四乙基铅抗爆剂生产技术可行性实施报告.docx

1、四乙基铅抗爆剂生产技术可行性实施报告四乙基铅抗爆剂生产技术可行性研究报告一、四乙基铅抗爆剂简介（1-1）概述（1-2）四乙基铅抗爆剂的规格及其特性之简介 二、四乙基铅之生产工艺（2-1）本项目所使用之化学原料的名称和数量（2-2）本项目所使用之主要设备（2-3）石油添加剂之合成工艺简述（2-4）污染物排放分析（2-5）环境影响分析（2-6）工厂安全及卫生之风险评述三、投资策略（不含土地及厂房）（3-1）产能概况（3-2）成本之估算（3-3）投资预算（不含土地及厂房）四、投资风险评估（4-1）环保性之风险（4-2）政治性之风险（4-3）管理性之风险五、厂址选择六、结论一、四乙基铅抗爆剂（1-1）

2、概述辛烷值是车用汽油最重要的质量指标，它综合反映一个国家炼油工业水平和车辆设计水平，采用添加剂是提高车用汽油（或航空汽油）辛烷值的重要手段。先以汽车用油为例，汽车用油之主要成分是C5H12C12H26之烃类混合物，当汽油蒸气在汽缸燃烧时（活塞将汽油与空气混合压缩后，火星塞再点火燃烧），常因燃烧急速而发生引擎不正常燃爆现象，称为爆震（或震爆）。在燃烧过程中如果火焰传播速度或火焰波之波形发生突变，如引起燃烧室其它地方自动着火（非火星塞点火漫延），燃烧室之压力突然增高，此压力碰击四周机件而产生类如金属的敲击声，有如爆炸，故称为爆震（或震爆）。汽油一旦辛烷值过低，将使引擎产生连续震爆现象，造成机件伤害

3、，而连续的震爆将很容易烧坏气门以及活塞等机件。当爆震发生时将大大减低引擎动力，实验显示，烃类的化学结构在震爆上有极大的影响。燃烧的抗震程度以辛烷值表示，辛烷值越高表示抗震能力愈高。其中燃烧正庚烷CH3(CH2)5CH3的震爆情形最严重,定义其辛烷值为0。异辛烷（2，2，4三甲基戊烷）的辛烷值定义为100。辛烷值可为负，也可以超过100。当某种汽油之震爆性与90%异辛烷和10%正庚烷之混合物之震爆性相当时，其辛烷值定为90。如形成戊烷之辛烷值为85，表示燃烧环戊烷时与燃烧85%异辛烷和15%正庚烷之混合物之震爆性相当。以无铅汽油的标示来举例，例如95无铅汽油的抗震爆强度相当于标准油中含有百分之九

4、十五的异辛烷及百分之五的正庚烷的抗震爆强度。反过来说，若当某一汽油在引擎中所产生之爆震，正好与98%异辛烷及2%正庚烷之混合物的爆震程度相同，即称此汽油之辛烷值为98。此燃油若再渗合其它添加剂，则其辛烷值将可大于98或小于98，甚或可能超过100。辛烷值只是一个相对指标，而不是真的以正庚烷或异辛烷来混合，所以有些燃油再渗合其他添加剂时的辛烷值可以超过100，也可以成为负数。例如正壬烷的辛烷值为-45；正辛烷的辛烷值为-17；正庚烷的辛烷值为0；正戊烷的辛烷值为62.5；2-戊烯的辛烷值为80；异辛烷的辛烷值为100；甲醇的辛烷值为107；而甲基第三丁基醚的辛烷值则为116。不过总的来说，若汽油

