甲醇项目可行性研究报告.doc

目目 录录 1.1. 总论总论 1 1 1.1 概述1 1.2 研究结论3 2.2. 市场需求预测市场需求预测 7 7 2.1 一氧化碳供应7 2.2 甲醇市场预测7 2.3 产品价格的分析14 3.3. 产品方案及生产规模产品方案及生产规模 1717 3.1 产品方案17 3.2 产品、副产品名称和规格17 3.3 生产规模和操作天数18 4.4. 工艺技术方案工艺技术方案 1919 4.1 工艺技术方案的选择19 4.2 工艺流程及消耗定额33 4.3 自控技术方案40 4.4 主要设备的选择44 4.5 标准及规范56 4.6 仪表标准规范59 5.5. 原料、辅助材料、燃料和动力供应原料、辅助材料、燃料和动力供应 6363 5.1 主要原材料、辅助材料种类、规格、需要量及来源63 5.2 主要公用工程消耗及供应63 6.6. 建厂条件和厂址方案建厂条件和厂址方案 6565 6.1 建厂条件65 7.7. 公用工程及辅助设施方案公用工程及辅助设施方案 6868 7.1 总图运输68 7.2 给水、排水73 7.3 供电及电讯78 7.4 供热及脱盐水站81 7.5 贮运及机械化运输84 7.6 工艺及供热外管道89 7.7 采暖通风及空气调节90 7.8 工厂空气、仪表空气、氮气管网91 7.9 分析化验室93 7.10 土建93 7.11 火炬94 8.8. 节能节能 9696 8.1 能耗指标96 8.2 节能措施综述96 9.9. 环境保护环境保护 9898 9.1 建设地区环境现状98 9.2 执行的环境保护法规和拟采用的标准98 9.3 主要污染源及主要污染物99 9.4 清洁生产的技术路线选择及特点100 9.5 防治措施方案100 10.10. 劳动保护与安全卫生劳动保护与安全卫生 103103 10.1 劳动安全与工业卫生103 10.2 消防106 11.11. 工厂组织与劳动定员工厂组织与劳动定员 109109 11.1 工厂组织109 11.2 生产班制109 11.3 人员来源和培训111 12.12. 项目实施初步规划项目实施初步规划 112112 12.1 项目实施计划112 13.13. 投资估算及资金筹措投资估算及资金筹措 113113 13.1 投资估算113 13.2 资金筹措114 14.14. 技术经济技术经济 115115 14.1 编制依据115 14.2 基础数据115 14.3 生产成本估算115 14.4 财务评价115 14.5 不确定性分析116 14.6 评价意见117 附图：1 区域位置图 2 总平面布置图（方案一） 3 总平面布置图（方案二） 4 煤贮运系统总平立面图 5 工艺物料平衡图 6 热动力平衡图 7 气化单元工艺流程图 8 热回收单元工艺流程图 9 低温甲醇洗单元工艺流程图 10 硫回收单元工艺流程图 11 CO 深冷分离单元工艺流程图 12 甲醇合成、精馏、膜分离单元工艺流程图 13 水量平衡图 14 电气主接线图 - 1 - 1.总论 1.1概述 1.1.1 项目名称 、建设单位及项目类别 项目名称：惠生（南京）化学有限公司 20 万吨甲醇、29 万吨 CO/年项目 建设单位：WISON GROUP HOLDING LIMITED 项目类别：外商独资经营企业，注册资本金二千九百六十（2960）万美元 项目地址：江苏省南京市六合区长芦镇方水路 1.1.2 编制依据 （1）上海惠生化工工程有限公司与华陆工程科技有限公司签订的编制 项目可行性报告协议。 （2）南京化工园区提供的园区基础条件。 （3）与 BOC、Celanese 会谈的资料。 1.1.3 编制原则 （1）采用国内外经实践证明为成熟、先进、可靠的工艺，确保装置一 次投产成功，并能长周期运行。 （2）低投资、低消耗前提下达到低能耗、低成本。 （3）在可靠的前提下，尽可能利用国产技术与设备。 （4）贯彻可持续发展战略，力求做到发展经济与保护环境同步， “三废”排放少，污染小。 （5）所选择的技术方案应是优化的方案，尽可能减少项目投资，提高 项目经济效益和抗风险的能力。 （6）设计贯彻工厂规模大型化、布置一体化、生产装置露天化、建筑 物轻型化、公用工程社会化的五化方针。 （7）严格执行国家有关法律法规，强制性设计标准及规范，保证工程 设计质量。 1.1.4 项目建设的背景 1.1.4.1 项目建设的背景 随着中国市场醋酸消费的增长，美国赛拉尼斯公司每年向中国销售成品 醋酸达 30 万吨。另外还向中国销售大量的醋酸后加工产品，如和中国烟草 公司签订的向中国出口三醋酸纤维素等产品。因此赛拉尼斯公司计划在中国 南京化工园区内建设一套60 万吨 /年的醋酸装置，而且该装置计划在6 - 2 - 年内产量达 120 万吨/年的醋酸产量。 赛拉尼斯的醋酸工艺是采用甲醇、CO 的羰基合成技术，因此要求有 可靠的 CO 气体的供应来源，并且每年的运行时间达8300 小时。基于以 上要求，惠生（南京）化学有限公司计划在同一化工园区内建设以煤为原料 采用德士古水煤浆气化技术生产CO 含量达 4547的粗合成气用于制 造 CO 气体，并同时用粗合成气和CO 制造过程分离的H2气体生产 20 万吨/年甲醇。 