制碱厂合成氨扩产至120kta纯碱扩产至200kta工程投资建设项目可行性研究报告.docx
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制碱厂合成氨扩产至120kta纯碱扩产至200kta工程投资建设项目可行性研究报告
湖南省**制碱厂合成氨扩产至120kt/a、纯碱扩产至200kt/a工程投资建设项目
可行性研究报告
第一章项目概述
1.1项目概况
1、项目名称：
湖南省**制碱厂合成氨扩产至120kt/a、纯碱扩产至200kt/a工程投资建设项目
2、项目建设单位：
湖南省**制碱厂
3、建设性质：
新建
4、项目负责人：
***
5、建设地址：
**省**市**县
6、项目总投资：
16343万元
7、资金来源：
自筹
8、项目建设周期：
2年
1.2可行性研究报告编制的依据和原则
1.2.1编制依据
1.2.1.1湖南省**制碱厂合成氨扩产至120kt/a、纯碱扩产至200kt/a工程项目建议书
1.2.1.22004年7月厂技改工程专项会议及厂长办公会议决定
1.2.2编制原则
1.2.2.1执行国家重点产业政策，发展投入产出比高，市场潜力好的工业产品
1.2.2.2力求技术先进，产品质量可靠，节省投资
1.2.2.3在编制中严格执行有关标准，规范
1.2.2.4在先进可靠的基础上，充分发掘现有设备的能力及技术优势配套平衡，形成新的生产能力
1.2.2.5设计上尽量做到原料消耗低，能量回收好，提高劳动生产率，充分体现国家对技术进步的要求。
1.2.2.6在目前条件下，争取较好的经济效益，提高企业在市场经济中的竞争能力
1.3项目提出的背景
1.3.1企业基本情况
湖南省**制碱厂是省属国有企业，1967年开始建设，1972年建成投产。
第一期工程为20kt/a纯碱，1987年扩建至40kt/a规模。
近几年来，经技术改造，填平补齐，实际生产能力已经达到了合成氨30kt/a，纯碱70kt/a，农业氯化铵70kt/a，复混肥30kt/a的生产规模，产品质量，消耗，成本都达到了较好水平。
工厂位于湖南省**市，工厂生产区占地8.7公顷，西临资江，东距湘黔铁路1.3公里，厂区设有铁路专用线与**火车东站接轨，可直接在厂区仓库装卸货物。
S312线、冷邵公路从厂前通过，交通十分便利；该厂紧依**产煤区，原煤充足易；厂区内预留有扩建空地，可以满足煤加工、造气、半脱、变换、精炼、合成的扩能用地和变脱、脱碳、提氢、循环水四大工序增设用地；工厂公用设施条件较好，建有35/6KV降压站。
工厂用电由金竹山电厂和岩口变电站引来，用电指标已争取到50kt/a合成氨生产的用电，建有锅炉房供热，并有3000kw的自备发电机组，可解决部分生产用电，于资江边也建有取水泵房，可供生产生活用水，工厂部分主体设备如合成塔，压缩机、铜塔、蒸汽锅炉等已经达到通过改造能够达到或超过50kt/a，合成氨生产能力，工厂的机加工设施比较齐备，加工能力较强，能够满足生产的需要。
工厂现有在册职工1833人，其中上岗职工1085人，各级各类专业技术人员328人，其中工程技术人员85人。
现有固定资产8800万元，工业总产值8700万元/件，销售收入10000万元/年，每年上缴利税700万元。
湖南省**制碱厂是一个基础设施齐全，公用工程条件十分优越，技术力量比较雄厚，综合实力较强的工业企业。
从事合成氨生产、管理的工程技术人员，在多年的生产实践中积累了丰富的生产经验和技改设计经验，具有较强的项目管理能力，为项目的实施提供了强有力的技术保证。
2、研究的简要结论
2.1现有的30kt/a合成氨生产装置，为本项目的建设和生产提供了技术基础、管理经验和成熟的市场条件。
2.2本次扩建和技改扩大了生产规模，可提高工厂的规模效益，增强工厂在市场的竞争能力。
