（技术经济及管理专业论文）高碳天然气化工综合利用的技术经济分析.pdf

摘要 高碳天然气化工综合利用的技术经济分析 摘要 高碳天然气含较高比例的二氧化碳，为非常规天然气资源，难以直接 作为燃料；若对其脱碳转变为常规天然气，则难以避免脱除的二氧化碳导 致的环境污染问题及天然气的利用效率问题。本文研究基于东北某气井产 出的含二氧化碳2 0 左右的天然气，探讨其化工综合利用的技术经济分 析，以期有效利用这一类非常规天然气资源，以满足国民经济发展对资源 的迫切需求。 本文以工程项目的技术经济分析和评价方法及价值工程理论为依 据，从两个视角分析该高碳天然气的综合利用：一是将这种高碳天然气经 过脱碳工艺转变为常规天然气，对脱除的二氧化碳进行物理应用或者化工 应用，分别分析两种应用的技术经济性；二是利用循环经济及产品链的概 念，根据该天然气中碳氢比例特点分析其化工综合利用途径。通过分析表 明该天然气资源的化工利用具有较好的技术经济效益与社会效益。 文中进而针对该天然气中所含的二氧化碳比例能够弥补一般天然气 缺碳多氢的缺点，适合于由天然气制丙烯过程中补碳的需要，确定了高碳 天然气到丙烯的产品链，利用态势矩阵分析法，对天然气制丙烯的不同化 工利用途径进行技术经济分析，提出了一条最具经济效益和环保效益的化 工路线，实现对这种高碳天然气的综合利用。 北京化_ t 人学硕l ：学位论文 关键词：非常规天然气，高碳天然气，化工综合利用，技术经济分析 i i a b s t r a c t h i g h c a r b o nn a t u r a lg a su t i l i z 们【1 i o no f t e c h n i c a la n de c o n o m i ca n a l y s i s a b s t r a c t h i g h - c a r b o nn a t u r a lg a sc o n t a i n sah i g hp r o p o r t i o no fc a r b o nd i o x i d e s u c hg a sc a nb ed i r e c t l yu s e d ，o rc a nb eu s e df o rc o m m e r c i a lo rc i v i l i a nf u e l g a st h r o u g hs i m p l ed e c a r b o n i z a t i o n h i g h - c a r b o nn a t u r a lg a sc o n t a i n sah i g h p r o p o r t i o no fc a r b o nd i o x i d ea sn o n c o n v e n t i o n a ln a t u r a lg a sr e s o u r c e s ，a n di t i sd i f f i c u l tt ob ed i r e c t l yu s e da sf u e lg a s ；i fb e i n gt u m e di n t oc o n v e n t i o n a l n a t u r a lg a s ，i tc a nn o ta v o i de n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nc a u s e db yt h ec a r b o n d i o x i d eo rn a t u r a lg a se f f i c i e n c yp r o b l e m i nt h i s p a p e r , w es t u d yt h e c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o nc h e m i c a l l yb a s e do nag a sp r o d u c t i o ni nn o r t h e a s t w h i c hc o n t a i n sa b o u t2 0 c a r b o nd i o x i d ei no r d e rt oe f f e c t i v e l yu s i n gt h i s t y p eo fu n c o n v e n t i o n a lg a sr e s o u r c e st om e e tt h eu r g e n td e m a n do fn a t i o n a l e c o n o m i cd e v e l o p m e n tf o rr e s o u r c e s i nt h i sp a p e r , w ea n a l y s et h eu t i l i z a t i o no fn a t u r a lg a sw i t hh i g hc a r b o n d i o x i d eb yt w oa s p e c t s ：f i r s ta s p e c t ，t u m i n gt h i sh i g hc a r b o