5、中的辛烷值愈高，则其抗爆性也愈佳，所以说95汽油的抗爆性要比92汽油的抗爆性要来得好。但车辆在进加油站加油时，也不可以任意添加汽油，必须依照各该车辆的压缩比来选加汽油，否则将严重伤害到汽车的引擎。一般来说，当车辆的压缩比在9.1以下者，应选用92汽油为燃料；压缩比9.2至9.8之间者，宜使用95汽油；而压缩比在9.8以上或者涡轮增压引擎车辆才需要使用98汽油。高压缩比的汽车发动机如果选用抵标号汽油，将使汽缸温度剧升，汽油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损。低压缩比的发动机若硬要选用高标号汽油，就会出现滞燃现象，即压到了头它还不到自燃点，一样会出现燃烧不完全现象，对发动机也没

6、什么好处。因此，每位车主应根据自己座车的实际情况，选择合适的汽油。了解了辛烷值在汽车的抗爆性所扮演的重要角色之后，我们终于明白为什么在原油的炼油过程之中，必须要添加所谓的添加剂以提高原油之辛烷值的原因了。又由于前面我们曾经提到：辛烷值仅是一个相对指标，而不是真的以正庚烷或异辛烷来混合，因此为提高车用汽油的辛烷值，改善车用汽油的抗爆性能，过去人们曾经采取了很多办法，如改变汽油组分，加添加剂等。1921年人们发现了一种添加剂，叫四乙基铅。在车用汽油中加入一定量的四乙基铅，对提高车用汽油的辛烷值，改善车用汽油的抗爆性，能起到很好的作用。如普通汽车辛烷值不高（约为50），若再加入四乙基铅（C2H5）4

7、Pb时，其辛烷值将提高到75左右，此为含铅汽油之来源，为除去铅在引擎之沉积，再加入二溴乙烷，使产生溴化铅（PbBr2），中国自2000年7月1日起，全国停止使用含铅的汽油，但目前世界上仍有一些国家，如东欧、中东、非洲以及南美洲等国家因为经济或效率等考虑因素仍然在使用四乙基铅作为汽车的抗震添加剂，同时航空业也因为四乙基铅的特殊性能，所以也不得不使用高效能的四乙基铅作为航空用油的添加剂。（1-2）石油添加剂之规格及其各种特性之简介：中文名称：石油添加剂CA号：75-75-1化学式：Pb(C2H5)4化学结构式： C2H5 C2H5 Pb C2H5 C2H5分子量：323.44 化学主反应方程式（铅

8、钠合金工艺）： 4PbNa+4C2H5CLPb(C2H5)4+4NaCl+3Pb性状：无色油状液体，有乙炔样甜的不愉快臭味沸点：200熔点：-136.8相对密度：1.5860.015蒸气压：在20时，0.027Kpa挥发性：常温下易挥发，产生大量蒸气溶解度：25时0.024g/100ml，几乎不溶于水，易溶于汽油、苯、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂及脂肪中。闪点：118爆炸极限：在空气中1.8%（体积）含铅量（%mm）：39.43密度（20/4）：1.5860.015纯四乙基铅之成份：61.48(Min.)%m/m二溴乙烷：17.91.0%m/m二氯乙烷：18.81.0%m/m外观颜色：当添

9、加着色剂之后，呈现兰色或橘红色或红色二、四乙基铅抗爆剂生产工艺本项目年生产石油添加剂2000吨（2,000 MT），产品分为车用（TEL-CB）和航空（TEL-B）两种，各品种产量按市场需求定产。（2-1）本项目所使用之化学原料的名称和数量：石油添加剂主要用铅钠合金与氯乙烷烷基化制得，所用化学原料名称及数量如表1所示。表1 主要原料名称及消耗量(以1000吨产品为例)序号原料名称规格消耗（t/t）年耗（t）来源1电解铅99.98%1.981980国市场2金属钠99.5%0.2422423锭子油2#0.44004氯乙烷99.5%0.959505乙酸乙酯99%0.0330国6二溴乙烷98.5%0.

