气化装置转型为高浓度污水处理装置

1、气化装置转型为巨化集团公司高浓度氨氮及COD污水环保处理装置可行性分析报告浙江晋巨化工有限公司2011年9月26日目 录1 概述2 技术可行性分析3 装置独特性分析4 污水处理市场分析5 装置安全稳定性分析6 装置环境保护分析7 投资改造分析8 经济可行性分析9 污水处理定位分析10 结论气化装置转型为巨化集团公司高浓度氨氮及COD污水环保处理装置 可行性分析报告1.概述 气化装置建于1978年,产能为5万吨合成氨年的重油气化装置，经过三个阶段的改造，气化装置从重油气化产氨转变成为高浓度氨氮及COD污水的环保处理装置，借助于可卸式急冷室设备实现水煤浆气化的污水处理，该技术、工艺流程及急冷设备为

2、晋巨公司自创自有的专利技术。1.1多元料浆气化改造浙江晋巨化工有限公司前身为浙江巨化股份有限公司合成氨厂，于2000年实施23万吨/年合成氨节能技改项目，新上三台3600煤气炉，使煤氨能力从10.5万吨合成氨年增加到17万吨年合成氨，净化合成能力达到23万吨/年合成氨。但随着重油价格的不断上涨，而且重油质量很差，经常是有价无货，导致油氨生产成本上升，油氨系统处于严重亏损状态，合成氨厂在2002年 8月18日被迫停下5万吨/年油气化装置。油气化装置停产后，由于合成氨厂不能满负荷生产，使各产品单位成本上升，影响了总体经济效益。为弥补总氨能力的下降，增加气头部分能力，充分发挥氨厂改造的投资效益，盘活

3、油气化装置的资产和更有效地利用空分装置氧、氮气能力，成为合成氨厂的当务之急。2003年引进了西北化工研究院的多元料浆气化技术，采用一定配比的石油焦和硬质沥青混合多元料浆为原料，并获得了成功。油气化装置改烧多元料浆后，增加总氨产量4万吨/年，使总氨能力能得到提升，满足巨化集团公司对甲醇和液氨的需求量。1.2水煤浆气化改造2004年，多元料浆的主要原料石油焦和硬质沥青仍属于石油制品，随着国际原油价格节节攀升，多元料浆的原料价高货缺，特别是硬质沥青的唯一供应商扬子石化于2004年10月份后停产硬质沥青，更是对合成氨厂造成了巨大困难。气化装置生产的另一原料石油焦虽然有来源，但由于石油焦存在活性低，不仅

4、比硬质沥青差，根据生产实践，难以单独生产，因石油焦燃烧不完全，产气量低，生成渣量多。因此，合成氨厂组织技术人员开展专题攻关，在原来的多元料浆基础上进行探索新原料试验，自主开发了以烟煤为主的水煤浆工艺路线制气。2005年2月8日2气化炉系统实施水煤浆改造完成并一次开车成功；2005年11月29日1气化炉系统实施水煤浆改造完成并一次开车成功。实现了气化装置技术难题突破，成为国内首家从重油气化装置改造为水煤浆气化装置。1.3处理工业废水攻关改造由于烟煤价格一路上扬，气化装置运行成本较高，与造气生产的无烟块煤相比，生产成本要高出300元，因此，气化装置生产的被动局面并没有得到根本改变。2006年，合成

5、氨厂环保形势逐渐严峻，环保污水排放量大、环保费用高，增加了成本费用的支出。在这种情况下，合成氨厂提出以环保养气化的生产思路，再次组织技术人员开展专题攻关,并取得了成功。2.技术可行性分析由于气化装置水煤浆原料的制作需要水，存在用工业污水代替清江水制作水煤浆原料的可能性，关键在于要掌握用工业污水制浆的调配技术，需要实践摸索。由于水煤浆气化燃烧温度高达1400，操作压力大于2MPa，且纯氧高温燃烧，燃烧相当彻底。构成COD的碳氢化合物与纯氧反应生成一氧化碳、二氧化碳、氢气，COD能完全彻底处理，并转化成有用的合成氨、尿素原料，变废为宝，COD浓度越高转化成一氧化碳、氢气等越多，效果越明显。构成氨氮

