新建3万吨年硫化钠项目可行性研究报告文档格式.docx
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表2-2工业硫化碱产品质量标准
指标名称
指标（工业品）
1类
2类
3类
优等品
一等品
合格品
硫化钠（Na2S）％≥
60.0
65.0
亚硫酸钠（Na2SO3）％≤
2.0
－
硫代硫酸钠（Na2S2O3）％≤
铁（Fe）％≤
0.03
0.12
0.20
0.003
0.005
0.08
碳酸钠（Na2CO3）％≤
3.5
5.0
3.0
4.0
注：
1类为普通硫化钠（俗称红碱）；
2类为低铁硫化钠（俗称黄碱）；
3类为高含量硫化钠。
3）建设内容及项目组成
本项目由主体工程、公用工程及辅助工程组成。
本项目建设五条生产线及煤气管道，每条生产线年产1万吨工业硫化钠，投入运行后可达到5万吨/年的生产能力。
项目主要建设内容包括：
⑴厂区修建生产车间及原料房，平式气化沸腾炉5座及其配套设施。
⑵一条煤气管线采取新设管架或地埋式敷设。
4）平式气化沸腾炉的简介
本投资项目所采用的生产硫化钠的主要设备“平式气化沸腾炉”是吸取了反射炉、长转炉、短转炉的优点和长处，而又不同于传统的这一系列的煅烧炉。
“平式气化沸腾炉”是采用专利技术（专利号：
201010242257.X），其特点在于以下几个方面：
平式气化沸腾炉是完全根据其燃料为气体的特点而设计和改进的，其吸取了反射炉的低投资、维修成本少、运行成本便宜；
长转炉的连续化生产、热效率高；
短转炉的工艺易控制、消耗定额低的优点。
⑴进料方式：
采用机械化设施由炉顶将硫酸钠加入炉内，⑵炉内采内高压气体和机械翻滚原料的办法让原料均匀受热，⑶沸腾炉采用长转炉的长度让余热得到充分利用，⑷炉后放置浓缩锅让剩余热量发挥到极限，⑸还原方式采用气体还原和白煤还原相结合的方式让成本更低，⑹出炉方式采用气体搅拌出炉为主，人工辅助出炉为辅。
同时又避免了反射炉因其转化率低，热效率不高，劳动强度大。
长转炉工艺条件不易控制，经常出现炉膛环形粘结和温度过高料稀放汤等现象，由于连续熟化，产生大量的碱雾，再加上碱尘，污染严重，投资大，消耗指示非常高，维修次数频繁，修炉的难度大，钢材、耐火材料的消耗大，且因其长径比大，为避免机壳的变形而不能长时间停机。
短转炉不能连续出料和浸取，又由于炉子短尾气无法得到充分的利用，耐火材料相对较高，维修时间较长等缺点。
综上所述平式气化沸腾炉的生产方法必将会引发硫化钠产业的革命，以后的硫化钠生产方式将以沸腾炉为主导，其它的生产方式因其成本的原因将逐步被淘汰。
第三章项目投资及占地面积
项目投资800万元。
项目厂区占地面积6000平方米。
3.1.主要设备配置及原辅料、动力消耗
3.2．主要设备配置
项目投入运行后，主要生产设备清单见表3-1。
表3-1项目主要设备清单
序号
设备名称
单位
数量
规格、型号
1
平式气化沸腾炉
台
3
N360×
1200
新增
2
化碱器
套
N230×
100
洗渣器
4
浓卤器
∠150×
180
5
浓缩锅
9
N220×
450
6
制片桶
∠1800×
140
7
制片机
D320
8
水冷式助渣板阀
15
循环水助冷装置
10
煤气阻燃装置
11
煤气自动控制装置
12
出料车
30
13
上料装置
14
卤水专用运输泵阀
制片机水冷自动装置
16
蒸发锅
D4500
18
离心机
S2800
3.3．项目原辅材料、动力消耗及原辅材料成分
1）项目原辅料及动力消耗
项目投入运行后，建设三条生产线，每条生产线年产10000吨工业硫化钠，建设项目的主要原材料、燃料及动力消耗见表3-2。
表3-2建设项目主要原材料、燃料、动力消耗量
类别
名称
用量
来源
原辅材料
固废硫酸钠（硫酸钠68%）
t/a
50000
攀宏公司
白煤（固定碳70%）
2000
