某生物科技有限公司每日4万沼气提纯制天然气项目技术方案设计

*****生物科技XX4×10 Nm/d沼气制取生物天然气工程

合作建立建议书

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. 专业资料.

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黄河空分集团XX 2014年8月

联系人 虎振

第一章 装置设计根底条件1

1.1工程概况1 1.2计量单位1 1.3原料气1 1.4建立地自然条件2 1.5公设施条件3

第二章 产品案和公用工程消耗4

2.1生产规模和产品案4 2.2公用工程消耗5

第三章 工艺技术案及说明6

3.1技术比拟与选择错误!未定义书签。 3.2工艺流程介绍错误!未定义书签。 3.3设备设计原那么10

第四章 设备供货围和供货状态13 第五章投资概算及经济分析16

5.1 投资概述16

. 可修编

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5.2 投资估算错误!未定义书签。

附一：沼气各种利用式效益比照错误!未定义书签。

附二：近三年来沼气提纯相关专利18

. 可修编

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第一章 装置设计根底条件

1.1 工程概况

本沼气合作建立建议书是为利用*****公司年产50000吨酒精工程工业废水每天所产生40000沼气的综合利用而编制的，利用黄河空分集团XX国领先技术提纯加压制取G，旨在提高沼气综合利用价值，取得更可观的社会效益和经济效益。

由于原料气〔沼气〕组分、流量没有确定，暂按常规沼气设计技术案。 经济分析中的电费按每度0.7元、水费每吨2元参考计算。

本建议书中的技术参数、经济分析为参考值，实际数据待沼气组分、流量、水、电费确定后另行调整。

1.2 计量单位

除非另有说明，本技术文件的将按如下的法定计量单位： 温度 压力 流量 流量 功率 组成

℃

MPa〔MPa.A表示绝压、MPa 或MPa.G表示表压〕 Nm3/h〔指0℃、0.101325MPa.A的气体状态〕 Sm3/h〔指20℃、0.101325MPa.A的气体状态〕 kw mol%

1.3 原料气

原料气参数预估值：

原料沼气每天的处理量 原料气进厂压力 40000Nm 常压 3. 可修编

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原料气进厂温度 原料气组成 含量〔V%〕 35—45℃ C02 ~40% H2S ~800ppm CH4 ~60% 说明：

①、用户提供CH4组分取上限和下限的平均值，二氧化碳和H2S的组分取最大值。 ②、上述分析数据不够完全，假设原料气中的二氧化碳、硫化氢等的含量与设计值偏差过大，将对后续工艺流程组织有重要影响，进而对设备配置以及商务价格等有重大影响。

1.4 建立地自然条件

沼气纯化装置所在地的气象资料，用户需在初步设计两个月前提供以下资料： 绝对最高/低气温 历年来月平均最低气温 大气压力 海拔高度 年平均相对湿度 年主导风向 最大风速 年平均降雨量 日最大降雨量 地震烈度 年平均雷电天数 30年最大冻土层厚度 历年平均冻土持续时间

