4500m3空分设备生产液氧、液氮、液氩项目可行性研究报告.doc

汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 1 4500m3 空分设备生产液氧 液氮 液氩项目空分设备生产液氧 液氮 液氩项目 可行性研究报告可行性研究报告 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 2 目 录 第一章第一章 总总 论论 1 1 1 项目概要 1 1 2 可研报告编制依据 2 1 3 建设单位基本情况 3 1 4 主要技术经济指标 4 1 5 综合评价 5 第二章第二章 项目建设背景及必要性项目建设背景及必要性 7 2 1 项目建设背景 7 2 2 项目建设的必要性 8 第三章第三章 项目建设条件项目建设条件 11 3 1 项目区域概况 11 3 2 项目建设地点选择 15 3 3 项目建设条件优劣分析 16 第四章第四章 市场分析与销售方案市场分析与销售方案 20 4 1 市场分析 20 4 2 市场营销 22 4 3 市场风险分析 23 第五章第五章 项目建设方案及实施进度项目建设方案及实施进度 25 5 1 项目建设指导思想 原则与目标 25 5 2 项目建设规模与布局 26 5 3 生产技术方案 27 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 3 5 4 项目建设内容及规模 32 5 5 项目实施进度安排 32 第六章第六章 环境影响评价环境影响评价 34 6 1 环境现状 34 6 2 环境影响分析 34 6 3 环境保护与治理措施 35 6 4 环境影响评价 36 第七章第七章 项目管理及组织运行项目管理及组织运行 37 7 1 机构设置与职责 37 7 2 经营管理模式 38 7 3 经营管理措施 38 7 4 技术培训 39 7 5 消防 劳动安全与卫生 40 第八章第八章 项目投资估算与资金筹措项目投资估算与资金筹措 43 8 1 投资估算依据 43 8 2 投资估算 43 8 3 资金来源 44 第九章第九章 效益分析与综合评价结论效益分析与综合评价结论 45 9 1 经济效益分析 45 9 2 社会效益分析 48 9 3 生态效益分析 48 9 4 综合评价结论 49 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 4 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 5 第一章第一章 总总 论论 1 1 概述概述 1 1 1 项目名称 主办单位名称及企业性质项目名称 主办单位名称及企业性质 项目名称 4500 立方米 小时空气分离设备生产液氧 液氮 液氩项 目 主办单位 开封市 制氧机成套公司 企业性质 股份制企业 拟建设地点 黑龙江省绥化市经济开发区 1 1 21 1 2 编制依据和原则编制依据和原则 1 1 2 11 1 2 1 编制依据编制依据 1 原化工部 化工建设项目可行性研究报告内容与深度的规定 修订 本 2 投资项目可行性研究指南 试用本 国家计委 2002 年 1 月 3 开封市 制氧机成套公司提供的有关技术资料 1 1 2 21 1 2 2 编制原则编制原则 1 根据开封市 制氧机成套公司提供的有关技术基础资料 结合 该公司周边环境和现场实际情况 以求实 科学的态度进行细致的论证和 比较 做到技术先进 可靠 经济合理 为投资决策提供可靠的依据 2 遵循国家有关产业政策 深入进行市场调查 紧密跟踪产品市 场走势 确保项目具有良好的经济效益和发展前景 3 严格执行国家的环保法规 做到 三废 治理与工程建设 三 同时 保护生态环境 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 6 4 执行国家有关 劳动安全卫生 的规定 确保安全生产 5 贯彻原化工部提出的 五化 设计原则 综合考虑工厂现有的 实际情况 节约投资 合理利用资金 1 1 31 1 3 项目提出的背景 投资的经济意义项目提出的背景 投资的经济意义 该年产 4 5 万立方米液态气体项目的投资主体是开封市汴杭制氧机成 套公司与绥化市宝利光伏材料科技有限公司合作的一家股份制企业 是以 工业气体的开发和生产销售经营为主导的新型高科技项目 2008 年列入绥 化市重点开发项目计划 目前开发的空分设备生产液氧 液氮和液氩等工 业气体 深受冶金 化工 医药和建筑行业有关厂商的拥护和欢迎 其良 好的质量保障和优越的性价比使得系列产品在黑龙江省同类商品中具有明 显的领先地位 开封市汴杭制氧机成套公司这一项目 填补了绥化市空分设备的空白 为绥化市乃至黑龙江省的经济腾飞起到了加力的作用 目前气体行业是基础产业 在国民经济中有着重要的地位和作用 如 同水 电一样广泛 它应用于化工 冶金 石油 石化 机械 电子 轻 工 纺织以及航空航天 核工业等诸多领域 在国防建设和医疗卫生等领 域中作用十分突出 本公司在黑龙江省绥化市投入此项目 就是看准了国家出台 振兴东 北老工业基地 政策的这一良好契机 迎合 经济强省 工业强省 的经 济发展战略 为黑龙江省及绥化市的经济腾飞带来了蓬勃生机 本公司通 过详实的市场调研 了解到本省及邻近省份在气体产品需求上存在极大缺 口 急需一套大型空分设备加入到绥化市的工业建设中去 