外购，生产用
燃料、动力
水
m3/a
30000
园区
电
Kw/a
10万
煤气
3000万
川投公司
2）原辅材料成分分析
①固废硫酸钠
项目所用原料固废芒硝为攀宏公司所提供，其产生的芒硝成分见下表。
表3-3硫酸钠主要成分
项目
Na2SO4
H20
指标值
90%
10%
②白煤
白煤来源于***的低硫煤，根据建设单位提供数据，其煤质如下：
表3-4白煤煤质分析
总固定碳
灰分
挥发分
水分
硫
其他
≥70%
≤15%
≤10%
≤4%
≤0.50%
②燃料性质
·
生产燃料：
本项目生产过程中所用燃料为川投公司的黄磷尾气，其成分比例见表3-5。
表3-5煤气组成成分
CO
H2
发热值
85%
15%
28000大卡
3.4．劳动定员及生产制度
劳动定员：
工程建成后配置员工每班18人
生产制度：
采取8小时工作制，年生产300天，实行3班倒工作制度。
第四章主要生产工艺
营运期本项目利用攀宏公司生产过程中产生的芒硝与川投公司生产过程中产生的黄磷尾气来生产工业硫化钠，是综合利用废弃物生产的化工项目。
本项目主要生产工艺为原料预处理工序，芒硝在平式气化沸腾炉反应工序，硫化钠的浸取、沉降过滤、洗泥工序，蒸发浓缩工序和硫化钠的制片、包装处理工序。
本项目生产过程的尾气主要来源于沸腾炉反应工序、蒸发工序燃烧黄磷尾气时产生的废气，尾气经烟囱排放。
生产用水循环利用，不外排（并可采用其它公司的碱性或中性废水用于生产，例如：
造纸厂的废水）。
洗泥工序产生的废渣收集后外售。
本项目从主要生产工艺可以看出，在生产过程中的主要原料为其他公司的废料，主要燃料为黄磷厂的废气，生产用水可采用其他公司的废水。
生产过程中不会产生新的污染源，并能够创造很好经济效益的“三废”处理的企业。
项目营运期具体生产工艺流程及产污位置如图3-1：
1、硫化钠生产的基本原理
原料芒硝将采用两步还原方式来进行还原生成优质的硫化钠。
第一步还原方式是将原料芒硝加入平式气化沸腾炉中，经外供黄磷尾气直接加热，将煤气管道用特殊的方式埋入反应仓中，待原料被加热至熔化状态时采用黄磷尾气中的CO夺取原料中的氧。
其主要的反应方程式如下：
第二步没有完全反应的硫酸钠在850℃~1150℃进行还原反应，炽热的煤具有从硫酸钠内夺取氧的能力，而得到粗碱，经浸取、蒸发、包装即得到成品硫化钠。
1）主要反应
原料硫酸钠和原料煤粉在高温下，炉中的主要反应是：
①
②
③
大部分硫酸钠按式①的反应被还原，少量硫酸钠按反应式③被CO还原，生成的CO2与煤反应后重新变成CO；
总的结果是使一部分过程按反应式②进行。
反应时，硫酸钠和煤的颗粒越小，接触面积越充分，硫酸钠转化为硫化钠也越充分。
2）炉内粗碱生成的四个阶段
进入炉内的硫酸钠和煤的还原反应过程可以分为预热、熔化、“沸腾”和成熟四个阶段。
①预热阶段：
装入炉内的炉料，借助炉头燃烧煤气（黄磷尾气）供给的热量，首先是将硫酸钠和煤中的水分蒸干，炉料温度逐渐增高，所以叫预热阶段。
②熔化阶段：
此阶段的特点是硫酸钠被加热并逐渐熔融，同时还原过程的速度逐渐增加。
纯硫酸钠的熔点为888℃，但其中有杂质时熔点下降。
③“沸腾”阶段：
此阶段的特点是熔融液“沸腾”，即强烈的产生气体。
这个阶段熔体变成液态，相应地还原过程的速度最大。
由于大量的气体逸出，使液态熔体好像在沸腾一样，炉内得到的硫化钠在熔体中溶解，因而与硫酸钠一同形成液态熔融液。
④成熟阶段：
是还原过程的末期，其特点是炉料变稠，同时由于液相中硫酸钠浓度下降，使硫化钠量的增长速度降低。
在此阶段由于液相中硫酸钠浓度降低，硫酸钠与碳之间的反应性质发生变化，此时按照反应式②进行。
由于放出一氧化碳的可燃性，它以淡黄色的长条火焰，即“蜡火”在熔体的表面上燃烧，此时熔体变稠至粥状物并开始由炉衬上脱落时，即可出炉。
熔体在成熟期因含有17~25%的流质，因而具有流动性，能从炉内流出。
