金川冶炼硫酸转化无氯氮肥项目可行性研究报告(编辑修改稿)

金川冶炼硫酸转化无氯氮肥项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

昌火车站运力有限，外运受到限制，这给金川公司产业扩张和金昌市经济发展造成了巨大的压力。 金化集团纯碱生产中副产大量氯化铵（ 20 万吨 /年），氯化铵作为一种氮肥，其中的元素氯并没有得到有效利 用，而且在盐碱地区长期施用易造成土壤板结，在经济作物上施用还会造成农产品品质低下等问题。 另一方面，金川公司 40 万吨 /年烧碱项目副产的氯还不能满足新川公司发展 PVC 产业的需求。 针对这一情况，四川大学化工学院于 20xx 年进行了硫酸转化氯化铵的实验室研究，其目的是为了获得宜于在西北地区施用的无氯氮肥硫酸铵和可用于 PVC 生产的、高附加值的无水氯化氢，实验研究获得了满意的结果。 基于上述研究成果，四川大学化工学院进一步开发出硫酸低温转化氯化铵制备硫酸氢铵和氯化氢，硫酸氢铵再氨化制备硫酸铵的工艺技术。 该技术还可以进一步 扩展，将硫酸氢氨与磷酸、硫酸氢钾等原料混配，然后氨化，可以直接制取高浓度氮磷钾复合肥。 通过以上分析可以看出，硫酸转化氯化铵项目的开发，有助于解决困扰金昌市工业经济发展的三个难题： 就地消化硫酸，避免大量硫酸的铁路外运； 解决氯化铵在西北地区销售难问题，转化所得硫酸铵极易在当地销售和施用； 金川公司烧碱项目提供的氯化氢有限，为规模发展 PVC， 新川公司需要外购大量氯化钾和氯化钠 以提供氯源，从而产生了新的运输和副产品销售问题。 因此，本项目的立项符合金昌市循环经济发展要求，对金昌产业结构的稳定运行有重要意 义。 基于四川大学的小试研究成果，应尽快开展该项目的中间试验工作，为工业装置的建设奠定坚实可靠的基础。 金昌地区相关化工产品的生产 现状 1）氯化铵的生产现状 氯化铵是金化集团采用联合制碱法生产纯碱时的副产品，氯化铵产品有粉状和颗粒两种规格。 联合制碱法的原料是食盐，氨气，二氧化碳和水。 联碱法分两个过程，第一个过程为纯碱的生产过程，第二个过程为氯化铵生产过程，反应方程式如下： NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3→Na2CO3+H2O↑+CO2↑ 因此，氯化 铵是纯碱工业的联带产品，每生产一吨纯碱约副产一吨氯化铵。 近年来由于纯碱产量的不断提高，氯化铵的产量也逐年增加。 20xx 年我国氯化铵产量为 400 万吨， 20xx 年约为 590 万吨， 20xx 年 624 万吨，预计 20xx 年将达到 760 万吨。 由于多种因素特别是金融风暴的影响，氯化铵的销量和价格自去年以来呈下降趋势，出现了产大于销的局面。 反过来，氯化铵的滞销也严重制约了纯碱产业的发展。 目前，我国氯化铵的消费主要是以铵氮的形式加入复合肥，适用于水稻、小麦、棉花、麻类、蔬菜等作物，但是对少数的农作物如对干旱少雨地区以及对氯 离子敏感的作物（如烟草、橙、桔、甘蔗等经济作物）不宜使用，因为氯根会降低农产品品质，并缩短农产品的保质贮藏时间。 所以对这些作物宜使用硫酸铵、尿素等无氯氮肥。 而且，氯化铵作为氮肥只利用了其中的氮元素，有价值的氯元素却被白白浪费掉，还可能对土壤造成不良的影响。 2）硫酸的生产现状 硫酸是有色金属冶炼过程的重要副产物之一。 近年来在甘肃金昌地区，由于金川公司有色金属产量不断提高，其副产物硫酸的产量也相应显著增加，预计今年硫酸产量将达到 200 万吨。 硫酸难储存，它的销路直接对有色金属产业的发展产生极大的影响。 因此，能够 大量消化硫酸的项目是金昌地区较好的发展项目，这种项目无疑会对新产品生产企业和金川公司的扩大生产起着巨大的相互促进作用。 本项目的目标，是以滞销的氯化铵和有色冶金工业中生产的硫酸作原料，生产 PVC 项目所需的附加值高的无水氯化氢，生产市场适应性强经济效益好的无氯氮肥或复合肥。 同时，本项目没有废物排放，符合环保要求。 因此，本项目具有显著的经济和社会效益。 3）无水氯化氢的生产现状 无水氯化氢的传统来源 包括： 苯和其它碳氢化合物氯化的副产品，在氯气氛中燃烧氢、甲烷或水煤气也可以生产氯化氢 ，副产盐酸浓缩后解析等。 