焦炉煤气制液化天然气LNG可行性研究报告书

相关说明1总论有限公司是中平能化集团和宝丰县京宝焦化有限公司合资组57.05公顷，工程分两期实施。一期工程建设规模130万吨/年焦炭，计司焦化工程约6亿Nm3/a的富裕焦用、民用(城市煤气)及发电、化工利用(如生产甲醇、合成氨)外，每年放散新奥新能(北京)科技有限公司是从事煤炭清洁能源领域的技术研发中心，1.2.3新奥新能(北京)科技有限公司提供的甲烷合成生产装置工艺包。1.2.4国家石油和化学工业局发布的《化工工厂初步设计文件内容深度规定》(HG/T20688-200)0。告1.2.6《河南京宝新奥新能源有限公司焦炉煤气制液化天然气项目安全预评价报告》及批复。1.2.7河南京宝新奥新能源有限公司提供的有关厂址、水文、气象、地质等有关1.3.2积极认真的研究、吸收、消化新能(北京)科技有限公司的科研成果，采1.3.3贯彻工厂布置一体化、生产装置露天化、建(构)筑物轻型化、公用工程。1.3.5严格执行国家有关环境保护，职业安全及工业卫生有关规定，贯彻“安全序序号主项名称一主要生产装置1压缩工段2脱硫工段3合成工段4液化工段二全厂性公用系统1全厂总平面图主项代号(设备顺序号)801(01)802(02)803(03)804(05)北京新能科技22全厂总图运输0823全厂外管0834全厂供排水0845全厂供电0856全厂电信0867全厂消防0898全厂管线综合0909全厂火炬091(10)三公用工程1监控中心(含中央控制和分析化验)1512综合库房1693锅炉房及脱盐水站208(11)4LNG储罐及装车站285(06)5循环水及消防水站446(12)四辅助装置1动力站及冷水站(含空压和制氮)275(08/04)2综合库房170五厂前建筑1综合楼1082地中衡、营业室及门卫117本项目产品为液化天然气，主要用于车用燃料及工业燃料，目前尚未出(GB/T17820-199)9。具体内容见表1.5.2-1。表1.5.2-1产品质量标准质质量指标一级二级≤20020≤3.0在天然气交接点的压力和温度条件下，天然比最低环境温度低5℃项目总硫(以硫计)mg/m3硫化氢mg/m3二氧化碳V(%)水试验方法GB/T11062-1998GB/T11061-1997GB/T11060.1-1998GB/T13610-1992GB/T17283-1998产品品种、规格、数量规规格CH含量≥98vol％4数量(Nm3/a)94872,000产品G原料焦炉煤气由京宝焦化有限公司初净化后管道输送，年处理量2.4亿原料气组成一览表组成组成CHHCOCONO∑422222624V%52NH3萘有机硫HCN苯mg/Nm3000序序号名称1吸油剂2各种脱硫剂3加氢催化剂5液化混合冷剂6水处理剂规格φ3×3~15φ3~5×(3~15)φ(3~5)乙烯、丙烷、异戊烷絮凝剂、杀菌剂等年用量(t/a)66.04811.7648.24源河南河南新能科技河南河南运输方式汽车汽车合的分离工艺将SNG液化成LNG，LNG中甲烷含1.7.2.1脱硫工段300~400℃，压力为2.8MPa。1.7.2.2合成工段21.7.2.3液化工段(1)充分考虑合成反应热的回收利用。(2)制冷剂离心压缩机采用蒸汽透平驱动，节约电能。(/)设氮气置换和保护系统满足工艺生产开、停车的安全需要。艺装置和辅助装置均按照《石油化工企业设计防火规范》的防火间(5)设紧急停车系统。合成北处，距宝丰县县城公路约1km(最近距离)。同时，临近宝丰车站、1.9.1.1水源及水的供应情况、消耗量1.9.1.2电源及电的供应情况、消耗量焦化一期工程备用电源，与京宝焦化共用，供电安全可靠。供电系统间设母线联络开关。可满足重要负荷供电要求。厂区内监控中心设一1.9.1.3供热情况本工程设计选用2台焦炉煤气锅炉，一用一备，每台锅炉额定蒸发量为m序序号12泵送槽车LNG贮罐本工程物料均采用机泵、管道输送，工厂机械化程度较高，节省劳动力，采用DCS集散控制系统对整个生产过程进行监控，实现管控一体化。设置中印机、机柜、操作台、继电器等硬件。对控制单元、通讯、电源及重要的输入/泄漏而发生火灾爆炸危险。