2.3本项目产品符合国家产业结构的调整方向，合成氨、纯碱作为工业生产的基础原材料，具有广阔的市场前景。
2.4本项目建成投产后，有着良好的经济效益和社会效益。
主要经济技术指标表
附表1-1
项目
单位
指标值（万元）
总投资
万元
16343
其中：
建设投资
万元
15330.7
流动资金
万元
1000
销售收入
万元/年
43880
工厂成本
万元/年
31334.58
经营成本
万元/年
33882.98
净利润总额
万元/年
8783.37
投资净利润率
%
35.8%
投资收益率
%
32.7%
投资回收期
年
3.92
第二章市场预测和生产规划
1、市场预测
随着工业产品向深度，广度进一步发展，特别是玻璃、冶炼、日用化工、医药，农药，精细化工等的崛起，以及多元复合肥市场需求的猛增，给合成氨及纯碱这些传统工业产品的产业化发展注入了强劲的动力合成氨及纯碱已经成为旺销产品。
根据目前掌握的情况合成氨已广泛用于磷酸一铵，磷酸二铵，精细化工，食品化工等产品和行业中。
而纯碱作为工业基础原料，其应用范围更加广泛。
随着工厂改制后，生产规模的不断扩大，工厂的市场容量也相应增加，但由于近几年来原材料的大幅上涨，化工行业由于石油、煤、盐等价格的上涨，导致其主导产品价格上扬，出现了近年来的最高点，因此合成氨、纯碱、化肥一直处于供应偏紧的局面，现以我们掌握的市场行情对合成氨、纯碱、氯化铵市场作简要分析：
1、合成氨：
从合成氨价格来看，目前市场均价在2050-2200元/吨车板交货价，市场最低车板交货价也在1600元/吨以上，而我厂生产规模扩大后（扩产至12万吨），考虑原材料涨价因素，合成氨生产成本也只有1100元/吨，扣除财务、销售费用后，其利润空间还是比较大。
通过对市场调查，江西贵溪化肥有限责任公司完全有能力容纳我厂4万吨液氨。
江西贵溪化肥有限责任公司是国家大型一档化肥企业，现有240kt/a磷酸二铵，100kt/a硫基复合肥，150kt/a复混肥生产的能力，公司总资产13亿元，为我国磷复肥的主要生产基地之一。
该厂没有合成氨系统，合成氨年需求量为75kt/a，预计2004年将达到100kt/a。
全部依靠外购。
目前主要的供应有湘江氮肥厂、岳阳市氮、福建龙岩、上海吴泾和江苏南经等单位。
资氮曾供应过一段时间，但由于尿素市场情况好，自用液氨增加而逐渐退出市场。
其它几家供应商供应量也不稳定。
因此，江西贵化的合成氨问题是制约其发展的瓶颈。
其次，从磷酸二铵主要依赖进口，现在虽然建成了几家大生产基地，但供应仍非常紧张。
据我们在与贵溪的初步接触中，该公司总经理口头承诺，可以接受20kt/a甚至更多的我厂商品液氨。
江西贵化现有42台液氨槽罐车，储存能力达5000m3。
2、纯碱作为工业的基础原材料，其应用范围更加广泛，随着近几年来纯碱的下游产品生产规模不断扩大，纯碱的需求量也越来越大，根据目前的市场行情，整个纯碱行业的市场容量基本上处于饱和，但是由于近几年来原材料的大幅上涨，一些中、小联碱企业因规模小、抗风险能力差、适应市场应变能力不强而停产、减产。
加之近两年来，铁路运输相对紧张，北碱南下的机会相应减小，因此整个南方市场的纯碱供应相对偏紧，为我厂生产规模扩大提供了一个千载难逢的机会。
更何况我厂由于先河公司的正常投产及三A公司的生产规模的扩大，工厂围墙内大约年消耗纯碱6万吨左右，大量节省运输及包装费用，降低了工厂的经营成本，这是同行业企业无法比拟的。
3、氯化铵：
随着国家产业结构的调整，国家加大对农业发展的投资和扶持，因此，化肥的需求量越来越大，而作为复合肥的原料之一——氯化铵，其市场前景会更加广阔。
我厂所处地理位置在湖南省的中部、煤炭资源十分丰富。
依资江河岸建立，加上铁路公路交通便利，向四周销售辐射能力大。
