合成天然气焊割气体项目可行性研究报告

苍溪县大通天然气投资有限公司大型合成焊割气体项目可行性研究报告中煤国际工程集团重庆设计研究院二0一0年四月苍溪县大通天然气投资有限公司大型合成焊割气体项目可行性研究报告工程编号94077工程规模39108NM3/A合成焊割气体项目院长总工程师项目负责人中煤国际工程集团重庆设计研究院二0一0年四月大型合成焊割气体项目可行性研究报告主要参编人员名单设计校审审核审定专业姓名姓名姓名姓名朱富斌陈光明张华林晋耿建新朱富斌张华林晋工艺宋旦鹏陈光明张华林晋总图苏胜利程其中王萍林晋电气赵汉卿王院黄怡怡林晋建筑张伟卢劲锋李猛林晋结构刘蓉刘维徐文健张守权通信赵汉卿胡萍王院林晋给排水高艳英袁晓宇张智泉林晋控制汪瑶胡萍黄怡怡林晋经济段江华左伟曾罡熊华明大型合成焊割气体项目可行性研究报告I目录1总论111项目名称及主办单位112研究目的113项目背景和建设意义1131项目背景1132项目意义3133建设可能性414编制依据515研究范围516编制原则617遵循的标准规范618推荐技术路线1119研究结论11191推荐方案11192研究结论12193主要技术经济指标13110实施计划142自然条件和社会条件1521气象资料1522水文1623地形地貌1624交通173市场分析和价格预测1831国内合成焊割气市场情况1832产品市场分析19大型合成焊割气体项目可行性研究报告II33液化后运输半径增大2134产品价格分析214建设规模及总工艺流程2241原料天然气来源2242建设规模2243产品方案2244总工艺流程23441简介23442总工艺流程的优选234421制冷方式的确定234422进站压力的确定244423工艺流程简述2445自动控制26451设计原则26452设计特点27453主要生产过程检测及控制方案28454自控系统的功能34455自控仪表选型39456电缆敷设方式41457动力供应425工艺装置4351原料气调压计量单元43511工艺流程及设备选择43512自控水平4352原料气增压单元4353天然气净化单元44531天然气脱碳部分44大型合成焊割气体项目可行性研究报告III532天然气脱水部分4754合成焊割气液化单元50541装置工艺流程50542自控水平51543主要设备选择5155冷剂循环单元51551装置工艺流程51552自控水平53553主要设备选择5356主要工程量一览表566辅助生产设施5761放空系统57611概述57612流程简述5762化验室5763维修5764消防57641消防系统方案58642消防措施6165防腐及绝热62651设计原则62652设备防腐62653管线防腐64654设备和管线绝热657公用设施6771给排水67711水量平衡67大型合成焊割气体项目可行性研究报告IV712供、排水方案6872供电68721概述68722用电负荷和负荷分级68723供电电源69724供配电69725防雷、防静电接地7073通信71731工作内容与工作界面71732通信设计方案72733通信电源77734接地7874采暖通风798总图、运输8081总图80811总平面布置80812道路及场地81813绿化设计81814防火堤82815主要技术经济指标8282储存、运输82821产品储运82822其它运输8383抗震、防渗、防腐的处理83831设计原则83832设计荷载84833建筑作法84大型合成焊割气体项目可行性研究报告V834结构型式859节能8691综合能耗分析及消耗指标86911综合能耗分析86912能耗指标8692节能措施8610环境保护88101概述88102执行标准88103设计原则88104环境保护与污染控制目标89105主要污染源和污染物891051大气污染源和污染物891052水污染源和污染物891053噪声污染源901054固体废物901055三废排放量90106环境影响分析901061土壤环境影响901062地下水环境影响901063大气环境影响911064噪声环境影响91107环境保护措施911071施工期间污染物的来源及处理911072正常运行期间污染物的来源及处理911073事故状况下污染物的来源及处理92108绿化93大型合成焊割气体项目可行性研究报告VI109结论9311职业安全卫生94111职业危害分析941111火灾、爆炸941112毒性物质危险941113其他危害95112职业危害防护951121总平面布置951122防火、防爆951123其他安全防范措施96113预期效果96114建议9712组织结构和定员98121组织机构98122定员98123培训9813生活、办公设施10014项目进度安排10115投资估算与资金筹措102151投资估算1021511投资估算范围1021512投资估算依据1021513建设投资估算1021514建设期利息估算1031515流动资金估算1031516项目总投资（报批总投资）103152资金筹措及使用计划110大型合成焊割气体项目可行性研究报告VII1521融资方案1101522资金使用计划11016财务评价113161成本费用估算1131611成本费用估算方法1131612成本估算依据1131613项目设计生产成本费用114162营业收入和税金估算1171621营业收入估算1171622税金估算117163财务评价参数1201631基准财务内部收益率1201632其他参数120164盈利能力分析1201641融资前分析1201642融资后分析121165偿债能力分析128166财务生存能力分析134167不确定性分析1391671盈亏平衡分析1391672敏感性分析140168财务评价结论141附图1附图1总平面布置图2附图2全厂工艺流程图3附图3区域位置图大型合成焊割气体项目可行性研究报告11总论11项目名称及主办单位主办单位苍溪县大通天然气投资有限公司企业性质有限责任项目名称大型合成焊割气体项目项目地点四川苍溪县天然气化工工业园区项目业主单位苍溪县大通天然气投资有限公司成立于2008年，注册资本金2000万元人民币，主要从事于投资天然气综合项目的开发、建设。