年产20万吨气体分离装置技术改造可行性研究报告.docx
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年产20万吨气体分离装置技术改造可行性研究报告
年产20万吨气体分离装置技术改造
可行性研究报告
目 录
第一章总论１
第一节项目编制的依据和原则１
第二节项目背景及建设的必要性２
第三节项目的范围４
第四节研究结果４
第二章市场分析和价格预测８
第一节产品市场分析和价格预测８
第二节原料供求和价格预测１１
第三节辅助原料、燃料的供应１２
第三章生产规模、总工艺流程及产品方案１３
第一节生产规模１３
第二节总工艺流程１３
第三节产品方案１４
第四节自动化水平１４
第四章工艺装置１５
第一节工艺技术选择１５
第二节工艺装置１５
第三节自控水平１６
第四节主要设备改造２０
第五节公用工程消耗２３
第五章建厂地区条件和厂址选择２４
第一节建厂条件２４
第二节厂址选择２６
第六章总图运输、储运、土建、厂区管网２７
第一节总图运输２７
第二节储运２９
第三节土建２９
第四节厂内外管网３４
第七章公用工程３５
第一节给水、排水３５
第二节供电、通信３７
第三节供热、供风４０
第四节采暖通风和空调设计４１
第八章辅助生产设施４３
第一节消防设施４３
第二节维修设施４５
第三节分析化验４５
第九章能耗分析及节能措施４６
第一节概 述４６
第二节能耗分析４７
第三节节能措施４７
第十章环境保护４８
第一节建设地区环境现状４８
第二节污染物状况及治理４８
第十一章职业安全卫生５１
第一节职业危害因素及其影响５１
第二节职业危害因素的防范及治理５３
第三节职业安全卫生投资５５
第十二章企业组织及定员５６
第十三章项目实施规划５７
第十四章投资估算与项目融资５８
第一节投资估算５８
第二节项目融资６１
第十五章 技术经济评价６２
第一节依据与评价原则６２
第二节评价原则６２
第三节生产成本费用估算６３
第四节财务分析６５
第五节不确定性分析６６
第六节财务评价结论６７
第一章总论
第一节项目编制的依据和原则
一、项目编制的依据
1、**石油化工厂有限公司关于编制20万吨/年气体分离装置技术改造可行性研究报告的委托书；
2、中国石油化工总公司《石油化工项目可行性研究报告编制规定》（一九九七年版）；
3、原料及产品价格依据现行市场价格及甲方提供的数据。
二、项目编制的原则
1、贯彻执行工厂布置一体化和生产装置露天化的建设方针，减少占地面积和建设投资；
2、采用国内先进成熟可靠的炼油工艺和设备，保证产品质量，同时力求节能降耗，；
3、充分利用现有公用工程、辅助设施和生活办公设施等，以节省投资，加快建设进度，提高装置综合经济效益；
4、生产过程的原料、中间产品及产品多系易燃、易爆物料，严格遵循《石油化工企业设计防火规范》（1999年版）GB0160－92的有关规定进行设计；
5、装置的“三废”排放将严格执行国家的有关标准和规范。
“三废”治理要做到同时设计、同时施工、同时投产、并考虑环境的综合治理；
6、装置工艺过程控制采用集散型控制系统（DCS），有助于提高全厂的自动控制水平，提高装置的运转可靠性，降低生产工人的劳动强度。
7、装置设计要采用可靠的安全技术措施，严格执行国家现行的有关安全法规。
第二节项目背景及建设的必要性
**石油化工厂有限公司是**集团下属的最大子公司,始建于1996年,从2003年3月6日起,**石油化工厂有限公司由**集团接管。
**集团成立于1998年3月18日,2004年2月被国家工商总局核准成立为无地域、无行业特征集团有限公司，是**市最大的综合型民营企业之一，集团公司注册资本金7010万元，主要从事货物运输、石油化工、房地产开发、物业管理等业务。
集团现拥有国家二级建筑安装资质；房地产开发公司具有国家四级开发资质；物业公司是河口区最早具备物业管理资质的专业公司；运输公司是**市四家具备危险品运输资质的运输企业之一，是河口区最大的运输企业。