有毒性物质一氧化碳，如果焦炉气泄漏会发生中毒窒息事故。(1)主要危险品有：焦炉气、LNG。(2)主要危险区域有：焦炉气气柜、生产装置、LNG储罐区和装卸站。1.14.1.2岩性分布第四系上更新统泥砂质砾石及卵石层，砾石的砾径为1~6cm，个别可直径可达20cm，砾石的磨圆度较好，充填物为砂质粘土及泥砂，因此岩层的工程地址条址范围不太可能有溶洞、裂隙和断层。详细的工程地质条件有待于下一步勘察。构筑物，应按地震基本烈度Ⅶ度抗震设施设防，其他安全等级要求较低(三级)宜。年最大降雨量1419.4mm西风(风频8%)序号指标名称1设计规模1.1LNG(含量≥99.0％vol)2年操作时数3原材料及辅助材料消耗3.1焦炉气3.2催化剂(专用)4动力消耗4.1一次水4.2电5.1废水5.2废气5.3废渣6工厂用地面积7工厂建筑面积8生产装置设备9能源消耗指标10总定员11总投资其中：建设投资流动资金12年均营业收入13年均总成本费用14税后投资回收期15项目投资税前内部收益率16项目投资税后内部收益率17项目投资税前财务净现值18总投资收益率19项目资本金净利润率20盈亏平衡点位hm3/hm3/hm2mm2m台MJ/Nm3人万元/年万元/年年％％％％％量948720024,000742.4987614.211298.8530176.1835255.86901.1423172.284.45248.47备注最大量废催化剂(1)本设计由于还没有本项目的环境影响评价报告和设立安全评价报告的LNG和安(2)焦炉气气柜按30000m3干式气柜设计，若业主在工程实施阶段选择湿式2技术经济根据国家发改委、建设部发改投资[2006]1325号《建设项目经济评价方法河南京宝新奥新能源有限公司焦炉煤气制液化天然气项目的初步设计概算2)工资及福利3)折旧及摊销(4)修理费按固定资产原值的3%计算。(5)其它制造费按固定资产投资(扣除建设期利息)的3%计算。(6)营业费用按销售收入的3%计算。(7)其它管理费用按工资总额的3倍计算。构的要求。说明项目的财务生存能力较强，财务风险较小。(1)盈亏平衡分析收入—年可变成本—年销售税金47%计算结果表明，该项目只要达到设计能力的48.47%，企业就可保本，故本(2)敏感性分析影响企业经济效益的主要因素有：成本、售价、产量、投资，本项目就单因经济效益。敏敏感性分析图30.0025.0020.0015.0010.005.000.00-20-15-10-505变化范围％价格产量经营成本投资101520％化变率益收表2.3.3-1敏感度系数和临界点分析不确定因素基本方案变化率%0敏感度系数-5产量-10-5格-10经营成本5474.79542955.59-0.01323.2943465.233总图运输河南京宝新奥新能源有限公司和新地能源工程技术有限公司石家庄能源化国家石油和化学工业局发布的《化工工厂初步设计文件内容深度规定》(HG/T20688-200)0。河南京宝新奥新能源有限公司提供的有关水文气、象、地质等有关基础设计资料、文件和协议等。3.1.2设计采用的标准、规范《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-2008)《石油天然气工程设计防火规范》(GB50183-2004)《化工企业总图运输设计规范》(GB50489-2009)《总图制图标准》(GB/T50103-2010)《国家建筑标准设计图集》(93J007-2)(道路－混凝土路面)《国家建筑标准设计图集》(03J001)(围墙大门)度家地震局1990年颁布的1/400万《中国地震烈度区划图》及《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，项目所在地地震基本烈度为Ⅵ度。柳(州)、漯(河)宝(丰)铁路及金(坡)孟(楼)(原郑南西线)(S231)、时(屯)南(关)(原平临公路或洛界公路)(S241)、南(丰镇)石(龙区)(1)满足工艺生产流程的要求，使工艺线路短捷、顺畅。mmmmmmmmmm(2)符合有关防火规范的要求，合理确定通道宽度。