12研究目的合成焊割气体项目可行性研究的主要目的在于，针对给定的天然气组成、天然气气量的条件下，以技术先进、节省投资和经济效益为原则进行全面优化，最终得出优化合理的工艺流程、总图布置、用地范围、供电方案、给排水方案、投资估算等，在全面分析焊割气的市场基础上完成整个项目的经济评价，为业主作出正确的投资决策提供依据。13项目背景和建设意义131项目背景用火焰切割各种尺寸和形状的零件及坯料是许多工业部门不可缺少的重要工业，我国自30年代从德国进口乙炔装置开始采用乙炔焊大型合成焊割气体项目可行性研究报告2接金属以来，乙炔生产安全，使用技术不断改进完善。进入90年代后焊接气体行业相继出现了以丙烷气、丙烯气、液化石油气、汽油等为主要成分的代燃气体，有的甚至跳出瓶装气体行业，采用氢氧气源焊割机、等离子焊割等工艺及装备。目前我国焊割气年需求量逐年增加，各种代燃气体对乙烯市场稍有冲击，但经过8年的实践，乙炔市场仍占据焊割气主要市场。这首先取决于这些替代气体的使用性能，其中主要的指标是最高火焰温度。在金属气割的火焰加工作业中，乙烯作为一种传统的气源，具有火焰温度高，热加工效果显著等特点，被工业界广泛应用于金属的气割、焊接、变形矫正等领域。但是乙炔焰亦有明显的特点，即电石生产是高耗能高污染产业，乙炔焰的使用安全性差，耗能大，价格高，生产环境污染严重等。随着现代大工业的发展，在工业燃气领域中，乙炔的弊端对人类造成的危害日愈严重。乙炔燃气污染重、耗能高、成本高、易爆炸。如每生产1吨乙炔气，需3600度电和10吨焦碳，将生产33吨污染渣和150吨污染水，同时每燃烧1公斤乙炔气，则排放硫化氢2G，磷化氢31G的有害气体。我国年供乙炔为100万吨。由此带来的各项消耗为电消耗每年360000万度水污染15000万吨硫化氢排放2000吨磷化氢排放31000吨电石渣排放330万吨大型合成焊割气体项目可行性研究报告3从国家目前积极倡导减排节能的角度，乙炔用于工业焊割工艺已经不适合继续发展。132项目意义合成焊割气是目前中国增长最快的工业合成焊割用产品，这对优化我国的工业生产结构，有效解决工业生产配套产业健康快速发展、解决生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥着重要作用。对苍溪而言，充分把握国家西部大开发战略和能源结构调整战略实施的机遇，利用本地资源优势发展天然气工业，具有以下几方面的意义（1）实现资源优势向经济优势转化苍溪地理位置偏僻，工业生产水平落后，经济优势不明显，有丰富的天然气资源，目前天然气利用率低，用气量少，通过发展合成切割气体工业，能够使苍溪的天然气资源得到充分利用，从而变资源优势为经济优势。（2）改善工业用焊割气结构，提高工业焊割质量合成焊割气体工业，不受管网限制，经济合理，使焊割生产过程清洁、经济、方便的综合效益，更广泛地服务于工业企业。（3）改善大气环境，创建绿色中国随着工业的快速发展和国家评估标准的逐步提高，大气污染治理压力大、形势严峻。天然气在燃烧过程中基本不排放二氧化硫，因此，大型合成焊割气体项目可行性研究报告4积极推进合成焊割气体工业，扩大天然气的利用范围和领域，对于改善城市大气环境，创建绿色中国具有积极意义。（4）确保焊割生产安全与稳定随着管道燃气、钢铁加工行业的发展，焊割行业气源需要量将会越来越大，发展合成天然气焊割气体工业，可灵活机动、经济合理地满足众多企业需求，保证供气的稳定和安全。（5）拉动产业发展，促进经济增长建设合成焊割气体项目不仅能更好的满足全省对工业焊割生产需求，也是西南地区扩大天然气利用范围的途径之一。合成焊割气体工业经济效益可观，在促进苍溪经济增长的同时，对拉动本地区运输业、制造业等相关产业的发展，促进焊割科技水平的提高，都将发挥重要的作用。133建设可能性1充足的原料保障和良好的依托条件本项目位于四川苍溪县天然气化工工业园区，利用中石油中卫贵阳管道的天然气作为主要生产原料，中卫贵阳管道输送规模为150108M3/A；本工程生产液化焊割气体约39108M3/A，而且中石油川西气矿和广元市天然气综合利用工业园区管委会签订有协议，全力支持广元市天然气工业园区建设，因此本项目原料供应充足、协调便利。大型合成焊割气体项目可行性研究报告52市场充足随着我国工业的高速发展对催化增效的功能性天然气在机械制造业、金属加工、工业燃料（发电、工业窑炉），汽车燃料等方面将会有一个较大的需求和发展。以天然气为主要原料生产的焊割气替代乙炔（火焰切割）等将是天然气利用的又一个重要领域。合成焊割气项目技术成熟，安全性能高，用途广泛，市场前景广阔。四川、重庆、陕西、云南、贵州等地对合成焊割气都有大量的需求。