毕业设计论文-年产5万吨合成氨变换工段工艺设计的项目投资可行性研究论证报告.doc
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1、重庆工商大学毕业设计 50kt/a合成氨厂变换工段设计目录一、总论-31、项目提出背景-32、项目建设的必要性与经济意义-33、可行性研究工作的主要范围-34、项目建设的结论和建议-3二、项目建设的意义-3三、国际市场-4 1、现状-4 2、供求预测-5 3、产品价格-6四、国内市场-6 1、供求关系-6 2、化肥价格-8五、市场分析与预测-9六、原材料、燃料、动力供应-101、 原材料的供应-102、 燃料、动力供应-11七、厂址选择及生产规模-111、 厂址选择-112、 生产规模-15八、工程项目设计-151、 变换工段工艺流程的比较与选择-152、 CO变换工艺的主要设备设备型-203
2、、 氨变换工艺的主要设备选型-264、 催化剂的比较与选择-21九、环境保护和对“三废”的治理方案-301、三废的处理-302、噪声处理-30十、劳动保护和安全生产-311、 劳动保护-312、 安全生产-31十一、结论-32参考文献-32年产5万吨合成氨变换工段工艺设计的项目可行性研究报告重庆工商大学,环境与生物工程学院,04化工班,石秀青指导教师:李宁一、总论1、项目提出背景氨是一种重要的化工产品,在国民经济中具有举足轻重的作用,主要用于化学肥料的生产。合成氨生产经过多年的发展,现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。为了适应农业发展的迫切需要,发挥中央和地方办化肥厂的积极性,从20世纪60年
3、代开始建立一大批合成氨厂,其中近30多年是合成氨工业发展最快的时期,预计今后将转入稳步增长时期。2、项目建设的必要性与经济意义 CO变换工段是合成氨的重要工段,如果合成氨原料气中CO超标会使催化剂中毒,即而降低反应速率,影响反应过程,因此,CO变换工段中存在的问题是我们提高合成氨产量、效率必须解决的问题。最终使氨量达标,减少投资和原材料消耗量,改善能源消耗问题,提高生产能力,消除安全隐患,改善环境污染状况,降低生产成本,提高利润率。因此,解决现有工艺中存在的一系列问题,有着重要的经济意义。3、可行性研究工作的主要范围催化剂的选择、工艺流程的比较与选择、主要设备的比较与选择、工艺指标、生产操作、
4、厂址选择、“三废”处理、安全生产、经济评价、人员编制等。4、项目建设的结论和建议通过上述几点分析和讨论,并结合实际发现该项目的研究设计有重要的市场价值,值得推广应用。根据目前的实际情况,本项目的设计是可行的,一旦试点成功将会为合成氨工业的发展出巨大的贡献,可加快企业改革力度,提高企业的竞争力,有利于促进经济的快速发展。二、项目建设的意义第一,我国是人口大国,以世界耕地面积的7%养活着占世界22%的人口。农业历来是我国的立国安邦的大事,它直接关系国民经济的发展和国家的长治久安。据世界粮农组织统计,化肥对粮食生产的贡献率大约为40%。我国农业部门多年研究表明,在增加农作物产量的所有因素中(包括水、
5、肥、土、种等),化肥的贡献率是较高的,19851990年的平均贡献率为32.09%以上,因此大力发展化肥工业是一项重要国策.第二,我国人口众多,粮食供应问题非常重要,目前我国超过13亿人口,人均占地只有1.188亩,人均粮食占有量不足380公斤,随着中国经济多年来的高速发展,城市化过程逐步加快,农业耕地面积必然会不断减少,因此,要想靠增加粮食产量来满足社会的需求,就必需大量生产化肥。所以,不论市场如何变化,我国和世界范围化肥的消耗量必然会逐年上升。第三,加入WTO后,化肥行业面临的压力是国内粮食市场逐步开放和国外低价化肥将进入国内市场,虽然加入WTO后中国的总体关税水平将降低,但这对化肥工业的
6、影响不大,因为目前化肥的关税已经较低(5%)。我国既是化肥生产大国,也是化肥消费大国。目前,我国的化肥消费量居世界首位,约占世界化肥总销售量的30%。这样大的化肥消费量长期依靠进口满足是不可能也不现实的,因此,化肥供应仍将基本立足国内生产。第五,近年来我国农业经济发展迅速,导致种植业结构发生显著变化,经济作物增长很快,其需肥量一般是粮食作物的23倍,且需要高浓度复合肥;农作物新品种的施肥量是老品种的1017倍,对肥料的需求量上升;使用化肥的新领域不断扩大,森林、水产、苗圃、牧草、畜牧等都将是使用化肥的新领域。本项目的实施将增加化肥厂的市场竞争力,该项目不仅经济效益好,而且更加安全节能环保。三、
