合成氨能量系统优化改造可行性研究报告.docx
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合成氨能量系统优化改造可行性研究报告
化工有限公司
合成氨能量系统优化改造
可行性研究报告
1总论1
1.1概述1
1.2研究结论10
2改造规模及方案12
2.1改造方案符合国家政策12
2.2改造方案13
3工艺技术方案15
3.1合成氨生产工艺概况15
3.2企业目前生产概况18
3.3本项目综合节能技术改造方案23
3.4装置改造前后比较36
3.5自控技术方案37
4原料、辅助材料及动力供应42
5建厂条件及厂址方案42
5.1建厂条件42
5.2厂址方案45
6总图运输、储运、土建46
6.1总图运输46
6.2储运47
6.3厂区外管网48
6.4土建48
7公用工程方案和辅助生产设施49
7.1给排水49
7.2供电及电信51
7.3辅助设施方案54
8节能、节水55
8.1节能55
8.2节水58
9消防58
9.1设计依据及标准规范58
9.2设计原则58
9.3消防措施59
10环境保护61
10.1厂址与环境现状61
10.2执行的环境质量标准和排放标准61
10.3本工程新增主要污染源、污染物及治理措施63
10.4环境影响分析64
10.6环保管理与监测机构66
11劳动保护与安全卫生66
11.1编制依据66
11.2项目生产过程中职业危害因素的分析67
11.3职业安全卫生防护的措施82
12组织机构与人力资源配置86
12.1工厂体制及组织机构的设置86
12.2生产班制和定员86
12.3人员的来源和培训86
13项目实施计划87
13.1建设周期的规划87
13.2实施进度规划87
14投资估算和资金筹措88
14.1投资估算88
14.2资金筹措90
15财务评价90
15.1财务评价基础数据与参数选取90
15.2生产成本和费用估算91
15.3销售收入和利润估算91
15.5不确定性分析93
15.6财务评价结论93
16结论94
16.1结论94
16.2建议95
17项目招标方案95
17.1概述95
17.2发包方式96
17.3招标组织形式96
17.4招标方式比选97
17.5本项目拟采用的招标方式说明98
总论
概述
项目名称、建设单位名称、企业性质及法人
项目名称：
合成氨能量系统优化改造
建设单位：
********化工有限公司
企业性质：
有限责任
单位地址：
法人代表：
********
可行性报告编制的依据和原则
编制依据
（1）中石化协产发（2006）76号《化工投资项目可行性研究报告编制办法》、《投资项目可行性研究指南》、《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）。
（2）********省石油化工设计院有限公司与********化工有限公司签订的《合成氨能量系统优化改造可行性研究报告编制合同书》。
（3）由********化工有限公司提供的项目有关基础资料。
编制原则
（1）项目建设必须符合国家产业政策和发展方向。
严格贯彻执行《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》和国家发展和改革委员会《关于印发“十一五”十大重点节能工程实施意见的通知》精神及国家标准、规范、政策。
（2）走新型工业化发展道路，大力推进节能降耗，以技术创新为动力，以项目实施为基础，实现“十一五”期间单位产品综合能耗大幅下降、废弃物减排的目标；
（3）考虑********化工有限公司的实际情况和建设要求，工艺技术来源立足于企业拥有的稳妥可靠的技术，并采用技术先进可靠、高效节能的成熟技术，力求做到节能技术先进、设备配置先进可靠、不影响原装置的稳定操作、产品质量符合有关标准。
在确保处理效果的前提下，尽量减少占地、降低运行费用和一次性投资；
