年产1 万吨湿法造粒特种炭黑项目可行性研究报告.docx

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年产1万吨湿法造粒特种炭黑项目可行性研究报告

年产1万吨湿法造粒特种炭黑项目

可行性研究报告

项目简介

第一章总论

1－1

第一章总论

1.1概述

1.1.1.1项目名称：

年产1万吨湿法造粒特种炭黑

1.1.2.2编制原则

利用国内外先进技术，达到发展新品种、提高产品质量与产量，降低能源消耗，提高经济效益的目的。

同时，最大限度地对污染严重的包装岗位、成粒岗位、收集岗位采用新技术新工艺，消除环境污染来编写本报告。

1.1.2.2.3为了使装置水平达到国内先进水平，决定对关键的微机自控系统、主供风机及微粒粉碎机等设备采用国外引进或国产成熟优质产品。

1.1.2.2.4要认真贯彻工厂布置一体化、生产装置露天化、建（构）筑物轻型化、公用工程社会化的建设方针。

1.1.2.2.5适应炭黑生产特点，搞好配套专业设计，特别要加强节能、环保、安全、消防、工业卫生及劳动保护等方面的配套设计，三废治理要做到“三同时”，充分考虑能源综合利用，确保生产安全。

1.1.3.2投资必要性和经济意义

（1）有广阔的产品市场。

炭黑是橡胶工业第二大原材料，根据世界范围的统计，橡胶用炭黑消费量占炭黑总量的90%，其中轮胎用量占67%；汽车橡胶制品用量占10%，其他橡胶制品用量占13%，非橡胶用炭黑（亦称专用炭黑或特种炭黑）仅占10%。

随着我国技术的发展，橡胶工业对炭黑产品质量和品种的要求不断地提高，尤其是对具有特殊性能的炭黑品种需求量不断增加，为此该拟建一套能生产特殊性能的炭黑生产装置来满足市场的需求。

同时该品种炭黑属高技术附加值的产品，因此具有显著的经济效益和社会效益。

（2）原材料供应充裕，运输条件便捷，具有资源综合利用及循环经济优势。

（3）有先进的技术和过硬的质量保证。

吸收和创新国内外先进技术，应用新技术、新工艺，逐渐形成核心技术，关键设备均从国外进口，技术设计科学、完备、工艺流程完善。

生产过程采用的DCS控制系统是从美国FISHER罗斯蒙特公司引进，自动控制和调节工艺参数，并有安全联锁控制，确保工艺生产稳定和安全生产，从而保证了产品质量。

同时，严格按ISO9001：

2000质量管理体系标准来规范公司质量管理，确保提供给顾客满意产品。

1.2.1.8投资估算和资金筹措

该项目总投资：

3509.12万元；

其中：

建设投资：

2881.20万元；

流动资金：

627.92万元；

1.2.2研究结论

该项目是符合国家产业政策的，该项目的建设可大幅度地消除环境污染和改变企业不合理的产品结构，增加企业的后劲和经济活力。

经过研究分析可以认定，该项目技术先进可靠，原料来源落实，建设条件好，产品流向明确，项目的财务评价较好，其财务内部收益率为22.36%（税后），并能承受一定的风险。

