河南省平顶山市-焦炉气综合利用项目可行性研究报告
思瀚产业研究院 神马股份    2023-08-22

1、建设单位基本概况

神马实业股份有限公司是以中国平煤神马集团为投资主体，以化工化纤为主业的特大型企业，股本结构为集团公司占 59.35%，社会公众股占 40.65%。

神马股份是我国首家引进日本成套设备与技术建成的生产尼龙 66 帘子布的现代化企业，也是河南省首家在上交所挂牌交易的上市公司，1981 年建成投产，1994 年 1 月公司股票在上海证券交易所挂牌交易（公司代码 600810）。

神马股份是中国平煤神马集团尼龙板块的管理平台，尼龙板块现有资产规模 370亿元（神马股份资产规模 223 亿元，净资产 59 亿元），从业人员 1.5 万人（神马股份1 万人），企业数量 34 家，其中神马股份所属单位即控股及独资单位帘子布公司、尼龙化工公司等 19 家，参股单位首恒新材料公司等 5 家，神马股份托管集团公司下属的单位尼龙科技公司等 10 家。

神马股份是国际知名、国内领先、产业链最完整的尼龙产业龙头企业，目前已经建立起尼龙 66 和尼龙 6 协同发展的大尼龙产业格局。尼龙 66 系列产品总产能 44.3万吨，整体规模世界第四、亚洲最大；尼龙 66 工业丝产能 13 万吨、帘子布产能 8万吨，产销规模世界第一；尼龙 66 盐产能 30 万吨，产销量亚洲第一；尼龙 66 切片产能 22 万吨，产能规模亚洲第一；己内酰胺产能 40 万吨，产销规模国内前五，世界前列；己二酸产能 50 万吨，产能规模世界第四，市场流通量国内第一；气囊丝产能1.3 万吨，产能规模世界第五、国内第二。产品远销国内国际世界著名轮胎企业和 TPU生产企业的大多数战略客户。

2、项目名称、建设单位

项目名称：40000Nm3 /h 焦炉气综合利用项目

建设单位：神马实业股份有限公司

建设地点：河南省平顶山市石龙区焦化工业园

企业性质：国有控股企业

3、项目经济可行性

本装置项目总投资为 73298.52 万元，其中建设投资 69458.55 万元，建设期利息 3351.12 万元，铺底流动资金 488.85 万元。当原料焦炉气按 0.70 元/Nm3（含税）计价 时，年均总成本费用 44930.51 万元；当 LNG 的出厂价格按 4000 元/吨（含税价）、液 氨的出厂价格按 3000 元/吨（含税价）、液体二氧化碳的出厂价格按 400 元/吨（含税 价）计算时，年均销售收入 54428 万元；年均利润总额 7279.53 万元，年均净利润 5459.65 万元。项目税后投资内部收益率为 11.93%，总投资收益率 10.96%，项目资 本金利润率 24.45%，项目税后静态投资回收期 8.38 年（含建设期）。项目在经济上可 行。

4、 项目提出的背景

1）节能减排、清洁、绿色（循环经济）、低碳发展的需要

党的十九大明确提出加大生态文明体制改革，绿色、低碳发展为新时代主旋律。随着焦化行业的发展，我国焦化行业进一步开发出符合企业特点的应用技术，进而实现焦炉气资源的优化开发利用，增加焦炉气综合利用价值，增强炼焦行业整体竞争力。

近年来，我国焦炉气利用程度不断提高，在开发利用技术方面不断提高，目前焦炉气主要应用在以下几方面：作燃料、发电、提（制）氢、还原铁、焦高炉喷吹炼铁、作为化工原料生产合成气（合成气可用于生产液氨、尿素、甲醇、乙醇、乙二醇等）、提取或合成天然气等。本项目焦炉气用于生产 LNG 和液氨。

LNG 汽车的一氧化碳排放只有普通燃油汽车的不到 10%、氮氧化物排放比普通燃油汽车低 30%-40%、二氧化硫排放比燃油汽车低 70%以上，噪音比燃油车低 40%。此外，LNG 的爆炸极限和燃点都高于汽油和柴油，安全性更高，而且 LNG 的冷启动性显著好于汽柴油。

