纳米硅基氧化物建设项目可行性研究报告(编辑修改稿)

纳米硅基氧化物建设项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

贡化工厂亦相继引进该技术。 但总体来说，由于企业对此项技术的引进时间短，生产规模小，资金缺乏，技术复杂与设备要求高，又受制于人，在日益国际化的今天，难以与国外大公司相抗衡。 市场需求预测 据中投顾问发布的《 中国纳米硅基氧化物市场研究预测及投资分析 》显示 ， 20xx 年，全球对 纳米硅基氧化物 的需求量为 140 万吨，国内为 15万吨； 20xx年全球对 纳米硅基氧化物 的需求量为 160万吨，国内的需求量为 18万吨，国内需求量的增速达到 20%以上。 产品 竞争力分析 产品质量分析 本项目产品质量与国内外同类产品的对比见下表： 表 21 产品质量对比表 制备方法 粒径(nm) 比表面(m2/g) 孔隙率（ %） 表面羟基（ %） 光谱特性（ %） 纯度（ %） 表观密度(g/ml) 国内外同类产品 5100 100 400 8 对紫外中波(280320nm)反射率 60 江西纳宇纳米新材料有限公司 1万 t/a纳米硅基氧化物 建设项目可行性研究报告 11 本项目产品 580 640 60 50 对紫外及可见光(270800nm)反射率 85 160 25 790 60 50 250 25 380 10 30 产品竞争力分析 本项目引入国外材料研究的先进技术、经验，结合大量的科研实验和小规模生产实践，已掌握“溶胶 凝胶”法生产纳米二氧化硅核心技术，实现了对纳米二氧化硅的粒径可控（ 5～ 80nm）、比表面积可控（ 100～ 790m2/g）、结构可控（多微孔，孔径 ～ 2nm 、孔隙率20～ 70%）、分散性可控、表观密度 ～。 此外，根据用途的需要，采用均相反应法可实现多 种物质的复配、包覆、组装，如硅铝复配、硅锆复配、硅钛复配等工艺技术。 因此，产品质量及应用性能均佳， 不但在国内，而且在国际上 竞争优势 相当 明显。 本 项目利润空间 较 大，市场前景可观， 投资 风险较小。 价格预测 以国内外市场供求 实际状况和发展预测状况 ,结合国内目前生产技术条件、原材料供应保障、 产品价格的相对稳定性和变化趋势确定产品价格。 产品价格确定 纳米硅基氧化物目前市场 平均售价 约 45000 元 /吨。 根据对目前江西纳宇纳米新材料有限公司 1万 t/a纳米硅基氧化物 建设项目可行性研究报告 12 国内外市场需求及产品质量所做调查 ，经分析 对 比 ， 将 本项目纳米 硅基氧化物 平均售价 定为 45000元 /吨 ，并以此 作为 财务评价依据。 江西纳宇纳米新材料有限公司 1万 t/a纳米硅基氧化物 建设项目可行性研究报告 13 3 生产规模 与 产品方案 生产规模 本项目生产规模为 1万吨 /年 纳米硅基氧化物， 项目 建设 共分四期，第一、二、三、四期完成后项目产品纳米硅基氧化物生产能力分别为 1000吨、 3000吨、 9000吨、 10000吨。 本项目 生产实行三班、每班 8 小时工作制 ， 年工作日 按 250天 计 ， 年操作时数为 6000小时。 产品方案 深入进行市场调查，充分了解相关 行 业对该产品的需求 及同行业产品的生产情况，准确预测市场走向，在 以 市场为 导向 的基础上，选择销路好、效益高、生产有前景的产品。 结合当前市场容量及今后的发展趋势，确定产品建设方案和建设规模，避免生产能力过剩，确保项目建设的经济效益。 充分考虑原材料供应情况，发挥当地资源优势，选择合理的原材料供应路线方案。 充分考虑规模经济优势，确定经济合理的装置规模。 