特别是我厂具有多年的生产经验和一大批合成氨生产的专业人才，所在我厂建设一套120kt/a液氨、200kt/a纯碱生产装置无论从经济效益优势和市场容量来说都是十分可行的。
2、生产规模
2.1生产能力
合成氨120kt/a
纯碱200kt/a
氯化铵216kt/a
2.2脱碳能力分配
a、联碱脱碳：
100kt/a合成氨，20kt/a供外销。
b、变压吸附脱碳：
20kt/a合成氨，供外销。
第三章产品方案
1、产品方案
以煤、水、空气为主要原料生产液氨（NH3），生产规模为120kt/a。
其中制碱用液氨72kt/a，商品液氨40kt/a。
2、产品质量
符合GB536—88标准要求（液氨）、GB210-92（纯碱）标准要求。
3、本装置年操作生产时间为340天，即8160小时
第四章工艺初步方案
一、造气工序
造气现有六台Φ2400的炉子，按每台炉产气量4000Nm3/h计，
合成放空气提氢装置投产后，回收的氢折合半水煤气1985Nm3/h。
按Ф2600炉产气量5000Nm3/h计，所需炉子台数为：
（120000÷340÷24×3500-1985-4000×6）÷5000=5.1
考虑一台炉备用，至少新增六台Ф2600造气炉。
如按Ф2850炉产气量6000Nm3/h计，所需炉子台数为：
（120000÷340÷24×3500-1985-4000×6）÷6000=4.2
考虑一台炉备用，至少新增五台Ф2850造气炉。
每台炉配备一台汽包、一台旋风除尘器、一台废锅、一台洗气塔、一台烟筒。
淘汰现有三台小鼓风机，更新三台D700的高效风机，二开一备。
二、半脱工序
1、方案确定：
现有Ф3000×24000半脱塔的生产能力为60ktNH3/a，只需增加一套同规格的半脱设备即可，另外需将贫、富液泵更新，并相应改造喷射吸气器。
萝茨鼓风机，现有两台257NM3/min，所需气量为：
12000÷340÷24×3500÷60×（273+45）÷（273+25）×760÷740÷（1-0.0433）=983NM3/min
需新增两台500NM3/min的萝茨鼓风机，运行二大或一大二小均可。
气柜：
现有容积5000m3，按气柜容积的90％保后工段10分钟计算，所需容积为：
120000÷340÷60×3500×（273＋30）÷273÷104×10÷0.9＝10172m3
显然，现有5000m3气柜偏小，更新为10000m3
三、压缩工序
现有七台4M8-36/320压缩机，淘汰六台L系列压缩机，总打气量：
36×7=252NM3/min，所需打气量为：
120000÷340÷24×3500÷60=858NM3/min
选H22A-165/320压缩机四台，运行四大六小，一小机备用
四大六小：
165×4+36×6=876NM3/min
四、变换工序
现有中低变流程，能力有限，阻力较大，通过一些改造，将其能力提高到40kt/a合成氨，再增加一套80kt/a合成氨的中低变流程。
五、精炼工序
现有铜洗塔Ф700×16500，能力太小，拟淘汰现有设备。
取铜塔实际操作气速0.1m/s，计算其直径D；
通过铜洗塔的气量
120000÷340÷3600×（273+35）÷273÷126×3100=0.113m3/s
0.113=0.785D2×0.1,D=1.20m
确定新上一套Ф1200铜洗塔系统。
六、合成工序
现有Ф1000矮胖型合成塔，生产能力为60kt/a合成氨，但附
属设备是原Ф600塔系统的设备，针对这一不足，利用闲置的Ф600合成塔外筒、制作一台冷交；增加一台氨冷器；增加水冷排管的排数以增大换热面积，提高降温效果；改造氨分、油分内件提高其分氨和分油能力，使Ф1000系列达到其设计能力，另外，再增加一套Ф1000标准塔型的成套设备。