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 7 该项目建成后 大量的气体产品不仅能确保绥化市宝利光伏材料科技 有限公司自用的液源 也能为黑龙江省各行业的需求提供液源 而且可以 辐射到吉林省气体市场 具有极强的发展潜力和上升空间 不仅能为本企 业创造可观的经济效益 还可以对我国东北地区的工业发展起到很好的拉 动作用 相信一年后 一个现代化的气体生产企业必将傲然屹立于我国北 方的黑土地上 1 1 41 1 4 研究范围研究范围 本项目具体包括以下内容 1 氧 氮 氩气体生产装置 蒸馏装置 灌装车间 2 成品库 3 水 电设施 本报告对该工程项目的市场 工艺技术 生产条件 公用工程及辅助 设施 环保 消防 劳动安全和工业卫生等方面进行论证和研究 并进行 投资估算及财务分析 从而做出可行性研究结论 主要技术经济指标见表 1 1 表表 1 11 1 主要技术经济指标表主要技术经济指标表 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 8 序号指标名称单位数量备注 一生产规模及产品方案 1液氧Kt a45其中医用氧 2液氮Kt a11 5 3液氩Kt a1 3 二主要原 辅料用量 1空气 2助剂 三公用工程 动力消耗量 1供水m3120 5 其中 新鲜水m30 05 循环水m3120 2供电 1 装机容量KW h4600 2 年耗电量KW h39744 四三废排放量 1废水m3 a0 五工作制度h 班8330d a 六占地面积 1厂区占地面积 20000 2建筑面积 2200 七年运输量万 t a4 8 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 9 1年运出量万 t a4 66 2年运入量万 t a0 14 八劳动定员人48 九项目总投资万元6900 1建设投资万元5900 2建设期利息万元 序号指标名称单位数量备注 3流动资金万元1000 其中 铺底流动资金万元450 十项目报批总投资万元6900 十一产品售价 1液氧元 吨1300 2液氮元 吨1000 3液氩元 吨3300 十二成本估算 1单位生产成本元 吨 其中 液氧元 吨640 液氮元 吨0 液氩元 吨0 2年平均总成本费用万元2880 3年运营成本万元937 十三销售收入 税金及利润 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 10 1销售收入万元7429 2增值税万元1079 3销售税金及附加万元107 9 4年平均利润总额万元3362 5年平均净利润万元2521 5 十四盈利能力指标 1投资利润率36 5 2投资利税率48 7 3项目财务内部收益率 税前 45 3 4项目财务内部收益率 税后 33 9 5项目财务净现值 税前 万元6843lc 10 6项目财务净现值 税后 万元4791lc 10 7项目投资回收期 税前 2 05含建设期 8项目投资回收期 税后 2 74 9资本金财务内部收益率 1 2 研究结论研究结论 1 2 1 研究的简要综合结论研究的简要综合结论 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 11 1 绥化市天成特种气体有限公司有连云港圣龙气体产品有限公司 和绥化兴福溶解乙炔气厂共同投资 工艺技术和生产经验有大庆石化有关 专家的支持 因此 技术上是成熟可靠的 2 根据目前国内产品结构的调整 同国际接轨 气体产品行情很 好 特别是在东北地区供不应求 再加之有绥化市政府的大力支持 水 电 土地和劳动力资源丰富 故可降低生产成本 增加企业的经济效益 由于该项目建设有较好的经济效益和社会效益 该项目是可行的 1 2 2 存在的主要问题和建议存在的主要问题和建议 由于当前化工产品市场变化较大 京 津 唐一带气体产品生产厂家 较多 应该注意到同行业的竞争 建议企业要充分利用自身的优势和特点 继续搞好技术和新产品的开发 完善和优化现有的生产工艺 加强企业管 理 降低生产成本 同时 调整经营策略 加大销售力度 积极开拓市场 以提高企业的经济活力 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 12 第二章第二章市场需求预测市场需求预测 做为朝阳工业的气体行业 在国民经济中有着十分重要的地位与作用 近些年来 中国气体产品每年以 12 以上的速度增长 2004 年销售额达到 约 350 亿元人民币 此类产品作为工业生产中的重要辅助材料 广泛应用 于石油 化工 冶金 机械 电子 医疗 航天 食品等诸多领域 改革开放以来 我国空分设备的制造和工业气体的生产发展很快 已 形成相当规模 品种质量基本满足国民经济发展的需要 部分空分设备的 制造技术已达到或接近国际先进水平 2 1 我国气体工业的发展现状与特点我国气体工业的发展现状与特点 气体行业是基础产业 在国民经济中有着重要的地位和作用 如同水 电一样 广泛应用于化验室 石油 石化 机械 电子 轻工 纺织以及 航空 航天 核工业等诸多领域 在国防建设和医疗卫生等领域中的作用 也十分突出 解放初期 我国的气体工业规模很小 我国空气分离设备的制造和工 业气体的生产发展很快 已形成相当的规模 品种质量基本满足国民经济 发展的需要 部分空气设备的制造技术已达到或接近国际先进水平 截至 