集团公司成立九年来，立足本地资源优势，采取多元化经营战略，逐步形成了一个拥有员工1200余人的现代化企业。
曾先后荣获“**市十佳民营企业”、“**市重点保护企业”、“**市十佳青年民营企业”、“中国农业银行**省分行AAA级信誉企业”、“**省工商系统诚信纳税企业”、“中国优秀企业”等荣誉称号。
**集团接管**石油化工厂有限公司后不断深化企业改革，切实转换经营机制，以现代化企业制度的标准严格要求，使企业焕发出了勃勃生机。
为优化管理资源，创新工作绩效，提升管理的科学化水平，以适应公司不断发展壮大的需要，**石油化工厂有限公司先后通过ISO9000质量管理体系和ISO14000环境管理体系认证，建立了较为完善的质量环境管理体系。
目前，**石油化工厂有限公司已拥有40万吨/年常减压装置、120万吨/年重油分馏装置、20万吨/年催化裂化装置、5万吨/年气体分离装置、5万吨/年脱硫装置、1万吨/年MTBE装置、80万吨/年延迟焦化装置、30万吨/年加氢精制装置和5000标方/小时的干气制氢装置各一套及其配套设施，固定资产5.45亿元，职工700多人，下设财务部、办公室、生产技术部、安全设备部、生产车间及后勤服务单位等18个部门。
为加快企业发展，不断提高企业的经济效益和社会效益，**集团以国家大力支持民营经济的发展为契机，不断扩大石化公司的经营规模，发挥企业管理优势和资源优势，走石油炼制精细化工之路。
**石油化工厂有限公司位于胜利油区，从事石油加工多年，在原油采购、生产技术、企业管理、产品市场开发等方面积累了丰富的经验。
面对国内外炼油行业的激烈竞争，特别是加入WTO后企业环境的巨大变化，提高企业的竞争能力，提高原油的加工深度、精度，才能为企业的生存和发展创造必要的条件。
随着国民经济的发展，社会对汽油、柴油、石油液化气等石油产品的需求量急剧增加。
为了公司的发展并充分利用重油资源，向深加工要效益，**石油化工厂有限公司拟对原5万吨/年气体分离装置进行技术改造，改造后使其加工能力达到20万吨/年。
第三节项目的范围
本项目以催化裂化装置生产的液化石油气为原料生产丙烯，同时副产民用液化气。
提高丙烯产品的附加值。
第四节研究结果
一、项目概况
本项目是以催化裂化装置生产液化石油气为原料，经气体分馏得到民用液化石油气和精丙烯产品。
本项目改造投产后，可年产精丙烯6万吨，民用液化石油气14万吨。
二、主要技术经济指标
（一）主要产品名称、规格和数量
1、丙烯
组分名称
组成（mol%）
丙烷
0.4
丙烯
99.6
合计
100
产量：
6×104t/年
2、民用液化石油气
组分名称
组成（mol%）
丙烷
94.12
丙烯
4.20
碳四碳五
1.68
总硫mg/m3
≤123
合计
100
产量：
14×104t/年
（二）主要原料技术规格和用量
液化石油气
组分
组成
乙烷、乙烯
0.2079mol%
丙烷
8.4744mol%
丙烯
42.6921mol%
异丁烷
20.5166mol%
正丁烷
2.9610mol%
1-丁烯
13.4354mol%
异丁烯
6.1014mol%
顺-2-丁烯
4.8254mol%
碳五
4.8254mol%
数量：
20×104t/年
3、公用工程规格
（1）1.0MpaG蒸汽
温度250℃
压力1.0MpaG
（2）循环水
温度（上水）32℃
压力（上水）0.45MpaG
污垢系数1.68×10-4m2.K/W
（3）新鲜水
温度常温
压力0.4MpaG
污垢系数5.17×10-4m2.K/W
（4）除盐水
温度常温
压力0.3MpaG
（5）压缩空气
温度常温