建设一套洁净煤气化装置用于生产CO 和甲醇，甲醇生产可完全利用 CO 深冷分离所产生的富氢气，其经济效益较佳。 若 20 万吨/年甲醇装置能满足我国甲醇不足和附近扬子石化公司对甲醇 的需求的情况下，在价格合理的情况下可以提供甲醇直接用于生产醋酸，减 少了仓储和运输的困难。所以建设一套联合生产装置不但供应了赛拉尼斯的 CO 气体，而且联产甲醇满足附近化工企业对甲醇的需求，是一个综合效益 较好工厂。 1.1.4.2 项目建设的意义 利用兖矿的高硫煤，采用先进的洁净煤气化技术和其它先进的工艺技术 建设以煤为原料生产甲醇和一氧化碳联合装置，以达到煤炭的综合利用，生 产高附加值化工产品的效果。 甲醇是重要的化工产品，是碳一化学的基础，甲醇后加工可以生产百余 种化工产品。甲醇又是重要的替代燃料，我国甲醇一直供不应求，连续几年 我国甲醇大量进口，以满足国内的需求。建设一氧化碳和甲醇联合装置，达 到经济、社会和环境效益最大的统一，其意义在于： （1）高硫煤能够得到充分利用，减少资源浪费。 （2）提供了可满足大型醋酸装置所需的CO 原料气，并生产甲醇满 足了该地区化工发展需要。 （3）做到了真正意义上的煤炭行业向高附加值化工行业方向的转化。 （4）满足国民经济对甲醇化工产品的需求，以减少进口国外甲醇对我 国的影响。 （5）有利于国家能源产业结构的调整，保持国民经济的可持续发展。 总之，本项目的实施，完全符合国家化工能源发展和高技术产业发展重 点规划，符合我国能源结构的调整和能源安全的发展方针。 - 3 - 该项目的实施是高起点、新技术、大型化，并有成熟的商业运行经验。 为了达到长周期，可靠供应CO 气体给 Celanese 醋酸装置，本项目采用 Texaco 水煤浆气化技术和Linde 低温甲醇洗净化技术。这些技术目前都是 世界上最先进、可靠的工艺技术。装置大量采用可靠的国内外最先进的运转 设备，材料和阀门及专利设备，保证装置长周期可靠运行。为了装置开车运 行一次成功，并按时向外供应CO 气体，本项目计划和美国伊斯曼公司合 作，利用他们丰富的技术和操作经验，以保证装置的可靠运行。 1.1.5 研究范围 本报告的研究范围是以兖矿集团高硫煤为原料建设年产29 万吨 CO 和 20 万吨甲醇装置，以及相配套的公用工程及辅助设施，主要包括： 1)煤贮运系统 2)粗合成气制备装置 3)低温甲醇洗净化装置 4)甲醇生产装置 5)CO 深冷分离及压缩 6)克劳斯硫回收装置 7)产品储运 8)中央控制室 9)给排水及污水处理 10) 总变电所及车间配电所 11) 中央化验室及气体防护站，环保监测站 12) 总图运输 13) 其它辅助设施 全部的投资估算及技术经济分析。 1.2研究结论 1.2.1 研究结论 通过市场分析，技术方案论证，厂址及技术经济分析，初步结论如下： 利用兖矿拥有的高硫煤资源，使用洁净煤技术，建设大型装置，生产高 附加值的甲醇和CO 产品，进而推动我国洁净煤生产系列高附加值的化工 产品的发展，是一个新兴的产业，不但可以提供化工生产所需原料，而且可 - 4 - 以为国家节约外汇，产生较为客观的经济效益和社会效益。 （1）利用洁净煤技术，以煤为原料，建设大型的CO 气体和甲醇生 产装置，是煤炭综合利用，提高附加值的有效途径，符合国家的产业政策、 能源和环境保护政策。 （2）所选厂址条件较优越，水电供应可靠，交通运输方便，原料供应 可靠，是建设化工装置的理想厂址。 （3） 拟建装置采用国际上先进的洁净煤气化、甲醇合成技术，技术 起点高，生产技术成熟可靠、先进、能耗低、产品成本低，竞争力强，有一 定的市场。 （4）技术经济分析，项目经济效益较好，内部收益率（税后）达到 13.07%，盈亏平衡点为56.63 %，说明此项目有一定的抗风险能力。 1.2.2 存在问题及建议 （1）洁净煤气化技术是一新型产业，国家应在政策上给予优惠，同时， 银行贷款应给以必要的支持。 附：综合技术经济指标 主要技术经济指标表 序号项目名称单位数量备注 1生产规模 甲醇万 t/a20.784 CO 气体万 t/a 29 硫磺万 t/a1.488副产 2年操作日天330 3主要原料 .燃料消耗 (1)原料煤（ 26060kJ/kg）t/a418560 (2)氧气（ 99.6Vol%）Nm3/a2.796108 (3)低压氮气（ 99.99%）Nm3/a0.96108 (4)添加剂t/a1816 - 5 - 序号项目名称单位数量备注 (5)碱（ 40 NaOH）t/a142 4主要公用工程消耗 (1)供水 新鲜水t/h410.5 (2)供电 需要容量kWH14377 (3)供汽 中压蒸汽 2.5MPat/h-25.8副产 低压蒸汽 0.5MPat/h-13副产 5三废排放 (1)废气m3/h190270 (2)废液t/h45.9 (3)废渣、灰t/a85500（干基） 6运输量t/a629473.8 其中运入t/a439500 运出t/a189973.8 7定员人125 其中：生产人员人76 管理人员人49 8总占地面积万米 2 17.8(267 亩) 9总投资万元96108 其中外汇万美元 （1 ） 建设投资万元90550 （2 ） 建设期利息万元3791 （3 ） 流动资金万元5888 12年均销售收入万元60008 - 6 - 序号项目名称单位数量备注 13年均总成本费用万元44164 14年均利润总额万元11121 15年均所得税万元2492 16年均税后利润万元8629 17贷款偿还期 人民币年7.57含建设期 外汇年含建设期 18投资利润率%11.10 19投资利税率%15.81 20内部收益率 (全部投资 ) 所得税前%14.71 所得税后%13.07 21净现值 所得税前万元14141（Ic=12%） 所得税后万元5171（Ic=12%） 22投资回收期 所得税前年7.84含建设期 所得税后年8.02含建设期 23盈亏平衡点 (BEP)%56.63 - 7 - 2.