1997 年年底 我国累计设计制造 8021 套气体分离设备 制氧能力已达 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 13 206 万立方米 h 而且设备技术水平也在不断提高 同时 引进和上马大 型机组推动了行业发展 据有关统计 截至 1998 年 6 月 我国共引进大 中型空气分离设备 141 套 总生产能力为 130 万立方米 h 尤其是宝钢引 进的 7200 立方米 h 的空气分离设备 为我国气体设备的大型化开创了先 河 另据不完全统计 冶金行业仅 6000 立方米 h 以上的空气设备就有近 百套 先进技术不断推广应用 如规整填料上塔技术 分子筛变压吸附前 端净化空气技术 氧气产量负荷跟踪调节技术等的应用 无氢制氩设备的 设计制造 变压吸附 PSA 与膜分离技术 非低温气体分离技术 的广 泛推广 冶金企业是气体行业最大的用户 也是最大的生产企业 每个钢厂都 有自己的氧气厂 生产氧气用于炼钢 以往生产氧气的同时 产生的氮气 全部放空 现在作为钢铁企业动力部分的气体厂开始意识到这个问题 有 的已经开始转变机制 走向市场 如上海第三钢铁公司与梅塞尔合资成立 的三钢梅塞尔 太原钢铁公司与英国 BOC 气体公司合资成立了太钢 BOC 湘潭钢铁公司与梅塞尔合资成立了湘钢梅塞尔 如果众多钢铁企业 的气体厂能都进入市场 不仅可以节约大量气体资源 而且能创造出非常 可观的经济效益 建国以来 我国气体行业取得了令人瞩目的成绩 据统计 我国气体 工业年增长率达 12 2000 年全国气体产品市场销售额达到约 250 亿元 但我国气体行业也存在一系列严重问题 如缺乏行业宏观调控 重复建设 严重 综合利用不足 能源浪费较大 生产方式落后及布局不合理等问题 为了解决这些问题 今后我国气体工业将向专业化 社会化 集约化 液 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 14 态化 管道化 综合化方向发展 气体工业是朝阳产业 有着非常广阔的前景 气体的应用技术在发达 国家已经达到相当高的水平 但在我国还处一起步阶段 许多气体有很大 的利用价值 能够产生很高的经济效益和社会效益 如天津梅塞尔凯德气 体系统有限公司与石油科学院合作 成功地将膜分离制氮设备生产的氮气 用于油田的二三次采油 取得巨大经济效益 还有推广富氧或纯氧燃烧技 术 既节约能源 又能减少二氧化氮 二氧化硫 二氧化碳的排放量 改 善生态环境 氧和臭氧在污水处理方面有十分广泛的应用 在农业中推广 气肥 将使二氧化碳工业得到空前发展 以燃料电池方式发电 在 21 世 纪将会成为继火电 水电 核电以后的第四种供电方式 所用原料就是氢 气和氧气 输出电能后的反应物是纯水 不会影响生态环境 可见 经济 的发展离不开气体 人们的生活也越来越需要气体 合理 高效和广泛地 发挥气体的作用 将对国民经济和人民生活质量的提高具有重要意义 要 实现这一目的 要使中国气体工业进一步发展 就必须大力推广气体的应 用技术 目前 国际气体工业仍然成上升趋势 1997 年全球工业气体销售额达 到 300 亿美元 主要跨国公司 9 家 占 78 6 达到 236 亿美元 1998 年销售额大约 314 亿美元 我国改革开放以后 特别是近些年来 许多外 国气体公司看好中国气体市场 来中国发展 其中包括德国梅塞尔 APCI 普莱克斯和法液空等世界跨国气体公司纷纷在中国投资建厂 到 2000 年 外商投资总额达到近 10 亿美元 市场份额达到 70 左右 这既 给中国气体工业带来压力 也给中国气体工业带来活力以及先进的生产技 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 15 术和应用技术 促进了中国气体市场的繁荣 2 2 黑龙江省气体市场发展现状和需求分析黑龙江省气体市场发展现状和需求分析 黑龙江省的经济发展在全国来讲尚属落后地区 一些知名的国际气体 公司还尚未染足 导致气体产品供不应求的矛盾十分突出 特别是近年来 随着产业政策的调整 工业强省 的宏观战略目标已经确立 未来几年 内工业经济将有大幅增长 在这样的背景下 势必为气体行业提供无限商 机 据不完全统计 2004 年全省仅氧气的需求量就为 15 万立方米 年 而 且每年以 10 以上的速度递增 液氮除工业应用外 各大药厂均大量消耗 仅哈药集团制药三厂每年的用量就达 3 万立方米 完全从省外购进 液氩 主要应用于工业氩弧焊接 市场需求日益增加 目前 黑龙江省营业性质的气体公司只有哈尔滨市黎明水气公司与依 兰达连河水气公司两家 生产能力为 3000 立方米 小时气体 非专营性质 供本单位使用 有余时外卖 的有齐齐哈尔的黑化 大庆石化水气公司 生产能力 10000 立方米 小时气体 以上气体供应厂家只能满足我省三分之 一的需求 其它大部分需从省外购进 供货渠道主要有辽宁的鞍钢 河北 和天津一带国际气体公司 由于路途较远 运输成本大增 造成了产品价 格的急剧上涨或断液情况 严重影响了正常的工业生产活动 以液氧为例 每年进入六月份以后 液氧供应开始中断 由于远途运输费用的增加 导 致价格从平日的 1600 元 立方米猛涨至 2600 元 立方米 极大地损害了用 户的利益 制约了相关产业的发展 因此 在我省绥化市建设液态气体项 目的市场前景十分看好 能创造很大的经济效益和社会效益 