橡胶用不溶性硫磺可行性研究报告.docx
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橡胶用不溶性硫磺可行性研究报告
橡胶用不溶性硫磺建设项目
可行性研究报告
1总论
1.1项目概况
1.1.1项目基本情况
1.1.1.1项目名称：
1.1.1.2项目建设性质：
1.1.1.3项目建设地点：
1.1.2建设单位名称、性质、负责人
建设单位名称：
建设单位性质：
建设单位负责人：
1.2编制依据和原则
1.2.1编制依据
1.2.1.1对不溶性硫磺的调研报告；
1.2.1.2中国城乡建设研究所《建设项目经济评价方法参数》第二版；
1.2.1.3国家和行业的有关标准规范。
1.2.2编制原则
1.2.2.1认真贯彻、严格执行与本设计相关的现行国家、地方、部门、行业的法令、法规、标准、规范及规定；
1.2.2.2遵照“积极、稳妥、可靠、实事求是”的原则，采用先进可行、经济合理、运行可靠、国内领先的技术，减少项目投资，缩短建设周期；
1.2.2.3设备立足国产化，设备和材料均为国内采购和制造；
1.2.2.4充分利用厂区现有的有利条件，以减少生产辅助设施和公用工程的投资，提高整个装置的经济效益；
1.2.2.5合理利用厂区内场地和已有设施，在满足防火、消防标准规范的前提下，力求将总图、设备布置得经济合理；
1.2.2.6重视环境保护，做好安全文明生产，坚持“三废”处理的“三同时”原则。
1.3项目背景和建设理由
1.3.1项目背景
目前，我国大部分炼油厂、化肥厂、焦化厂、天然气净化厂都设有硫磺回收装置，从原油加工、氨合成、天然气脱硫和煤化工生产中回收硫磺的数量逐年增加，其产品硫磺质量较好，纯度高达99.9%以上，可广泛用于制酸、化学合成、染料、橡胶、建材、医药、冶金等行业。
但作为工业硫磺产品的价格低，通过对其进行深加工，增加其附加价值，开发目前国内市场前景广阔的不溶性硫磺产品，其市场价格是普通硫磺的10-15倍，不仅可以调整企业产品结构，延伸产业链和提高经济效益，同时还通过回收加工硫磺推进节能减排和循环经济，解决环境污染问题，对于实现可持续发展，建设环境友好、资源节约型企业也具有十分重要的作用。
1.3.2项目建设理由
1.3.2.1项目建设的必要性
20世纪30年代，美国STAUFFER公司首先取得制备中品位（50%～60%）不溶性硫磺的专利，40年代实现了工业化生产。
由于不溶性硫磺产生存在着燃烧、爆炸、静电、腐蚀、毒性等危险，所以至今只有美国STAUFFER公司经营。
70年代以后出现了高品位（90%以上）不溶性硫磺，并进一步形成充油性系列化产品。
目前国外只有少数几个国家（除前述者外，还有日本、印度、法国等）生产。
我国从20世纪70年代开始不溶性硫磺的研究。
北京橡胶工业研究设计院于1974年开始了不溶性硫磺制备技术研究，先后用水法（水介质急冷）、非水法（二硫化碳急冷）熔融法、气化法制出了含量为55%的产品，并于1977年在上海中试成功，对国内发展钢丝子午线轮胎起了很大的作用。
目前，我国仅沪、苏、鲁、豫等地的几家工厂少量生产不溶性硫磺，年产能力不足20000吨。
不溶性硫磺价格逐年上升，上世纪80年代美国的价格为每吨900美元，近年国际市场上售价为1600～1800美元。
经过多年努力，上海京海化工公司“三钱牌”、江苏钱桥产品已为国内市场所接受，正欲采取“非水法”生产工艺扩产。
如果在高稳定性方面有进一步突破，出口前景更加看好。
同时，子午胎的出口量也逐年递增，中国化工进出口总公司为扩大化工产品的出口已将子午线轮胎的出口列为重点发展的出口商品，届时，不溶性硫磺的需求量将以15%～18%的速度递增。
由于橡胶用硫化剂的需求量以每年平均20%的速度递大增，不溶性硫磺在世界上年耗20万吨，1998年国内用量约3000吨（包括低品位产品），至2005年国内需求量已超过30000吨。
