煤制乙二醇成套工艺技术及技术经济分析

2012年03月煤制乙二醇成套工艺技术及技术经济分析第1章概述13技术方案序号产品单位数量备注1优级品乙二醇万吨/年301.1产品方案本项目建设以煤为原料，通过干粉煤气化技术产粗合成气，经净化、CO/H2分离，草酸二甲酯合成、乙二醇合成及乙二醇分离工序，产乙二醇产品。乙二醇产品质量达到国家标准“工业用乙二醇（GB/T4649-2008）”优级品要求。1.2产品规格1.3操作制度年操作时间:8000h第1章概述原料煤质数据测试项目单位设计煤种1、全水分Mt:%6.02、工业分析空气干燥基水分Mad:1.81收到基灰分Aar:24.18收到基挥发分Var:3.87收到基固定炭FCar:65.953、全硫St,ar:%0.61收到基低位发热量Qnet,v,ar:54854、发热量Kcal/kg15第1章概述煤气化耐硫变换酸性气体脱除CO深冷分离空分DMO精制EG合成EG分离DMO合成亚酯再生123456乙二醇产品PSA提纯H2压缩压缩冷冻物料名称原煤粗合成气变换气净化气一氧化碳氢气乙二醇产品物流编号123456∑100.00100.00100.00100.00100.00Mol%99.950.000.000.000.050.000.0059，260402.6组分Mol%Mol%Mol%Mol%H28.5540.8563.960.00CO36.1822.1834.6098.00CO24.8235.590.000.00H2O49.640.240.000.00N2+Ar0.670.941.432.00H2S+COS0.130.180.000.00NH3+HCN0.010.020.000.00气量Nm3/h68.5t/h213,946151,82796,87931，36537.5t/h温度,℃206403040压力,MpaA3.853.553.350.8第1章概述第1章概述17方案一原煤价格450元/吨序号项目名称单位数量备注1生产规模1.1乙二醇万t/a30公称1.2副产品碳酸二甲酯104t/a0.94轻质二元醇104t/a0.6混合醇酯104t/a1.3重质二元醇104t/a0.442原料原料煤104t/a68.5燃料煤104t/a77.5一次水m3/h1064供电/3厂区占地104m265.05绿化面积104m29.754工程总投资额万元5135564.1建设投资万元4653924.2建设期利息万元322324.3流动资金万元159325年均销售收入万元2424866成本年均总成本费用万元1234297年均利润总额万元943108年均销售税金万元247479财务评价指标9.1投资利润率%18.369.2投资利税率%23.189.3投资回收期税前/税后年6.55/7.21含建设期3年9.4全投资财务内部收益率税前/税后%22.42/18.56第1章概述18方案二原煤价格900元/吨序号项目名称单位数量备注1生产规模1.1乙二醇万t/a30公称1.2副产品碳酸二甲酯104t/a0.94轻质二元醇104t/a0.6混合醇酯104t/a1.3重质二元醇104t/a0.442原料原料煤104t/a68.5燃料煤104t/a77.5一次水m3/h1064供电/3厂区占地104m265.05绿化面积104m29.754工程总投资额万元5198144.1建设投资万元4653924.2建设期利息万元323584.3流动资金万元220645年均销售收入万元2424866成本年均总成本费用万元1775547年均利润总额万元484658年均销售税金万元164669财务评价指标9.1投资利润率%9.329.2投资利税率%12.499.3投资回收期税前/税后年8.27/8.96含建设期3年9.4全投资财务内部收益率税前/税后%14.52/12.2119第2章主工艺装置消耗及投资序号比较项目单位干粉煤气化一煤气化装置1煤气化技术特点气化炉特点气流床液态排渣气化煤种褐煤到无烟煤气化压力