年产10000吨白炭黑项目可行性研究报告.docx

1、年产10000吨白炭黑项目可行性研究报告年产10000吨白炭黑项目可 行 性 研 究 报 告项目编号：报告技术负责人： 工程师 总 论11概述111项目名称：年产10000吨白炭黑项目主办单位： 企业性质：股份制企业法人代表： 112可行性研究报告编制的依据和原则1.1.3 项目提出的背景、投资必要性和经济意义近年来，山东寿光充分发挥自身优势，走出了一条资源优化配置、结构有效调整、资本快速增值的高效之路。其化工生产经营由原来单纯的海洋化工产品，逐步发展到精细化工、建材、造纸、农药、化肥、橡胶、消防等领域，企业规模优势和多元化发展的新格局初步形成。产品覆盖全国30个省市自治区，并出口到日本、韩国

2、、泰国、新家坡、中东等国家和地区，客户发展到近百家，成为我国重要的海洋化工产品生产和出口创汇基地。“十一五”期间是寿光加快发展的关键时期。要充分发挥资源和技术优势，以蔬菜种植、海洋化工两大支柱产业为龙头，以海洋化工产品深加工为主攻方向，突出高新技术，发展规模经济，面向国际、国内两个市场，坚持全方位、大规模、多层次、高起点，加大改革开放开发力度，加快企业发展步伐，成为全国最大的独具特色的现代化海洋化工基地，并跻身世界化工先进行列。根据以上发展规划，经过深入细致的市场调查研究，认为白炭黑产品具有广阔的前景。白炭黑是一种超细微具有活性的二氧化硅粒子，化学名称为胶体二氧化硅或水合二氧化硅，是一种重要的

3、硅系无机精细化工原料。白炭黑具有与炭黑相似的补强性能，可用于透明和彩色橡胶制品，还可用作塑料制品、高档油漆、合成革、涂料、粘合剂、人造分子筛、合成树脂、白色珠光水泥及农药的掺和料，也是造纸颜料和化妆品、制药、制糖、电子等产品的填充料以及生产印刷油墨的消光剂、塑料薄膜的开口剂，是一种很有前途的精细化工产品。 1.1.3 研究范围1万吨/年沉淀二氧化硅1.1.4研究的主要过程1.2研究结论1.2.1研究的简要综合结论（1）本项目可充分发挥山东寿光的资源优势和技术优势，突出高新技术，发展规模经济，培植了新的经济增长点；（2） 本项目经济、 社会效益显著（3） 主要原材料有可靠供应渠道，产品市场容量较

4、大；（4） 环境保护措施简单可行，对环境不造成危害；（5） 工艺技术路线合理，产品质量达到国家规定标准。1.2.2 存在的主要问题和建议（1） 本可行性报告只对白炭黑的加工进行了研究，未对产品的深加工问题进行探讨。（2） 建议本项目建成投产后，对白炭黑产品的深度加工问题，也要提到议事日程上来，如表面改性、超微细等,以便企业更进一步的发展。附：主要技术经济指标表 序号项目名称单 位数 量备 注一生产规模沉淀二氧化硅万吨/年1二年操作日天300三主要原材料，燃料用量1硫酸钠万吨/年13.72硫酸万吨/年0.6四公用动力消耗量1供水(新鲜水)最大用水量m3/h100平均用水量m3/h802供电年耗电

5、量万kw.h9403供汽平均用汽量t/h5.5五三废排放量废水m3/h 50六运输量1运入量年/吨415002运出量年/吨32000七全厂定员人1其中：生产工人人1002管理人员人八总占地面积56200九全厂建筑面积3052十工程项目总投资万元1997.2551固定资产投资万元（1）建设投资万元（2）固定资产投资方向调节税万元2铺底流动资金外流万元十二年销售收入万元3300十三成本和费用1年均总成本费用万元2472.86十四年均利润总额万元450.55十五年均销售税金万元376.71十六财务评价指标1投资利润率%22.532投资利税率%33.673投资回收期年4.43(税后)2.97(税前)4

