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1、原油储罐脱硫及油气回收联合装置创意作品书作者： 33目 录1 简介11.1 硫化氢的危害11.2 背景简介11.3 产品优势32 设备技术介绍42.1 原油挥发气脱硫方案的确定42.2 脱硫后原油挥发气的处理72.3 油气分离器设计112.4 系统流程的设计和布局122.5 技术研究前景123 经济性分析153.1 设备成本核算153.2 产品运行成本及附加收益核算214 市场分析244.1 市场分析244.2 竞争分析25附 录28附录1：专利28附录2：团队人员简历321 简介1.1 硫化氢的危害随着社会经济的发展，环境问题日益突出，其中恶臭污染己经成为影响人们生活质量的大敌，作为世界七大
2、环境公害之一，在全球范围内已受到各国的广泛重视。我国在1993年颁布的GB14554-93恶臭污染物排放标准中严格限制包括硫化氢在内的八种恶臭气体的排放。本团队开发研制的脱硫油气回收装置既能解决恶臭污染问题，起到减排的作用；更加能回收大量的油气挥发气，起到节能的作用，并且取得一定的经济收益。硫化氢的危害主要体现在以下三个方面：第一，严重危害着人体健康，硫化氢在空气中的含量小于10ppm时，对于人体而言是相对安全的，当超过10ppm时即会对人体带来危害，例如在10000ppm环境下，数秒内即可令人暴毙；第二，对相关设备带来严重腐蚀，尤其是对运输石油或天然气的管道而言，其中的硫化氢对管道的腐蚀尤为
3、严重，；第三，对环境带来严重的污染，由于硫化氢是酸性气体，也会增加酸雨的危害程度。1.2 背景简介原油和轻质油品含有大量的轻烃组分，最有很强的挥发性，在开采、炼制、储运和储存等过程中，受到工艺、技术及设备的限制，不可避免地会有部分液态烃组分汽化而逸入大气。经过计算研究，每年由于原油挥发气造成的油品蒸发损耗是非常巨大的，且蒸发损耗带来很大的危害。其次，进入大气的伴生气多数为易燃易爆以及有毒气体，其中的硫化氢气体是一种恶臭气体，对人体毒性很大，严重地威胁人身健康，也污染环境。因此，原油挥发气的处理和控制成为急需解决的安全、节能、环保问题。本小组主要致力于原油储罐挥发气的脱硫油气回收装置的开发和设计
4、，其中研制开发的硫化氢处理与丙烷回收联合系统已申请相关专利，具有自己的知识产权。该装置既实现了硫化氢气体的脱除，减少了硫化氢的排放量，控制了恶臭污染，又回收了大量挥发气体丙烷。根据统计，原油逸出气平均状况下，每天每台的逸出量大致为150 m3，设硫化氢平均浓度为300 ppm，则折合标况下每年每台装置脱除硫化氢体积为16.425 m3；其中丙烷成分约占24%，即有丙烷平均日气量为36 m3，假设丙烷的回收率为90%，每年每台可回收丙烷气量为11520 m3，即22.36吨/年。按照计算，每年回收丙烷带来的收益额达11.18万元/台，油田由于购置该成套设备，一次性投入额为22.55万元，每年运行
5、所投入的费用为5.3406万元，那么油田方面的投资回收期大约为3.86年。本设备可谓是实实在在的节能减排环保产品。表1.1 减排指标每年每台脱硫量每年每台回收丙烷量每年每台收益回收期10年内收益16.425m311520m311.18万元3.8647.214万元图1.1为脱硫油气回收装置流程图。装置流程为，原油挥发气先经过油气分离器进行油气的分离，分离出的挥发气通过氧化铁脱硫剂床层，硫化氢被氧化铁吸附；脱硫后的挥发气被冷凝到-42以下，组分中丙烷被凝结成液体，再经过油气分离器，未被吸收的气体直接排入大气，而丙烷油分通过泵输送到丙烷储罐中。本发明脱硫容量大、选择吸附性好、能耗低、回收效率高、工艺
6、流程简单、使用寿命长、不但实现了减少硫化氢气体的排放污染，而且回收了原油挥发气中丙烷成分。可用于油田原油储罐挥发气的脱硫及其油气回收。图1.1 脱硫油气回收装置流程图1.3 产品优势我们开发研制的硫化氢处理与丙烷回收联合系统与其他产品相比具有以下独特的优势：l 既脱硫又进行油气回收l 脱硫效果好l 油气回收效率高l 能耗低l 操作简单l 占地面积小，工艺流程简单，不影响储油罐区的安全性经过市场调研及相关报道分析，国内各大油田都存在油气挥发现象，且恶臭污染比较严重。因此，我们认为目前脱硫油气回收装置的需求空间是巨大的，而且对于硫化氢的处理也势在必行。2 设备技术介绍2.1 原油挥发气脱硫方案的确