6、的化合物高温裂解，主要生成氢气、氮气，成为合成氨的原料，不受氨氮浓度限制。为此从2006年年初开始，合成氨厂技术人员把制水煤浆的清江水改成了高浓度工业污水，经过试验和探索，掌握了工业污水制水煤浆的黏度、浓度、稳定性等关键技术，解决了工业污水处理过程中的二次污染问题，解决高浓度工业污水制水煤浆的技术难题，制成浓度为60的水煤浆。用工业污水制成的水煤浆与空分过来的纯氧气一起在高温、高压条件下进行气化、裂解反应，生成一氧化碳、二氧化碳、氢气及少量硫化氢的水煤气；经变换工序使一氧化碳与水蒸气作用生成二氧化碳和氢气；经脱硫工序湿法脱硫除去少量硫化氢；再经变换变脱工序和脱碳工序脱除硫化氢、二氧化碳，制成氢

7、气用于制备成品液氨。经过多次的试验、摸索和分析，实现了在1400高温下，高浓度氨氮及COD污水经气化、裂解、燃烧生成氢气、一氧化碳等有用气体，转化成为合成氨的原料气，实现变废为宝，达到生态化处理的目的。气化装置在消化晋巨公司内部工业污水的同时，积极寻找外部处理公司外的工业污水。2011年5月，初次与凯恩集团八达纸业公司接触，开始采用高浓度COD造纸废液制作水煤浆，实现造纸废水替代清水制成煤浆用于合成氨生产。目前，气化装置连续稳定运行一个月以上，处理造纸废水90t/d，废水成份为PH 11、COD 5万mg/L、SS 9万mg/L、NH3-N 80mg/L。到目前为止，我公司已经成功消化处理过甲

8、醇残液、乌洛托品废液、变换NHD脱除水、碳铵尿素废水、造纸废液等，其中COD高达5万mg/L、NH3-N高达5000mg/L的高浓度工业污水。故从理论上和实践上均证明气化装置能处理高浓度氨氮及COD污水，气化装置转型为高浓度氨氮及COD污水环保处理装置从技术上分析是可行的。3.装置独特性分析气化装置有其独特性，独特性之一特别能处理高浓度氨氮及COD污水，超过污水处理厂处理的污水浓度50倍，独特性之二将有害的物质转化成有用的化肥原料气，而污水处理厂不能实现有益化处理，独特性之三不需要新增消耗，而污水处理厂处理污水需要消耗酸碱等。巨化集团公司有低浓度污水环保处理装置-巨化污水处理厂污水处理装置，有

9、废固环保处理装置-清泰公司废固处理装置，缺少高浓度污水环保处理装置，而10万吨/年己内酰胺装置也需要建设高浓度污水环保处理装置。从装置独特性分析，气化装置可以转型为巨化集团公司高浓度氨氮及COD污水环保处理装置，并填补巨化集团公司环保处理装置的一项空白。4. 污水处理市场分析凯恩集团八达纸业公司有高浓度的COD污水，按巨化集团公司污水厂收费标准处理费要600元/吨，污水量/日有80吨，不足之处凯恩集团公司污水处理费出价低，全年约100万元，只占标准收费的十分之一。浙江省制革业较发达，有较多的制革厂，根据我们温州实地考察发现，随着国家环保整治力度加大，大量的制革污水（保守估算仅温州年产生量在1万