市场需求预测 甲醇是碳一化学的重要基础，又是重要的有机化工原料，具有广阔的市 场和需求。 2.1一氧化碳供应 CO 是羰基合成的主要原料，主要从天然气、石油、煤炭的部分氧化或 蒸汽转化制得。但因我国天然气、石油资源较为贫乏，价格昂贵。从煤炭制 取 CO 价格较低，而且原料供应可靠。因此很多工厂从煤炭的气化制得粗 合成气，再经净化、分离制得纯度较高的CO 气体。 粗合成气分离 CO 主要有 PSA 变压吸附，柯索布（ casorb）的化学 吸附和深冷分离等三种工艺技术。要满足赛拉尼斯羰基合成制醋酸所需大量 CO，采用 PSA 不合适，国内技术规模小。柯索布化学吸附也不合适羰基 合成技术，因而选用深冷分离技术。深冷分离技术可靠，价格较低也适用于 大型装置使用。 本装置采用深冷分离制得CO，通过管线直供赛拉尼斯的醋酸装置。 2.2甲醇市场预测 2.2.1 国内外市场需求预测 2.2.1.1 产品的现状及产品的主要用途 甲醇是重要的基本有机化工原料，它是碳一化学的基础，甲醇经深度加 工可生产百余种化工产品及衍生物。如：甲醛、甲基叔丁基醚 （MTBE）、醋酸、对苯二甲酸、二甲酯（DMT）、甲基丙烯酸甲酯 （MMA）、聚乙烯醇、甲胺、甲烷氯化物，硫酸二甲酯、二甲基甲酰胺 （DMF）等等。在有机原料范围内产量仅次于乙烯、丙烯及纯苯等基本化 工原料。 甲醇又是一种很好的有机溶剂和燃料。 总之，甲醇在化学工业、医药工业、轻纺工业以及能源、运输业、生物 化工上都有着广泛的用途，在国民经济中占有十分重要的位置。 2.2.1.2 产品市场供需现状 （1）世界甲醇产品市场供需现状 20 世纪 80 年代以后 ,世界工业发达国家推行汽油无铅化的环境保护政 策，使得以甲醇为原料的无铅汽油添加剂MTBE 得到开发和大量应用， 也使甲醇产量和消费量迅速增长。 - 8 - 2000 年全球甲醇生产能力为3803 万吨，需求量为2985 万吨。预计 到 2005 年生产能力将达到4294 万吨，需求量为3430 万吨；到 2010 年， 世界甲醇生产能力将为5099 万吨，需求量为4100 万吨。 从总体来讲，目前世界甲醇供需基本平衡，但不同地区情况各异。根据 现状和预测，加拿大、拉丁美洲、东欧、中东、非洲、大洋洲、甲醇供大于 求，而美国、西欧、亚洲甲醇供不应求，主要依赖进口解决。 目前世界甲醇生产能力分布大致为: 北美占 28，南美及拉丁美洲 占 15，东欧占 13，亚洲占 12，西欧占 11，中东占 11，大洋 州占 7，非州占 3，中东及中南美洲有大量丰富的天然气和油田气， 一些大型甲醇装置正在建设之中，预计上述比例将会发生变化。 全球各种原料生产甲醇的情况见下表： 年份总生产能力各种原料生产的甲醇产量 开工率 % 天然气重油煤及其它 总产量 19962932.184.32225 178967924718 19973198.181.02350.7175.165.52591.3 19983395.179.42448.5179.767.42695.6 19993497.680.12551.6180.867.72800.1 20003778.176.52637.2179.672.42889.2 20013841.177.72738.4178.167.02983.5 近年全球甲醇生产概况 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 19961997199819992000 年份 单位:万吨 生产能力产量 - 9 - 年份总生产能力 开工率 % 各种原料生产的甲醇产量 总产量 天然气重油煤及其它 20023841.179.82815.6176.472.53064.5 19962002 年全球总生产能力平均增长4.6%，总产量平均增长 3.7%。 90 年代以前，甲醇需求增长比较缓慢，自1990 年美国通过空气清洁 法以后，作为汽油添加剂的MTBE 的发展使甲醇消费量大增。1991 年 世界甲醇消费量为1829 万吨， 1995 年为 2455 万吨，净增量 600 多万吨， 1998 年为 2583。5 万吨，预计到 2005 年将达到 3430 万吨， 2010 年达 到 4100 万吨。目前世界甲醇的消费结构尚无明显变化，甲醛仍居甲醇消费 量的首位，其次是MTBE/TAME 和醋酸。 19902000 年世界甲醇的主要消费领域是用于生产下游产品甲基叔丁 基醚、甲醛、醋酸、对苯二甲酸二甲酯（DMT）、甲基丙烯酸甲酯以及 直接作燃料、溶剂使用，预计今后数年内全球甲醇的消费领域变化不大。 