5000ta木糖生产线余热及残渣综合利用节能减排技术改造项目可行性研究报告文档格式.docx
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1.2.1编制依据
（1）原化学工业部文件化计发（1997）426号：
《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》（修订本）。
（2）《国务院关于加强节能工作的决定》（国发〔2006〕28号）和《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发〔2007〕15号）。
（3）有关法律法规、国家及行业标准和规范。
（4）节能项目的相关材料。
1.2.2编制原则
（1）技改工程要坚持科学合理、全面综合增效的原则，工程投资成本与降低生产成本、提高产品效益紧密结合的原则。
（2）工艺技术方案选择的技术成熟可靠为前提，积极采用新技术、新工艺、新装备、新材料、，做到先进可靠、经济合理。
（3）充分考虑技改产生的正面或负面综合影响。
（4）严格按照国家及地方有关环境保护、劳动卫生及安全消防法规标准规范进行设计，坚持生产设施与环保设施“三同时”的原则，采用各种设施在实现节能降耗的同时减少或消除环境污染，达到环保要求。
1.2.3其它
（1）《某某生物制品有限公司年产5000吨木糖建设项目可行性研究报告》
（2）《某某生物制品有限公司5000t/a结晶木糖建设项目环境影响报告书》
（3）《某某生物制品有限公司5000吨木糖生产线余热及残渣综合利用节能技术改造项目可行性研究委托书》
（4）《石羊河流域重点治理规划》、某省水利厅、某省发展和改造委员会，2007年10月
（5）《某某生物制品有限公司年产5000吨木糖建设项目水资源论证报告书》
1.3可行性研究和评价标准
1.3.1能耗标准
（1）燃煤：
按平均低位发热量用千卡表示，节煤量按折标准煤系数折算；
（2）电折标煤系数按发电煤耗0.35kg/Kwh计；
（3）残渣折标准煤按委托企业在相关单位检测的发热值标准计算（并参考同行业燃烧残渣节煤数据计算）；
（4）项目能耗基准状况参考项目实施前规定时间内，项目范围所有用能环节的各种能源消耗情况。
1.3.2原辅材料消耗标准
（1）依照国家规定的行业标准；
（2）参照项目实施前行业内的平均消耗标准。
1.3.3环境质量标准
（1）《环境空气质量标准》（GB3095-1996）；
（2）《地下水质量标准》（GB/T14848-93）；
（3）《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）；
（4）《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）。
1.4项目建设的背景及意义
1.4.1地区概况
武威市地处河西走廊，全市土地广阔，灌溉便利，是国家商品粮基地和某省畜牧业发展基地，素有“银武威”之称。
武威市凉州区地处东经101°
59′-103°
23′，北纬37°
23′-38°
23′，位于某省西部河西走廊东端。
镇域面积96km2，其中耕地面积73374亩，耕地以玉米为主。
区域内年产玉米在45-50万吨之间，玉米芯产量在25万吨以上。
农、林、牧、副的协调发展，促进了工业生产的发展壮大，现已初步形成轻工、食品、化工、建材、机械、医药等具有地方特色的工业体系，建成了一大批地方特色明显的骨干企业。