7、定（1）脱硫方法的选择工业上有效脱除硫化氢的方法很多，总的可分为湿法和干法两大类。湿法脱硫是利用特定的溶剂与气体逆流接触而脱除其中的H2S，溶剂再通过再生后重新进行吸收，根据吸收机理的不同，又分为化学吸收法、物理吸收法、物理化学吸收法以及湿式氧化法。但湿法脱硫流程复杂、投资大，适合于气体处理量大、H2S含量较高的场合。湿法脱硫因其负荷高而被广泛的应用于硫化氢的脱除工艺，尽管以醇胺为代表的物理化学吸收法早已在工业中得到应用，但吸收法实质上只是对气体中的H2S进行提浓，尚需做进一步处理。且该法本身也存在设备腐蚀、溶液降解及发泡等操作困难。干法脱硫的脱硫剂一般为非再生性的，所以多用于低含硫量气体的精
8、脱过程，因此它的应用受到一定的限制。常用的方法有膜分离法、分子筛法、变压吸附法、不可再生的固定床吸附法、低温分离法。其根据所采用的吸附剂不同又可分为许多不同的类型，大致有氧化铁法、活性炭法、氧化锌法、克劳斯法等，干法脱硫投资成本较小，但是其脱硫效率较低。运行成本较低，多用于缺水和机组较小的场合。目前在国内外常用的干法脱硫剂有常温干法脱硫剂和高温干法脱硫剂等。分析国外研究情况，开发的高温脱硫剂种类很多，可供选择研究的组成配比达上千种，但在本文中储罐是属于常温范围，所以这里并不适用。而常温干法脱硫具有能耗低、再生操作简单和脱硫剂粉化率小的优点。在此法中，最常用的脱硫剂是氧化铁和活性炭，但是粗脱硫剂
9、（普通氧化铁和普通活性炭等）硫容小且脱硫剂绝大多数存在粉化问题。由于吸附法具有吸附效果好、无二次污染物、易应用于工业生产等优点，是目前人们比较关注的脱硫技术之一。结合长庆油田储油罐区时不允许使用非防爆电气设备、不允许动火的特殊场合，并且逸出气中硫化氢含量不高，考虑到成本以及实际运行的问题，只有采用干法脱除硫化氢的原理来脱除原油逸出气中的硫化氢气体。（2）脱硫剂的选择上面确定了采用干法脱硫的方式来脱除硫化氢，干法脱硫常用于低含硫气体的处理，但是干法脱硫中也可分为多种脱硫剂的不同吸附过程，所以还必须选用合适的脱硫剂。目前国内外常用的干法脱硫剂分为常温干法脱硫剂和高温干法脱硫剂。分析国外的研究情况，
10、开发的高温脱硫剂种类很多，可供选择和研究的组成配比达上千种，从物系上分，大体可分为铁系、锌系、铜系、钙系和复合金属氧化物等，开展高温脱硫的研究虽已有20多年，但到目前为止高温脱硫仍存在诸多问题，其中最主要的问题是：能耗大、脱硫剂粉化和再生等问题。而常温干法脱硫具有能耗低、再生操作简单和脱硫剂粉化率小的优点。在此法中，最常用的脱硫剂是氧化铁和活性炭，但是粗脱硫剂（普通氧化铁和普通活性炭等）硫容小且脱硫剂绝大多数存在粉化问题。针对原油储油罐区的实际情况，我们也进行过相关方面的研究，单一组分的活性炭对气体的净化效果非常好，但是其对所吸附的气体没有选择性，不仅仅吸附硫化氢气体，而且对气体石油伴生气有吸
11、附作用，所以单一组分的活性炭穿透时间很短，而且对活性炭而言也比较浪费。单一组分的氧化铁则可以对硫化氢气体选择性吸附，但是其净化效果并不算太好，吸附处理后的硫化氢浓度仍不能达到相关要求。氧化锌脱硫剂用于中、高温脱硫时，硫容较高，但脱硫精度低；而低温脱硫时硫容较低，但脱硫精度高。所以我们必须采用复合脱硫剂，通过对各种脱硫剂的分析比较，最终发现了采用改性活性炭作为脱硫剂时的实验效果比较好。目前，工业生产中大量使用的脱硫剂主要分为：单一组分脱硫剂和复合脱硫剂。活性炭、氧化铁和氧化锌等单一组分的脱硫剂在不添加任何助剂和选择载体的情况下，均对低温条件下的硫化氢有较好的去除效果。其中活性炭和氧化铁均是工业生
12、产中常用的脱硫剂，活性炭价格低廉，生成物为无污染的单质硫，添加适当的改性剂可以显著增强活性炭的催化活性，提高硫容量和脱硫效果；氧化铁硫容比较大，对原油挥发气中的硫化氢能够选择性吸附，适宜常温条件下脱除硫化氢。经过对国内脱硫剂进行市场调研，我们最终决定采用改性活性炭作为脱硫剂进行实验研究。（3）吸附装置形式的选择由于我们采用的是干法改性活性炭和氧化铁脱除硫化氢，并且利用的是吸附原理，可供选择的设备也主要有固定床反应器、流化床反应器、气流床反应器等，但是根据长庆油田储油罐区现场装置不允许使用非防爆电器设备的特殊要求，所以我们所要采用的设备主要也就只能是固定床反应器，方法就是将脱硫剂放置于固定床内，