世界甲醇消费构成及预测见下表及图。 世界甲醇消费构成及预测 年份甲醛 MTBE/ TAME 醋酸溶剂 MMA 燃料 DMT 其它 199636.627.26.54.03.12.81.418.3 199736.126.97.24.03.02.91.318.4 199835.927.17.53.73.02.81.318.5 199935.327.08.23.93.02.71.318.5 200035.327.38.13.92.92.61.318.6 200135.227.08.83.82.82.41.318.6 200235.127.08.83.82.92.41.318.6 2000年全球甲醇消费构成 甲醛 35% MTBE 27% MMA 3% 溶剂 4% 汽油/燃料 3% 醋酸 8% DMT 1% 其它 19% - 10 - 近年来世界甲醇的需 求仍稳步增长，但各地区 的差别 较大，美国， 西欧和亚洲 仍是甲醇的最 大消费市场，亚洲是未来 几年甲醇消费增长最 快的地区。 1994 年亚洲进口甲醇约320 万吨， 2000 年进口量增加到470 多万吨，到 2005 年和 2010 年进口量分别将达到770 多万吨和 1250 多 万吨。 在亚洲国家中日本是甲醇消费大国，生产能力仅为19.6 万吨/年，且 近年无新建项目，主要依赖进口，1990 年进口 165 万吨， 1995 年进口 200 万吨， 2000 年日本停止生产甲醇，需求全部依赖进口，进口量约 204.3 万吨。 韩国甲醇生产能力约为40 万吨/年， 1995 年需求量 65 万吨， 2000 年需求量达到 109 万吨，短缺约 70 万吨。 印尼和马来西亚都有丰富的森林资源，在大力发展胶合板产业的同时， 也带动了加工板材用粘合剂的生产发展，因此对甲醇的需求将会不断增加。 （2）国内甲醇产品市场供需现状 a.国内甲醇生产情况 我国最近十几年来，在市场需求的推动下，甲醇工业发展迅速，现有生 产厂家近 100 家，但生产规模5 万吨级以上的不到20 家，而国外近几年 新建的甲醇生产规模一般为5080 万吨级，并且多建在富产天然气的国 家和地区。国内甲醇装置大部分为合成氨厂的联醇，由于规模小，造成生产 成本高，污染严重，开工率低，无法与进口甲醇竞争。 我国的甲醇生产装置中超过的15 万吨/年生产能力的仅有上海焦化有 限公司，四川维尼纶厂及大庆油田甲醇厂三家，10 万吨/年以上的 9 套； 5 万吨/年以上的 17 套，其余均为小装置。 2000 年我国甲醇总生产能力接 近 400 万吨/年，今后几年我国还将结合煤化工和天然气化工的发展，兴建 几套大型的甲醇生产装置，同时一些小甲醇装置将被淘汰。 我国甲醇产量 1995 年为 113.48 万吨， 1996 年为 141.19 万吨， 1997 年增加至 171.33 万吨， 1998 年为 148.87 万吨， 1999 年仅生产甲醇 124.4 万吨， 2000 年国内甲醇生产在利好的刺激下，产量大增，全年产量 达到 198.69 万吨，比 1999 年增加 60%。2001 年生产甲醇 206.48 万吨， 同比又增长 4.99%，2002 年大中型甲醇装置生产甲醇210.6 万吨，比上 年度又有所增加。 - 11 - 我国甲醇装置开工率一直很低。主要原因：一是近年来，国外一些规模 大的装置相继投产，甲醇生产成本下降，致使我国 甲醇进 口量逐年上升。 二是目前 国内甲醇总年 产能力虽达 400 万吨，但由于规模小、技术落后、 能耗高，实际生产量在190 万吨左右。由于国内生产的甲醇无法与国外甲 醇在价格上竞争，因此虽然国内甲醇生产能力从表面上看已能满足市场需求， 但由于生产成本高等原因，我国甲醇依赖进口的局面依然严重。 b.国内甲醇供需情况 我国甲醇消费构成预测见下表： 我国甲醇消费构成预测 （单位：万吨） 消费领域2005 年 衍生物261.2 甲醛115 聚乙烯醇3.6 醋酸47 甲胺15 MTPE38 对苯二甲酸二甲酯2.6 甲氯化物10 其它衍生物30 农药18 医药20 溶剂15 燃料35 其他25 合计374.2 随着我国经济的发展，近年来我国甲醇消费量增长较快，1980 年我 国甲醇消费量为26.91 万吨， 1990 年达到 68.32 万吨， 1999 年我国甲醇 表观消费量达到261.36 万吨， 2000 年又增加到 329.3 万吨， 2002 年国 内消费量达到 390.8 万吨，比 2001 年增加 10.06。今后随着甲醇下游产 品的开发，甲醇燃料的推广应用，甲醇的需求量还将大幅度上升。近年我国 甲醇的供需情况详见下表。 近年我国甲醇供需情况 （单位：万吨） - 12 - 年份能力产量进口量出口量表观消费量 199086.064.04.370.0568.32 199193.076.07.210.3782.84 1992106.587.115.880.02102.96 1993118.188.617.400.30105.70 1994130.0106.9612.324.37114.91 1995160.0113.4820.894.68129.69 1996294.0141.1941.090.04182.24 1997334.6174.3324.170.70197.80 1998359.9148.8769.102.88215.09 1999368.4124.10137.390.13261.36 2000400198.69130.650.04329.30 2001400206.48152.130.96357.65 c.