因此，该项目在经济和技术上是可行的。

主要技术经济指标表

表1－1

序号项目名称单位数量备注

一生产规模万吨／年1

二产品方案

1N472万吨／年0.4

2N100系列产品（N135为例）万吨／年0.5

3其它产品万吨／年0.1

三年操作日天3338000小时

四主要原材料、燃料用量

1原料油（煤焦油：

乙烯焦油：

蒽油＝20：

50：

30）万吨／年2.40

2添加剂K2CO3吨／年0.39

3粘结剂（木质素或糖密）吨／年33.5

4包装袋（牛皮纸、塑料袋、编织袋）万个/年51损耗2%

5滤袋（玻纤）⎠127×3500条／年2196

6涤纶条／年72

五公用动力消耗量

1供水万吨／年8.4

2供电万度／年691

3供汽万吨／年1.6

六三废排放量

1废气万标米3／年4828

2废渣万吨／年无

3废水（生活污水）万吨／年无

七运输量

运入量万吨／年2.4

运出量万吨／年1.0

八全厂定员人28

生产工人人24

九总占地面积米23960

1厂区占地面积米23960

2其它占地面积米20

2－1

主要技术经济指标表

表1－1（续1）

序号项目名称单位数量备注

十全厂建筑面积米24530

十一全厂综合能耗总量

十二单位产品综合能耗千焦/千克炭黑97.8×103

十三工程总投资额万元3509.12

1建设投资万元2881.20

（1）固定资产投资万元2734.00

（2）固定资产投资方向调节税万元0

（3）建设期利息万元0

2流动资金万元627.92

十四年销售收入万元8141.43

十五年净产值万元

十六年直接成本万元6837.96

十七年总成本万元6946.22

十八年经营成本万元6712.50

十九年利润总额万元852.92

二十年销售税金（税前）万元342.29

二十一财务评估指标

1投资利润率%24.31

2投资利税率%34.06

3成本利润率%12.28

4投资回收期（动态,税后）年7.49包括建设期1年

5投资回收期（静态,税后）年5.44包括建设期1年

6财务内部收益率（税后）%22.36

7财务净现值（税后）万元2019.62

第二章市场预测

2.1国内外市场预测

随着我国经济的高速发展，特别是轮胎、橡胶工业需求的增长，炭黑行业呈现出空前发展的良好态势，产量、销量、生产能力和技术水平都上了快车道。

据国家统计局统计，2003年我国炭黑生产量已达101.81万吨，已经超过我国“十五”规划中2005年要达到81万吨的目标，并超过日本，居世界第二位，2005年炭黑产量已达163万吨。

但是与国外先进水平相比，我国炭黑无论在品种、质量、生产技术和应用技术水平等方面，大部分企业与世界先进水平相比仍有一定的差距。

据有关资料统计，国外用炭黑品种已发展到40多种，而国内只能生产20几个品种。

今后几年轮胎工业发展趋势，炭黑品种重点发展子午线轮胎，特别是对能提高轮胎产品质量档次的、适合生产“绿色轮胎”和低滚动阻力轮胎的高性能炭黑系列产品，国家急需要规模化生产。

