英杰化工2千吨氟化氢铵项目可行性研究报告(91页)-石油化工(编辑修改稿)

英杰化工2千吨氟化氢铵项目可行性研究报告(91页)-石油化工(编辑修改稿)内容摘要：

化氢铵的 过程中产生 副产品白炭黑。 白炭黑为白色无定形微细粉末 , 其化学组成为SiO2 nH2O。 本可研报告所产 白炭黑为 粗产品，需企业自定企业标准。 原料方案 ● 本项目原料方案 是自主研发以 包头市 多家 稀土 厂家 产 出的 尾气酸为主要原料。 利用该尾气酸不仅原料充足，而且 该 尾气废酸 是 稀土 行业的 废弃物 ，最主要是变废为宝，治理环境， 将 有很好的经济及社会效益。 ● 本项目在生产氟化氢胺过程中 用氢氟酸与氟化铵反应 生成氟化 氢铵， 该公司有自产氢氟酸，该原料供应有保障。 ● 生产 氟化氢铵 的另一种原料 —— 液氨 ， 在 包头周边 地区 有 多 家化肥 生 产厂家 ，所以原料液氨供应充足。 生产规模的确定 根据市场调查，目前国内外氟化氢铵产品需求不断增加，就国内每年的消耗量约在数万吨以上，该产品将有非 常好的发展前景，并且由于厂址所在地现有极丰富的电力煤炭资源，又是以当地工业产品为主要原料之一，是国家及当地政府积极鼓励发展的产品，故本项目产品方案符合国家产业政策，行业发展规划和技术政策及产品结构的要求。 近年来， 国内 生产氟化氢铵的生产 技术 在不断提高 ， 氟化氢铵 的产量不断增加，应用领域不断拓展，而又不断寻求新的原料路线 和工艺方法 ，目前基本形成了相当的生产规模。 根据市场预测及 各股东 的集资现状，确定 建设 规模为： 2020 吨 /年 氟化氢铵。 300 吨 /年粗白炭黑。 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 原料路线确定的原则 在化工产品的生产过程中，原料的费用占整个产品成本很大的比例。 因此，合理的选择原料就显得非常重要了。 通常，在选择原料时应遵循如下的原则。 1） 原料的价格低廉，能保证产品具有较大的利润空间； 2） 选择的原料能够 有 充足的供应，不致因原料的短缺而影响生产； 3） 采用的原料能够保证产品的质量； 4） 最好能实现物料循环，不产生副产品或少产生废物。 原料路线确定的依据 目前，国内外生产 氟化氢铵 所用的主要原料 为 氢氟酸 、 液氨 ，但该项目 为自主研发用稀土焙烧尾气酸、氢氟酸 为自产产品 、液氨为 外购 原料 生产氟化氢铵。 原料路线的确定 综上所述，采用 稀土焙烧尾气酸、 氢氟酸 和 液氨 为原料可以满足原料选择的原则，而且可实现工业废物化害为利，在环保方面具有双重意义和作用。 所以，确 定选择尾气酸、 氢氟酸 和 液氨 作为生产 氟化氢铵 的原料。 原料的确定 本项目原料方案是自主研发以包头市多家稀土厂家产出的尾气酸为主要原料。 利用该尾气酸不仅原料充足，而且该尾气废酸是稀土行业的 废弃物，最主要是变废为宝，治理环境，将有很好的经济及社会效益。 1）尾气酸 该公司自主研发生产氟化氢铵用到的尾气酸来源于包头地区多家稀土企业，此尾气酸由水吸收稀土焙烧尾气所得。 其主要成分为 19%的 HF、8%的 SiF 4及 73%的 H2O。 2）氢氟酸 该公司有自产氢氟酸 3）液氨 在 包头周边 地区有多家化肥生产厂家，所以原料液氨供应充足。 工艺技术概况 氟 化氢 铵 合成工艺可以分为直接合成和间接合成 ， 直接合成可分为液相法和气相法，间接合成 有 氟 化 铵 水溶液脱水制备 法。 英杰化工自主开发的工艺为液相法。 液相 法 反应 原理 : NH3+2HF NH4HF2 制法及工艺 :在铅或塑料容器中 ， 投入定 量 40%氢 氟 酸，在搅拌下缓慢通入氨气，使之充 分反应。 