按照每辆重卡每年行驶 15 万公里计算，如果采用 LNG 燃料，则每年可减少碳排放量 3.4 亿吨。利用焦炉气生产液氨可减少煤或天然气等化石能源的消耗。本项目通过对焦炉气的综合利用减少二氧化碳排放量 24.768 万吨/年，减少二氧化硫的排放量 174.08 吨/年、减少氮氧化物排放量 1075.2 吨/年。故本项目的实施是践行节能减排、清洁、绿色（循环经济）、低碳发展的需要。

2）国内能源短缺的现状

改革开放以来，我国经济快速发展，能源的消费量也不断增加。目前中国已成为世界第一大能源生产与消费国、世界第一大煤炭生产与消费国、世界第二大石油消费国。

中国的能源结构以煤炭为主，石油、天然气占比远远低于世界平均水平。从 1993年起，我国已从石油出口国变成进口国，并且石油短缺状况逐年加剧，2020 年中国全年进口原油 5.42 亿吨，对外依存度上升到了 73.5%，远远超过进口石油依存度 30%这一国际公认的安全警戒线。我国的石油安全已成为亟待解决的重大问题。

作为世界上人口最多的发展中国家，能源的开发利用已成为我国可持续发展的关键，它所面临的能源供给和环境保护的双重巨大压力，已成为限制我国经济发展的瓶颈。

3）环境污染日益严重的现状

能源消费在推动经济发展的同时，也带来了诸多的环境问题，影响面最广、关注度最高、最具代表性的环境问题是——气候变化和雾霾。

这两个问题产生的根本原因有两个方面：一是能源消费数量大，且增长快；二是能源消费结构不合理，仍然以煤等高碳能源为主。其背后的深层次原因是由中国经济所处发展阶段和中国所拥有的资源禀赋决定的。相比于西方国家，中国的工业化起步晚，面临的问题多，唯有快速发展，才能解决当时面临的诸多问题，这就导致中国对能源的需求在改革开放后，特别是 2000 年以后快速增长。而相对于其他能源资源而言，煤炭是中国最为丰富、供应最具保障的能源资源。这是中国过去数十年环境问题产生的根源。

展望未来，过去的能源与经济发展模式面临转型与变革的巨大压力。首先是党的十八大以后，我国提出了中国经济的“新常态”，即经济发展速度放缓，但经济发展质量要提高，能源对经济的粗放式支撑模式不可持续。其次是国际社会应对气候变化和百姓对雾霾的关注都达到了前所未有的程度。中国政府对外于 2015 年巴黎气候峰会上正式宣布绝对减排计划，对内则制定并发布大气污染防治行动计划，大力推进空气质量改善行动。这些客观环境都要求能源体系实现大变革。

4）开发新型清洁能源的迫切要求

作为世界上人口最多的发展中国家，能源的开发利用已成为我国可持续发展的关键，它所面临的能源供给和环境保护的双重巨大压力，已成为限制我国经济发展的瓶颈。因此，针对我国“缺油、少气、而煤炭资源较为丰富”的能源和资源现状，合理利用能源资源，尤其是煤炭资源，开发新型的清洁能源已经迫在眉睫。随着国际油价高位运行给我国经济运行和居民生活带来一定负面影响的同时，加快开发和利用替代能源行业的发展已成为急待解决的问题之一。

在此背景下，中国能源转型己势在必行。而能源转型的核心，就是推动整个能源体系从以煤为主转变到以可再生能源为主。为此，中国制定了相应的国家发展战略与规划，如 2014 年国务院办公厅印发的《能源发展战略行动计划（2014-2020 年）》就明确指出，要降低煤炭消费比例，大力发展可再生能源等。

能源体系的转变是一个长期的过程，中间必然需要一个良好的过渡性能源。天然气相对成熟的开发技术、相对低碳的环境排放、相对丰富的资源禀赋等，被众多学者和机构认为是推进这一能源转型实现的最佳过渡性或桥梁性能源。在国家能源局发布的“十三五”能源发展规划中，则将天然气定位为“转型过程中的主体能源”。因此，“气化中国”、“减煤增气”等都成为各方努力的方向与目标。

