资源描述
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1 1 总 论
1.1 概 述
1.1.1 项目名称、主办单位、企业性质和法人
项目名称：合成氨富氧制气节能技术改造项目
主办单位：股份有限公司
企业性质：股份制企业
法定代表人：
1.1.2 可行性研究报告编制单位
可研报告编制单位：
证书等级：
证书编号：
1.1.3 可行性研究报告编制的依据和原则
1.1.3.1 编制依据
1、股份有限公司与 设计院 签订的合同书。
2、《化工投资项目可行性研究报告编制办法》(2006年版)
3、建设单位提供的有关项目建设基础资料和数据
1.1.3.2 编制原则
1、充分利用原有生产设施和现有原料资源，精心优化技改方案，对产品结构进行调整，提高企业的市场抗风险能力。
2、根据项目的特点，严格执行国家现行标准、规范和规定。
3、深入研究，科学论证，实事求是进行多方案的比较，以市场为导向，以提高竞争力为出发点，以经济效益为中心，深入进行市场调研，选择出技术先进、可靠、经济合理的方案，为投资决策提供可靠的依据。
4、采用国内成熟、先进的工艺生产路线，选用低能耗、高效率设备，尽可能节省项目建设投资，最大限度地降低项目的产品成本，提高项目的竞争力。
5、项目建设要十分重视环境保护、安全和工业卫生，三废治理、消防、安全、劳动保护措施必须与主体装置同时设计、同时建设、同时投运。污染物的排放必须达到规定的指标，并保证工厂安全运行和操作人员的健康不受损害。
6、认真贯彻国家产业和技术政策要求，落实工厂布置一体化、生产装置露天化、建构筑物轻型化等“五化”原则。
1.1.4 研究范围
本项目的研究范围为：合成氨富氧制气节能技术改造项目
配套技术改造工程空分、造气富氧连续气化、及辅助设施(总图运输、给排水、供电及电讯、采暖与通风、消防、供热、外管网等)。
针对上述内容，本项目可行性研究重点从市场、工程技术和经济上的可行性、合理性进行分析论证,其主要内容有：
(1)确定产品方案及建设规模；
(2)确定工艺技术方案、设备方案、工程方案；
(3落实原辅材料、燃料及动力供应；
(4)对公用工程及辅助设施进行方案设计；
(5)节能减排分析及措施；
(6)提出环境保护、劳动安全卫生及消防措施；
(7)制定项目实施进度计划；
(8)对项目投入资金进行估算，并制定筹资计划；
(9)对项目进行财务评价，并作出结论。
1.1.5 承办单位概况
股份有限公司是世界最大的联碱生产企业，也是国家重点扶持的520家大型骨干企业之一。公司位于湖北省素有“膏都盐海”美誉的应城市，占地面积167万平方米，注册资本2.28亿元，总资产30亿元，年产值15亿元。主要产品及年生产能力：纯碱和氯化铵各100万吨；盐120万吨；合成氨35万吨；精铵20万吨；芒硝7.0万吨；烧碱3万吨；盐酸3.6万吨；液氯1.5万吨；小苏打3.5万吨；液氧0.4万吨等20余种产品。除在全国各地畅销外，还出口到东南亚等多个国家和地区。
公司坚持“以市场为导向、以效益为中心、以资源为纽带、以诚信为根本”的经营理念，先后荣获“全国五一劳动奖状”、“全国用户满意企业”、“中国质量效益型先进企业特别奖”等奖项，并分别在全国同行业中率先获得ISO9001质量体系与ISO14001环境管理体系的国内国际UKAS认证。公司目前已形成原盐、肥、碱一体化的生产格局，双环科技股票也于1997年4月15日在深圳证券交易所正式挂牌上市。
公司经近四十年的发展，虽历经风雨，但不断壮大，现已形成七大优势：
1、丰富的岩盐资源优势
公司所在的云应盆地，岩盐资源极为丰富，现已探明划归公司的岩盐储量9.7亿吨，其中经济基础储量2亿吨以上，按目前生产能力尚可开采数百年。
2、有先进的生产工艺
公司采用的“盐碱联合，热电联供，碱肥联产”先进生产工艺，是中国具有独立知识产权的侯氏制碱法，生产成本居全国同行业先进水平。相对与采用氨碱法只能生产纯碱的企业，联合制碱工艺既生产纯碱也生产氯化铵，资源利用率高、污染小，产品有较大的互补性和灵活性。
3、有独具的区位优势