在充分遵循循环经济的要求下，确定产品建设的 种 类和 产量。 在立足国内市场的同时，适当注意国外市场需求。 1 万吨 /年 纳米硅基氧化物。 江西纳宇纳米新材料有限公司 1万 t/a纳米硅基氧化物 建设项目可行性研究报告 14 详见 下表。 表 31 纳米硅基氧化物 产品规格及质量指标 序 号 项 目 单 位 数 量 1 粒径 nm 580 2 孔径 nm 3 微孔孔隙率 ％ 2070 4 比表面积 m2/g 100790 5 氧化硅含量 ％ ≥ 6 表观密度 g/ml 江西纳宇纳米新材料有限公司 1万 t/a纳米硅基氧化物 建设项目可行性研究报告 15 4 工艺技术方案 工艺技术方案的选择 原料路线确定的原则和依据 本项目根据产品 方案，并遵循下述原则，确定经济、合理的原料路线。 原料路线应满足技术先进、安全、成熟可靠的生产工艺方案的要求； 满足生产规模化、产品质量高、消耗低的要求； 主要原料应能够基本自给或市场供应有保障； 国内、外工艺技术概况 目前，纳米二氧化硅的生产方法主要有化学方法中的“气相法”与“溶胶 凝胶”法两种。 “气相”法 “气相”法 生产的二氧化硅俗称气相白炭黑，最早由德国的迪高沙 (Degussa)公司于 1941 年采用气相四氯化硅氢氧焰水解技术制得。 其方法是采用四氯化硅气体在氢氧气流中于高温下水解制得烟雾状二氧化硅即将四氯化硅蒸汽、氢气和空气的 均匀混合物通到燃烧室内，于高温 (1100～ 1800℃ )下将四氯化硅水解成二氧化硅和氯化氢气体。 然后，经凝结室使二氧化硅在其中湍流，停留一定时间后即形成絮状的二氧化硅。 最后经过旋风分离器收集，送脱酸炉，以含氨的空气或湿热空气吹洗白炭黑，去除残留的氯江西纳宇纳米新材料有限公司 1万 t/a纳米硅基氧化物 建设项目可行性研究报告 16 化氢，至 pH值达到需要值即为成品。 该方法优点是产品纯度极高，分散度高，粒子细而成球形，表面羟基少，因而具有优异的补强性能。 由于气相二氧化硅对硅橡胶、涂料、密封胶等有很好的补强与增稠效果，因此其制备技术先后被美、日、英等国所引进与消化吸收。 经几十年时间的发展，国外气相 二氧化硅的生产工艺已相当成熟，产品品质日趋完善。 我国对“气相”法生产二氧化硅技术的引进与消化吸收较迟，90 年代中期才开始打破国外的长期技术封锁，由沈阳化工股份有限公司首先引进技术与设备进行投产。 此后，上海氯碱股份有限公司、四川自贡化工厂亦相继引进该技术。 但总体来说，由于企业对此项技术的引进时间短，生产规模小，资金缺乏，技术复杂与设备要求高，又受制于人，在日益国际化的今天，难以与国外大公司相抗衡。 “ 溶胶－凝胶 ” 法 “ 溶胶－凝胶 ” 法 就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进 行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。 凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 工艺技术方案的比较和选择 “气相”法生产的二氧化硅已实现了比表面积与粒径可控，但其最大比表面积只能达到 400m2/g，如德国迪高沙公司生产的江西纳宇纳米新材料有限公司 1万 t/a纳米硅基氧化物 建设项目可行性研究报告 17 Aerosil380，其比表面为 380177。 30 m2/g。 同时，由于反应是在1800℃高温下进行，反应生成的纳米氧化硅呈熔融状态，因而无法对其生成的颗 粒进行有效的结构控制。 另外，由化学方程式（ SiCl4+2H2+O2→ SiO2+4HCl）可知，反应同时生成了副产品 HCl，其在高温下对设备产生的腐蚀性极强，因此对设备的要求很高，使得生产成本也明显增加。 