7、国际市场1、现状1999年全世界尿素总生产能力为5739万吨(折纯氮,下同)总产量为4847万吨,表观消费量为4847万吨。亚洲地区的生产能力占全世界生产能力的63.5%,其余的依次为北美、前苏联、东欧、西欧、非洲、拉丁美洲和大洋洲。世界各地区尿素生产能力见表3-1。 表3-1 世界各地区尿素生产能力(以氮计,万吨)地 区 1987年 1999年 2005年能力所占比例%能力所占比例%能力所占比例%亚洲185647536976434257667前苏联5521415098950279北美508128652114648102东欧341872784824839西欧381972614523737非洲1
8、28321632817928拉丁美洲150381582825740大洋洲190523045509总计3932100573910063811002、供求预测世界尿素的供需在20世纪80年代末期以前基本达到平衡状态。但80年代末到90年代初,中东战争和前苏联及东欧的经济萧条等政治和经济情况严重地影响了世界尿素市场的供求关系。由于昂贵的天然气原料价格,有些装置不得不关闭停产。1999年尿素国际贸易量占世界总产量的23%,预计到2009年这一比例还会增加。世界尿素的供需及预测见表3-2。 表3-2 世界尿素供需(以氮计,万吨)年份生产能力开工率%生产量进口量出口量表观消费量19873932833282
9、898898328219884061843424942942342419894158853552982982355219904180833482881881348219914100843448901901344819924196863618941941361819934363833630941941363019944544843833102410243833199547258640481123112340481996497786427411011101427419975250834357102710274357199855048446039619614603199957398448471105
10、1105484720056381895669140414045669注:表观消费量为产量+进口量-出口量。 20世纪90年代初,东欧、西欧和前苏联的消费量下降,19871999年间,全世界尿素的表观消费量仍增加48%。1999亚洲社会主义国家和西南亚尿素消费量占全世界总消费量的56%。预计今后前苏联和东欧地区尿素消费量会有所增加。潜在的尿素消费增长地区为亚洲社会主义国家、西南亚以及大部分发展中国家和地区。3、产品价格世界尿素价格自20世纪60年代以来,变化幅度很大,西欧袋装尿素的FOB(到岸价格)曾一度达到390美元/吨,创造了尿素价格历史上的最高纪录,而70年代也曾跌破50美元/吨。20世纪
11、60年代末70年代初,由于一大批尿素装置投入运行,尿素产量迅速增长,造成价格一路下滑,跌至40多美元/吨。1974年,由于第一次石油危机,使得原材料价格大幅度上扬,尿素价格上升到300多美元/吨。进入80年代,仍然维持在高价位,约200多美元/吨。20世纪90年代初期,化肥消费量开始下降,同期国际市场尿素价格下滑,1993年价格降至较低水平,平均离岸价为106美元/吨。随着经济的恢复,1993年年底尿素价格又开始直线回升,消费量开始增加,1996年尿素的平均离岸价达184美元/吨,刺激了尿素生产能力的大幅度增加,19921999年世界尿素的生产能力增加了37%。到1999年,尿素价格又回至较低
12、的水平,此时尿素的平均离岸价只有78美元/吨,达到了20世纪70年代中期以来的历史最低。这主要是因为随着尿素生产能力的增加,一些亚洲社会主义国家和西南亚国家尿素的生产已基本能够满足国内需求,从而减少了进口,严重影响了国际尿素市场。19931995年,亚洲社会主义国家和西南亚国家这两地区尿素 进口量急剧上升,此后又急剧下降。两地区1995年共进口尿素550万吨(折纯),占当年世界贸易量的49%。而1999年两地区共进口尿素170万吨,仅占当年世界贸易量的16%。2000年以来,世界尿素供需因消费量增加和价格的回升而趋于稳定。世界尿素价格主要受原材料价格(石油、天然气)、供求关系、投资成本、国家地
13、区政策影响。据世界有关机构受用多种模型综合预测,在没有突发事件影响全球尿素供求时,预计国际尿素价格将在140200美元/吨之间。四、国内市场1、供求关系我国现有大型氮肥企业25个,大型合成氨装置(年产30万吨)30套,其中有28套最终产品为尿素。中氮肥企业52个,其中最终产品为尿素的有37个。目前平均规模合成氨为14万吨/年,尿素为20万吨/年。近年我国尿素产量见表4-1。 表4-1 近年我国尿素产量统计(万吨,实物)年份尿素产量年增长量占当年氮肥产量比例/%1985927.2335.5319901103.3033.3819911185.7382.4334.9319921349.37163.6