由于我国大型纯碱企业均集中在北方沿海地区，公司产品在内地销售，且运输便捷，具有销售成本低、渗透和控制力强的区位优势。
4、有持久的品牌优势
公司主导产品质量长期在全国同行业及市场上处于领先地位，“红双环”牌纯碱、“红双圈”牌氯化铵均为“中国名牌”产品，并发挥着持久效应，始终占有有利的主导地位。
5、有强大的母公司战略支持
双环公司其控股公司宜化集团实力雄厚，是中国石化行业最具影响力10大代表企业之一，是中国最大的化肥制造企业。旗下拥有30多家法人企业遍布全国各地，形成煤化工、磷化工、盐化工和矿山开发四大支柱产业齐头并进的战略格局。2007年实现销售收入168亿元，总资产高达230亿元。
6、有成熟过硬的管理经验
双环公司的基础管理经验，曾在全国化工行业享有盛誉，多年来严格坚持并有所发展，具有其特有的管理优势，2007年，公司全面复制了宜化集团多年积累的六大法宝、六大任务等先进管理经验，管理理念与水平再次出现质的飞跃。
7、有高素质的职工队伍与文化优势
宜化文化是宜化集团内部员工共享，并影响企业内部人与人之间关系的一种非正式的价值观和规范。宜化文化的出发点是统一价值观，核心是“实事求是、从严治厂、艰苦奋斗、争创一流”的企业精神，落脚点是以人为本。现在，宜化文化已成为企业发展的核心竞争力，成为资金、技术、人才之外的“第四种资源”，受到各级领导和各届人士的高度好评。在宜化文化的洗礼下，双环多年创业磨炼出的员工队伍思想好、作风硬、技术精，形成了再次腾飞最坚实的基础和保证。
在十一五期间，公司将通过技术创新、科学发展全面提升核心竞争力。目前，公司正投巨资着力于合成氨富氧制气节能技术改造工程，以降低消耗提高公司产品核心竞争力。2009年，公司销售收入预计突破30亿元。在充满希望的未来，双环人将向着“中国最强联碱基地”的文化愿景全力以赴、努力拼搏、再创辉煌。
1.1.6 项目提出的背景及建设的意义
我国是一个人均资源拥有量很少的国家，能源利用率低的问题已严重阻碍了我国经济的发展和企业效益的提高。资源与环境问题、人口问题已被国际社会公认是影响21世纪可持续发展的三大关键问题。新中国成立后特别是改革开放以来，我国经济社会发展取得了举世瞩目的巨大成就，但是，我们在资源和环境方面也付出了巨大代价。经济增长方式粗放，资源消耗高，浪费较大，污染严重，能源紧缺与环境污染已成为制约我国经济与社会进一步发展及人民生活与健康水平进一步提高的重大因素。“十一五”以来，国家更加重视节能降耗，要求在保持经济持续增长的条件下逐年降低单位GDP的能耗指标，已在指导思想上把多年来贯彻的“又快又好”改变为“又好又快”，这就意味着环境保护优于经济发展，环保放在第一位，经济发展放在第二位。在节能降耗的基础上又增加了“减排”的要求。到2010年，我国节能降耗减排的任务及指标要求是：
① 百万国内生产总值（即GDP）能耗由2005年的1.22吨标准煤下降到1吨标准煤以下，降低20%左右；
② “十一五”期间，主要污染物排放总量减少10%；
③ 二氧化硫排放量由2005年的2549万吨减少到2295万吨；
④ 化学需氧量由1414万吨减少到1273万吨；
⑤ 全国城市污水处理率不低于70%；
⑥ 工业废弃物综合利用率达到60%以上。
因此，企业必须转变经济增长方式，大力推行节能降耗。
双环科技股份有限公司主营两碱产品的生产和销售，其中纯碱、氯化铵产量均达到100万吨/年，工业盐产量达120万吨/年，与联碱配套的合成氨能力为35万吨/年。双环科技股份有限公司作为大中型化工企业，“十一·五”期间节能量为17万吨标煤，企业面临很大的节能压力。双环科技股份有限公司2008年万元产值综合能耗为6.16Tce，能源消耗量较高，能源利用率低。双环科技股份有限公司的能耗大户主要是合成氨，其中尤以年产15万吨合成氨的Ⅱ系统造气工段为甚。