因此，该产品具有很好的市场前景。
进行10000吨／年非水法不溶性硫磺产品开发具有很好的市场保证。
1.3.2.2项目建设的可行性
A）技术来源有保证
不溶性硫磺装置采用国内领先技术，工艺技术来源可靠、先进，生产操作一直都很稳定。
B）原料来源有保证
不溶性硫磺的主要原料为硫磺，我国具有丰富的资源，预计到2010年，石油炼化和天然气净化回收的硫磺就可超过250万吨。
1.4主要研究结论
1.4.1本装置拟建在现有厂区内，充分利用界区内的公用工程设施。
1.4.2本装置最终采用的工艺技术要做到先进可行、经济合理、运行可靠、国内领先、安全可行。
2市场分析与价格预测
2.1市场分析
2.1.1概述
普通硫磺在常温下为黄色固体，有两种同素异形体。
95.5℃以下为稳定的斜方硫（Sa），熔点为112.8℃，95.5℃以上为稳定的单斜硫（Sa），熔点为114.5℃。
这两种形态的硫均由S8环构成，但其晶格排列不同。
要获得常温下稳定的不溶性硫磺，通常采用“淬火”（即骤冷）操作，将高温硫熔体或蒸气所存在的化学平衡“冻结”，把不溶性与可溶性硫在高温下的质量比固定在常温下。
这就是制取不溶性硫磺的工艺原理，以及阻止不溶性硫磺向可溶性硫磺返原的物理方法。
不溶性硫磺的稳定性是衡量产品质量优劣的重要技术指标之一。
目前，国内外制取不溶性硫磺的方法主要有熔融法、气化法、接触法三种。
近年来，随着橡胶制品的不断发展，特别是子午线轮胎的发展，对不溶性硫磺的性能及质量指标不断提出新的“三高”要求，法国Micheline，日本Bridgestone，美国Goodyear等轮胎公司提出了不溶性硫磺质量分数≥95%，不溶性硫磺粒径分布≤63%，且能进行复配的高分散性能的要求。
同时，国内各大轮胎公司引进的子午胎生产线，也提出使用“三高”性能的不溶性硫磺的要求。
2.1.2国内市场分析预测
近年我国每年高温稳定性不溶性硫磺的进口量都超过10kt／a。
随着子午线轮胎迅猛发展，必将刺激和带动高温稳定性不溶性硫磺需求量的快速增长。
若国内目前需求量为80kt／a的轮胎橡胶硫化剂全部改用不溶性硫磺产品，则将使不溶性硫磺市场面临巨大缺口。
由于国内生产的不溶性硫磺稳定性不佳，耐高温性能较差，大部分产品无法满足全钢丝子午线轮胎生产的需要，因此国内部分需求主要仍依赖进口。
如果形成规模经济，并且在产品“三高”等方面有进一步的突破，国内产品在国际市场上将有很大的竞争能力。
此外，不溶性硫磺的优异性能也将使其在其他相关领域内的市场需求量呈逐年增长的趋势，市场前景广阔。
2.2原辅材料供求与价格预测
2.2.1原料
不溶性硫磺的主要原料为硫磺，我国具有丰富的资源，预计到2010年，石油炼化和天然气净化回收的硫磺就可超过250万吨。
因此，原料供应充足，运输非常方便，在周边地区就有供应。
2.3产品价格分析预测
不溶性硫磺价格逐年上升，上世纪80年代美国的价格为每吨900美元，近年国际市场上售价为1600～1800美元。
如果在高稳定性方面有进一步突破，出口前景更加看好。
2.4产品不溶性硫磺销售预测
由于橡胶用硫化剂的需求量以每年平均20%的速度递大增，不溶性硫磺在世界上年耗20万吨，1998年国内用量约3000吨（包括低品位产品），至2005年国内需求量已超过30000吨。
因此，该产品具有很好的市场前景。
进行10000吨／年非水法不溶性硫磺产品开发具有很好的市场保证。
同时，子午胎的出口量也逐年递增，中国化工进出口总公司为扩大化工产品的出口已将子午线轮胎的出口列为重点发展的出口商品，届时，不溶性硫磺的需求量将以15%～18%的速度递增。
3建设规模及产品方案
3.1建设规模
本次设计装置拟建规模分别为：
M装置5000吨／年，DM装置2000吨／年，CBS装置2000吨／年。
年操作时数为8000小时。
3.2产品方案
3.2.1产品品种