目前 ，正在开发转化的氯化氢的生产方法有：利用纯碱工业的副产品氯化铵做原料，转化生产氯化氢。 方法之一是以氧化镁为中间介质（催化剂），在一定温度下使氯化铵分解为氯化氢和氨气，反应方程式如下： 在不同的反应阶段分别净化处理收集气体，分别得到氨气和氯化氢气体产品。 此工艺可以利用氯化铵中的氨和氯，但生产过程的操作复杂，投资成本很高，不利于产业发展。 方法之二是用氯化铵和硫酸反应生产硫酸铵及盐酸的工艺。 其工艺过程为： (1)将浓度为 20～ 95%硫酸投入反应釜中，待升温至 20～120℃时，加入氯化铵，氯化铵与硫酸 的摩尔比为 1： 1～ 6； (2)上述反应生成物中的氯化氢气体在负压下，被导出送入吸收塔内进行回收，在经水吸收工序后，最终制成成品盐酸；而反应釜中的硫酸铵经冷却、结晶、过滤，最终制成成品硫酸铵。 该工艺的优点是：能耗低，投资成本不高，环境污染小，制成成品利用价值高。 该工艺的缺点是：(1)直接从反应釜中结晶分离硫酸铵的技术难度大，因为反应液始终呈较强酸性，硫酸铵难以结晶；（ 2）反应液浓度较稀，难以得到很高300― 350℃ 2NH4Cl＋ MgO MgCl2+NH3+H2O 500― 600℃ MgCl2＋ H2O MgO+2HCl 的氯化铵单程转化率；（ 3）反应液浓度较稀，产品硫酸铵的质量不稳定，含氯指标难以达到要求；（ 4）母液中的水分没有蒸发 就重新投入反应釜中循环使用，因而会使生产系统中的水分累积越来越多，最终将无法连续生产。 因此，该工艺还有许多地方有待改进、提高和完善。 四川大学化工学院在这方面做了全面扎实的进一步研究和实验工作，取得了进行技术转化的第一手丰富资料，获得了实质性的小试技术成果。 甘肃金昌地区的氯碱行业能够副产一定量的液氯，能够解决一部分 PVC 原料，但供应量远远不够。 中试项目建设 的意义 我国西北地区的经济发展相对落后和迟缓，为了迎头赶上，首先要立足于地区实情，充分利用好本地资源。 做大做强在区域经济发展中具有举足轻重作用 的、发展前景广阔的相关产业，应是经济工作的重点。 有色冶金是金昌地区的支柱产业，也是国家保护发展的重点产业。 消除制约有色冶金产业发展的瓶颈是金昌经济工作的重中之重。 本项目完成实施并建成规模化生产装置后，能大量消化有色冶金产业的副产硫酸，为有色冶金产业的发展疏通“肠梗”；能大量消化纯碱产业的副产氯化铵，为纯碱产业的发展带来新的生机；能够为PVC 产业提供廉价充足的原料供应，为塑料产业的发展“加油”。 本项目完成实施并建成规模化生产装置后，能够副产大量的、适合西北地区的土壤施用的无氯肥料，为整个西北地区提供价廉物 美的 优质肥料，为西北农业的发展提供坚实可靠的保障。 本项目完成实施后，将建成产能大、技术水平高、基本无环保和安全问题的工业化示范装置，使金昌经济参与到全国乃至国际大舞台的竞争中去。 项目 投资的必要性 目前， 金川公司有色冶炼副产大量硫酸，近期硫酸产量将达到200 万吨 /年，硫酸是危险化学品，且金昌火车站运力有限，外运受到限制，这给金川公司产业扩张和金昌市经济发展造成了巨大的压力。 另一方面，金川公司 40 万吨 /年烧碱项目副产的氯还不能满足新川公司发展 PVC 产业的需求，尚需开辟新的氯源。 同时，金化集团纯碱 生产中副产大量氯化铵（ 20 万吨 /年），氯化铵作为一种氮肥，其中的元素氯并没有得到有效利用，而且在盐碱地区长期施用易造成土壤板结，不适合西北地区的土壤施用，必须长途外运销售；而且氯化铵价格低廉，效益低下，市场前景暗淡。 金川公司、金化集团是金昌市举足轻重的企业，为了保证两家企业的健康快速发展，促进金昌经济的整体繁荣，投资建设本项目势在必行。 目前存在的主要问题及解决问题的建议 投资建设本中试项目 ，能否产生预期的经济和社会效益，关键在于是否能够解决好以下问题： 1）本项目的产品除了自用的氯化氢外，还要副 产大量的硫酸铵或高浓度复合肥， 最重要的，就是 要 迅速开拓 这类产品的市场，保证产品一出来就能迅速 占领市场。 2）与所有新技术一样，在生产转化 的 过程中 ， 可能会遇到一些问题。 在这方面，作为技术开发方的四川大学化工学院，已对技术转化过程中可能出现的问题进行了深入的研究和论证，从理论到实践进行了详细、全面的分析，对可能碰到的问题提出了具体的解决办法，而且在试验装置上反复进行了试验，确保提出的方案是最佳有效的方案。 