由于受到当时建设条件及资金的限制，Ⅱ系统造气工段的20台造气炉采用的生产工艺为型煤间歇制气，以空气和蒸汽为气化剂，与炉内灼热的炭进行不完全燃烧，其碳转化率较低，装置有效气（CO+H2）成分较低，废渣含碳量较高，能源没有得到充分利用；同时吹风阶段每年产生的造气吹风气（含硫CO2）排放量为63万多吨/年，给当地群众的生产、生活带来了影响。节能减排带来的压力不仅影响了企业的经济利益还严重制约了企业的可持续发展。为了综合有效利用能源，提高能源利用率，减少CO2排放量，减小企业节能减排压力，同时为了改变双环公司生产系统对原料煤的需求，拓宽原料地来源渠道，达到加快企业发展步伐，增强企业整体抗风险能力，提高企业经济效益，实现循环经济的目的，经考察论证，拟将年产15万吨合成氨的Ⅱ系统造气工段型煤间歇制气改造为富氧连续气化。
1.2 研究结论
通过市场分析、技术方案论证，厂址及技术经济分析，初步结论如下：
1、对现有造气炉进行改造(改进炉篦、加高水夹套、增加一套供氧系统、改造炉底密封系统)。
2、增加一套空分装置，采用富氧连续气化，可提高有效气（CO+H2）成分，有效降低合成氨的综合能耗，减少现造气吹风气对环境的污染，实现节能减排。
3、工程改造后，“三废”主要是废气，设计中采取了完善的处理措施，因此工程投产后对于区域环境不会造成影响。
9、投资及效益
(1)工程投资
项目总投资为12800万元，其中：建设投资11712万元，流动资金1088万元。
(2)效益分析
本项目建成后，财务内部收益率为 (税后)，财务净现值为 万元(税后)，总投资收益率为 ，投资回收期为 年(税后)，从财务评价来看，该项目的投资回收期较短，各项技术经济指标均达到国家规定的基准指标，因而具有较强的获利能力和较强的抗风险能力。
通过上述研究结论可以看出，本工程生产规模和产品方案符合国家产业政策，工艺装备先进，技术成熟可靠，经济合理，具备建厂条件，并且项目建成后将具有较好的经济效益，良好的社会效益和环境效益，因此，项目是可行的。
1.3 主要技术经济指标
主 要 技 术 经 济 指 标 表
序 号
项 目 名 称
单 位
数 量
备 注
一
生产规模
1
节原煤
万t/a
4.62
2
氧气
Nm3/h
10000
二
节约能耗
1
节标煤
万t/a
3.05
已减去新增电耗
三
年操作时间
小时
8000
连续操作
四
主要原材料用量
1
原煤
万t/a
25
五
公用动力消耗量
1
电
万(kW·h)/a
12000
公司总网
2
蒸 汽
万t/a
6.5
系统自产蒸汽
六
三废排放量
1
废 水
m3/h
0
2
废 气
m3/h
27
3
废 渣
万t/a
16
七
项目综合能耗
tce/a
200083
八
运 输 量
万t/a
25
1
运 入 量
万t/a
25
2
运 出 量
万t/a
15
九
项目定员
人
44
1
生产工人
人
36
2
管理技术人员
人
8
十
项目占地面积
㎡
600
十一
总 资 金
万元
12800.00
1
建设投资
万元
11712.00
2
建设期利息
万元
0
3
流动资金
万元
1088.00
十二
销售收入
万元
37868
正常年份
十三
增值税和销售税金及附加
万元
4922.84
正常年份
十四
利润总额
万元
平 均 值
十五
所 得 税
万元
平 均 值
十六
总投资收益率
%
平 均 值
十七
财务净现值
万元
税 前
税 后
十八
财务内部收益率
%
税 前
税 后
十九
投资回收期
年
税前(含建设期)
税后(含建设期)
二十
总 成 本
万元
平 均 值
二十一
盈亏平衡点
%
二十二
资本金内部收益率
%
二十三
利税总额
万元
平 均 值
二十四
资本金利润率
%
二十五
全员劳动生产率
万元/人·年
二十六
资产负债率
%
二十七
流动比率
%
二十八
速动比率
%
--
2 2 生产规模和产品方案
2.1 产品方案
2.1.1 产品方案符合国家政策
中国是世界上最大的化肥生产和消费国，其中合成氨的生产一直是化工产业的耗能大户，在国内化工行业的五大高耗能产业中，合成氨耗能占总量的40%，单位能耗比国际先进水平高31.2%，因此，该产业节能的潜力非常大。
根据《产业结构调整指导目录（2005年本）》：鼓励高能耗、污染重的石油、石化、化工行业节能、环保改造。《中国节能技术政策大纲》（2005年修订本）中提出：2010年，全国吨合成氨能耗由2000年的1699kg标准煤降为1570kg标准煤 ，2020年降为1455kg标准煤。
