th-10000型vpsa-o2装置可行性研究报告可行性研究报告th-10000型变压吸附vpsa制富氧装置投资(编辑修改稿)

th-10000型vpsa-o2装置可行性研究报告可行性研究报告th-10000型变压吸附vpsa制富氧装置投资(编辑修改稿)内容摘要：

VPSAO2装置可行性研究报告 第 14 页 共 45 页 沈阳天火高科有限公司 PSA 技术拥有自主的知识产权和特色，技术水平保持与世界水平同步。 天科股份变压吸附技术开发领域 (1) 氢气分离提纯 (PSA－ H2) 从各种含氢混合气中回收纯氢气。 其原料气如： 变换气、精炼气、烃类蒸汽转化气 、 甲醇裂解气、氨裂解气 、 半水煤气、城市煤气、焦炉气、发酵气、甲醇尾气、甲醛尾气 炼油厂催化裂化干气、炼油厂重整尾气、其它含氢气源 H2 纯度 98～%，根据用户不同的用途生产。 (2) 二氧化碳分离提纯 (PSA－ CO2) 从各种富含二氧化碳混合气体中回收纯二氧化碳。 其原料气如： 石灰窑尾气、发酵气、变换气、天然矿井气、其它含二氧化碳气源 CO2纯度 98～ %，根据用户不同的用途生产。 (3) 一氧化碳分离提纯 (PSA－ CO) 从各种富含一氧化碳混合气中回收纯一氧化碳。 其原料气如： 半水煤气、水煤气、铜洗再生气 ； 高炉气、黄磷尾气、德士古炉煤气 ； 其它含一氧化碳气源 CO 纯度 98～ %，根据用户不同的用途生产。 (4) 脱除二氧化碳 (PSA－ CO2/R) 脱除变换气中二氧化碳，适用于合成氨、尿素、甲醇生产流程中的脱碳以及其它需要脱除二氧化碳的场合。 (5) 脱除乙烷以上烃类组份 (PSA－ C＋ 2/R) 脱除天然气、油田伴生气中 C2以上烃类， 制取纯甲烷。 (6) 空气分离制富氧 (PSA－ O2) 从空气中分离制富氧。 适用于各种工业窑炉。 TH10000 型 VPSAO2装置可行性研究报告 第 15 页 共 45 页 沈阳天火高科有限公司 (7) 空气分离制氮 (PSA－ N2) 从空气中分离制氮。 (8) 浓缩甲烷 (PSA－ CH4) 从瓦斯气中回收和浓缩甲烷。 (9) 浓缩乙烯 (PSA－ C2H4) 从乙烯混合气中回收和浓缩乙烯。 (10) 其它工业气体净化和分离 硝酸尾气 NOx净化； 高炉气 /转炉气回收一氧化碳。 烟道气回收二氧化碳 变压吸附技术获奖情况 ：  1984年获国家优秀设计金牌。  1985年获国家科技进步一等奖。  1989年列入国家 重大科技项目推广计划。  1995年获第 44届“尤里卡”国际发明博览会特别金奖。  1996年变压吸附分离提纯一氧化碳技术获国家“八五”科技攻关重大科技成果奖。  1996年获四川省科技进步特等奖。  1997年一氧化碳分离技术获四川省科技进步一等奖。  1998年再次获得国家科技进步一等奖。  获得 30余项国家发明专利。 天科股份变压吸附装置部分主要工业应用业绩 (截止 20xx 年底 ) 序号 装置类型 装置数量 (套 ) 装置规模 产品纯度 1 分离提纯 H2 430 20～100000Nm3/h ~% 2 分离提纯 CO2 57 5～ 30t/d ~% TH10000 型 VPSAO2装置可行性研究报告 第 16 页 共 45 页 沈阳天火高科有限公司 3 分离提纯 CO 23 100～3000Nm3/h ~% 4 变换气脱 CO2 148 1500~100000Nm3/h CO2:1~20xxppm 5 天然气净化 12 1000～4000Nm3/h C2+100ppm 6 空气分离制 N2 52 20～ 20xxNm3/h ~% 7 空气分离制 O2 13 200～20xxNm3/h 8093% 8 煤矿瓦斯气浓缩 CH4 3 1000Nm3/h CH495% 9 乙烯浓缩 5 1200～30000Nm3/h C2H460% 10 焦炉煤气净化 12 1000100000 H2S≤ 20mg/m3； 萘 ≤ 20mg/m3 合计 755 TH10000 型 