同时对工业橡胶制品用炭黑，塑料、电线、电缆、油墨等用炭黑也急需增加品种和提高质量。

据炭黑分会2004年对所属会员单位的统计N100系列产品仅生产了1074吨，特殊品种炭黑仅生产了5100吨，远远满足不了国内市场的需求。

本项目投产后，可为我国炭黑行业增加品种和提高产品质量做出贡献。

第四章工艺技术方案

4－1

2.2产品价格分析

依据我国目前炭黑市场商定价格，其产品的价位较高，经济效益很好。

如：

N110系列产品，商定价格为6000－7000元/吨；导电炭黑产品，商定价格为7000－8000元/吨。

第三章产品方案及生产规模

3.1产品方案

依据炭黑市场的预测，炭黑产品的发展方向是：

（1）为适应市场的需求，生产高附加值的特种炭黑。

（2）要求产品质量稳定并达到国内质量水平。

依据上述原则，确定该产品方案如下。

3.1.1产品名称：

橡胶用及非橡胶用特种炭黑系列。

3.1.2产品品种：

N100系列产品，导电炭黑和其它产品等。

3.1.3产品质量：

导电炭黑暂按企业标准判定，其它按国家橡胶用炭黑质量标准（GB3778－2003）判定。

3.2生产规模

3.2.1装置生产年产量：

装置生产年产量1万吨。

炭黑生产年运转时间按8000小时计。

平均日产炭黑30吨，每小时产炭黑1.25吨。

3.2.2年产量的品种分配如下表：

产品名称N100系列导电炭黑其它

年产量（吨）500040001000

各品种产量可依据用户的需求做相应地调整。

同时，根据用户的需求，还可安排其它炭黑品种的生产。

第四章工艺技术方案

4.1工艺技术方案的选择

4.1.1原料路线确定的原则和依据

本炭黑生产装置采用的原料油为乙烯焦油50%，煤焦油20%，蒽油30%的配比油。

由于生产炭黑品种的变化，原料油的配比也应做适当调整。

煤焦油能提高产品的收率，但由于其沥青质含量较高，对质量有一定影响，故在生产特种炭黑中还应尽量减少煤焦油的用量。

4.1.2国内外工艺技术概况

近年来，国外各大炭黑公司展开了激烈的市场竞争和技术竞争，以高质量来争取用户，技术竞争成了竞争的主要手段。

其主要特点是：

（1）炭黑反应炉新型化：

采用新工艺五段炭黑反应炉，可生产几十个炭黑品种。

（2）装置采用微机控制，使装置处于最佳工艺条件下运行，质量稳定，收率高，成本低。

（3）充分利用能源：

采用先进换热设备，回收装置余热。

（4）采用湿法造粒：

解决了高结构炭黑干法不易成粒的困难，同时也消除了生产和使用时炭黑粉尘污染问题。

（5）采用高温高速强化反应，燃烧室温度可达到2000℃，空气预热温度可达到850℃，这样使产品进一步提高质量和收率。

4.1.3国内炭黑生产技术概况

中国炭黑总产量已超过日本，跃居世界第二位。

近几年来在我国炭黑行业专家的努力研究与开发下，在炭黑生产技术上已接近国际先进水平。

主要体现在以下几方面：

1.炭黑反应炉单台处理能力不断扩大，从年产1.5万吨到年产2万吨，目前正在开发年产3万吨及3万吨以上的生产装置。

2.采用了高温空气，高温的反应温度技术。

3.热能的充分利用；设置了在线空气预热器、余热锅炉、油预热器等设备回收系统余热。

4.采有DCS微机控制系统，部分设备采用调频器来控制，可节省电能。

5.采用先进的炭黑回收系统和炭黑加工工艺，解决环境污染问题。

但是与国际炭黑工业技术比较，还存在着一定差距。

尤其是在炭黑品种及产品质量方面尚需要做大量的工作。

4.1.4工艺技术方案选择

4.1.4.1采用新型五段炭黑反应炉，通过工艺调整来达到生产特种炭黑。

4.1.4.2装置采用DCS集散型微机控制系统控制整个生产过程，工艺空气和燃、原料油采用质量流量控制，使产品质量达到GB3778－2003标准。

4.1.4.3采用单管膨胀式列管空气预热器，提高入炉空气温度，并设有在线余热锅炉、原料油换热器，充分回收装置余热。

4.1.4.4装置选用反吹风式袋滤器，滤袋采用硅油、石墨聚四氟乙烯处理，寿命可达两年，尾气含尘量小于18毫克/米3。

4.1.4.5为保证风送管道系统的畅通，将风送风机（C0303）、回流风机（C0306）的压力和流量调整，并在风送系统中设微粒粉碎机确保产品500μm、45μm筛余物达标。

4.1.4.6装置采用湿法造粒，设炭黑储罐可实现散装和吨包装运输，装置设废品回收装置，减少次品产量。

彻底消除了炭黑生产过程中炭黑对环境的污染。

同时也解决了炭黑使用单位及运输部门的环境污染。

装置建成后，综合技术水平可达到国内先进水平。

4.1.5主要设备的选择

本项目依据满足1万吨/年湿法造粒特种炭黑生产的要求来选配设备。

在满足工艺要求和保证设备性能、产品质量的前提下，本着技术先进，经济合理，生产安全的原则。

本装置所需关键设备如主供风机，微粒粉碎机、微机仪表系统及生产工艺中关键的控制阀门采取购置国外和国内质量好的产品。

4.2工艺流程和消耗定额

4.2.1工艺流程简述

经原料油脱水罐（V0105A，B）脱水后的原料油经捣油泵（P0104A，B）送入装置的原料油罐（V0101A，B）和燃料油罐（V0102）中。

燃料油经燃料油过滤器（V0104A，B），燃料泵（P0103A，B）送到燃料油预热器（E0202）经加热的燃料油在喷燃器中用压缩空气将其雾化，再与主供风机（C0201）提供的并经空气预热器（E0201）预热到850℃的空气在炭黑反应炉（R0201）燃烧段混合、完全燃烧，产生2000℃的高温燃烧气流进入反应炉的喉管段。