2005年，国家发改委颁布的《国家节能中长期规划》，已将合成氨列为节能降耗的重点领域和重点工程。规划指出要在重点耗能行业推行能量系统优化，即通过系统优化设计、技术改造和改善管理，实现能源系统效率达到同行业最高或接近世界先进水平。根据规划要求，未来15年，国家一方面将加快推进以洁净煤或天然气替代石油合成氨的工业改造，以节约宝贵的石油资源，另一方面，将大力推动节能降耗技术的开发和推广应用。到2010年，合成氨行业节能目标是：能源利用效率由目前的42%提高到45.5%，实现节能570-585万吨标煤，节电200千瓦时/吨氨，减少排放二氧化碳1377万吨～1413万吨，通过实施循环冷却水和生产过程污水零排放工程，实现吨氨节水10%，废渣基本回收利用。因此，进一步加快合成氨装置的节能改造已成为众多化肥生产企业节能降耗的必经之路。
综上所述，股份有限公司拟实施的“合成氨富氧制气技能技术改造项目”符合国家产业政策、节能政策和节能规划要求。
2.1.2 产品方案
本项目为合成氨装置造气工段节能技术的改造项目。
1、对现有造气炉进行改造(改进炉篦、加高水夹套、增加一套供氧系统、改造炉底密封系统)。
2、增加一套空分装置，采用富氧连续气化，可提高有效气（CO+H2）成分，有效降低合成氨的综合能耗，减少现造气吹风气对环境的污染，实现节能减排。
2.2 产品规模
年工作日：333天(按8000小时计)，每天24小时，四班三倒。
1、为满足双环科技股份有限公司Ⅱ系统15万吨/年合成氨的生产规模及今后的发展情况，将造气工段型煤间歇制气改造为富氧连续气化，可直接节约原煤量4.62万吨/年。
2、空分：空分能力为10000Nm3/h氧气。
3 3 工艺技术方案
3.1 改造内容综述
1、双环公司合成氨Ⅱ系统造气工段原采用型煤间歇制气，改造后采用富氧连续气化工艺，在满足15万吨/年合成氨所需原料气的同时达到节能减排的目的。故对现有造气炉进行改造，改造内容：改进炉篦，增大通风量，增加排渣破渣能力；增加一套供氧系统；加高水夹套，增加气化高度，改造炉底密封和润滑系统。
2、拟建10000Nm3/h氧气空分装置一套，供造气用氧；同时装置副产氮气可用于补充型煤间歇制气改富氧连续气化（进炉前气体由空气改为富氧）后引起的氮气减少量，满足合成氨生产需求。
3.2 技术方案的选择
3.2.1 富氧连续气化
富氧连续气化是近年来对现有间歇式造气炉改造的新技术。
相比型煤间歇制气，采用富氧连续气化技术有以下优点：
1、煤种和粒度适应性广，发气量大，煤耗低，蒸汽消耗低，有效气（CO+H2）成分高，可降低吨氨成本；
2、单炉生产能力可提高2倍以上，系统阻力下降；
3、降低能耗：原型煤间歇制气吨氨耗标煤高达1630.5kg，改造为富氧连续气化后，吨氨可节约标煤220kg，三气锅炉副产蒸汽可节约190kg/tNH3。
4、降低运行成本，造气炉约可降低40%运行费用。
5、富氧制气清洁环保节能，更适合国家的能源政策。
3.2.2 空 分
本装置利用低温精馏原理，总体设计使用当今国际上最先进的ASPEN设计软件, 使本装置得以与世界上最先进的空分公司在设计水平上保持一致。采用以下技术方案：1.预冷系统采用散堆填料塔，传质、传热效率高、阻力小、可靠性高。选用进口冷水机组，连续运转周期长。2. 采用分子筛预净化工艺，切换过程完全自动控制，流程简单、启动操作方便、切换损失小、工况稳定、安全可靠。3. 采用高效增压透平膨胀机，引进美国北方工业公司(NREC)透平机械设计制造软件系统以及美国波士顿数控公司BD505X五轴连动数控铣床和进口数控车床, 联合设计、加工三元流动叶轮, 保证了新型透平膨胀机单位制冷量大，从而减少膨胀空气量，改善精馏工况，提高提取率。 4. 精馏塔采用规整填料塔，在国内率先应用规整填料上塔技术获得成功, 大大降低了空压机排压，从而降低了单位制氧电耗。先进的计算机辅助设计手段和单体设备制造技术。使产品纯度及提取率水平处于国内领先地位。5. 一系列特殊工艺手段组成的安全防护系统，保证了空分设备在最近十年中未发生一起爆炸、微爆事故.