七、合成冷冻工序
精炼工序需要的冷量：
66.2×1200×0.875（38-10）1.05=2043594kcal/h
合成工序需要的冷量：
270547÷22.4××7.4[18-（-15.26）]]（100+5）%=3120132kcal/h
向联碱输送9150kg/h液氨产生的冷量:
9150÷17×22.4×530÷1.55=4122535kcal/h
冷量平衡:
4122535-2043594-3120132=-1041191kcal/h
显然冷量不够
冷量平衡方案:
将合成工序3120132kcal/h冷量需求用蒸发联碱的9150kcal/h液氨来保证，剩余的冷量供精炼，精炼冷量需求缺口1041191kcal/h用现有的一台氨压缩机（制冷量为44万kcal/h）和新增一台制冷量为65万kcal/h的氨压缩机来解决。
二机运行制冷量为：
44+65=109万kcal/h，满足要求
八、重碱工序
200000÷340=588.2t碱/d=588.2÷24=24.5t碱/h
现有碳化塔总能力240t碱/d，缺口588-240=348t碱/d。
按增加两台外冷碳化塔考虑，每台至少需174t碱/d，考虑塔效率，核定为180t碱/d.台。
滤碱机：
现有8m2,200t碱/d两台，增加二台13.5m2,400t碱/d滤碱机，开一大一小，一大一小备用。
九、煅烧工序
现有Ф2000×20000，160t碱/d和Ф1800×16000，70t碱/d煅烧炉各一台，拟淘汰Ф1800小炉，增加一套Ф2800×27000煅烧炉系统，其生产能力为500t碱/d（蒸汽压力3.2mpa时,生产能力达550t碱/d）
十、结晶工序
现有冷析、盐析结晶器的生产能力已达到80kt铵/a，所以，
只需新上一套140kt铵/a的冷析、盐析结晶器系列即可。
冷析结晶器：
产量占总产量的46%，其生产能力为：
140×46%=64.4kt铵/a
盐析结晶器:
产量占总产量的54%,其生产能力为:
140×54%=75.6kt铵/a
十一、结晶冷冻工序
每生产一吨氨化铵需移出20万kcal的热量，所需冷量为：
220000÷340÷24×20=539万kcal/h
现有氨压缩机的总能力为50×2+44×3=232万kcal/h，不能满足要求，增加两台170万kcal/h的氨压缩机，运行二大四小即可。
冷凝器：
采用蒸发式冷凝器，其单位面积热负荷为8000kcal/m2.h
总热负荷1700000×2=3400000kcal/h
冷凝面积F=3400000÷8=425m2
需要一台冷凝面积为425m2的蒸发式冷凝器
十二、新增：
变脱（变换气脱硫）工序
由于原料煤的问题，制得的半水煤气中有机硫含量较高，单靠半水煤气脱硫不能满足变换气脱碳的需要，必须增设变换气脱硫工序来加以解决。
本方案设计一台变脱塔Ф3100H=25000，分两段装填钢质填料，上部安装布液器；一台变换气分离器；两台贫液泵采用回收富液势能的涡轮机泵。
十三、新增：
脱碳（变压吸附脱除二氧化碳）工序
在我厂现有联碱生产流程中，氨和二氧化碳处于基本平衡的状态，要达到有大量的液氨富裕，只有采取其它的脱碳方式。
本方案采用高分子材料作吸附剂，在压力交变条件下吸收和解析变换气中的二氧化碳气体，吸附塔压力的交变和气体节流由计算机控制电磁阀来实现。
本工序需要设置：
8台Ф1600的吸附塔和一个计算机工作站，8台吸附塔中，可以利用6台（原来的变换气二次脱硫罐），只需增加两台新塔。
十四、新增：
提氢（合成放空气）工序
合成氨过程中，部分惰性气体需从系统中排空，同时会夹带有效气体氢气，造成合成氨消耗升高，为此，设置氢气回收装置来回收合成放空气中的氢，以降低消耗。