据统计，2018 年中国清洁能源（包括非化石能源和天然气）占一次能源消费总量比重合计约 22.2%，较 2012 年提高了 7.7 个百分点，但距离 2020 年和 2030 年分别达 25%和 35%左右的目标还有一定差距。

5）我国天然气行业前景广阔

国家清洁能源发展战略推动了天然气产业快速发展。在上述方向与目标的引领下，近年来中国的天然气工业得到了快速发展。据 BP 世界能源统计数据显示，2007年至 2018 年十余年间，中国的天然气消费从 730 亿立方米增长到 2766 亿立方米，年均增长 12.9%。天然气产量从 716 亿立方米增长到 1610 亿立方米，年均增长 7.7%。

可以看出，尽管天然气产销量在过去十年均实现了快速增长，特别是与煤炭相比，但是一个不争的事实是国内供应的增长赶不上爆发式的需求增长。在此背景下，天然气净进口量从 2007 年的 13 亿立方米快速增长到 2018 年的 1425.72 亿立方米，增长超100 倍，对外依存度也在同期从 2%猛增至 43.59%。由此可见，如果不能很好地保障天然气的供应，不仅可能进一步影响中国的能源安全状况，更有甚者可能影响中国能源转型大战略的实现。

2017 年 7 月，国家 13 部委出台了《加快推进天然气利用的意见》，重申逐步将天然气培育成为中国现代清洁能源体系的主体能源之一，并提出到 2020 年增加天然气在一次能源消费结构中的占比至 10%左右。到 2030 年，力争将天然气在一次能源消费中的占比提高到 15%左右，地下储气库形成有效工作气量 350 亿立方米以上。

目前国内天然气供应主要是由常规天然气资源提供的。然而，包括美国能源部信息署和国际能源署等机构在内的国际组织和很多学者研究认为，中国的常规天然气供应潜力非常有限，且有可能在 2020 年至 2025 年前后进入产量高峰期，这意味着此后依赖常规天然气的持续增长是不现实的。这更突显了寻求新的天然气资源的重要性和必要性。

2017 年国内煤改气带动了天然气需求量大增，尤其 10 月开始进入天然气消费的高峰期，中国北方地区天然气供需形势更是紧张。冬季供暖期内，为“保民用”，对工业领域进行限制用气，LNG 工厂气源用气受限，产量下降明显，华东、华中等地出现大规模气荒，LNG 市场价格持续拉涨，创 3 年新高。但从天然气推广政策力度来看，预计未来几年我国天然气供应形势都会相对趋紧。

因此，非常规天然气的规模开发将对中国“减煤增气”能源结构改善战略的实现、国内天然气供应保障力的提升、能源系统温室气体排放的降低和环境质量的提高等起到重要的支撑作用。

非常规天然气一般包括焦炉气制天然气、煤制气、煤层气和页岩气。全球范围内，非常规天然气资源丰富，且开发利用技术也日趋成熟，是常规天然气最现实的替代能源。随着技术的进步，我国非常规天然气资源有着巨大的发展潜力，加快非常规天然气开发利用对改善我国能源结构有重大意义。

6）焦炉气制液化天然气的生产和应用技术已经成熟

焦炉气是煤焦化过程副产的可燃性气体，主要成分是氢气（54～62%）、甲烷（19～28%）、CO（5～10%）、CO2（2～4%）、硫化物（500～1000mg/m3）以及微量焦油、萘、氨等。净化后可用于工业与民用燃料、化工原料、还原剂直接还原炼铁、制氢、制 LNG 等，其副产的焦油、苯、硫铵等也可成为确保焦化企业经济效益持续增长的有效方式，因此，利用焦炉气生产高附加值的化工产品，其多联产系统已成为我国能源领域中的热点。

其中焦炉气制 LNG 项目以其低廉的成本优势，在非常规天然气项目中发展势头良好。截止目前，我国焦炉气制 LNG 的产能达 1400 万 m3/天，占国内 LNG 项目总产能的比例高达 18%，位居非常规 LNG 项目的首位。