（4）项目建设与生产同时进行，尽量做到不影响正常生产。
充分利用现有的生产设备、公用工程、辅助工程、生活福利设施和人员的有利条件，节约投资，加快建设进度；
（5）严格执行环境保护、消防、安全工业卫生法规，落实“三废”处理和安全卫生措施，使项目实施后，各项指标符合国家和企业安全卫生要求，企业在获得经济效益的同时，产生良好的社会效益。
注重采取环境保护措施，努力避免产生新的污染源。
执行《化工建设项目环境保护设计规范》，注重采取环境保护措施，环保工程与工艺装置同步设计、同步施工和同步投产；
（6）厂区总体规划布局、车间的平面布置及生产配套设施，执行《危险化学品安全管理条例》（国务院令第344号）、《安全生产许可证条例》（国务院令第397号）的有关规定和要求。
（7）项目建设必须符合企业的整体发展规划。
充分利用公司现有生产装置、公用工程、辅助工程、生活福利设施和人员的有利条件，节约投资，加快建设进度。
在满足生产工艺要求的前提下，严格控制辅助设施的建设规模。
（8）根据地方和行业基价表，结合企业的实际情况，实事求是地编制工程投资估算。
项目提出的背景、必要性
企业概况
********化工有限公司原名为********景县化肥厂，始建于1975年，2004年改制后更名为********化工有限公司；座落于景县龙华镇，占地180000m2,其中建筑面积42000m2。
现有工程技术人员75人，拥有资产总值5.8亿元。
该厂现有合成氨装置生产能力26万吨/年，两套生产能力共计35万吨/年尿素装置及其配套的公用工程及辅助工程，企业产品“素雪”牌尿素被********省技术监督局认定为“质量信得过产品”，畅销********、********、安徽、江苏、河南、四川、内蒙、东北三省及京津等十几个省区。
景化公司作为国家“千家企业节能行动”的单位成员，全面树立和落实以人为本、全面协调可持续的科学发展观，坚持把节能降耗放在首位，按照“减量化、再利用、资源化”的原则，从能源的回收再利用着手，提高资源综合利用水平，大力发展循环经济，实现“资源消耗低，环境污染少”的目标，以提高资源利用效率为核心，从技术、管理等方面采取综合措施，加快推行节约型企业建设，促进了企业的可持续和谐发展。
项目提出的背景、投资必要性和意义
1.项目提出的背景
（1）可持续发展的战略要求
我国是一个人均资源拥有量很少的国家，能源利用率低的问题已严重阻碍了我国经济的发展和企业效益的提高。
资源与环境问题、人口问题已被国际社会公认是影响21世纪可持续发展的三大关键问题。
新中国成立后特别是改革开放以来，我国经济社会发展取得了举世瞩目的巨大成就，但是，我们在资源和环境方面也付出了巨大代价。
经济增长方式粗放，资源消耗高，浪费较大，污染严重，能源紧缺与环境污染已成为制约我国经济与社会进一步发展及人民生活与健康水平进一步提高的重大因素。
党的十六届五中全会提出：
“要加快建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济，加大环境保护力度，切实保护好自然生态，认真解决影响经济社会发展特别是严重危害人体健康的突出的环境问题，在全社会形成资源节约的增长方式和健康文明的消费模式”。
因此，企业必须转变经济增长方式，大力推行节能降耗。
我国历来的能源消耗结构中，工业生产部门始终是能源消费的大户，约占全国能耗量的70%左右，而先进工业国家：
美国只占27.5%左右；日本50%左右；德国、英国、法国都在35%以下。
其原因是我国工业生产工艺落后，规模较小，能源综合利用差；设备陈旧，热效率低；自动化水平低；节能意识不强，管理工作不完善；技术改造资金不足的制约等。
虽经几个五年国民经济规划建设期的努力，能源利用率从26%提高到33%，相对地说，进步不少。
但同美国50%以上、日本57%以上相比较，我们与他们的差距还很大。