而“ 溶胶－凝胶 ” 法与 “气相”法 相比具有如下优点： 由于 “ 溶胶－凝胶 ” 法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液，因此，就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反 应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合； 由于经过溶液反应步骤，那么就很容易均匀定量地 掺入一些微量元素，实现分 子水平上的均匀掺杂； 与固相反应相比，化学反应将容易进行，而且仅需 要较低的合成温度，一般认为溶胶一凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散是在微米范围内，因此反应容易进行，温度较低； 选择合适的条件可以制备各种新型材料。 但是， “ 溶胶－凝胶 ” 法也不可避免的存在一些问题，例如：原料金属醇盐成本较高；有机溶剂对人体有一定的危害性；整个溶胶一凝胶过程所需时间较长，常需要几天或几周；存在残留小孔洞；存在残留的碳；在干燥过程中会逸出气体及有机物，并产生收缩。 本项目选用 “ 溶胶－凝胶 ” 法。 江西纳宇纳米新材料有限公司 1万 t/a纳米硅基氧化物 建设项目可行性研究报告 18 工艺技术描述 本项目选用的 “ 溶胶－凝胶 ” 法就是将盐酸、 水玻璃等原料 加纯水在 40～ 75℃下 完成一、二级 反应，反应完成后经压滤洗涤、 脱水、干燥、表面处理等操作后得成品。 工艺流程和消耗定额 工艺流程 工艺流程概述 1)、 一级 反应 ： 将 计量好的 盐酸、水玻璃、硫酸钠、聚羧酸盐、纯水 加入 一级 反应釜，搅拌。 反应压力为常压，反应 温度控制在 40～75℃ ，加热方式采用蒸汽 夹套 加热。 2)、 二级 反应 ： 将 计量好的 一级 反应 产物、盐酸、硫酸钠加入 二级 反应釜，搅拌。 反应压力为常压，反应温度控制在 40～ 75℃ ，加热方式采用蒸汽夹套加热。 3)、 洗 涤 压 滤 ： 二级 反应产物 进一步冷却 、水洗 ，压 滤。 洗涤废水 进入厂污水处理池 经处理 达标 后排 入园区污水处理厂。 4)、 移相脱水 、减压蒸馏 ： 在来自上道工序物料中加入正丁醇、异丁醇进行脱水处理 ，操作压力为常压，操作温度为 90℃。 然后减压蒸馏，气相正丁醇、异丁醇经冷凝回收套用，固料进入下一道工序，操作压力为 ～ ，操作温度为 120℃。 5)、 干燥 粉碎 ： 将 来自上道工序物料 投入 干燥器中干燥。 干燥压力为常压，干燥温度为 200～ 300℃ ，干燥时间约 5～ 12hr，加热方式采用电 加 热。 江西纳宇纳米新材料有限公司 1万 t/a纳米硅基氧化物 建设项目可行性研究报告 19 物料经干燥后进入粉碎机粉碎。 6)、 表面处理：在 来自上道工序的 物料中加入表面处理剂进行表面处理。 操作温度为常温、操作压力为常压。 7)、 检验包装：来自上道工序的物料经 检验 后 包装 入库， 得成品。 主反应式如下： Na2SiO3+2HCl=H2SiO3+2NaCl H2SiO3=SiO2+ H2O 工艺流程及物料平衡简图 （以生产 1 吨 纳米硅基氧化物 为基准 ） ： 水玻璃 (40%)、盐酸 (31%)、硫酸纳 、 固碱 、聚羧酸盐 、纯水 65t 洗涤压滤 移相脱水、减压蒸馏 纯水 10t 干燥粉碎 一、二级反应 正、异丁醇各 (补充 ) 冷凝 废水约 83t至厂区污水处理池 表面处理 检验包装 成品 1t 表面处理剂 共 液 固 气。