本方案采用中空纤维管束（膜法）提氢新工艺，此法分离合成氨放空气中的氢气动力消耗少，开关量亦小（见《膜法提氢工艺方案》
需要净氨塔、气水分离罐、加热器各一台，软水泵两台；膜分离管两台，常压软水桶一台。
十五平面布置总图
本方案是在现有30kt/a合成氨街区和70kt/a纯碱街区的基础上进行扩建设计，而新增设备多，需根据生产实际需要和厂区现状合理布局，总平面布置详见全厂总平面布置图。
（一）合成氨部分：
1、在造气鼓风机房的西面摆放两台新增炉；拆除1#～3#锅炉厂房，摆放四台新增炉。
2、在柳溪河的南岸征地建10000m3气柜。
3、萝茨鼓风机和凉水塔布置在废油回收前坪；煤气总管跨越柳溪河沿合成车间办公室南面架空至油回收前坪。
4、半脱塔及变脱塔布置在脱硫厂房的北面，紧靠马路。
5、原有的六台二次脱硫塔改成变压吸附脱碳塔，新增的两台吸附塔，布置在二次脱硫框架的吊装间里。
6、拆除接力机厂房，新建压缩厂房，布置四台H系列压缩机。
7、变换新增设备布置在萝茨鼓风机和凉水塔搬迁后的空地上。
8、拆除所有L型压缩机，空地用来布置精炼和合成新增设备。
9、新增的放空气提氢装置安置在原ф500塔区域。
10、将现有合成水洗塔和泵房拆除，三台15.5M3液氨贮槽搬移至结晶冷冻工序，空地用来布置新增的液氨贮槽。
（二）联碱部分：
1、部分拆除氯化铵仓库，布置两台新增的外冷碳化塔。
2、在3#煅烧炉的西面布置新增的ф2800×2700煅烧炉
及其附属设备。
3、搬迁复合肥至原有废品仓库，空地布置冷析盐析结晶器。
4、结晶冷冻工序新增设备布置在现有冰机房北面的空地上。
（三）公用工程部分：
1、造气废水处理系理新增凉水塔紧挨现有凉水塔的东面布置。
2、合成循环水系统按原有设计布置在二次脱硫框架东面的空地上。
3、联碱循环水扩建部分布置在原有循环水北面现废品库位置。
4、75t/h锅炉和6000kw/h汽轮机组布置在现有电站区域。
十六、设计规模
1、合成氨：
120kt/a（其中商品液氨40kt/a）
2、纯碱：
200kt/a；氯化铵：
220kt/a（肥碱比1.1）
3、脱碳能力平衡：
a、联碱脱碳：
（按每吨碱需100%CO2450Nm3吨氨耗变换气4400Nm3计，变换气含CO225%）
200000×450÷25%÷4400=81818tNH3/a
考虑设备出力和效率，核定为100kt/a合成氨
b、变压吸附脱碳：
20kt/a合成氨
十七 全厂总流程概述
煤气炉产生的半水煤气经气柜到半脱工序，脱硫后进入压缩工序，经压缩机一段、二段增压到1.2Mpa，再进入变换工序，完成CO-CO2的转换，随后进入新增的变脱工序进行二次脱硫再分成两路：
一路去联碱老流程；另一路去新增的变压吸附脱碳工序，两路原料气从各自的脱碳工序出来后汇合到一根原料气总管（此时原料气压力为0.65Mpa）直接进入压缩机三段、四段、五段压缩到12.5Mpa后汇入58总管，经精炼工序进一步净化得到的精炼气最后一次进入压缩机，经六段压缩到28—32Mpa，再送入合成工序完成氨的合成。
碳化塔取出液经滤碱机分离，得到的重碱送煅烧炉加热分解成碳酸钠（成品碱），炉气经冷凝、洗涤，其中的CO2送先河公司制取小苏打。
过滤重碱后的MI吸氨后先后入冷析、盐析结晶器，取出悬浮液经分离得到成品氯化铵。
盐析清液MⅡ吸氨后入碳化塔制碱，如此构成联碱两个过程的母液循环。
成品氨：
一部分通过热交换蒸发成气氨后送入联碱系统制碱；另一部分直接作商品液氨出售。
变压吸附脱出的CO2气体，经增压后送联碱或先河公司作原料。
十八 工艺主要消耗定额如下表：
工艺消耗定额表二
序号
项目
单位
定额
备注
1
半水煤气
Nm3/tNH3
3500
2
变换气
Nm3/tNH3
4400
3
原料气
Nm3/tNH3
3100