本项目位于某武威工业园区，园区距市区和武南城区的距离为1-2km，地理位置优越，与两城区的交通便捷，是发展工业园区的理想位置。
位于园区北部的凉古公路、中部的武威至武南主干路以及南部的联系市区和武南城区的公路是实现园区与市区交通的主要通道。
距南面公路100m左右平行公路设置的是兰（州）新（疆）铁路，是河西走廊地区重要的交通动脉，铁路在武南镇设大型编组站，是铁路货物集散的重要节点。
在兰新铁路的南部，距离兰新铁路1.5km左右为联系上海至伊宁的312国道，这也是武威市向东南与兰州联系、向西北与金昌、张掖、嘉峪关和酒泉联系的主要公路通道。
另外，园区内电力设施完备，水资源比较丰富，信息网络畅通，这些都为本项目的建设提供了良好的条件。
1.4.2项目建设优势
5000t/a木糖生产线余热及残渣综合利用节能减排技术改造项目建设的优势主要体现在能耗将大大降低，耗水量也较来有所下降，将实现固体废物的零排放，同时能增加30个劳动岗位。
具体优势如下：
1、节能
（1）每吨木糖燃煤（标煤），由9t以上降至2t以下，降低75-80%，年节煤量达到2.8-3.5万t。
（2）每吨木糖电耗由1888度降至1382.4度，节电25%以上，年节电总量230万度以上。
（3）每吨木糖耗蒸汽由64.88t降至25.36t。
2、节水
每吨木糖耗水量由600m3降至150m3以下，年节水233万m3，节水率75%以上。
3、提供就业岗位
净增劳动定员30人，可减轻当地部分工作人员的就业压力。
4、改善环境
5000t/a木糖生产线余热及残渣综合利用节能减排技术改造项目完成后，产生的固体废弃物木糖渣被综合利用，彻底改善了固体废弃物给当地环境带来的压力，废水排放量较基准工艺减少57%，没增加任何新的污染物，反之因残糖的回收利用，废水的COD含量降低约15%，这样就大幅度降低了污水处理量，也降低了污水处理强度。
因此，5000t/a木糖生产线余热及残渣综合利用节能减排技术改造项目有利于当地环境的改善，具有一定的环境效益。
1.4.3项目建设的意义
宝鸡某木糖有限公司研究创造出的渣液分离及其废渣综合利用新技术，不仅解决了木糖生产废渣对环境的污染问题，而且能节省70%的煤炭，回收5%以上的糖液，降低10%以上的成本。
某某生物有限公司本次技术改造将采用母公司宝鸡某木糖有限公司研制的渣液分离及其废渣综合利用新技术，以5000t/a生产线为例，每年可节省1.2万吨标煤，多产540吨左右成品木糖，带来的直接经济效益在1000万元以上。
5000t/a木糖生产线技术改造项目完成后具有很大的社会效益，经济效益和环境效益。
第二章现有企业生产情况
2.1市场预测
2.1.1市场分析预测
木糖，学名五碳醛糖，外形为白色晶体，其甜度相当于蔗糖，热量低于葡萄糖，易溶于水，食用后口感清凉。
木糖是以玉米芯为原料制成的一种食品添加剂。
由于木糖用途非常广泛，所以以玉米芯为主要原料生产木糖产品，可促进当地农作物资源再利用向高起点、高水平发展，调整农产品加工结构，具有较好的经济效益和社会效益。
木糖性能和异麦芽低聚糖较为接近，可作为表面活性剂、助剂、增塑剂、涂料工业的深色剂和调和剂，还可以用于绝缘材料、高压电缆等。
木糖与氢气反应制取的木糖醇是一种优良的多功能甜味剂，作为食品、医药、饮料、保健品、高档化妆品等的添加剂，是糖尿病人和肝炎病人的专用食品并具有辅助治疗作用，木糖醇生产的口香糖具有预防龋齿的作用。
