甲醇驰放气制合成氨项目基本方案及经济效益分析

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

1、氰化法

2000℃

CaO+3C

1000℃

CaC2+CO CaCN2+C

CaCO3+2NH3

CaC2+N2 CaCN2+3H2O

1905 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。

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2、直接法

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0.5N2＋1.5H2=NH3 ΔH?298=－ 46.22 kJ?mol

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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 .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、铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸

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二铵、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、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、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 200~500 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 2100～2200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 7000m/h，可提取氢气约 00

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m/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

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CO CO2 H2 CH4 N2 Ar CH3OH H2O % v 3.2979 6.4215 77.7047 2.1312 9.9562 0.0438 0.4162 0.0284 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

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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

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 1.8m 驰放气才能置换 出 1m焦炉气，其价值发挥的非常低，价值仅相当于 0.11 元/m 驰放气，另

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3

3

3

外 氮气原本做为放空气，氮气的成本基本为零。

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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 32.0 联合压缩机功率 Kw 315.26 239.83 循环机功率 Kw 87.3 40.82 冰机功率 Kw 110.1 110.25 总功率 Kw 512.46 390.88 15.0 2、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 1 2 3 4 5 6 7 名称 甲醇驰放气 Nm单位 3能耗指标 MJ 9.656 2.51 14.23 11.84 27 2800 7.296 消耗量 3500 6 0.88 630 0.08 -0.75 -1231 能耗 GJ 33.796 0.015 0.013 7.456 比例(%) 81.25 0.02 0.03 18.70 新鲜水 脱盐水 电(380/220V) 蒸汽 1.0MPa 蒸汽 2.5 MPa 解吸气 t t kWh t t Nm3 0.221 -2.100 -8.981 6

合计 30.42 6

1kg标煤热值 29307kJ，每吨液氨折标煤： 30.42 ×1÷0

29307=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 1 2 3 生产厂家 以天然气为原料的大型厂 以天然气为原料的中小型厂 以煤为原料的大型厂 以煤为原料的中小型厂 能耗 GJ/ t 备注 28~35 35~40 50~55 4 55~65 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 28～ 35GJ/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。

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表 5 甲醇驰放气联产液氨经济效益分析表

序号 一项目名称 单位 消耗定额 单价（元） 单位成本 3.906 原材料 甲醇弛放气 氮气 合成氨催化剂 提氢吸附剂 原料气精制吸附剂 1 2 2 3 4 二3Nm 2560 658 0.088 0.216 0.025 0 0 17 10 10 0 0 1.496 2.16 0.25 587.44 3Nmkg kg kg 公用工程 电 新鲜水 脱盐水 仪表空气 1 2 3 4 三 kWh t t 3Nm630 6 0.88 300 0.5 3.94 10 0.8 315 23. 8.8 240 -80.4 副产品 蒸汽 t 0.67 120 80.4 21.88 四 五 六 七 八 九 工资及附加费 折旧费 修理费 销售费用 财务费用 单位生产成本 元 元 86.76 32.33 元 元 22.5 12.57 元 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

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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， 可以多供一些弛放气给合成氨装 置以增加合成氨的产量。 如果甲醇市场较好， 可以将甲醇驰放气供给焦炉以置 换出更多的焦炉气以增加甲醇产量。活性，可以实现利润的最大化，

这样，就增加了企业对市场的选择性和灵9

焦鹏

二 O 一二年二月十二日