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甲醇驰放气合成氨项目节能报告

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2019-01-14
简介
本报告为甲醇驰放气合成氨项目节能报告,本报告的评估范围主要是以甲醇驰放气合成氨的生产为主体,对主要生产过程、辅助和附属生产过程所引起的能源消耗以及采取的相关节能措施进行评估,具体包括甲醇驰放气提氢(PSA制氢)、原料气精制、压缩、氨合成、冷冻站、液氨储存区等。 评估内容:本报告主要是对项目所在地的能源供应情况、项目的建设方案、工艺设备选择、项目采取的节能措施、项目能源消耗及能效水平等进行评估,并对项目节能方面存在的问题提出合理建议。

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XXXXX1.8万Nm3/h甲醇驰放气综合利用合成氨工程节能专项报告目录前言....................................................................................................................................11评估目的和意义.........................................................................................................12评估过程.....................................................................................................................21评估依据..........................................................................................................................31.1评估范围和内容......................................................................................................31.2评估依据..................................................................................................................32项目概况介绍..................................................................................................................72.1建设单位概况..........................................................................................................72.2项目基本情况..........................................................................................................72.3项目用能情况........................................................................................................202.4项目所在地能源供应及消费情况........................................................................293项目建设方案节能评估................................................................................................323.1项目选址、总平面布置节能评估........................................................................323.2工艺流程、技术方案节能评估............................................................................323.3主要用能工艺和工序节能评估............................................................................383.4主要耗能设备节能评估........................................................................................423.5辅助生产和附属生产设施节能评估....................................................................453.6本章评估小结........................