，MPa2.0~4.0气化温度，℃1300℃~1700气化剂氧气进料方式干煤粉单炉最大投煤量t/d30002煤气化装置范围1、气化装置2、污水处理3煤气化装置配置气化炉数量120第2章主工艺装置消耗及投资序号比较项目单位Shell4煤气化原材料及公用工程消耗(1)原料用量原煤t/h68.5氧气Nm3/h35，856(2)公用工程用量次高压蒸汽（4.5MPa，410℃）t/h-26低压蒸汽（0.5MPa，158℃）t/h32循环冷却水t/h9548电kwh/h9126锅炉给水t/h424煤气化废物废渣t/h28.2废水t/h526煤气化装置投资万元54,81321第2章主工艺装置消耗及投资序号比较项目单位干粉煤气化二净化装置1净化装置范围1、一氧化碳变换2、低温甲醇洗3、PSA提纯氢3、冷冻4、CO2压缩2净化装置处理能力见上物料平衡表3净化装置公用工程消耗高压蒸汽（9.8MPa,540度）t/h26.1次高压蒸汽（4.5MPa，410℃）t/h78.3中压蒸汽（1.5MPa，200℃）t/h-24低压蒸汽（0.5MPa，158℃）t/h7.5循环冷却水t/h5055电kwh/h6277锅炉给水t/h574净化装置投资万元54，90122第2章主工艺装置消耗及投资序号比较项目单位Shell三乙二醇装置1乙二醇装置能力年产30万吨2乙二醇装置公用工程消耗高压蒸汽（9.8MPa,540度）t/h78次高压蒸汽（4.5MPa，410℃）t/h149中压蒸汽（1.5MPa，200℃）t/h203循环冷却水t/h27558电kwh/h2988锅炉给水t/h883乙二醇装置投资万元150,198四主工艺装置总投资万元259,91223(1)本项目年产30万吨乙二醇装置规模相当于已有的中型合成氨或甲醇装置，全流程的整合技术已经非常成熟。针对于乙二醇装置的特点和开发水平，以及国家煤化工相关政策导向，30~40万吨规模将是目前阶段效益、投资和成熟性的最佳结合点。(2)气化装置暂以干粉煤气化为例，原因是干粉气化是我国第二代先进的加压纯氧气化技术，在国内经过十几年的发展和运用，已经掌握了丰富的操作经验，设备国产化率近年大幅提高。另一方面，我国相当部分地区的煤炭资源对气化技术要求高，使用干粉气化可适用于从褐煤到烟煤的所有煤种。因此干煤粉气化在目前以至将来，都将是煤化工项目中的主导气化技术。(3)CO分离装置采用深冷分离CO，在投资与变压吸附分离CO相近的情况下，深冷分离运行费用更低。与上游低温甲醇洗工艺配合，在流程设置上更为合理。PSA提纯H2装置将驰放气经过循环压缩返回深冷分离入口，提高了CO+H2有效气利用率。(4)乙二醇装置采用近十年发展非常迅速的草酸酯法合成乙二醇，经过包括五环在内的多家单位的中试装置及工业示范装置的运行，该路线的可行性已被充分证实，工程化及系统整合技术已经积累了丰富的经验。第2章主工艺装置消耗及投资3.1干粉煤气化相对于其它气化方式，更具有代表性。本工艺流程，五环公司暂以干粉气化工艺来完成方案设计。采用1台投煤量1500t/d气化炉。24第3章工艺装置3.1煤气化工艺25¾本项目煤气化装置需氧总量(正常)为35，856Nm3/h，空分配置可由国内空分制造商提供：9制氧规模可以确定为1套3.8万立方米/小时制氧能力的空分设备。第3章工艺装置3.2空分26第3章工艺装置3.2空分规模序号比较项目单位1×38000Nm3/h1正常制氧能力Nm3/h358562原料用量空气Nm3/h2025763公用工程用量低压蒸汽，≥180℃t/h3.5高压蒸汽,9.8MPat/h144.9循环冷却水，△t=10℃t/h1878电kWh1197工艺水/工艺冷凝液t/h150.64装置总投资亿元2.405公用工程消耗费用亿元/年1.316氧气成本元/Nm30.60279目前3.8万空分装置，国内空分制造商已有丰富的业绩。关键设备空压机及增压机等采用进口，其它由国内空分制造商提供，空分的工艺、设备等基础设计全部由国内空分制造商提供，其工艺性能、可靠性已经完全能够满足该规模的需要。