10、1851857二氯乙烷99%0.22008硫代硫酸钠95%0.01313东北9硫酸铁95%0.006610硫磺工业0.0066（2-2）本项目所使用之主要设备：本项目主要设备140余台套，详见表2。表2 主要设备一览表序号设备名称数量序号设备名称数量1合成釜4台套10混配釜4套2蒸馏釜6台套11物料泵12台3离心机6台12污水处理反应釜2台4冷凝器8台13污水处理罐8套5扑集器4台14回收铅仓储罐2套6分水器4台15叉车、电葫芦6台7洗涤器8台16合金设备24台套8贮罐28套280m317冷冻机2台套9计量罐14套9m318（2-3）石油添加剂之合成工艺简述：四乙基铅液中主要有效成份为四乙基铅

11、，目前国外主要采用铅钠合金法工艺路线。本项目也采用该方法，且在此基础上加以改造和完善。（2-3-1）石油添加剂合金的制备少量的电解级金属铅投入合金锅中，熔化后分次投入定量的铅钠钾，在氮气保护下制成熔融的三元合金。将熔融的合金放入充满锭子油的成粒器中，骤冷成粒，将成粒的合金颗粒筛分后投入金合料斗，充油后运往石油添加剂合成工段。（2-3-2）石油添加剂的合成定量的铅钠合金经控油后提升至四楼合成釜加料口，在氮气保护下一次投入釜中，系统封闭后用氮气置换且抽至微负压。向合成釜投少量氯化烷，加热升温进行烷基化诱导反应，待反应进行到一定阶段，连续向釜中投加氯乙烷进行烷基化反应，严格控制各项工艺指标，待反应终

12、点后，转入老化反应，单釜间歇操作时间2小时。合成结束后将反应液转入蒸馏釜，粗产物经水蒸汽蒸馏，转入洗涤器中，在洗涤器中经过氧化、沉淀分离，得到精制的四乙基铅产品。蒸馏后的废液中含有大量铅渣，经过离心分离，铅渣全部回收作为副产物返回冶炼厂。废液进入污水罐，经液下泵送入污水站，污水在污水处理站经三级氧化处理后含铅量低于1mg/1，达标排放。（2-3-3）石油添加剂液的配制石油添加剂液可分为车用TEL-CB和航空用TEL-B两种，它们都以四乙基铅为有效物，卤代烃为携带剂配制而成。精制石油添加剂经匀质，测试密度和含量后，压入计量罐中，携带剂二溴乙烷及二氯乙烷也压入计量罐中，经2m3混配釜，按用户合同要

13、求，配制成多个小批号四乙基铅液，在成品罐中，把多个小混配四乙基铅液混合匀质，得到一个批号的四乙基铅液，检测合格后即可包装出厂。工艺流程图见图1，产品规格见表3。表3 石油添加剂产品规格化学组份汽车用航空用四乙基铅W%61.48（Min.）61.48（Min.）二溴乙烷W%17.860.8535.720.85二氯乙烷W%18.810.85抗氧化剂W%0.10.1染色剂W%0.02-0.050.02-0.05汽油W%加至100物理指标外观无混浊无沉淀、橙色油状透明液体无混浊无沉淀、橙色油状透明液体密度1.5860.0151.745反应中性中性冰点-33-8 锭子油:1200 排放 蒸汽+水:160

14、0淀子油Pb:1500 氯乙烷:85 水:700 携带剂:385Na:242 氯乙烷:850 水:730K:19 合金坩锅 成粒器 料斗 合成釜 蒸馏釜 洗涤器 配制 成品 四乙基铅液:1000 1106 控油器 离心机 铅渣贮罐 锭子油:960 锭子油罐 污水场 废水:3331 排放单位:t/a 工 艺 流 程 图 产品中：394t/a 铅渣中：1105.96t/a铅1500t/a 总计：1500.00t/a 排水中：0.003t/a 排气中：0.04t/a铅平衡图（2-4）污染物排放分析从四乙基铅液制备工艺流程分析可知，本项目生产过程中产生的污染物包括水污染物，空气污染和固体废物。（2-4