3.3 工艺流程
3.3.1 富氧制气工艺流程
改造前型煤间歇制气工艺流程：
原料腐殖酸煤棒由皮带运输机送到造气炉顶部料仓，由加焦机定时连续加入造气炉。然后向造气炉内交替通入空气和蒸汽，以空气和蒸汽为气化剂，与炉内灼热的炭进行不完全燃烧，主要反应如下：
C+O2=CO2
2C+O2=2CO
2CO+O2=2CO2
CO2+C=2CO
C+H2O=CO+2H2
C+2H2O=CO2+2H2
CO2+C=2CO
CO+H2O=CO2+H2
C+2H2=CH4
吹风阶段生成的吹风气直接由烟囱放空，并根据需要回收一小部分进入气柜，用以调节循环氢。从造气炉出来的合成氨原料气经显热回收、洗气塔冷却和除尘后，在气柜中混合，然后经静电除尘去压缩工段。
上述制气过程在微机集成油压系统控制下，往复循环进行，每一个循环一般分六个阶段，其流程如下：
·吹风阶段
空气由鼓风机来→吹风阀→自炉底鼓风箱入炉→旋风除尘器→三气阀（或烟道阀）→三气岗位（或烟囱放空）
·回收阶段
空气由鼓风机来→吹风阀→自炉底鼓风箱入炉→旋风除尘器→上行原料气阀→原料气总阀入原料气总管→显热回收→洗气塔→气柜→静电除焦→压缩
·上吹（加氮）制气阶段
蒸汽（加氮空气）由蒸汽总管来→上吹蒸汽阀→自炉底入造气炉→旋风除尘器→上行原料气阀→原料气总阀入原料气总管→显热回收→洗气塔→气柜→静电除焦→压缩
·下吹制气阶段
蒸汽由蒸汽总管来→下吹蒸汽阀→自炉顶入造气炉→下行原料气阀→原料气总阀入原料气总管→显热回收→洗气塔→气柜→静电除焦→压缩
·二次上吹制气阶段
蒸汽由蒸汽总管来→上吹蒸汽阀→自炉底入造气炉→旋风除尘器→上行原料气阀→原料气总阀入原料气总管→显热回收→洗气塔→气柜→静电除焦→压缩
·空气吹净阶段
空气由鼓风机来→吹风阀→自炉底鼓风箱入炉→旋风除尘器→上行原料气阀→原料气总阀入原料气总管→显热回收→洗气塔→气柜→静电除焦→压缩
工艺路线简图：
改造后富氧连续气化工艺流程：
原料腐殖酸煤棒由皮带运输机送到造气炉顶部料仓，由加焦机定时连续加入造气炉。蒸汽和混合好的富氧空气由炉底连续进入炉中，原料煤棒和富氧空气进行完全燃烧产生大量的热量，温度升高，供蒸汽在炙热的碳中分解，制取合成氨原料气。从造气炉出来的合成氨原料气经显热回收、洗气塔冷却和除尘后，在气柜中混合，然后经静电除尘去压缩工段。
主要化学反应：
C+O2=CO2+409.1kJ
2C+O2=2CO+246.6 kJ
2CO+O2=2CO2+573.2 kJ
C+H2O＝CO+H2-122.7 kJ
C+2H2O＝CO2+2H2-80.4 kJ
CO2+C＝2CO-165.0 kJ
工艺路线简图：
3.3.2 空分工艺流程
原料空气在空气吸入过滤器中去除了灰尘和机械杂质后，进入空气透平压缩机中，借助中间冷却器进行中间冷却，将空气压缩至约0.63MPa，然后进入空气冷却塔中冷却。 空气在直接接触式空气冷却塔中与水进行热质交换，然后进入交替使用的分子筛吸附器。用于冷却空气的水有两部分：一部分为循环水，由泵加压后进入空冷塔中部；另一部分称为冷冻水的则是来自循环水网，先进入水冷却塔中，利用分馏塔来的废气(包括污氮和富余氮气)的含水不饱和性降低水温，而后经过水泵加压进入空冷塔的顶部。 出空冷塔空气进入分子筛吸附器，分子筛吸附器为卧式双床层，用来清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物，从而获得干净而又干燥的空气。两台吸附器交替使用，即一台吸附器吸附杂质，另一台吸附器则由污氮气进行再生。空气经净化后，进入分馏塔系统。进入分馏塔系统的空气又分为两路：一路空气直接进入主换热器，在主换热器中与返流气体(氧气、氮气、污氮气)换热达到空气液化温度约-172℃。该部分空气又分为两部分，一部分进入下塔底部。另一部分进入液氧蒸发器被液氧冷凝为液态(液空)，送入下塔中部 。而另一路去增压透平膨胀机增压后进入主换热器，在主换热器内被返流气体冷却抽出进入膨胀机膨胀，产生装置所需的大部分冷量，膨胀后的气体全部送入上塔。