在容器夹套中用冷水冷却。 操作中随时用刚果红试剂测定，至试剂刚呈棕色为终点停止通氨。 将反应液蒸发浓缩至液面呈现结晶膜为止，然后冷却结晶，离心分离，制得氟化氢铵成品。 气 相法 反应 原理 : NH3+2HF NH4HF2 制法及工艺 ：气化的将无水氟化氢气化后和氨气以 2∶ 1(mol)的比例分别导入气相反应器中进行反应，反应温度保持在 250℃ 左右。 反应得到的高温氟化氢铵气体经喷嘴在凝华器中与大量干燥 的冷空气急剧混合，迅速冷却形成粉末状固体颗粒，经旋风分离器收集产品。 空气经冷却后 循环使用。 工艺流程图见图 41。 图 41 气相法 工艺流程示意图 氟化铵水溶液脱水制氟化氢铵 将氟化铵溶液与循环母液混合，在温度 130℃ ,真空度 33～ 40kPa 下蒸发，得到熔融物。 将熔融物于 60～ 80℃的水中重新溶解、过滤除去杂质。 滤液冷却到 25℃再过滤。 产物在过滤器上用 60～ 90℃的热空气于负压下进行干燥。 生成的 NH4HF2纯度≥ 99%,母液循环使用。 蒸发出来的 NH3 可回收再用于制备 NH4F。 英杰化工液相法合成氟化氢铵 将尾气酸与液氨在反应罐内混合，在常温下反应生成氟化铵溶液。 沉淀分离得到 粗 白炭黑，上层清夜打到蒸发器，蒸发的同时加入氢氟酸反应生成氟化氢铵。 工艺流程和消耗定额 反应原理 1） SiF4＋ 6NH3 ＋ 2HF＋ 2H2O 6NH4F＋ SiO2 2） NH3+HF NH4F 3） NH4F+HF NH4HF2 全厂工艺流程简述 原料尾气酸由隔膜泵 从原料罐打入 搅拌式反应釜中，同时将液氨通NH3 冷却 AHF 反应 FAN 凝华 分离 成品 FAN 入反应釜，在反应釜中搅拌、中和约一小时左右完成中和，为使反应完全，参加反应的液氨 应 过量， 在反应综合液 PH=8的条件下 生成白炭黑和NH4F的混合料 ，然后将反应料排入澄清池自然沉降 24 小时后 将 料液中 沉淀于沉淀池底部 的 白炭黑 与 含少量 清夜的混合物用泥浆泵抽送至压滤机过滤分离 得固体 粗 白炭黑，清夜重新返回澄清池，澄清池上层的清夜用清夜泵送至清夜池， 清夜通过管路与蒸发器相连在蒸发器负压的作用下自动吸入蒸发器， 同时加入 20%的 HF,反应生成 NH4HF2同时 蒸发掉溶液中含微量 NH3的水蒸汽 后 ， 溶液 变为温度较高的 NH4HF2过饱和溶液，从蒸发器 底部出料口放入小车内 自然冷却 24 小时后随着温度的降低， NH4HF2由于溶解度变小而析出大量结晶，用离心机分离所得固体即为产品 NH4HF2，滤液进入滤液池后重新打入蒸发器蒸发。 整个过程产生的冷凝氨水定期外售，生产的产品 NH4HF2含水率＜ 3％， SiO2＜ 6％。 流程图见图 4－ 2。 尾气酸 液氨 清夜 图 4－ 2 工艺流程图 反应罐 澄清池 蒸发合成 真空系统 过滤机 冷却 氢氟酸 分离 成品 NH4HF2 清夜 白炭黑 全厂物料平衡方案 以 1 吨 氟化氢铵 为基准，全厂物料平衡如图 43 所示 ： 图 43 全厂物料平衡简图 自控技术方案 自控水平和主要控制方案 为了使生产平衡、安全、便于管理，自控仪表主要是 岗位就地 设置，控制仪表按工艺过程集中在相应的 工段内 ，以便于检测、控制和操作。 本项目是一 较 小 型企业，自控水平及控制方案在满足生产的前提，尽量采用简单 易行、安全可靠并便于操作的常规检测仪表 ，测控系统及故障保护系统。 仪表类型的选择 现场仪表种类和型号的选择应尽可能减少品种，以利于备品备件的采购及维护。 