nd i o x i d eg a si n t o c o n v e n t i o n a ln a t u r a lg a st h r o u g ht h ed e c a r b u r i z a t i o n ，t h e nu s i n gt h ec a r b o n d i o x i d er e m o v a lp h y s i c a l l yo rc h e m i c a l l y ；s e c o n da s p e c t ，a n a l y s i n gt h e c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o nc h e m i c a l l yb a s e do nt h eh i g h c a r b o nn a t u r a lg a s i i i 北京化t 大学硕十学位论文 c h a r a c t e r i s t i c s t h ea n a l y s i ss h o w st h a tt h ec h e m i c a lu t i l i z a t i o no fn a t u r a lg a s r e s o u r c e sh a sb e t t e rt e c h n i c a la n de c o n o m i cb e n e f i t sa n ds o c i a lb e n e f i t s h o w e v e rt h i s h i g hc a r b o nd i o x i d em a k e su p al a c ko fc a r b o no f c o n v e n t i o n a ln a t u r a lg a s ，i np a r t i c u l a r , i ti sc o n s i s t e n tw i t ht h er e q u i r e m e n t so f a d d i n gc a r b o ni nt h ep r o c e s so ft r a n s f o r m a t i o no f n a t u r a lg a st op r o p y l e n e ，s o t of u l l ym a k eu s eo fc a r b o nd i o x i d ea n dt h i st y p eo fn a t u r a lg a sr e s o u r c e s i n t h i sp a p e r , w ef i n dap r o d u c tc h a i nf r o mh i g h c a r b o nn a t u r a lg a st op r o p y l e n e ， a n d s t e m m i n g f r o mt h i s v i e w p o i n t ，t h i sp a p e ra n a l y z e d t h ew a yo f c o m p r e h e n s i v ec h e m i c a l l y u t i l i z a t i o no fh i g h - c a r b o nc o n t e n tn a t u r a lg a s ， a l o n g w i t ht h e p r o p o s a l o fc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o n c h e m i c a l l y o f h i g h - c a r b o nn a t u r a lg a s k e yw o r d s ：u n c o n v e n t i o n a ln a t u r a l g a s ，h i g h c a r b o n n a t u r a l g a s ， c o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n c h e m i c a l l y ,a n a l y s i s o f t e c h n i q u ea n de c o n o m y i v 北京化工大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者签名：至鳘煎圣 日期： 垫! 攀耻里 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大 学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用本授 权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 作者签名：至基邀 日期： 丝尘墼旦型旦 翮签名：貉丝日期：逊掣蝴 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 能源在国民经济中具有特别重要的战略地位。