原料油经原料油过滤器（V0103A，B），原料油泵（P0101A，B）送到原料油预热器（E0202）预热到＜280℃，再通过原料油喷咀径向喷入反应炉（R0201）的喉管段，与高温燃烧气流混合后，迅速裂解并生产炭黑。

在反应炉（R0201）后部，直接把水喷入高温炭黑烟气中，使其温度迅速降低，终止炭黑生成反应，然后，经过空气预热器（E0201）、余热锅炉（E0203）原料油预热器（E0202），二次急冷烟道，进入炭黑收集系统。

为了控制炭黑结构，在添加剂溶解罐（V0202）内用水溶解K2CO3，然后用计量泵将K2CO3溶液送到添加剂喷咀，再喷入炭黑反应炉（R0201）内。

冷却到288℃的烟气进入主袋滤器（V0302A－H）。

附在袋滤器上的炭黑用主袋滤反吹风机（C0301）定期进行吹扫。

使其落入袋滤器贮斗。

由主袋滤器（V0302A－H）收集的炭黑分别经主袋滤器气密阀（M0302A－D）进入风送系统。

袋滤尾气用尾气加压风机（C0302）将其20%送到尾气燃烧炉（F0401），燃烧作为干燥机热源，其余80%送到焦炉作为燃料用。

炭黑进入风送系统后，用230℃－250℃热烟气输送，通过微粒粉碎机（M0305A，B）对杂质进行粉碎，再经风送风机（C0303）送到收集旋风分离器（V0404），炭黑被收集到粉状炭黑贮罐（V0403）中，从收集旋风分离器

（V0404）出来的烟气经回流风机（C0306）送回主袋滤器（V0302A－H）粉状炭黑经贮斗搅拌器搅拌，使其容重增加后，由主供料输送器（L0401）送入湿法造粒机（M0402）进行造粒。

造粒所需的造粒水由贮水罐（V0601）经清水泵（P0601A，B）送入静态混合器（E0401），造粒用的粘结剂由粘结剂贮罐（V0401）经粘结剂进料泵（P0402A，B）送入静态混合器。

在这里，水、粘结剂混合后进入湿法造粒机（M0402）。

从湿法造粒机出来的湿炭黑粒子进入干燥机（X0401）进行干燥。

干燥机所需的干燥气体由尾气燃烧炉（F0401）供给，尾气燃烧所需工艺空气由尾气炉供风机（C0401），汇同尾气加压风机（C0302）送来的尾气一起进入尾燃烧炉（F0401），进行燃烧。

燃烧产生的热气体（1370℃）进入干燥器（X0401）的火箱与干燥器滚筒内炭黑粒子进行逆流接触换热。

从干燥器（X0401）出来的炭黑（200－300℃），经湿法造粒提升机（L0501）送到筛选机（M0502）筛选，除去不合规格的粒子，并重新送到不合格品处理系统进行加工。

粒度符合规格的炭黑经成品输送器（L0502）、贮存提升机（L0503）送到磁选机（M0503），除去炭黑中的铁屑后，再由产品输送器（L0504A，B）分别送到两个产品贮罐（V0502A，B）中，然后用包装机（M0506A，B）进行包装。