................................................................................464节能措施评估................................................................................................................474.1节能技术措施概述................................................................................................474.2节能管理措施评估................................................................................................484.3单项节能工程........................................................................................................514.4能评阶段节能措施评估........................................................................................514.5节能措施效果评估................................................................................................584.6节能措施经济性评估............................................................................................594.7本章评估小结........................................................................................................595项目能源利用状况核算................................................................................................605.1项目综合能耗.........................................................................................................605.2项目工序能耗指标................................................................................................605.3项目产品单耗........................................................................................................615.4项目产值单耗........................................................................................................615.5本章评估小结........................................................................................................626项目能源消费及能效水平评估....................................................................................636.1项目对所在能源消费增量的影响评估................................................................636.2项目对所在地完成节能目标的影响评估............................................................646.3项目能源供应重要条件及落实情况....................................................................656.4项目能效水平评估................................................................................................656.5本章评估小结........................................................................................................667问题和建议....................................................................................................................678结论................................................................................................................................681前言1评估目的和意义目前我国正处于工业化和城镇化加快发展阶段,能源消耗强度较高,消费规模不断扩大,特别是高投入、高消费、高污染的粗放型经济增长方式,加剧了能源供求矛盾和环境污染状况。能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素。节能是缓解能源约束,减轻环境压力,保障经济安全,实现全面建设小康社会目标和可持续发展的必然选择,体现了科学发展观的本质要求,是一项长期的战略任务,必须摆在更加突出的战略位置。国务院印发的《“十二五”节能减排综合性工作方案》(国发[2011]26号)细化了“十二五”规划《纲要》确定的节能减排目标。在节能方面,提出到2015年,全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤(按2005年价格计算),比2010年的1.034吨标准煤下降16%,比2005年的1.276吨标准煤下降32%;“十二五”期间,实现节约能源6.7亿吨标准煤。节能评估通过对项目生产工艺、生产设备的审查,限制了工艺技术水平低、能效水平差的设备的采用,引导企业积极采用国家鼓励的先进工艺技术和节能设备,促进项目装备水平的大幅提高;通过对产品单耗指标的核定,促进企业积极采取各种切实可行的节能措施,使产品单耗指标严格控制在单位产品能耗限额范围内,从而避免了能源的大量浪费,有效地降低了企业的生产成本。节能评估对于严格限制不符合国家产业政策、节能政策项目的准入,抑制高能耗、高污染行业的盲目扩张具有重要意义,对调整优化产业结构具有指导作用。为贯彻《中华人民共和国节约能源法》和国家节约能源的有关法律法2规和方针政策,保证建设项目能够优化厂区布局和生产工艺设计,做到节约和合理利用能源资源,促进工业节能、清洁、安全、环保和可持续发展,XXXXX委托XXXXX对1.8万Nm3/h甲醇驰放气综合利用合成氨工程进行节能专项报告的编制。2评估过程根据《固定资产投资项目节能评估工作指南》和《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》中的有关要求,项目编制技术人员经过现场勘察、调查和测试,收集项目的基本情况及用能方面的相关资料,确定评估依据,选择评估方法,对项目的用能状况进行全面分析,形成评估结论,根据《固定资产投资项目节能评估工作指南》编制节能评估文件,并根据专家评估意见对评估文件进行修改完善。31评估依据1.1评估范围和内容评估范围:本报告的评估范围主要是以甲醇驰放气合成氨的生产为主体,对主要生产过程、辅助和附属生产过程所引起的能源消耗以及采取的相关节能措施进行评估,具体包括甲醇驰放气提氢(PSA制氢)、原料气精制、压缩、氨合成、冷冻站、液氨储存区等。评估内容:本报告主要是对项目所在地的能源供应情况、项目的建设方案、工艺设备选择、项目采取的节能措施、项目能源消耗及能效水平等进行评估,并对项目节能方面存在的问题提出合理建议。1.2评估依据1、相关法律、法规、规划《中华人民共和国节约能源法》([2007修订]主席令第七十七号)《中华人民共和国清洁生产促进法》([2012修订]主席令第五十四号)《中华人民共和国循环经济促进法》([2008]主席令第四号)《中华人民共和国电力法》([2011修订]主席令第六十号)《中华人民共和国建筑法》([2011修正]主席令第四十六号)《中华人民共和国计量法》([2009修正]主席令第二十八号)《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术》(国家发改委[2005]第65号令)《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国发[2007]第15号)《中华人民共和国强制检定的工作计量器具检定管理办法》(国发4[1987]第31号)《河北省节约能源条例》(冀[2006]第57号)《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》(国发[2010]第6号)《关于转发〈国家发展和改革委员会关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知〉的通知》(冀发[2007]152号)《中国节能技术政策大纲》(国家发改委、科技部[2007]199号)《中国节水技术政策大纲》(国家发改委、科技部、水利部、建设部、农业部[2005]17号)《关于印发〈节约用电管理办法〉》(国经贸资源[2000]1256号)2、行业准入条件和产业政策《产业结构调整指导目录(2011年本)》(2013年修正)《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国发[2007]15号)《节能中长期专项规划》(发改环资[2004]2505号)3、相关标准和规范《河北省重点用能行业能效对标指南(2012年版)》《合成氨单位产品能源消耗限额》(GB21344-2008)《工业企业能源管理导则》(GB/T15587-2008)《工业设备及管道绝热工程设计规范》(GB50