. 可修编

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最大积雪厚度

1.5 公设施条件 1.5.1 装置用电

频率 50HZ±0.5HZ

电压：低压 380V/220V三相四线中性点直接接地系统

纯化装置的电力主要供沼气压缩机、仪控系统、冷水机组、脱水装置以及其他辅助机器和泵等使用。

1.5.2 装置用水

供水温度：32℃ 供水压力：0.4MPa〔G〕 回水温度：40℃

回水压力：0.25MPa〔G〕 污垢系数： 3.44×10-4 m2K/W

循环水水质要求按照标准GB50050-2007 的水质要求

腐蚀速率：对于C.S＜0.075mm/a；对于铜合金、不锈钢 <0.005mm/a 浓缩倍数：N≤5 〔回用水水质应满足此要求〕

1.5.3 仪表空气

压力： 0.7MPa〔G〕 温度： 常温 露点： ＜-40℃ 含尘量； 无尘

. 可修编

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含油量： 油份含量控制在0.1ppm 以下

第二章 产品案和公用工程消耗

2.1生产规模和产品案 2.1.1生产规模

原料沼气处理量为40000Nm3/d。 年开工天数按300天。

2.1.2产品案

表2.1-1 产品气指标 净化气量： 净化气温度： CH4含量： 二氧化碳 yCO2,% 净化气高热值： H2S含量 CH4收率： 水露点 ~1000Nm/h ≤35℃ 98%±1% ≤3.0 ＞31.4 MJ/m H2S≤15mg/m 98%±1% -50℃ 333

符合中华人民国标准GB18047－2000车用压缩天然气技术指标。

表2.1-2 车用天然气指标 项 目 高位发热量,MJ/ m 总硫〔以硫计〕，mg/ m 硫化氢，mg/ m 二氧化碳 yCO2,% 氧气 yO2,% 333技术指标 ＞31.4 ≤200 ≤15 ≤3.0 ≤0.5 . 可修编

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在汽车驾驶的特定地理区域在最高操作压力下水露点不应高于-13℃；当最低气温低于-8℃时，水露点应比最低气温低5℃。 水露点，℃ 2.1.3装置操作弹性围

本沼气纯化装置的提取能力的弹性围：50%～105%。 2.1.4三废排放参数

类别 二氧化碳/空气 排放点 二级解析塔 排放量 ~1977.2Nm/h 3排放规律 连续

2.2公用工程消耗

装置在上述产品及产量下的日消耗量见表2.2-1。 单位产品消耗见表2.2-2。

工艺装置电消耗〔每沼气〕

消耗工程 脱硫 脱碳 加气站 合计 消耗量 ~0.031kw ~0.209 kw ~0.095 kw ~0.335kw 备注 按轴功率计算 按轴功率计算 按轴功率计算 日耗电量约660kw 3.3.2循环水量： 日总循环水量460吨.日耗水量约14吨.

表2.2-2 每Nm的产品气消耗一览表

消耗工程 原料气 工艺性用电 补充新鲜水 消耗量 1.67Nm kW.h 12t/d 33

备注 原料气CH4含量对此项指标有重要影响 按轴功率计算，以工程设计为准 循环率按95%，以工程设计为准 . 可修编

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2.2.3化学品消耗量

消耗工程 纯碱 催化剂 脱硫剂

消耗量 48吨 0.288吨 12吨 备注 按每年计算 按每年计算 按每年计算 第三章 工艺技术案及说明

3.4.1系统概述

本工程是以沼气为原料，经过脱硫、脱碳、脱水优化工艺和合理的流程安排，将沼气提纯制备为符合?车用压缩天然气?标准〔GB18047〕的G产品〔车用天然气标准见附表1〕，简称沼气提纯工程。本工程投入本钱低，社会效益显著，产品效益好，符合产业政策，并具有较强的抵御市场风险的能力。

本案的主要特征是：

✓ 采用干法、湿法结合脱硫工艺；

✓ 脱碳工艺电耗约为每沼气0.20kw，到达国际领先水平； ✓ 产品收率、纯度“双高〞，均到达97%以上； 3.4.2工程建立的目的：

3.4.2.1有效解决了碳排放，沼气中的硫成分可回收，如有经济效益，二氧化碳也可回收。

3.4.2.2沼气经提纯加压成车用天然气，造福当地百姓，经济效益可观。

. 可修编

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3.4.3工艺技术说明

本案采用黄河公司独有领先技术，将生产酒精工业废水产生的沼气净化提纯加压成车用G。工艺装置主要有六大板块组成：

1）计量加压系统 2）脱硫系统 3）脱碳系统 4）脱水系统

5）加压贮存系统〔车用天然气母站〕

6）公用工程系统〔含循环水、电力供给、消防平安、环境监测等〕 本案的主要工艺技术法是：

 沼气先通过气液别离器将游离水和机械杂质去除，然后进入湿法脱硫系统、

干法脱硫系统除去H2S，防止H2S对设备和管道的腐蚀。  脱硫沼气经压缩机将气体压缩至一定压力,进入吸收塔下部；  工艺水与脱硫沼气逆流接触进展热质交换，吸收CO2气体；