国际根据国内市场情况，本项目生产十二种规格的产品，其装置主要生产非水法不溶性硫磺干粉，可根据客户要求调配成相应规格产品。
同时利用副产结晶硫生产CS2。
具体品种如下：
1．6005型2．6005型
3.6033型4．7020型
5．7520型6.7720型
7．8010型8．8510型
3.2.2产品质量
由于本产品竞争对手为外国知名公司，客户大都为国际知名企业，因此，产品质量必须达到国际一流，故本产品参照化工行业标准（HG2525-93）及国际标准制定了企业标准（Q／HIS1-2004）：
项目
指标
HIS
85-10
HIS
80-10
HIS
75-20
HIS
70-20
HIS
60-33
HIS
60-10
外观
黄色不飞扬粉末
元素硫含量
95.0±1.0
90.0±1.0
80.0±1.0
80.0±1.0
67.0±1.0
90.0±1.0
不溶解性硫磺含量（占总硫含量）%≥
95.0
90.0
94.0
90.0
80.0
70.0
油含量%
10.0±1.0
10.0±1.0
20.0±1.0
20.0±1.0
33.0±1.0
10.0±1.0
酸含量
（以硫酸计）%≤
0.05
灰份%≤
0.15
加热减量（60℃4小时）%≤
0.50
细度［孔径（150）目］≥
99.5
高温稳定性（不溶解硫磺含量）%≥
80.0
3.3主要经济指标（不溶性硫磺以7020型计）
项目名称单位数量备注
（一）装置规模吨／年10000不溶性硫磺
（二）原材料
硫磺吨／年16000
天然气万m3／年880
其他化学助剂吨／年200
油品吨／年2000
（三）公用工程
水吨／年360000
电千瓦时／年8400000
蒸汽吨／年24000
（四）厂区占地亩80.63（界区内）
（五）运输量
运入吨／年182000
运出吨／年16000
（六）车间定员人200
（七）厂房面积平方米25175
（八）总投资万元5280
（九）年销售收入万元8390.45
（十）年总成本万元5140.00
（十一）年利润万元1838.88
（十二）年税金（增值税）万元666.00
（十三）建设周期月24
（十四）财务分析（静态）
投资收益率%35
投资回收期年3
4工艺方案及设备方案
4.1工艺方案
4.1.1工艺技术方案选择
一、技术方案选择依据
目前，橡胶用不溶性硫磺的工业生产方法有两种，即水法和非水法。
从工艺先进，质量可靠，产品规模等角度考虑，我们主要采用非水法生产高品位产品。
非水法生产技术要求高，但此工艺具有生产连续、产品质量可靠等优点。
而水法系统则用于生产低含量产品。
本报告只讨论非水法生产系统。
我们采用的非水法技术系自主研发而来的，是经过多次反复实验开发成功的，且经过了几年的生产实践，证明该工艺先进，产品质量稳定，具有国际一流水平，为国内首创。
二、一步法（非水法）制备不溶性硫的主要工序
1．硫磺原料加温熔化：
将硫磺原料置于熔融、加热升温设备中，加热至500-700℃，使其成为液态硫。
2．二硫化碳冷却萃取：
将温度为500-700℃的液气态流及不断循环的温度为-10-0℃的低温二硫化碳同时通入合成器，低温二硫化碳将高温液气态硫突然冷却并萃取其中的可溶性硫，得到冷却的不溶性硫磺。
3．干燥：
将工序2中的已冷却的不溶性硫连同已萃取的可溶性硫同时进入干燥器，含可溶性硫的二硫化碳从干燥机的排液管排出，留下不溶性硫，在干燥器的夹套中不断通50-80℃热流体进行隔离加温将不溶性硫干燥；从干燥器中排出的二硫化碳进入再生处理器，经再生处理回收二硫化碳进入低温装置降温至-10-0℃返回到工序2中的合成器内循环使用进行冷却萃取。
4．粉碎：
将工序3中所得的不溶性硫磺进行粉碎，然后过筛，得到不溶性硫磺半成品。
三、非水法不溶性硫磺工艺流程简介
流程说明：
熔硫用间接蒸汽加热熔融，经天然气加热炉加热，将温度升至700℃使其转变为气态硫，经过合成器、干燥器中的液体二硫化碳淬冷、洗涤、过滤、干燥后得半成品，半成品经粉碎、过筛和充油后包装入库。