进出口情况 1997 年起国家多次调整部分化工产品的进口关税税率，甲醇进口关税 一再下降，也刺激了甲醇的进口，其进口量1991 年为 7.21 万吨， 1995 年达 20.89 万吨， 1999 年高达 137.39 万吨，进口量已超过国内甲醇产量。 2000 年我国进口甲醇130.65 万吨。 2001 年我国进口甲醇152.13 万吨， 2002 年进口 180 万吨。我国甲醇主要进口国有沙特阿拉伯、新西兰、巴林、 加拿大、印尼等，主要出口国有韩国、日本、朝鲜等。 我国甲醇主要用于化学合成，其次是燃料和溶剂，近年来增长最迅速的 是化学品生产，甲醇衍生物生产发展迅速。目前，国内甲醇主要消费在甲醛、 MTBE、农药、对苯二甲酸二甲酯、甲基丙稀酸甲酯、聚乙烯醇、甲胺、醋 酸等行业。 1998 年我国甲醇消费结构为：衍生物占65%；农药占 8%； 燃料占 7%；医药占 6%；溶剂占 5%；其它占 9%。 未来我国甲醇市场主要取决于我国环保的有关政策及其实施进度，对 2010 年我国甲醇的需求量分析如下： 在有机化工原料方面预计会有适度发展，预计到2010 年甲醇用于生 产有机化工原料的用量约为150170 万吨。近年随着我国基本建设的不 断加强，甲醛消费量增长迅速，预计2010 年甲醛需求量将达到293 万 吨，届时消费甲醛达132 万吨， 2010 年我国醋酸的需求量将达200 万 - 13 - 吨，按甲醇羟基法占60%计，届 时将需求甲醇达100 万吨， 因此，乐观 地估计， 2010 年甲醇 在有机化工 原料方面的需求量将达250 万吨以上。 在精细化工方面预计2010 年甲醇使用农药34 万吨、医药 18 万吨、 染料 10 万吨、有机玻璃7 万吨、合成纤维和橡胶13 万吨，总量将达到 88 万吨/年。 甲醇制 MTBE：MTBE 是当前人们公认的高辛烷值汽油添加剂，它已 成为重要的石油化工产品。目前国外约有20%的甲醇用于生产MTBE， 随着我国环保措施的不断落实，无铅汽油产量必将迅速增加，对MTBE 的需求也将大增，预计2010 年 MTBE 对甲醇的需求量将达65 万吨左右。 在燃料方面的应用：随着我国经济的发展和人民生活的提高，我国对石 油产品的需求量不断增加，国内石油产品的产量远不能满足需要，从 2001 年以来我国每年进口石油都在60007000 万吨以上， 2002 年我国 实际进口石油达7000 万吨，预计 2005 年石油年需要量2.8 亿吨，自产 1.78 亿吨，进口 1.1 亿吨。我国汽车2000 年为 1600 万辆， 2010 年将达 到 3000 万吨，需汽柴油将达7200 万吨。 2010 年我国年缺石油将达到1.5 亿吨以上。一个国家石油进口量超过1 亿吨以上，需要庞大的军事、政治、 经济实力才能够保证安全供应。从国家长远的利益、国防安全和经济可持续 发展、从能源结构上要进行调整，要结合我国资源状况生产煤基油和石油替 代燃料。 我国是一个富煤、缺油气、少再生能源的国家，在未来100 年中只 有煤是 “百年安全能源 ”，煤炭将供应我国未来能源的75，而油气只 占 5。我国石油按年需要量只可开采11 年，按现在年产量可开采10 年，天然气为 30 年，而煤炭足可开采200 年以上，因此我国将率先进入 煤制清洁能源时代。以煤制油技术目前刚进入开发和实施阶段，其投资巨大、 技术要求高。甲醇作为替代燃料或掺烧汽油作能源，由于煤制甲醇投资较低， 技术成熟，成本较低，有其广阔的市场和发展前途。 甲醇是一种易燃液体，燃烧性能良好，辛烷值高，抗暴性能好，被称为 新一代燃料。甲醇掺烧汽油，在国外一般向汽油中掺混甲醇515%提 高了汽油的辛烷值，避免了添加四乙基铅对大气的污染。近年来，我国对掺 烧混汽油、纯甲醇汽车进行了大量试验，处于试用阶段。甲醇制二甲醚作民 - 14 - 用燃料、甲醇直接作民用燃料等灶具开发已获成功，也处于试用阶段。近来 汽油价格大幅上涨，而大 型甲醇装置的投产，使甲醇价格 下降，完全可 同汽油竞争， 为发展甲醇 燃料提供了机遇，其市场前景极为广阔。预计我 国 2010 年汽车保有量将达6000 万辆，需汽柴油7200 万吨，按掺烧 5（M5）的甲醇计算，需求量将达到360 万吨。 2005 年将需 200 万吨， 当然掺烧甲醇需要国家出台相关的政策和标准，还需要进一步推广和应用。 但以甲醇替代燃料是必然的发展趋势。 在国外，甲醇蛋白工艺已工业化，甲醇制乙烯、丙稀已进入实用化阶段， 甲醇作液体叶肥实验效果较好，甲醇在这方面也存在潜在的市场需求。因此， 预计到 2010 年我国对甲醇的需求总量将达到800 万吨左右。 我国加入 WTO 后国内的化肥工业将受到冲击，尤其是小化肥，从而影 响到联醇的生产，另外，小甲醇也将受到冲击。 根据以上市场供需平衡的预测分析，2000 年我国甲醇总生产能力约 400 万吨，产量 198 万吨，表观消费量约329 万吨，进口量达到130 多 万吨。