压力0.6MpaG
（6）仪表风
温度常温
压力0.6MpaG
露点40℃
（7）电
6000V50Hz
380V50Hz
220V50Hz
4、“三废”排放及环境治理
（1）废水
本装置排放的废水主要是含油污水、初期污染雨水和生活污水。
以上含油污水、初期污染雨水和生活污水，由管道排入污水管线，去污水处理场进行隔油、一级浮选、二级浮选处理后，送胜利油田采油二矿统一处理后回注地下。
（2）废气
装置在正常生产时无废气排放，在事故状态或生产发生波动时安全阀将泄放含烃类气体。
所有安全阀卸放出的物料气，全部经火炬气凝液罐分液后，送往中压火炬气管网烧掉。
（3）废渣
本装置不生产废渣。
（4）噪声污染，主要来自泵区
本装置的泵采用低噪声离心泵，均采用露天布置。
其噪音均小于85分贝，满足《化工建设项目噪声控制设计规范》要求。
5、装置定员
采用四班三运转制，人员无需新增定员。
三、结论
本改造项目上报投资8986万元，其中建设投资7780万元，建设期利息103万元，铺底流动资金1103万元。
改造项目建成投产后，年均可实现净利润2985万元，所得税后改造项目投资财务内部收益率为34.36%，投资回收期为4.22年（含1年建设期），各项经济指标均高于行业基准值。
综上所述，本改造项目实施后，能够为企业带来较好的经济收益，获取良好的投资回报。
第二章市场分析和价格预测
第一节产品市场分析和价格预测
一、产品市场分析
1、国外市场现状及供需预测
丙烯作为重要的化工原料，用途广泛，主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、异丙苯、羰基醇、环氧丙烷、丙烯酸等化工产品的化工产品原料。
在过去5年，世界丙烯产量从2500万吨/年增至3300万吨/年，增长率是6%，其中化工用丙烯由1200万吨/年增至2000万吨/年，年增长速度为10.6%。
SRI咨询公司认为，今后10年丙烯需求量将增长。
化工用丙烯的份额将增至每年3100万吨。
1999年全球用于生产PP的丙烯量为2761万吨，到2003年上半年，用于生产PP的丙烯达3850万吨／年，全球丙烯原料需求在2000至2006年间预计年平均增长5.6％，市场对丙烯原料的需求主要来自于聚丙烯每年约7.5%-8%的平均增长率。
在此期间，全球丙烯衍生物产能将由4360万吨增至5100万吨，每年平均约增长2.8%。
到2008年，全球对丙烯衍生物的需求量将增至5600万吨。
亚洲地区的丙烯衍生物供应缺口将持续扩大，到2008年，亚洲地区丙烯衍生物供应缺口将达到210万吨左右。
在2000－2007年间，中国大陆丙烯衍生物年产能将由370万吨大幅增加到620万吨，平均年增长9.2%。
美国化学市场协会（CMAI）近日预测，乙烯和丙烯衍生物的年需求增速将达到5％或更高。
世界PP的消费量将以每年7％的速度增长。
北美、西欧和日本是三大传统的PP消费市场，其消费增长将可达6~7％、6％、4％；亚洲正处于从农业经济向工业经济的转型阶段，PP将在替代纸、金属、木材、玻璃和天然纤维方面得到发展，是消费增长最快的地区，年增幅将达10％；东欧和中东的年增长率速度也较高，可达8.5%以上。
ChemSystems公司的聚合物部门副经理说，由于丙烯短缺，全球的聚丙烯（PP）需求增长将受到制约，2010年前，需求年增长率只能达到8％。
这家咨询公司估计，2010年，全球的PP需求将从2003年的3500万吨增加到6000万吨。
由于受原料制约，降低了全球PP的预测增长，2005年后，全球的丙烯供应会更加紧张。
2、国内市场现状及供需预测
我国丙烯的主要用途是生产聚丙烯树脂、丙烯腈和丁辛醇，它们占国内丙烯消费总量的80％以上。