随着国内能源短缺，环境污染日益严重，开发新型清洁能源的迫切要求，国家能源局 2015 年 4 月 27 日印发的《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020 年)》，其中明确规定“大力发展焦炉气等副产品的高质高效利用”。

工业和信息化部、财政部为贯彻国务院《大气污染防治行动计划》（国发〔2013〕37 号）和《能源发展战略行动计划（2014-2020 年）》（国办发〔2014〕31 号）精神，切实推进工业领域煤炭清洁高效利用，提高煤炭利用效率，防治大气环境污染，保障人民群众身体健康。2015 年 2 月 2 日联合下发了工信部联节[2015]45 号《关于联合组织实施工业领域煤炭清洁高效利用行动计划的通知》。

该通知明确推荐的煤炭清洁高效利用参考技术之一就是“焦炉气制天然气技术”，该技术的内容为“以焦炉气为原料，经加压预处理、精脱硫净化，得到天然气（SNG），通过深冷分离，得到液化天然气或冷却脱水、压缩，得到压缩天然气”，适用于“年产焦炭 100 万吨及以上独立焦化企业”，节能减排效果为“单位焦炉气减排二氧化硫 300mg/m3”。

目前，国内西南化工研究设计院有限公司开发的焦炉气制天然气的单元技术如焦炉气净化、甲烷浓缩、液化分离等技术，具有工艺先进、技术成熟、能耗低、三废少、质量高等特点，已有十几套工业化装置投产运行。

在液化天然气应用方面，山东、江苏、河南、福建、江西、湖南、北京、浙江、上海和广东等省区的一些城镇已经建立了气化站，向居民或企业提供液化天然气，液化天然气市场正逐步与国际液化天然气市场接轨。近年来，随着液化天然气（LNG）的生产和应用技术的进一步成熟，LNG 汽车在我国已进入发展期。

7）建设单位发展需要

目前神马股份所属企业的产品覆盖了尼龙 6 和尼龙 66 两大产业链，尼龙 66 产业链供上游己二酸、己二胺到尼龙 66 盐、尼龙 66 切片，再延伸到下游工业丝、气囊丝、改性工程塑料等，尼龙 6 产业链从上游己内酰胺到尼龙 6 切片到下游民用丝、薄膜等，已具备规模化的产业链集成优势，能够保障生产过程中多种主要原料的稳定供给。

但所属公司尚未对产业链上游如液氨、氢气等基础原料覆盖，公司生产所需的主要基础原料液氨、氢气全部依靠外购，不仅运输成本高、运输风险大、管控措施严，而且大宗外购直接提高了产品成本，降低了产品的市场竞争力。

根据中国平煤神马集团规划，“十四五”末，中国平煤神马集团内部企业需求液氨70 万吨/年，现有及在建产能不能完全满足需要，省内小合成氨装置陆续停产关闭，市场供应缺口大。同时，尼龙产业集聚区尼龙科技、帘子布发展、三梭尼龙、工程塑料、己二腈等项目对价格合理的天然气产品有大量需求，预计需求量 1.33 亿立方/年。本项目正是充分利用焦炉气资源，生产 LNG 产品联产液氨，满足公司内部尼龙新材料产业的发展需求。

焦炉气综合利用项目建设地拟建在石龙区东鑫焦化南侧，利用东鑫焦化富余焦炉气为原料，经压缩净化、变换脱碳、甲烷化、深冷分离、氨合成等得到 LNG 和液氨产品。过程中排放的 CO2通过回收生产液体二氧化碳，减少碳排放。

在以上背景环境下，为改善大气环境，优化能源结构，减少煤炭消耗，缓解地方日渐突出的天然气供需矛盾，同时提高焦炉气综合利用水平，促进焦化产业健康发展、绿色发展，提升焦化产业整体竞争力，建设单位立足自身资源和产业优势，提出利用现有焦化系统副产焦炉气资源，进行焦炉气进一步的深加工项目生产液氨和 LNG 产品。通过项目的实施，既可解决焦炉气作燃料燃烧后外排产生的环保问题，又能实现产品结构调整，提高附加值，增加并延长产业链条，增强企业抗市场风险能力。