依据预测2005 年需求量约 374 万吨， 2010 年需求量约 700 万吨， 而随着技术落后、能耗高、规模小、成本高的小甲醇装置的关闭，到 2005 年前后，我国甲醇装置生产能力将减少到200 万吨/年左右，供需矛 盾将十分突出，新建一批规模大、技术新、成本低的甲醇装置势在必行。为 此国内已有 10 家企业，拟建 10 套大型甲醇装置，预计总能力在370 万 吨/年左右。如果这些甲醇装置全部都能如期建成，在20052010 年期 间，国内甲醇总生产能力也仅为570 万吨/年左右，即使按80%的开工率 计算，产量约为460 万吨/年，不能满足 374700 万吨 /年的甲醇市场需 求，市场空间仍很大。 2.3产品价格的分析 2.3.1 甲醇产品价格分析 国外甲醇价格受原料价格及甲醇需求的影响很大。1994 年由于美国 经济复苏，带动甲醇的需求激增，致使价格一路上扬，亚洲市场每吨甲醇现 货售价达到 450500 美元，欧洲达到650680 德国马克。 1995 年国际 市场需求矛盾减缓，价格又有下降。1996 年甲醇价格波动不大，与 1995 年持平。从 1997 年底四季度开始，甲醇价格逐步下降，1998 年底 国际市场甲醇售价每吨仅为87105 美元。 1999 年随着亚洲经济危机的 - 15 - 结束，世界及亚洲地区的经济形式明显好转，带动甲醇国际市场价格又逐步 回升， 2000 年四季度美国 海湾甲醇价达到230240 美元 /吨。2001 年下 半年价格有所回落。 我国甲醇市场受国际市场影响较大。1994 年我国调整原油、天然气、 成品油和粮食的价格，使国内甲醇生产成本上扬。同时国际市场行情上涨， 导致国内甲醇价格上升，供应紧张。1995 年上半年最高价达到4200 元/ 吨，西南、华南地区创下4800 元/吨的纪录，下半年甲醇市场价格又直线 下降，年底跌到2100 元/吨左右。 1996 年国内甲醇市场一直没有好转。 1997 年国际市场甲醇价格上涨，进口减少，国内甲醇价格一度反弹到 25002600 元/吨，但下半年甲醇下游产品需求不旺，价格重新回落到 2200 元/吨左右。 19981999 年国内甲醇市场持续低迷，价格一度跌至 1200 元/吨左右。 1999 年二季度以后，国内一些中小甲醇装置停产或减产， 使得甲醇产量相对减少，而且国家出台了扩大内需，促进国民经济发展的一 系列措施，刺激了国内生产的发展，使甲醇下游产品对甲醇的需求逐步增加， 同时受国际市场的影响，需求旺盛势头一直不减，价格迅速上扬。2000 年国内市场甲醇出厂价为18002000 元/吨，最高达到 2350 元/吨左右。 2001 年是甲醇价格走低的一年，受世界经济趋势走弱的影响，全年价格的 下降幅度达到 50%，11 月份的价格约为1300 元/吨。 2002 年 5 月，全国 甲醇平均价格上涨到18002000 元/吨。2003 年 2 月以来甲醇价格大幅 上涨，平均价格上涨到2800 元左右；甲醇价格走高的原因主要是国外甲 醇价格上涨了 30以上，美国以达260 美元/吨，欧洲达 250 美元 /吨； 国外甲醇价格上涨的原因与世界甲醇最大的供应商Methanex 恰好大幅减 产有关，其 2003 年产量仅为 100 万吨，下降幅度达58.8，使甲醇价格 不断上升；而甲醇下游产品价格也出现了与甲醇同步升高的趋势。 2.3.2 甲醇产品价格的稳定性及变化趋势预测 甲醇价格主要与国际市场行情和国内需求量的变化有直接的关系， 2002 年下半年到现在，甲醇价格不断上涨，国际原因主要与伊拉克战争原 油价格的上涨和国际几家大型甲醇工厂的停产检修有关，国内原因自 2002 年下半年我国经济持续高速增长与甲醇有关的各类化学品需求旺盛， 特别是汽油价格上涨后，汽油中添加甲醇的数量增加，甲醇供不应求，价格 暴涨。但随着国际油价随着伊拉克原油增产而降低，国内已有的甲醇厂开足 - 16 - 马力增产，以及一些甲醇厂的投产，甲醇价格将会下降。但下跌空间不大， 估计会在 14501600 元/吨之间 波动。 - 17 - 3.产品方案及生产规模 3.1产品方案 根据市场平衡和获得最大的经济效益，生产装置应以最佳的经济规模进 行设置。 根据市场预测 2005 年我国甲醇需求预测为374 万吨，而装置生产能 力为 340 万吨。但由于其中部分为小型生产装置、生产工艺落后，生产成 本较高，应予淘汰，实际生产能力为230 万吨/年，。因此甲醇实际缺口 150 万吨以上。 本装置考虑到同时生产甲醇和CO 气体两种产品。 供给 Celanese CO 气体的供应量将从第一年的15 万吨/年增加到第五年的30 万吨 /年， 用甲醇生产量进行调整氢气平衡以实现碳利用率最高的优化状态，甲醇的规 模 20 万吨/年为宜。 