年产3万吨焦亚硫酸钠和亚硫酸氢钠项目可行性研究报告.docx
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年产3万吨焦亚硫酸钠和亚硫酸氢钠项目可行性研究报告
年产3万吨焦亚硫酸钠和亚硫酸氢钠项目可行性研究报告
4工艺技术方案………………………………………………………………………………………5
4.1工序设置方案……………………………………………………………………6
9.3设计中采取的劳动安全卫生防护措施………………………………………33
1总论
1.1概述
1.1.1项目名称、主办单位、企业性质及法人代表
项目名称：
年产2万吨焦亚硫酸钠、1万吨亚硫酸氢钠项目
主办单位：
.....化工有限公司
企业性质：
有限公司
项目负责人：
生产地点：
1.1.2项目提出的背景、投资的必要性和经济意义
本项目产品焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠，生产工艺流程、设备选型、主要原材料、辅助原材料、仪表、电器控制等整套生产设施与一期已建成焦亚硫酸钠、亚硫酸钠的工艺和设备将统筹考虑，使装置既能生产焦亚硫酸钠，也可以生产亚硫酸钠和亚硫酸氢钠，更能适应市场需求。
上述几种产品的工艺、设备除焚硫炉是在常压、700℃-1100℃的情况下操作外，其余生产过程均为常温、常压下进行。
生产工艺成熟，工人操作熟练。
技改建成后很快能达产达标，形成较好的社会效益和经济效益。
本期项目建成投产后形成年产焦亚硫酸钠2万吨、亚硫酸氢钠1万吨加一期建成的焦亚硫酸钠年产1万吨和亚硫酸钠3万吨，形成公司产能焦亚硫酸钠3万吨和3万吨亚硫酸钠及1万吨亚硫酸氢钠。
年产规模达7万吨，年产值超亿元。
本期扩能技改工程总投资1100万元，预计年销售收入5550万元，利税总额1050万元，创利润850万元，投资利税率95.5%，投资利润率77.3%，投资回收期1.5年（含建设期半年），由此可见该期扩能技改项目经济效益显著，抗风险能力较强。
1.2主要技术经济指标表
表1-1主要技术经济指标表
序号
项目名称
单位
数量
备注
一
生产规模
t/a
30000吨/年
1
亚硫酸氢钠
1万吨
2
焦亚硫酸钠
t/a
2万吨
二
生产天数
天
330
三
主要原材料、燃料用量
1
硫磺（黄、黑硫磺）
万t/a
1.02
2
纯碱（液碱折纯）
万t/a
1.8
五
公用动力消耗
1
供水
自来水用量
m3/d
90
循环水
m3/h
250
2
供电
装机容量
KW
350
年耗电量
KW.h
280万
六
三废排放量
1
生活污水
m3/a
650
排至污水管网
2
升华硫
t/a
25.0
干燥后回用
3
废渣
t/a
≧5.0
交有资质单位处理
4
稀硫酸
t/a
1000吨
作为副产品出售
七
运输量
t/a
6.15
1
运入量
万t/a
3.02
2
运出量
万t/a
3.13
八
车间定员
人
35
1
其中：
生产工人
人
32
2
管理人员
人
3
九
用地红线面积
m2
13320
20亩
十
本工程建筑面积
m2
6000
十一
工程项目总投资
万元
1100
1
固定资产投资
万元
600
2
流动资金
万元
500
二
年销售收入
万元
5550
三
成本和费用
1
年均总成本费用
万元
4500
四
年均利润
万元
850
五
年均销售税金
万元
200
六
财务评价指标
1
投资利润率
%
77.3
2
投资利税率
%
99.5
3
投资回收期
年
1.5
含建设期半年
4
全员劳动生产率
万元/人.年
158
2市场预测
2.1市场预测