我国目前能源供需矛盾尖锐，结构 不合理；能源利用效率低；一次能源消费以煤为主，化石能源的大量消费造成严重的 环境污染。天然气是一种清洁、高效的能源，与煤和石油相比，天然气在使用时不仅 排放的s o x 、n o x 、c o 量最少，而且排放的c 0 2 量也最少；天然气不仅是一种重要 的能源，还是一种用途广泛的化工原料。天然气化工经过将近一百多年的发展，已成 为化学工业的重要组成部分。 近年来，在国家天然气利用政策的引导下，天然气消费结构不断优化。国家发展 改革委曾经发文，明确将天然气利用领域归纳为四大类，即城市燃气、工业燃料、天 然气发电和天然气化工。通过天然气消费结构的不断优化，城市燃气和发电用气明显 增加，工业燃料和化工原料用气逐步减少。天然气生产与消费的矛盾日益凸显，而为 数众多的非常规天然气气罔等天然气能源资源却一直得不到有效利用。因此，研究非 常规天然气资源的综合利用具有极大的经济效益和社会效益。 高碳天然气作为一种非常规天然气资源，因其二氧化碳含量过高而无法直接作为 燃料气加以利用。能源供需矛盾的加剧及对非常规天然气资源利用的迫切需求使对这 种高碳天然气综合利用的研究更加具有现实意义。目前，国内外对于这种高碳天然气 资源的利用仅是将脱出的二氧化碳直接排放到大气中，这种做法不仅污染环境，还造 成了二氧化碳资源的浪费，显然不是该非常规天然气资源利用的最佳途径。因此，高 碳天然气资源的化工综合利用将具有极大的经济效益和明显的环保效益。本文针对东 北某地高碳天然气资源，进行技术经济分析，从而选择适宜的综合利用途径。 1 2 研究意义 天然气是重要的能源资源，是重要的化工原料和清洁能源。典型的天然气组成如 表1 1 所示。 表1 - 1 典型的天然气气体组分 t a b l e1 - 1t y p i c a lc o n t e n t so fn a t u r a lg a s 组分c h 4c z h 6c 3 t t 8h 2 s c 0 2n 2 含量( 体积分数，) 9 6 20 4 50 10 0 23 2 微量 北京化工人学硕- 上学位论文 世界各地尚有大量的非常规天然气资源。本文研究基于东北某气井产出的高碳天 然气，探讨该天然气资源的有效利用。该天然气的组分如表1 2 所示。 表l - 2 东北某气井天然气气体组分 t a b l e1 - 2c o n t e n t so fn a t u r a lg a si nn o r t h e a s t 组分 c h 4c 2 h 8c 3 1 1 8c 4 h l oc 0 2n 2 含量( 体积分数，) 7 2 7 30 9 60 0 60 0 22 1 8 34 4 0 通过对表1 1 和表1 2 的比较分析，可以看出，东北某气井产出的天然气中二氧 化碳的含量高达2 1 8 3 ，这种天然气难以直接作为燃料；如果将其中的二氧化碳分离， 分离出的二氧化碳是破坏大气层的温室气体，不能直接向大气排放。因此，必须研究 这种天然气中二氧化碳资源综合利用的途径，以有效利用这种非常规天然气资源。本 文的研究将为类似高碳天然气的综合利用提供一种思路，为当地及国家的经济发展服 务，更重要的是提供了一种基于循环经济理念的绿色利用路线，在提高资源利用效率 的同时，实现环保效益最大化。 1 3 研究思路和方法 高碳天然气的利用思路有两种：一是将其中的二氧化碳脱除，将天然气作为燃料 或者加工成化工产品，二是根据这种高碳天然气的特点直接加以利用，寻求最具技术 经济性的化工综合利用途径。本文基于这两种思路的研究方法如下： l 、通过调研和查阅文献资料，了解目前工程项目特别是化工项目的技术经济分 析和评价方法，还要了解价值理论的含义、基本工具、核心、关键点，以及在化工领 域资源有效利用方案选择中的应用，为高碳天然气综合利用的途径选择提供依据。 2 、研究高碳天然气的区域分布特点及目前对这种天然气的利用情况。 3 、研究目前高碳天然气中c 0 2 的各种脱除工艺及各种工艺的技术经济分析和比 较。 4 、分析目前对c 0 2 的综合利用状况及市场情况，并提出结论和建议。 5 、从循环经济及产品链角度分析高碳天然气的利用途径。 6 、在选定高碳天然气的利用途径之后，分析达到这种利用途径的各种工艺路线， 通过s w o t 分析矩阵的方法选择一条最具有竞争力的工艺路线。 7 、最后，针对这种高碳天然气的化工综合利用提出结论和建议。 2 第一章绪论 1 4 创新点 1 、高碳天然气是一种非常规天然气。目前，对这种天然气的利用仅限于将天然 气与其中的二氧化碳进行分离。本文从综合利用的视角对这种高碳天然气进行分析， 利用循环经济及产品链的概念，对不同利用途径进行技术经济分析。 2 、利用s w o t 分析法对能够实现这种路线的三种工艺进行分析比较，提出了一 条技术经济性具有竞争力的工艺路线。 3 、将国内外先进的技术经济评价指标用于本文的项目中作为参考依据。 第二章相关文献综述 第二章相关文献综述 2 1 相关技术经济评价方法 现代意义上的对工程项目进行分析、评价的方法产生于2 0 世纪3 0 年代，在西方 经过了4 0 多年的发展。随着2 0 世纪7 0 年代我国经济的对外开放，项目可行性研究 和项目评价进入我国。