13、然后将原有逸出气通入，在流经脱硫剂床层时将硫化氢吸附脱除，处理达标后的尾气从排气口排出。固定床的形式也可以分为多种类型，主要有立式固定床反应器、卧式固定床反应器、环状固定床反应器等，本文采用最常用的立式固定床反应器。根据我们现场考察发现，原油储罐原油逸出气均由储罐顶部量油口逸出，且量油口下方由法兰连接，便于设计支管安装吸附设备，故我们将固定床吸附器置于原油储罐罐顶靠近于量油口的悬梯角落的地方，而并不是直接引至地面再进行处理，以防止密度比空气大的硫化氢发生富集，不便于处理且容易发生危险，所以将固定床反应器放置于通风情况较好的储罐顶部。具体实现的方法就是通过量油口处法兰引出一个支管，靠软管连接送至
14、旁边的固定床吸附器，气体进气口安排在固定床下方，气体在固定床中由下向上流动，经脱硫剂吸附后由塔顶排出。针对原油储罐顶部的实际情况，因为罐顶不允许也没有地方可供固定床反应器的安装而设置地脚螺栓，所以这里的固定床反应器就不能采用地脚螺栓的固定方式，我们的初步想法主要有以下三种：直接采用两根较长的槽钢交叉焊接成十字状之后作为固定床的底座，主要作用是增大底座的支撑半径，再加上设计的塔体本身高度就比较小，所以理论上可以很好的防止固定床反应器在外部各种作用力的叠加作用下塔体的倾覆发生；直接在检修等非工作时期在原油储罐旁旋梯平台上打螺纹孔，用于塔设备地脚螺栓的连接固定；底座不做特别设计，而使用卡套等形式将塔
15、体直接固定在旋梯旁的扶手支柱上，并保证固定效果，防止其从平台上跌落。原油储罐的固定设计具体的选择及相应尺寸、校验在后面给予详细计算。如此我们需要具体计算的固定床反应器主要包括以下四部分：用于防雨防尘的塔顶、装填脱硫剂的塔体、底部支撑进气管的塔底、塔体的整体固定结构，以及各部分相关的附件等。图2.1 氧化铁固定床脱硫塔示意图图2.1为氧化铁固定床脱硫塔示意图，采用氧化铁脱硫剂干法脱除原油挥发气中少量硫化氢气体。固定床吸附过程的机理是假设在恒温下，含有待处理气体浓度为c0的气体迅速阶跃注入吸附塔内，并以恒速v过床层。在流动状态下，床层内吸附剂吸附的处理气体量随时间和沿床层位里而改变，此吸附量变化的
16、浓度曲线称为负荷曲线。如床层内吸附剂和流动的气体之间没有传质阻力，即吸附速度无限大时，吸附负荷曲线成为直角形。此曲线内的面积为该吸附剂的吸附负荷量，即吸附饱和量图2.2(a)。在实际体系中，由于存在着传质阻力、进料气体流速、流速分布、温度、两相间相平衡和吸附机理等各种条件的限制，传质阻力不为零，传质速率因而不可能无限大。流动相气体在床层某一点的停留时间比达到相平衡所需要的时间短，使吸附负荷曲线成为抛物线的形状图2.2(b)。最初，在床层入口处送入原料气体，经过一段时间t1后，在入口端形成负荷曲线，随着不断地送入恒定浓度的气体，负荷曲线向前移动。内于吸附等温线斜率的影响，床层内各点吸附剂的吸附量
17、随气体的浓度而变化，此抛物线形负荷曲线中S形的一段曲线为传质前沿。继续送气体入塔，传质前沿继续向前移动，经过时t3后，传质前沿的前端到达床层的出口端时，应该停止进气，以免要脱除的气体组分溢出床层以外。S形传质前沿所占据的床层长度为吸附床层的长度，称为吸附的传质区。传质区越短，表示传质阻力愈小，床层的利用率越大。传质区前一段平坦直线（平台）所包含的区域为饱和区，流动相气体中的要脱除的气体和固定相吸附剂内的溶质处于动态的平衡状态，吸附剂不再吸附气体，使通过该饱和区的气体保持气体原始浓度c0。但是在实际的运行与操作过程中，为了保证操作的安全性，当在传质前沿尚未到达床层出口端的一定距离的时候，就要对固
18、定床停止继续通入气体，将原有吸附剂加以再生或更换。图2.2 负荷曲线前沿的形成和移动床层内吸附剂的负荷曲线表示出了床层内吸附剂的吸附量（气体浓度）随时间或者床层位置的分布，可以直观地反映出吸附操作的进行情况。但是，如果直接从床层中取出吸附剂颗粒，不仅测定其吸附量时比较困难，而且在取样过程中会干扰床层的装填密度以及吸附过程，影响床层中气体的流速分布和浓度分布。因此，一般采用在一定的时间内分析床层中流出气体的浓度变化，即用流出时间t或流出气体体积V与流出气体浓度的关系（即透过曲线），来反映床层中吸附剂负荷的变化。在吸附过程中，将含待吸附气体浓度为c0的气体阶跃注入恒温固定床吸附塔中，床层装填良好，
