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1、. . .16万方每小时合成气壳牌气化工艺设计毕业设计目录1总论11.1设计概况11.1.1企业与项目概况11.1.2投资背景21.1.3 产品介绍31.1.4 简要结论41.1.5 设计基本原则51.1.6 厂址方案51.1.7 总平面布置61.2煤气化技术61.2.1煤气化的应用及重要性61.2.2煤气化技术的现状及发展趋势71.2.3煤气化基本原理81.2.4气化工艺选择101.3 壳牌气化工艺流程说明191.3.1壳牌气化工艺特点191.3.2 shell煤气化的原理201.3.3 原料要求201.3.4 工艺流程及主要设备221.3.5环境评价282.气化工艺设计及计算302.1计算
2、参数302.2工艺计算302.2.1基本数据计算302.2.2气化过程平衡计算312.2.3合成气制造总过程的热量平衡332.3设备选型342.3.1磨煤机选型342.3.2气化炉选型372.3.3炉气输送管及蒸汽过热器392.3.4合成气冷却器402.3.5循环气压缩机412.3.6捞渣机选型432.3.7二氧化碳压缩机选型452.3.8氧气预热器472.3.9洗气塔的选型542.3.10各种泵的选型573.非工艺部分设计593.1公用工程593.1.1 采暖与通风设计593.1.2控制系统设计593.1.3电力供应设计613.1.4给排水设计623.2道路与绿化设计633.3建筑设计情况6
3、33.4人员组织644.二期总经济概算654.1 基础数据654.1.1 产品方案及生产规模654.1.2 项目投资与资金来源654.1.3 经济计算期与建设期664.1.4 资金使用规划664.1.5 固定资产折旧费与无形递延资产摊销费664.1.6 产品价格及税率674.2 财务分析674.2.1 成本估算674.2.2 销售收入、利润及税金674.2.3 投资利税率与投资利润率684.2.4 偿还贷款能力与偿还贷款年限684.2.5 现金流量及评价指标684.3不确定性分析684.3.1 敏感性分析684.3.2 盈亏平衡分析694.4 经济概算小结70参考文献：71附录72设备一览表7
4、2致 谢741总论1.1设计概况1.1.1企业与项目概况 永城煤电（集团）有限责任公司以永城为中心，南北走向长55公里，东西宽25公里，含煤面积716平方公里。煤炭储量丰富，煤质优良。探明地质储量25.6亿吨，工业储量19.85亿吨，可采储量12.6亿吨，另有天然焦6亿吨。煤层赋存稳定，属中厚煤层，地层倾角在1020，适于机械化开采。本区含煤地层为石碳二迭系，属华北型含煤沉积。煤种以无烟煤为主，煤质优良，具有特低硫、特低磷、低灰、高发热量、高灰熔点、可磨性好、热稳定性好等特点，是冶金、电力、化工、建材、民用等行业的首选洁净燃料。龙宇煤化工是永煤集团控股的子公司。龙宇煤化工从2004年开始建设，
5、是利用当地优厚的煤炭资源，按照循环经济理念设计、开发的企业。一期工程是年产50万吨甲醇项目。该项目概算投资21.54亿元，建成后，每年可实现销售收入10亿元，实现利润3亿元。采用的煤气化工艺是世界最先进的壳牌粉煤加压气化工艺，单系列生产能力居世界前列。气体净化、甲醇合成精馏、空气分离及公用工程部分，全部采用国外先进技术。产品甲醇的单位能耗在国煤制甲醇装置中具领先地位。该设计项目主要部分为永煤集团龙宇煤化工一期工程中的煤气化工艺设计，其中的工艺与制图部分都只是关于气化的，而其经济核算方面由于考虑到项目的整体性而将下游的甲醇装置与辅助装置都纳入了计算围。1.1.2投资背景煤集团煤炭资源储量大，煤质
6、为特低灰，特低硫、低磷、中高发热量的低变质无烟煤，是优质的工业气化、冶金、化工、动力、环保用煤，产品在华东、华南地区及东南亚等国外市场均受赞誉。尽管如此，由于缺乏资金等诸多因素的影响，使该地区长期以向外销售原料煤为主，煤矿开采成为当地的支柱性产业，产业结构单一，地方其他工业十分薄弱，资源优势未能得到应有的发挥，制约了地区经济的大踏步发展。 随着我国加入WTO及能源战略向中西部转移，国家和省政府更进一步重视豫东地区的煤炭开发，一方面加大资金投入，形成了1280万吨原煤的生产能力；另一方面，积极扩展投资渠道，寻找发展前景良好的投资去向，把直接输出煤资源，改为大力发展以煤为原料的化工产品加工业，全方
7、位扩展当地工业发展的格局，大幅提升输出产品的经济价值，推动当地经济的迅猛发展。国家实施西部大开发的战略决策以及省政府的大力支持，为永煤集团的发展提供了十分有利的历史机遇。抓住这个难得的机遇，把本地区的资源优势转化为经济优势，增加新产品，寻求新的经济增长点，把永城建设成能源重工业基地，是因地制宜发展当地经济的必由之路，既符合国家及省政府的发展战略，也是永煤集团保持企业持续发展之必要条件。永煤集团依据政府发展规划和资金来源状况，由永煤集团出资，目前已有一个50万吨年甲醇生产装置在建，拟再建一套50万吨年甲醇生产装置，以此作为发展煤化工的基础。本项目在煤气化、酸性气体脱除等主要工艺技术上，拟采用国外