 吸收塔出塔气即为BNG，送入分子筛吸附器，除去气体中剩余硫和水分；  合格的BNG产品经调压装置送入储存和运输系统供用户；  吸收塔工艺水减压到一定压力后进入一级解吸塔闪蒸CH4；  闪蒸气送入沼气压缩机进口回收利用，CH4回收率约98％±1%；  出一级解吸塔的工艺水进一步减压进入二级解吸塔上塔，释放CO2；  二级解吸塔上塔溶液进入下塔，同时从吸收塔后引入产品BNG与该溶液逆流

接触，充分解吸CO2；

 下塔一局部水进入冷水机组形成制冷循环，另一局部水经水泵增压送入吸收

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塔进展，循环吸收CO2；

其主要设备为水别离器、沼气压缩机、缓冲罐、闪蒸气回收罐、脱硫塔、吸收塔、解析塔、冷水机组、工艺水泵、工艺循环水泵、循环水泵和脱水塔等。

参考平面布置图见附图2 工艺流程图见附图3

3.4.3.1脱硫原理介绍：本工程粗沼气气量比拟大，对于硫含量没有进展检测，根据硫含量不同，采取不同的工艺选择。本案假设含硫量高，预采用湿法脱硫与干法脱硫结合的工艺进展脱硫。在管路的布置上，干式脱硫塔在后，既可以与湿法脱硫系统串联，进一步脱除H2S，又可以与湿法脱硫系统并联操作，在湿法脱硫系统检修时或事故时作为备用系统，以保证系统的正常运行。脱硫后的沼气H2S含量小于15mg/Nm3。符合车用天然气标准。脱硫流程示意图：

发酵罐 原料沼气 风机加压 湿式脱硫塔 干脱硫塔 再生槽反响槽 液封槽 提纯系统 脱硫原理：

脱硫过程的化学反响过程〔以Na2CO3为碱源〕 〔1〕对H2S吸收的化学反响

H2S + Na2CO3 == NaHS + NaHCO3 〔2〕催化氧化析硫反响

催化剂

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2NaHS + O2 == 2NaOH + 2S (3)副反响

Na2CO3 + CO2 + H2O == 2NaHCO3 2NaHS + 2O2 == Na2S2O3 + H2O 2Na2S2O3 + O2 == 2Na2SO4 + 2S

为克制系统中的阻力，先采用罗茨风机对原料沼气进展加压，然后进入湿式脱硫塔。沼气中的含硫大局部在湿式脱硫塔中除去，然后进入干式脱硫塔进一步脱硫，脱硫后的沼气H2S含量小于15mg/Nm3，进入沼气提纯系统。

吸收了H2S的Na2CO3溶液，从湿式脱硫塔底经液封槽进入富液槽，再由富液泵加压打入再生槽，在再生槽，溶液中的HS-离子氧化为单质硫。硫泡沫浮于再生槽顶，利用位差流入硫泡沫池，槽顶放出溶液。硫泡沫经吊斗装入熔硫釜，经过蒸汽加热后，从熔硫釜底部得到硫膏，流入模具冷却枯燥后入库。

再生槽的溶液入贫液池，经贫液泵加压后送入湿式脱硫塔循环使用。

由于脱硫过程吸收H2S，催化剂不断消耗需要补充。每日增加的溶液用量桶配好，倒入清液池再用泵送到贫液池。

3.4.3.2脱碳工艺介绍：本案脱碳工艺采用我公司专利加压水洗工艺。其特点是：

1〕设备投资小，工艺简单，操作便；

2〕用水做吸收剂价廉易得、无毒、易于再生； 3〕水对沼气中各组分均无化学反响，对设备腐蚀小； 4〕循环水可以循环使用，对环境无污染； 5〕产品气体回收率较高； 6〕操作简单，便于推广。