264-2013)《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》(GB50185-2010)《工业与民用配电设计手册》(第三版)《电气设备节能设计》(06DX008-2)《电气照明节能设计》(06DX008-1)5《评价企业合理用电技术导则》(GB/T3485-1998)《评价企业合理用热技术导则》(GB/T3486-1993)《节电技术经济效益计算与评价方法》(GB/T13471-2008)《中小型三相异步电动机能效限值及节能评价值》(GB/T18613-2012)《三相配电变压器能效限定值及节能评价值》(GB/T20052-2013)《冷水机组能效限定值及能源效率等级》(GB1XXXXX77-2004)《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》(GB19153-2009)《用能单位能源计量器具配备和管理通则》(GB17167-2006)《供配电系统设计规范》(GB50052-2009)《10kV及以下变电所设计规范》(GB50053-1994)《低压配电设计规范》(GB50054-2011)《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)《综合能耗计算通则》(GB/T2589-2008)《公共建筑节能设计标准》(DB13(J)81-2009)《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)《建筑照明设计标准》(GB50034-2004)《建筑采光设计标准》(GB/T50033-2003)《河北省用水定额》(DB13/T1611-2009)《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2010)4、节能技术、产品推荐目录《国家重点节能技术推广目录(第一批)》(2008年5月)6《国家重点节能技术推广目录(第二批)》(2009年12月)《国家重点节能技术推广目录(第三批)》(2010年11月)《国家重点节能技术推广目录(第四批)》(2011年12月)《国家重点节能技术推广目录(第五批)》(2012年12月)《节能机电设备(产品)推荐目录》(第一批)(2009年5月)《节能机电设备(产品)推荐目录》(第二批)(2010年8月)《节能机电设备(产品)推荐目录》(第三批)(2011年12月)《节能机电设备(产品)推荐目录(第四批)》(2013年2月)《节能产品惠民工程高效节能配电变压器推广目录(第一批)》(国家发改委2013年第5号公告)《节能产品惠民工程高效节能通风机推广目录(第一批)》(国家发改委2013年第4号公告)《节能产品惠民工程高效节能容积式空气压缩机推广目录(第一批)》(国家发改委2013年第2号公告)5、国家明令禁止和淘汰的用能产品、设备、生产工艺等目录《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录》(第一批)(2009年12月)《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录》(第二批)(2012年4月)6、《固定资产投资项目节能评估工作指南(2011年本)》7、其他相关文件项目建设单位提供的《XXXXX1.8万Nm3/h甲醇驰放气综合利用合成氨工程可行性研究报告》以及的其他相关资料。72项目概况2.1建设单位概况建设单位:XXXXX法人代表:XXXXX建设单位概况:XXXXXXXX2.2项目基本情况2.2.1项目基本情况1、项目名称1.8万Nm3/h甲醇驰放气综合利用合成氨工程2、项目性质新建3、项目建设地点XXXXX现有厂区内4、建设规模及建设内容(1)建设规模:以甲醇驰放气为原料,建设一套5万吨/年液氨生产装置,项目用地约50亩。(2)建设内容:项目主要建设变压吸附提氢、原料气精制、氨合成等装置,以及冰机厂房、压缩厂房、变配电室、汽车装卸车站等。5、产品方案:本项目主产品为液氨;副产品有1.6MPa蒸汽、解吸气和氨驰放气等。本项目产品方案详见表2.2-1,本项目所产液氨质量符合国家标准(GB536-1988)中规定的相关要求(见表2.2-2)。表2.2-1产品方案表8序号产品小时产量年产量备注一、主产品1液氨6.25t/h5万t/a二、副产品1蒸汽4.81t/h3.85万t/a1.6MPa2解吸气5915Nm3/h4732万Nm3/a0.01MPa3氨驰放气156Nm3/h124.8万Nm3/a12.20MPa表2.2-2主产品液氨产品质量指标指标名称指标值氨含量%≥99.8残留物%≤0.1(重量法)水分含量%≤0.1油含量mg/kg≤5(重量法)2(红外光谱法)铁含量mg/kg≤1表2.2-3副产品成分组成序号废物名称组成1解吸气H2:29.5847%;CO:10.5860%;CH4:6.8987%;CO2:19.5015%;N2:31.8797%;Ar:0.1401%;CH3OH:1.3194%;H2O:0.0900%2氨弛放气H2:71.7160%;NH3:2.58%;CH4:0.2425%;Ar:0.0492%N2:25.4123%2.2.2项目工艺方案本项目合成氨拟采用哈伯—博施法,它的原理是让氮气和氢气在高温高压下发生催化反应,这种方法使用广泛,是目前最经济的合成氨方法。本项目生产工艺主要包括原料气提纯、压缩、氨合成、冷冻、液氨贮罐和装车等工序,项目的总工艺流程图见图2.2-1。