19、气体流动相的流速分布均匀，气体中溶质浓度低，吸附热小，吸附塔可以看作征恒温下操作。由于受到两相间传质阻力、流动相的流速分布利吸附等温线斜率等因素的影响，流动相内溶质浓度随时间或流出气体体积的增加而变化，形成一定的浓度曲线为透过曲线。在吸附初期，待吸附气体为床层的上一段吸附，从床层下一端流出的气体浓度为零。当再生吸附剂未全部再生，保留一定的残余吸附量时，流出气体的浓度不为零，为相应的浓度。当透过曲线的传质前沿到达出口端时，流出溶液的浓度突然上升，如图2.3中的a点称为透过点。如果流出气体的浓度缓慢地改变，然后渐次上升时，可取其变化的浓度为进料浓度c0的5点时为透过点，随着传质前沿慢慢的移出床层末
20、端，流出气体的浓度逐步增大，直至传质前沿离开床层，如图2.3中所示，其b点就称为流干点。图2.3 恒温固定床的透过曲线透过曲线的形状和前沿的波幅长短，即传质区的大小，与传质阻力、吸附剂的活性的大小以及吸附等温线的形状等诸多因素有密切的关系。传质阻力越大，吸附剂的活性越低，则传质区加大，透过曲线前沿的波幅将会延长。反之，传质阻力愈小，吸附剂的活性愈高，透过曲线前沿的波幅就会越小。在极端的理想情况下，透过曲线前沿会成为垂直的直线。在实际操作中，影响透过曲线形状的因素很多，例如通入的气体的浓度和性质、吸附剂的性质、吸附剂颗粒的形状大小、吸附等温线和吸附机理、以至床层温度和溶液的流速等都影响透过曲线的
21、形状。因此，研究和测定吸附剂的透过曲线，可以评价或了解吸附剂的吸附性能，了解床层的操作状态和测取体系的传递系数。2.2 脱硫后原油挥发气的处理（1）直接排空每天原油逸出气排出量大概是150m3，比例如表2.1所示。其中甲烷约66m3，乙烷约20m3，丙烷约37m3。若这部分气体（尤其是丙烷）直接排空，虽然系统装置比较简单，但损失了相当一部分潜在的经济利益。表2.1 原油逸出气成分组成成分CH4C2H6C3H8IC4H10IC5H12IC6H14H2OCO2H2S比例/%44.113.11624.653.5791.4390.3890.1280.2830.05注：以上各组成部分的比例相加明显不到1
22、00%，其中剩余的部分为少量的空气以及苯、甲苯等物质。（2）燃烧根据表2.1的成分，原油逸出气中夹杂着相当一部分空气，及计算后虽然其比例不在爆炸界限范围内，但如若直接燃烧，燃烧过程必将十分不稳定，不利于热量的有效利用。且化学能转换成热能，其能量品位降低了。（3）吸附分离回收变压吸附法本是一种值得考虑的方法，但其操作压力在135atm。而由于连接的罐体为常压罐，而原油逸出气是混合了空气的可燃性气体，不能压缩，故只能在常压附近吸附。但以甲烷为例，在常压下的吸附率不到0.3%。且原油逸出气的不同轻烃混合成分在活性炭上的吸附会相互影响，使脱附和活性炭再生更加恶劣。（4）逐级冷却分离常压下，丙烷沸点-4
23、2,乙烷-88.6，甲烷-161.5。可考虑用三级冷却逐级分离原油逸出气中的甲、乙、丙烷。考虑到丙烷的价值约是甲烷/乙烷的10倍，且只需0.8MPa左右就能在常温下储存；而甲、乙烷要在相当大的压力和比较低的温度才能分离和储存。故只回收丙烷，而甲、乙烷视具体情况采用方案1或2。图2.4为LPG分离器示意图，丙烷就是通过LPG分离器和其他轻烃实现的分离。图2.4 LPG分离器示意图2.3 油气分离器设计本小组设计的脱除原油挥发气中硫化氢气体的油气回收反应器装置，其特征在于：比传统的干法脱硫化氢反应器增加了气液分离器装置，避免了油分上升和包裹在脱硫剂表面，而导致硫容的降低。该气液分离器利用重力沉降的