3.2产品、副产品名称和规格 3.2.1 产品 （1）甲醇 质量标准 GB33892 优等品或美国联邦AA 级 甲醇 99.85%(wt) 密度 0.7910.792 高锰酸钾试验 50 分钟 水份 0.1%(wt) 酸度（以 HCOOH 计） 0.0015%(wt) 羰基化合物含量（以CH2O 计） 0.001%(wt) 蒸发残渣含量 0.001%(wt) （2）CO 气体 组成 ： CO 98.69%(Vol) N2+CH4+Ar 1.31%(Vol) S 0.1PPm 压力：3.5MPa(G) 温度：40 3.2.2 副产品 - 18 - 硫磺 质量标准 GB 244992 优等品 硫 99.9%(wt) 灰份 0.03%(wt) 酸度 0.003%(wt) 砷 0.0001%(wt) 铁 0.003%(wt) 有机物 0.03%(wt) 水份 0.1%(wt) 3.3生产规模和操作天数 3.3.1 产品生产规模 甲醇 20 万吨 /年 CO 气体 29 万吨 /年 3.3.2 副产品产量： 硫磺 14880 吨/年 3.3.3 年运行总天数 330 天（8000 小时） - 19 - 4.工艺技术方案 4.1工艺技术方案的选择 4.1.1 原料路线的选择 选择生产甲醇和制取CO 气体的原料，可以从原料储量、现有生产能 力、成本、投资费用与技术水平等来综合考虑。 从技术水平上看，以煤或天然气、重油等为原料制合成气的生产工艺都 比较成熟，国内外都有工业化装置在运转。 由于以煤为原料生产合成气的成本低，中国有丰富的煤炭资源，煤制 CO 气体的技术方案也是成熟的，所以本可研报告甲醇和CO 气体的制备 采用以煤为原料。 新的洁净煤气化技术可使大型甲醇和CO 气体制备装置能够做到低成 本、低能耗、低污染，其产品具有较强的竞争能力。 4.1.2 国内外工艺技术概况 4.1.2.1 甲醇及合成气制备国内外工艺技术概况 （1）气化 a）国外工艺技术概况 以煤为原料的气化方法主要有固定床和流化床、气流床等。 固定床气化技术 固定床气化技术在我国运用较广，较为先进的有鲁奇（Lurgi）气 化技术，在我国建有3 套装置。该技术虽然能连续加压气化，但由于气化 温度低，生成气中甲烷含量大，同时生成气中含苯、酚、焦油等一系列难处 理的物质，净化流程长；尤其是该技术只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利 用率低，大量筛分下来的粉煤要配燃煤锅炉进行处理。 流化床气化技术 流化床气化技术主要有德国温克勒（winkler）流化床粉煤气化技术。 该技术压力较低，建有生产燃料气的装置，目前没有生产合成气的装置。 气流床气化技术 气流床气化技术有美国德士古气化（Texaco）技术和荷兰壳牌谢尔 （shell）粉煤加压气化技术。 德士古气化技术属于气流床气化技术，是美国德士古（Texaco）公 司根据油气化技术的思路开发出来的。它是在煤中加入添加剂、助熔剂和水， - 20 - 磨成水煤浆，加压后喷入气化炉，与纯氧进行燃烧和部分氧化反应。气化温 度 13001400，气化炉无转动部件。对于生产合成气的气化炉，大多采 用急冷流程。该技术由于是水煤浆进料，大量水份要进行气化，因而煤耗和 氧耗均较高。但它有以下优点： 单台炉处理煤量大，生产能力高； 气化压力高，甲醇合成气压缩功耗省，可实现等压合成； 有效气（ CO+H2）含量高，适于作合成气； 煤的适应性宽，可利用粉煤，原料利用率高； 三废量小，污染环境轻，废渣可用于水泥原料； 该技术在世界上已有7 套装置运行，在我国有四套装置运行。 德士古气化技术在我国使用最多，鲁南化肥厂、上海焦化厂三联供装置、 淮南化肥厂、渭河化肥厂均以水煤浆气化技术进行改造或扩建。 谢尔气化技术是荷兰谢尔公司多年开发的一种先进的气化技术，该技术 采用纯氧、蒸汽气化，干粉进料，气化温度达14001700，碳转化率 达 99%，有效气体（ CO+H2）达 90%以上，液态排渣，采用特殊的水冷壁 气化炉，使用寿命长。采用废锅流程，可副产高压蒸汽。采用干粉气化，氧 耗量较低。但需要氮气密封，气化压力不能太高；气化炉（带废锅），结构 复杂庞大；设备费及专利费均较高。该技术目前只有一套大型装置运行，用 于联合循环发电，工业化的经验不多，技术须全面依赖进口，国内技术支撑 率低，有一定风险。 国外大型气化技术比较表 项 目Texaco 法Shell 法Lurgi 气化压力2.76.52.04.03.0 气化温度 1300140014001600850 单炉最大能力 吨煤/天 50020002000600 气化炉型式热壁式、单喷嘴冷壁炉、四喷嘴热壁炉 进煤方式 水煤浆浓度 60%泵送 煤粉用氮气输送 粒度 90%9990 有效成份（CO+H2）较高 80%高 90%68% 氧气用量高较低较低 工业化装置数71多 在中国的工业装置4/2 b）国内工艺技术概况 固定床气化 固定层间歇气化技术，该技术投资低，技术成熟，目前我国小氮肥、小 甲醇厂 90%以上采用该工艺生产。 该技术气化效率低，单炉产气量少，常压间歇气化，吹风过程中放空气 对环境污染严重，每吨合成氨的吹风放空气量达28003100 立方米。该 技术在国外已被淘汰。 国内固定床气化还有富氧连续气化技术，虽然该技术连续气化无吹风气 排放，污染较少，但只能采用焦炭或无烟煤作原料，原料价格高；且生成气 中甲烷含量高，不适合做合成甲醇的原料气。 流化床气化 国内流化床气化主要有中科院山西煤化学研究所开发的灰熔聚流化床粉 煤气化技术 ，该技术可用多种煤质作原料，如烟煤、焦炭、焦粉等，使用 粉煤在 10001100下气化，固体排渣，无废气排放。