在项目开始实施过程中，技术专家组和厂方技术人员将定期开会碰头，对项目建设过程中出现或可能出现的问题进行分析 讨论，及时修正原技术方案中不合理的地方，确定最佳的解决方案，保证项目的顺利实施，为建设规模化生产装置奠定坚实可靠的技术基础。 2 市场分析 本项目所涉及的物料包括 ： 原料 —浓硫酸、氯化铵 ，产品 —无水 氯化氢、硫酸铵。 为了保证项目 的正常实施 ，在对产品进行必要的全方位市场分析的同时，还必须对相关原料的供应市场 （或来源） 进行系统的分析，以保证在项目 实施 过程中稳定的 原料保障，使项目始终保持很强的市场 竞争 能 力。 原料市场分析 生产原料 本项目 的生产原料有 浓硫酸、氯化铵。 以上 所述的原料，在 金昌地区已 形成规模化生产， 产品质量能够满足本项目的工艺要求，能够就地解决本项目所需的原料供应。 浓硫酸的 市场分析 金昌市 金川公司的有色冶炼过程中副产大量浓硫酸。 公司正在扩建之中，近期浓硫酸产量将达到 200 万吨 /年，外销压力很大。 因此，本项目的硫酸供应没有问题。 氯化铵的市场分析 金昌市金化集团的纯碱生产过程中副产大量氯化铵，基本产能为20 万吨 /年，外销压力也很大。 因此，本项目的氯化铵供应没有问题。 生产成品 的市场分析 本项目 的 生 产 成品 有 无水氯化氢、硫酸铵。 无水氯化氢的市场分析 无水氯化氢的用途及包装、储存 无水氯化氢的 用途 ： 无水氯化氢 是有毒、无色的液化压缩气体，暴露在空气中会放出浓烟。 冒烟是氯化氢同空气中的水蒸汽反应的结果。 烟的量随空气中湿度的增加而增加。 在 70186。 F 时，它的蒸气压是613 psig。 它有一种另人厌恶的酸味，在浓度为 5 ppm 或以下可以察觉到。 在无水状态氯化氢没有腐蚀性。 它对水有巨大的亲和力，同水反应生成强腐蚀性的氢氯酸。 使用氯化氢的系统要避免接触水蒸汽。 氯化氢有许多用途，包括橡胶的氢氯化反应、药品生产、在金属生产中作为镶巴 比合金焊剂、纺织工业中用于除棉籽和毛线的回收、汽油精制、有机和无机氯化合物的生产、半导体生产中作为蚀刻剂。 无水氯化氢的 包装储运 ： 根据用户要求的量，使用高压钢瓶或管道拖车来运输和储存氯化氢。 容器的设计和制造是按照相应的压力和温度所适用的法规和规范。 钢瓶的制造依照交通部的规定，该规定指定了建材、制造和测试方法、允许填充的产品以及其它细节。 钢瓶是中空的管道，封闭的底部是凹入的，这样可以直立起来。 另一端是锥形开口，车有螺纹，以便安装阀门。 锥状顶端装有带螺纹的颈环，可以安装保护性的钢瓶帽。 氯化氢还可以储存在装有 刹车的可以容纳 600 磅产品的大钢瓶（称为 “Y”钢瓶）里。 钢瓶阀门配备有汲取管。 根据定位，可以提取气体或液体。 当阀门排气口面朝上时，可以提取蒸气。 当阀门排气口朝下时，可以提取液体。 无水氯化氢产品 的 生产现状及市场分析 国内无水氯化氢生产能力 目前，国内无水氯化氢的年产量见下表： 来 源 产 量， kt/a 备 注 碳氢化合物氯化副产 20xx 氯气与氢气、甲烷或水煤气燃烧化合 4000 其他来源 600 无水氯化氢产量合计 约 6600kt 国内无水氯化氢产品的消费结构 目前，国内无水氯 化氢产品的消费结构见下表： 消费领域 消费量， kt/a 备 注 塑 料 3000 制 药 100 冶 金 20xx 无机盐 1000 轻 工 100 年消费需求合计 约 6200kt 通过对国内无水氯化氢产需数据的分析对比，我们可以得出以下结论： （ 1）目前，国内市场的无水氯化氢产品略有过剩； （ 2）无水氯化氢的性质特殊，存贮转运不便，生产方法受原料来源和原料种类的制约程度严重。 因此，虽然无水氯化氢的市场总体饱和，但在局部区域、部门，尤其是交通不便、经济欠发达地区，仍 然会较长时间存在无水氯化氢产品供应紧张的局面。 本项目生产的无水氯化氢为新川公司自用，而且供应仍然不足。 因此，无水氯化氢的消化不存在任何问题。 硫酸铵的市场分析 硫酸铵性质： 硫酸铵分子式是 (NH4)2SO4，又称硫铵，农业上有时称作肥田粉。 纯品为无色斜方晶体，易溶于水。 密度。 加热时分解失去氨，成为酸式盐。 513℃时完。