根据有关单位研究，按单位产品能耗和终端用能设备能耗与国际先进水平比较，目前我国的节能潜力约为3亿吨标准煤。
（2）行业发展的需要
合成氨工业是一项基础化学工业，在化学工业中占有很重要的地位。
中国合成氨生产企业中小型居多，生产规模小，能耗与成本高，部分企业能耗高出世界先进水平近一倍。
中国现已是世界上最大的化肥生产和消费大国，2007年合成氨产量已超过5000万吨。
我国的合成氨工业能耗高、节能潜力大，采取有效的技术措施能够获得较好收益。
目前平均吨氨能耗在1700千克标准煤左右，而世界先进水平这一指标只有约1570千克。
2006年全国合成氨节能改造项目技术交流会在北京召开，明确了“十一五”期间合成氨节能工程在降耗、环保等方面要达到的具体目标。
会议根据“十一五”期间《合成氨能量优化节能工程实施方案》规划，到2010年，合成氨行业节能目标是：
单位能耗由目前的1700千克标煤/吨下降到1570千克标煤/吨；能源利用效率由目前的42.0%提高到45.5%；实现节能570万～585万吨标煤，减少排放二氧化碳1377万～1413万吨。
（3）企业发展的需要
2008年通过对合成氨、尿素生产装置的工艺过程分析发现，景化公司发展面临着一个极不合理的现象：
合成氨生产过程中一方面在采用燃煤锅炉向装置供热，一方面在采用大量冷却水冷却物料，将余热废热带到环境中，不仅浪费了能源，也增加了公司的生产成本，不利于市场竞争和经济效益的增长。
（4）企业的社会责任
节能减排、保护环境是全社会的共同责任，也是企业生存发展的需要，更是企业重要的社会责任。
作为全国节能“千家”重点企业，为贯彻落实《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》，实现单位GDP能耗降低20%左右的约束性目标肩负重要责任，景化公司已与********省人民政府签署了“十一五”节能目标。
必须大力实施节能技术改造，加大投入，用先进适用技术改造或新建节能装置，降低能源消耗，确保“十一五”期间实现万元工业总产值能耗降低20%的目标目前节能减排是中国经济生活中的一个重点，胡锦涛同志在十七大报告中提出，要坚持节约资源和保护环境的基本国策，建设资源节约型、环境友好型社会。
********化工有限公司的领导层深深意识到了节能减排的经济效应和社会责任，始终把这项工作作为重点来抓。
公司将通过加大技术改造、加强生产管理、加大环保投入、加强节能宣传教育等措施推进节能减排目标的落实，在实现经济效益的同时，实现人与环境的和谐发展，将公司建设成安全型、节约型、环保型的绿色化工企业。
2.项目投资必要性和意义
********化工有限公司是生产合成氨、尿素的企业，基础原料为煤，电力消耗也较高，属高能耗企业，因此在节能减排方面面临着一定的压力，但是也存在着较大的节能潜力和空间。
公司一直对节能与环保工作比较重视，先后投资了7500余万元建设了1#三气锅炉、全厂放空气回收；尿素解吸废液及甲醇残液回收的综合利用工程；水处理系统改造工程，全厂稀氨水、工艺冷凝液、排污油水回收改造；年产12万吨氨醇醇烃化替代铜洗精制原料气工程；电器节能综合改造；新建每小时废水80m3末端全厂污水处理站等节能、环保系统。
为了达到能源节约、循环、综合利用，本着源头治理、综合回收利用，公司决定对生产系统进行一系列节能技术改造，并采用成熟的高新处理技术建设合成氨节能技术改造项目，以达到节能降耗、减少污染物排放的目的。
该项目的实施必将产生较好的经济效益和显著的社会效益、环境效益。
此次改造主要通过下列方式进行：
①回收造气合成工段的吹风气、合成放空提氢尾气、氨槽驰放气，以及造气炉渣、煤粉、煤泥，通过“三废”混燃炉燃烧来产蒸汽；②采用膜提氢工程回收合成放空气中的氢，降低氨合成压力，节约动力消耗，增加合成氨产量；③采用无动力氨回收技术，将合成氨槽驰放气中的氨直接回收为99％的气氨，减少了将氨水蒸浓变为氨的蒸气消耗，节约了蒸气，节约了原料煤。