6、全员劳动生产率 万元 /人1.55全投资财务内部收益率（税前）%6全投资财务内部收益率（税后）%7全投资财务净现值（税前）万元 8全投资财务净现值（税后）万元 第一章 市场预测 2.1 国内外市场情况预测当前白炭黑销售的结构基本为轮胎用白炭黑占45%，制鞋用白炭黑占40%，其他占15%。 目前我国白炭黑需求量约在35万吨/年，而我国白炭黑生产装置总量约在30万吨/年。但由于大多数白炭黑生产厂家生产规模小、成本高、产品质量差，多处在停产、半停产状态。总开工率约在80%左右。从各厂生产经营情况看，白炭黑销售方向主要为轮胎业和制鞋业。另外由于生产、技术及市场原因。我国硅橡胶专用白炭黑，产量较低。下面

7、主要针对这三个行业用白炭黑分析一下：1、 轮胎行业我国轮胎市场发展前景广阔。一是由于中国经济的持续快速增长，极大地刺激了国内汽车生产和消费。我国汽车工业每年以两位数的速度发展，高速公路迅猛增长，目前已达2万多公里，这给轮胎工业提供了良好的发展机遇和较大的市场空间；二是西部开发使轮胎的需求量增加10%；三是轮胎的出口量大幅增加，2002年1至11月份出口量就比2001年增长8.7%，出口额达65亿美元；四是发达国家汽车消费市场日趋饱和。轮胎工业的发展与汽车工业的发展是紧密相关的。我国汽车工业经过前几年的较快增长（1998-2001，年均增长13%），到2002年出现高速增长（38.5%），预计在

8、这个高平台上还要持续增长，这对轮胎行业带来了新的发展生机。更为重要的是，新车型的出现，对轮胎性能要求更高，轮胎的子午化进程将大大加快，如2002年全国轮胎产量增长13.8%，其中子午胎增长为27.3%，子午胎中的全钢丝载重子午胎增长59.7%。预计汽车轮胎2005年需求量约为12950万条，与2002年相比，年均递增率11.7%。其中子午胎约9250万条，年均递增率19.5%，子午胎中全钢子午胎1800万条左右，年均增长率仍保持40%左右，半钢子午胎7450万条，年均增长率16.2%。此外，农业轮胎基本保持在3500-4000万条，工程、工业轮胎相应增加，约为1300-1500万条（其中工程胎

9、约200万条），轮胎总需求量2005年达到18000万条，年均总增长率为8.7%。子午胎将占总产量的50%左右，占汽车轮胎的70%以上。拖拉机胎、工程胎有小批量生产。下面将近年来我国轮胎发展情况简单介绍一下：外资：截至目前，世界十大轮胎公司除德国大陆公司外，已全部进入我国投资设厂。据记者了解，今年米其林沈阳的合资工厂生产规模将增加3倍，并且还有意把上海工厂发展成为全球产量最大的样板工厂；固特异已经增资1.2亿美元对大连工厂进行扩建，产能预计将从200万条扩大到525万条；普利司通也将增资10亿日元对天津工厂进行扩建，预计年产能力也会超过500万条。此外，锦湖和韩泰已取得“二期”开工证，杭州橡胶

10、和日本横滨的合资已尘埃落定，日本住友也在常熟独资建立了新工厂。据统计，目前我国生产子午线轮胎的合资及外商独资企业已达40余家，子午线轮胎市场70%以上的份额已被外资企业拿下。内资：2001年以来，贵州、杭豫、河南、银川、华青等一批全钢载重轮胎项目开工、投产或扩产。据统计，目前国内浙江、内蒙古、广东、新疆等地新上了十几个全钢子午线轮胎项目，投资规模均为年产30万条，今明两年建成投产，后续规模为年产60万条到180万条。据轮胎工业数据统计表明：2003年轮胎生产需用白炭黑约7万多吨，其中子午胎用约3万吨。以后近几年白炭黑用量的增长率约为20%。子午胎用白炭黑国内生产厂家主要有：青岛罗地亚白炭黑有限