第3章工艺装置3.2空分28¾本项目进净化装置的总合成干气量约107，743Nm3/h。¾各工序处理能力名称单位处理能力备注一氧化碳变换Nm3/h213，946粗煤气酸性气体脱除Nm3/h151，827变换气冷冻（冷冻负荷）kW5218丙烯压缩制冷深冷分离+PSA提H2Nm3/h96，879CO回收率：91.75%H2回收率：95.17%第3章工艺装置3.3净化装置293.3.1一氧化碳变换技术选择¾一氧化碳变换采用Co-Mo系耐硫部分变换工艺，通过部分变换控制出口CO指标。3.3.2酸性气体脱除技术选择¾酸性气体脱除工艺采用低温甲醇洗工艺技术。第3章工艺装置3.3净化装置3.3.3冷冻工艺技术选择本项目冷冻工序负责向低温甲醇洗单元提供冷量。蒸发温度冷冻量℃正常最大1低温甲醇洗-40kw52185739单位序号用户303.4.1乙二醇工艺本项目以煤制合成气为原料，采用草酸酯法生产乙二醇，首先CO气相催化反应合成中间产品草酸二甲酯，然后草酸二甲酯催化剂加氢生产乙二醇。合成气间接法生产乙二醇的主要反应包括一氧化碳（CO）与亚硝酸甲酯（MN）生成草酸二甲酯（DMO）的羰化反应，草酸二甲酯加氢生成乙二醇（EG）的反应,一氧化氮、氧气和甲醇生成亚硝酸甲酯的酯化再生反应，亚硝酸钠、硝酸反应生成一氧化氮，主要反应如下：草酸二甲酯合成:2CO+2CH3ONO(COOCH3)2+2NO反应尾气的再生:2NO+1/2O2+2CH3OH2CH3ONO+H2O草酸二甲酯加氢制乙二醇:(COOCH3)2+4H2(CH2OH)2+2CH3OH合成气生成乙二醇总反应式为：2CO＋1/2O2+4H2CH2OHCH2OH+H2O3.4.2本项目采用由中国五环工程有限公司、华烁科技股份有限公司、鹤壁宝马（集团）有限公司三方共同开发的具有自主知识产权的煤制合成气生产乙二醇技术。用该技术建设的年产300吨乙二醇中试装置经国家能源局组织相关专家鉴定，三项催化剂的部分关键指标达到国际领先水平。第3章工艺装置3.4乙二醇装置中中试试装装置置图图片片324.1全厂蒸汽及凝结水平衡简述根据全厂蒸汽平衡，动力岛锅炉共需产汽575.2t/h，因此配置3台220t/h煤粉炉、1台25MW双抽冷凝式汽轮发电机组。正常运行时，3台锅炉同时运行，热电站汽轮机抽汽和背压排汽为化工装置提供中压和低压蒸汽，汽轮机发电机组为全厂提供23417KW用电，外购电9200KW。4.2全厂供电平衡简述根据各用户的用电条件，本项目全厂的用电负荷总计约为33420kW。根据以热定电，热电联产的原则，站内设3×220t/h锅炉，1×25MW的发电用双抽凝汽式汽轮机,一级抽汽压力为4.5MPa，以平衡中压级蒸汽需求，二级抽汽压力为0.6MPa，并充分利用抽汽的作功能力来发电。第4章公用工程及辅助设施4.3全厂水平衡本工程正常一次水用量为1064m3/h。生活水用量为30m3/h。需工艺循环水57765m3/h。334.4总图厂前区：包括办公楼、倒班宿舍、气体防护站、中央化验室、浴室、消防站等.贮运区：包括铁路、煤栈桥、煤堆场、翻车机库、综合库区。生产装置区：包括煤气化装置、耐硫变换、低温甲醇洗及冷冻、CO/H2分离、乙二醇装置、空分装置、硫回收装置。辅助生产及公用工程区：包括热电站、气化循环水站、工艺循环水站、除盐水站、污水处理站、中央控制室、废水回用水站、火炬等。总图主要技术经济指标（1）厂区占地面积（围墙内）:65.05×104m2（2）建、构筑物占地面积：20.32×104m2（3）建筑系数：31.2%（4）厂内道路面积：12.1×104m2（6）厂区绿化面积9.75×104m2（7）绿地率15%第4章公用工程及辅助设施34第5章装置投资及技术经济评价主要生产装置：备煤、煤气化装置、空分装置、净化装置、甲烷化装置、硫回收装置、DCS控制系统等。配套的公用工程和辅助设施包括：原水净化站、循环冷却水站