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 16 第三章第三章 产品方案及生产规模产品方案及生产规模 3 1 产品方案确定原则产品方案确定原则 1 符合国家产业政策和行业发展规划 2 产品的市场前景分析和预测及产品质量 售价在市场上的竞争力 3 企业本身的投资力量 管理水平 科研实力 资金筹措等综合能力 4 充分考虑项目收益的合理性 全面考虑项目的功能性 盈利性 现 实性等 装置生产规模的选择将影响投资 生产成本 市场销售及其他技 术经济指标 3 2 产品方案及生产规模产品方案及生产规模 1 液氧 kt a 45 2 液氮 kt a 45 3 液氩 kt a 4 3 3 产品质量指标产品质量指标 1 液氧含量 99 99 2 液氮含量 99 99 3 液氩含量 99 99 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 17 第四章第四章 工艺技术方案工艺技术方案 4 1 工艺技术方案的选择工艺技术方案的选择 制氧流程主要由制冷系统和精馏系统组成 再详细划分可分为十大系 统 即空气压缩系统 空气净化系统 换热系统 制冷系统 精馏系统 安全防爆系统 氧气压缩输送系统 加温解冻系统 仪表自控系统以及电 控系统 空分装置的流程组织需要根据经济安全的原则来选择和设计 既要保 证产品的质量和数量 又要低电耗 省投资 还要保证安全运转及便于维 修 绥化市天成特种气体有限公司在长期的生产实践中积累了丰富的实际 经验 该公司的核心竞争力就是从技术上不断改进并完善工艺流程 采用 标准化模块设计 使之运行更加稳定成熟 大力推广使用新技术 新工艺 加快关键设备的开发 进一步加大投入与开发力度 继续向超大规模迈进 并进一步提高装置的稳定可靠性 为此 该公司空分装置的主要工艺流程 就是采用了增压分子筛净化流程 增压分子筛净化流程是上世纪八十年代末九十年代初国际上正在普遍 推广的先进流程 它具有十分突出的优点 通过对全低压切换式换热器冻 结流程与增压分子筛净化流程进行详细的分析比较 我们可以清晰地发现 增压分子筛净化流程具有十大优点 一 提高产气量 为了保证切换式换热器流程的水分及二氧化碳的自清除 不冻结性要 求有足够的返流污氮量 因而限制了纯氮产品的量 通常氧气量与纯氮气 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 18 量之比为 1 1 1 在增压分子筛净化流程中 只需少量污氮气作为分子筛 纯化器的再生气 所以纯氮产量与氧气量之比高达 2 3 2 5 1 氮气产量增 加 30 50 对于氮气产量 因为分子筛切换周期很长 精馏塔工况波动小 且膨 胀空气量小 拉赫曼进气量大为减少 参与一次精馏的加工空气量增加 氮提取率提高 氮气产量可增加 63 5 左右 氧气产量增加约 2 二 降低能耗 分子筛纯化器的切换时间为 2 4 小时 比切换式换热器的切换时间 3 4 秒大为增长 从而大大减少了切换损失 通常切换式换热器流程切换损 失为 1 5 4 而增压分子筛净化流程的切换损失小于 0 5 进下塔的加工空 气量相对增加 又由于增压膨胀 膨胀量减少 拉赫曼进氧量减少 精馏的氧提 取率上升 氧产量增加 单位能耗降低 即便扣除出污氮作为再生气而使上精 馏塔操作压力稍有升高 约 20Pa 的因素 增压分子筛纯化器流程比切换式换 热器流程的能耗低 0 5 2 三 运转周期延长 切换式换热器流程 出切换式换热器加工空气中的二氧化碳含量为 1 2 10 6 运转周期为一年 而分子筛纯化器用吸附法净除水分 二氧化碳 乙炔及其它碳氢化合物 几乎能够完全清除二氧化碳 即使临近纯化器切 换时 空气中二氧化碳含量小于 1 106 因而运转周期可达两年以上 四 提高设备安全性 由于分子筛对乙炔及碳氢化合物有极强的吸附能力 可以有效地避免 主冷凝蒸发器的 微爆 故障发生 对于板翅式换热器在切换式流程中一直处于交变载荷之中 易于疲劳 破坏 同时换热器的热段易于进水冻裂 还会加速对铝制换热器的腐蚀 因而板翅式换热器的使用寿命短 而增压分子筛净化流程的主换热器不切 换 板翅式换热器处于恒压工作状态 其寿命可延长 1 倍之多 五 冷箱内设备简化 分子筛流程可以取消保冷箱中的液空吸附器 液氧吸附器 液化器 切换系统 自动阀箱等设备 减少了许多低温阀和常温阀 同时减少了约 40 的保冷箱内管道 仪表及仪控设施 缩小了保冷箱的体积及保冷材料 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 19 的消耗 减少了跑冷损失 占地面积也大为减少 六 缩短安装时间 正因为冷箱内设备减少 流程简化 所以安装难度降低 虽然分子筛 净化流程增加了分子筛纯化器系统和冷冻机组 但这些常温设备易于安装 经过对比得知 安装周期可缩短 4 6 个月 并节省了安装费用 七 简化操作 维修 增压分子筛流程启动制氧操作 没有建立自清除工况的约束 一次冷 却直至出氧 启动操作简化而且缩短了启动时间 减少了消耗 在正常操作中 剔除了液氧 液空吸附器的倒换操作 既减少了操作 的麻烦又确保了精馏塔的稳定工况 有利于提高氧 氮 氩等产品产量 由于冷箱内易发生故障 需要维修的设备 阀门 仪表大大减少 因 此维修简便 八 取消加温解冻系统 通过分子筛纯化器后的空气露点不大于 70 空气温度大于 10 这样相当干燥和干净的空气 完全可以作为加温解冻气体使用 