15、-1）水污染物本项目水污染物主要来源于两部分，一部分为四乙基铅粗产物在精馏、洗涤过程中排放的含铅废水，废水中含铅量约320mg/l，经对同类企业调查得知，每吨四乙基铅液将产生t的废水，全年生产工艺废水6000吨。废水经离心分离回收其中的铅渣后废水排入污水处理站经氧化、化学处理沉降后排放，废水中含铅量小于1 mg/l。第二部分来源于职工生活污水，废水排放量约1,149 t/a，废水中主要污染物为CODcr、SS。（2-4-2）固体废物本项目固体废物主要来源于废水中的铅渣，废水经SGZ1250型下卸料或SS1250型上卸料吊袋式离心机离心过滤，滤饼即为铅渣，用刮刀刮下后送入负压仓存放，足量后销冶炼

16、厂，不排入环境，铅渣产量为5.3t/d，全年产量为3,171.90t。另外，污水处理站全年产生量为1.91t，与上述铅渣一起再经过反应釜之再反应，以循环使用此废铅渣1.5吨之纯铅可制成1吨的石油添加剂，同时也会产生1.1吨的，而此1.1吨的铅渣经过反应釜的再反应回收，最后可再回收0.8吨的再生铅并可重新投入生产而达到循环使用的节约及环保双重功效，至于所最后所剩下之0.3吨废铅渣则交由专业处理具有资质的工厂来处理。（2-4-3）空气污染物本项目空气污染物主要来源于在石油添加剂生产过程中和石油添加剂液的配制过程中四乙基铅由上料口和管道泄露点跑、漏出来，通过换气经由通风管道排入外环境中。本项目有毒物

17、质，因此生产装备采用负压系统，并严格控制跑冒现象的发生，因此空气污染物排放量不大。经类比调查和物料核算，产品的排放量为0.0625t/a，折合排放速率为0.009kg/h，低于国家规定标准。（2-5）环境影响分析（2-5-1）水环境影响分析、污水排放路线本项目生产工艺废水及生活污水均经管线排入厂外的污水排水沟中。、污水构成及排放量本项目废水由生产工艺废水和职工生活污水构成，废水排放总量为4194t/a，其中生产工艺废水3000t/a，生活污水1149t/a。废水中主要污染物排放负荷见表。表污水排放量及污染物排放负荷废水类别排放量（t/a）污染物处理前（mg/l）处理后（mg/l）排放负荷（t/

18、a）工艺废水3000铅水中油320-1-0.003240生活污水1149CODcrNH3-N23031-0.260.03、工艺废水处理方法及可行性分析目前对于含铅废水的处理通常可以采用混凝沉淀法，中和还原法和离子交换法。对于中、低浓度的废水采用中和沉淀法较适宜，其工艺简单，便于操作，去除率高，可达98以上，可使出水含铅浓度小于1 mg/l；对于高浓度废水一般需要二级处理，如增加活性炭吸附等，否则处理效果将大于排放要求。本项目含铅工艺废水的处理，采用三级氧化处理方法，对含铅废水进行处理，该法已通过小试和工业化装置操作，出水中铅浓度可以满足国家排放标准的要求。该方法采用分次加入强氧化剂、絮凝剂、强

19、酸性阳离子交换树脂三级处理，使水中铅达到国家规定的排放标准要求。具体流程如下：工艺废水经管道排至原水罐，经泵泵入氧化釜，在搅拌下投加高锰酸钾氧化剂，搅拌90分钟，再加入聚合氯化铝，搅拌15分钟，将加药后的水泵入1贮罐静止2.5-3.0h，观察液面分层情况，上层清水由2泵泵入3罐，沉淀层经排渣阀排入地下沉渣罐。在3罐投加双氧水（27.5%），用泵回流1.52.0h，然后加絮凝剂，泵回流15min，静止3h，沉淀层经排渣口排入沉渣罐，上清液用4泵强制通过强酸性阳离子交换树脂，去除微量铅离子后注入4污水罐再向4污水罐中加入次氯酸钠，用4泵回流30min，静止1h后排放。水处理工艺流程图见图。4#三次