4、 投资的必要性和建设意义

1）符合国家产业政策和相关规划要求

本项目利用富余的焦炉气资源进行净化和回收，得到 LNG、液氨等产品。本项目首先是属于综合利用资源、节能减排项目，符合 2019 年 12 月 26 日国家发展改革委发布的《产业结构调整指导目录（2019 年本）》（中华人民共和国国家发展和改革委员会令第 29 号）有关条款的决定，本项目属于规定的“第一类 鼓励类”中第四十三类“环境保护与资源节约综合利用”中第 15 条“‘三废’综合利用与治理技术、装备和工程”产业政策。

同时，本项目为清洁能源项目，本项目的产品 LNG 为利用富余的焦炉气生产的清洁燃料，属于《产业结构调整指导目录（2019 年本）》中规定的“第一类 鼓励类”中第七类“石油、天然气”中第 9 条“液化天然气技术开发与应用”和第八类“钢铁”中第2 条“焦炉加热精准控制......焦炉气高附加值利用......等先进技术的研发和应用”。

综上所述，本项目的建设是符合国家产业政策和相关规划要求的。

2）焦炉气制天然气的优势

焦炉气利用具有多种技术路线，从大的方面可分为化工利用和能源利用两类。化工利用包括合成氨、制甲醇、二甲醚、乙醇、乙二醇等，能源利用包括发电、制 LNG和氢气等。焦炉气主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（20%~26%），热值相当于天然气的一半，是一种有巨大商业价值的低碳能源。

近年来，由于国内天然气供应紧缺，LNG 价格攀升，焦炉气制天然气被当作一种补充气源，产生了良好的经济和社会效益。同时，随着氢能利用的兴起，焦炉气有望成为氢气的一种重要来源，而焦炉气中氢气获得充分利用，将显著提高这种技术路线的竞争力。如果将全国焦炉气中的甲烷全部提取出来，可生产约 500 亿立方米的天然气，相当于全国天然气消费量的 20%。焦炉气中的氢气，不仅是一种重要的化工原料，随着氢能社会的到来，氢气作为能源的价值将进一步凸显。

从总体上看，目前焦炉气制天然气拥有较好的发展机会，而且天然气价格在相当长的一段时间内呈上涨趋势，焦炉气制 LNG 具有良好的经济效益，能有效地提升企业的竞争力。

3）发展循环经济和实现可持续发展的要求

当今人类正处于十分重视资源—能源—环境一体化可持续发展的新时代，实现高新技术快速发展和广泛应用是时代的基本特征。党的十六大报告中指出：“实现工业化仍然是我国现代化进程中艰巨的历史性任务。坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子”。因此，必须努力寻求最科学、最合理和最少消耗自然资源、环境友好的先进的科学技术来达到全球经济可持续发展的目标。在发展经济的过程中，要坚持高起点、高效益、低消耗和生态化的原则。目标定位着眼未来，走生态技术和循环、节能技术，经济、社会、环境效益的高度统一新型工业化道路。

建设单位为了实现可持续发展，将富余的焦炉气加以综合利用生产 LNG，同时利用深冷尾气和氮气为原料生产液氨，回收过程排放的 CO2生产液体 CO2，提高了资源综合利用率，实现了循环经济，保护了生态环境，使经济、社会、环境效益达到高度统一。