因而不需 要特殊设置加温解冻系统来提供装置加温解冻操作所需要的气体 这样既 减少了设备 也简化了操作 九 易于实现自动化 增压分子筛净化流程 启动操作简化 设备温度变化连续 给自动控 制提供了方便 在短期或较长时间停车后 在冷态下再启动 也不必顾及 乙炔的积聚威胁 也可以采用自动控制操作 此外 能够用自动控制 迅 速地进行负荷调节 因为不用考虑像可逆式换热器那样的温度梯度要求 受自清除工况的约束 十 设备费用降低 冷箱内设备减少 主换热器传热面积缩小了 1 3 阀门 管路等也相 应减少 使分子筛净化流程的设备费用比切换式换热器流程的设备费用降 低 2 3 相应的设计费 安装费都下降 因而总工程费用大为下降 切换式换热器流程与增压分子筛流程洋细比较见表 4 1 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 20 表表 4 14 1 切换式换热器流程与增压分子筛流程详细比较切换式换热器流程与增压分子筛流程详细比较 序号 流程 项目 切换式换热器流程增压分子筛净化流程 1产品氧气与氮气之比1 1 12 3 2 5 2所需加工空气量的相 对值 1 021 O211 02 N212 3 2 5 3消耗同样 能量时其产品 产量的相对值 Ar11 35 4加工空气压力净增值 mX105 0150 5空压机能耗相对值10 995 6分子筛再生功率消耗 K wm3 0 3 2 3 5 10 3 7冷冻机功率消耗04 2 10 3 8消除水分 CO2及有害烃 类物质的能力 良好彻底 9热交换器工作条件压力交变易被空气中水分腐蚀 为保证不冻结性 冷端要有精确的 温度控制 无压力交变 空气干燥 冷端温差不需严格控制 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 21 10 对提氩影响 精馏塔随压力交变而频繁波动 影响氩的提取 精馏塔随压力交变 工 作稳定 有利于氩的提取 11 启动时间 考虑通过水分和 CO2冻结区问 题 操作需谨慎 膨胀机负荷需慢慢 增加 启动时间较长 约 48 小时 无须考虑冻结问题 操 作简便 膨胀机满负荷运转 启动时间较短 约 18 30 小 时 12 实现自动化的难易 由于启动四个阶段 实现安全 自动化相对困难和复杂一些 可以相当简单地实现 安全的自动化 甚至空分从 冷态或热态的启动 13对空分变负荷调节的适应 速率 需要有一定的温度梯率 以解 决自清除问题 调节速度较慢 较迅速 4 24 2 工艺流程工艺流程 4 2 14 2 1 工艺流程概述工艺流程概述 1 空气压缩 空气在进入空气压缩机 TC 前 经空气过滤器 AF1 过滤 以除 去尘埃和微粒 然后被吸入空气压缩机进行压缩 经过四级压缩三级冷却 然后送入空冷塔 AC 2 空气净化和冷却 进入空气冷却塔的空气经常温水和冷冻水二级冷却 冷冻水由氟利昂 冷水机组 RU 提供 出空冷塔空气进入分子筛吸附器 分子筛吸附器 MS1 MS2 为单床式 用来清除空气中的水分 二氧化碳和一些碳氢化 合物 从而可以获得干净而又干燥的空气 两台吸附器交替使用 即一台 吸附器进行工作 另一台吸附器用污氮气进行再生 净化后的空气经过滤器 AF2 后 经主换热器 E1 被冷却到饱和 温度状态下进入下塔 C1 从下塔来的压力氮气经主换热器 E1 复热 后进入循环氮气压缩机加压后分为两路 一路氮气经主换热器冷却后从主 换热器上部抽出 进入高温透平膨胀中进行膨胀 膨胀后的氮气经主换热 复热后进循环压缩机入口 另一部分经高 低温膨胀机增压并冷却后送入 主换热器冷却 其中一部分从主换热器中部抽出 进入低温透平膨胀机进 行膨胀 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 22 膨胀后的氮气经主换热器复热后循环压缩机入口 另一部分继续冷却 并液化后进入下塔顶部参加精馏 3 下塔 C1 已冷却的空气 液氮进入下塔初步分离 利用上升气体和下流液体的 浓度差和组分差进行热质交换 高沸点的氮被蒸发 低沸点的氧被冷凝 经过多级塔板的冷凝和蒸发在塔釜形成富氧液空 在塔项形成高纯度氮气 大部分氮蒸汽经过冷凝蒸发器 K 与上塔 底部液氧进行热交换 液氧被蒸发 而氮蒸气被冷凝 部分冷凝的液氮再 回到下塔作回流液 另一部分液氮 在过冷器 E4 中进行过冷 然后送入上塔作为上塔 的回流液和作为产品送出 从下塔上部抽出部分氮气 送至精氩塔 C4 蒸发器作为热源 维持精氩塔精馏 从下塔底部抽出富氧液空 在过冷器 E4 中过冷 其中一部分富氧 液空提供给粗氩塔 C1 作为冷源 另一部分液空送入上塔 4 上塔 C2 液氧从上塔底部提取 污氮气进入主换热器前 在过冷器中与液氧和富氧液空进行热交换 复热后去分子筛吸附器作为再生气 从上塔抽出来的纯氮气在过冷器中与液氮和富氧液空进行热交换后 经主换热器复热 纯氮气作为低压氮产品送出 5 粗氩塔 C3 及 C5 氩馏分从上塔中部送入粗氩塔 C5 经过 C5 再送入粗氩塔 C3 上升 气体在粗氩塔 C3 上部分为两路 大部分气体在粗氩塔冷凝器中和液空进 行换热而冷凝并作为粗氩塔的回流液 返回粗氩塔 另一部分作为工业氩 送入精氩塔 C4 粗氩塔 C3 的回流液经液氩泵送入粗氩塔 C5 的上部作 为 C5 的回流液 并最终返回上塔 6 精氩塔 C4 气体沿塔上升到精氩塔并在冷凝器中冷凝 不凝气被送出 冷凝液体 向塔底 