24、原理对油气进行分离。当油气进入到分离器中，油分由于自身重力作用沉降到分离器的底部，气体可能夹杂了部分油分继续上升，但当遇到100mm厚的丝网时，夹杂的部分油分会被阻挡而沉降下来，只有挥发气体会继续上升。图2.5为油气分离器示意图。图2.5 油气分离器示意图2.4 系统流程的设计和布局（1）原油逸出气的脱硫和回收原油逸出气的脱硫和回收流程如图1.1所示，逸出气经气液分离器大部分水分及C4以下的烷烃组分（黑色）凝结成液态，由油气分离器下端排出。主要成分为甲乙丙烷及空气混合物的轻质气体（气相，红色）由上端排出由管路引至换热器，原油逸出气由常温冷至-40左右，再经由LPG冷凝器将气体冷至丙烷沸点-42
25、，并将丙烷冷至液相。出来的气液混合物（橙色）经LPG分离器，气相残气（橙色）排出，液相丙烷（紫色）由低温柱塞泵加压至0.8MPa流进LPG储罐。（2）制冷循环和载冷循环蓝色为制冷循环，绿色为制冷循环。各取传热温差5。则制冷循环温度-52，载冷循环温度-47。制冷循环由制冷蒸发器(12)、制冷压缩机组(13)、制冷冷凝器(14)、节流阀(15)构成，取制冷循环温度-55；载冷循环由低温换热器(5)、载冷剂泵(11)、制冷蒸发器(12)构成，去载冷循环温度-50。2.5 技术研究前景以上涉及的脱硫油气回收装置主要是针对挥发气中丙烷含量比较大且含有少量硫化氢气体的情况而设计的。对其中甲烷和乙烷等轻烃
26、的处理办法就是放空或者燃烧。对于不同情况我们也设计了另外一种不同的方案进行油气回收。这种方案采用的是活性炭纤维吸附分离回收油气的方法。这种方法较冷凝法而言，操作简单，生产运行好，吸附效率高，对长期运行和间歇运行都适用，回收率也比较高。图2.6为活性炭纤维吸附分离回收油气流程示意图。采用的技术方案为：原油挥发气先经过油气分离器，分离出液态水和重烃由油气分离器下端排出；分离出的挥发气通过氧化铁床层，硫化氢被吸附脱除；脱硫后的挥发气再经过活性炭纤维吸附床层，被活性炭纤维吸附。最后通入解吸气，解吸回收油气成分。该装置连续操作的整个循环是由吸附-脱附-干燥等几个阶段组成的，回收装置需要2个吸附塔。吸附法
27、是利用吸附介质活性炭纤维与烃分子的亲和作用吸附烃分子的，不吸附空气，从而达到分离的目的。该方法的有益效果在于：采用选择吸附法处理储罐逸出气，其中利用氧化铁脱硫剂进行硫化氢脱除，具有择吸附性好，在常温下有较好的脱硫效果的特点。活性炭纤维吸附烃类油气挥发气的吸附容量高，能耗低、回收效率高、工艺流程简单、使用寿命长、操作控制简单。不但实现了控制硫化氢气体对环境的污染，人身健康的危害，更加回收了挥发的油气。开拓、进取、创新是我们企业文化的精髓。正是在这种精神的激励下，我们将永不停顿，紧跟市场发展的步伐，不断改进和优化自己的产品，还要研发出其它未来产品，在节能减排、环保技术产品市场上推出最先进的产品。图
28、2.6 活性炭纤维吸附分离回收油气流程示意图3 经济性分析3.1 设备成本核算（1）气液分离器的生产成本核算此处气液分离器只计算消耗的材料费用，相关的人工费用属于设备的固定成本，在后面予以详细计算。装置中的气液分离器是购买相应的钢材来利用公司的车床、焊接设备等进行加工生产的，所以材料费用就为所消耗的钢材费用。生产时购入的钢材形式基本为管材、板材，没有经过二次加工，所以钢材的费用按照其重量来核算，再根据现行钢材单位重量价格来估算。下面先来计算气液分离器整套装置的质量。为了简化计算过程，在计算时假定分离器是个完整圆筒型，那么根据前面设计的气液分离器的大小，可以计算出钢材所占据的体积。气液分离器横截
29、面的面积为那么气液分离器筒体部分的体积为气液分离器顶盖部分的体积为气液分离器底盖部分的体积为气液分离器上部的法兰体积为由此即得气液分离器所占的总体积为气液分离器的材料为不锈钢，密度为所以气液分离器装置的总质量为有了气液分离器装置的质量，下面即可估算出整套装置的材料费用。根据不锈钢316L的现行价格，为每千克27元人民币，那么气液分离器耗用的钢材材料费用为（2）脱硫塔的生产成本核算同样此处脱硫塔装置的生产成本只计算消耗的钢材材料费用，钢材的费用按照其重量来核算，再根据现行钢材单位重量价格来估算。相关人工费用属于设备的固定成本，在后面予以详细计算。首先计算脱硫塔整套装置的质量。同样为了简化计算过程