14、438.6219931342.89-6.4639.8019941536.08193.1942.2119951795.09259.0143.5219962060.12265.0343.9519972289.73229.6149.5619982636.50346.7755.4619992936.64300.1459.6420003070133,3658.882001314979200234823332003375026859.352004415540557.372005430915455.792010*505915065.0注:*为预测值。影响我国化肥消费增加的主要因素如下。(1)人口增加。生活水
15、平提高和社会发展需要增产粮食,而增施化肥是增产粮食的途径之一。(2)农作物种植结构的变化。统计资料数据表明,19801998年间粮食作物面积基本保持不变,而粮食产量1998年比1980年增加近2亿吨,这是靠单产增加来实现的,而增施化肥是重要因素之一。同期经济作物面积迅速扩大,而经济作物施用化肥比同面积粮食作物多,因此化肥用量增加。(3)速生丰产林、经济林、毛竹、苗圃的迅速发展,以及近4亿公项草地及水产养殖等需要施用化肥。据统计,按原料划分,我国尿素生产企业中62%是以煤为原料,26%以天然气为原料,12%是以油为原料。从统计看,煤头企业占主要部分。此间,煤头企业尿素生产成本每吨普遍增加50元以
16、上,这对尿素市场产生的影响就在于加剧小化肥企业停产甚至倒闭。据统计,在我国小氮肥企业中以煤为原料的约占70%,小氮肥企业因消耗高,效益差,产品结构单一,本来日子就不好过,煤炭价格的上涨对这些小氮肥企业来说更是雪上加霜;再加上从去年起大小型氮肥企业也享受免征增值税优惠政策,使得小氮肥原来的税优惠不复存在,使大多小氮肥企业亏损严重。目前,全国小氮肥中有相当一部分处于停产甚至倒闭状态。这些氮肥企业的停产和倒闭都将减少市场氮肥源的供给,从而推动尿素市场价格的上涨,这对大氮肥企业来说将是一个利好的现象。2、化肥价格国内市场的尿素价格主要受国家政策和粮食价格以及进口量的影响,1991 年以来,国内尿素的市
17、场价格见表4-2。 表4-2 国内尿素市场价格(元/吨)时间/年-月最高价最低价备注1991120080019921400850199316009001994-05160011001994-11168012001995-11245015001996-05249017801996-11230011501997-05200015001997-11190013001998-01190013001998-12140013001999-07140013001999-12130012002000-07125011902001-05140012002006-0517501500国内尿素价格自1997 年以来
18、基本趋势下降,而国际价格同期基本上也是下降的,但2000 年上半年开始明显攀升。这表明,2000 年国内尿素市场价格变化趋势与国际价格相比有较大反差,这种反差是推动我国尿素出口的动力,因此2000 年尿素出口量有较大幅度的上升。五、市场分析与预测我国合成氨工业从建国以来,经过40多年的努力,现在已获得迅速发展,取得很大的成绩,产量排名世界第一,原料则采取气、油、煤并举,大、中、小型结合的方针,拥有多种多样的生产方法和流程。 随着世界人口不断增长,用于制造化学肥料和其他化工产品的氨产量也在迅速增加,其中仅苏、中、美三个主要国家1989年生产的合成氨50523Mt(以N计)。因此,经过近80年的发
19、展,1992年世界合成氨的产量为92.363Mt(以N计),在化工产品中仅次于硫酸,而居世界第二位,成为重要的支柱产业之一。 表5-1 1989年三个主要产氨国产量,Mt(以N计)国 别 苏 联中 国美 国产 量20.0017.97712.546合成氨工业在生产技术上也发生了重大变化。20世纪60年代,美国凯洛格(kellogg)公司首先利用工艺过程的余热副产高压蒸汽作为动力,相继建成日产600st(544.31t)和1000st(907.19t)的氨厂,实现了单系列合成氨装置的大型化,这是合成氨工业的一次重要突破。20 世纪70 年代,计算机技术应用于合成氨生产过程,使操作控制产生了质的飞跃
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