这种流质主要由硫酸钠、碳酸钠和硅酸钠构成。
3）生成杂质的副反应
原料与煤在还原锻烧中，除生成硫化钠主要反应外，还有副反应发生，其结果在粗碱中出现一些杂质：
Na2SO3、Na2CO3、Na2SiO3、Na2S2O3及其它杂质。
（1）由于硫酸钠反应不完全而生成亚硫酸钠（例如：
配料时硫酸钠多煤少的情况下）。
反应式如下：
（2）在炉内还原反应的成熟阶段，由于气体不再从熔体中猛烈逸出，熔体容易和烟道气接触，在此情况下当空气漏入炉内，或烟道气中含氧时，熔体中的硫可能部分燃烧而同时生成纯碱。
（3）当粗碱出炉后，温度低于400℃时，粗碱被氧化而生成硫酸钠。
（4）当粗碱在炉内停留过久，还原煤的配比不当，物料中水分的影响以及空气的侵入，使硫变成二氧化硫、硫化氢、硫代硫酸钠，均可使硫化钠的含量降低。
粗碱溶于水时，硫化钠在空气中氧的参与下与粗碱中的硫相互作用而生成硫代硫酸钠。
（5）由于副反应生成的碳酸钠和煤中灰分里的二氧化硅反应生成硅酸钠。
反应式为：
2、主要生产工艺简述如下：
（1）原料计量配比
将硫酸钠送到料仓，加料时间间隔为60分钟，加料过程耗时10分钟，出料过程耗时5分钟。
（2）硫酸钠在平式气化沸腾炉反应
当芒硝进入平式气化沸腾炉中。
通入煤气（黄磷尾气）进入平式气化沸腾炉燃烧室内燃烧，供给平式气化沸腾炉中硫酸钠和无烟煤进行还原反应所需要的热量，当物料温度达到850～1150℃时，生成硫化钠半成品粗碱。
将生成的粗碱卸入粗碱火箱中，用出料车送至化碱器进行热溶。
平式气化沸腾炉产生的高温烟气加热余热锅炉，废气再通过烟囱外排。
余热锅产生的沸水进入化碱器、热交换产生的冷凝水收集后排入循环水池，循环使用。
（3）硫化钠的浸取、沉降过滤、洗泥工序
粗碱稍经冷却后人工引导注入化碱器内，用5-8°
Be´
碱化液注入化碱器，让NasS大量溶入水中。
当水到一定量时浸泡30分钟，即放入洗渣器内。
把炉后通过余热加热的水第二次放入化碱器内，浸泡30分钟，放入洗渣器内。
当稀卤在洗渣器内沉淀20分钟后，就可将稀卤打入到浓卤器内进行稀、浓卤的置换，并在浓卤器内过滤一些渣泥，并在浓卤器内加热后就可以将浓卤打入到浓缩锅内。
化碱器和洗渣器产生的碱渣进入堆渣槽外销
（4）蒸发浓缩工序
浓卤水送入浓缩锅，用煤气（或余热锅炉产生的蒸汽）加热蒸发浓缩，将质量分数25%～30%的浓卤水浓缩至60%后，利用离心泵送入制片机制片。
黄磷尾气供热过程中产生的废气经集中收集送至平流式沸腾炉内。
（5）硫化钠的制片、包装处理
浓缩后的硫化碱液经化验合格后，流入制片机碱盘内，经制片机滚桶中循环冷却水冷却后，用刮刀刮下，片碱落入皮带输送机计量后包装为成品，送入库房。
包装要注意防潮防氧化。
装卸时应轻拿轻放，防止包装受损。
产品存放的库房应保持干燥。
滚桶内的冷却水是靠水泵供给，进行换热后的水流入紧靠生产车间的循环水助冷装置冷却后循环使用。
第五章：
主要原料及燃料分析
主要生产原料：
硫酸钠、十水硫酸钠（芒硝）
化学分子式：
NaSO4、10H2O.NaSO4
是一种最常见的无机盐，在自然界的储量非常丰富，多以卤水和固体矿物质的形式存在。
四川省分布很广，在***钢钒集团攀宏公司生产五氧化二钒产生的副产品，但是由于其价值不高分离的难度大，大都被作为废料遗弃，这样不仅造成了环境污染而且造成了资源的浪费。
还有硫酸钠是一种化工产品的副产物，在生产重铬酸盐（云南陆良明日科技化工年产3万吨）、五氧化二钒（***新钢钒年产6万吨）、甲酸钠（磷酸盐厂废气处理）都会有产生。
这些企业到目前为止除将这些副产品用于生产硫化钠外还没有找到更好的处理方式，这些用传统工艺生产硫化钠只是提升了副产品的价值并没有减少对环境的污染，只不过是将固体化学原料的污染变成了化学废渣的污染，反而增加了环境的压力。
黄磷尾气：
CO、H2
是一种优质的燃料又是一种好的还原剂。