VPSAO2装置可行性研究报告 第 17 页 共 45 页 沈阳天火高科有限公司 在冶金工业中的部分变压吸附装置 序号 建设单位 原料气名称 产品名称 产品气纯度 % 装置能力(Nm3/h) 1 武汉钢铁公司 焦炉煤气 H2 1000/1000 2 鞍山钢铁公司 焦炉煤气 H2 1000 3 本溪钢铁公 司 焦炉煤气 H2 500 4 攀枝花钢铁公司 焦炉煤气 H2 700/350 5 石家庄 焦化厂 焦炉煤气 H2 700/3000 6 昆明钢铁公司 焦炉煤气 H2 500 7 唐山钢铁公司 焦炉煤气 H2 600 8 太原钢铁公司 焦炉煤气 H2 800 9 重庆钢铁公司 焦炉煤气 H2 500 10 新疆八一钢厂 焦炉煤气 H2 1000 11 昆明钢铁公司 焦炉煤气 脱萘脱硫 净化 120xx 12 韶山钢铁集团公司 焦炉煤气 脱萘脱硫 净化 6000 13 攀枝花钢铁公司 焦炉煤气 脱萘脱硫 净化 7000 14 北台钢铁集团公司 焦炉煤气 脱萘脱硫 净化 83000 15 通化钢铁集团公司 焦炉煤气 脱萘脱硫 净化 3000 16 沙钢集团公司 焦炉煤气 脱萘脱硫 净化 20xx0 17 攀枝花钢铁公司 粗氮 N2 700/900 18 衡阳钢管厂 空气 N2 1000 19 郑州达源钢铁公司 空气 O2 400 20 康西铜冶炼厂 空气 O2 2200 21 富春江冶炼厂 空气 O2 2600 22 包头铜冶炼厂 空气 O2 800 23 云南个旧冶炼厂 空气 O2 800 24 富春江冶炼厂 空气 O2 4000 25 以色列 空气 O2 93 3000 其中：武钢、攀钢、石家庄焦化厂等先后采用我公司技术建成了多套 PSA 装置 TH10000 型 VPSAO2装置可行性研究报告 第 18 页 共 45 页 沈阳天火高科有限公司 在石油化工工业中建成的 PSA 制氢装置（略） 在 石油化工工业中近年建成或正在建设的 PSA 制氢装置（略） 化工行业变压吸附制氢的装置（略） 化工行业中的变压吸附脱碳装置（略） 本公司 PSA 制富氧技术优势与装置投资效益 技术基础 由我公司采用自己技术建设的 富春江冶炼厂 4000Nm3/hVPSAO2 装置是国家经贸委粉煤富氧造气“ 95”重点项目，也是唯一通过国家化学工业局技术鉴定的国产 VPSA 制富氧技术。 由我公司采用自己技术建设的 富春江冶炼厂 3200Nm3VPSAO2 装置是唯一通过国家冶金工业局技术鉴定的国产 VPSA 制富氧技术。 其各项技术指标已经达到国际先进水平，装置已经连续稳定运行 3 年。 这些 工业业绩表明：我公司的 VPSA 制富氧技术已经完全成熟，目前我们的技术已经使我们向用户提供规模在 100~20xx0Nm3 的 VPSA 制富氧装置。 技术优势 我公司的技术与竞争对手相比有以下几项优势：； A、 我们的 VSA 流程操作简单、开停车速度快（小于 20 分钟）、维护费用低。 B、 我们的 VSA 流程吸附压力低、 流程短，采用了我们自己开发的新型高效吸附剂，能耗达到了。 C、 我们流程中充分考虑了空气中 SO CO2 对吸附剂的影响，吸附剂寿命比竞争对手更高，可保证大于 15 年。 D、 我公司采用的 VSA 程序控制阀为我们的专利产品 —— 密封自补偿式三TH10000 型 VPSAO2装置可行性研究报告 第 19 页 共 45 页 沈阳天火高科有限公司 偏心液压程控蝶阀，该阀具有体积小、重量轻、 运行准确、平 稳、 开关速度快（小于 2 秒）、 开启速度可调、阀门密封性能好（ ANSI 六级）、寿命长（大于 200 万次） 、 自带阀位检测等特点，保证了我们建设的装置故障率低于所有的竞争对手。 投资方式 在 PSA 制富氧装置的推广中，我公司在借鉴国外气体公司的销售经验上，结合我国各行业的具体情况，针对不同的企业项目，可灵活地采用多种合作方式进行，具体表现为下列几种： 1）设备租赁 —— 与用户合作，采用投资提供成套 VSA 制氧装置，然后将装置租赁给用户的方式，用户负责土建及公用工程部分的投资。 