焦亚硫酸钠现全球市场需求在6000万吨左右，国内总需求在600万吨左右，其中300万吨用于建材工业，300万吨用于造纸、食品、医药等工业，且.....省内尚无规模生产厂。
随着建筑市场的复兴及规模工业的发展，市场缺口还在加大。
2.2产品价格分析
目前市场上焦亚硫酸钠的价格在1850元/吨左右，并且处于稳中有升的态势中。
本项目综合市场竞争、产品性能、生产成本等诸多因素，考虑项目实施进度较快及目前价格走势，具有较大的市场竞争优势，将给公司带来较好的经济效益。
3生产规模及产品方案
3.1生产规模
根据市场预测情况，确定本项目装置生产能力为：
年产焦亚硫酸钠2万吨、亚硫酸氢钠1万吨。
考虑到了企业已有一期工程焦亚硫酸钠1万吨，亚硫酸钠3万吨，本项目扩产2万吨焦亚硫酸钠、1万吨亚硫酸氢钠是合适的。
应加快建设速度，尽早满足市场需求，解决本公司供不应求的矛盾。
3.2产品方案
3.2.1产品方案表
编号
产品名称
年生产能力
产品质量
备注
1
焦亚硫酸钠
2万吨/年
96.5%
新上二期
2
亚硫酸氢钠
1万吨/年
20%-40%溶液或≥96%固体
新上二期
3
亚硫酸钠
3万吨/年
≥96%
一期已建项目
4
焦亚硫酸钠
1万吨/年
≥96.5%
一期已建项目
3.2.2产品方案
1.在配碱槽中加入离心机分离后母液和水，再加入碱成混合溶液后送入中和反应釜三级，然后通入硫磺燃烧净化后的纯净二氧化硫气体，至PH值为4左右，生成NaHSO3
反应方程式：
Na2CO3+2SO2+H2O→2NaHSO3+CO2↑
2.亚硫酸氢钠的溶液中再加入碱混合反应至PH值为7-8时，生成亚硫酸钠；
反应方程式：
2NaHSO3+Na2CO3→2Na2CO3+CO2↑+H2O
3.亚硫酸钠再与二氧化硫反应至PH≈4时，又生成亚硫酸氢钠溶液；
反应方程式：
Na2CO3+H2O+SO2→2NaHSO3
4.当溶液中亚硫酸氢钠含量至过饱和浓度时，就可析出焦亚硫酸钠结晶；
反应式：
2NaHSO2→Na2S2O5+H2O
上述四步反应中可以看出：
（1）新增2万吨焦亚硫酸钠就在第四步一级反应釜反应内，采出焦亚硫酸钠结晶溶液进行分离即可；
（2）第三步二级反应釜反应后，采出液就是亚硫酸氢钠溶液，溶液浓度可调配。
若分离采出液即可得亚硫酸氢钠晶体。
（3）第二部反应（二级釜）工艺操作控制PH值及温度，亚硫酸钠结晶采出液分离、烘干即可得；
（4）本新建项目过程中，把焦亚硫酸钠设计过程中主体设备、工艺、温控要兼顾考虑焦亚和亚纳产品互换，同时考虑焦亚和亚硫酸氢钠互换，待二期建成后，把一期二个车间同时进行技术改进、改造，也要达到焦亚和亚钠的生产进行互换交叉进行。
4工艺技术方案
4.1工序设置方案
4.1.1产品主要原料及加工：
1、硫磺：
黄硫磺、淡黄色脆性、袋装片状或粉末、块状；黑硫饼、块状，脆性，需切片或挤压粉碎加工后使用。
加工粉碎过程中粉尘可收集利用，埸所采用防爆电器设施。
储备允许量在硫磺倉库中以备用。
2、碱：
工业碳酸钠、工业十水碳酸钠、工业苛性碱、液体碱。
4.1.2、焚硫：
将硫磺用压缩空气送入焚硫炉内700℃-1100℃进行氧化燃烧，空气加入量是理论量的2倍左右，得到SO2浓度为10%-13%，经冷却水管冷却后进入净化工序。
4.1.3、净化：
经冷却后的SO2、SO3、O2、S（升华硫）等进入水洗塔，SO3被水吸收后成稀硫酸，固体升华硫沉降在水洗塔内，SO2气体得到净化并使SO2气体降温至50℃左右，经水分分离后，进入中和反应釜。
4.1.4、中和反应：
在反应釜与存有的亚硫酸氢钠浆液进行中和反应，较为纯净的SO2气体依次进入一级、二级、三级反应釜，生成焦亚硫酸钠结晶液。
该反应为放热反应，为保持最佳条件，一般控制在65℃左右。
4.1.5、分离：
