合成氨及甲醇企业弛放气资源循环利用前景

来源：原创   发布时间：2013-11-06   浏览次数： 次

　　目前，我国大、中型化肥企业年产合成氨约3500万吨, 合成氨弛放尾气至少有33亿Nm3,可提取甲烷约10亿Nm3以上,将其液化后再利用LNG装置供气，不仅能使得非输气管道沿线的中小城市居民及出租汽车受益,也能给化肥企业带来巨大的经济效益和良好的社会效益。
　　开封志天化工低温设备有限公司，以世界杯买球赛官网为生产制造基地，以资源循环利用、节能减排为方向，集设计、制造、工程服务为一体的专业化技术发展公司。联合国内知名的化工设计院和专家，利用自身在深冷分离领域的技术优势，以节能、减排、增效为主旨，在清洁化生产领域进行了持续不断的技术创新。
　　开封志天化工低温工设备有限公司与设计研究院经过多年的深入合作和研究，通过技术经济分析后认为：驰放气经进一步膜分离回收氢后，采用双方合作研发的深冷分离技术，回收90%以上的甲烷和氩，可得到高纯度的液态甲烷（CH4≥95%）和液态氩（Ar≥99.999%）。该项技术变废为宝，生产的是清洁能源产品及高端产品，不仅符合国家的节能减排、循环利用的产业政策，并且一次性投入较小，资金回笼快，具有现实的可行性，同时也将产生显著的经济效益和社会效益。

　　　志天化工 LNG装置部分业绩

用户单位	装置规格
山东瑞星集团	LNG   5700Nm3/h 弛放气 12350Nm3/h
河南晋开集团	LNG   1600Nm3/h LAr    550Nm3/h 弛放气 6000Nm3/h
骏马化工集团	LNG   1920Nm3/h LAr    420Nm3/h 弛放气 6600Nm3/h
广西河池化工	LNG   1010Nm3/h LAr    360Nm3/h 弛放气 3500Nm3/h

　　一、  弛放气资源循环利用的工艺技术简述：
　　弛放气资源循环利用项目，是针对合成氨放空气中所蕴含的氢气、甲烷、氩气等可再利用资源，经过氢预回收之后，然后采用低温液化分离的方式，得到高纯度的液态甲烷和液态氩等产品，废气返还回生产系统进行再利用，从而达到节能、减排和增效的目的。
　　该装置采用弛放气膜分离提浓CH4、预净化、增压透平膨胀机、填料精馏工艺，整套机组包括：膜分离系统、氮气循环压缩系统、预净化系统、分馏塔系统、液体贮存汽化系统、仪控系统、电控系统等。
　　1、弛放气的脱氢：
　　弛放气经膜分离提浓CH4装置脱除大部分氢和氨。
　　2、原料气的预净化：
　　预净化系统由两台分子筛吸附器（MS1201/MS1202）组成，吸附原料气中的水份和气氨。两台分子筛吸附器交替工作，一台工作，另一台再生。切换系统由DCS程序控制，在保证等压力的情况下在两个吸附器间进行无差压切换，如果程序的任一个环节发生错误，控制程序会立刻暂停，并及时发出报警。
　　3、原料气的精馏：
　　出吸附器的原料气直接进入主换热器（E7201）冷却后，分成二股分别通过两个塔的蒸发器进行进一步冷却，然后再进入闪蒸罐进行闪蒸，最后依次进入三个精馏塔参与精馏，在最后一个精馏塔的塔底得到合格的LNG，塔顶得到液氩，产品液体经检验合格后送入贮槽。
　　前两个塔的顶部得到的混合气，依次通过过冷器和主换热器，复热后再送出。从一塔得到的尾气送回主装置，从二塔得到的尾气进入氮气循环装置，以减少外来氮气用量。
 