3不产生环境污染本工程燃料气燃烧产生部分烟气，采用高空放空；生产污水量很少，而且在去除浮油后作为MDEA补充用水，少量的生活污水在处理达标后外排；废渣只有每年少许的分子筛，只要深埋即不对环境产生任何污染。14编制依据1合成焊割气体项目可行性研究报告编制委托书2建设单位提供的其它基础资料。15研究范围本研究的范围包括合成焊割气厂的天然气净化、工艺系统的优化、焊割气的储存和运输、总图布置、给排水和消防系统、污水处理系统、供电方案、通信系统、自控系统、放空系统等合成气厂内的所大型合成焊割气体项目可行性研究报告6有内容。16编制原则（1）积极采用国内外先进、可靠的工艺技术，提高工程技术水平，确保经济合理、安全可靠；保证产品质量和收率，方便操作和管理。（2）关键设备选用进口设备，其余设备，在满足工艺技术要求的前提下，优先选用国产设备。尽量降低投资、减少占地面积。（3）遵守国家法令、法规及有关标准和规范，在国内标准、规范没有明确规定时参照ASME、API、NFPA的国际规范执行。（4）采用国内外先进的自动控制系统，主要生产过程采用全自动控制，确保装置处于最佳工况下运行；减少管理人员，简化管理体制，在满足生产的条件下，尽量减少操作人员，以降低运行管理费用，提高管理水平。（5）辅助生产设施尽量依托已建长呼线已有的设施；（6）充分考虑HSE，做到安全设施与主要工程设计、施工、投产三同时。17遵循的标准规范（1）石油化工项目可行性研究报告编制规定（2）天然气净化厂工程项目可行性研究报告编制规定Q/CNPCGHY02051999大型合成焊割气体项目可行性研究报告7（3）石油和天然气工程总图设计规范SY/T00482000（4）气田天然气净化厂设计规范SY/T001196（5）石油地面工程设计文件编制规程SY00092004（6）气田地面工程设计节能技术规定SY/T63311997（7）工业企业总平面设计规范GB5018793（8）天然气脱水设计规范SY/T00762003（9）干粉消防系统NFPA17（10）石油天然气工程设计防火规范GB501832004（11）建筑设计防火规范GB500162006（12）输送流体用无缝钢管GB/T81632008（13）石油化工企业环境保护设计规范SH302495（14）环境空气质量标准GB309596（15）大气污染物综合排放标准GB1629796（16）工业企业卫生防护距离标准GB116541166689（17）工业企业厂界噪声标准GBJ123481990（18）低温绝热压力容器GB184422001（19）钢制焊接常压容器JB/T47351997（20）普通粉末绝热贮槽JB/T90771999（21）压力容器无损检测JB473097（22）低温液体贮运设备使用安全规则JB68981997大型合成焊割气体项目可行性研究报告8（23）低温液体容器性能试验方法JB/T335611999（24）大型焊接低压贮罐的设计及建造，压力容器安全技术监测规程API620（25）高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范GB5019693（26）建筑灭火器配置设计规范GB501402005（27）自动喷水灭火系统设计规范GB500842001（28）水喷雾灭火系统设计规范GB5021995（29）干粉灭火系统设计规范GB503472004（30）建筑给水排水设计规范GB500152003（31）室外给水设计规范GB500132006（32）室外排水设计规范GB500142006（33）生活饮用水卫生标准GB57492006（34）污水综合排放标准GB89781996（35）油气厂、站、库给水排水设计规范SY/T008996（36）公路水泥混凝土路面设计规范JTGD402002（37）厂矿道路设计规范GBJ2287（38）控制室设计规定HG/T205082000（39）自动化仪表选型规定HG/T205072000（40）仪表供电设计规定HG/T205092000（41）仪表系统接地设计规定HG/T205132000大型合成焊割气体项目可行性研究报告9（42）砌体结构设计规范GB500032001（43）建筑结构荷载规范GB500092001（44）混凝土结构设计规范GB500102002（45）建筑抗震设计规范GB500112001（2008年版）（46）钢结构设计规范GB500172003（47）建筑结构可靠度设计统一标准GB500682001（48）化工、石油化工管架、管墩设计规定HG/T206702000（49）构筑物抗震设计规范GB5019193（50）建筑地基基础设计规范GB500072002（51）建筑地基处理技术规范JGJ792002/J2202002（52）石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范SH306895（53）油罐区防火堤设计规范SY/T00752002（54）石油化工防火堤设计规范SH31252001（55）门式刚架轻型房屋钢结构技术规程CECS1022002（56）建筑桩基技术规范JGJ942008（57）程控电话交换设备安装设计暂行技术规定YDJ2088（58）国内卫星通信小型地球站VSAT通信系统工程设计暂行规定YD502896（59）通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