在我国的化工类固定资产投资决策中，建设项目的可行性研究 和项目评估已基本走向正轨，为我国的化工建设作出了积极贡献。随着投资体制改革 的进一步深入，国家直接投资支持的大中型项目越来越少，大多数化工建设项目都是 通过多种资金渠道加以建设的。与此同时，具有多种经济成份的地方企业、乡镇企业、 科技产业开发计划项目等大量中小型项目迅猛发展。在市场经济条件下，如何开展项 目评价工作就是一个比较大的问题。在经济全球化和信息网络化的大环境下，项目评 价工作应当适应国际规则。 2 1 1 战略评价 2 1 1 1 项目选题战略 首先选择的项目要符合国家发展方针。我国实行社会主义市场经济体制，国家要 对整个国民经济的发展进行综合平衡宏观调控。因此，项目的选择必须符合国家总的 发展方针和政策。国家长远规划、地区和行业总体规划、国家和地区的产业政策等是 国家方针、政策的具体体现，在宏观上必须遵循，并作为选题的重要依据。 其次所选项目要立足当地资源，发挥自身优势。结合项目所在地的资源条件，发 展具有潜在发展优势的、能推动地区经济或能形成支柱产业的项目，也就是所谓的优 势选择战略。主要从以下几个方面考虑：自然资源优势、区位优势、技术和人才优势。 2 1 1 2 项目规划战略 在项目选题战略评价完成之后，项目本身的投资战略和项目实施中关系到项目成 败的关键问题应加以解决。主要表现在以下几个方面： 基本战略思路：就项目本身而言，只要能达到投资者预期的产量、销售收入、利 润和技术指标，项目就算可行了。但是从有远见的企业家角度或从国家、地区的角度 来说，应考虑得更为长远一些。企业应从提高整体竞争优势考虑，从技术现代化、规 5 北京化_ t 大学硕十学位论文 模合理化、成本最低化考虑，应以核心产品为龙头，带动上、下游产品的开发，聚合 成大产业集团或形成地方支柱产业的战略构想。项目最好能成为集团公司发展蓝图相 关联的一部分，如纵向一体化或相关产品多元化等。 效益最佳组合( 综合效益较好) ：拟建项目不仅要投资省、见效快或产值、成本、 生产效率、利润等单一指标力求最好，还应当是技术和经济方面的最佳组合，且风险 相对较小。从整个社会的角度看，项目应具有较佳的社会效益和生态环境效益，达到 政治、经济、技术、社会、环境的统一，综合效益最佳。如果仅从经济、技术角度考 虑，同样可能会导致项目失败。 竞争与应变( 未雨绸缪) ；因为企业总是在不断变化且充满竞争的市场环境中谋求 生存和发展，既有取得资源的竞争，又有产品销售的竞争。如何应对变幻莫测的全球 化市场，存在何种风险，在项目决策时应充分考虑，并作出应对方案。 成本领先战略：化工产品的节能降耗是降低产品成本的关键。在项目新建时应采 用行业成熟、先进的技术，在进行局部技术经济分析的基础上选用主要设备，要从企 业的整体和长远考虑，而不是仅考虑新建项目的投资额。应对各种工艺流程作对比分 析，采用满意的工艺方案。 联合与合作战略：项目的成功，涉及到多方面的条件，从原料和辅助材料的供给、 公用工程的配套及投资资金等的取得，缺一不可。如由拟建项目总揽一切，自我开发、 自我配套，不仅难以确保重点，而且在力量、时间、资金上都难以保证。如果能在互 利互惠原则下通过协作和联合战略完成项目实施，比如成立控股公司或合资经营进行 技术合作、原料生产合作、产品销售合作等，可以节省不菲的费用。 2 1 2 市场分析与预测 在项目评价中，市场分析就是通过市场调查掌握拟建项目所需的生产资料和原材 料、燃料的来源、价格的涨跌趋势：掌握拟建项目产品的品种、规格和需求量的变化 情况。从而确定生产规模、产品方案和工艺流程以及进入市场的设想和措施。市场分 析是决定项目取舍的前题。拟建一个项目，首先必须解决产销什么、产售多少的问题， 这就要通过市场分析来了解市场的需要。再者要保持拟建项目的稳定性，也要通过市 场分析，详细掌握市场营销活动的因素及其变化规律，才能在变化的市场中变中求稳。 另外，还可以通过市场分析研究潜在商品的需求量，丌拓潜在市场。市场分析不仅关 系到项目的效益，还关系到企业的生存。市场分析的广度和深度是项目评价结论j 下确 与否的重要因素。因此，在项目评价过程中，市场分析是非常重要的。 市场预测与市场分析是紧密相连的，市场预测就是运用科学方法，对影响市场供 求变化的诸因素进行分析研究，分析其发展趋势，掌握市场供求变化规律，并作出分 6 第二章相关文献综述 析判断。在进行项目评价时，主要是对产品需求量的预测。一般来说，市场分析与预 测主要包括以下方面的内容： l 、市场需求分析与预测。对于建设项目来说，市场需求主要是考虑国内外哪些 国家和地区、哪些行业需要该项目生产的产品，需求量是多少，现在这些行业生产状 况及发展趋势。 2 、市场容量分析。市场容量是指一定时期内市场对某种产品需求量的最大限度。 正确估计市场容量是企业拟定产品方案、生产规模和销售计划的依据。 3 、潜在市场分析与预测。潜在市场是生产企业确定发展战略的基础。 4 、产品市场供给量分析。全球及国内市场供给总量的分析都必须纳入分析范围， 根据供给量与需求量的对比分析，就可知晓拟建项目的投资规模。 5 、市场竞争状况分析。拟建项目产品竞争力如何，是决定项目是否有利可图的 关键。