2002年全国聚丙烯产量374万吨，消费丙烯约390万吨，占丙烯总需求量的70%，丙烯睛产量52万吨，消耗丙烯57万吨，占丙烯总需求量的10%左右，丁辛醇产量41万吨，消耗丙烯约45万吨，占丙烯总需求量的8%。
另外，环氧丙烷消耗丙烯24万吨，约占丙烯总需求量的4%，其它丙烯的下游产品还包括丙烯酸甲酯、环氧氯丙烷等，这些产品对丙烯的需求量约占8%左右。
近年来，亚洲地区丙烯需求增长一直居世界丙烯需求增长的前列，为10%以上，到2005年如果我国丙烯需求增长按亚洲地区年均增长10%计算，我国丙烯需求量约为953万吨，丙烯自给率可达70.6级。
如按我国1994年以来丙烯需求年均增长率16%计算，2008年国内对丙烯的需求量为1839万吨，其896万吨的产量仅能满足需求最的48.7％。
因此，我国丙烯的产量远不能满足国内的需要。
2002年中国大陆丙烯产量532.1万公吨，进口量29.7万公吨，基本上没有出口，表观需求量561.8万公吨，若考虑到下游衍生物产品进口折算的丙烯消耗量，当量丙烯需求量约810万公吨左右，自给率60%。
中国大陆市场对丙烯下游产品的需求成长迅速，虽然丙烯产量也在不断增加，但是仍然无法满足市场需求。
每年都需要进口一定数量的丙烯来弥补中国大陆的缺口。
由于丙烯运输相对困难，在中国大陆丙烯供不应求的情况下，中国大陆对丙烯衍生物，如聚丙烯、丙烯和丁辛醇等产品的进口量逐年上升。
进口最多的丙烯衍生物是聚丙烯，2002年净进口量达到243万吨﹔其次是丁辛醇，净进口67万吨。
2002年主要丙烯下游衍生物进口量折合丙烯约320万吨。
由于我国的丙烯生产与市场实际需求的矛盾，不得不进口大量的衍生物。
在今后10年内，国内丙烯需求量将有较大幅度的增长，2008年将达到896万吨。
同时，丙烯衍生物的进口量也将有所增长，2003年丙烯衍生物进口达到258万吨丙烯当量，国内丙烯的当量消费量达到1017万吨；2008年丙烯衍生物进口将达到394万吨丙烯当量，国内丙烯的当量消费量将达到1148万吨。
我国对丙烯需求量相当大，2002年当量丙烯需求量已达880万吨，未来几年丙烯市场仍将会有很大的缺口，增产丙烯将会有较好的解决方式。
国内70%丙烯用于生产聚丙烯，其次还用于生产丙烯腈、丁辛醇和环氧丙烷等。
今后几年国内丙烯需求量仍将集中于聚丙烯生产上，随着聚丙烯生产规模的发展，对丙烯的需求量也将直线上升，必将刺激丙烯市场，使之更加活跃。
随着国内乙烯装置的扩建以及炼厂丙烯收率的提高，预计2008年中国大陆丙烯总生产能力将达到968万吨左右，届时丙烯当量需求量将达到1320万吨，缺口约为300万吨，仍需要进口大量的丙烯及其衍生物产品以满足中国大陆市场需求。
目前，我国高档聚丙烯制品正处于快速发展时期，需要大量的优质精丙烯，国内的优质精丙烯尚不能满足市场需求，需要花费大量外汇进口。
二、价格预测
近几年来，国内外化工产品价格一直呈上涨趋势，根据我国现阶段的实际情况，考虑将来的发展，在未来的几年内，丙烯产品的价格在9000～13000元/吨。
第二节原料供求和价格预测
一、原料来源
本装置加工原料为液化石油气，公司催化裂化装置生产的液化石油气完全可以保证生产的需要。
二、原料价格
本项目原料为液化石油气，全部来自催化裂化装置，价格在5000～7000元/吨。
三、原料运输方式
液化石油气由管线直接送到装置。
第三节辅助原料、燃料的供应
一、辅助原料
本项目无辅助原料。
二、燃料的供应
本项目没有加热炉不需要燃料。
第三章生产规模、总工艺流程及产品方案
第一节生产规模
本项目改造后生产能力为20万吨/年气体分离装置。
操作时间8000小时，连续生产。
第二节总工艺流程
净化后的液化石油气送入脱丙烷塔进料罐，由脱丙烷塔进料泵升压后，经原料预热器预热进入脱丙烷塔。
碳二、碳三馏分从塔顶馏出，经脱丙烷塔顶冷凝器冷凝后进入脱丙烷塔回流罐，冷凝液一部分用脱丙烷塔回流泵送至脱丙烷塔顶作为回流。