在下塔中，空气被初步分离成氮和富氧液空，顶部氮气在冷凝蒸发器中被冷凝为液体，同时主冷的低压侧液氧被汽化。部分液氮作为下塔回流液，另一部分液氮从下塔顶部引出，经过冷器被氮气和污氮气过冷后节流送入上塔顶部参加精馏，下塔底部的液空出下塔，在过冷器中过冷。过冷后的液空一部分经节流进入粗氩塔顶的冷凝器作为粗氩塔冷凝器的冷源，汽化后回上塔参加精馏，同时从底部引出部分液体回上塔，以调节冷凝器的温度及防止碳氢化合物的浓缩。另一部分直接经节流进入上塔参加精馏，从下塔下部抽出贫液空经过冷节流，送入上塔参加精馏。
液氧从主冷底部引出送入液氧蒸发器中，被空气加热汽化后进入主换热器，复热后出冷箱送往用户。
污氮气从上塔上部引出，并在过冷器及主换热器中复热后送出分馏塔外，作为分子筛吸附器的再生气体。氮气从上塔顶部引出，在过冷器及主换热器中复热后出冷箱，一部分作为产品氮气送出，其余氮气进入水冷却塔中作为冷源冷却循环水。
粗氩气从粗氩塔顶部抽出，送入污氮总管。
工艺路线简图：
3.4 主要设备选型
1、空 分
①空气过滤器 1台
1)设备规格 自洁式空气过滤器
2)用 途 空压机入口空气过滤
3)额定风量 3600Nm3/min
②空气压缩机组 1套
排 气 量: 104000m3/h
吸/排气压力: 0.097MPa(A)/0.62MPa(A)
吸/排气温度: 32/100 ℃
轴 功 率: 5000KW
电机功率: 5600KW
③空气预冷系统
·处理气量 ～104000 Nm3/h
·工作压力 0.52 MPa(G)
·空气进塔温度 ＜100 ℃
KDON-10000/10000型空分设备
序号
名 称
规 格 型 号
数量
备 注
1
空气过滤器
额定风量3600Nm3/min
1套
自法式
2
空 压 机
排气量104000 Nm3/min
1套
3
空气预冷系统
处理气量104000 Nm3/min
排气压力0.62MPa
电机功率5600KW
1套
3.1
空 冷 塔
Φ3000×2500
1台
含平台楼梯
3.2
水 冷 塔
水流量90m3/h
Φ2800×16500
1台
含平台楼梯
3.3
冷水机组
制冷量60万大卡
1台
4
分子筛纯化系统
1套
4.1
分子筛吸附器
2台
4.2
电加热器
1台
4.3
蒸汽加热器
1台
6
分馏塔系统
1套
6.1
主换热器
1组
6.2
上 塔
1台
6.3
下塔(包括主冷)
1台
6.7
液氧蒸发器
1台
6.8
过 冷 器
1组
7
液体贮存系统
7.1
液氧贮存系统
1套
3.5 自控技术方案
3.5.1 设计依据
1、《石油化工自动控制设计手册》第三版
2、《自动化仪表选型规定》 HG/T 20507-2000
3、《自控安装图册》 HG/T 21581-95
4、各专业提出的控制条件及技术参数
3.5.2 设计范围
本工程自控专业的设计范围主要包括富氧制气技改项目和新建空分装置的过程检测及自动控制。
3.5.3 生产控制水平和主要控制方案
本设计对造气富氧制气技改可利用原装置车间控制室，仅增加就地仪表和远传控制系统，采用集中控制和就地控制相结合的原则。
本设计对新增空分装置的生产过程，分别设置车间控制室或就地仪表盘，采用集中控制和就地控制相结合的原则。自控水平与国内正在建设和已投入试生产的同类生产装置大致相同。
重要的参数(本项目主要是温度、压力)均集中在仪表盘上指示、记录、自动控制、以及必要的报警、联锁等安全措施。并考虑了经济核算的计量仪表。
3.5.4 仪表设计准则
1、仪表信号
除温度检测元件和特殊测量仪表外，所有进出控制室的标准信号为4～20mADC。
2、信号及联锁
工艺操作报警、远程设备的状态、ON/OFF阀位指示及系统安全联锁由各工段的控制要求按PLC控制系统来实现。
3、仪表材质和防护
所有与工艺介质接触的仪表材质，均应能满足工艺介质的要求，并且不低于仪表所在的管道或设备的材质。
所有现场安装的仪表是全天候型的，可以满足现场使用环境和气候条件，并符合相应防护等级的要求。
安装在火灾和爆炸危险场合的仪表设备符合危险区域等级划分的要求，在爆炸危险区域的现场仪表为隔爆型或本安型
就地操作室视其布置情况，必要时采取局部正压通风或正压通风仪表盘。
4、控 制 室
控制室一般要求如下：