范YD/T50982001大型合成焊割气体项目可行性研究报告10（60）民用闭路监视电视系统工程技术规范GB5019894（61）滩海石油工程通信技术规范SY/T031196（62）建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T503112000（63）工业企业程控用户交换机工程设计规定CECS0989（64）供配电系统设计规范GB5005295（65）低压配电设计规范GB5005495（66）10KV及以下变电所设计规范GB5005394（67）3110KV高压配电装置设计规范GB5006092（68）爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB5005892（69）建筑照明设计标准GB500342004（70）建筑物防雷设计规范GB5005794（2000年版）（71）电力工程电缆设计规范GB5021794（72）通用用电设备配电设计规范GB5005593（73）油田防静电接地设计规范SY/T006092（74）石油化工企业设计防火规范GB5016092（75）石油设施电气装置场所分类SY002595（76）采暖通风与空气调节设计规范GB500192003（77）钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范SY00071999大型合成焊割气体项目可行性研究报告11（78）钢质储罐罐底外壁阴极保护技术标准SY/T008895（79）涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T8923（80）涂装前钢材表面预处理规范SY/T040797（81）中、高泡沫消防系统NFPA11A（82）二氧化碳消防系统NFPA12（83）喷淋系统的安装NFPA13（84）固定式水喷淋消防系统NFPA1518推荐技术路线合成焊割气厂主要功能是将经过净化、脱重烃（C3）后的天然气进行进一步净化处理，在脱除酸气和水后进行液化，再添加合成气，运输外销。本次研究推荐的技术路线包括推荐采用MDEA法技术路线脱二氧化碳及硫化氢；脱水工艺推荐采用两塔分子筛流程；液化工艺推荐采用混合冷剂的液化工艺；液化焊割气储存推荐常压低温储存工艺；加入合成剂，运输推荐槽车运输方案。19研究结论191推荐方案合成焊割气厂推荐工艺主要包括进站调压计量单元、原料气增压单元、天然气净化单元、焊割气合成单元、焊割气液化单元、制冷单元、液化焊割气储存、装车单元。进站天然气首先经过调压计量单元，该单元实现对进站天然气的调压和交接计量；经过计量稳压后的大型合成焊割气体项目可行性研究报告12天然气进入原料气增压单元，原料气增压至48MPA左右后进入天然气净化单元，在该单元对天然气进行脱碳、脱H2S、脱水处理，脱碳、脱H2S推荐MDEA工艺，脱水推荐两塔流程的分子筛脱水工艺，再生气推荐使用经过回收压缩的BOG；经过净化的天然气进入焊割气合成单元，合成完成后进入焊割气液化单元，焊割气液化推荐混合冷剂液化工艺，混合冷剂由冷剂循环单元提供，冷剂压缩机采用电机驱动的压缩机；液化后的焊割气进入储罐储存，储罐选用2座常压低温储罐，单座罐容5000M3，配以BOG压缩机，对BOG进行增压后进分子筛干燥器分子筛用于再生，通过合成系统，依靠低温泵实现装车。192研究结论合成焊割气体生产工艺为封闭作业，不产生“三废”污染环境，在替代乙炔燃气方面不仅仅体现在工业切割燃气中能够大幅度降低成本提高经济效益，更总要的是应用节能环保合成天然气焊割气可大幅度降低CO2、SO2的排放，能有效确保生产安全和焊割产品质量，对当前及今后节能减排具有重要的意义。建设合成焊割气体生产项目，还提高了企业和地方的经济效益，对当地的经济发展以及解决就业都具有重要的意义。因此，我们认为1本项目的实施，符合国家政策。2装置原料来源稳定、可靠。装置建成后，苍溪天然气可得到大型合成焊割气体项目可行性研究报告13合理利用。3产品需求量大，市场前景良好。4工艺技术先进、可靠。5本项目严格执行国家、地方和行业有关安全、卫生、消防的法律、规范和要求，采取了必要的防范措施，建成后可保证人身安全和生产安全。6本项目产品附加值高，符合市场需求，主要技术经济指标均好于行业基准值，说明本项目的经济效益较好，并具有一定的抗风险能力，因此本项目在经济上是可行的。综上所述，本研究报告认为，该项目是可行的。193主要技术经济指标主要技术经济指标见表191。表191主要技术经济指标一览表序号名称单位数量备注一规模104M3/D120（0、101325KPA）二年操作时间D330三液态焊割气产量T/D820四产品压力MPAG02五装置的操作弹性80105六占地面积M212942167七工程总投资万元49938大型合成焊割气体项目可行性研究报告14序号名称单位数量备注1工程费万元466862其它费用万元50393预备费万元42444建设期利息万元7365流动资金万元25166建设与生产交叉期年17建设期年18资本金财务内部收益率51268资本金净利润率53459投资回收期（税前）年41610投资回收期（税后）年482110实施计划本报告按120104M3/D投资编制，在建设过程中，可分期实施，一期建设规模为27104M3/D，满足四川周边地区用户需求；达到设计规模后，可辐射到全国范围内的用户需求。