含可溶性硫的母液进入再生塔回收二硫化碳，并通过循环或直接进入干燥罐循环使用（水法生产则由汽化罐出来的高温硫经合成器用水冷却，进入水池冷却后的产品用烘房烘干，然后粉碎过筛，充油包装入库）。
4.1.2物料平衡
反应系统物料平衡
入项
出项
物料名称
流量（kg／h）
物料名称
流量（kg／h）
硫磺
2222.22
不溶性硫磺
1111.11
平衡率：
50%
4.2主要设备选择
4.2.1主要设备的选择说明
设备全部采取高温高压，即用现已成熟的管道加热法，提高喷料温度，同时相应提高产品熔点，增大收益率。
4.2.2主要设备能力
1、融硫槽（1台）：
每天可熔硫60吨。
2、加热炉（4台）：
加工硫磺54吨，每天可加压升温8批。
3、干燥罐（12台）：
半成品得量26.70吨，每批3.33吨，每天8批。
4、再生塔（4台）：
蒸发能力3吨／台．h，每天以20小时计，蒸发量240吨。
5.、再生换热器（4台）：
冷凝能力3吨／台．h，每天以20小时计，可冷凝CS2吨。
6、气流粉碎机（2台）：
粉碎能力0.7吨／台．h，每天以20小时计，每日可粉碎28吨。
7、充油机（2台）：
每天可充油40吨产品。
4.2.3主要设备表
要达到10000吨／年生产能力，主要工艺设备如下表
序号
设备名称
单位
数量
1
溶硫槽
台
1
2
加热炉
台
4
3
卧式干燥器
台
12
4
二硫化碳循环罐
台
8
5
再生塔
台
4
6
再生冷凝器
台
4
7
二硫化碳冷却器
台
4
8
氨压机
台
3
9
气流粉碎机
台
2
10
再生冷凝液储罐
台
3
11
二硫化碳储罐
台
3
12
真空泵
台
3
13
二硫化碳冷凝器
台
12
14
凉水塔
台
2
5主要原材料、辅助材料的供应
5.1原料和辅助材料的规格
名称
规格
硫磺
一级品
二硫化碳
合格品
其他化学品
油品
包装袋
一级品
6自动控制
6.1遵循的标准和规范
《中国石油天然气集团公司建设项目可行性内容和深度的规定》
中油计字[2003]第518号
《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》SH3063-1999
《石油化工企业自动化仪表选型设计规范》SH3005-1999
《石油化工仪表供电设计规范》SH/T3082-2003
《石油化工仪表接地设计规范》SH/T3081-2003
《石油化工仪表管道线路设计规范》SH/T3019-2003
6.2设计依据
6.2.1业主对该项目的设计要求。
6.2.2工艺设计专业提出的自控设计条件。
6.3设计范围
本设计范围为不溶性硫磺装置新建仪表的自控设计。
6.4自控方案
本厂区生产火灾危险属甲类，二硫化碳是易燃易爆的有毒品，沸点为46.3℃，在空气中的爆炸极限为1.50%～50.0%，属甲类；硫磺属乙类易燃固体。
7厂址选择
7.1建厂条件
7.1.1厂址自然地理条件
7.1.1.1厂址地理条件
7.1.1.2地形、地貌条件
7.1.1.3气象条件
7.1.2社会经济状况
7.1.3公用设施状况
水、电、汽等公用工程来源依托工业园区内的现有设施。
7.2土地条件
7.2.1土地使用现状
7.2.2征地、拆迁及占地面积：
本装置是在现厂区内进行的新建项目，故不需征地，装置占地面积为平方米。
7.3施工条件
本装置是在工业园区内新建，施工用水、电、气、通讯等设施均可依托园区内设施，施工及管理都很方便。
8总图、储运及土建
8.1总图
8.1.1装置总图
8.1.1.1平面布置
a）装置组成
本装置主要生产设施由不溶性硫磺装置的主框架及仓库等组成；辅助生产设施有综合楼等组成，其余辅助生产设施均依托原有设施。
b）布置原则
1、符合防火、防爆、安全、卫生、环保等规范、规定的要求。
2、满足生产工艺要求，做到工艺流程顺畅，避免迂回往复，使管线短捷。