9新鲜气循环气压缩压缩机甲醇弛放气(甲醇界区)气氨冷冻站PSA提氢氮气压缩脱氧液氨球罐氨合成系统循环气液氨液氨驰放气去甲醇燃气管网(甲醇界区)汽车装车台解吸气干燥氮气(甲醇界区)图2.2-1工艺流程图1、原料气提纯来自甲醇装置的弛放气由4.8MPa降压到3.2MPa后,进入PSA-H2系统。每台吸附器在不同时间依次经历吸附(A)、多级压力均衡降(EiD)、顺放(P)、逆放(D)、冲洗(P)、多级压力均衡升(EiR)、最终升压(FR)等步骤。逆放步骤排出吸附的部分杂质组分,剩余的大部分杂质通过冲洗步骤进一步完全解吸。解吸气经过解吸气缓冲罐和混合罐稳压后加压送甲醇装置燃料气管网作燃料。通过PSA-H2提氢装置制得合成氨所需的氢气纯度满足99.9%v,CO+CO2≤10ppm的原料。来自现有空分装置制得的氮气,经氮压机增压至3.2MPa,进入原料气精制工序。少量的氢气和粗氮气经混合器充分混匀后,通过电加热器把混合气加热到80℃,进入脱氧器中,在催化剂的作用下,氢和氧反应生成水,从而脱除其中的氧气。然后再与PSA制氢装置的氢气混合后进入干燥系统干燥脱除其中的水分得到氨合成新鲜气。任意时刻有一台干燥器处于工作步骤,另一台干燥器处于再生步骤。10原料气由入口进入,净化气在出口端获得。每台干燥器在不同时间依次经历吸附、加热、冷吹等步骤。2、压缩工序氢气和氮气混配得到的氨合成新鲜气,压力约3.0MPa,经新鲜气压缩机压缩至14MPa后,与经循环机压缩后的循环气混合送往氨合成塔。3、氨合成工序原料气精制工序来的高度精制的气体(新鲜气)经新鲜气压缩机压缩后与循环压缩机出口的循环气一起进入氨合成塔。塔前分成两股:一股约40~50%,从合成塔底部管口(一进)进入,经过内外筒环隙由下而上流,从塔上部出来又分成两股,小部分气体和从热交换器出来一部分被加热的气体混合进入冷管束(约占总气量的30~40%),被管外反应热气加热后,进入第一、二段床层之间的气体混合器内;另一股气体(约50~60%)进入塔外热交换器的管间加热至160~180℃,从塔底进入塔内(二进),经塔内换热器加热再由中心管进入第一段床层反应,温度升至460~470℃,出第一绝热层的气体与冷管束来的冷气混合降温后依次进入第三、第四段反应,反应后热气温度约430~460℃,经合成塔下部换热器出合成塔冷却300~330℃进入废热锅炉。在废热锅炉产生1.6MPa蒸汽,降温至200℃左右,进入热交换器(管内),温度降至80℃左右,再进水冷却器,温度降至常温后,依次进入冷交换器、一级氨冷、二级氨冷后进入氨分离器,分离器出口的循环气体在冷交换器用来冷却合成塔出口气体,然后回到合成气压缩机循环段入口。从界外来的新鲜气经过压缩段提压后与循环气经压缩后混合一起进入11氨合成塔。氨合成的少量未反应气体作为弛放气放空,放空的驰放气送出界区外至甲醇装置加热炉作燃料。分离器分出的产品液氨,在减压槽中减压到大约3.6MPa,再减压送往1.6MPa氨贮罐槽。4、冷冻工序因最终产品为液氨,而氨在比较低的压力下必须用冷冻的办法才能液化,故设置冰机系统。采用液氨蒸发带走氨合成混合气热量的办法使氨合成混合气中的氨液化并与氨合成循环气分离,从而得到液氨产品。气氨回到冰机系统循环使用。在冷冻工序设置了两台螺杆式氨压缩机(冰机)。氨压缩机出口的气氨经回流冷却器和氨冷凝器冷凝后,自流至液氨储槽,然后液氨储槽的液氨再送往合成工序氨冷凝器壳层蒸发制冷形成循环。冷冻系统的补充液氨来自液氨贮罐。来自氨冷器壳侧和液氨储槽的排污收集后送往集油器处理。5、液氨贮罐和装车站本装置拟采用压力式球形贮罐2台,每台400m3。考虑到液氨销售的季节性和短期中断的可能性,按贮存时间≥3天考虑。合成工序来的液氨进入液氨球形贮罐内贮存,球罐操作压力约1.6MPa,除向冷冻站补充少量液氨外,其余作为商品液氨外售。6、项目物料平衡本项目物料节点图见图2.2-2,物料平衡详见附表1。12图2.2-2项目物料节点图2.2.3原辅材料消耗定额本项目以甲醇驰放气和氮气为原料,甲醇驰放气由建设单位20万吨/年甲醇装置建成投产后提供,氮气由建设单位20万吨/年甲醇装置建成投产后的空分装置提供。项目所需的催化剂、吸附剂等辅助材料均由市场购入。本项目原辅材料消耗情况见表2.2-5,甲醇驰放气的组成分析见表2.2-6。表2.2-5主要原辅材料年消耗表序号名称规格单位吨氨消耗量年消耗量备注一原材料1甲醇弛放气Nm3300015000×104≤4.8MPa、40℃2氮气99.99%Nm37003500×104加压前约12kPa、25℃;增压到3.2MPa二辅助材料1合成氨催化剂kg0.0720.36×104(一次性装入量)8年更换一次2提氢吸附剂kg0.281.4×104(一次性装入量)15年更换一次3原料气精制吸附剂kg0.0540.27×104(一次性装入量)5年更换一次4脱氧催化剂钯催化剂kg0.01326663(一次性装入量)2年更换一次13表2.2-6甲醇弛放气组成(v%)组分COCO2H2CH4N2ArCH3OHH2O比例3.33XXXXX6.152077.77422.178510.06700.04420.41620.02842.2.4项目总图运输1、设计依据本项目总体设计采用的规范与标准:《工业企业总平面设计规范》(GB50187-93)《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008)《化工企业总图运输设计规范》(GB50489-2009)2、项目总体布置原则本项目生产装置生产介质为易燃、易爆物质,生产的火灾危险性分类为甲类和乙类,装置总平面布置严格遵照《化工企业总图运输设计规范》和《石油化工企业设计防火规范》等规范的有关规定,注意装置各建、构筑物之间的防火间距和装置界区消防车道的畅通。