2）现场供气的方式 —— 采用全额投资建氧气厂，建成后按生产的氧气量直接向用户现场管道销售氧气。 （ BOT 方式） 3）销售成套设备和技术 —— 采用传统的销售方法，对用户只提供 VSA 制氧装置的主体设备和总体技术服务，其它建安及辅助部分由用户自己负责。 投资效益 根据深冷法制氧装置与变压吸附法制氧装置的单位生产成本来看：深冷制氧的单位氧气生产成本为 /Nm3 O2，而 VPSA制氧装 置的生产成本为 元 / Nm3 O2， （见大型吸附制氧装置现状及应用第 1113 页） 变压吸附制氧的单位氧气成本有较大的优势。 若我们采用全资建站租赁或向用户售气的方式进行投资，氧气销售价格按保守的价格 元 /Nm3 O2计，正常生产后其投资效益比较明显。 本项目 VPSA 制富氧工艺方案 对于空气分离制氧的变压吸附装置，由其 一 ， 能耗指标为制氧装置的主要TH10000 型 VPSAO2装置可行性研究报告 第 20 页 共 45 页 沈阳天火高科有限公司 技术指标，为了尽可能的减少单位产氧的能耗，降低装置的运行费用，在工艺流程上宜采用低压吸附、真空解吸的流程：在吸附剂的选型上，应选择对氮气吸附容量大、 氧氮分离系数高的吸附剂。 另外，为了尽可能降低装置的一次性投资，应 该 选择简单可行的流程。 本项目装置按 421VPSA 流程制订 工艺方案：吸附剂系我公司自行开发的专用制氧吸附剂， 应选择对氮气吸附容量大、氧氮分离系数高 的吸附剂 ，工业装置的应用结果表明：单位产氧的能耗水平为国内同行业最低。 工艺流程简述 工艺过程简述 本装置采用 421VPSA 工艺，即装置由四个吸附塔组成，其中两个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态，其工艺过程由吸附、一次均压降压、抽真空和产品最终升压等步骤组成，其具体工艺过程 中下： a. 吸附过程 空气首先经鼓风机加压后，直接进入吸附塔，其中的 H2O、 N CO2等组分经多种吸附剂后被依次吸附掉，一步得到纯度大于 80%（纯度可通过计算机在 60%~95%间任意设定）的富 O2，从富 O2 塔顶输出进入产品缓冲罐，然后送出界区去氧气压缩机。 当被吸附杂质的传质区前沿（称为吸附前沿）到达床层出口预留段某一位置时，关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀，停止吸附。 吸附床开始转入再生过程。 b. 均压降压过程 这是在吸附过程结束后，顺着吸附方向将塔内的较高压力的氧气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过 程，该过程不仅是降压过程， 也 是回收床层TH10000 型 VPSAO2装置可行性研究报告 第 21 页 共 45 页 沈阳天火高科有限公司 死空间氧气的过程，因而可保证氧气的充分回收。 c. 抽真空过程 均压结束后，为使吸附剂得到彻底的再生，用真空泵逆着吸附方向对吸附床层抽真空，进一步降低杂质组分的分压，使被吸附的杂质完全解吸，吸附剂得以彻底再生。 d. 均压升压过程 在抽真空再生过程完成后，用来自其它吸附塔的较高压力氧气对该吸附塔进行升压，这一过程与均压降压过程相对应，不仅是升压过程，而 且 更是回收其它塔的床层死空间氧气的过程。 e. 产品气升压过程 在均压升压过程完成后，为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸 附 并 保证产品纯度在这一过程中不发生波动，需要用产品氧气将吸附塔压力升至吸附压力。 经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附－再生”循环，又为下一次吸附做好了准备。 四个吸附塔按程序交替工作（始终有两个塔处于吸附产氧状态），即可实现连续分离空气得到富氧。 单套公用工程及消耗 表５ １单套 10000Ｎ m3/h(折纯氧 )装置。