第一反应釜排出的含有结晶的饱和溶液放入中转罐，中转罐达到一定的液位高度后进入离心机，进行固（焦亚硫酸钠）液分离，离心机分离后的母液返回配碱槽，湿焦亚硫酸钠经气流干燥器与焚硫炉来的温度约150℃左右热风干燥后即为成品，进行计量包装。
三级吸收釜出来的尾气含有微量SO2再进入1#、2#尾气吸收塔，进一步用碱液吸收尾气中SO2，达标后排放。
4.1.6、配碱：
将吨包袋包装的工业纯碱吊入纯碱漏斗中，由螺旋送料机连续均匀把碱粉送入配碱槽，与母液搅拌混合制成波美度50左右的浆液，浆液放入存浆桶，由液下泵将悬浮液打入第三中和反应釜。
一级反应釜饱和液放完后，将二级反应釜物料放至一级反应釜，三级反应釜物料放至二级反应釜。
4.1.7、三废处理：
1、废气：
焦亚硫酸钠生产装置中第三级反应釜出来含有微量二氧化硫气体的尾气进入1#、2#尾气吸收塔，与碱液桶泵来的循环碱液逆流接触，吸收尾气中残余的二氧化硫，经在线二氧化硫检测合格后排入大气。
当喷淋的循环碱液PH达7.0（中性）时，用作配碱母液补充用。
产成品烘干系统外排气经回收粉尘后也送至1#、2#尾气吸收塔，进一步回收其中成品粉尘后，经在线粉尘检测后排出。
原全年二氧化硫达标排放总量8.02吨，2014年全年达标排放约7吨左右。
2、废渣：
焚硫炉出来的热SO2气体经冷却水管冷却后进入水洗塔，当热气体冷却至低于119℃即硫磺熔点温度时，约0.1%-0.2%升华硫又变成固体单质硫，存留在水洗塔内，可谓水洗废渣，准确的说叫升华硫。
干燥后的升华硫含量不低于原料硫磺含量（每年约15-25吨），经干燥后可回用至焚硫炉燃烧。
3、废水：
硫磺燃烧会产生少量SO3，在水洗塔净化过程中去除升华硫的同时，三氧化硫和少量二氧化硫遇水被吸收形成酸水，循环使用中控制波美度为50度左右。
硫酸浓度60%-65%，每天约3吨。
现己获批可作为副产品出售，全年约1000吨。
4.1.8、化学反应方程式：
Na2CO3+2SO2+H2O2NaHSO3+CO2
Na2CO3+2NaHSO32Na2SO3+CO2+H2O
Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3
2NaHSO3Na2S2O5+H2O
4.1.9、节能
传统工艺采用外热加热合成反应，而现工艺采用焚硫炉余热提供，尤其产品干燥也是利用焚硫炉余热来解决的。
大大节约了能耗，节约了成本，提高了产品竞争力
4.1.10、减排
生产过程中，纯净二氧化硫经过一级、二级、三级反应釜的碱液吸收后，尾气中二氧化硫已能达标排放。
本工艺又增加尾气吸收装置―吸收塔、二吸收塔，进一步吸收尾气中二氧化硫，确保尾气中二氧化硫几乎为零。
而且尾气吸收液接近中性后去配碱槽作补充母液用既减排，又能增加产能。
4.1.11、工艺流程图：
图4.11、焦亚硫酸钠生产工艺流程图
4.2自控技术方案
在整个设计过程中，考虑到生产的实用性和技术的先进性，决定对主要的工序采用系统程序控制。
对生产过程中的一些主要的流量、温度、压力及液位等参数采用集中显示，一般参数采用就地指示。
控制采用集中控制与现场手动控制相结合，以保证生产的正常进行。
（1）温度仪表
用于集中测量的温度仪表，选用普通型热电阻、热电偶。
用于集中控制的温度回路选用一体化温度变送器，就地温度测量选用双金属温度计。
（2）压力仪表
用于集中测量的压力（差压）仪表选用压力（差压）变送器。
带远传装置的压力变送器，针对压力测量选用不同类型的压力表。
（3）流量仪表
流量测量仪表选用金属浮子流量计、涡街流量计、孔板和电磁流量计。
（4）液位测量
用于集中测量的液位仪表选用远传差压变压器、电容料位计、超声波液位计等。
就地液位测量选用磁翻板液位计。