8、的先进技术，以安全、环保、低耗、节能、节水为本，生产操作实现高水平自动化和机械化，将成为现代化企业的典，以此带动和推进当地工业技术水平的提高，促进和实现企业及地区的可持续发展。而项目建成后，每年消耗当地煤122万吨，生产出的合成气可产甲醇50万吨及少量副产品，产值由2.2亿元人民币提升至8.3亿元人民币，产生年均利润2.8亿元。与此同时，还必将扩大就业岗位，增加社会服务需求，促进社会繁荣。总而言之，煤气化装置的兴建，可充分发挥当地的资源优势，应用现代高新技术改造传统产业，促进了当地经济结构调整和永煤集团产业的优化升级，培育新的经济增长点，实现可持续发展，为地区煤化工的发展奠定了良好的基础，具有
9、良好的经济效益和社会效益。1.1.3 产品介绍煤气化产物的有效组分是CO，H 和CH。其通过调节组分比例而被广泛地应用于国民经济的不同部门，包括合成气、城市煤气、工业用燃气、联合循环发电用燃气及冶金工业还原气等。如今，国外正在把煤化学发展成以煤炭气化为基础的一碳化学工业，是煤化工由能源型转向化工型。所以，煤气化制合成气（主要成分为CO+H）将成为主要发展方向。合成气又可称为化工原料气，其除了作为气体燃料使用外，它的另一个重要用途是作为化工合成的原料，并已展现出广阔的前景。由于合成气化工和一碳化学技术的开发和发展，使以煤气化制取合成气，进而直接合成各种化工产品的路线已成为现代煤化工的基础。当前国
10、外进行合成研究的重点集中在以下三个方面：（1）醇类：甲醇、乙醇、低碳混合醇、乙二醇；（2）烃类：烷烃（CH）、烯烃、芳烃（汽油、柴油）；（3）酸类：醋酸。近来研究表明，大部分化工原料（烷烃，烯烃，芳烃等）均可以从合成气直接合成，从而一次产物（如甲醇）又可进一步合成更多产物，如下图1-1所示：烃类烯烃 F-T油裂解 -H2O甲烷 CO+H2 （合成气）乙醇 甲醇 +H2/ CO N2 氨 羟基合成 +CO含氧化合物醋酸 图1-1各种合成路线在醇类合成中，甲醇占据着重要的地位，它既是重要的化工原料，又是重要的二次能源。能直接从CO+H 合成的许多产物，几乎都可以通过甲醇间接制取，而且往往在技术上和
11、经济上更有利，因此通过经济核算本装置所生产的合成气将被应用于制甲醇。在烃类合成中，甲烷合成作为从合成气中脱出微量CO+CO的手段已在合成氨等工业中得到应用，大规模制取高浓度甲烷已在美国实现工业性生产。我国为提高城市煤气的热值也正在开发低热值部分甲烷化。液态烃的合成，即费-托合成工艺是利用催化剂使CO加氢合成制得高辛烷值汽油，它是煤炭间接液化的基础。其烯烃的直接液化目前还处于试验阶段，并不成熟。醋酸的合成一般采用甲烷和一氧化碳的羟基化法，用Rh-I2作催化剂。在我国，目前合成气用量最大的是化肥工业，尤其是中小合成氨厂几乎均采用水煤气工艺，由煤制合成气作为合成氨原料。因而，无论从近期或远景来看，煤
12、炭气化制合成气都在我国化工工业发展以及能源安全保障中发挥着不可估量的作用。1.1.4 简要结论（1）产品市场前景良好，符合国家能源发展战略和国家产业政策；工艺技术先进、成熟、可靠，能耗低，安全、卫生、环保等各项措施完善、符合国家标准；（2）从财务分析看，所得税前部收益率14.68%，大于行业基准收益率12%，（3）敏感性分析表明本项目有较好的抗风险能力；（4）增加地区和国家税收、扩大就业岗位，拉动社会需求，促进地区社会繁荣，社会效益良好，因此本项目是可行的。1.1.5 设计基本原则（1）煤气化、酸性气体脱除等核心工艺和关键设备引进国际先进技术和装备，以实现工厂低消耗、高可靠性、长周期运行。其它
13、工艺技术和装备立足国，通过优化设计，力求先进适用、稳妥可靠。（2）充分依托一期工程及矿区现有的设施、社会力量和自然资源，包括利用矿井涌水资源；力争少拆迁、少征地，努力减少工程建设投资，降低生产成本。（3）严格执行国家及有关部委、当地政府颁布的有关法令法规及标准规，贯彻落实国家环保及安全卫生的有关政策和法规，做到工程建设、环境保护和安全卫生“三同步”，创建优质环保工程。（4）设计贯彻“装置布置一体化、生产装置露天化、建构筑物轻型化”等基本原则。1.1.6 厂址方案永城煤电（集团）有限责任公司所属永夏矿区位于豫东永城市境，地处黄淮冲积平原北部，苏、豫、皖接壤地带，毗邻华东、华南工业区。矿区外围10
14、0 km有陇海、京九、青阜三大铁路干线交汇，区铁路、公路交织成网，并与国铁、国道连接，具有优越的地理位置和良好的交通运输条件。永城煤电（集团）有限责任公司一期年产50万吨甲醇项目建在永城市侯岭镇市林业局苗圃场的用地，地势平坦，厂区最高海拔标高为32.98 m，最低海拔标高为30.88 m；厂址西侧有大青沟，东侧有矿区铁路集配站，厂区铁路专用线可从集配站接轨进入厂区。厂区周围预留有发展用地。厂区规划占地面积88.97104 ，一期年产50万吨甲醇项目占地面积36.34104 。本设计的年产50万吨甲醇项目布置在预留地上。污水拟排入小运河，距离约7公里，通过小运河排入汪楼沟，最终排入新城区下游的沱河。供电从矿区中心站接入，距离约6.5公里，一期已建外供电能力可以满足二期的需要。原料煤来自永煤集团公司的三对生产矿井和一对在