30、，在计算时假定脱硫塔是个完整圆筒型，那么根据前面设计的脱硫塔的大小，可以计算出钢材所占据的体积。脱硫塔横截面的面积为那么脱硫塔筒体部分的体积为脱硫塔顶盖部分的体积为脱硫塔底盖部分的体积为脱硫塔下部的法兰体积为由此即得脱硫塔所占的总体积为脱硫塔的材料为不锈钢，密度为所以脱硫塔装置的总质量为有了脱硫塔装置的质量，下面即可估算出整套装置的材料费用。根据不锈钢316L的现行价格，为每千克27元人民币，那么整套脱硫塔设备耗用的钢材材料费用为（3）LPG分离器生产成本核算LPG分离器构造与前面的气液分离器类似，所以计算方法也相同，材料费用就为所消耗的钢材费用，按照其重量来进行核算，再根据现行钢材单位重量价
31、格来估算。为了简化计算过程，在计算时假定LPG分离器是个完整圆筒型，那么根据前面设计的LPG分离器的大小，可以计算出钢材所占据的体积。LPG分离器横截面的面积为那么LPG分离器筒体部分的体积为LPG分离器顶盖部分的体积为LPG分离器底盖部分的体积为LPG分离器下部裙座的体积为由此即得LPG分离器所占的总体积为LPG分离器的材料为16MnDR，密度为所以LPG分离器装置的总质量为有了LPG分离器装置的质量，下面即可估算出整套装置的材料费用。根据不锈钢16MnDR的现行价格，为每千克27元人民币，那么LPG分离器耗用的钢材材料费用为LPG分离器在平时是要进行保温处理，所以不仅有钢材的材料费用，还有
32、保温材料的费用，根据现行低温容器保温材料的价格，大致为1000元/m3，由保温材料的体积所以保温材料的费用为所以LPG分离器总的材料费用大致为（4）LPG储罐购买成本由于LPG储罐生产标准非常严格，并且生产过程复杂，所以在实际生产中采用购置LPG储罐组装为成套产品之后直接售出，所以LPG储罐是直接从其他生产厂家内采购。根据市场现行低温储罐的价格，从其他生产厂家处易知，产品中所采取的10m3的LPG储罐价格约为35 000元。（5）制冷载冷系统采购组装成本产品中的制冷载冷系统也是采取分别购置再加以组装，成为成套产品的方法，所以制冷载冷系统的成本也取决于装置的购置价格。制冷系统中的冷却器、蒸发器的
33、换热面积均为1.25m2，并且属于低温相变换热器，市场价在3000-5000元/台，这里在计算时取为折中的4000元/台，那么冷却器和蒸发器两者的价格总和就为8000元。根据前面的计算，制冷系统的压缩机机组功率为10kW，并且制冷介质选取R23-R600a混合介质，根据现行价格，这样一套制冷系统的压缩机价格约为8000元，由于系统中采用的是两级压缩，所以制冷压缩机的总价为16 000元。制冷系统中节流阀属于低温节流阀，一次节流可能达不到所需的温度，所以在设计中选取二次节流，根据现行价格，每个节流阀为1000元，那么节流阀的总价格为2000元。载冷系统中的载冷剂泵选用低温离心泵，低温阻塞泵增压为
34、0.8MPa，并依据载冷剂的载冷量即流量，选择出的低温离心泵价格约为6000元。在制冷载冷系统中还有相应的管路、保暖材料等成本，但是管路的用量要随着现场场地的不同而有所差异，所以这里仅给出估算价格，根据大致用量以及相应的低温材料的价格，确定制冷载冷系统的管路材料成本为2000元，保温材料的材料成本为500元。综上所述，制冷载冷系统的总体成本为34 500元。（6）低温换热设备低温换热设备主要有预冷器、LPG冷凝器两个装置，其中预冷器为低温换热器，换热面积为0.2m3，材质为黄铜，而LPG冷凝器为低温相变换热器，换热面积为1m3，形式为管壳式换热器，材料为铜质。根据换热器现行价格指标，易知同类产
35、品中，预冷器的价格大致为3000元，冷凝器的价格大致为7000元。换热器外部也要采取相应的保温措施，依照换热器所占据的体积，估算出预冷器的保温材料价格为350元，LPG冷凝器的保温材料价格为1000元。所以，预冷器的价格总计为3350元，LPG冷凝器的价格总计为8000元，那么低温换热设备的成本合计11 350元。（7）其他零附件其他零部件主要包括泵、阀、鼓风机、管道、保温材料、检测控制系统等，根据现场具体情况，所需要的泵、阀、鼓风机、管道以及保温材料均各不相同，不仅有量上的差异，还可能有质的差异，例如泵是否选用低温泵、管道是否需要保温等，所以这些部分的价格仅给予大致估算，虽然这些设备装置的单
