甲醇驰放气制合成氨项目基本方案及经济效益分析

唐山佳华5万吨/年甲醇驰放气制合成氨工程项目基本方案及经济效益分析本着“发展循环经济、延伸煤化工产业链、综合利用、变废为宝”的原则，为合理利用甲醇装置副产的驰放气和空分装置副产的高纯氮气，现提出建设“唐山佳华5万吨/年甲醇驰放气制合成氨工程”的简要方案，对项目的可行性进行综合分析。一、氨的主要性质氨，在常温下是无色气体，具有刺激性气味，极易溶于水，氨水中的氨极易挥发，氨水呈弱碱性。在溶解时放出大量热。液氨为无色液体，气化时吸收大量的热。广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维、塑料、染料、制冷剂等。二、氨的生产方法20001、氰化法1000CaO+3C CaC2+CO CaC2+N2 CaCN2+CCaCN2+3H2O CaCO3+2NH31905年在德国建成第一套氰化法制氨工业装置，一次大战期间德国、美国主要采用此法制氨，用于制造炸药。每吨氨要消耗能量190GJ，能量利用率非常低，己逐渐被历史淘汰。 2、直接法 0.5N21.5H2=NH3 H298=46.22 kJmol -1此法是在高压、高温和有催化剂时，氮气和氢气直接合成氨的一种生产方法。氢气和氮气合成氨是放热，体积缩小的可逆反应，其反应热不仅与温度有关，还与压力和组成有关。目前工业上合成氨基本上都用此法。三、合成氨的产能情况据有关资料统计，世界合成氨产能已超过1.76亿吨/年，目前合成氨主要生产能力分布在中国、俄罗斯、美国、印度等国，约占世界总产量的一半以上。近年来合成氨装置大型化是世界合成氨的主流发展趋势，目前世界最大单系列合成氨装置规模已达130万吨/年。该装置属于Ferti Nitro公司。Ferti Nitro公司是委内瑞拉、美国、意大利四个国家的合资企业，该公司还有1套150万吨/年大颗粒尿素装置。2009年我国合成氨产能为5950万吨。居世界第一位。占世界总产量的33.6%，表观消费量约5324.5万吨，尿素实物产量5544.9万吨，合成氨产品完全满足国内化肥和工业需要，部分化肥产品如尿素开始向国外出口。四、合成氨市场情况国产合成氨很少参与国际贸易，几乎全部用于国内消费。中国合成氨的消费主要有两方面：农业和工业。国产氨总量中大部分作为中间产品直接加工成农用化肥产品：尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥及氨水，占合成氨产量的90%左右。 国产氨总量中其余部分作为氨及氨加工产品直接加工成工业产品：如浓硝酸、硝酸铵、尿素、氯化铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氨水、丙烯腈、己内酰胺、乙醇胺、三聚氰胺、浓硝酸、硝酸铵等，占合成氨产量的10%左右。目前国内合成氨价格呈平稳趋势，由于地区不同，生产规模不同，生产管理水平不同，生产合成氨原料多样，高低价差在200500元/吨左右，国内合成氨价格在物价部门公布的最高限价范围内浮动。根据当前和预测的市场情况，长期看来，液氨市场还是以平稳为主。河北区的液氨价格一般为2600元/吨左右，2010年河北区液氨价格达21002200元/吨，达历史最低价。五、项目规模选择我公司20万吨/年甲醇装置副产驰放气约7000m3/h，可提取氢气约5400 m3/h，按照氨分子NH3的组成计算，理论上可以生产氨气361607.14mol/h，即氨产量6.15t/h，按照年操作时间8000小时计算，可以生产液氨49200吨/年。因此，选择建设5万吨/年合成氨装置。甲醇驰放气组分见表1。表1甲醇驰放气组成（%v）组成COCO2H2CH4N2ArCH3OHH2O% v3.29796.421577.70472.13129.95620.04380.41620.0284六、项目投资本项目投资在6000万元左右，其中60%自筹，40%贷款。