最终达到合成氨系统不需要外补蒸汽，实现向尿素、精甲醇外送蒸汽的目的，年节约标煤34860吨。
关键技术
（1）拟采用****************正大热能研究所的专利技术，合成氨造气三废流化混燃炉，简称三废炉；专利号：
ZL012158496，回收造气吹风气，合成放空提氢尾气及氨槽驰放气，回收造气炉渣、煤粉、煤泥生产蒸气。
⑵选用中国科学院理化研究所的专利技术，驰放气无动力氨回收装置专利号：
ZL200520012139、4，将氨槽驰放气中的氨直接回收为99%的气氨；传统的回收工艺是用脱盐水吸收变为氨水，然后在用蒸气加热氨水将其分解解析为氨，用于生产尿素；即节约了蒸气，节约了能源，还可以减少对环境的污染。
⑶采用天帮膜技术国家工程研究中心有限公司的合成氨放空气中氢回收技术，回收合成氨驰放气中的氢气，在不增加原料煤消耗的情况下，增加合成氨产量。
经济效益和社会效益
本工程采取的造气吹风气、合成放空提氢尾气、氨槽驰放气潜热回收及造气炉渣、煤粉、煤泥回收燃烧改造，膜提氢回收改造，无动力氨回收改造的合成氨节能项目建设。
改造后节约造气用原煤7512吨/年，新增蒸汽产量及节约蒸汽235514吨/年，节电600万kWh/年，折算节标煤共计34860吨/年，节能效益明显。
本工程采取的造气吹风气、合成放空提氢尾气、氨槽驰放气潜热回收及造气炉渣、煤粉、煤泥回收燃烧改造，膜提氢回收改造，无动力氨回收改造的合成氨节能项目建设。
改造后节约造气用原煤7512吨/年，新增蒸汽产量及节约蒸汽235514吨/年，折算节标煤共计32760吨/年，相当于可减排CO281900吨/年,SO2540.54吨/年,烟尘314.5吨/年。
该项目建成后，景化公司合成氨单位综合能耗将达到1605.1kg标准煤/吨。
达到氮肥行业清洁生产标准（HJ/T188-2006）的二级标准（国内氮肥清洁生产先进水平1640.5Kg标准煤/吨）。
实施该项目需投入总资金3021万元。
该项目建成投产后年均节约成本1178万元，年均上缴国家增值税及附加249万元，年均新增利润总额953万元，年均新增所得税238万元，年均税后利润715万元，投产后4年内可回收全部投资。
投资利润率为30.6%，投资利税率为38.6%，投资内部收益率税前为37.9%，税后为29.5%，生产能力利用率为32.4%。
综上所述，景化公司以技术创新为动力，以项目实施为基础，利用先进的技术成果对合成氨系统进行节能改造，将为企业创造良好的经济效益，符合公司和社会的发展要求，对增强企业核心竞争力，提高经济效益有着积极的意义，同时可从源头上削减二氧化硫和烟尘的排放，改善周边环境，环保效益明显，因此项目的实施是必要的和必需的。
可行性研究报告研究范围
（1）项目建设的意义和必要性；
（2）改造规模及方案；
（3）工艺技术方案和设备选择；
（4）原料、辅助材料及动力的供应；
（5）建厂条件及厂址方案项目的环境保护、劳动安全和卫生评估；
（6）总图运输、储运、土建；
（7）公用工程方案和辅助生产设施；
（8）节能计算；
（9）消防；
（10）环境保护及治理措施；
（11）劳动安全和安全卫生；
（12）组织机构与人力资源配置；
（13）项目实施计划；
（14）投资估算及资金筹措；
（15）财务评价；
（16）结论；
（17）项目招标方案。
研究结论
通过各方面分析，本可行性研究报告认为：
（1）本项目的建设符合国家产业政策、节能政策和国家“十一五”发展规划。
（2）项目建设单位具备良好的基础条件和外部环境，本项目可依托公司现有资源，结合生产现状，进行节能改造。
（3）本项目拟采用的节能技术先进适用、成熟可靠、经济合理。
（4）本工程充分回收利用现有造气炉渣、吹风气及合成驰放气，利用现有资源，有运行成本低的特点，工程实施后能提高工厂原材料和能量利用率。
（5）由财务评价指标看出：