3、尽可能采用联合、露天布置，缩小占地，节约投资，方便管理。
4、结合风向、地形等自然条件，因地制宜进行布置，使多数建构筑物有良好的朝向；合理布置通道内的管线、管廊、道路、绿化占地。
5、避免新建装置对老厂原有装置带来不利影响。
6、充分发挥依托老厂优势，尽可能利用原有设施，以节约投资。
c）布置图:
见最后
d）绿化方案及指标
本装置是化工生产区，根据生产性质、特点选择一些消音、吸尘的树种，沿道路两侧布置，并在装置区空旷处种植草坪及低矮花卉，办公楼附近和厂房的出入口是布置重点，除布置草坪、花卉外，布置一些移动式花盆，以美化、绿化装置区。
本装置建设是在现有厂区内进行的，绿化布置还将根据厂区统一规定进行。
8.1.2设计中采用的标准、规范
《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92（1999年版）
《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）
《石油化工企业厂区总平面布置设计规范》SH3053—93
《石油化工厂区竖向布置设计规范》SH/T3013—2000
《石油化工企业厂内道路设计规范》SH3023—1990
《石油化工总图运输设计图例》SH3084—1997
《总图制图标准》GB/T50103—2001
《中华人民共和国安全生产法》
《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》（劳动部令第3号）
《生产设备安全卫生设计总则》（GB5083-1999）
《工业企业厂内铁路、道路运输安全规程》（GB4387-94）
《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）
《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87，2001年版）
《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
《工业场所有害因素职业接触限值》（GBZ2-2002）
8.2工厂运输
8.2.1工厂的主要物料运输量为：
1．硫磺16000吨／年（供应商包运到）
2．不溶性硫磺10000吨／年
3．二硫化碳6000吨／年
4．其他化学品200吨／年
5．油品2000吨／年（供应商包运到）
运入量为18200吨／年，运出量为16000／年。
其中本企业承担不溶性硫磺10000吨和二硫化碳6000吨的运输量。
厂区交通状况良好，可以满足运输需求。
8.3土建
8.3.3.1建筑物
本工程的建筑物主要由主装置、办公楼、仓库等部分组成。
8.3.3.2构筑物
本工程的构筑物管架、设备基础、储水池等部分组成。
9公用工程及辅助生产设施
9.1给排水
9.1.1设计范围和原则
9.1.1.1设计范围
不溶性硫磺装置范围内的给排水系统、循环水系统、消防系统。
9.1.1.2设计原则
a.充分利用现有设施，节省投资。
b.尽量少用新鲜水,多用循环水,减少直流水用量,以达到节水、节能的目的。
c.设置安全可靠的消防设施，以保证安全生产。
d.排水清污分流，以减少化学污水的排放量。
9.1.2给水
工厂年用水量为360000另方面，由于用水量较小，化工园自来水供水系统能满足用水需求。
厂区将建成循环水冷却水系统一套，同时兼作消防用水水源。
9.1.3循环水系统
循环水主要用于工艺生产冷却用水。
9.1.4排水
9.1.4.1生产污水
工厂废水年排放量约36000立方米（含雨水），其主要是冷却水、生活污水、地面冲洗水即雨水，基本无毒。
厂区内将建成循环冷却水系统，将冷却水循环使用。
将厂区排水沟接入化工园区排污管网，将生活污水、地面冲洗水等排至化工园区排污管网系统。
9.1.4.2污水处理方案选择
