曼海姆法生产硫酸钾产生的气体成分.docx
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曼海姆法生产硫酸钾产生的气体成分
曼海姆法生产硫酸钾产生的气体成分
第一章市场预测
第一节产品市场需求分析
一、市场供应分析
(一)国外市场供应现状
1、生产现状
硫酸钾是一种重要的基本化工原料,无机化工中用作制造碳酸钾、钾明矾等钾盐的原料,玻璃工业用作澄清剂,医药行业用作缓泻剂,香料生产中用作助剂,食品工业用作添加剂,以及用于生化实验中的血清蛋白检验,在农业上,硫酸钾是主要的无氯钾肥,也是农作物所需硫的重要补充来源。
对于那些只能施用硝酸钾、硫酸钾和磷酸二氢钾等无氯钾肥的忌氯作物来讲,目前应用最多的一种就是硫酸钾。
由于硫元素不仅能提高农产品产量,还能改善其品质,所以硫酸钾中的硫也是植物生长所需的重要营养元素。
但是,近年来由于施用的肥料中硫铵用量的减少,土壤中硫含量也相应的降低,导致部分地区出现缺硫征兆。
另外。
硫酸钾几乎可以和现有的所有肥料品种相混合,用于制造复混肥。
目前,世界硫酸钾的总装置生产能力为7000kt/a左右,而实际产量为6000-6500kt/a。
德国、比利时、美国、意大利是主要生产国,约占世界硫酸钾总产量的7O%-75%。
世界硫酸钾年总消费量在5800kt以上,并以4%~5%的年均递增率上升,主要消费在西欧和亚洲。
全球硫酸钾贸易量已超出5500kt/a.其中进口和出口各占50%。
2、全球主要生产企业(单位:
万吨)
公司名称
生产能力
占有率%
FessenderioHAM
100
14
德国钾盐公司
100
14
美国大盐湖
37
5.3
BeLorussiaSoligors
60
8.6
列海公司
30
4.2
Italkali
50
7
(二)国市场供应现状
1、生产现状
2005年,我国钾肥消耗量663万吨(折纯),其中硫酸钾消耗量300万吨左右,其中80%都依赖进口。
而据有关部门预测,到2010年,钾肥需求量将增加到929万吨(折纯)。
其中硫酸钾的需求量将高达500万吨左右。
届时,硫酸钾的缺口将更大。
目前,我国的钾肥品种主要是氯化钾、硫酸钾,硝酸钾也有一定产量,但比较少。
氯化钾工业主要分布在,硫酸钾工业分布较散,、、、、等地都有一些生产厂。
最近新疆罗布泊钾盐科技规划1200kt/a的硫酸钾项目,也将筹备600kt/a的硫酸钾项目。
2.国主要生产企业
目前我国硫酸钾主要生产企业装置概况(万吨)
生产企业名称
生产能力
新疆罗布泊钾盐科技
120(预计2009建成)
60(规划中)
伊力特化工
40(规划中)
青上
40
磷肥厂
20
精细化工
20
南风化工集团
10
齐化
6
金鑫
5
省矾山磷矿
4
二、市场需求分析
(一)国外市场需求现状
1、需求现状
2006年我国进口硫酸钾的主要供货商俄罗斯BPC和加拿大钾肥公司要求中国的合同价格上涨40美元(最终上涨25美元),2007年钾肥合同价格上涨5美元/吨,但是由于2006年俄罗斯的钾矿进水事件,导致今年俄罗斯对安全问题很重视,强制性对钾矿进行安全检测。
再加上2006年钾矿进水停产,导致俄罗斯钾肥的产量大幅下跌,因此,俄罗斯和加拿大钾肥供货商大幅上涨国际氯化钾的价格。
从2007年5月份开始,东南亚部分国家的到岸价已经上涨到260美元/吨,而中国的氯化钾70%主要依靠进口,因此,港口价格也大幅上涨。
目前氯化钾的港口价格已经涨到2030~2050元/吨,国际市场的硫酸钾也随之上涨。
此外,加拿大工人大罢工,直接影响硫磺的进口,导致国硫磺和硫酸钾的价格大幅上涨,硫酸钾成本进一步增加。
2、国外主要国家消费现状
国外硫酸钾消费基本以农肥为主,2007年年消耗量在580万吨左右。
(二)国市场需求现状
2005年,我国钾肥消耗量663万吨(折纯),其中硫酸钾消耗量300万吨左右,其中80%都依赖进口。