在精氩塔蒸发器中蒸发 液氩产品从塔底部抽出排出冷箱 7 设计参数的选取 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 23 由于分子筛纯化器的切换周期比可逆式换热器的切换周期长得多 所 以切换损失减少 可逆式换热器流程的切换损失取加工空气量的 2 4 而 分子筛纯化器的切换损失只有加工空气量 0 3 0 4 进主换热器的加工空 气温度 在可逆式换热器流程通常取常温 30 303K 而在分子筛纯化 器流程 因吸附温度较低 故加工空气时主换热器温度为 10 15 283K 288K 出主换热器的加工空气温度 在切换式换热器流程中比饱和温度 高 1 1 5K 而分子筛净化流程 加工空气在主换热器冷端状态是饱和而且 少量含湿 加工空气的压力 在可逆式换热器流程是由辅塔顶纯氮气推算的 纯 氮气出保冷箱的余压最少为 0 02Mpa 对于分子筛净化流程 由于污氮气 要作为纯化器再生的加热气体 至少具有 10Kpa 的余压 因而加工空气的 压力时是污氮所决定的 对于平均氮纯度的确定 也就是污氮纯度的选取 由于采用增压透平 膨胀机 膨胀量减少 拉赫曼进气对上塔的干扰减弱 精馏的提取率提高 所以污氮纯度 在产品产量及纯度不变的前提下 应取值高一些 4 2 24 2 2 工艺流程图工艺流程图 工艺流程图见附件 5 4 34 3 自控技术方案自控技术方案 本项目由空气净化 空气压缩 液化 精馏 灌装 储存和运输等装 置组成 为了保证装置和全厂的安全 平稳 长周期 满负荷和高质量运 行 要求自动控制系统的硬件设备和软件都应具有先进性 高可靠性和高 安全性 根据工艺过程控制的要求 确定以集中控制为主 设置中央控制 室 4 3 14 3 1 自动化水平自动化水平 1 仪控系统应能有效地监控成套空分设备生产过程 确保设备长期稳 定可靠运行 操作维护方便 2 仪表和 DCS 系统必须是可靠和先进的 在考虑先进性的同时 以可靠性为主 3 所有联锁回路按 ISA 标准 采用失电及断线安全的原则进行设 计 以保证在失电及断线状态下的安全停机 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 24 4 仪控系统采用中央控制室 DCS 机旁盘仪表和就地仪表控制 相结合的原则 所有的连锁 启动联锁和保护联锁 及主要的控制均在 DCS 里完成 以确保整个仪控系统可靠 先进 操作维护方便 5 在中控室建议设置空气系统 DCS2 台 对空分装置的过程参数实 现监控 具有显示 操作 记忆 报表打印及维护等功能 6 DCS 的控制器采用冗余或容错结构 具有控制器 电源及通迅总 线的冗余以保证系统的可靠性 控制器具有在线修改功能 所有的 I O 卡 件可以带电插拔 7 设置紧急按钮操作台 实现对整个空分和单机设备突发事故或 计算机故障下的紧急停车 确保空分的安全性 DCS 停机信号与紧急停车 信号分别由两路独立的停车信号送到电控的停车回路 以保证停车回路的 可靠性 8 设置在线分析室 分析仪设置在成套供货的分析仪柜内 包括 预处理装置 主要分析仪采用进口 在线分析的工艺参数进入 DCS 系统 进行显示 记录 报警等处理 分析仪均带 4 20mA 输出信号 其中参与 连锁的分析仪带有 测量 校对 开关 此开关带干触点送给中控 DCS 以避免校对仪表时人为联锁停车 设置手工分析阀架 9 进口机组 包括循环空压机 高温膨胀机 低温膨胀机 自带 一次检测及变送仪表 执行器及信号转接箱 符合 API 或厂商标准 标准 信号 4 20mA Pt100 干触点 进 DCS 系统进行显示 报警 联锁 控 制 由机组供货商向设计人员提供完整的工艺流程图 逻辑联锁控制图 防喘振控制方案 进 DCS 的 I O 清单等 由进口机组厂家在现场确认 DCS 的组态是否符合机组的安全联锁及控制要求 10 仪控系统电源 220V 50HZ 和 24VDC 空分装置供电系统由配 电盘统一分配 仪控系统供电设计时采用两路 220VAC 供 一路常规供电 一路 UPS 供电 常规供电出现故障时由 UPS 备用供电 11 现场仪表的防护等级原则上采用 IP55 及以上等级 主要仪表 备件 变送器 电磁阀 接近开关 铂热电阻 按 10 考虑 12 公用工程需要进 DCS 的监控数据 买方应在初步设计会审后十 五天内提出具体的 I O 点数和数据类型 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 25 4 3 24 3 2 仪表选型仪表选型 1 DCS 系统选用浙大中控的产品 含工程和用户进口机器的相关点 数 并留有 15 余量 2 UPS 不间断电源 10KVA 30 分钟后备 3 在线分析仪采用成套供货 组装在分析仪表柜内 电 气路以 柜内端子和截止阀为界 配备标准气和预处理装置 分析仪采用国产或进 口的产品 分析仪成套柜采用 RITTAL 的柜子 预处理柜内的管路连接采 用不锈钢 多路切换阀采用 SWAGELOK 调节阀采用 GO 或 SWAGELOK 的产品 4 调节阀选用无锡工装 5 台重要调节阀采用 SAMSON 或 KAMMER 进 口产品 调节阀上的电磁阀 定位器 E P 过滤减压阀由阀门供货商成套 提供 5 压力 压差变送器选用 EJA 系列智能变送器 配一台手持终端 6 测振仪选用美国派力斯产品 7 水流量测量采用电磁流量计 气体流量测量采用孔板 