（5）执行器
执行器选用气动薄膜调节阀、波纹管密封调节阀。
4.3主要生产设备
本项目主要设备见表4-1。
表4-1主要生产设备清单一览表
序号
设备名称
单位
材质
数量
1
焦亚硫酸钠反应釜
台
不锈钢
2
离心机
台
不锈钢
3
中转罐
台
不锈钢
4
配碱槽
台
不锈钢
5
尾气塔
台
塑料
6
母液槽
台
防腐
7
不锈钢泵（含液下泵两台）
台
不锈钢
8
循环水泵
台
碳钢
9
凉水塔
台
玻璃钢
10
干燥器
台
不锈钢
11
焚烧炉
台
碳钢
12
冷却水管
米
钢内衬玻璃管
13
水洗塔
台
碳钢
14
水分离器
台
碳钢
15
硫磺粉碎机
台
浇钢
16
硫磺粉尘收集罩
台
塑料
17
旋风除尘器
台
塑料
18
引风机（硫尘）
台
塑料
4.4产品质量检测仪器设备
为保证产品质量，公司对生产过程中每一步反应均密切进行监测，根据需要配备必要的检测仪器设备。
本项目所需的主要检测设备外购，本项目所需主要检测设备见表4-2。
表4-2主要产品质量检测仪器设备表
序号
仪器名称
仪器型号
数量
1
电子天平
HM-200
2
罗维邦比色计
M0CLEL
3
卡尔菲休水份仪
DL31
4
全自动电位滴定仪
DL50
5
气相色谱仪
岛津14C
6
液相色谱仪
LC-10ATVP、检SPD-10AVP
7
电子分析天平
TG328A0.1MG
8
酸度计
PHC-3C
9
旋转粘度计
NDJ-1
合计
4.5车间设置
根据工艺生产需要并结合我国国情，厂房采用现浇钢筋混凝土框架结构，仓库采用钢结构等。
本工程结构抗震设防烈度为七度。
表4-3主要建筑物、构筑物一览表
序号
建构筑物名称
结构型式
建筑面积（m2）
层数
层高
1
生产车间
钢砼结构
2
仓库
钢结构
3
配套用房
钢混结构
5原料、辅助材料的供应
表5-1主要原（辅）材料的品种、规格、年需用量、及运输条件
序号
主要原（辅）材料
规格
年需用量（t/a）
运输方式
1
硫磺（黄、黑硫磺）
工业级
汽车
2
纯碱（液碱、苛性碱）
工业级
汽车
表5-2焦亚硫酸钠单耗、年耗
原料名称
单位
数量消耗
年耗
纯碱
吨
18000
硫磺
吨
10200
水
吨
15000
电
度
3000000
包装
只
600000
6公用工程和辅助设施方案
6.1总图、运输
6.1.1总图
1）总平面布置原则
总平面布置主要考虑符合当地的总体规划，同时考虑工艺流程合理、管线短捷、符合国家现行的《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）2001年版的规定、生产安全、交通运输组织合理、节约用地等原则。
2）工程项目组成
本工程主要建构筑物有：
生产车间、仓库等。
3）总平面布置
根据厂区拟建的工程项目和需配套的辅助工程以及总平面布置原则和生产工艺流程及特点，结合厂内外自然条件，在厂区规划平面范围之内。
4）竖向布置
竖向布置主要考虑满足工业园区对该场地的标高控制要求，便于与园区道路的衔接，建构筑物基础和管线埋设深度合理，尽量减少土方工程量等原则。
竖向设计采用平坡式，生活污水接园区污水管网，采用埋地暗管排水方式。
.....化工有限公司总平面布置图
6.1.2工厂运输
1）运输量
全年运进原料约3.02万吨，运出成品等3.13万吨，全年总运输量6.15万吨。
2）货物运输方案
厂外运输委托当地运输部门承运。
厂区内货物通过叉车或管道运输。
3）道路
厂区道路采用城市型，混凝土路面，宽度分别为6m、4m，结构型式为22cm厚C30混凝土路面，25cm厚水泥稳定碎石层，道路转弯半径为9m，6m。
6.1.3工厂防护
厂区均采用通透围墙，人流出入口及货运出入口处设置大门、门卫。