大型合成焊割气体项目可行性研究报告152自然条件和社会条件21气象资料（1）气候条件苍溪县属中亚热带湿润季风气候区，全年热量丰富，雨量充沛，四委分明。便垂直差异大，时空分布不均，灾害性天气频繁。主要特点是春季温暖，风高物燥多干旱；夏委炎热多雨水，夏旱突出，时有春夏早，间有伏早；秋季潮湿多雨，常有秋绵和洪涝；冬季寒冷，少雨干燥多寒潮。（2）气温据县气象站资料，全县平均气温169，气温年际间相差大，季节相差大，八月平均最高温度271，极端最高气温在七月，为393，最低在一月为6，极端最低气温出现在十二月为46,境内无霜期长，多年平均为293天。境内各地貌类型单元气候受南北同一季风影响，气温随着海拔高度增加而降低，霜期随着海拔上升而递递增。（3）光照全县年平均总日照数为15605小时,平均日照率为35,太阳总辐射量为878千卡/CM。（4）苍溪县降雨充沛,但时空分布不均。多年平均降水量达10307MM,最多为九月1954MM,最少为十二月90MM，地域分布为大型合成焊割气体项目可行性研究报告16南少北多,北部东溪为12369MM,南部元坝为8234MM,降水量随着海拔高度的上升而递增。22水文苍溪县因地质构造、地形地貌，以及以降雨充沛著称的气候特点等自然条件，境内江河纵横，切割强烈。据查，全县境内有两江12条支流和180多条溪沟，流程648千米，均属嘉陵江水系。其中境内最大的河流为嘉陵江，由剑阁县经苍溪县鸳溪镇入境，斜切苍溪县西南一角，全长718千米，流域面积5392千米；第二大河为东河，由旺苍县张华镇入境，由北向南流经十几个乡镇，全长110千米，流域面积7644千米；全县流域面积在150390平方公里的有插江、张滩河、严家河三条较大河流，分别流经元坝、歧坪、龙山注入东河和渠江，全长862千米；流域面积在50100KM2的支流九条，全长939千米。境内河流及其支流构成“树枝状”密布全县，水能蕴藏量丰富。年平均降水总量265亿M3，全县水资源总量为23889亿M3，是全省水资源和水能蕴藏最丰富的县之一。23地形地貌该县地形复杂多样，属低山为主的低中山深丘窄谷长梁地貌。境内地势由东北向西南华侨，群山起伏，山峦重叠，深谷交错，沟壑纵横。以回水石门歧坪为界，南北呈现出两种然不同的地貌类型。大型合成焊割气体项目可行性研究报告17北部低中山区嘉陵江、东河之间，横亘着以九龙山背五峰山、龙亭山、尖山子和大龙岗山五座大山，山岭总体呈北，东北弧形走向，三面围括西南两江深丘平台地区，全县最高峰九龙山海拔13775M最低为唤马东河边,海拔400米，河流阶地不发育,多为“V”形窄谷,切割较大,沟长谷窄,山顶多呈桌状方山,山顶较平,山腰多呈梯形平台。南部低山深丘最高为河地琳琅山,海拔9464全县最低为东河边王渡场,海拔3571米，河谷较为开阔,沿河阶地发育较好,是沿江河农田分布的主要地段。地质结构为以略等厚互层的蓬莱镇组沙泥岩出露为主,形成中山窄谷,以城岩石的砂岩石、泥岩出露为主，形成高丘窄谷，以灰棕紫色沙泥岩风化物沉积于河流两岸，形成河流阶地。24交通苍溪县公路主骨架国道212线、四川旅游北环线苍剑青唐公路、苍巴线纵贯全境，全县等级公路达3030公里，内河航运里程3025公里，客运里程69公里。拟建的兰渝海高速公路纵贯南北，以县城为中心的交通网络四通八达。大型合成焊割气体项目可行性研究报告183市场分析和价格预测31国内合成焊割气市场情况我国在20世纪70年代初已着手研究石油气替代乙炔的工作，在切割的改进，切割工艺的总结方面取得了一定的进展。其发展方向分为二类（1）混合燃气类，通常是乙炔、丙炔、丁二烯、乙烯等和其他烃类的混和物。（2）石油烃类，主要是丙烷、丙稀、丁烷、丁烯、天然气。也曾有过汽油切割等。据统计，我国目前仍有85的工业燃气沿用乙炔，年供乙炔2800万瓶（5KG/瓶）；东南亚等发展中国家的工业燃气业以乙炔为主，国内外市场均潜力巨大。由LPG（丙烷、丙烯和烷烯烃液化气）液化石油气替代乙炔气，无疑是工业技术发展得一大进步，但是没有完全达到充分节能效果，尚有30左右未充分燃烧的CH气体分子污染大气并造成能源浪费，用作工业燃气并非是替代乙炔的优化抉择，而是一种很大的浪费。工业燃气的发展经历了六大技术第一代乙炔；第二代为丙烷、丙烯和多组份液化石油气；第三代为含毒性以及水性添加剂的烃燃气；第四代为添加水河油性混合添加剂的烃燃气；第五代为油性混合增效大型合成焊割气体项目可行性研究报告19烃燃气；第六代运用系统工程达到性能全功能替代乙炔烃燃气。国内以及包括从美国引进的第三代和第四代添加剂主要有两大类水性及其改型水油混合性为一类；另一类含有二甲苯、甲苯、苯、硫、高锰酸钾、丙酮等毒性组份，有损于环保和人身健康。切割预热时间比乙炔短，不含有毒性成份且环保节能是鉴别优劣工业燃气添加剂的试金石，经过产业化实践和市场竞争的考验，以优胜劣，目前国内大部门劣质燃气已经被市场淘汰。这种劣质燃气的致命弱点温度不超过2950，无法全功能代替乙炔，只能切割且预热慢；而熔接不过关，只能用偏氧化焰焊接，因此机械强度不达标；大厚度热矫太慢；甚至含有毒性、故很难取得用户认可。LX6合成天然气焊割气体是以天然气为主要原料气，配以更符合焊割技术要求的功能增效剂，属于第六代工业烃燃气。32产品市场分析我国的天然气目前主要应用于居民燃气、化肥生产，而电厂发电，汽车燃料尤其是工业切割替代乙炔等方面，由于技术原因，应用范围及用量还很小。