　　二、下面我们以河南晋开化工集团LNG项目为例，介绍一下该装置的建设及运行情况：
　　1、原料气条件

设计条件	流量Nm³/h	压力MPa	温度℃	组份
合同技术条件	6000	1.6	40	CH4:29.233％N2:27.751％ Ar:11.661％ H2:30.855％ NH3:0.5％
实际技术参数	平均3600 3500~4500	0.8~1.2	40	CH4:29.64  N2:22.29％ Ar: 9.31％  H2:38.76％ NH3:0

　　2、产品及考核结果

设计条件	产品	产量	纯度	出冷箱压力	备注
合同技术条件	LNG	1600Nm³/h	≥98％CH4	0.025MPa
	LAr	550Nm³/h	≥99.999％CH4	0.02MPa
	返回气	1850Nm³/h	－	0.36MPa	N2+ H2
实际技术参数	LNG	1080Nm³/h	98.47％CH4	0.025MPa
	LAr	－	－	0.02MPa
	返回气	1233Nm³/h	－	0.36MPa	N2+ H2
考核方法	考核周期为72小时。在考核期内，每小时对工艺参数值进行记录，每24小时对成品LNG、LAr进行一次分析，分析指标以检测中心的出具的分析报告为准，最终性能值取72小时平均值。性能测试期间的生产控制参数尽可能按操作规程和设计基础条件进行控制
考核结果	LNG:纯度达到设计指标，原料气按4000Nm³/h折算, 产量达到设计值。 LAr:纯度因原料气量、压力未达到设计值，纯度暂无法达到设计纯度值。
结论	装置设备运转均达到设计指标，运行稳定，未出现任何异常。

　　3、本项目建成后，将得到和回收的产品如下：

品种	产量	去向	目的
混合气 （17.7%H2+82.3%N2）	1850Nm3/h	返回生产系统，进压缩机一段入口	增加产能
高纯氮气	1200 Nm3/h	进LNG装置循环系统	提供冷源
LNG	1600Nm3/h	贮槽	外销
LAr	550 Nm3/h	贮槽	外销
液氮	30 Nm3/h	来自LNG装置	贮存，事故备用
槽车、贮槽放空气		送燃烧系统	循环利用，减排

　　该套LNG装置从2012年3月建成运行以来，设备运行正常，工况十分稳定，在现有的原料气的供气条件下，不论是产品产量还是产品纯度都达到甚至超过了设计值，产品已经并入开封市天然气管道网络和市区各大天然气加气站，提供给居民日常生活使用及出租车动力燃料。
　　三、以河南晋开化工为例，简要分析一下装置的投资估算及经济效益：
　　该方案投资估算约为3000万元。
　　生产成本计算表   （以每Nm3LNG+LAr计）

项目	消耗	成本（元）	备注
原料气	6000Nm3/h	1.0037	（1）
电  耗	2233kw	0.5
折旧费		0.12	（2）
其  它		0.10	（3）
合  计		1.7237
注： （1）原料气6000Nm3/h，折合2.7t/h煤（热值按照6000Kcal/t）,煤价以1300元/t计。 （2）投资3000万元，按照14年加速折旧法计算。 （3）含分子筛、分馏塔填料、维修费、工人工资和福利等。

　　LNG市场售价按3.8元/Nm3计，液氩市场售价按3000元/t计，每年净利润计算为：
　　LNG每年利润：1600×（3.8-1.7237）×7920=2631万元/年
　　液氩每年利润：0.98×24×330×3000=2328万元/年
　　利润合计：2631万元+2328万元=4959万元/年
　　项目投资回收期为约1.61年（含建设期），计算如下：
　　3000/4959+1=1.61年。
　　综上所述，弛放气资源循环利用项目，不仅投资少、收益高，投资回报期短，且符合国家节能减排的政策方向，具有很大的经济效益和社会效益。随着开封志天化工与航天长征化学工程股份有限公司合作研发的进一步深入，示范工程项目暴露出来的一些问题得以整改和完善，该项技术必将更趋成熟，或将成为合成氨及甲醇企业产品结构调整的有效途径。