20、水罐3#二次水罐1#一次水沉降罐2#原水罐氧化釜阳离子1#树脂2#地下沉渣离心机 车间EAL污水来 加药排放口 废渣 回收通过多次实验和工业装置运行状况看，该方法处理本项目的工艺废水可以使废水中的铅达到排放标准。、水环境影响分析从本项目排水状况及水处理方法来看，在保证污水处理设施与主体工程同进投产并且做到正常运行的情况下，本项目工艺废水中铅浓度能够达到国家规定的排放标准。但由于工艺废水中还含有大量的锭子油，而本处理工艺对油的去除率很低，不能使其达标排放，因此，水处理装置还应增加脱油设施，满足达标排放的要求。（2-5-2）固体废物影响分析 本项目固体废物主要来源于离心机分离出来的铅渣和污水处理场

21、排放的污泥，每年产生量约为2200t。全部废渣经反应釜再反应后，可回收1600t的纯铅可供再次生产使用，而真正的废铅渣则仅600t，全部都暂慧在负压仓中，待足量后交由具有专业处理资质的工厂来处理，不排入外环境，对环境无影响。（2-5-3）环境空气影响分析本项目空气污染物主要来源于石油添加剂的合成，四乙基铅液配制过程。石油添加剂是有毒物质，对装置的密闭性要求很高，因此本项目在主厂房分隔出合成，蒸馏、洗涤、配制、离心分离几个设备间，隔离墙采用轻体坚固密闭性好的材料，设备间形成微负压，以减少车间空气的无组织外排，最大限度减少设备的泄露，车间的空气通过55m高的排气筒排放，用大量空气加以稀释，以减少四

22、乙基铅对环境的影响。（2-5-4）清洁生产简叙清洁生产是以节能、降耗、减污为目标，通过产品的开发设计，原料的使用，良好的企业管理，合格的生产工艺，有效的物料循环，综合利用等途径，实施工业生产全过程控制，使污染物产生量、排放量最少化的一种综合性措施。本项目采用目前国际通用的铅钠合金工路线，通过铅钠合金的制备，铅的烷基化生产配制四乙基铅液。对生产过程中产生的工艺废水，通过三级氧化处理，减少了水中的铅的含量，控制了铅对环境的污染。对于空气环境污染物，工艺中采取了分车间密闭隔断，微负压运行，密闭工艺流程，有效地控制了产品的挥发量，减轻了对环境的污染。废渣采用统一收集处置，达到零排放，消除的污染。综上所

23、述，由于采用了较先进的工艺设备和有效的污染物控制方法，本项目产品制备过程基本属于环境友好工艺过程。（2-6）项目风险评述（2-6-1）事故原则识别该项目所用危险化学品的较多，有金属钠、过氧化氢、氯乙烷、二溴乙烷、二氯二烷、四乙基铅等，因此在使用和贮存必须非常的慎重与小心。（2-6-2）主要危险化学品物性、毒性参数。该项目主要危险品的危险性及毒性参数列于表5、表6中。表5主要危险品危险性参数名称闪点（）自燃点（）爆炸限（%）危险度危险性及化学活性金属钠115高度反应性的易燃、易爆物品，遇水或潮气猛烈反应，暴露在空气中或氧气中能自行着火并爆炸H2O226-1002.85爆炸性强氧化剂。其本身不燃，