目前，用于化肥生产的天然气约占消费总量的42，用于城市燃气的天然气约占15，而发电及其他工业应用方面的天然气使用比例较低。但未来随着催化增效的功能性天然气技术的不断进步，我国天然气消费结构和需求将呈现较大的变化。天然气利用领域广泛。随着我国工业的高速发展对催化增效的功大型合成焊割气体项目可行性研究报告20能性天然气在机械制造业、金属加工、工业燃料（发电、工业窑炉），汽车燃料等方面将会有一个较大的需求和发展。以天然气为主要原料生产的焊割气替代乙炔（火焰切割）等将是天然气利用的又一个大重要领域。为了满足国民经济的发展需要和环境保护的要求，天然气能够广泛应用在诸多领域和节约天然气能源的催化增效的功能性天然气技术的开发和推广应用迫在眉睫。我国天然气的科学利用、有序发展和提高资源的利用效率，给催化增效的功能性天然气技术产品的发展带来了前所未有的机遇和发展空间。大力发展高技术产业，促进传统产业升级，提高高技术产业在工业中的比重，推进企业清洁生产，从源头减少污染物的产生，实现由末端治理向污染预防和生产全过程控制转变，促进企业能源消费与资源优化利用，控制和减少污染物排放，提高利用效率。目前我国应用合成焊割气替代乙炔气用于金属加工，与较发达国家有很大差距，这样巨大的市场前景和机遇就摆在我们面前，建设一个能支持这个市场的燃气催化增效产品和技术研发基地对该项目的技术发展具有重要意义。合成焊割气项目一次投资高，但回收期短，技术成熟，安全性能高，用途广泛，市场前景广阔。四川、重庆、陕西、云南、贵州等地对合成焊割气都有大量的需求。本项目的建成，将辐射重庆、云南、大型合成焊割气体项目可行性研究报告21贵州、湖南、湖北等周边省市的切割气市场。33液化后运输半径增大合成焊割气（液态）下与气态下的比较（1）合成焊割气密度426KG/方（2）1方水容积的合成焊割气折算标态下气体为620方；（3）1吨合成焊割气折算标态方104266201455方；（4）18立方的合成焊割气槽车标；从上面数据可以看出，随着合成焊割气体市场需求不断增大，合成焊割气体液化后，体积大大缩小，市场运输半径更大，满足不断增大的市场需求。34产品价格分析定价策略经过市场调查及对生产成本的测算，我们把合成焊割气体（液态）的出厂价初步定为040万元/T，约28元/NM3（气态），主要考虑以苍溪为中心，1000KM为半径的辐射区内的销售市场。大型合成焊割气体项目可行性研究报告224建设规模及总工艺流程41原料天然气来源本合成焊割气项目主要原料天然气来自于苍溪天然气有限公司的苍溪门站，根据中石油分配给苍溪的天然气指标以及苍溪的实际用量情况，苍溪天然气有限公司为本项目提供的天然气是有保障的。原料天然气气样分析见表411。表411原料天然气气样分析表组分MOL组分MOL甲烷（CH4）9800C6以上0000乙烷C2H6099氮气（N2）036丙烷C3H8009二氧化碳（CO2）050异丁烷IC4H100010HE0028正丁烷NC4H100013氢（H2）0003异戊烷IC5H120004硫化氢（H2S）0000正戊烷NC5H120004一氧化碳（CO）0000压力21MPA（A），温度4042建设规模年生产量39108M3，合成气厂建设规模为合成焊割气体（液态）27万T/A；年操作日为330天，设计弹性80105。43产品方案本项目液化工艺采用混合冷剂的液化工艺；充分吸收国内外先进的合成焊割气体工艺和生产经验，装置产品为液化合成焊割气体。大型合成焊割气体项目可行性研究报告2344总工艺流程441简介该项目的设计规模为120104M3/D，装置设计负荷范围为80105。本项目采用混合制冷工艺。为了减少设备现场安装工作量，保证安装质量和易于移动，工艺系统的全部设备将最大程度的采用撬装。在压缩机的选用中，主要有电驱动压缩机和燃气轮机驱动压缩机，燃气轮机驱动压缩机投资大，维修工作量大，故本项目推荐电驱动形式。混合冷剂液化工艺优势在于它采用了简单的制冷循环过程，并可以很快达到平衡热启动。该工艺简单、工艺过程的自平衡的能力强、操作简便化。另外，此种工艺过程可以适应宽范围原料气组分的变化。先进的专有技术可以确保在流量设计范围内的高效制冷率与稳定性。442总工艺流程的优选合成气厂主要工艺优化主要体现在制冷方式的优化、储存方式的优化、操作压力的优化。4421制冷方式的确定在合成焊割气液化过程中，制冷方式是决定工艺成败的关键，目前在工业上根据其制冷方式，可以分为膨胀制冷和冷剂制冷，其中冷剂制冷又可以分为多级冷剂串级制冷、氮气制冷、混合冷剂制冷。大型合成焊割气体项目可行性研究报告24通过比较，本项目推荐采用混合冷剂的液化工艺。液化合成焊割气在常压下沸点大约为120，目前储存有两种工艺，一种是常压低温储存；另一种是带压子母罐储存。鉴于子母罐储存方式工艺简单，故本项目推荐采用常压储存方式。4422进站压力的确定根据目前设计基础资料，进气压力约为21MPA，而对于合成焊割气液化工程来说，设计压力的确定要综合考虑投资和能耗，从能耗角度来说，由于对压力位能综合使用，因此肯定是进气压力越高能耗越低，那么制冷系统必然变小，从而降低制冷系统投资，特别是在不增加压力等级的前提下，总体装置投资也必然随着压力升高而降低。对于本项目，进气经过稳压计量装置，为了保证装置操作稳定性、经济性，建议实际操作压力定为21MPA。4423工艺流程简述合成气厂按照功能可以分为原料气调压计量单元、原料气增压单元、天然气净化单元、合成焊割气合成单元、合成焊割气液化单元、冷剂循环单元和液化合成焊割气储存单元。