包装好的炭黑包经整形用叉车（L0508A）输送入库。

经磁选机（M0503）清除的铁锈通过溜槽落到贮存提升机（L0503）底部的永久磁铁盘上，回收的铁锈由人工定期清除。

从干燥器（X0401）前端排出的含炭黑热气体，经废气加压风机（C0403）送到废气袋滤器（V0303A－C）。

附在袋滤上的炭黑用废气袋滤器反吹风机（C0304）定期吹扫，使炭黑落入贮斗，再经废气袋滤器气密阀（M0303A－C）进入风送系统。

生产过程中产生的不合格炭黑进入不合格品贮罐（V0501）由再处理风机（C0503）送到再处理袋滤器（V0304）。

设备吸尘口吸入炭黑由吸尘风机（C0501）送入再处理袋滤器（V0304）。

包装机口吸入的炭黑也由再处理风机（C0503）送入再处理袋滤器（V0304），最后由再处理袋滤器气密阀（M0304）进入风送系统，进行回收。

4.3自控技术方案

4.3.1自控水平和主要控制方案

近十年来，国内新建的大型炭黑装置均采用DCS集散控制系统，可从根本上保证工艺数学模型的准确运算及产品质量和收率的最佳控制。

本设计采用美国艾默生公司δV－DCS系统，在控制水平上完全能达到工艺的需要。

主要控制方案包括：

1.燃烧空气质量流量的运算和控制；

2.燃料油流量—燃烧空气流量比值调节；

3.湿法造粒水流量—造粒机功率串级调节；

4.干燥机尾气燃烧炉尾气流量—空气比值调节；

5.燃料油压力、温度、流量自动控制；

6.原料油压力、温度、流量自动控制；

7.一次急冷水流量调节；

8.二次急冷水流量调节；

9.添加剂流量调节；

10.主袋滤尾气压力调节；

11.尾气总管压力调节；

12.粉炭储罐自动称量；

13.炭黑收集旋风分离器压力调节；

14.储水罐水位调节；

15.在线余热锅炉水位调节；

16.主袋滤放空蝶阀手操及超压自动控制；

17.主供风机出、入口蝶阀手操；

18.去尾气锅炉蝶阀手操；

19.干燥机烟气出口蝶阀手操；

20.主袋滤器、废气袋滤器自动反吹程序控制；

21.开、停车及安全联锁系统；

22.所有相关工艺参数的显示和报警系统等。

4.3.2仪表选型

本装置检测元件、传感器、变送单元、执行机构等仪表器件均采用国内先进仪表厂家产品，既可保证控制质量，又可节省资金，并且完全能满足工艺控制和安全联锁的要求。

第五章原料的供应和贮运

5.1主要原料的品种、年需要量、来源及运输条件本装置原料油采用乙烯焦油50%，煤焦油20%，蒽油30%。

燃料油采用100%乙烯焦油，煤焦油年用量0.436万吨、乙烯焦油年用量1.31万吨、蒽油年用量0.654万吨，全年需外购油2.4万吨。

原料油、燃料油主要在南京、山西、上海等地采购。

原料油的运输主要由铁路来完成。

5.2原料油的贮运

5.2.1炭黑正常生产的贮油天数一般为30－50天，全年需外购油量2.4万吨。

原料油贮运由公司统一考虑。

装置内只设2台500m3的原料油罐和一台200m3燃料油罐。

5.2.2油槽车

按每年外购2.4万吨计算，若按油槽车运输往返一次平均按4天计算，共需50吨/台级铁路槽车6台（现有运输能力可以解决）。

5.2.3原料、燃料及材料用量

序号名称单位年用量供户

一原（燃）料油

1乙烯焦油万吨1.31

2煤焦油万吨0.436

3蒽油万吨0.654

全国各地

二木质素吨33.5国内造纸厂

三炭酸钾吨0.39化工市场

四包装袋（大袋）万个1本厂自制

包装袋（小袋）万个25.5

五玻璃滤袋条2592

六涤纶滤袋条144

南京、营口、上海

七动力

1水万吨8.4

2电万度691

3汽万吨1.6

4压缩空气万立方米480

第六章建厂条件和厂址方案

6.1.1水源、水质、供排水情况

为了保证该装置的用水量，供水管线管径为Φ108×4，压力为0.3MPa。

因装置无工业废水外排，生活污水和地面污水可在厂区做排水沟处理。

污水排出。

6.1.2供热情况

该装置所需蒸汽总量为2吨/小时。

蒸汽管由外部引入，装置投产后由在线余热锅炉自给。

6.1.3供电、电讯

该装置低压用电负荷为881KW，故需1台1000KVA变压器，其电压为6/0.4KV。