来源：神马股份 西南化工研究设计院 思瀚

目 录

1 总论 ...... 1

1.1 概述......1

1.2 主要研究结论......12

2 市场分析 ...... 16

2.1 产品用途......16

2.2 LNG 产品市场现状及预测......19

2.3 合成氨产品市场现状及预测......31

2.4 二氧化碳市场分析......36

2.5 产品价格分析......41

2.6 产品价格确定......49

3 生产规模和产品方案...... 53

3.1 产品方案......53

3.2 生产规模及产品产量......53

3.3 产品控制指标......53

4 工艺技术方案...... 55

4.1 原料路线......55

4.2 工艺技术方案的选择......55

4.3 工艺过程说明......70

4.4 主要消耗......80

4.5 主要设备......81

4.6 自控技术方案......88

4.7 标准化......91

5 原材料、辅助材料、燃料和动力供应...... 97

5.1 原料的供应及规格......97

5.2 辅助材料供应......97

5.3 公用工程供应及规格......97

6 建厂条件和厂址选择...... 100

6.1 建厂条件......100

6.2 厂址方案......103

7 总图运输、储运及土建...... 104

7.1 总图运输......104

7.2 贮运设施......106

7.3 土建......107

8 公用工程方案和辅助生产设施...... 108

8.1 给排水......108

8.2 供电及电信......113

8.3 供热......122

8.4 仪表空气、氮气供应......124

8.5 中心控制室 ......124

8.6 分析化验......125

8.7 采暖通风及空调......127

8.8 外管......128

8.9 火炬系统......128

8.10 维修......129

8.11 库房......129

9 服务性工程与生活福利设施...... 129

9.1 服务性工程......129

9.2 生产管理及生活福利工程 ......129

10 节能 ...... 130

10.1 能耗指标及分析......130

10.2 节能措施综述......131

10.3 能源管理......133

11 消防 ...... 133

11.1 编制说明......133

11.2 依托条件......134

11.3 工程概述......134

11.4 有害物料的火灾危险特性和单项工程火灾危险性类别......134

11.5 消防设施设置原则......137

11.6 消防措施......137

11.7 消防系统......138

11.8 其它常规消防......139

11.9 消防设施专项投资概算......140

12 环境保护 ...... 140

12.1 厂址与环境现状......140

12.2 执行的环境保护法规和标准......140

12.3 拟建项目主要污染源及污染物......142

12.4 环境保护治理措施及方案......145

12.5 项目污染物与碳减排分析......149

12.6 环境管理及监测......150

12.7 环保设施费用估算......152

12.8 环境影响分析......152

12.9 建议......153

13 职业卫生 ...... 153

13.1 编制依据......153

13.2 职业病危害因素和职业病分析......155

13.3 采取的职业卫生防护措施......162

13.4 职业卫生管理机构......163

13.5 专项投资估算......164

13.6 预期效果及建议......164

14 安全 ...... 165

14.1 设计中采取的法律法规、部门规章和标准规范......165

14.2 生产过程中可能产生的危险有害因素分析......168

14.3 设计中采取的安全措施......182

14.4 安全管理机构及人员配置......192

14.5 安全专项投资估算......192

15 组织机构与人力资源配置...... 193

15.1 工厂体制和组织机构......193

15.2 生产班制和定员......193

15.3 人员来源和培训......194

16 项目实施计划...... 195

16.1 建设周期的划分......195

16.2 项目实施进度表......195

17 投资估算 ...... 197

17.1 投资估算......197

17.2 资金筹措......199

18 财务分析 ...... 203

18.1 财务评价基础数据......203

18.2 总成本费用估算......204

18.3 年销售收入估算......205

18.4 利润估算......206

18.5 财务盈利能力分析......206

18.6 不确定性分析......206

18.7 主要财务指标......208

19 风险与竞争力分析...... 209

19.1 风险因素的识别......209

19.2 风险程度估计......211

19.3 风险评估结论......212

20 结论 ...... 213

20.1 综合评价......213

20.2 研究报告结论......215

附表、附图：

1．财务指标汇总表

2. 项目投资现金流量表

3．项目资本金现金流量表

4．利润与利润分配表

5．财务计划现金流量表

6．资产负债表

7．借款还本付息计划表

8. 建设投资估算表

9. 固定资产原值估算表

10．流动资金估算表

11．项目总投资使用计划与资金筹措表

12．营业收入、营业税金及附加和增值税估算表

13．总成本费用估算表

14．固定资产折旧费估算表

15．无形资产和其他资产摊销估算表

附图

1．总平面布置图

2．物料平衡图

3．工艺流程简图

4．全厂蒸汽平衡图

5．全厂水平衡图

6．氮气平衡图