8 两位三通 两位五通电磁阀采用 ASCO 或 HERION 产品 24VDC 9 阀位开关选用图尔克接近开关 两线制 24VDC 10 机旁柜温度显示采用数显表 11 就地温度显示采用双金属温度计 12 测温组件以 Pt100 的铂电阻温度计为主 重要部位及冷箱内的 测温点采用双支铂电阻温度计 13 就地和机旁柜上的压力指示采用弹簧管压力表 14 就地液位指示选用翻板液位计 液位计要求防冻型 采用开封 仪表厂产品 15 闪光报警器采用温洲乐清仪表厂产品 16 DCS 组态由 DCS 供货商完成 4 3 34 3 3 仪表供货范围 具体数量以最终设计资料为准 仪表供货范围 具体数量以最终设计资料为准 仪表清单所列的各种仪表 其中主要的仪表有 具体数量按最终设计 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 26 资料为准 1 压力 压差变送器 60 台 2 分析仪 包括机柜及预处理装置 标准气等 序号分析仪分析点范围厂家 1产品氧纯度 产品氧管道 98 10 O2 ABB Magnosa 或 EasylineO2 Teiedyne 3000DA 2产品氮纯度产品氮管道0 10 50PPmTieidyne 3000TA 3纯化后CO2 分子筛纯化器后 0 5PPmCO2 ABB Uras14 或 Teledyne II7000 或 Servomex Xentra4200 4 氩馏分中氩氩馏分 0 5 ArABB Calados17 或 EasylineAR Teledyne 2000A 5 精氩中氩氩馏分 80 100 Ar ABB Calados17 或 EasylineAR Teledyne 2000A 6粗氩含氧粗氩0 5 O2ABB Magnos106 或 EasylineO2 Teledyne 3000DA 7精氩含氧精氩管道0 10PPmTeledyne 3000TA 8精氩含氮精氩管道0 10PPmN2Delphi Model 9总炭分析液氧中总烃0 100PPm CnHmTeledyne 402REU 10微量水分析增压空气含水分量H2O国产 注 分析仪成套商成套提供 分析仪表 标气 包括零气 量程气 预 处理装置 分析仪柜等 同时提供易损件 如流量计 截止阀 切换阀 接头等 备件 二人一周培训 3 各种型号规格调节阀 其中进口定位器备一个 国产定位器各 种类型备一个 42 台 4 二位三通电磁阀 15 只 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 27 5 二位五通电磁阀 15 只 6 UPS 电源 10KVA 后备 30 分钟 1 台 7 铂热电阻 80 支 8 数显表 1 0 台 9 压力表 30 只 10 压力控制器 5 只 11 孔板 10 块 12 闪光报警器 2 台 13 电磁流量计 2 套 14 三阀组 25 套 15 分析阀 12 只 16 翻板液位计 2 台 17 机旁柜 仪表柜内部配线配管完成 增压机机旁柜 1 台 设备自带 高 低温膨胀机机旁柜 2 台 设备自 带 分子筛纯化器机旁柜 1 台 分析取样阀柜 1 台 配电柜 1 台 紧急按钮盘 1 台 4 3 4DCS 系统 配置情况如下 具体的配置按最终设计为准 操作员站 工程师站 2 台 打印机 针式 A3 激光 A4 2 台 控制器及 I O 模块 1 套 配套的端子板及通信电缆 1 套 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 28 各种功能模块 各备一块 系统软件 1 套 操作站和工程师站按 DELL 的工控机配置 硬盘不小于 120G 内存不低 于 512M CPU 采用 P4 最新 4 44 4 主要设备选择主要设备选择 4 4 14 4 1 原料空气过滤器原料空气过滤器 1 1 套套 用户自理用户自理 制造厂 型式 自洁式 处理空气量 36 000m3 h 过滤效率 99 8 过滤阻力 0 4Pa 过滤材质 植物纤维 安装形式 立式 供货范围 4 4 24 4 2 空气透平压缩机空气透平压缩机 1 1 套套 制造厂 杭氧 排出空气量 24 000m3 h 干空气 调节范围 75 105 吸入压力 99 5Kpa 吸入温度 32 排气压力 0 62MPA 排气温度 100 冷却水耗量 320t h 轴功率 2930KW 供货范围 4 4 2 1 压缩机本体 1 台 4 4 2 2 中间冷却器 1 套 4 4 2 3 底座 带地脚螺栓 1 组 4 4 2 4 进口导叶调节装置 1 套 4 4 2 5 同步电机 1 台 上电 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 29 4 4 2 6 联轴器 包括防护罩 1 台 4 4 2 7 供油装置 含高位油箱及排烟风机 1 台 4 4 2 8 安全阀 至回阀 防空阀等阀门 1 套 4 4 2 9 防喘振装置 1 套 4 4 2 10 放空消声器 1 套 4 4 2 11 气 油 水管路系统 不含碳钢直管 1 套 4 4 2 12 备件 1 套 4 4 34 4 3 空气循环透平压缩机空气循环透平压缩机 1 1 套套 制造商 Cooper 排气量 52000m3 流量调节范围 75 105 吸入压力 0 585MPA A 吸入温度 38 