本项目财务内部收益率高于基准收益率，投资回收期短，有较好的盈利能力和较强的抗风险能力，符合公司发展要求，对增强企业核心竞争力，提高经济效益有着积极的意义。
因此，项目的实施是必要的和必需的。
附主要技术经济指标表1-1。
表1-1经济评价指标表
序号
项目名称
单位
数量
备注
一
生产规模（节标煤）
t/a
34860
二
生产方案
1
节造气原料煤
t/a
7512
2
节电
万kWh/年
600
3
增产蒸汽
t/a
218425
4
减少装置消耗蒸气
t/a
17089
三
年操作日
天
350
四
改造后节约能耗总量
吨标煤/年
34860
五
项目投入总资金
万元
3021
1
项目报批总投资
万元
3021
2
建设投资
万元
3021
3
建设期贷款利息
万元
0
4
流动资金
万元
0
六
年均利润总额
万元
七
年均税金
万元
八
投资利润率
%
九
投资利税率
%
十
全投资回收期I（税前）
II（税后）
年
年
含建设期
十一
全投资内部收益率I（税前）
Ⅱ（税后）
%
%
十二
全投资净现值I（税前）
II（税后）
万元
万元
Ic%=12%
十三
生产能力利用率（BEP）
%
改造规模及方案
改造方案符合国家政策
开展资源综合利用，是我国一项重大的技术经济政策，也是国民经济和社会发展中一项长远的战略方针，对于节约资源，改善环境，提高经济效益，促进经济增长方式由粗放型向集约型转变，实现资源优化配置和可持续发展都具有重要的意义。
中国是世界上最大的化肥生产和消费国，其中合成氨的生产一直是化工产业的耗能大户，在国内化工行业的五大高耗能产业中，合成氨耗能占总量的40%，单位能耗比国际先进水平高31.2%，因此，该产业节能的潜力非常大。
《中国节能技术政策大纲》（2005年修订本）中提出：
2010年，全国吨合成氨能耗由2000年的1699kg标准煤降为1570kg标准煤，2020年降为1455kg标准煤。
“大纲”还要求推广新型ⅢJ-99、JR、NC节能型氨合成系统及A301、ZA-5低温低压氨合成催化剂，提高氨净值，降低合成氨生产过程的压力；推广全渣循环流化床锅炉；推广合成氨蒸汽自给和“两水”（冷却水、污水）闭路循环技术。
2005年，国家发改委颁布的《国家节能中长期规划》，已将合成氨列为节能降耗的重点领域和重点工程。
规划指出要在重点耗能行业推行能量系统优化，即通过系统优化设计、技术改造和改善管理，实现能源系统效率达到同行业最高或接近世界先进水平。
根据规划要求，未来15年，国家一方面将加快推进以洁净煤或天然气替代石油合成氨的工业改造，以节约宝贵的石油资源，另一方面，将大力推动节能降耗技术的开发和推广应用，到2010年，合成氨行业节能目标是：
能源利用效率由目前的42%提高到45.5%，实现节能570-585万吨标煤，减少排放二氧化碳1377万吨-1413万吨。
因此，进一步加快合成氨装置的节能改造已成为众多化肥生产企业节能降耗的必经之路。
“十一五”期间，国家重点推出十大节能工程，其中涉及石油和化工行业的主要有“余热余压利用工程”、“节约和替代石油工程”、“电机系统节能工程”和“能量系统优化（系统节能）工程”四项。
目前，国家发展改革委已启动十大重点节能工程，并对实施工作进行具体部署。
通过实施十大重点节能工程，“十一五”期间将实现节约2.4亿吨标准煤的节能目标。
综上所述，********化工有限公司拟实施的“合成氨能量系统优化改造项目”符合国家节能政策和节能规划要求。
改造方案
本项目拟采用的改造方案主要有：
（1）新上一套“三废”流化混燃锅炉装置，回收造气吹风气、合成放空提氢尾气、合成氨槽驰放气，以及造气炉渣、煤粉、煤泥，年可副产3.82MPa450℃蒸汽218425吨。
（2）新上一套处理气量为2100m3膜提氢装置，每年可回收8598240m3氢气。