1）原料气调压计量单元原料天然气，经过调压稳压在21MPA进入原料气分离器，分离液排污进入污水处理单元，初步分离后的天然气经过计量进入原料气大型合成焊割气体项目可行性研究报告25增压单元。2）原料气增压单元原料天然气21MPA进入原料气增压单元，经过一级增压，增压到48MPA，冷却分离，进天然气净化单元。3）天然气净化单元天然气净化单元主要包括天然气脱硫和天然气脱水两个部分A天然气脱硫部分来自调压计量单元的天然气经过过滤器精细过滤后，进入脱硫单元进行脱硫处理，本工程选用MDEA吸收脱硫工艺，天然气由塔底进入MDEA吸收塔，塔顶喷入MDEA溶液，脱硫后的天然气经过冷却分离进入脱水部分，富MDEA经过再生循环使用。B天然气脱水部分来自脱硫部分的天然气进入分子筛干燥塔进行脱水处理，脱水工艺采用分子筛两塔流程，以4A分子筛作为吸附载体，12H干燥、6H再生，5H冷吹，1H备用，脱水后天然气的水露点降至100以下，以防止后续的液化单元中生成水化物而造成冻堵，分子筛再生选用干气进行同压再生，再生后的天然气经过冷却分离后增压返回脱水系统。4）天然气液化单元经过脱水净化后的天然气进入冷箱进行合成焊割气合成，再液化大型合成焊割气体项目可行性研究报告26处理，液化工艺采用的是混合冷剂单级制冷工艺。5）冷剂循环单元混合冷剂循环单元是本工程最为关键的技术之一，混合冷剂包括甲烷、乙烷（乙烯）、丁烷、戊烷及氮气，冷剂采用了三级离心压缩机压缩循环工艺。离心压缩机三级压缩的出口都设置空冷器，将出口温度冷却至46，冷却后所得到制冷剂，将各级冷凝制冷剂汇集到混合制冷剂分离器，供合成焊割气液化使用。6）液态焊割气储存单元本工程储存单元包括储罐包括5000M3常压低温罐2座，可储存7天的产量，配备BOG压缩机，储存过程中产生的BOG经过压缩至18MPA返回分子筛干燥器用于再生和冷吹，之后送入燃料气系统及返回冷箱再次液化。7）合成系统、装车系统液化后的合成焊割气被送入储槽，在储槽装车泵和装车台之间，通过集成加注系统，加入增效剂。装卸站配有柔性软管，一个用于充装液体，一个用于蒸气回流。45自动控制451设计原则1）严格遵守国家的法律法规，执行国家及现行的标准、规范；2）仪表及自动控制系统将满足工艺生产过程及生产管理模式的大型合成焊割气体项目可行性研究报告27要求，采用先进适宜的技术，确保人身、装置与设备的安全；3）对于易燃易爆危险场所电气仪表的选型与安装，严格按照有关标准执行。452设计特点4521先进性1）针对液化合成焊割气监控系统压力高、温度低、危险性高和易滞后的特点，采用了DCS系统模块控制，实现危险的分散，操作和管理的集中。由控制界面直接操作，完成对液化合成焊割气站场全场的重要工艺参数的显示、控制、报警以及各环节的逻辑联锁、保护控制、监控及运行的管理，实现全厂过程参数的精确控制。2）采用智能安全仪表系统SIS，可以与智能现场设备进行通讯，减少操作人员暴露在危险区域的机会，并增加过程的可用率。3）采用现场总线技术，使系统的投运及仪表的调试极为方便，同时还节省了连接电缆，降低成本。4522安全性气站的工作环境较恶劣，本系统担当安全重任而不允许它发生异常现象，影响生产、造成事故。因此设计把安全性放在首位，考虑了以下几个方面1设计可靠的控制方案，包括紧急刹车系统EDS、火灾及可燃气体检测系统、声光报警系统、事故处理、不间断电源UPS。设置三级大型合成焊割气体项目可行性研究报告28安全设计级可燃气体检测报警；级设备安全报警及联锁；级中央控制系统安全报警及联锁。2选择使用的检测仪表、控制设备、过程控制站、工程师站和操作员站采用运行可靠性高的设备，确保系统在恶劣的工作环境下，仍能正常运行。3与消防系统连锁控制，以保证发生事故时造成的危害降低到最小程度。4分级的用户权限操作和安全提示确认机制，避免因使用过程中的误操作造成损失。4523可靠性本系统通过冗余配置保证系统运行的可靠性1电源冗余过程控制站控制器机箱、网络互联单元机箱的供电均可冗余配置。2控制器CPU冗余CPU冗余配置，主控设备与后备设备间的信息通过专用的通讯线路进行同步和跟踪，确保无扰自动切换。3I/O冗余系统可通过多功能板卡实现数据采集和控制点的冗余配置。4通讯接口冗余每台控制器及网络互联单元的控制卡均有两个以太网物理接口，可接入相同或不同的网络交换机。5操作站冗余系统配置多个操作站，实现并行操作。大型合成焊割气体项目可行性研究报告29此外，通过对事故预警、连锁逻辑控制预先设置分配中断级别，一旦事故发生，保证优先处理紧急故障。453主要生产过程检测及控制方案本工程采用集散控制系统DCS对工艺装置、辅助生产设施灯进行集中监控、控制，对工艺流程、工艺参数、历史趋势进行显示报警。4531DCS系统功能1）工艺过程变量PID参数调节、系统的复杂控制功能以及逻辑、顺序控制功能；2）天然气流量计算与处理；3）先进的人机对话功能，标准的控制组态工具，动态工艺流程、工艺参数及设备相关状态的显示；4）能与第三方控制系统（压缩机组控制系统、冷箱控制系统、火灾及可燃气体检测报警系统等）通过标准通信接口进行可靠通信，进行数据采集和系统进监控；5）显示报警一览表、实时趋势和历史曲线图，并进行数据储存和处理；6）打印生产报表、报警和事件报告；7）与ESD紧急停车系统、FGS火灾和可燃气体检测报警系统进行通信；8）完善的系统自诊断和自维护功能，在操作员工作站或工程师大型合成焊割气体项目可行性研究报告30站显示自诊断状态和结果。