11、公司、南吉白炭黑有限公司、连吉白炭黑有限公司、山东海化白炭黑厂、无锡恒亨白炭黑有限公司等，另外还有进口部分子午胎用白炭黑.2、 制鞋行业我国制鞋业格局已基本形成。北方以双星、韩资企业（如大连丰源制鞋有限公司、天津韩飞鞋业有限公司、青岛海进鞋业有限公司等）、美国耐克鞋业有限公司、阿迪达斯鞋业有限公司等。南方以 荣光集团鞋业有限公司、台资鞋业等。白炭黑年用量约在15万吨左右。以后近几年白炭黑用量的增长率约为68%。 3、 硅橡胶行业硅橡胶按其硫化机理分为高温硫化硅橡胶（热硫化硅橡胶）和室温硫化硅橡胶两大类。热硫化橡胶（HTV）主要用于制造硅橡胶制品。一般是将生胶与硅橡胶用白炭黑、硫化剂及其它助剂一

12、起经混炼后即成硅橡胶混炼胶。然后再加工成各种硅橡胶制品。目前，随着我国国民经济的发展，特别是热硫化硅橡胶在电子电气办公自动化设备及汽车工业等领域的应用的不断拓展，对热硫化硅橡胶的需求正以每年不低于20%速度增长。99年我国热硫化硅橡胶混炼胶实际消费量已超过3万吨，其中国内生产2万吨，高品质的混炼胶进口1万吨。作为硅橡胶制品的补强剂，超细SiO 2的用量一般在40%左右，因此，用于热硫化硅橡胶中的白炭黑年需求在8千吨左右 。我国的硅橡胶混炼胶消费量超过世界消费量的10%，增长最快的应用领域是制作导电按键（Key pads）。由于生产按键需用的人力较多，所以按键的生产重心逐渐地移向中国大陆，生产厂

13、集中在深圳、厦门一带，仅深圳地区大大小小的按键生产厂家已有60余家，目前按键胶已成为热硫化硅橡胶的最大用户。从60年代起，国外就开始在恶劣的气候环境中使用硅橡胶绝缘子，由于硅橡胶的独特性能，使硅橡胶绝缘子的污闪次数大大地减少了，现在国外已将其大量用于输变电系统中。由于硅橡胶有极好的耐热性、耐候性及电性能，在电力电缆、核电站、船舶等的控制电缆，电力机器的内部配线，电动机、彩电等的引出线方面都有很好的应用前景。我国热硫化硅橡胶在电线电缆、高压绝缘子和避雷器等行业中的应用还处于起步阶段，市场前景十分广阔。据预测到2000年，我国 汽车用密封胶将达到38万吨，其中热硫化硅橡胶约2000吨，而且随着汽车

14、档次的提高，硅橡胶的用量还将大幅度增加。热硫化硅橡胶无毒无味且具有生理惰性，在民用方面可用于制造哺乳瓶奶嘴、热水瓶塞子、高压锅圈以及食品自动售货机的软管等。室温硫化硅橡胶（RTV）主要作为粘接密封剂、罐封材料和模具。其中用量最大的种类是应用于建筑及装饰市场的密封剂产品（俗称“玻璃胶”），主要用于如玻璃幕墙以及高层建筑等新型建筑形式的粘接密封要求。国外在60年代初期就已将其应用于建筑领域，表现出优异的耐高低温、疏水防潮、耐辐射及气候老化等性能，至今30余年仍未发生老化现象。由此有机硅密封剂得到了迅速的发展。在发达国家，有机硅密封剂的用量近几年大多保持了10%以上的年增长速度。1999年，我国有机

15、硅密封胶的产量即达到2万吨左右。生产有机硅密封胶的厂家主要集中在广东和江、浙地区，生产规模在1000t/a的厂家已有十家以上。硅密封胶的典型应用场合之一是玻璃幕墙。将玻璃与铝合金框架用有机硅结构胶粘接作为外墙装饰材料，伸缩缝也用有机硅作为防水密封。其它方面的应用还包括用于铝合金门窗和塑钢门窗的周边密封，玻璃安装及移动槽的拼缝、铆钉及固定螺丝的密封：厨房、浴室、洗手间的卫生洁具及台面、墙体、家具之间的防水密封；水族馆、天棚、金属盖顶、橱窗、柜台、护墙板、彩钢板的密封；用于高等级公路板间的防水嵌逢密封等。RTV除了建筑用密封胶以外，还包括用于航空航天、核电站、电子、机械、汽车等行业的密封材料，用于