在不增加原煤消耗的情况下，年可多产合成氨4350吨，年可节约原料煤6342吨；因采膜提氢技术，氨合成压力下降2.0MPa，可使压缩机吨氨醇节电50KWh，本项目全年可节电600万KWh。
（3）新上一套处理氨槽驰放气量为2300m3的无动力氨回收装置，每年可多回收合成氨835吨，年节煤1170吨，年可节省因解吸氨水所消耗1.0MPa180℃的蒸汽17089吨。
工艺技术方案
合成氨生产工艺概况
目前世界合成氨产量以中国、苏联、美国、印度等国最高，约占世界总产量的一半以上。
合成氨主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤等，因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,世界大多数合成氨装置是以天然气为原料，但是自从石油涨价后，由煤制氨路线又重新受到重视，而且从世界燃料储量来看，煤的储量约为石油、天然气总和的10倍。
我国合成氨工业经过40多年的发展，产量已跃居世界第1位，现已掌握了以焦炭、无烟煤、褐煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃等气固液多种原料生产合成氨的技术，形成了我国特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小规模并存的合成氨生产格局。
装置现状
我国合成氨装置是大、中、小规模并存的格局，总生产能力为4260万t/a。
大型合成氨装置有30套，设计能力为900万t/a，实际生产能力为1000万t/a；中型合成氨装置有55套，生产能力为460万t/a；小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万t/a。
目前我国已投产的大型合成氨装置有30套，设计总能力为900万t/a，实际生产能力为1000万t/a，约占我国合成氨总生产能力的23%。
除上海吴泾化工厂为国产化装置外，其余均系国外引进，荟萃了当今世界上主要的合成氨工艺技术，如以天然气和石脑油为原料的凯洛格传统工艺（9套）、凯洛格-TEC工艺（2套）、托普索工艺（3套）、节能型的AMV工艺（2套）和布朗工艺（4套）；以渣油为原料的德士古渣油气化工艺（4套）和谢尔气化工艺（3套）；以煤为原料的鲁奇粉煤气化工工艺（1套）和德士古水煤浆气化工艺（1套）。
我国大型合成氨装置所用原料天然气（油田气）占50%，渣油和石脑油占43%，煤占7%，其下游产品除1套装置生产硝酸磷肥外，其余均生产联碱。
70年代引进的大型合成氨装置均进行了技术改造，生产能力提高了15%～22%，合成氨吨综合能耗由41.87GJ降到33.49GJ，有的以石油为原料的合成氨装置（如安庆、金陵、广石化）用炼油厂干气顶替一部分石脑油（每年大约5万t）。
我国中型合成氨装置有55套，生产能力为460万t/a；约占我国合成氨总生产能力的11%，下游产品主要是联碱和硝酸铵，其中以煤、焦为原料的装置有34套，占中型合成氨装置的62%；以渣油为原料的装置有9套，占中型合成氨装置的16%；，以气为原料的装置有12套，占中型合成氨装置的22%；我国小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万t/a，约占我国合成氨总生产能力的66%，原设计下游产品主要是碳酸氢铵，现有一百多套的装置经改造生产联碱、三十多套的装置经改造生产联醇。
原料以煤、焦为主，其中以煤、焦为原料的占96%，以气为原料的占4%。
生产技术水平
我国以煤为原料大型合成氨装置1套采用鲁奇粉煤气化工工艺，1套采用德士古水煤浆气化工艺，以煤、焦为原料中小型合成氨装置大多采用固定床常压气化传统工艺，现平均吨能耗为68.74GJ。
现在国内普遍认为：
德士古水煤浆气化技
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