6.2给排水
6.2.1概述
（1）设计设计依据
本工程根据工艺等有关专业提供的条件、厂方提供的资料以及国家有关规范、规定进行设计。
执行的主要规范有：
《室外给水设计规范》GBJ13-86（1997年版）
《室外排水设计规范》GBJ14-87（1997年版）
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
（2）设计范围
1）本工程设计范围内的室内外给排水及消防管网设计，与一期工程并网；
2）消防水泵水池设计与原一期工程并网；
3）循环给水装置设计。
（3）设计原则和设计特点，工厂生产对给排水的要求：
1）本厂水源为城市自来水,市政水压≥0.30Mpa,厂区生产生活用水直供。
2）工厂生产对给排水的要求：
a.要求分质供水：
全厂分城市自来水、循环给水二种水质供水。
为节约水资源循环水量已占总用水量的约95%。
b.厂区排水实行清污分流并与原一期工程管网并联运行。
雨水、清下水由暗管收集排放。
生产车间地表冲洗水经车间内收集池收集回用。
（4）水源
本厂水源为园区自来水管网，一期工程建设已引入到位，并联即可。
本工程采用生产生活用水同一管网供水。
全厂总引入管一根，引入管管径DN100。
最大日用水量为125t/hr，3000t/d，水压≥0.30Mpa。
6.2.2厂区给水
（1）给水管道系统的划分、管材及防腐
1）给水管道系统的划分
a.自来水给水系统（一期工程已引入到位）：
本系统主要供厂区生产生活用水。
由厂区西面道路上城市自来水干管上接出的DN100的进厂水管及其水表、阀门、各用水点的枝状给水管网等组成。
考虑到市政水压已能满足厂区生产生活用水的水压要求，生产生活用水采用城市自来水直供，可满足工程用水量要求。
b.消防给水系统：
详见“消防篇”。
2）管材及防腐
生产生活给水管（自来水）DN<100mm采用钢塑复合管，丝扣连接，DN>100mm采用涂敷钢管，沟槽连接。
消防给水管DN<100mm采用热镀锌钢管，丝扣连接，DN>100mm采用无缝钢管，焊接连接。
循环水管采用无缝钢管，焊接连接。
埋地钢管外壁作加强级（四油三布）防腐处理。
（2）消防给水管道设施设计原则说明
1）全厂设置独立的临时高压消防系统，设置消防泵房及水池。
2）厂区设置DN200的环状消防管道，并按规定分若干独立段，每段内消火栓数目<5个。
6.2.3厂区排水（与一期工程建设管网并联使用）
根据清污分流原则，全厂分污水、雨水分管输送并与一期工程并网使用。
1）雨水排水系统
厂区雨水用管道收集后,就近排入园区市政雨水管网,雨水管总排出管管径为DN600。
雨水管DN<400,采用加筋UPVC管，DN≥400，采用轻型钢筋混凝土管。
b.污水排水系统
1）本装置工艺过程无工艺污水排出，母液离心水、设备清洗水全部收集于母液贮罐系统进行回收使用。
2）本装置所产生的污水源主要有
a）地坪卫生冲洗水，每天量约为0.5m3。
b）生产工人、管理人员的2.4吨生活污水。
本设计主要考虑车间地平冲洗水，生产车间地表冲洗水经车间内收集池收集回用。
6.3供热
工程自备的焚烧炉产出的热量完全可满足本项目所用。
6.4贮运设施
本工程生产所需的各种物料，根据生产消耗量和采购情况，确定贮存期和贮存量，一般贮存期在1个月到2个月左右，产品的贮存期为2个月。
物料根据其性质的不同分别贮存在综合仓库，不新增贮罐设施。
6.5外管及管架
本工程中各生产车间相对集中，除蒸汽管、工艺用丙烯醛等液体物质需经管架送入各车间外，其余介质都无需经管架输送。
本工程外管道均采用架空敷设。
管架型式按需要设计选型独立柱T型支架等，支架材料为钢筋混凝土。