(3)在满足消防、防火等规范要求下，尽可能布置紧凑，节约用地。(4)合理组织人流物流，并尽可能使运输线路短捷、通畅。主要装置根据工艺流程走向，由北向南依次为煤气净化区(包括30000m3焦剂配置、BOG压缩车间等)、成品储运区(包括4500m3LNG储罐、装车站等)和公用工程区(包括监控中心、动力站、消防循环水系统、锅炉房等)。其中公用工指标名指标名称本项目用地面积建、构筑物用地面积道路及广场用地面积地下管线及地上管架估计用地建筑系数场地利用系数绿地面积绿地率数量614.216866.913200.02580.021.241.611940.015.0序号12345678单位2222％％2％备注(1)满足生产工艺流程对高程的要求。(2)依山就势，因地制宜，节约土石方工程量。(3)合理选定厂区标高和排水方式，适应建、构筑物的基础和管线埋设深(4)尽可能避免高填和深挖，防止土体滑坡，保证边坡稳定。置，物流出入口设于南侧，靠近厂外运输道路。4化工工艺及系统生产班制、装置组成4.1.1.1装置设计规模化天然气，小部分用作燃料。4.1.1.2年操作日及生产班制操作人员的生产班制为四班三运转。管理人员及技术员为正常班制度。4.1.1.3装置组成本装置为焦炉煤气制液化天然气项目。焦炉气的主要成分为H、CH、CO、24N、COO，其杂质有焦油、萘、苯、硫化氢、有机硫等。焦炉气中的杂质对甲烷合成有很大的影响，因此要对焦炉气进行净化处理，以满足甲烷合成的需要。CO与CO合成甲烷反应更完全，可直接进入液化工段，实现最小的循环或无循环2剂采用新奥集团自主研发的中温和高温甲烷合成催化剂。极少量使人产生缺氧而窒息易燃，窒息性气体极易燃爆炸级组焦炉煤气CHH22氮气异戊烷火险分类甲甲甲甲甲甲甲甲OSHA50ppm，57mg/m3OSHA20ppm，28mg/m3沸点℃-161.5-252.8-191.4-60.4-103.9-42.1熔点℃-182.5-259.2-199.1-85.5-169.4-187.6-159.4分子量24.1℃-188///-104-56燃点℃序号123454措施与实际效果4.2.1.1生产方法及流程特点废渣：本工段的废渣主要来源于脱油脱萘塔和粗脱硫塔更换卸下的催化剂4.2.2.1原材料主要技术规格4.2.2.2产品主要技术规格脱除焦炉气中焦油、萘、无机硫等杂质格2.8MPaG，40℃焦炉气序号1准4.2.2.3催化剂主要技术规格格φ3×3~15吸油率(wt%)≥30堆密度(kg/L)0.55~0.65强度(N/cm)>60φ3~5×(3~15)HS硫容(wt%)≥202堆密度(kg/L)0.65~0.75强度(N/cm)>50准脱油脱萘塔用粗脱硫塔用序号1活性炭吸油剂2活性炭脱硫剂44.2.2.4化学品主要技术规格序号名称规格标准备注1润滑油N46GB12691－90压缩机用缩机(C0101AB)压缩至0.41MPaG，送至脱油脱萘塔(T0101ABC)，脱除焦油、萘等杂质，然后进粗脱硫塔(T0102AB)，脱除无机硫至80mg/Nm3。从粗脱硫塔出来压力0.35MPa，G温度40℃的焦炉气，经合成压缩机(C0102AB)C压缩至2.8MPa，G送至脱硫工段。4.2.4.1原料气压缩机(C0101AB)4.2.4.2脱油脱萘塔(T0101ABC)4.2.4.3粗脱硫塔(T0102AB)Nm24.2.4.4合成压缩机(C0102ABC)序序号单位4.2.5.1公用工程消耗定额消消耗小时消耗量定额正常最大48.45746544425240598522.32643004.0548550.293.44规格V80V0.8MPa0.8MPa循环水电氮气仪表空气使用情况续续续续续位thNm3Nm3t序号12345备注4.2.5.2催化剂消耗定额序号名称及规格1活性炭吸油剂2活性碳脱硫剂消耗定额小时耗量3使用寿命一次装填一次装填4.2.5.3化学品消耗定额名称规格设备名称首次装小时消耗量备注正常最大1润滑油N46原料压缩机.010.125-2润滑油N46合成压缩机.006.075-污染源名称污染源名称原料气压缩机除盐水排放合成压缩机油水分废吸油剂废脱硫剂物硫化氢等活性炭活性炭治理措施去污水处理去污水处理厂家回收厂家回收排放量4.4t/h0.24t/a8t/a排放去向理理排放规律续序号12344.3.1.1生产方法、流程特点4.3.1.2本装置的三废治理及环境保护措施与实际效果染物综合排放标准》最高允许排放浓度的要求。