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选用依据：生物沼气中CO2含量高〔45％〕CO2分压较大，产品气体的净化度要求较低〔≤3.0％〕。

在不同压力和温度下，CO2和CH4有不同的溶解度，CO2 的溶解度远大于CH4，选择吸附塔工作压力和喷淋水的流量和温度使CH4回收率到达最大。 3.4.3.3脱水工艺介绍：

脱水工艺采用吸附法。其工艺特点是 1〕脱水净化度高，适合深度脱水工艺。 2〕工艺流程简单，操作便。

3〕脱除天然气中水分的同时，还可以吸附局部酸性组分，提高气体净化度。

3.2.4压缩、贮存、运输 3.3设备设计原那么

3.3.5.1.工艺标准及规

GB50187-1993?工业企业总平面设计规?

HG/T20561-1994 ?总图运输施工图设计文件编制深度规定? HG/T20695-1987?化工管道设计规?

HG20519-1992?化工工艺设计施工图容和深度统一规定? HG20546-1992?化工装置设备布置设计规定? HG/T20549-1998?化工装置管道布置设计规定?

HG20553-1993?化工配管用无缝及焊接钢管尺寸选用系统? HG20558-1993?工艺系统设计文件容的规定? HG20559-1993?管道仪表流程图设计规定?

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HG/T20570.1-24-1995?工艺系统工程设计技术规定? HG/T20670-1989?化工厂管架设计规定?

HG/T20572-1995?化工企业给排水设计施工图容和深度统一规定? HG/T20645-1998?化工装置管道机械设计规定? HG/T20679-1990?化工设备、管道外防腐设计规定?等。 3.3.5.2.机械设备

GB150.1~4-2011 钢制压力容器

质技监局锅发[1999]154号压力容器平安技术监察规程 J29-96 压缩机、风、泵安装工程施工及验收规 HG20615-2009 钢制管法兰、垫片、紧固件 3.3.5.3. 电气及仪表标准

GB50093-2002 工业自动化仪表工程施工及验收规 GB755-2008 旋转电机根本技术要求〔IEC34-1〕 GB50052-2009 供配电系统设计规 GB50054-2011低压配电设计规 GB50217-2003 电力工程电缆设计规

GB50058-92 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规 GB 3836.1-2000 爆炸性气体环境用电气设备 GB50160-2008油化工企业设计防火规 (99 年修订)

GB/T2624-93 流量测量节流装置用板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量 3.3.5.4.行业标准及规

HG/T20505-2000 过程检测和控制系统用文字代号和图形符号

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HG/T20507-2000 自动化仪表选型规定 HG/T20508-2000 控制室设计规定 HG/T20509-2000 仪表供电设计规定 HG/T20510-2000 仪表供气设计规定

HG/T20511-2000 信号报警﹑联锁系统设计规定 HG/T20512-2000 仪表配管﹑配线设计规定 HG/T20513-2000 仪表系统接地设计规定

HG/T20514-2000 仪表及配线伴热和绝热保温设计规定 HG/T20515-2000 仪表隔离和吹洗设计规定 HG/T20516-2000 自动分析器室设计规定 HG/T20573-95 分散型控制系统工程设计规定

HG/T20636～20639-1998 化工装置自控工程设计规定〔上﹑下卷〕 HG/T21581-2010 自控安装图册

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第四章 设备供货围和供货状态

主要工艺设备清单

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 设备名称 泡沫泵 脱硫泵 循环泵 再生泵 碱泵 熔硫釜 罗茨风机 沼气压缩机 冷水机组 工艺水泵 工艺循环水泵 循环水泵 循环水冷却塔 鼓风机 空气压缩机 脱水装置 脱硫塔(湿法1) 脱硫塔〔湿法2〕 数量(台) 2 2 2 2 2 1 2 3 1 2 2 2 1 2 1 1 1 1 材质 防腐 防腐 防腐 防腐 防腐 碳钢 碳钢 . 可修编