10、吨以上）难以处置，亟待解决，而采用气化技术能处理，唯一需控制污水中氯含量，防止装置不锈钢材质腐蚀。根据生产实践和查阅技术资料我们认为控制水煤气中氯含量在20PPm对装置影响不大，因此我们认为可采用稀释控制添加的方法进行掺烧，可实现制革废液的回收使用，即可解决国家环保的控制要求争取政策支持，又可通过收取污水处理的费用达到装置的经济运行效果，市场调研发现制革污水处理费高达2000元/吨以上，制革污水处理市场巨大，经济效益会不断提高。随着国家对环保要求的提高，企业排放要求更严格，污水治理产业前景广，而高浓度污水处理量占有一定的份额，而气化装置又能处理这样的污水，故从污水处理市场分析需要高浓度氨氮及C

11、OD污水环保处理装置。5. 装置安全稳定性分析现有气化炉装置安全设施正常运行，气化炉操作控制系统与料浆入炉系统、氧气入炉系统、氧气放空系统、喷嘴冷却水系统、气化炉温度测量系统、激冷水供应系统、停车充氮保护系统进行保护；设置炉压、炉温超高报警装置；气化炉装置设有安全阀。制浆系统提升机或破碎机任一设备出现故障时，皮带输送机停止运行，经检查后投入使用。影响安全因素是平台栏杆防腐脱落有腐蚀，通过更新并重新防腐可解决。气化炉装置能连续运行一个半月，更换炉砖后能运行一年，气化炉装置达到稳定运行状态。目前影响装置稳定性在变换，由于原打算停产，长时间没有投入，变换部分换热器有泄漏，高温变换工艺加剧换热器泄漏，

12、故需要更新部分换热器，变换改全低变工艺，消除变换对气化装置运行影响。从装置安全稳定性分析，装置主体是安全稳定的，局部影响装置安全稳定因素通过改造可解决，改造后能实现安全稳定运行。6.装置环境保护分析气化装置有较完善的环保设施，建有气化沉渣池、制浆沉渣池，碳黑水进行闭路循环，气化废渣采用综合利用制砖，不外排，不会对周围环境造成影响。水煤浆装置改造通过环保验收，装置环境保护达到要求。7. 投资改造分析目前气化装置工艺技术成熟，但由于设备老化、部分工艺落后、生产成本偏高，装置运行效率降低，为此通过改造优化工艺、降低运行成本、提高装置稳定性，实现转型升级的目标。7.1 改造内容7.1.1气化炉装置 现

13、气化炉装置有2套系统，生产中一开一备，先改造一台炉。气化炉内衬拆除清理干净，更换为新的耐火砖内衬。部分仪表阀门更新，整个气化装置设备管道平台栏杆全面防腐，其中部分平台栏杆更新。7.1.2加变装置现加变装置为中温变换炉，中温变换催化剂使用寿命短（约1年），换热器设备老化严重，出现了换热列管泄漏大。为延长催化剂使用寿命，降低消耗，改造将中温变换装置改造成低温变换装置，催化剂采用低温变换催化剂；变换炉上部内衬脱落修补；换热器列管芯子进行更新改造，消除泄漏，提高换热效率；变换二层出口增设废热锅炉，副产1.3MPa饱和蒸汽2t/h。7.1.3变脱装置 ADA栲胶脱硫、高塔再生的变脱装置，生产不稳定、消耗

14、高，已经运行了40多年。改造时将高塔再生工艺改为喷射再生工艺，增加一只喷射再生槽。7.1.4制浆装置 现制浆磨煤设备为球磨机，制浆系统运行正常，新品种废液需进行调试，故需要作局部改造,部分电缆需要更新。7.1.5操作系统气化装置的各工序操作系统改造为DCS操作系统，提高装置自动化水平。7.2 改造费用气化改造项目投资估算由设备仪表改造费、内衬材料及施工费、DCS改造费、催化剂费用投资构成，气化内衬材料为每年更换费用。 投资估算表编号投资分类分项费用（万元）合计费用（万元）1气化炉600设备仪表改造费300内衬材料及施工费3002加变300设备仪表改造费200催化剂费用80土建安装费203加脱1