在局部管段，设计采用在架间上层设置纵向钢梁的方法敷设小口径管道，以增大管架间距，减少支架数量。
管架的高度一般均设计为架底净高约+5.0～+6.0m。
各种型式管架充分考虑近期需要敷设的管道及规划管道的管位、电缆桥架的位置。
6.6暖通
本工程工艺上没有特殊要求，在部分无组织排放气体散发车间：
生产车间的外墙考虑设置防腐、防尘式轴流风机进行全面通风。
6.7维修
本工程设备量不多，已在厂内设有维修间，面积200m2，并配备必要的维修设备，能够满足企业日常维修的要求。
大型设备或每年一次的工厂大修可与临近企业外协完成。
7节能减排
7.1节能
7.1.1项目能耗分析
本工程能耗较大的设备是焚烧炉、反应釜及干燥器等。
7.1.2节能措施
1）设备选用节能型产品，严格控制生产批次，避免无谓的能量损耗。
2）本工程电气设计原则上将变电所靠近生产和干燥车间，这样的布局可以使供电处于负荷中心，减少线损，具有较好的节能效果。
3）总体布局上除符合厂区规划要求外，尽量做到生产工艺流程顺，管线走向短，变配电尽量靠近负荷中心，以减少能量损耗，工艺管道布置尽量降低管道阻力损失，节省动力消耗。
4）其它方面：
选用优质保温的材料；选择性能优良的管道、阀门、疏水器等；在车间设备布置上尽量采用位差输送物料，以降低动力消耗；对各车间的用电、用汽，用水分别安装计量表，加强能耗管理。
5）各工序的能耗管理，落实能耗承包制度，同时对职工加强节能教育，提高职工的节能意识。
6）生产设备的冷却水，设立循环水系统进行循环利用。
7）供汽管道在设计中做到布局合理，选用优良的保温材料，并严格按节能的要求进行施工。
同时选择优良的管道阀门疏水器，杜绝蒸汽跑漏现象，尽量节约蒸汽。
8）一期工程已有7台焚硫炉，本项目将再增加4台焚硫炉，共计11台焚硫炉，近期着手在焚硫炉出口高温热气管线上增设热管换热器，每台炉每天（24小时）可获得85℃热水100吨以上，这样将有1000吨以上热水供应，该热水可满足城市洗浴中心热水之需，由此可停用近百台产生洗浴中心热水的燃煤锅炉，从而减少了燃煤所造成的城市环境影响。
同时企业获得一定的经济效益，既节能又减排。
7.2减排
鉴于本项目的环境影响评价报告因技改扩能仍需重新编制，根据本项目生产的特点及污染源的情况，提出以下措施，待环境影响评价报告编制完成并预批复后，在项目实施阶段对处理方案按环评批复要求进行调整。
本项目根据生产工艺排污特征及项目所在地周围环境的具体情况，建议公司在如下方面搞好清洁生产：
（1）建立并完善清洁生产制度
清洁生产是全过程的污染控制，它不仅是环保部门的事，也是各车间负责人和工程技术人员应担负的职责。
产品的工艺设计与改造应充分考虑环境保护和清洁生产的要求，从源头上控制污染。
项目的实施过程中应要求产品开发和工程设计人员参与清洁生产和污染防治措施、对策的研究；应建立车间环保目标责任制，明确各车间用料指标和废水、废气排放指标；车间废水的清污分流工作由车间负责，公司负责全公司清污分流管线的埋设。
若车间物料消耗及废水（包括废水量及浓度）、废气排放达不到公司所确定的标准，车间负责人应承担必要的处罚责任，环保目标责任制应纳入车间负责人及工艺技术人员的业绩考核指标。
（2）加强技术开发、完善焚烧炉废热回收设施，提高热水回用率，实施清污分流和废水回用，加强废水的末端治理，力争治理的废水能达到国家三级排放标准排放。
强化废气治理措施，力争使排放的废气对周围大气污染的影响减少至最低程度。
（3）杜绝“跑、冒、滴、漏”，加强资源回收
在本项目的实施过程中，公司应尽可能选用密封性能好的生产设备，合理布置生产布局，减少物料输送距离，并尽可能采用
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