需1台315KW电动机，其电压为6KV，高压用电量为236KW。

该装置的行政、生产管理所用电话按该厂统一规划配接。

第七章公用工程和辅助设施方案

7.1总图运输

7.1.1总平面布置

装置的平面布置要求达到工艺流程合理，确保环保、安全和消防的要求。

7.1.2工厂运输

全厂原料运输以铁路运输或汽车运输为主，炭黑产品和辅助材料的运输以铁路运输为主，以汽车运输为辅。

炭黑成品由贮仓经包装进入成品库。

运出量约为1.0万吨，运入量约2.4万吨。

7.2给水.排水

7.2.1给水

该装置总用水量10.5吨/小时。

其中：

工艺用水6.3吨/小时（包括锅炉用水），生活用水量为1吨/小时，其它用水1吨/小时，循环补充水2吨/小时。

上水由总厂供水站通过DN100管路送至装置区储水罐并从DN100引入管上再引出一条DNl00管做为消防用水，压力要求达到0.3MPa。

消防用水与工艺用水相接，依据《建筑设计消防规范》的有关规定，装置厂房的生产火灾危险类别为丙级，耐火等级按二级考虑。

管道沿厂区铺设，利用原厂区的地上式消火栓，保护半径60米。

7.2.2排水

装置排水管网采用生产和生活混合排放系统，因无工业废水，故就近排出。

室内排水管采用铸铁管，室外排水管采用排水沟，排入厂区的排水设施内。

7.3供电及电讯

7.3.1新建装置供配电

7.3.1.1炭黑生产为连续生产，但停电不会造成重大设备和人身事故，故该装置为二类负荷，局部事故照明设有220V蓄电池组。

全装置低压动力设备装机共53台，其中备用7台。

装机容量885.95KW，其中常用763.7KW，备用122.25KW。

低压用电负荷计算见下表：

装机容量（KW）

名称

常用备用

kxcosφP30（KW）Q30（KVAR）S30（KVA）

动力763.7122.250.750.8572.78429.58715.97

空调400.800.83224.040.0

仪表15.20.500.77.67.7510.85

照明450.801.036.0036.0

其它1950.350.868.2551.1985.31

合计1058.9122.250.75716.63512.52881.04

6KV高压电机l台，装机容量315KW；

全装置计算负荷P30＝952.88KW；

年电能需要量Ap＝Tma·P30＝8000×952.88＝7623040（KW·h）；

单位产品耗电量A＝7623040÷10000＝762（KW·h）。

7.3.1.2供电电源选择和可靠性阐述

7.3.1.2.1本装置0.4KV的用电系统，由该装置所设变配电室直供。

7.3.1.2.2该装置设变配电室一座。

7.3.1.2.3该装置设立浮充电式蓄电池组,确保照明用电。

7.3.1.2.4微机仪表设置UPS电源，确保微机仪表在电源故障时正常运行。

7.3.2电讯

7.3.2.1全厂电讯设施的组成及其数目

该装置行政、生产岗位所用电话由总厂统一配接。

主要生产岗位联络网备有无线电对讲机。

7.3.3设备选择

序号设备位号设备名称技术规格数量备注

1空调机1台

21000KVA变压器1台

3高压开关柜4块

4低压开关柜18块

5电容器柜2块

6照明配电箱8个

7中央控制柜1块

8镉镍电池直流屏3块

9仪表电源屏1块

10交流电焊机3台

7.4采暖通风及空气调节

7.4.1采暖、通风、除尘及空气调节设置原则的确定

生产装置的供热量由工艺提供的蒸汽量来确定。

采暖的供热量根据基础资料和《工业企业采暖通风设计规范》中的数据规定与计算结果来确定。

基础资料：

（1）采暖室外计算温度0℃

（2）冬季室外风速2.0m/s

（3）夏季室外风速2.0m/s

（4）冬季主要风向及频率C：

25％NE：

14％

（5）夏季主要风向及频率C：

26%NE：

16％

（6）采暖期天数39天

7.4.2采暖通风、除尘空气调节方案的选择

7.4.2.1生产装置需蒸汽量为每小时2吨，压力0.6Mpa，蒸汽由公司锅炉直接供给。

开汽后由装置本身供给。

7.4.3.1设计范围

造粒厂房、微机控制室、包装室的通风空调和排尘。

7.4.3.2设计方案

（1）控制