而据有关部门预测,到2010年,钾肥需求量将增加到929万吨(折纯)。
其中硫酸钾的需求量将高达500万吨左右。
第二节产品贸易
(一)国际贸易
目前,世界硫酸钾的总装置生产能力为7000kt/a左右,而实际产量为6000-6500kt/a。
德国、比利时、美国、意大利是主要生产国,约占世界硫酸钾总产量的7O%-75%。
世界硫酸钾年总消费量在5800kt以上,并以4%~5%的年均递增率上升,主要消费在西欧和亚洲。
全球硫酸钾贸易量已超出5500kt/a.其中进口和出口各占50%。
(二)进出口
目前硫酸钾国的生产力仅能满足国20-30%的需求,大部分都需要依靠进口才能满足需求,最近几年随着西部几个大型硫酸钾生产基地的规划,未来几年我国的硫酸钾产量会增加150万吨左右,到时能大大解决国硫酸钾紧的局面,缓和市场的供需,预计到2010年,国的硫酸钾缺口在300万吨左右,还有50%左右靠进口解决。
第三节价格现状与预测
近期硫酸钾市场呈现出一定的强势特征,硫酸钾价格随着氯化钾价格的上涨略有上涨,市场成交量也有所增加。
目前硫酸钾(50%K2O)的出厂报价大多为2500—2700元/吨,粒状硫酸钾(50%K2O)的出厂报价大多为2600—2800元/吨。
与前期相比,大部分厂家的出厂报价已经上调。
硫酸钾国的需求缺口还很大,不存在销售风险。
随着原料氯化钾价格上涨,硫酸钾价格上涨值得期待。
建议财务评价硫酸钾价格取2600元/吨。
第四节价格目标市场分析及营销策略
钾肥是促进农作物生长并提高其产量和质量的重要肥源之一,钾肥的主要品种有氯化钾和硫酸钾。
由于不少农作物(如烟草、土豆、葡萄、柑桔、甘蔗等)有忌氯作用,使得氯化钾的使用大受限制.而我国是一个烟草生产大国,种植面积已达50万化顷,仅此一项每年就需要硫酸钾(70-80)万吨,再加上柑桔、茶叶等农作物以及其他工业生产的需求,年需量高达180多万吨,占全国硫酸钾市场的40%。
第五节市场竞争力分析
一、成本优势
1)原料:
就近取材依托丰富的盐湖资源,丰富的钾盐含量。
2)能源:
丰富的煤碳资源和天然气资源。
3)联产优势:
硫酸钾生产与PVC生产相结合,实现了增氯不增碱发展PVC的模式,解决了硫酸钾联产盐酸销路不畅和PVC生产HCL受烧碱销售制约的难题。
二、工艺技术和装备优势
采用先进的曼海姆生产装置,消化,改进了青上,齐化的同装置工艺,生产工艺污染小,钾利用率。
联产PVC解决了HCL销路难的问题,符合国家增氯不增碱的发展方向。
三、市场优势
硫酸钾是无氯优质钾肥,适用于多种经济作物,尤其适用于忌氯作物,如烟草、水果、甜菜、甘薯等。
施此肥料,主要可提高上述作物的产量,并明显改善质量。
这些多是其他钾肥可以取代的,近年来,随着国家忌氯政策的出台,使得氯化钾的使用大受限制。
随着中国农业生产的持续高速发展,经济作物的种植面积不断增加,加之硫酸钾在农业增产中的作用已逐渐为广大农民所认识,国硫酸钾需求量以每年10%左右的速度增长,致使国硫酸钾市场一直供不应求,每年尚需从国外大量进口弥补不足。
中国硫酸钾工业已有相当规模,且技术多样化,通过进一步的消化吸收、改造,国开发的硫酸钾生产技术已达到国际先进水平。
随着国大型硫酸钾矿资源的发现和许多新上扩产新建项目的投产,国硫酸钾市场日趋繁荣。
第二章建设规模与产品方案
第一节建设规模
主体项目:
200kt/a曼海姆法硫酸钾
第二节产品方案
硫酸钾产品质量标准
硫酸钾
指标
标准
K2O/%
≥50
ZBG21006—89
CL/%
≤1.5
H2SO4/%
≤0.5
H2O/%
≤1.0
着眼于世界围硫酸钾供需矛盾的状况及我国现状,选择硫酸钾的生产工艺时应考虑以下几点:
(1)应采取因地制宜的生产工艺,利用易得的生产原料制取硫酸钾以提高经济效益;
(2)应采用环境污染小,无“三废”排出的生产工艺;