该技术工业示范装 置已于 2001 年在陕西城固氮肥厂建成，小时耗煤量4 .2 吨。其煤种适应 性广，操作温度为10001100，反应压力为 0.03MPa(G)。气化炉是一 个单段流化床，结构简单，可在流化床内一次实现煤的破粘、脱挥发份、气 化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解。带出细粉经除尘系统捕集后返回气 化炉，再次参加反应，有利于碳利用率的进一步提高。产品气中不含焦油， - 22 - 含酚量低。碳转化率为90%。合成气中（ CO+H2）为 6872%，有效气 体成分较低。 气流床气化 我国煤气化技术科研人员经过多年努力研究，开发出了具有中国知识产 权的洁净煤气化技术。华东理工大学会同鲁南化肥厂等单位合作开发了水煤 浆四喷嘴撞击流气化技术，该技术氧耗、煤耗比德士古气化技术低，碳转化 率可达 98，有效气体成分（ COH2）8385，这些指标均比德士古 气化技术高。采用该技术建立的日处理煤量20 吨的工业性试验装置已运 转 400 小时以上，并经过72 小时考核，取得了国家专利，经过科技部组 织的评审与验收。现正在设计、建设中，由于该技术中试试验时间较短，大 型装置未投产验证，有一定的风险；气化炉烧嘴较多，停车检修或更换烧嘴 时影响面较大，由于采用四喷嘴，需要配多台高压煤浆泵及相应管线，加之 炉体加长，气化流程中增加了分离器等，故投资与采用德士古水煤浆气化技 术（计入德士古专利费后）相差不大。 原化工部临潼化肥研究所（现西北化工研究院）早在60 年代末就已 开展水煤浆纯氧气化的研究，70 年代初建立日处理50 吨的气化装置。 从水煤浆制备、纯氧气化、灰水处理等试验中取得工艺流程的优化，最终工 艺条件的选择、设备材料的选择、自动控制，软件开发等一系列工程数据。 为配合水煤浆气化的研究试验工作，洛阳材料研究所研究制成了水煤浆气化 的耐火砖，原化工部化工机械研究所开发了二流道、三流道的烧嘴，重庆热 工仪表研究所开发了适于水煤浆气化的测温度计等。这一系列科研成果得到 了化工部科技司、国家科委的大力支持和技术鉴定，为今后我国水煤浆气化 工程应用奠定了基础。 水煤浆气化技术经过我国有关科研、设计、生产、制造部门的多年研究， 已基本掌握该技术，并能设计大型工业化装置，国产化率达90%以上， 技术支撑率高，生产管理经验多，风险少，可做为本次可研的首选工艺技术。 考虑到国产水煤浆气化技术工程放大有一定难度，为保证甲醇装置生产 的可靠性及提供CO 气体的连续性，本可研报告选用德士古水煤浆气化技 术。 - 23 - （2）净化 采用水煤浆气化工艺生产的粗煤气中除含CO、H2、CO2外，还有少 量 H2S、COS、CH4、N2，微量的氨等成分。硫化物、重金属镍等对甲醇合 成催化剂是毒物，必须除去。还有生产CO 气体，必须除去粗合成气中的 CO2，方可进入 CO 深冷分离装置制取CO 气体。 a）变换 水煤浆气化气中CO 高达 4447%，H2量只占 3436%。 当生产 29000Nm3/hCO 气体时， CO 深冷分离返回的富H2气与甲醇 合成净化气直接汇合，满足甲醇合成新鲜气的要求，直接进入甲醇合成回路。 当惠生不提供 CO 气体给 Celanese 时，气化产生的粗合成气全部生产 甲醇时，需要 CO 变换装置，来调节合成气的组成，以满足经过净化后， 甲醇合成新鲜气的需要。此时需变换的气量约占总气量的48%左右。 采用耐硫变换时，由于水煤浆气化粗合成气经洗涤后含尘量 12mg/m3（标），温度约为242，并被水蒸汽饱和，水汽比约为 1.5，直接经过加热提温后即可进入变换，不需再补加蒸汽；流程短，能耗 低，故水煤浆气化配耐硫变换是最佳选择。 b）脱硫脱碳 从国内外煤气化装置中所采用的脱除酸性气体的工艺来看，低温甲醇洗 (Rectisol)和 NHD(或 Selexol)较常见。 低温甲醇洗 (Rectisol)工艺是采用冷甲醇作为溶剂脱除酸性气体的物理 吸收方法，是由德国Linde 公司和 Lurgi 公司联合开发的一种气体净化工 艺。该技术成熟可靠，能耗较低，气体净化度高，可将CO2脱至 20PPm 以下， H2S 小于 0.1PPm。 NHD(或 Selexol)同低温甲醇洗一样，同属物理吸收，其对 CO2、H2S 等均有较强的吸收能力，可将CO2脱至 0.1%以下， H2S 小于 1PPm。 目前世界上大型煤气化装置产生的合成气净化采用低温甲醇洗技术较普 遍，采用 NHD 技术的装置很少， NHD 净化大都用于中小型装置。 采用低温甲醇洗净化吸收部分采用双塔分别净化甲醇合成气和CO 制备所需的合成气，再生部分合为一起的净化技术。 - 24 - c）丙烯压缩制冷 低温甲醇洗净化工艺需外供冷量，提供冷量的技术较多，较常用的有 溴化锂吸收制冷技术，适用于提供5-10冷量；氨压缩制冷技术，适用 于提供 5-35冷量；丙烯制冷技术，适用于提供-25-45冷量；乙烯 制冷技术，适用于提供 -35-55冷量等等。我们准备采用的低温甲醇洗技 术需要 -40冷量移出反应热，所以采用丙烯压缩制冷技术比较合适。 （3）甲醇合成及精馏 a）甲醇合成 甲醇工业始于本世纪初，到本世纪六十年代，甲醇工业取得重大进展。 1966 年英国 ICI 公司