并根据当地气象条件,对装置进行合理布置。所遵循的原则为:(1)符合当地规划部门总体规划要求,使总平面布置与之相适应。(2)尽量利用厂区原有公用工程设施。(3)满足工艺生产要求,使工艺管线短捷,物流顺畅。(4)充分利用地形,因地制宜进行布置,满足运输要求,节约用地。(5)满足防火、防爆、环保、消防、劳动卫生要求。143、项目总图布置本项目厂区按功能划分为以下几个区域:主要生产装置区;辅助生产及公用工程区;贮运区等。主要生产装置区包括:变压吸附提氢、氨合成、冰机厂房、压缩厂房;辅助生产及公用工程区包括:变配电室;贮运区包括:液氨罐区及汽车装卸区。根据工艺流程特点,由北向南按行列式布置,依次为:压缩厂房,变配电室、冰机厂房和氨合成(由西向东依次布置),汽车装卸区、液氨罐区及变压吸附提氢/脱氧/干燥(由西向东依次布置),尽量节省用地。各工序间通过管廊连接。根据生产运输要求,在汽车装卸区附近设置混凝土地坪以满足槽车装卸用。根据工艺要求,厂区内部物料以管道运输为主,设计管廊穿越道路的净空高度不小于5.0米,以满足厂内汽车运输及消防要求。本项目总平面布置详见附图1。表2.2-7本项目新增主要建(构)筑物一览表序号名称长×宽(m)层数占地面积(m2)建筑面积(m2)结构形式1氨合成区30.4×16486.4----2变压吸附提氢区46×15露天690--钢筋混凝土3氨合成罐区12.6×22露天277.2--钢筋混凝土4冰机厂房22.5×151337.5337.5框架5压缩厂房99×18217823564框架6变配电室24×91216216砖混7汽车装卸车站1.6×25.3露天40.5--混凝土合计3829.64117.5154、竖向布置(1)布置原则:符合总体规划要求,充分利用地形,因地制宜,尽量节约土方,合理确定厂区内的排水方式。(2)布置方案厂区标高的确定:拟建装置场地,室外地坪标高根据原有厂区地坪标高设计。排水:根据生产和厂区排水系统特点,装置区主要采用管道排水方式。雨水与污水分流,本工程拟建厂区的排水可分别排入所属厂区的雨水、净下水管网,产生的污水经厂内污水处理站处理得标后,排入所属区的雨水、净下水管网。5、运输本项目的原料为在建的20万吨/年甲醇装置副产的甲醇弛放气和氮气,用管道引至本装置。5万吨/年液氨产品及生产用辅助材料、报废辅助材料,拟采用汽车运输的运输方案。为了实现运输社会化,故本次设计不考虑设置运输设备、生活运输车辆,合成氨催化剂、PSA吸附剂、原料气精制吸附剂、脱氧催化剂、产品液氨的运输均由社会运力解决。厂内道路为城市型,路面结构采用普通混凝土路面。道路宽为6.0m。道路交叉口路面内缘转弯半径一般情况采用12m。6、绿化在车间周围、道路两侧及可绿化的地段内全部进行绿化。绿化可铺植16适合当地气候、土壤的草坪,种植各类乔木、灌木等树种,绿化率为15%。2.2.5项目工作制度本项目生产装置为连续操作,生产车间实行四班三运转制度,年操作时间为8000小时。2.2.6投资估算与资金筹措2.2.6.1投资估算及构成本项目总投资为XXXXX万元,其中建设投资为XXXXX万元,建设期利息为XXXXX万元,流动资金为XXXXX万元。本项目总投资XXXXX万元资金来源:企业自筹XXXXX万元,其余拟向银行贷款。本项目建设投资构成详见表2.2-8。表2.2-8本项目建设投资构成表序号项目金额(万元)比例(%)1建筑工程费XXXXX12.082设备购置及工器具购置费58.083安装工程费16.944工程建设其他费用8.155基本预备费4.76合计XXXXX1002.2.6.2经济评价(1)销售收入17表2.2-9销售收入表序号产品名称单位年售量不含税单价不含税收入(万元)1液氨万t52307.7元/t11538.502副产1.6MPa蒸汽万t3.8585.47元/t329.063解吸气万Nm347320.08XXXXX元/Nm3423.514氨驰放气万Nm3124.80.0964元/Nm312.03合计------12303.1(2)产品总成本及费用估算(按项目投产后第五年计算)①原辅材料及燃料动力费本项目原辅材料及燃料动力费用总计5256.86万元,其分别见表2.2-10和表2.2-11。表2.2-10主要原辅材料费用计算一览表序号名称年消耗量单位不含税单价不含税总价/万元1甲醇弛放气15000×104Nm30.214元/Nm33210.002氮气3500×104Nm30.043元/Nm3150.503合成氨催化剂3.6/8=0.45t1.453万元/t0.654提氢吸附剂14/15=0.933t3.419万元/t3.195原料气精制吸附剂2.7/5=0.54t0.XXXXX万元/t0.466脱氧催化剂0.663/2=0.332t47万元/t15.60小计------3380.41表2.2-11外购燃料动力费用计算一览表序号名称年耗量单价(不含税)不含税总价(万元)1电3011.62万kWh0.52元/kWh1566.042新鲜水4万t4.0元/t16.0018序号名称年耗量单价(不含税)不含税总价(万元)3脱盐水4.4万t8.XXXXX元/t39…
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