另一部分由脱乙烷塔进料泵送至脱乙烷塔作为进料；脱丙烷塔塔底物料碳四碳五馏分经冷却器冷却至40℃后送到民用液化气。
脱乙烷塔塔顶碳二、碳三气体经脱乙烷塔顶冷凝器部分冷凝后，进入脱乙烷塔回流罐。
不凝气自脱乙烷塔回流罐顶部经压控阀送至燃料气管网。
冷凝液用脱乙烷塔回流泵送至塔顶作为回流。
塔底物料自压进入精丙烯塔。
精丙烯塔因板数较多，分为两塔串联操作，精丙烯塔A塔顶气体进入精丙烯塔B底部。
精丙烯塔B底部液体用精丙烯塔中间泵送回精丙烯塔A顶部作为回流。
精丙烯塔B顶部气体经精丙烯塔冷凝器冷凝后，进入精丙烯塔回流罐，冷凝液用精丙烯塔回流泵抽出，一部分送回精丙烯塔B顶作为回流；另一部分经精丙烯冷却器冷却至40℃送出装置。
精丙烯塔A底部丙烷馏分经丙烷冷却器冷却至40℃后，用丙烷泵送出装置。
第三节产品方案
本项目以催化装置液化石油气为原料生产精丙烯，同时副产民用液化气。
主要产品产量一览表
序号
产品名称
产量
kg/h
产量
x104t/a
相态
去向
1
精丙烯
7500
6
液
外售
2
民用液化气
17500
14
液
外售
第四节自动化水平
本项目设计采用集散控制系统（DCS）来完成装置的控制、监测和安全联锁。
基于现场总线技术，完全开放，采用先进的软件和硬件技术，结构灵活，扩展方便，安全可靠，安装、维护简单，大幅度节约使用成本，便于管理和减轻劳动强度。
工艺参数及过程控制均在控制室集中显示、控制、管理、实时打印各种参数、报表，且设置了联锁保护系统，事故状态下能实现各种保证生产的安全措施，对装置的可靠运行提供良好的保证。
为保证装置的平稳、安全、长期运行，DCS系统供电采用UPS，对可能释放可燃气体的地点设置可燃气体报警器探头。
第四章工艺装置
第一节工艺技术选择
气体分馏是将催化裂化产生的液化石油气分离出丙烯、丙烷等组分。
根据所得产品用途，气体分馏技术有三塔、四塔和五塔流程之分。
气体分馏单元的主要产品为精丙烯和民用液化石油气，因此气体分馏单元采用成熟可靠、技术先进四塔流程。
第二节工艺装置
一、工艺流程简述
净化后的液化石油气送入脱丙烷塔进料罐，由脱丙烷塔进料泵升压后，经原料预热器预热进入脱丙烷塔。
碳二、碳三馏分从塔顶馏出，经脱丙烷塔顶冷凝器冷凝后进入脱丙烷塔回流罐，冷凝液一部分用脱丙烷塔回流泵送至脱丙烷塔顶作为回流。
另一部分由脱乙烷塔进料泵送至脱乙烷塔作为进料；脱丙烷塔塔底物料碳四碳五馏分经冷却器冷却至40℃后送到民用液化气。
脱乙烷塔塔顶碳二、碳三气体经脱乙烷塔顶冷凝器部分冷凝后，进入脱乙烷塔回流罐。
不凝气自脱乙烷塔回流罐顶部经压控阀送至燃料气管网。
冷凝液用脱乙烷塔回流泵送至塔顶作为回流。
塔底物料自压进入精丙烯塔。
精丙烯塔因板数较多，分为两塔串联操作，精丙烯塔A塔顶气体进入精丙烯塔B底部。
精丙烯塔B底部液体用精丙烯塔中间泵送回精丙烯塔A顶部作为回流。
精丙烯塔B顶部气体经精丙烯塔冷凝器冷凝后，进入精丙烯塔回流罐，冷凝液用精丙烯塔回流泵抽出，一部分送回精丙烯塔B顶作为回流；另一部分经精丙烯冷却器冷却至40℃送出装置。
精丙烯塔A底部丙烷馏分经丙烷冷却器冷却至40℃后，用丙烷泵送出装置。
二、进出装置的物料平衡
进出装置物料平衡见下表：
进出物料平衡表
入方
出方
序号
物料
数量
（万t/a）
备注
序号
物料
数量
（万t/a）
备注
1
液化石油气
20.0
1
丙烯
6
2
民用液化气
14
合计
20.0
合计
20.0
第三节自控水平
一、自控水平
装置将采用新一代的集散型控制系统（DCS），为全面监视和控制全装置的检测点和控制点，保证装置的平稳操作和安全生产，并发挥DCS第统的优势，装置所有远传的过程信号都将送入DCS系统中；这些信号经过处理将分别用于实时控制、实时显示报警、并生成各种生产和管理用的记录和报表。
