甲醇驰放气制合成氨项目基本方案及经济效益分析

唐山佳华5万吨/年甲醇驰放气制合成氨工程

项目基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

CaO+3C

CaC 2+CO CaC 2+N 2 CaCN 2+C CaCN 2+3H 2O CaCO 3+2NH 3

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。

2、直接法

0.5N2＋1.5H2=NH3ΔHӨ298=－46.22 kJ•mol -1

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5544.9万吨，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、硝酸铵、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸

二铵、硝酸磷肥及氨水，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、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、浓硝酸、硝酸铵等，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7000m3/h，可提取氢气约5400 m3/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）

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

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1.8m3驰放气才能置换出1m3焦炉气，其价值发挥的非常低，价值仅相当于0.11元/m3驰放气，另外氮气原本做为放空气，氮气的成本基本为零。

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

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)

1kg标煤热值29307kJ，每吨液氨折标煤：30.42×106÷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

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。

表5 甲醇驰放气联产液氨经济效益分析表

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