4.3.2.1原材料技术规格4.3.2.2产品技术规格格2.5MPaG，390℃焦炉气序号1准4.3.2.3催化剂主要技术规格规格规格标准φ(3~5)堆密度(kg/L)0.75±0.1点抗压碎力均值(N)≥50磨耗率(%)≤5堆密度(kg/L)1.3磨耗率(%)≤15规格(mm)φ2~4堆密度(g/ml)0.55~0.75强度(N/颗)≥50.0转化率(%)≥99.0规格(mm)φ3~5×(5~15)堆密度(g/ml)1.00~1.10强度(N/cm)≥60.0工作硫容(wt%)220℃≥20.0规格(mm)φ6~8×(6~18)堆密度(kg/L)0.65±0.1强度(N/cm)≥90.0吸油率(%)≥35.0规格(mm)φ3~5×(3~15)堆密度(g/ml)0.65~0.75强度(N/cm)≥50.0硫容(wt%)≥20.0序号1铁钼催化剂2中温铁锰脱硫剂3镍钼催化剂4氧化锌脱硫剂5高效脱油剂6活性炭脱硫剂4.3.2.44.3.2.4化学品的主要技术规格序号名称规格标准备注1二硫化碳馏出物≥97%GB1615-2008低闪点易燃液体2氮气纯度99.5%0.8MPa两开一备；预脱硫槽出口的焦炉气经升温炉(F0201)加热到260℃，依次进入焦炉气中的不饱和烃、有机硫化合物(COS、硫醚、硫醇等)、氧等与氢气发生R-SH+H=RH+HS2222CHS+4H=CH+HS4424102COS+H=CO+HS22CS+4H=2HS+CH2224O+2H=2HO222需要对其进一步加氢、精脱硫处理。焦炉气进入二级加氢转化器(R0205)，在镍钼催化剂作用下进一步加氢转化，有机硫的转化率≥99%，几乎完全转化为无CHS+4H=CH+HS4424102二级加氢转化器出口的焦炉气通过两台串并联的氧化锌脱硫槽(R0206AB)224.3.4.1滤油槽(V0201ABC)4.3.4.2预脱硫槽(R0201ABC)24.3.4.3预加氢转化器(R0202AB)预加氢转化器规格为Ф2100×8500，共两台，一用一备。加氢催化剂单层4.3.4.4一级加氢转化器(R0203)4.3.4.5中温脱硫槽(R0204ABC)4.3.4.7氧化锌脱硫槽(R0206AB)4.3.5.1催化剂消耗定额名称及规名称及规格高效吸油剂活性碳脱硫剂铁锰脱硫剂中温氧化锌脱硫剂预加氢催化剂(JT-8)(JT-8)(JT-1)装填量小时消耗54.78堆密度kg/L555用命2128单位序号12345674.3.5.2公用工程消耗定额备备注开车用小时消耗量格0.8MPa燃料气燃料气氮气用情况续Nm3Nm3Nm3序号1234.3.5.3化学品消耗定额序号序号名称及规格单位消耗定额小时耗量备注kg次装6.4t污染源名称污染源名称升温炉烟道气废铁钼催化剂废中温铁锰脱硫剂废镍钼催化剂废氧化锌脱硫剂废吸油剂废活性炭主要污染物N：70.5%2O：3.2%2CO:7.0%2HO：19.3%2SO:140mg/m32氧化铁、硫化铁硅酸盐活性炭排放量8532kg/h0.8t/a318.4t/aa38.3t/a.2t/a186.9t/a治理措施烟囱排放厂家回收厂家回收厂家回收厂家回收厂家回收厂家回收序号1234567排放规律续排放去向(1)优化组合脱硫工艺，采用性能优异的脱硫剂，提高脱硫效率。(2)充分回收系统余热，预热原料气，节能降耗。(3)选用导热系数低、物理性能好、价格合理的保温材料。采用最小年费(4)高温设备采用内衬轻质浇注料，能有效减少热量损失，节约能量。