4
精炼气
Nm3/tNH3
2900
5
铜液循环量
M3/t.NH3
4.5
规整填料
6
电解铜
Kg/t.NH3
0.15
7
脱硫剂
g/t.NH3
35
8
自用氨
T/t.NH3
0.04
9
原料粉煤（标）
Kg/t.NH3
1560
10
燃料粉煤（标）
Kg/t.NH3
503
11
原料盐
Kg/t.碱
1200
12
二氧化碳（100%）
Nm3/t.碱
450
第五章原料、辅材、燃料的供应
吨氨原料消耗和来源见下表（表5—1）
序号
品名
规格
单位
消耗量
供应渠道
1
煤
本地无烟煤（标）
吨
2.20
外购
2
电
Kw·h
1200
外购
3
汽
0.7Mpa,1.3Mpa
吨
2.5
自供
吨碱原料消耗和来源见下表（表5—2）
序号
品名
规格
单位
消耗量
供应渠道
1
氨耗
99.9%
吨
360
自供
2
盐耗
99%或94%（实）
吨
1200
外购
3
汽
2.5Mpa
吨
1.55
自供
4
电耗
kw·h
170
外购
第六章扩建条件和选址方案
1、扩建条件
本项目拟建于湖南省**制碱厂厂区内预留空坪上，距原生产设备较近，便于降低工艺管线的阻力，又节省投资资金。
2、气象条件
年均降水量1433.5mm
月最大降水量156.8mm（1974年7月12日）
平均气温16.7℃
绝对最高气温39.7℃（1971年7月26日）
绝对最低气温-10.9℃（1977年1月30日）
平均相对湿度79%
平均风速1.6米/秒
最大风速20.3米/秒（SSW）（1976年8月1日）
年主导风向NNE
夏季主导风向NNE
3、当地交通运输现状
湖南省**制碱厂直接管辖的火车交接站通过专用铁路线与湘黔线相接，故而通过**东站与全国铁路干线相通，站内有自备内燃机车两台，年运输能力500kt，目前实际运量约500kt，运输能力可满足扩产要求（考虑围墙内消耗一部分碱产量）。
第七章公用工程及辅助设施方案
1、运输
扩建投产后，货物进出采用火车（包括液氨槽车）、汽车运输
年运输量：
新增运入量170kt
新增运出量200kt
2、供电
1、新建110kv线路一回，电源从毛易拟建的220kv冷江变取得。
2、上40000kvA/110kv三卷主变压器1台。
3、上一个110kv总变压站。
4、上一个10kv配电房，110kv主变35kv出线接现35kv进线。
现有供电系统基本不变。
5、上一座（1×75t/h锅炉，1×6000kw，10kv汽轮发电机）热电站。
6、新建三个10kv车间变电所。
方案详见《110kv送变电方案设计》
1220工程用电负荷表
合成氨、联碱系统用电负荷表 附表7-1
序号
工序名称
常用装机（kw）
用电增量（kw）
备注
1
造气
1300
975
2
半脱
550
410
3
变换
182
130
4
变脱
220
220
5
精炼
286
215
6
合成
880
660
7
压缩
13780
10330
8
合成冰机
275
275
9
吸附
15
15
10
提氢
18.5
18.5
11
重碱
620
465
12
煅烧
300
225
13
结晶
937
700
14
结晶冰机
2150
1610
15
合成循环水
2060
2060
16
联碱循环水
1265
795
17
煤棒
800
540
18
一、二泵房
602
0
19
热电
1500
1000
20
合计
3、供热
3.1全厂蒸汽量消耗、增量
工程投产后，全厂蒸汽量消耗相应增加，如下表
全厂蒸汽消耗、增量表附表7-2
序号
工序
名称
单位
高压汽
2.5Mpa
中压汽
1.5Mpa
低压汽
0.
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