温度测量仪表 ● 就地温度测量 一般选双金属温度计 ● 集中温度测量 选分度号为 Pt100 铂热电阻 热电阻应符合 IEC751标准或选用热电偶 分度号根据工艺条件选择，热电尾气酸 吨 蒸 发 合 成 澄清池 反应 罐 液氨 吨 NH4HF2 吨 吨 吨 H2O 吨 偶应符合 IEC584 标准 压力测量仪表 ● 就地压力测量 一般选弹簧管压力表，对腐蚀性较强的介质应选用隔膜压力表 ● 集 中压力测量 均选用电子式仪表，二线制、 4— 20mA DC 标准信号。 压力和差压变送器均为智能型变送器 流量测量仪表 一般选用孔板配差压变送器，对腐蚀性的介质选电磁流量计。 根据工艺介质测量要求也可选用其它类型流量仪表。 对于原料和成品的流量测量使用高精度的流量仪表，气体流量应加温度和压力补偿。 液位测量仪表 一般液位测量选用差压式仪表，对腐蚀性的介质选用法兰式差压仪表，根据工艺要求也可选用其它类型液位计，储罐类选用浮标液面计。 固体物料一般用地衡式计量。 仪表防护 电子 /电气仪表应满足相应区域的防爆等级。 遵循 GB50058— 92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的要求。 电子控制系统应是本安型，以确保在危险区域与非危险区域电气的隔离。 现场安装的电子 /电动仪表应为全天候，符合 IP54（ IEC529）或以上等级。 以满足现场气候条件要求。 仪表信号： 4～ 20mA DC 仪表供电 仪表电源由电气专业提供双回路 220V 50HZ 交流电。 DCS， PLC 和一些重要现场仪表电源应由 UPS（不间断电源装置）提供 220V 50HZ交流电 源。 现场电 子式仪器变送器采用 24V DC 电源，可由 DCS系统提供。 UPS 应配用高性能蓄电池，蓄电池容量应考虑 30 分钟备用时间。 主要设备的选择 本项目设备选型按 2020 吨 /年 氟化氢铵 生产能力计算，生产天数按330 天计，全年按 8000小时计。 本项目主要设备有 蒸发器 、 反应 罐、 过 滤机 、离心机 ，环保设施、辅助设施 等。 选用的主要设备一览表见表 4— 1。 表 41 主要设备一览表 序号 设备名称 规格型号 操作条件 数量 材质 温度 （℃） 压力（ MPa） 容积（ M3） 物料 1 水池 φ 常温 常压 300 水 1座 砼 2 酸储罐 φ 3000 2020 常温 常压 15 尾气酸 4台 PP 3 液氨储 罐 常温 100 液氨 1台 16MnR 4 反应釜 φ 1200 1500 常温 常压 中和液 6台 PP 5 澄清池 8000 50003000 常温 常压 100 中和液 2台 砼＋ PP 6 过 滤机 HOL31000 常温 常压 白炭黑 沉淀 1台 组合 件 7 清液池 8000 50003000 常温 常压 100 中和液 1台 砼＋ PP 8 蒸发器 SWZ13505 6070 常压 氟化氢铵溶液 2台 组合 件 9 离心机 SS1000 常温 常压 氟化氢铵溶液 4台 组合 件 10 冷凝器 6070 常压 氨溶液 2套 组合 件 11 结晶机 SGJ400 常温 MPa 氟化氢铵溶液 3台 组合 件 标准化 本项目 为自主研发的新技术，具 有一定的创新性，但 各 生产 单元 是 较成熟的工艺，采用的大部分设备为非标设备，从结构形式上 有 反应器、换热器、贮罐 等，由于有 较 强腐蚀性，设备均需内衬 非金属材料 或 防腐材料。 对压力容器 设计制造应遵循《压力 容器安全技术监察规程》、《钢制压力容器》、 《钢制管壳式换热器》、 《钢制焊接常压容器技术条件》 及防腐 规范，对设备上的法兰、封头、人孔、视镜、液位计、工艺管道、管件、等零部件，采用国家或部颁标准。 5 原材料、辅助材料及燃料的供应 原材料供应 主要原料的品种、规格、年需求量、来源及运输条件。