量产生高品位的蒸汽，又使焦炉气中CO与CO合成甲烷反应更完全，反应气可直接进入液化工段，实现最小的循环或无2奥集团自主研发的中温和高温甲烷合成催化4.4.1.2本装置的三废治理及环境保护措施与实际效果本装置生产时产生工艺废水3.2t/hCOD<100mg/L，经简单处理后，可直接B4.4.2.1产品技术规格序号名称规格1合成气CO<300ppm24.4.2.2催化剂的主要技术规格标准格堆密度(g/ml)0.9~1.2强度(N/cm)≥150.0规格(mm)φ8×10堆密度(g/ml)0.8~1.0强度(N/cm)≥150.0CO转化率≥99.9%(300℃)2规格(mm)φ4×5序号1高温甲烷化催化剂2中温甲烷化催化剂3脱硫剂准堆堆密度(g/ml)0.9~1.24.4.2.3化学品的主要技术规格气氮气序号12然后净化气分为两部分，一部分进一段反应器(R0301)，另一部分进二段反应器(R0302)。进一段反应器的气体先在凝液塔(T0302)中与工艺凝液混合，再进入一段反应器(R0301)进行甲烷合成反应，甲烷合成反应方程式如下：CO+3H=CH+HO242CO+4H=CH+2HO2242出一段反应器(R0301)气体温度约为650℃进一级废锅(E0303)，出来的气体与另一部分净化气混合后再经二段调温换热器(E0302)降温至280℃，进入二段反应器(R0302)，二段反应器(R0302)出口气体温度约为550℃进入二器(E0307)、LNG预冷水换热器(E0308)分别与工艺凝液、脱氧水、LNG预冷水换热。降温至104℃后进入一级水分离罐(V0303)分水。随后经过水冷器 (E0310)冷却至40℃，再经二级水分离罐(V0304)分水后进入LNG液化工Nmh净化气中总硫含量小于0.1ppm。4.4.4.1一段反应器(R0301)4.4.4.2二段反应器(R0302)4.4.4.3三段反应器(R0303)4.4.5.1催化剂消耗定额序序号名称及规格消耗定额小时耗量使用寿命1高温甲烷化催化剂92中温甲烷化催化剂.0423脱硫剂94.4.5.2公用工程消耗定额序号123循环水电32℃0.35MPa4.0MPa情况续续续单位tht2小时消耗量备注消耗消耗小时消耗量定额正常最大1.2214.518脱氧脱盐水用情况续序号4单位t备注格4.4.5.3化学品消耗定额序序号名称及规格消耗定额小时耗量1氢气(开车时用)Nm³.042002氮气(开车时用)Nm³9序号污染源名称排放量治理措施主要污染物排放规律排放去向1高温甲烷化催化剂8.5t/a厂家回收氧化镍2中温甲烷化催化剂4t/a厂家回收氧化镍3工艺废水3.2t/h补入循环水的高温合成催化剂，提高转化效率。(2)充分回收系统余热，副产中压饱和蒸汽，有效利用低位热能，节能降(3)选用导热系数低、物理性能好、价格合理的保温材料。采用最小年费经济厚度。(4)高温设备采用内衬浇注料，能有效减少热量损失，节约能量。(1)生产方法求；液化所需冷量由混合制冷剂循环系统提供；得到的产品暂时储存到常压LNGLNG外运。(2)流程特点4.5.1.2本装置的三废治理及环境保护措施与实际效果(1)废气(2)废水正常生产过程中再生气脱水分液罐(V0502)底部连续排放出污水，排放量组成(vol%)HO99.99752N28ppmH214ppmCO3ppm2(3)废渣(4)噪声4.5.2.1原材料技术规格指标名指标名称甲烷(CH)4氢气(H)2氮气(N)2水(HO)2二氧化碳(CO2)6.073mol%mol%mol%mol%mol%4.5.2.2化学品的主要技术规格指标名称单位指标乙烯mol%99.95甲烷+乙烷ppm≤500丙烷及丙烷以上ppm≤20一氧化碳ppm≤2二氧化碳ppm≤5氢ppm≤5氧ppm≤2乙炔ppm≤5总硫ppm≤1水ppm≤5甲醇ppm≤10(2)丙烷：丙烷质量指标应符合SH/T0553-1993《工业丙烷、丁烷》指标名指标名称丁烷及以上不饱和烃二氧化碳水0mol%%%%pmpmpm指标名指标名称饱和蒸汽压(37.8℃)a(3)异戊烷：异戊烷质量指标指标名指标名称异戊烷烷丁烷及以下轻组分6苯水ol≤3%(mol)≤5%(mol)≤2%(mol)≤0.01%(mol)(4)氮气质量指标如下：含水量≤1ppm4.5.2.3产品技术规格指标名指标名称甲烷(CH)4氮气(N)2氢气(H)2二氧化碳(CO)2%(mol)%(mol)pmpm4.4.5.2.4催化