木糖作为功能性食品的基料，以其独特的生理功能而倍受关注。
其生理功能主要体现在四个方面：
①不被消化吸收，没有能量值，是治疗糖尿病和肝炎并发症的理想药物；
②活化人体肠道的双歧杆菌并促其生长，双歧杆菌是肠内的有益菌，它的多少已成为衡量健康好坏的一种指标；
③不被口腔内微生物所利用，不会引起牙齿龋变，有利于保持口腔卫生；
④由于木糖不被人体消化吸收，具备膳食纤维的部分生理功能，诸如降低血清胆固醇和预防肠癌等。
目前，木糖广泛应用于食品、医疗等领域，国际上西欧、韩日、美国等发达国家和地区需求量较大，也是我国目前重要的出口产品。
我国是从上个世纪六十年代末从前苏联引进木糖和木糖醇的生产技术，七十年代在吉林建成第一家成规模生产厂家，八十年代发展到河北保定、浙江开化等三家，至上世纪末发展到十余家生产厂，但规模较小，在300-1000t/a之间。
当时全国的年生产量仅有一万吨左右。
2000年以后，随着木糖生产技术的进步，木糖生产的规模和产量也不断扩大，最大厂家的年生产量达到了5000t。
截止2006年，我国的木糖年产量达到了30000t以上，占世界生产量的50%。
随着国内外木糖、木糖醇需求量的迅速增长，近几年木糖产品的市场供应紧张，缺口增大，价格暴涨，特别是2006年以来，导致各地纷纷新建和扩建木糖、木糖醇项目，但是受原料和技术的限制，新增的生产量也仅能满足目前的国内外市场需求。
我国木糖生产厂家主要集中分布在河南、山东、河北等中部地区，东北吉林、黑龙江近两年新建三家生产厂，西部仅陕西宝鸡（我公司）一家和目前我公司在建的武威新厂。
具体分布和产量情况如下：
河南：
汤阴丹尼斯克5000t/a；
汤阴融鑫1500t/a；
辉县宏泰原产2000t/a，新扩建3000t/a；
濮阳原产3500t/a，新建厂5000t/a；
武陟原产2000t/a，新扩建2500t/a。
山东：
禹城福田4500t/a；
高密原产3000t/a，新建厂3000t/a；
乐陵2500t/a；
阳信新建2500t/a；
郓城新建1500t/a。
河北：
唐山乐亭原有2000t/a，新建2500t/a；
永清原有1500t/a，新建3000t/a；
赞皇新建700t/a。
东北：
吉林新建5000t/a；
七台河原有600t/a，新建5000t/a；
鹤岗新建3000t/a。
陕西宝鸡：
2000t/a（已停产）。
山西：
长治新建2000t/a。
某武威：
5000t/a。
目前全国的木糖生产能力为71800t/a。
目前国内木糖醇生产厂家共有九家，生产年需木糖7.5万吨左右，出口木糖1.8万余吨，国内木糖年生产量7万吨左右，全国木糖市场缺口约2.3万吨。
近几年木糖市场需求增长率在18%左右，据据专家预测在今后十年国内外木糖年需求量将达20万吨，我国的生产量将达70%以上，因此木糖市场将有一个发展潜力巨大的空间。
2.1.2产品价格分析
根据目前国内木糖的销售价格为16000元/吨-24000元/吨，考虑到本项目所有的原料、动力、人工费用及其他成本等因素，暂定本项目木糖的销售价格为18000元/吨，以此作为项目财务分析的价格依据。
2.2生产规模与产品方案
根据市场需求情况及建设单位的资金筹措能力，项目产品为木糖，生产规模确定为年生产木糖5000t。
日工作24小时，工作制度实行三班倒制，年运行330天。
2.3生产工艺技术方案
木糖是以富多缩戊糖的植物纤维如玉米芯、甘蔗渣、桦树皮等为原料生产的，本项目采用玉米芯为原料。