16、电子元器件罐封的有机硅罐封材料，用作软模材料的有机硅模具胶等。这些品种的需求量相对较少，全国一年的产量估计在5000吨左右，但在很多场合却是必不可少的。这些都为超细二氧化硅的生产和发展提供了良好的契机。据预测近几年我国用于硅橡胶添加剂的白炭黑需求量约在3万吨左右 ，并且以每年15%左右的速度增长。2.2 产品的价格分析当前，由于我国经济建设的飞速发展，人民生活水平的不断提高，沉淀二氧化硅的售价逐年上行，目前，以达到30004500元/吨左右。为使企业具有较强的抗风险能力，本报告采用较保守的销售价格进行技术经济评价。其产品价格如下：沉淀二氧化硅：3300元/吨 第二章 产品方案及生产规模3.1

17、产品方案 沉淀二氧化硅3.2 生产规模及各装置规模确定的原则和理由本装置规模按照市场当前销售容量及预测的潜在销售量确定。沉淀二氧化硅生产规模为年产10000吨。当前作为世界上最大的沉淀二氧化硅生产厂家，德国迪高沙公司的总生产能力已达到年产25万吨，而位于第二与第三的美国PPG公司及法国德罗纳-普克朗公司，其生产能力也已经超过了年产20万吨。而生产所需的主要设备单台生产能力均在年产5000吨以上。由此可见，沉淀二氧化硅的生产技术在不断完善，生产规模在不断扩大，设备加工制造的能力也在不断提高。其优越性体现在能耗降低，成本减少，劳动强度降低，自动化程度增高，产品的市场竞争能力增强。目前，国内已有的三

18、家万吨级以上的白炭黑生产厂（南昌化工原料厂、江苏连云港化肥厂、青岛泡花碱厂）均为引进国外技术和设备，或与国外大公司合资的企业，而采用国内技术及装备建设的白炭黑厂规模均较小，生产能力从年产50008000吨不等，千吨级左右为大多数，万吨级的较少。分析原因如下：（1） 技术水平不适应规模生产 在九十年代中期以前，我国生产沉淀二氧化硅的厂家大多数采用 “晶种法”进行生产，此法反应周期较长，生产设备较多，投资高，占地面积也较大，从而制约了大规模生产。（2） 国内设备加工水平不适应规模生产国外单台设备的生产能力可达年产5000吨以上，而我国单台设备的生产能力充其量为年产500吨左右。国外最大的反应器为8

19、7m3，板框压滤机为507，干燥机的最大脱水能力可达6000千克/小时；而国内的搪瓷反应器最大容积仅为15 m3,压滤机在八十年代末期没有100以上的设备在生产中应用，喷雾干燥机的脱水能力也小于1500千克/小时。因此，设备的制造水平也制约了白炭黑的大规模生产。 针对国内沉淀二氧化硅生产技术的现状，经过大量实验工作，我国关厂家取得了技术上的突破，目前已实现了工业化。该技术实现了单釜反应，提高了原料的浓度缩短了反应时间，为大规模生产提供了必要的条件；国内机械行业的加工制造水平的提高，为实现大规模生产，提供了充分的条件。目前，国内厢式压滤机行业已经能够制造500以上的聚丙烯压滤机；喷雾干燥机的脱水

20、能力也达到3000千克/小时；由于工艺技术的改进，沉淀反应器溶积可以放大至50 m3，单釜生产能力可达到3000吨/年以上。综上所述，采用国内技术及设备，实现年产1万吨沉淀二氧化硅的生产技术是可行的。3.3 产品品种、数量、规格及质量指标产品质量标准：GB 1051789项 目 指 标SiO2 含量 %颜色加热减量 %灼烧减量 %DBP 吸油值 ml/g总铜含量 mg/kg总铁含量 mg/kg总锰含量 mg/kg45um 筛余物 %ph90优于/等于标样4.08.07.02.003.503010005017.0 675 6.3第三章 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