36、个成本都比较低，但由于项目众多和结构复杂，以及具有不确定性，所以估算其值总计为13 000元。（8）丙烷回收集成装置材料费用总额根据上述各项设备的成本计算，即可计算出丙烷回收集成装置C的材料费用总额，其值为2039.042029.002081.9635 00034 50011 35013 000100 000元所以公司所生产的丙烷回收集成装置材料费用为10万元整。再考虑设备售出后的售后维修更换等费用，根据同行业的经验取为该设备成本的5%，即每套设备的售后维修成本为0.5万元。综上所述，公司生产的成套设备变动成本为10.5万元，表3.1和图3.1中给出了详细的成本项目。图3.1 成本项目示意图表
37、3.1 设备变动成本明细表项目明细金额（元）合计（元）1、气液分离器2 039.042、脱硫塔2 029.003、LPG分离器钢材成本1 774.96保温材料成本3072 081.964、LPG储罐35 0005、制冷载冷系统冷却器4 000蒸发器4 000压缩机16 000节流阀2 000离心泵6 000管路材料费2 000保温材料费50034 5006、低温换热设备预冷器3 000LPG冷凝器7 000保温材料费1 35011 3507、其他零部件13 0008、安装维修成本5 000成本合计105 0003.2 产品运行成本及附加收益核算（1）油田初期投资成本对于购置装置的油田来说，每套
38、硫化氢脱除及丙烷回收联合系统的成套设备价格10.5万元。为了保证装置的正常运行，油田方面还必须配备相应的附属设备，比如丙烷最终是以液体的状态回收到了丙烷低温储罐中，但是还需相应设备将丙烷取出运走，以便进行销售等经营活动。通常情况下都是采用低温罐车来进行运输，假设一台低温罐车价格为50万元，每一台罐车用以运输10个丙烷罐中的产品，所以平均在每套丙烷回收装置上的罐车的成本为5万元。由此，油田在购置硫化氢脱除及丙烷回收联合系统时的一次性投资成本为10.5万元5万元15.5万元。（2）装置的运行成本装置在平时工作时也要有相应的运行成本，主要包括系统所消耗的电费、硫化氢脱硫剂的耗费、相关装置的维护费用等
39、。根据之前的计算可知，整套装置中制冷系统的制冷总量为1.5kW，假设COP取为0.25，那么压缩机的功耗就是6kW，由于在正常工作状态下不可避免的有部分功量耗散，取耗散掉的功耗以及其余设备的耗功总和为2kW，则整套系统的总耗功为8kW。由于设备要一天24小时不间断运行，所以在一天24小时中耗电量为192度，因为原油逸出气的产生具有间歇性，所以假定只有一半的时间有原油气的逸出，那么装置每个月相当于工作15天，即每个月耗电量为2880度，则一年12个月的耗电量就是34560度。按照工业用电电费取0.6元/度，最终得到装置正常运行时，每年需要交纳的电费为20736元。根据以前的统计，原油逸出气平均状
40、况下，每天的逸出量大致为150 m3，一年365天，原油逸出气的总气量为54750 m3。假设硫化氢平均浓度为300 ppm，则折合标况硫化氢体积16.425 m3，质量24.93 kg。在现场采用硫容为10%的脱硫剂，但是考虑到现场条件复杂，留取20%的余量，那么等效硫容就是8%，据此即可以估算出每年所消耗掉的脱硫剂质量为0.356吨。按照现行的市场平均价格7500元/吨来计算，脱硫剂成本2670元/年。为了保证整套装置的正常运行，所以必须有工人对整套装置进行检测与维护，以及更换脱硫剂等相关操作，如此油田也有相应的操作费用支出，可以假设维护及人工费用为3万元/年，据此来进行估算。综上所述，硫
41、化氢脱除及丙烷回收成套装置在正常运行情况下，每年所消耗的费用为53 406元。（3）丙烷回收收益由于原油逸出气每天的逸出量为150 m3，其中丙烷成分约占24%，即有丙烷平均日气量为36 m3，假设丙烷的回收率为90%，那么每天可以回收丙烷气量为32 m3，即丙烷回收的月气量为960 m3，年气量11520m3，即22.36吨/年。现行丙烷平均价额约为5000元/吨，即可计算出油田方面每年因为回收丙烷而产生的收益额为11.18万元。（4）购置设备的投资回收期油田由于购置该成套设备，一次性投入额为15.5万元，每年运行所投入的费用为5.3406万元，每年回收丙烷所带来的收益额为11.18万元，那