项目生产所需原料玉米芯完全立足于武威地区供货，这为项目建成后的长周期运行创造了有利条件。
5000t/a木糖生产线建设采用了国内外较成熟的生产工艺技术，吸收了宝鸡市某木糖有限公司及国内其它木糖厂的优点，截止目前，单条木糖生产线年产5000t至6000t规模在国内外仍属大型生产线。
该生产线的技术工艺流程见图2-1。
图2-15000t/a木糖生产线技术工艺流程图
2.3.1预处理工艺
（1）玉米芯的筛选与除尘
玉米芯在收购、运输和堆放过程中，表面必然污染尘土、泥沙等，许多尘土板结于玉米芯蜂窝格内。
因此必须用筛选和水洗涤除去表面的泥沙、杂质和霉变部分。
生产中采用干筛除尘和水箱洗涤两个步骤，水洗完成后用皮带输送机直接送入水解锅内。
（2）热水预处理工艺
玉米芯经过筛选和水洗只能除去附着在表面的尘土泥沙，其内部的灰份、色素、果胶、含氮物脂肪等无法脱除，水解前必须尽可能除去。
因此必须进行热水预处理。
热水预处理的条件是升温120℃，加0.1%稀酸预处理120分钟可洗出固形物约3%，其中还原物约1.5%，灰分含量约0.5%，有机酸约0.45%，含氮物约0.2%（以氮计）排除预处理液浑浊、浅黄、半透明。
糖份损失约1.64%。
2.3.2水解工艺
水解萃取木糖液是木糖生产的关键工艺。
木糖在自然界中不能单独存在，主要存在于半纤维素中的多缩戊糖内。
玉米芯含多缩戊糖达35-40%，必须用水解方法将多缩戊糖水解出来，才能得到木糖液。
多缩戊糖中80%以上的为木糖，其次为阿拉伯糖和其它杂糖。
多缩戊糖水解条件是：
用酸作催化剂，100-120℃的温度，且在水溶液中，其反应如下：
水解工艺流程见图2-2。
图2-2水解工艺流程图
2.3.3中和脱色工艺
水解液中含有催化剂、无机酸、有机酸和大颗粒杂质和色素，必须除去进行提纯。
一般用轻质碳酸钙脱去无机酸（生成硫酸钙沉淀），再用活性炭（粉状）脱去色素、胶体和大颗粒杂质，其工艺流程见图2-3。
图2-3中和脱色工艺流程图
2.3.4离子交换工艺
经中和脱色后的糖液，仍含有酸根、钙、镁等金属离子及少量灰份、含氮物等杂质，利用阳、阴离子交换树脂的吸附和交换功能进行多次离子交换处理（一般3-4次），方可除去上述绝大部分杂质，得到纯度很高的木糖浆液。
一般用阳—阴—阳程序进行离子交换脱酸，并除去糖液中的各种有害离子和杂质，达到提纯目的。
其工艺流程见图2-4。
图2-4离子交换工艺流程图
离子交换脱酸提纯用辅助材料主要是化学材料盐酸、液体烧碱、硫酸等。
主要用于交换树脂的淋洗和再生，以保证离子交换树脂的重复使用，这些材料的特性不再详述，木糖生产中的废水80%产生于离子交换工艺。
2.3.5蒸发浓缩工艺
经过脱酸和离子交换工艺提纯后的木糖液的浓度仅5%左右，必须经蒸发浓缩将大部分水份蒸掉，得到浓度85%以上的糖膏，经结晶后，才能得到成品木糖。
一般须经过三次蒸发过程才能获得85%的糖膏，其工艺流程见图2-5。
图2-5蒸发浓缩工艺流程图
蒸发工序是耗能最多工序，一般每吨成品木糖需经蒸发蒸掉42m3左右的水份，会消耗大量的蒸汽。
按单效蒸发器效率，每蒸发1m3水，需耗1.1m3蒸汽，因此仅蒸发工序每吨成品糖就消耗46-50t蒸汽，耗煤量（标煤）6.5-7t。
2.3.6结晶离心烘干工艺
经过三次蒸发出来的木糖膏，折光85%，温度83℃左右，形成饱和溶液，达到结晶条件，控制降温速度一般1℃/h，使晶核逐渐长大，糖膏变稠，温度降到35-45℃时，即可开始用离心机分离，就可获得结晶粉末状成品木糖，经烘干和冷风降温，水份降至0.5%以下，即可包装入库。