拟建项目产品的质量与价格与现行市场同类产品比较是否有优势，运输成本如 何，市场定位如何，预计要达到多大的市场占有量等是项目是否能达到预期效果的重 要因素。 6 、价格分析与预测。价格分析主要包括：现在市场上同类产品主要竞争对手的 价格；以前价格的变化趋势及变化原因；产品的供给弹性和需求弹性如何等。 2 2 化工项目技术经济评价方法 对于工程项目的技术经济评价研究相对比较成熟，基本上包括以下内容：战略评 价、社会评价、市场分析及预测、投资估算与资金筹措、经济及财务评价、国民经济 评价、综合评价。不同的项目因为不同的侧重点而在所有的技术经济评价方法中选取 部分指标来进行综合分析。化工建设项目的技术经济评价因为专业性较强，有其自身 的技术和经济特征，又因所涉及的资金量比较庞大，需要大量的投融资支持，因此高 质量的技术经济评价报告是投资主体正确作出投资决策的关键。化工建设项目的可行 性分析及项目评价报告一般都是由化工设计院、研究院或有相关资质的专业咨询公司 完成，完成的可行性研究和评价报告一般都作为保密文件存档，除国家颁布的一些规 范性文件及一些示范性样本外，很少见到专门针对化工建设项目技术经济评价的研究 与实证分析见诸于报端。 黄家忠，( 2 0 0 3 ) 在“化工建设投资项目的技术经济评价与实证分析 中，针对 化工建设项目技术经济评价的特殊性，构建了化工建设项目技术经济评价的理论和分 析框架。其中包括：企业的发展战略与投资项目的关联性分析、市场状况调查与分析、 投资环境分析、技术和环境影响分析、财务评价、国民经济和社会效益评价、项目不 确定性和风险分析等。在对化工建设项目技术经济评价的内容和方法进行综合分析 7 北京化t 大学硕一i ：学位论文 后，以江苏h r r 集团公司投资2 0 万吨年联碱项目低成本实现后向一体化，实现成本 领先战略的有效性和可行性进行了实证研究。 刘春汉，( 2 0 0 3 ) 在“5 0 0 0 t a 双向拉伸聚丙烯膜项目技术经济评价”中，主要从 市场预测及经济评价方面，对该化工项目进行了技术经济分析和评价。 2 3 价值工程理论 价值工程理论在2 0 世纪4 0 年代起源于美国，麦尔斯( l d m i l e s ) 是价值 工程理论的创始人。二战之后，由于原材料供应短缺，采购工作常常碰到难题。当时 麦尔斯在通用电器公司采购部门工作，经过孜孜不倦地探索，麦尔斯发现有一些相对 不太短缺的材料可以很好地替代短缺材料的功能。后来，麦尔斯逐渐总结出一套解决 采购问题的行之有效的方法，并且把这种方法的思想及应用推广到其他领域。麦尔斯 从事的降低成本工作，是在分析功能的基础上找出不必要的费用，所以他称这种方法 叫“价值分析 或“价值工程 ( v a l u ee n g i n e e r i n g ，v e ) ，取得了很好的效果。 通用电器公司在开发价值工程技术上花费8 0 万美元，而在前1 7 年就节约2 亿美元以 上。1 9 5 5 年这一方法传入日本后与全面质量管理相结合，得到进一步发扬光大，成 为一套更加成熟的价值分析方法。麦尔斯发表的专著价值分析的方法使价值工程 很快在世界范围内产生巨大影响。 从方法论的角度来看，所谓价值工程，指的都是通过集体智慧和有组织的活动对 产品或服务进行功能分析，使目标以最低的总成本( 寿命周期成本) ，可靠地实现产 品或服务的必要功能，从而提高产品或服务的价值。经过多年的探索与发展，价值工 程在实践中已形成了一套科学的实施程序。( 1 ) 这是什么? ( 2 ) 这是干什么用的? ( 3 ) 它的成本多少? ( 4 ) 它的价值多少? ( 5 ) 有其他方法能实现这个功能吗? ( 6 ) 新的方案成本多少? 功能如何? ( 7 ) 新的方案能满足要求吗? 依次解决这七个问题 的过程，就是价值工程的工作程序和步骤。即：选定对象，收集情报资料，进行功能 分析，提出改进方案，分析和评价方案，实施方案，评价活动成果。 价值工程虽然起源于材料和代用品的研究，但这一原理很快就扩散到各个领域， 有广泛的应用范围。价值工程被认为是节约物质资源，提高产品质量，降低产品成本 的有效管理方法。据报道，在项目管理比较领先的美国，除了项目管理，人们还非常 重视对价值的管理。美国政府规定，凡是超过1 0 0 万美元的项目，都必须有价值工程 专家的参与。为促进中国价值工程理论研究与技术推广的广泛进行，北京价值工程学 会于2 0 0 1 年4 月2 2 日成立。由于价值工程引入我国的时间不长，价值工程的应用还 存在一定局限。在改革开放的新形势下，我国企业要积极和吸收国外先进的管理思想 和技术，并且要总结出适合我国企业实际的方法技术。 第一二章相关文献综述 2 3 1 价值工程的基本工具：性价比分析，追求行业最佳的性价比 价值工程中所说的价值，与政治经济学中所浼的价值含义不同。这里的价值是指 产品功能与成本之间的比值。 表达如下：价值( v ) = 功能( f ) 成本( c ) 所谓功能，是指产品所具有的特定用途，即产品所能满足人们某种需要的属性。 所以某一产品功能的大小、高低，是由用户所承认、所决定的。所谓成本，是指产品 寿命周期成本，即一个产品从设计、制造、使用，直到报废的全部过程。因此，产品 寿命周期成本包括两部分一企业付出的制造成本和用户付出的使用成本。 