42、么油田方面的投资回收期即可计算如下即油田大约在第3年即可回收成本并开始盈利，假设成套装置可正常运行10年，那么在这10年中油田的收益总额为可见该设备不仅使油田上解决了硫化氢排放的问题，还可以产生相当大的利润，所以对油田方面来说该项目是非常可行且有较大收益的。4 市场分析4.1 市场分析（1）市场概述从脱硫市场上来看，目前原油储罐挥发气的脱硫技术尚不成熟，没有完善的解决方案，国内油田对此持观望态度，希望等到技术成熟时再开展脱硫项目。在脱硫技术上，国内的各种脱硫装置基本处于同一起跑线上，谁先掌握成熟的脱硫技术则意味着将占领市场的先机。我们的脱硫设备硫容高、选择吸附性好、能耗低，在脱硫方面的成熟技术
43、将很有可能成为油田脱硫领域最大的供应商。从油气回收市场上来看，国内的油气回收行业目前仍然处于自发盲目发展阶段，规模小、起点低、装备差，发展缓慢。我们的油气回收装置采用冷凝法回收挥发气中丙烷油分，回收效率高、工艺流程简单、使用寿命长。根据市场调研，发现国内市场上还未出现兼有脱硫处理的油气回收工艺。因此，该脱硫油气回收装置有着十分庞大的现实和潜在的市场需求，除了3000多个炼油厂和储油库的需要，油气回收技术同时还可以用于治理化工产品排放的废气、回收利用油田伴生气等生产领域。（2）政策导向众所周知，中国的环境问题日益突出，一方面环境污染严重，另一方面资源浪费现象突出。因此，国家不仅对环境治理力度有加
44、大趋势，而且对环境修复也日益重视。随着经济的飞速发展，人们对环境的要求也越来越高，这就要求我们不能像以前一样只追求经济的发展，同时还要注意在生产生活中对我们的生存环境造成的破坏。近几年关注地球气候的大会的大量召开，也正说明人类已经开始注意对地球环境的改善，国家也在不断加强对环境保护方面的投入。在生产生活中，化工生产造成的环境破坏占很大的一部分，这也要求我们要对化工生产中排放的废气进行处理。在工业废气中，H2S是一种很危险的气体。为贯彻中华人民共和国大气污染防治法，控制恶臭污染物对大气的污染，保护和改善环境，我国在1994年1月15日由国家环保局批准实施了控制恶臭污染物的恶臭污染物排放标准GB1
45、4554-93，限制包括硫化氢在内的八种恶臭气体的排放。近年来，我国多次发生硫化氢中毒事故，造成多人死亡。为认真吸取事故教训，严防硫化氢中毒事故的发生，因此，我国还建立了含硫油气田硫化氢防护安全管理规定（试行）。可见，对硫化氢的治理和脱除就非常必要的。（3）庞大的潜在用户在国内各大油田，原油从开采到炼油厂加工，以及成品油从炼油厂的产出到最终用户消费，通常要经历若干储存、装卸过程。在这些过程中，会有一部分油气会挥发进入大气，造成油气的损耗，且挥发气中含有少量的硫化氢气体。这部分硫化氢气体不但污染环境，而且严重危害人们的身体健康。油气挥发的危害性很大，不但造成极大地能源浪费，根据资料对2000年国
46、内油气损耗情况的分析，油气损耗仍占原油的0.29%左右，总量高达40万吨，按汽油出厂价4200元/吨计，每年损失16.8亿元。其次，油气挥发到大气中对环境造成严重的污染。再次，由于轻质油品多属于挥发性易燃易爆物质，遇火极易发生爆炸或火灾等事故，存在危险。另外，还会造成油品质量的降低。虽然现在国家还未制定与油气挥发相关的政策和法规，但我们从油气挥发的危害和进行油气回收后给企业带来的经济效益中可以看出，油气回收的事业将势在必行，我们有理由相信脱硫后油气回收装置的潜在市场是非常强大的。以长庆为例，潜在销售量如下表4.1所示。表4.1长庆油田原油储罐统计油罐尺寸（m3）数量38488500100100
47、0122我们主要的目标客户是国内各大油田，由于我们与长庆油田建立了合作研发的关系，因此我们针对中国石油长庆油田原油采油系统进行了实地考察以及调研，了解到长庆石油公司的采油工作区的一些条件，包括对产量，原油输送过程及设备进行了相关的考察，并对原油储罐伴生气硫化氢脱除装置以及油气回收装置应用前景进行了市场分析。详细内容见市场调查报告书。4.2 竞争分析（1）相似产品和服务相似产品和服务的竞争主要来自以下三个方向：1)脱硫设备生产企业；2)油气回收设备生产企业；3)高校和设计院。1)脱硫首先，我们来看脱硫设备设计企业。全国在册的脱硫企业200余家，不过绝大部分是在做电厂脱硫，脱除成分是SO2。这些厂家竞争