21、的原则和依据根据我国的国情以及从经济效益的角度出发，原料的选择原则应经济、易得，市场有一定保障，运输方便，质量符合产品要求。本项目中沉淀二氧化硅的生产工艺路线采用我国有关专家的研究成果，其原料为“硫酸+硅酸钠”。硫酸、硅酸钠为基本化工原料之一，来源广泛，市场供应充足，在山东寿光附近的生产厂家既可购得，来源及质量均有可靠的保障。4.1.2 国内外工艺技术概况白炭黑的制造随其方法的不同，产品的物理化学性质、化学成份及物理结构有很大差别，应用领域也不相同。而且，即便使用相同一种方法制造，白炭黑的质量也随其设备和工艺的先进性有优劣之分。白炭黑的生产方法可分为物理法与化学法两大类。物理法就是用机械粉碎的

22、方法把自然界里天然形态的SiO2（如硅藻土、沙子等结晶形态的SiO2）粉碎成粉末，而且产品为晶形，有其固定的形状，所以活性差， 补强效果也差，因而只能作一般填充剂。要想得到活性好、补强性能高的无定形白炭黑必须采用化学法。化学法又分为干法热解和湿法沉淀两种。干法热解有气相法和电弧法。湿法沉淀又可分为硫酸沉淀法、盐酸沉淀法、硝酸沉淀法和二氧化碳沉淀法等。化学方法按其制法特征主要分为气相法与液相法两类。本厂应用湿法沉淀中的硫酸沉淀法。其反应式为：Na2SiO3 + H2SO4 Na2SO4 + H2SiO3(n-1)H2O + H2SiO3 SiO2 n H2O (白炭黑)硫酸沉淀法是目前生产白炭黑

23、的主要方法，该方法又分浓酸反应法和稀酸反应法。德国迪高沙公司（总生产能力25万吨/年）和美国匹兹堡平板玻璃公司（总生产能力20万吨/年）采用浓酸反应法。日本德山曹达公司和台湾擎亚公司采用稀酸反应法。由于稀酸法带入反应系统的水量大，给后工序脱水、洗涤、干燥增加了负荷，相应产品损失量增大，原材料、动力消耗增加，产品收率降低。目前国内新建厂，如福建寿宁、安徽蚌埠、江西南昌、河北黄骅等均采用硫酸沉淀法。4.1.3 工艺技术方案的比较和选择的理由气相法生产要使用卤化硅为原料，虽然产品纯度高、性能好，但生产过程中消耗能源大、成本高，主要用于硅橡胶补强。该方法由于所用原料较贵，对设备要求高，技术较复杂，而且

24、价格高，限制了这种产品的生产和使用。沉淀法生产白炭黑是目前国内外大多数厂家所采用的方法。其中盐酸沉淀法对设备的腐蚀性较大，硝酸沉淀法生产原料较贵，产品质量不尽如人意。因此，比较理想的方法为硫酸沉淀法。我国从八十年代中期，成功地开发出高补强透明级白炭黑新工艺起，已开发了多种沉淀法白炭黑系列产品。近年来，针对国内沉淀二氧化硅生产技术不能适应规模生产的问题，在“晶种法”制备白炭黑技术的基础上，进一步改进了生产工艺，实现了在同一反应器内完成全部的反应。不仅缩短了流程，而且节约了设备投资，更重要的是为国内工艺技术实现大规模生产奠定了良好的基础。目前，此项技术已经在国内部分企业实现了工业化生产。本报告推荐

25、采用沉淀法白炭黑生产新工艺进行生产。4.2 工艺流程和消耗定额421工艺流程本项目生产沉淀二氧化硅工艺流程示意图如下： 硅酸钠溶液 工业硫酸 洗水 水 水 沉淀反应 过滤洗涤 干燥 产品 从水玻璃车间来的液体水玻璃放入沉淀池稀释沉淀，并过滤，所得水玻璃清液进入碱贮槽待用。浓硫酸放入浓硫酸贮槽，再由液下泵送至浓硫酸高位槽待用。澄清的浓水玻璃定量进入碱配制池，加入适量水配制成一定浓度，再通过碱液下泵送至碱计量槽待用。反应时，先将定量水玻璃加入反应器中，然后通入直接蒸汽加热，并在不同的温度下分几次将酸加入反应器，及至PH值达到一定数值为反应终点。反应产物送至压滤机进行过滤，母液送至回收池，滤饼送至干