1）处理原则
a遵守有关的法律法规、标准规范，编制本方案。
b选用运行安全可靠、经济合理、简洁高效的工艺流程，尽可能减少占地、基建投资和运行费用。
c积极稳妥地选用先进可靠的污水处理新技术、新工艺和新设备，确保处理后的污水达到工业园排放标准。
2）流程简述
不溶性硫磺装置产生的废水和被污染的装置内初期雨水，该污水经暗沟搜集统一进行预处理。
污水量最大为15.3m3/h。
其流程如下：
生产污水污水处理装置水封井排入工业园区污水处理系统
3）接收水体的选择与环保评价
由于将本装置污水进行生化处理，经处理COD值≤500mg/L后送往污水处理系统。
故对环境的影响较小。
9.1.5主要节水措施
装置中用水尽量采用循环水，提高水的重复利用率。
9.1.6设计中采用的标准规范
《室外排水设计规范》GBJ14-87（1997年版）
《室外给水设计规范》GBJ13-86（1997年版）
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）
《建筑灭火器设计规范》GB50140-2005
《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92（1999年版）
《污水综合排放标准》GB8978-1996
《石油化工企业污水处理设计规范》SH3095-2000《石油化工企业给水排水设计规范》SHJ34-91《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-97《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338-2003
9.2供电
9.2.1电气设计说明
9.2.1.1概述
a）装置简介
本工程装置为新建，根据用电负荷状况，需要新建一座变电所。
b）设计范围及分工
本项目电气部分的设计内容包括：
1）新建一座变电所的设计；
2）装置的动力、照明、防雷、接地设计；
3）高低压供电线路（包括电缆桥架）的设计。
c）用电负荷、负荷等级及对电源的要求
1）用电负荷
工厂配备两台1000KVA变压器，连接化工园区供电网。
工厂总装机容量1500KW，为三类用电负荷。
公司新建配电屏，各生产产房新建配电室、控制室，所有动力分片集中管理，现场仅设防爆操作按钮。
供电完全能够满足。
9.2.1.2防雷、接地（包括静电接地）系统设计
1）工艺装置区建筑物、构筑物的防雷分类及防雷措施，均按《建筑物防雷设计规范》（GB50057－1994）（2000版）的要求进行设计，防静电措施均按《石油化工静电接地设计规范》（SH3097－2000）的要求进行设计。
2）接地系统由电力系统工作接地、电气设备保护接地、防静电接地、防雷接地和计算机接地等组成。
3）为防止静电和二次雷击，工艺管架（或管道）、罐、泵以及有可能产生静电的储存爆炸危险气体的容器都按规范要求可靠接地，防静电接地电阻不大于100Ω。
4）本装置为10区爆炸危险场所，属于第二类防雷建构筑物。
非爆炸及火灾危险场所属于第三类防雷建构筑物，在各类防雷建构筑物的防雷设计中，采取防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施。
防雷接地装置的接地电阻值满足设计规范要求。
9.3供热、供气
现化工园区建有一火力发电厂，年产蒸汽100万吨，可向园区内所有企业集中供气。
公司年用蒸汽量为2.4万吨，只需建设蒸汽管网，向各用汽设备供气。
供蒸汽能满足需求。
9.4分析化验
新建分析化验室。
10消防
10.1装置概况
公司压力容器等设施严格按有关规程和规范进行设计，以防爆炸事故的发生。
凡具有爆炸危险性的场所，电器设备
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