(3)同时还应该致力于在成熟工艺基础上开发能够易于工业化的新技术、新工艺,适应市场经济的要求,增强产品在市场上的竞争力,提高我国硫酸钾的产量;
(4)符合国家提倡增氯不增碱发展PVC的理念,解决了硫酸钾联产盐酸销路不畅和PVC生产HCL来源不足制约两大行业发展的难题。
第三章技术方案、设备方案和工程方案
第一节技术方案
一、生产工艺选取
(一)国外生产工艺及技术进展
目前国际市场上采用的主要生产方法为曼海姆法和硫酸镁复分解法,主要集中在美国、德国、比利时、意大利、芬兰、西班牙。
产量约占世界总产量的3/4。
曼海姆法是最古老的硫酸盐生产方法,l9世纪末由德国MannheimVereim首创,故称曼海姆法。
这种方法技术成熟,钾的收率高,但是物料的腐蚀性和磨蚀力很强。
同时单台设备生产能力低,维修工作量大,投资费用高。
目前国外最大的是比利时的FessenderioHAM公司,年产量为100万吨。
目前国大多数企业都是采用改进方法。
硫酸镁复分解法在国际上也比较流行,工艺设备比较简单,可建成规模很大的装置,投资相对较低,主要缺点是钾的收率低,一步法收率57%,二步法收率78%,只有在氯化钾来源充分且价格低廉的条件下才有竞争性。
且硫酸钾的优级品率低,副产氯化镁的排放和污染问题未能很好解决。
其中以德国钾盐公司(K+S),美国大盐湖(GSL)为代表,年产量分别为100万吨,37万吨。
其他复分解方法以硫酸钠制取硫酸钾的生产路线是最适宜的。
副产氯化钠可以作为工业用盐或食盐。
该工艺的特点是投资省、能耗低、无污染、原料的选择余地大,但生产过程中复盐不能充分分解,消耗还欠佳,很多单位在形成能力后产品质量有待提高。
而且这种方法的钾利用率小于60%,以俄罗斯BeLorussiaSoligors为代表。
年产量为60万吨。
综合比较,曼海姆法原料最普遍,硫酸市场货源充足,且很多厂本身就有硫酸装置,而且曼海姆法本身技术成熟。
(二)生产方法概述
曼海姆法工艺原理简单地讲就是利用非挥发性的硫酸同氯化钾反应,生成固体硫酸钾和气体氯化氢,氯化氢用水吸收,制得工业级盐酸。
通常化学反应是分二步进行的,第一步是生成硫酸氢钾,第二步是硫酸氢钾继续同氯化钾反应,生成硫酸钾和氯化氢。
第一步反应在常温下就可进行,并放出热量;第二步为吸热反应,通常500-600℃下才能完成。
KCL+H2SO4→KHSO4+HCL
KCL+KHSO4→K2SO4+HCL
反应所需热量由天然气在反应炉燃烧室燃烧提供,燃烧室温度为1000~1100℃,反应室温度在500~600℃。
曼海姆硫酸钾联产氯化氢气体的组成为:
w(HC1):
70%,w(空气)28.3%,w(H2SO4)=1.5%,w(KC1):
0.2%。
曼海姆炉联产氯化氢气体中的主要杂质有两类:
一类是易溶于水的无机盐和无机酸;另一类是不溶于水的空气。
对前一类杂质一般可用洗涤的方法除去,一般选择浓硫酸和浓盐酸作为洗涤剂;对于除去氯化氢气体中的空气,一般采用水吸收制得浓盐酸,再由浓盐酸中解吸出氯化氢气体的方法。
由于氯化氢和水形成共沸物,浓盐酸在蒸馏时只能部分获得氯化氢气体,同时产生大量恒沸组成的稀盐酸。
因此,本工艺采用解吸塔底恒沸组成的稀盐酸作为氯化氢气体的吸收液。
吸收获得的浓盐酸一部分作为氯化氢气体的洗涤液,一部分用作解吸塔的原料。
洗涤产生的混酸作为商品出售。
具体工艺流程如下
原料氯化钾破碎到l00%小于2毫米后,经计量后加进曼海姆炉中,同时浓硫酸(98%)也经计量后加进曼海姆炉中。
反应在曼海姆炉中进行。
曼海姆炉是一种外加热式机械炉,用各种特殊的耐火材料砖砌成,炉膛温度500-600℃左右,燃烧室温度为1000~1100℃。
炉膛设有一个底部传动的耙子,反应物料不断被传动的耙子由中央推向边缘,最后由出料口排出炉外。
温度约400℃的硫酸钾经冷却到100~150℃后送去筛分、破碎。
筛下成品硫酸钾用中和剂中和后送成品仓库。
筛上硫酸钾经破碎后即可做为返料返回