
本项目建成投产后对水体环境、噪声环境影响甚微。
就大气环境而言，由于本项目生产的主要产品之一是清洁燃料液态天然气，同汽柴油相比，使用LNG做燃料可极大减少各类污染物的排放，进而极大地改善枣庄市的大气环境质量，其间接的环境效益十分显著。
因此，本项目对改善当地的大气环境会起到很大的作用，是一项具有重大环境保护意义的工程。
十、结论
本项目符合国家、行业、地区的有关政策和规划，资源可靠，LNG产品销售市场前景广阔，工艺技术成熟。
由经济评价得出，该项目在经济上是可行的，并且该项目实施后对改善当地的生态环境、提高居民生活质量、解决人员就业、增加财政收入、优化枣庄市的能源结构具有显著的效果，能带来良好的社会效益、经济效益和环境效益。
恳请尽快立项批复，实施该项目的工程建设，以早日发挥该项目的良好效益，为枣庄市工业经济的再次腾飞和争创国家节能减排模范城市作出贡献。
江苏双闽能源集团
二0一一年三月
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