价值工程的目标是以最低的总成本，使某产品或作业具有它所必须的功能。即在 功能与成本曲线图上，总能找到相对于适宜的功能，的成本最低点。从价值工程角度 看，该点是技术与经济的最佳结合点。 价值工程理论告诉我们，一个企业经营效果的好坏，不仅仅是产品性能和质量的 因素，也不仅仅是成本因素，企业既不能单纯追求降低成本，也不能片面追求提高产 品的功能，而是要求提高功能和成本之间的比值，辩证地处理好二者的关系只有实现 以最低的寿命周期成本，为消费者提供所需的、具有足够功能的产品，企业的经济效 益和社会效益才会大为提高，才能增强企业的竞争力。 2 3 2 价值工程的核心：功能分析，坚持技术与经济的统一 功能分析是价值工程的核心内容。用户购买任何产品，不是购买产品的形态，而 是购买产品具有用户所需要的功能。企业之所以消耗大量的人、财、物生产产品，也 正是由于产品具有用户所需要的功能。功能是产品的精髓，而产品是功能的载体。因 此，在产品设计、新产品开发及老产品的改进时，其出发点和落脚点都应该是产品的 功能。这一道理虽然不难理解，但实际上往往被忽视。比如，过去不少的产品设计中， 往往过分注重产品的结构，甚至单纯追求结构的精巧，而缺乏研究结构和功能的关系。 这种思维方法和设计方法不仅偏离了用户需要的功能，而且难以降低产品制造成本和 使用成本，使技术与经济相互脱节。 事实上，用户对功能的要求并不是越高越好。比如，用户购买一双鞋子，当然希 望结实耐用，但并不是希望它永远穿不破。因为用户除了有结实耐穿的需求外，还有 追求美观、式样新颖的愿望。因此，价值工程要求以功能为核心，即从消费者的需要 与利益出发，设计产品的功能水平，确定必要功能，剔除不必要的多余功能，在确定 必要功能的基础上，寻求实现它的多种技术方案，从中比较选择出一种最经济有效的 方案去实施。 9 北京化t 人学硕：l ：学位论文 作为分析企业生产经营活动的基础，价值工程正好抓住了企业普遍存在的一个薄 弱环节，即技术与经济相脱节。一项产品的设计如果只顾及它的先进性、可靠性，而 不考虑其制造成本和使用成本，使得产品功能相对于用户的要求过高，用户就可能因 拒绝支付过多的费用而拒绝产品，这一方案就不能成为最优方案。只有运用价值工程 的基本原理、思想和方法，指导产品的设计和工艺的编制，力求以最简化的结构，最 低廉的原材料，剔除不必要的功能，用合理的加工制造方法，来保证产品的功能和质 量。即产品真正做到物美价廉。因此，价值工程是以功能分析为核心，用一套发现问 题、分析问题和解决问题的方法，将功能、成本和用户有机联系起来，将技术与经济 相融合的先进管理技术与管理方法。 2 3 3 价值工程的关键：不断创新，实现资源节约与持续发展 功能毕竟要有具体的实现手段，手段不同，效果也不同。要想取得好的效果，就 必须找到更多更好的手段。手段是人们创造出来的，没有创造，一切都是空话。价值 工程的全过程体现了千方百计为创造开辟道路的宗旨。 价值工程的工作过程就是“推倒创新再实现”的过程，所谓“推倒”是 否定现有的实现功能的手段，“创造”是寻找实现功能的新手段，“再实现”不是简 单重复，而是通过创新和提高，从而达到功能重新实现。例如，从自行车到摩托车的 创新，就是对机械机构这一手段的推倒、创造车的新手段，重新实现“代步 这一功 能的。价值工程能否成功、成功大小，取决于创新。 从功能分析进入创新就是从发现问题过渡到解决问题。研究的内容是通过一系 列的分析检查并采取相应的措施提高产品或劳务的价值。作为产品或劳务，一方面需 要消耗一定量的社会资源，另一方面又为社会提供一定的效用。在社会需求不断增加， 资源短缺同益明显，环境污染日益严重的情况下，如何有效利用资源、减少污染是当 今世界各国都十分关注的问题。而价值工程就是从用户利益出发，研究如何简化产品 结构，通过循环利用、替代方案节约资源，减少消耗，以达到从更深更广的范围内降 低成本，减少消耗。据有关资料统计，应用价值工程之后，在产品保持原有功能、甚 至有所提高的前提下，一般可使成本下降1 0 - - - , 3 0 ，每年都因实施价值工程而创造 效益数十亿、上百亿美元。 “市场如战场 ，欲在强手如林的商品竞争市场上夺得优势，立于不败之地，企 业必须悉心研究产品的特征与用户的需求，达到产品的优质、优价，以高度的信誉和 快速的服务赢得顾客。相反，如果产品失去竞争力，企业就失去了生存发展的物质基 础。价值工程是市场竞争环境中产生出来的一种非常有效的竞争手段，它对可靠地实 现产品的必要功能，有效地降低产品成本，不失时机地丌发出新产品并投放市场，都 l o 第二章相关文献综述 能起到良好的保证作用。自觉地、主动地运用价值工程这一现代竞争方法和竞争手段， 能有效地激发人们的竞争观念、节约资源的观念，促使企业具备适应未来竞争环境的 应变能力。 2 4 价值工程在化工资源有效利用方案选择的理解 1 着眼于寿命期成本：化工资源综合有效利用的好坏，着眼于整个项目周期投 资的高低，由于给排水工程项目相对来说使用时间长，这就要求考虑整个寿命期的成 本。 2 侧重于功能分析：对功能的定义，化工资源有效利用同一般工业产品不同，它 注重功能分析。如污水处理工程，通过功能分析可以发现哪些功能是必要的，哪些功 能是不必要的或过剩的，在改进设计方案时，去掉不必要的功能，补充不足功能，使 化工资源有效利用方案的选择方法更加完善。 