该项目投资小、设备数量少、工期短，可于20万吨/甲醇工程一并设计实施，投资计入甲醇工程总投资。七、工艺技术甲醇驰放气合成氨简要工艺流程：放空气去燃料系统循环气氢气联合压缩机甲醇驰放气液氨球罐合成氨系统PSA提氢氨气液氨冰机系统空分来氮气液氨产品氮气压缩机六、项目优势及经济效益分析1、项目优势生产流程短。以甲醇驰放气合成氨工艺省去了造气、变换、脱碳、脱硫、精炼等工序，生产成本低。驰放气变压吸附后的压力为3.2Mpa，可混配氮气后直接压缩至15.0Mpa，而国内煤间歇造气制氨需要将煤气从常压压缩至15.0Mpa，相比节省了压缩功，降低了生产成本。目前甲醇驰放气作为回炉煤气来置换焦炉煤气，约1.8m3驰放气才能置换出1m3焦炉气，其价值发挥的非常低，价值仅相当于0.11元/m3驰放气，另外氮气原本做为放空气，氮气的成本基本为零。国内小合成氨的压力为32Mpa，而我们选择的氨合成压力为15Mpa。节省了压缩功，降低了生产成本。 详见表2。表2 32MPa与15MPa压力下合成工序各机组的压缩功率对比表合成压力MPa联合压缩机功率Kw循环机功率Kw冰机功率Kw总功率Kw32.0315.2687.3110.1512.4615.0239.8340.82110.25390.882、能耗分析本项目单位产品综合能耗30.42GJ/t。甲醇驰放气联产液氨单位能耗(以每吨液氨计)，详见表3。表3 甲醇驰放气联产液氨单位能耗(以每吨液氨计) 序号名称单位能耗指标MJ消耗量能耗GJ比例(%)1甲醇驰放气Nm39.656350033.79681.252新鲜水t2.5160.0150.023脱盐水t14.230.880.0130.034电(380/220V)kWh11.846307.45618.705蒸汽1.0MPat27640.080.2216蒸汽2.5 MPat2800-0.75-2.1007解吸气Nm37.296-1231-8.981合计30.421kg标煤热值29307kJ，每吨液氨折标煤：30.4210629307=1038(kg)我国现有的合成氨装置以煤、焦炭、天然气等为原料。各种类型的合成氨生产装置综合能耗见表4。表4 各种类型的合成氨生产装置综合能耗表序号生产厂家能耗GJ/ t 备注 1以天然气为原料的大型厂2835 2以天然气为原料的中小型厂3540 3以煤为原料的大型厂5055 4以煤为原料的中小型厂5565 国外以天然气为原料的合成氨装置约占70%，由于生产规模较大，工艺先进且注重节能，每吨产品的能耗已降到2835GJ/t。本装置合成氨产品能耗为30.42GJ/t，其中驰放气和电耗占绝大部分。与行业中其它装置比较，其能耗己达到国内、外先进水平。3、甲醇驰放气联产液氨的经济效益详见表5。表5 甲醇驰放气联产液氨经济效益分析表序号项目名称单位消耗定额单价(元)单位成本一原材料3.9061甲醇弛放气Nm32560002氮气Nm3658002合成氨催化剂kg0.088171.4963提氢吸附剂kg0.216102.164原料气精制吸附剂kg0.025100.25二公用工程587.441电kWh6300.53152新鲜水t63.9423.643脱盐水t0.88108.84仪表空气Nm33000.8240三副产品-80.4蒸汽t0.6712080.4四工资及附加费元21.88五折旧费元86.76六修理费元32.33七销售费用元22.5八财务费用元12.57九单位生产成本元686.986由表中可知甲醇驰放气联产液氨的吨液氨成本为687元，而以间歇炉煤造气的合成氨厂吨液氨的成本约为2200元。因此，5万吨/年甲醇驰放气联产液氨项目具有较强的市场竞争力，按照目前也按市场价格2500元计算，每年至少可增加经济效益9065万元的税前利润。另外，甲醇驰放气联产液氨项目建设成后还可以根据市场情况调节甲醇、液氨两种产品的产量。如果合成氨市场较好，可