2.3.7主要工艺技术参数
项目主要工艺技术参数见表2-1。
表2-1主要工艺技术参数
序号
指标名称
单位
技术参数
备注
1
日处理量：
玉米芯
吨
150
2
有效生产时间
天
330
3
日工作时间
小时
24
4
硫酸浓度
％
5
水解温度
℃
106
6
水解时间
2.5-3
7
脱色温度
75
8
脱色时间
分钟
45
9
离子交换温度
25-30
10
结晶起始温度
85
11
结晶终点温度
41
12
结晶时间
56
13
烘干温度
60-65
14
烘干时间
5-8
15
蒸发温度
<
50
16
真空度
Pa
≥90
17
蒸汽压力
MPa
0.4
18
出品率
%
11.1
2.3.8耗能耗水状况分析
1、耗煤状况
从上述工艺可以看到在水解工序、蒸发工序、烘干工序都需消耗大量蒸汽。
（1）水解工序：
玉米芯水解需120℃左右温度，在酸的催化下，在水溶液中才能水解出多缩戊糖，萃取出木糖液。
一个水解周期一般需8-12个小时。
水解一般是在单锅中进行，以一个18m3容积的水解锅为例，装3-3.5t玉米芯，可获得300-400kg成品木糖，单锅水解消耗蒸汽7.5-8t蒸汽，每2.5-3.3锅产一吨成品木糖，按2.5锅计算，一吨成品木糖在水解工序就需消耗至少18.47t蒸汽（在工艺条件差的情况下最高消耗26t）。
（2）蒸发工序：
水解液含糖6%左右，经离子交换后，浓度降至5%左右，生产中经三次蒸发才能达到饱和结晶要求的85%糖膏，一次蒸发一般蒸到25%，吨糖需一次交换糖液（5%）42m3以上，需蒸掉33.6t以上水份，二、三次蒸发蒸三次离子交换液，吨糖需20%左右糖液10.5m3，蒸至85%左右，需蒸掉8.3t水份，即每吨成品糖经过三次蒸发共要蒸出42t左右水份。
原来的蒸发设备多使用单效升降膜蒸发器，其优点是设备造价低，蒸发速度快，但蒸汽消耗高，每蒸1t水，理论上需1t饱和蒸汽，实际上需1.1t蒸汽，这样仅蒸发这一工序就需消耗46.4吨蒸汽/吨糖。
（3）成品糖水份要求低于0.5，因此需烘干，每吨成品糖烘干需0.1吨蒸汽。
（4）从以上三个工序计算，每吨成品糖需消耗饱和蒸汽64.88t，按吨标煤实际产7t左右蒸汽计算，每生产出一吨成品木糖则需耗标煤9.3t，工艺技术差的厂家消耗可高达12t以上（2000年以前，国内生产厂家每生产一吨成品糖需耗90t蒸汽，即13t标煤）。
2、耗电状况
5000t/a木糖生产线电力设备装机总容量1250Kw，环保处理设施装机520Kw，总装机量约1770Kw，平均单台设备工作时间为20h/d，使用效率按80%计算，每日耗电将达到28320度，按每天产15t成品糖计算，则生产一吨成品糖平均耗电量为1888度。
3、水消耗
木糖生产耗水量较大，在不采取节水措施情况下，行业内吨糖耗水平均在600m3左右。
本项目在设计上采取了部分节水措施，如蒸发系统冷却水循环在交换工序使用等，使水耗降低了50%，吨糖耗水已经降到了300m3以内。
但在西部水资源紧缺的情况下，这个水耗显然仍是很高的。
2.3.9项目基准工艺技术水平的评价及其能耗的分析
综上所述，项目的工艺技术是成熟可靠的，运行两年来，产品质量稳定，综合消耗指标与同行业比较是不高的，但从其能耗来看，煤耗明显偏高，特别是目前各种能源供应紧张，煤价暴涨的现状下，不能大幅度降低耗煤量，不仅会使木糖生产成本增高，对企业的长期发展都是很不利的。