26、燥机进行干燥脱水造粒，成品由包装机进行包装。工艺流程简图见附图。4.2.2 车间原材料及动力消耗定额沉淀二氧化硅生产车间原材料及动力消耗定额详见下表。序号名称单位单耗备注1硅酸钠 400Be吨/吨产品3.8本地采购 2硫酸98%吨/吨产品0.6外购 3工艺水吨/吨产品50 4包装袋个/吨产品67外购 5电千瓦时/吨产品700 6蒸汽吨/吨产品2.5 7 煤 4.3 仪表类型本生产过程中，除部分温度压力等采用就地仪表显示外，全部采用二次仪表在控制盘上集中操作，重要参数在控制室中进行集中监测和控制，并设置声光信号报警等保护措施。为保证喷雾干燥的操作，保证产品质量，对入塔的热风温度以及加料浆的进口压

27、力分别设置调节系统。为加强生产管理和经济核算，在需监测之处设置计量仪表。4.4 主要设备的选择（1） 沉淀反应器 沉淀二氧化硅生产所需沉淀反应器，目前国内中小型厂普遍采用搪瓷反应釜或不锈钢反应器，换热方式为夹套蒸汽换热。而国内搪瓷反应釜目前最大生产能力仅能制造20m3左右。对于本项目来说，若采用搪瓷反应釜，则需要十余个，既要增加投资，又要增加占地面积，且传热效率低，故搪瓷反应釜不适宜规模生产。本装置拟选用60 m3 不锈钢反应釜2台，加热方式为直接蒸汽加热，即可加快反应速度，又减少了占地面积，同时也节约了厂房及设备的投资。（2） 过滤设备过滤设备也是沉淀二氧化硅生产的关键设备之一。过滤设备的大

28、小直接关系到厂房的面积与工人的劳动强度。九十年代初期，国产的聚丙烯厢式压滤机过滤面积为100左右，尚处于试制阶段，增强聚丙烯厢式压滤机过滤面积也达到750。本装置拟选用500增强聚丙烯厢式压滤机2台。既可减轻工人的劳动强度，又可增加自动化水平，同时也便于管理。（3） 干燥设备 过滤后的沉淀二氧化硅滤饼，含水量仍高达80%，这就意味着要得到1吨的产品，必须要蒸发4吨的水份。鉴于此，烘箱干燥、滚筒干燥均不能满足本项目的生产规模。喷雾干燥机处理量大、产品质量高，目前已被大多数沉淀二氧化硅生产厂家采用。而近年来国产干燥机的蒸发水份能力也有了很大的提高，已有数套脱水能力为3000kg/h的离心喷雾干燥机

29、应用在沉淀二氧化硅生产厂中。本装置拟选用脱水能力为30004000kg/h的喷雾干燥机2台，能源采用煤气，可大大提高热风出口温度，增加设备的脱水能力。 附一：主要设备一览表 附二:白炭黑物料衡算图4.5 标准化本项目采用以下标准进行工程设计：1） HG 2051992 化工工艺设计施工图内容和深度的统一规定2） GB 907888 工业窑炉烟尘排放标准3） GBJ 8785 工业企业噪声控制设置规范4） HGJ 3490 化工设备、管道外防腐设计规定5） HGJ 20383 化工机器安装工程施工及规范6） HGJ 22991 化工设备管道防腐工程施工及验收规范7） GB 817587 设备及管道保温设计导则8） GB5025094 工业安装工程及质量检验评定统一标准9） HG 2050094 化工工艺防静电设计导则10)HG 2054992 化工装置管道设计规定11)GB 15089 钢制压力容器12)JB/T 473589 钢制焊接常压容器13)HGJ 1689 钢制化工容器强度计算规定14)HGJ 1789 钢制化工容器结构设计规定