2 5 设计方案选择的应用 价值工程原理表明，对整个功能领域进行分析和改善比对单个功能进行分析和改 善的效果好。因此，可以利用价值工程对给化工资源有效利用的方案进行分析、选择， 确定最满意方案。 2 6 小结 目前，国内对项目技术经济评价的研究是定性评价与定量评价相结合，侧重于定 性评价，定量评价主要体现在投资估算与资金筹措、经济及财务评价方面，即根据现 有能获得的与项目有关的数据预测未来的财务数据，以预测的财务数据为基础，根据 项目的类别及自身情况选择恰当的经济及财务评价指标，选择适当的工具处理数据和 模型，对最终的数据进行分析，从而预测项目未来经济及财务状况，为项目投资者提 供参考。 化工项目的技术经济评价重点在于，化工项目的选择是否符合国家的产业发展政 策，即选题战略；化工项目的最终输出产品是否具有市场竞争力，即对产品进行市场 分析与预测；化工项目存在哪些不确定性风险；化工项目采用的工艺路线是否已趋于 成熟等。如果存在相应的实证项目，可以利用现有的数据对该化工项目进行未来的财 务预测和评价。 北京化工人学硕i j 学位论文 价值工程理论在化工资源有效利用方面注重成本和功能分析，实现技术和经济的 统一、资源利用和可持续发展的统一。为化工资源利用路线的选择提供了一种参考思 路。 1 2 第三章高碳天然气的j 、：f 用现状 3 1 非常规天然气 第三章高碳天然气的应用现状 非常规天然气是指在赋存状态、成藏机理、分布规律或勘探开发方式等方面有别 于常规天然气的烃类( 或非烃类) 资源，主要指致密砂岩气、页岩气、煤层气、天然气 水合物等。我国非常规天然气的分布情况如表3 - 1 所示。 表3 - 1 我国非常规天然气的分布情况【1 1 t a b l e3 - 1u n c o n v e n t i o n a ln a t u r a lg a si nc h i n a sd i s t r i b u t i o n 非常规天然气种类分布情况 致密砂岩气四川盆地、准噶尔盆地、鄂尔多斯、松辽、渤海湾、柴达术和塔里 页岩气 煤层气 天然气水合物 木等 四川盆地、塔里水盆地、鄂尔多斯盆地等 准噶尔、鄂尔多斯、天山、伊犁、海拉尔、二连、沁水等 冻土区、东海、南海等 我国煤层气的储藏丰富，位于世界第三位，俄罗斯和加拿大位列世界第一位和第 二位，据保守预测，我国煤层气的储量大约有3 5 1 1 0 1 2 m 3 ，这个储量与常规天然气 的储量相当。煤层气( 瓦斯) 资源的合理开发和利用将大大减少煤矿瓦斯爆炸事故， 同时弥补我国清洁能源量较少的现状。目前，我国初步形成了煤层气开发技术系列， 山西沁南煤层气开发利用高技术产业化示范工程一潘河煤层气项目是我国第一个煤 层气地面开采商业示范项目，在2 0 0 5 年1 2 月，一期工程已成功售气，这标志着我国 的煤层气开发进入商业化运营阶段。致密砂岩气的分布领域比较广阔，其中以四川和 鄂尔多斯盆地的致密砂岩气较为丰富，目前致密砂岩气的开发已经实现规模化，开采 总量占到天然气总资源量的五分之一以上。页岩气的开发研究刚刚起步，尚未实现工 业化，但是在塔里木和柴达木翁地等地区具有良好的页岩气成藏，开发条件相对来说 也比较简单，因此加快页岩气的开发进度，充分利用这一非常规天然气资源具有紧迫 性。天然气水合物的研究j 下稳步推进，中国科学院广州能源研究所为代表的一些机构 建立了天然气水合物开采模拟装置，广州能源研究所研制出天然气水合物一维、 二 维开采实验模拟系统，并合成天然气水合物【2 】。 世界各国非常规天然气资源利用情况中，美国不断开发非常规天然气开采新技 术，在美国能源情报署确定的1 2 个最大的天然气气田中，非常规天然气气田占到9 北京化工人学硕j ：学位论文 个，可见美国对非常规天然气气田的重视程度。加拿大天然气开采呈现的趋势是，常 规天然气的开采逐渐减少，非常规天然气的丌采逐渐增加。印度常规天然气的开采已 经远远不能满足工业发展的需要，其煤层气的开采进度j 下在加快。我国非常规天然气 的储藏丰富，潜力巨大，总资源量约3 6 5 1 0 1 2 m 3 ，是常规气资源总量的6 倍，是常 规油资源的3 倍，目前我国非常规天然气的开采虽然已经形成一定的规模，但是占我 国天然气开采总量的比例小于1 ，因此我国要推进技术研发力度和开采规模，为我 国能源可持续发展提供保障。 虽然非常规天然气的开采相对常规天然气的开采具有一定的困难，技术也不够成 熟，但是非常规天然气气田所蕴含的资源量巨大，常规气田的可开采量是有限的，非 常规天然气的利用具有光明的前景。 3 2 高碳天然气的区域分布情况 c 0 2 是天然气的重要组分之一，几乎存在于所有的天然气中。常规天然气中c 0 2 含量一般在3 左右，在对天然气进行利用时一般直接将其排除。而有些气田的天然 气组分特殊，c 0 2 含量在2 5 以上，这种天然气被称为高含c 0 2 天然气【3 】。 目前，在全球范围内已发现的高碳天然气主要分布在环太平洋国家和地区，除环 太平洋地区外，西西伯利亚的新西西伯利亚和秋明地区、高加索地区、科托帕克地区、 喀尔巴阡盆地、耶先士基的鲍尔若米地区也有c 0 2 气藏。全球高碳天然气气藏分布图 如图3 1 所示【制。 