电耗虽在行业内不算高，但采取节电措施还有较大的下降空间。
水耗虽然已降了一半，但从生产过程看，循环回收利用的空间仍然很大。
针对上述问题分析，急需对本生产工艺存在的能耗高、水耗高、污染重的工序和工艺进行全面改造，以实现本报告总论中提出的目标。
2.4主要原材料、辅助材料及燃料供应
2.4.1主要原辅材料消耗定额
5000t/a木糖生产线项目原辅材料年消耗量指标见表2-2。
表2-2主要原辅材料消耗指标
名称
产品单耗
年消耗量
来源
数额
t/a
50000
当地
硫酸
0.3
1500
外购
熟石灰
0.15
750
活性炭
0.09
450
盐酸（37%）
0.65
3250
烧碱（30%）
0.95
4750
纯碱
0.02
100
酒精
0.10
500
编织袋
万条
40
20
盐
0.05
250
2.4.2主要辅材料理化性质
（1）碳酸钙
分子式：
CaCO3相对分子量100.09
碳酸钙是一种白色轻质粉末、无臭。
密度2.71-2.91g/cm3，熔点1339℃，料径范围1.1-1.6μm，比表面积5-25m2/g，pH10左右，难溶于水，遇水溶成碳酸氢钙，再加热煮沸，二氧化碳逸出，以析出碳酸钙沉淀，能溶于酸类，放出二氧化碳呈放热反应，加热85℃分解为二氧化碳和氧化钙，在空气中稳定，有轻微吸湿能力。
（2）盐酸
HCl相对分子量：
36.46
盐酸是氯化物的水溶液，纯盐酸无色透明，是具有刺激性嗅味的液体，一般工业盐酸含有铁和氯等杂质而呈黄色或黄氯色，市售的盐酸密度为1.19g/cm2（含盐酸量为37%）有强烈腐蚀性，皮肤、纤维会被腐蚀，为极强的无机酸。
（3）硫酸
H2SO4相对分子量：
98.08
纯硫酸为白色透明液体，密度1.82-1.84g/cm2，沸点338℃（98.3%），但沸点随硫酸浓度变化而变化，高品硫酸的结晶温度较低，如93%硫酸为-35℃。
硫酸是最活泼的无机酸之一，能以任何比例溶于水，并放出大量稀释热，引起爆炸。
浓度低于76%的硫酸与金属反应放出氢。
（4）烧碱（苛性钠、氢氧化钠）
NaOH相对分子量：
纯的氢氧化钠为无色透明液体，含有少量氯化钠和碳酸钠时为白色不透明固体，密度2.139g/cm2，熔点318.4℃，沸点1390℃，易溶于水，并强烈放热，呈强大性，在空气中易吸湿溶解，逐渐变成碳酸钠，也易溶于醇、甘油，不溶于丙酮、乙醚。
本项目使用的烧碱液体含氢氧化钠约30%。
（5）脱色有活性炭
质量标准：
脱色力（吸附次甲基蓝）：
100mL/g
PH：
5.0-7.0
氯化物含量:
≤0.05%
总铁量:
≤0.05%
灰份含量:
≤5%
酸中溶解物含量:
≤3.5%
水份含量:
≤10%
水溶物含量:
≤0.5%
粒度:
80-100目
2.4.3燃料动力供应
5000t/a木糖生产线项目燃料动力消耗与供应情况见表2-3。
表2-3燃料动力消耗指标
5000t/a
煤
45000
电
KWh
1888
9440000
武威市电力局
蒸汽
64.88
324400
自产
水
600
3000000
地下水
2.5主要工艺设备
5000t/a木糖生产线项目主要工艺设备见表2-4。
表2-4主要工艺设备表
设备名称
数量
一、上料
玉米芯输送皮带
台
振动筛
玉米芯搅拌槽
玉米芯除水振动筛
大倾角皮带输送机
洗涤水沉淀过滤池
座
二、水解
水解锅
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