排气压力 2 7MPA 排气温度 40 轴功率 5270KW 供货范围 以进口商供货范围为准 4 4 3 1 压缩机本体 1 台 4 4 3 2 中间冷却器 1 套 4 4 3 3 底座 1 组 4 4 3 4 进口导叶调节装置 1 套 4 4 3 5 异步电机 1 台 4 4 3 6 联轴器 1 组 4 4 3 7 供油装置 1 台 4 4 3 8 安全阀 至回阀 防空阀等阀门 1 套 4 4 3 9 备件 1 套 4 4 44 4 4 空气预冷系统空气预冷系统 1 1 套套 制造厂 杭氧 处理空气量 24 000Mm3 h 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 30 空气工作压力 0 62Mpa A 空气进口温度 100 空气出口温度 18 冷却水耗量 上段 15m3 h 下段 70m3 h 供货范围 4 4 4 1 空气冷却塔 含捕雾器 1 台 结构 填料 聚丙烯 筛板 筒体材质 16MNR 内件 不锈钢 外形尺寸 直径 2000 22000mm 重量 19T 增强型散装填料 聚丙烯鲍尔环 4 4 4 2 水冷塔 1 台 型式 填料 简体材质 Q235A 内件 不锈钢 外形尺寸 直径 1700 21000mm 重量 15T 散装填料 聚丙烯鲍尔环 4 4 4 3 空气冷却塔平台梯子 1 套 4 4 4 4 冷却水水泵 用户自备 2 台 一用一备 轴泵 不锈钢 水阀阀杠 不锈钢 电机功率 30kw 4 4 4 5 冷冻水水泵 用户自备 2 台 一用一备 泵轴 不锈钢 水阀阀杆 不锈钢 电机功率 15kw 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 31 4 4 4 6 水过滤器 4 台 滤芯 不锈钢 4 4 4 7 阀门及管路附件 1 套 4 4 4 8 就地测量组件和仪表以及相应的接头 根部阀等附件 流量孔板及 附件 1 套 注 预留冷水机组接口 4 4 54 4 5 分子筛纯化系统分子筛纯化系统 1 1 套套 制造厂 杭氧 型式 立式双层床 处理空气量 24 000 h 空气工作压力 0 61MPA 空气进口温度 18 空气出口温度 26 空气出口纯度 CO2 1 6 露点 60 分子筛再生温度 160 工作时间 4 小时 供货范围 4 4 5 1 分子筛吸附器 2 台 型式 立式双层床 筒体材质 16MNR 内件 不锈钢 外形尺寸 3400 7200mm 分子筛 UOP 13XAPG 条形 8 5 2T 上海环球分子筛有限公司 活性氧化铝 5 5 2T 温州化工厂 4 4 5 2 电加热器 2 台 一用一备 型式 立式 筒体材质 16MNR 内件 不锈钢 外形尺寸 1200 6000mm 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 32 设计功率 507KW 台 消耗功率 108KW 台 4 4 5 3 放空消声器 1 台 4 4 5 4 控制系统 1 套 属仪控 4 4 5 5 切换蝶阀 杭氧工装 阀门联结阀栏 紧固件及压力表接头等管路 附件 1 套 4 4 5 6 系统用阀门 调节阀属仪控 1 套 4 4 5 7 备品备件 1 套 4 4 64 4 6 分馏塔分馏塔 1 1 套套 制造厂 杭氧 冷箱占地面积 7200 9700mm 主冷箱高 57000mm 供货范围 4 4 6 1 中压换热器 I 1 套 型式 铝制板翅式 材质 LF4 LF 外形单元尺寸 1250 1248 4800mm 4 4 6 2 中压换热器 II 1 套 型式 铝制板翅式 材质 LF4 LF2 外形单元尺寸 1200 1248 3900mm 4 4 6 3 液空液氮过冷器 1 台 型式 铝制板翅式 材质 LF4 LF2 外形单元尺寸 1000 1010 1600mm 4 4 6 4 液氮气液分离器 1 台 材质 LF4 4 4 6 5 上塔 1 台 型式 规整填料型 天大 壳体材质 LF4 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 33 填料 LF2 分布器 0 cr18Ni9Ti 外形尺寸 分两段出厂 1620 30000mm 4 4 6 6 主冷凝蒸发器 与下塔复合 1 台 型式 铝制板翅式 筒体材质 LF4 板式材质 LF4 L F2 外形尺寸 2420 4800mm 4 4 6 7 下塔 1 台 型式 对流筛板型 筒体材质 LF4 筛板材质 LF2 外形尺寸 1632 14700mm 4 4 6 8 粗氩塔 I 1 台 型式 规整填料型 天大 筒体材质 LF4 填料 LF2 外形尺寸 1100 23000mm 4 4 6 9 粗氩塔 II 含粗氩冷凝器 1 台 型式 规整填料型 天大 筒体材质 LF4 填料 LF2 板式换热器单元材质 LF4 LF2 外形尺寸 分两段出厂 1100 40000mm 4 4 6 10 精氩塔 含冷凝器和蒸发器 1 台 吊挂型式安装 规整填料型 天大 筒体材质 LF4 填料 LF2 板式换热器单元材质 LF4 LF2 外形尺寸 662 20000m 汴杭制氧机成套公司 4500m3空分设备生产液氧 液氮 液氩项目可行性研究报告 34 4 4 6 11 液氩贮液罐 1 台 4 4 6 12 粗液氩泵 含备件 2 台 CRYOSTAR 型式 离心式 流量度 5