在设计DCS系统的配置时，将充分考虑其硬件、软件的可靠性、主流型和先进性、以及系统的可扩展性、网络开放性，网络通讯的硬件平台及其相应接口，使采用的DCS系统能适应现阶段的要求。
根据目前国内外仪表生产及应用状况，所设置的自动控制系统按达到国内外同类型工程目前的先进水平考虑，以实现集中控制、平稳操作、安全生产、强化管理，并实施先进控制和优化控制策略，提高产品产量和质量，降低能耗，使工厂实现“安、稳、长、满、优”生产操作，提高经济效益，适应企业将面临的国际竞争。
二、仪表选型
为了保证装置长期、安全、可靠运行，控制系统的控制器（CPU）、I/O卡件、供电单元、通讯网络和接口单元等均有双重化冗余。
根据本装置现场情况，仪表控制回路及检测回路选用隔爆型仪表。
在选择仪表（如变送器、安全栅、报警设定器、信号转换器、执行器、分析器等）时，将充分考虑目前现在装置中仪表的运行情况，在国产仪表和国外仪表中的筛选出性能价格比最好的仪表，使设计出的每个控制或监测回路都能在安全、可靠、长周期、自动状态下运行，提高整个装置的仪表投用率和自动化管理水平。
1、温度仪表
进控制室指示、控制的全部采用铂热电阻和热电偶，就地指示的采用双金属温度计。
2、压力仪表
进控制室指示、控制的压力仪表采用智能压力变送器，就地指示的用弹簧管压力表和耐震、隔膜压力表。
3、液位仪表
液位测量用浮筒或智能差压变送器。
4、流量仪表
选用椭圆齿轮流量计、超声波流量计、威力巴流量计，一般流量采用节流装置和差压变送器。
三、主要仪表设备
1、控制室仪表
DCS控制系统1套
21″CRT工程师站（含操作台）（1套）
21″CRT操作台（含操作台）（2套）
A4激光打印机3台
I/O机笼
I/O输入/输出卡件一批
电源
开关量输入/输出卡件一批
2、现场仪表
压力变送器32台
温度变送器15台
差压变送器22台
椭圆齿轮流量计8台
可燃气体检测变送器11台
气动调节阀31套
安装材料一批
计算机控制电缆一批
电缆桥架一批
四、控制室
1、控制室仪表供电要求双回路提供，由不间断电源UPS供给：
输入电压：
220VAC50HZ
输出电压：
220VAC50HZ
输出容量20KVA
切换时间无瞬间
不停电时间30分钟
2、现场仪表供气
气源压力不小于0.6Mpa。
五、设计采用的标准、规范
《过程检测和控制流程图用符号和文字代号》GB2625-81
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范及条文说明》GB50058-92
《石油化工企业设计防火规范》设计采用的标准、规范
《过程检测和控制流程图用符号和文字代号》GB2625-81
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范及条文说明》GB50058-92
《石油化工企业设计防火规范》（1999年版）GB50160-92
《石油化工自动化仪表造型设计规范》SH3005-1999
《石油化工控制室和自动分析器室设计规范》SH3006-1999
《石油化工企业信号报警、联锁系统设计规范》SHJ18-90
《石油化工企业仪表供气设计规范》SHJ3020-2001
《石油化工企业仪表保温及隔离、吹洗设计规范》SHJ3021-2001
《石油化工仪表配管配线设计规范》SHJ3019-1997
《石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》 SHJ3063-1999
《石油化工仪表接地设计规范》SHJ3081-1997
《
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