15、20设备仪表改造费100土建安装费204制浆80设备电缆改造费805DCS改造费606设计费207不可预见费208总投资12007.3 改造进度建设工期六个月，系统停车时间半个月。 项目进度安排如下：序号工作阶段1234561 工程设计2 土建施工3设备采购与安装、筑炉4系统停车施工5设备调试、投用6 交付使用 从以上分析可知，气化装置需要进行改造，才能成为运行稳定的高浓度氨氮、COD污水环保处理装置，气化装置改造费用需要1200万元。8.经济可行性分析8.1产品成本估算成本测算表(不含税)序号名称消耗单价金额1氧气0.996Km3/t215元/Km32152烟煤1.75t/t910元/t15

16、933水51t/t0.7元/t354电1472Kwh/t0.61元/Kwh8975蒸汽-0.7t/t100元/t-706氮气0.46Km3/t223元/Km31027添加剂398脱硫剂99催化剂1510炉砖费6511 检修费气化装置50后工序装置5012付产硫磺-10513 工资及奖金本车间645万/人80其它部门1005万/人12514现折旧后工序设备10015合计3200 8.2收入可参照的高浓度氨氮、COD污水处理价格有兰溪丰登污水处理价格为580元/m3。凯恩八达纸业公司造纸废液处理费按200元/m3计。气化装置改造后作为集团公司高浓度氨氮、COD污水环保处理装置，必须维持不亏损的运行

17、机制，现污水处理费按全年计600万元，液氨不含税价格按3120元/t计。收入测算表(不含税)序 号产 品商品量价 格收 入1液氨4万t/年3120元/t12480万元2污水处理3万m3/年600万元3合计收入13080万元8.3效益效益测算表序 号项 目金额（万元）备 注1销售收入13080不含税2生产成本12800不含税3总投资12004折旧100按12年计5税前利润1806所得税457税后利润1358投资利润率11.25%9投资利税率15.00%10投资回收期5.1年不含建设期 8.4 边际效益气化装置运行对晋巨公司合成氨生产总量提供保障，特别是明年锦纶厂对液氨需求上升，若停产晋巨公司液氨

18、产量不足，生产相当被动，同时气化装置运行能分摊空分装置运行费用一千万元以上，气化装置边际效益贡献大。从以上分析可知，气化装置在收取600万元污水费前提下，装置改造后可实现利润135万元，投资回收期5.1年,气化装置运行经济性是可行的。9. 装置污水处理定位分析气化装置能处理高浓度氨氮及COD污水，而高浓度氨氮及COD污水有处理市场，巨化集团公司还没有高浓度氨氮及COD污水环保处理装置，为此确定以环保养气化生产模式定位气化装置，进一步显现气化装置的环保作用。通过气化装置进一步改造，实现转型升级为高浓度氨氮及COD污水的环保处理装置，并副产氢气或液氨，成为集团公司生态化循环经济的新型环保装置。能处

19、理各种浓度的氨氮及COD污水，污水中CL-300mg/L。由于氯离子有很高的极性，能促进腐蚀反应，又有很强的穿透性，容易穿透金属表面的保护膜，造成缝隙和空蚀等局部腐蚀，特别是对奥氏体不锈钢造成的应力腐蚀开裂危害很大，而气化装置气液分离器、变换换热器等多台设备为不锈钢材质，需要控制水中氯根含量。对生产中用酸处理工艺而产生污水，只要用硫酸代替盐酸，污水中氯根就低，污水就能用气化装置来处理。气化装置转型为高浓度氨氮及COD污水环保处理装置，生产能力为处理高浓度氨氮及高浓度COD工业污水90吨/天，可处理工业废水3万吨/年，并产变换气1.5亿方/年，折氨4万吨/年。10结论通过对气化装置技术可行性分析、独特性分析、污水处理市场分析、装置安全稳定性分析、环境保护分析、经济可行性分析、