系统各个设备，包括操作员站，控制站都有在线更换功能，即使这些设备在更换是，也不影响DCS系统的正常运行；9）具备在线组态修改功能，在不影响装置正常生产的情况下，完成相应组态的下装任务。4532DCS系统配置1）DCS控制器采用一对控制器和电源组成的冗余控制器，一个控制器为主控制器，另一个为备用控制器。控制站具体配置数量根据输入输出信号确定。2）DCS网络1、系统级（主站）网络采用符合IEC标准高速以太网HSETCP/IP，进行11冗余配置，在需要的地方利用光纤连接。2、现场级总线采用符合IEC标准基金会现场总线FFH1、HART协议。3、其它总线网络MODBUS、DEVICENET设备网网络连接第三方的独立系统，如气相色谱仪、分析仪、MCC设备等。4）DCSI/O硬件1、FFI/O所有现场I/O仪表主要使用基金会现场总线FFH1与现场设备（变送器、执行器、传感器和其它I/O）互连。大型合成焊割气体项目可行性研究报告312、标准型I/O在不能使用FISCO现场仪表的场合，使用信号为离散或模拟信号的经典型I/O的输入或输出模块，模块数量将保持在最少程度。对于进入DIVISION1区的信号，要求采用标准IS布线施工方式连接IS屏障。3、无线I/O为减少仅用于监控的仪表（非控制回路/启动装置仪表）现场安装时间，在需要的场合使用EMERSION智能型无线网络。5）DCS计算机硬件/软件控制系统采用DELL电脑，控制室内配置1台工程师站、2台操作员站、1台应用/历史记录工作站、磁带备份驱动器，网络打印机和相应的辅助设施，各工作站配有必需的软件包，能够执行用户所需的任务。6）通讯电缆采用双绞电缆首尾相联组成冗余的通讯回路，实际负载不超过最大负载能力的40一50，正常工作时，冗余环状的两条数据高速通路同时并行运行，各自承担一半通信负载，当其中一路故障时，另外一路自动承担全部通信负载。4533紧急关断系统（ESD）根据国家规范和关于合成焊割气体生产、储存和处理的NFPA59A标准（2001版）的要求，设计紧急关断系统。大型合成焊割气体项目可行性研究报告32紧急关断系统采用三冗余可编程序控制器，双电源的冗余结构，互为热备。安全等级为SIL3级（TUV6级）。在操作站上能监视联锁动作及报警显示；ESD系统采用事故安全型，检测端和执行端采用正常带电，事故断电的原则；在ESD上还设置旁路功能，以便于系统启动、操作、维修。紧急关断系统（ESD）分为4级，即（1）1级关断（ESD1）为全站关断。该级关断由合成焊割气液化站的火灾或爆炸引起，该关断级别最高。终端设备除应急支持系统（延时关断）外全部关断并紧急放空。此级别关断手动启动。ESD1级按钮设有明显的标志及警告牌，并有保护装置防止误操作。（2）2级关断（ESD2）为工艺关断。该关断由气体严重泄漏或关键工艺参数异常引起的全站停产的关断。它可由操作人员手动启动。也可由火气控制逻辑自动启动。除能执行本级关断功能外，ESD2级关断将能触发ESD3及ESD4级关断。ESD2级按钮设有明显的标志及警告牌，并有保护装置防止误操作。（3）3级关断（ESD3）为工艺段关断。该级关断由工艺段故障或生产系统的重要装置故障引起，可手动或自动启动。除能执行本级关断功能外，ESD3级关断将能触发ESD4级关断。ESD3级按钮设有明显的标志及警告牌，并有保护装置防止误操作。（4）4级关断（ESD4）为单元关断。该级关断由单个设备故障大型合成焊割气体项目可行性研究报告33引起。此级别关断仅关断故障设备，而不影响其它设备的正常操作。ESD4级关断可手动或自动启动。某一级别的关断指令均不引起较高级别的关断，只能引起本级别及所有相关的较低级别的关断。4534火气监控系统FGFG系统用于探测和报告火情、可燃气体泄漏以及液态合成焊割气溢出。FG系统由现场探测设备和中控室安全监控盘组成，控制逻辑由火灾盘中的控制器实现。现场火气探测设备探测到可燃气体泄漏、火情或液态合成焊割气溢出时，发出信号给安全监控系统，以声光形式报警，提示操作人员确认火情，以采取相应措施诸如启动消防泵阀，开启泡沫、消防喷淋装置等消防设施去通知ESD完成有关的紧急关断。现场探测设备包括可燃气体探测器、感温、感烟探测器、火焰探测器、低温检测探测器、手动报警站等可燃气体探测器主要安装在主工艺装置区、储罐区、装车区等可能有可燃气体泄漏的场所。三频红外火焰探测器主要安装在主工艺装置区、储罐区、装车区。电视监控也作为火灾检测的手段。低温探测器主要安装在主工艺装置区、储罐区和装车区。感温/感烟探测器主要安装在中控室及相关房间。大型合成焊割气体项目可行性研究报告34手动报警站安装在厂区、道路、值班室等有人接近的地方。4535防雷为保证设备安全和系统的可靠，在检测仪表信号传输接口、ESD系统的所有I/0点、数据通信接口、供电接口等有可能将感应雷电所引起的高压引入系统的部位，均采取防护措施，以避免雷电感应的高压窜入，造成设备损坏。主要的现场检测仪表应具有防雷保护的功能。454自控系统的功能合成焊割气液化站DCS系统主要对进厂天然气过滤分离及调压计量、酸气脱除、脱水、脱重烃、合成、制冷、液化、储存、装车外运等过程监控，以及消防、仪表风、给排水、火炬放空等生产装置进行常规检测与PID控制，顺序控制，以及输入输出监视和数据采集，历史数据记录和报表生成打印，报