室内采用有温度和湿度调节的空调，无腐蚀性气体；
室内设有火灾报警和消防设备；
吊顶、墙面、门采用吸音防火材料；
地面采用抗静电活动地板；
室内照度500～700LX，并设有事故照明。
3.5.5 仪表选型
仪表选型主要以技术成熟质量可靠的数字智能仪表和单回路调节仪表为主，仪表带有标准的RS-485串行口以便进行数据远传和PLC集散控制系统通讯。执行器除防爆区域和要求动作迅速的采用气动执行机构外，其余均采用电动执行机构，可以进行自动和手动控制。仪表设计立足于国内性能，性价比优于国内同类产品，以确保自动化仪表能够满足化工连续生产的需要。
1、温度仪表
根据工艺要求和环境情况分别采用防爆和铠装热电阻、热电偶。
2、压力仪表
集中检测选用智能压力变送器或差压送器，到控制室通过智能数字显示仪表或PLC控制系统等集中检测和控制。就地测量选用普通压力表，对负压、微压的介质则用膜盒压力表。
3、流量仪表
一次仪表根据工艺介质和要求采用一体化孔板流量计、电磁流量计、涡街流量计和金属流量计等。
4、液位仪表
液位计根据工艺条件选用法兰式液位变送器、静压液位计及电容式液位等。
5、调节阀
各工段均选用气动调节阀进行工艺介质的调节。
6、仪表管线
信号线全部选用控制电缆。所有信号线在引入(出)汇线桥架前(后)均需穿镀锌钢管保护。
3.5.6 仪表安装
1、仪表过程接口
仪 表
工艺连接尺寸
温 度
双金属温度计
M27X2
热 电 阻
压 力
压 力 表
M20X1.5
压力、差压变送器
法兰连接
带远传压力差压变送器
法兰连接
流 量
电磁流量计
法兰连接
涡街流量计
液 位
雷达液位计
法兰连接
法兰式液位变送器
法兰连接
2、仪表电缆
大部分现场仪表点采用单根电缆直接引入控制室，单根电缆采用PVC护套的多芯屏蔽绞合电缆。
3、电缆敷设
电缆采用架空敷设，从接线箱到控制室采用槽式电缆桥架。从接线箱到现场仪表采用镀锌钢管，仪表和接线箱均采用挠性连接管。挠性连接管应适用于相应的危险区域等级。
4、其 它
现场仪表一般安装在地面或平台上。
3.5.7 仪表保护及接地
1、为了防止干扰信号对系统的影响，所选电线(缆)的绝缘等级符合有关规定，并注意信号线与动力线的适当间距。
2、自动化控制系统接地采用联合接地，接地电阻≤1欧姆。
3.5.8 仪表供电
设计中所有工段的仪表供电均由电气专业供给仪表专业。
3.5.9 空分系统仪表
1、设计原则
仪控系统能有效地监控成套空分设备生产过程，确保设备长期稳定可靠运行，操作维护方便。
采用中央控制室(DCS)为主，结合机旁盘仪表和就地仪表控制，整个仪控系统确保可靠、先进。
在中央控制室设置2个工作站，对空分装置的过程参数实现监控，具有显示、操作、调节、趋势、报表，起动联锁和保护等功能。
在中央控制室设置打印机2台，分别对生产过程的主要参数进行报表制作的打印和生产过程中工艺参数越限，操作员的各种操作动作及系统故障的打印。
设置分析室，分析仪设置在成套供货的分析仪柜内，在线分析的工艺参数进入DCS系统，进行显示、记录、报警等处理。设置手动分析阀盘。
仪控电源：220V/50Hz和24VDC。仪控系统的各设备用电由专用供电柜负责供给。供电柜电源由不间断电源供给。
DCS系统具有相应的冗余空槽；在包含用户常规配套工程设计所需的点数基础上(约30点)，再具有10%的冗余量(控制站、总线、电源冗余配置)。
仪表测量系统是可靠和先进的，在考虑先进性的同时，以可靠性为主。
各主要单机,如膨胀机、液氩泵等设置机旁仪表柜，在机旁柜上设置相应的仪表对部分工艺参数进行现场显示。
2、仪表选型
(1)DCS系统选用浙大中控或北京和利时产品。
(2)压力、差压变送器采用川仪横河EJA系列智能变送器。
(3)分析仪选用5台。由卖方成套供货，电/气路以柜内端子、穿板接头为界，配好标准气和预处理装置，所配阀门，管件应为进口产品。
(4)UPS不间断电源采用进口产品。
(5)机旁柜显示仪采用百特数显表。
(6)就地温度显示采用双金属温度计
(7)测温元件采用Pt100的铠装铂热电阻温度计为主，机组及冷箱内的测温点一次元件采用双支铂热电阻，并带电缆(双测量回路)引出到机组或冷箱外，一用一备。