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序号 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 设备名称 脱硫塔〔干法〕 汽水别离设备 富液槽 贫液槽 再生槽 活化槽 吸收塔 一级解吸塔 二级解吸塔 吸收塔后缓冲罐 BNG储罐 仪表空气储罐 水别离器 压缩机前缓冲罐 压缩机后缓冲罐 吸收塔前缓冲罐 尾气回收罐 G压缩机 顺序控制盘 加气机 数量(台) 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 3 1 1 2 1 2 材质 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 碳钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 碳钢 碳钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 不锈钢 碳钢 . 可修编

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序号 39 40 41 42 43 44 设备名称 冷干机 仪控系统 电控系统 平安监控报警系统 消防放散系统 阀门管道系统 数量(台) 1 1套 1套 1套 1套 1套 材质 以上设备是建立该沼气提纯加压车用天然气的根本配置，根据建立地实际需要可能会有增减。实际数量以最终设计为准。

本案母站后气体运输费用没有考虑。

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第五章 投资概算及经济分析

5.1 投资概述

5.40000沼气提纯加压制取G经济效益分析 5.1总投资估算约1820万元

5.1.1 设备投资： 约1300万元〔含运输保险费〕 5.1.2土建投资： 约120万元

5.1.3前期工程准备及审批费用：约100万元〔各地有差异，暂按此量估计〕 5.1.4技术设计及效劳费：约100万元〔需甲级设计资质〕 5.1.5安装及主辅材费： 约200万元。

以上投资金额为预估数据，实际发生额随配置地域环境变化可能会有变化。 5.2运行费用估算

本装置全部运行费用每立天然气约合1.1元，具体明细如下

运行费用〔万工程 消耗 元/年〕 〔元/〕 水费2元/水 14 吨/天 0.924 吨 . 可修编

每天然气费用组成备注 . .

电费0.7元/提纯电耗 ~660 Kw·h 度 纯碱 催化剂 脱硫剂 折旧 工资 维护费 财务、管理 费等 其他费用 合计 ~1.1 不可预见 195 投资总价7% 48 吨/年 0.288 吨/年 12 吨/年 1820 总价 3000 元/人 8 12 5 54 86 1600元/吨 400元/kg 0.4万/吨 折旧10年 人数12人 设备总价5%

5.3〕、沼气提纯天然气〔G〕效益分析：

G销售模式采用离厂价，由于各地天然气价格不同，各地投资回收期也不尽一样。本分析暂按每立天然气2.8元离厂价计算。另外酒精厂一般一年有45天左右的检修期，加上平时生产的运行率，年生产沼气时间按300天计算。

年生产G量：1200×10×0.6×0.98÷0.98=720×10 年销售产值：720×104×2.8=2016×104元 年运行费用：720×104×1.1=792×104元 年利润：1224×104元

4

4

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附二：近三年来沼气提纯相关专利

1、一种利用沼气生产生物天然气的工艺 2、一种沼气脱碳三级解析工艺 3、一种沼气脱碳二级解析工艺 4、一种沼气干法脱硫工艺 5、沼气提纯冷水系统以及工艺 6、用于沼气提纯的组合解析塔 7、用于沼气提纯的脱硫塔 8、用于沼气提纯的二级解析塔 9、用于沼气提纯的冷水罐 10、一种用于沼气提纯的一级解吸塔 11、用于沼气提纯的免拆洗过滤器 12、用于沼气加压水洗法提纯的吸收塔 13、沼气提纯冷水系统 14、一种新型二氧化碳解吸塔 15、气体提纯系统 16、沼气提纯系统

. 6.8 1.1 3.9 4.7 5.4 4.6 0.0 5.9 9.9 2X 57 70 43 05 27 31

可修编 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号： 专利号：