图3 - 1 全球高碳天然气气藏分布图 f i g 3 - 1d i s t r i b u t i o no fg l o b a lh i g h - c a r b o nn a t u r a lg a s 1 4 第三章高碳天然气的戍用现状 国外高c 0 2 气田中组分情况如表3 2 所示。 表3 2 国外高c 0 2 气田 t a b l e3 - 2h i g h - c a r b o nn a t u r a lg a sf i e l d sa b r o a d 中国典型高含c 0 2 天然气的地区有三水盆地、营城煤山、东海瓮地、胜利油田、 苏北油田、大港油田、华北油田、甘肃窑街煤田，中国高c 0 2 气田组分情况如表3 3 所示。 表3 - 3 中国高c 0 2 气田 t a b l e3 - 3h i g h - d i o x i d ec a r b o nc o n t e n tn a t u r a lg a sf i e l d si nc h i n a 3 3 高碳天然气的利用现状 关于c 0 2 ，从天然气角度而言，一方面是按照气质标准的要求，当粗天然气中的 c 0 2 浓度超过标准( 如大于3 ) 时需将其脱除，而且c 0 2 往往是与h 2 s 同时被脱除 1 5 北京化t 大学硕1 ：学位论义 的；脱除所得酸气一般经克劳斯装置回收硫磺后成为尾气而排放，如无h 2 s 则可直接 排放；可见，此中的c 0 2 通常系作为无用而有害的组分排放的，当然，在需要的情况 下，亦可将其中的c 0 2 回收利用。另一方面，国内外也有少数气田所产气体其组分以 c 0 2 为主，这些气田所产的c 0 2 一般经过加工成为产品而获得利用。 天然气中含有二氧化碳的处理要比含有硫化氢的处理难度大，而且能耗高，更为 关键的是，从天然气中分离出来的二氧化碳的处置是一大难题。目前，发达国家采用 的办法也仅是将脱出的二氧化碳直接排放到大气中，而二氧化碳作为温室气体，显然 会破坏大气层，导致全球气候变暖。可见，高碳天然气的综合利用是这种高含二氧化 碳气田利用的最佳途径，不仅避免了资源的浪费，带来很大的经济效益，而且减少了 二氧化碳的排放，具有很大的环保效益。 目前，对于这种高碳天然气基本上都是将二氧化碳进行分离然后直接排入大气 中，但是在2 0 1 0 年1 月，我国最大的高碳天然气处理项目一吉林油田长岭气田天然 气处理项目正式投运，长岭气阳气藏复杂，并伴有高浓度的二氧化碳，二氧化碳的含 量达到3 0 。这是我国首个集天然气开采、净化、二氧化碳驱油一体化的高含二氧化 碳气藏开发示范项目，该项目采用活化m d e a 胺法脱碳工艺，可将高碳气田中的二 氧化碳分离、储存、外运并注入地下。长岭气田天然气处理项目对二氧化碳的处理与 分离后处置的方法，主要经过由天然气脱水、天然气脱碳、二氧化碳压缩等1 4 套系 统组成的综合性处理站，对采出的含碳量超标的天然气进行处理，将气碳分离，然后 将二氧化碳压缩制冷为液体，外运后重新注入地下。长岭气田项目为实现二氧化碳有 效利用和减排等综合效益提供强有力的技术支撑，该项目采用的工艺技术为甲基二乙 醇胺即m d e a 溶液脱碳，工艺兼有物理吸收和化学吸收的特点，溶剂对二氧化碳的 负载量大、吸收压力高；再生时靠闪蒸降压即可解析出大量的二氧化碳，在这一状况 下脱碳，贫液不需要全部再生，也能满足产品气净化要求，从而减少再生所需的热耗。 二氧化碳在m d e a 溶液中的溶解热最低，因而吸收与再生之间的温度差最小，且再 生温度低，可以降低脱碳过程的水、电、汽消耗。 可见，在天然气分别用作城市燃气、工业燃料、天然气发电和天然气化工的四种 利用途径中，对于高碳天然气，天然气化t _ n 用是这种非常规天然气的最优利用途径。 3 4 小结 高碳天然气是一种宝贵的非常规天然气资源，我国各地均含有丰富的这种天然气 资源。但是，由于开采这种非常规天然气相对于常规天然气具有一定的难度，另外国 内外很少有关于非常规天然气综合利用方面的研究，致使非常规天然气包括高碳天然 1 6 第二三章高碳天然气的心用现状 气资源未得到有效的利用和应有的重视。我国能源供需矛盾的加剧使研究这种高碳天 然气的综合利用具有极大的经济效益和社会效益。 1 7 第p l j 章高碳天然气中c 0 2 利用的技术经济分析 第四章高碳天然气中c 0 2 利用的技术经济分析 4 1 天然气中c 0 ：脱除工艺的技术经济分析 天然气要作为商品气加以利用，就必须脱除天然气中的二氧化碳达到商品气的标 准。目前，国内外用于天然气脱碳的主要工艺有溶剂吸收法、膜分离法和变压吸附法 三类。溶剂吸收法的关键在于吸收剂的选择，目前使用最多的也是最具经济性的是活 化m d e a ( 甲基二乙醇胺溶液+ 活化剂) ，活化m d e a 以其投资成本低、具有较好的吸 收效果和吸收效率而成为天然气脱碳工艺的主流。天然气脱碳选择何种工艺需要综合 考虑多方面的因素，选择最优最适合工艺，考虑的因素主要有以下几个方面：天然气 中c 0 2 浓度、其他杂质、压力、温度、下游加工产品、环保要求等其他因素。天然气 中c 0 2 浓度的高低不同，不同的浓度来决定采用再生还是非再生工艺，下游