(8)就地和机旁柜的压力指示采用弹簧管压力表，。
(9)就地液位指示选用翻板式浮子液位计
(10)水流量测量选用电磁流量计，其它流量测量一次组件采用标准孔板。
(11)调节阀选用无锡工装产品，不能单独设置在隔箱内的阀门选用角式焊接阀门。
(12)二位三通、二位五通电磁阀采用日本SMC公司产品。
(13)仪表阀门、管件、取压管的一般材质应为304不锈钢或紫铜。
(14)除上述已明确的仪表选型外，其它仪表的选择在考虑先进性的同时，应以可靠性为原则。
4 4 原材料、辅助材料、燃料及动力供应
4.1 原材料、辅助材料、燃料的供应
双环公司现控股山西裕丰沁裕煤业有限公司51%的股份，该煤业有限公司可为本项目提供充足的原料，可由双环公司的专用铁路线运入厂区。
空分装置所需空气直接来源于大气，无需加工处理。
因此，原、辅材料都有可靠的供应，为该项目的建设提供了保障。
4.2 动力供应
1、动力来源及规格：
(1)蒸 汽
压力：1.3MPa
温度：191.64℃
来源：造气工段显热回收、夹套及三气锅炉的副产蒸汽。
(2)电 力
来源：本项目变配电室电源直接引自双环公司厂区110kV总变电所6kV母线侧，双回路供电。
表4-1 改造后新增或减少原材料及动力年耗量
序号
名 称
单位
数量
来 源
运输方式
备注
一
原材料
1
原煤
万吨/年
25
采 购
火车
减少
2
空气
大气
新增
二
动力
1
电
万Kwh/年
12000
公司总网
增加
2
1.3Mpa蒸汽
万吨/年
6.5
系统自产
减少
5 5 厂址方案和建厂条件
5.1 厂址概况
应城市位于湖北省中部偏东、孝感市西南，地处东经113°19´—113°45´，北纬30°43´-31°08´。东临漳、涢二水与云梦县为界，东北与安陆市毗连，西与天门市、京山县接壤，南与汉川市为邻。境域南北长约48公里，东西宽为43公里。国土面积1103.38平方公里，占全省总面积的0.59%。中心城区东南距省会武汉市96公里，东距孝感市49公里。位于武汉、襄樊、荆沙大三角经济区域的中心点，水陆交通便利，地理位置优越，是全国生产力布局的重点区域。
股份有限公司，位于应城市以东14Km的东马坊镇，距武汉市80Km。工厂占地167万平方米，生活区位于生产区以东。东马坊街道办事处位于应城市东部，府河环绕而行，汉丹铁路、汉宜公路横穿而过，水陆交通十分便利。辖区内有湖北省双环科技股份有限公司和湖北省七二八盐厂等大型化工企业，是全国最大的联碱生产基地。东马坊国土面积29平方公里，其中耕地面积15345亩，人口4.6万人。
5.2 建厂条件
5.2.1能源交通运输状况
湖北省应城市位于湖北省中东部，水陆空交通便捷。境内三公里即有直通汉水-长江的300吨级船舶水运航道和1000吨级水运码头；长（江埠）-荆（门）铁路应城货站距厂区两公里；武汉天河国际机场距厂区八十公里； 衔接316国道、京-珠高速公路距离二十公里；省级汉-宜公路、建设中的汉-十、兰-杭高速公路穿境而过。
汉丹铁路从工厂东边2.0 Km处通过，公司有3.0 Km的专用铁路接入厂区，厂区南面有汉宜公路通过，距厂区14Km的应城河码头可供物质吞吐，大型设备水运可以经过长江、汉水运至应城码头起坡。因此，地区水陆运输条件良好。
5.2.2 水源情况
双环科技股份有限公司目前生产用水和生活用水分别来自地表水源和地下水源。地表水来自府河，水源距水厂2km，目前水厂供水能力5200m3/h。地下水源来自厂区周围24眼深井，单井供水能力800m3/h，除了满足双环公司生活用水外，还可以为热电厂电站提供部分化水水源。府河为本地主要地表河流，发源于随州大洪山，从厂区北面从西向东流过。河槽宽约150～200m，最大流量4460 m3/s，平均75 m3/s，最高水位32.76 m，百年一遇洪水位34.4 m。本地区大气降水丰富，地表水流发达，为地下水的形成提供了丰富的水源，地下水单井涌水量一般为820t/d，水质为钙镁低矿化度水，是理想的工业和生活用水。
5.2.3供热、供电
双环科
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