当燃料时需要和空气形成一种很合理的混合比，让气体完全燃烧把优质的热量完全利用。
按黄磷尾气的化学成分对其中的热值进行计算，每立方米的黄磷尾气的热值为2800大卡，将这种热值转化为发热量为6000大卡的标准煤，每2000立方米的黄磷尾气相当于1000公斤标准煤。
生产一吨黄磷要产生6000立方米的可燃性废气，如果对空燃烧相当于每生产一吨黄磷要燃烧掉3吨标准煤。
在工业生产硫化钠工艺中每生产一吨产品要消耗掉1.2吨煤，根据工艺换算生产硫化钠对煤的热值利用率只达到了35%左右。
而用黄磷尾气生产硫化钠每生产一吨产品需消耗尾气1000立方米左右，根据工艺换算硫化钠对尾气的热值利用率达到了80%以上。
由此可推算出每生产一吨硫化钠产品用黄磷尾气相当于为社会节约了1.2吨标准煤，减少了300公斤以上的废渣污染。
还有按现有的黄磷生产工艺无法达到黄磷的完全回收，生产的黄磷会随着尾气跑掉一部分，如果将尾气回收利用则按安全需要加装水封，这时水封即满足了安全的需要又是一个随尾气外泄的黄磷二次捕捉器，这种水封装置能回收1-3%的黄磷。
CO、H2是非常活性的气体，在一定的条件下，在有催化剂的环境下，硫酸钠非常容易被活跃的气体把氧夺走，形成稳定的CO2、水份。
气体的消耗量根据根据温度的高低变化而变得不同，当温度低时硫酸钠不活泼就使得很多气体没有变成还原剂，只是当作燃料燃烧掉，所以气体的消耗量会变大。
当温度适中时，喷入炉内的气体会在催化剂的作用下迅速与硫酸钠发生反应形成高浓度的初碱，未反应完的硫酸钠加入少量的白煤在短时间内即出炉。
第六章市场分析
硫化钠作为基础的化工原料在市场被广泛使用，铜业选铜年需求35万吨，镍矿年需求30万吨，还有其它的铅矿、锌矿、钼矿年需求25万吨。
另外的纸浆行业年需求30万吨以上，省外的需求量也在上升，所以设计的生产能力远不能满足市场需求还有很大的提升空间。
我省目前有很多工厂正在生产，是用传统的煤炭燃烧为能源其生产工艺落后，造成污染特别大、成本高也必将被淘汰。
我将使用专利技术，运用成熟的工艺清洁生产，成本低、污染小必将发展成为行业龙头市场的旗帜。
第七章环境影响经济损益分析
5．1环境效益分析
5．1．1．综合利用废弃物，减少废弃物排放
本项目生产原料利用攀宏公司生产过程中产生的芒硝与川投公司生产过程中产生的黄磷尾气（煤气），是利用废弃物进行综合利用的环保项目，减少了废弃物的排放。
本顶目对黄磷尾气的再利用相当于节约了3万吨标准煤。
5．2．社会效益分析
项目建成投产后，具有较好的社会效益，主要表现在以下几个方面：
（1）市场性：
项目综合利用废弃物做原料，成本低；
生产的产品均属市场需要的基础化工产品，具有广阔的市场前景。
（2）符合性：
项目建设符合国家技术产业政策和地方经济发展需要，紧密结合人民群众生产生活，可促进国民经济的发展。
（3）带动性：
能够扩大和促进当地就业，带动当地工业配套性服务业（如商业、第三产业）的发展。
因此，项目的建设将积极促进本地工业行业的发展，具有显著的社会效益。
5．3．经济效益分析
5．3．1．项目直接经济效益
项目总投资800万元，项目投产后，年产值8000万元，年利润800万元，年税收800万元，预期投资回收期3.2年，投资效益优良。
综上可知，项目的建设将取得较好的经济效益。
5．3．2项目间接经济效益
（1）工程建设期需要一定的劳动力，提供了部份人口临时就业机会，同时解决了农村剩余劳动力的额外收入。
（2）工程施工需要一定数量的机具和建材，可带动当地机械制造业，建材业、运输业等行业的发展。
（3）工程竣工后，将提供数个稳定的就业岗位，解决待业、大、中专毕业生、下岗职工和农民工再就业等。
综上所述，本硫化钠项目的建成，必将产生显著的环境效益、社会效益和经济效益。
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