24、但能与可燃物反应并产生足够的热量而引起着火、助燃、最终导致爆炸。二溴乙烷300低毒杀菌剂，原料可燃，乳油易燃四乙基铅可燃、遇明水、高热有燃烧危险，受热分解释放出有毒气体，遇氧化剂反应剧烈，有剧毒。表6 主要化学品的毒性名称侵入人体途径危害及中毒症状LD50二溴乙烷二氯乙烷皮肤、呼吸道能够引起皮肤严重灼伤雄大鼠经口146mg/kg四乙基铅皮肤、呼吸道为剧烈神经毒素，易侵中枢神精系统，主要表现睡眠障碍，全身无力，昏迷、抽搐等，高浓度可立即死亡。小鼠经口12.3mg/kgH2O2皮肤、粘膜其毒性主要是由它的活化活性作用引起的,对皮肤、粘膜具有刺激性、灼伤等（2-6-3）应急措施金属钠、过氧化氢、二溴

25、乙烷、四乙基铅等有燃烧、爆炸及中毒危险，一旦发生事故，应当在第一时间采取正确、有效的应急救援措施。以便事故的危害降到最小程度，特提出以下建议，见表6。表7 应急措施名称消防及应急措施储存条件及泄漏处理金属钠不可用水、卤代烃、Na2CO3、K2CO3作为灭火剂而要用干粉或干砂等灭火。接触受伤后，要用大量的水冲洗，并就医。储存于阴凉通风、干燥的仓间避免高温，严防屋顶漏水、雨天不可搬运。泄露处理时须戴发防护眼镜与手套，地面洒上无水Na2CO3，扫起，送到空旷地方，逐渐加入干燥的异丙醇，放置24h，经稀释的污水放入废水系统。四乙基铅用雾状水、泡沫、CO2砂土灭火。用水冲洗，再用肥皂彻底洗涤。误服须催吐

26、，并送医院救治。储存于防凉、通风仓间。远离火种，热源。与食物原料，氧化剂隔离储运，操作时穿防护眼，用不燃性分散剂制成乳液刷洗。如无分散剂可用砂土吸收，倒至空旷地方掩埋。过氧化氢用水扑救，并用水冷却其他容器。若发现高浓度过氧化氢容器排气孔中冒出蒸气，所有人员应迅速撤至安全地方。操作人员均应做全身防护。皮肤沾染时，应立即用水冲洗，也可用3%高锰酸钾或2%碳酸钠溶液冲淡。眼睛沾染时，应立即用水冲洗15分钟以上，然后就医。误服立即催吐或洗胃，送医院急救。储存场地应防止阳光直射，应有充足的水源和消防水龙带以及喷雾装置。场地不得有燃料、氧化剂、有机物等，必须保持整齐清洁。操作人员均应做到全身防护（橡胶和氯

27、丁橡胶手套，天然橡胶高统靴，聚氯乙烯防护服，聚乙烯围裙和套袖等以及塑料面罩、护目镜、头巾等）。操作人员应穿戴全身防护物品。若发现高浓度过氧氢泄漏，用水冲洗泄漏液，若发现温度比外界温度升高5以上，可加入适量安定剂（磷酸）或用蒸馏水稀释。若无法控制分解，温度比大气温度高10以上可将过氧化氢紧急泄出。若发生着火，用水扑灭，并用水冷却其他他容器。若发现容器排气孔中冒出蒸气，所有人员应迅速撤至安全地方。当过氧化氢喷溅到衣服上，应立即用水冲洗并脱掉。20%-60%过氧化氢泄漏用大量水冲洗，经解释的污水放废水系统。（2-6-4）、防措施1保证系统的密闭性。该项目有易燃易爆的金属钠剧毒的四乙基铅，一旦系统泄漏

28、，空气进入系统，易形成爆炸性混合物，既会发生系统大爆炸，所以系统的密闭性是至关重要的。除对阀门、法兰等易泄漏处采取先进可靠的防泄技术外，应对系统的密闭性进行定期检查（可用高压氮气检漏）。2防静电、防雷、严格控制明火。危险化学品的燃烧、爆炸须具备两个条件，一是有易燃易爆物。二是接触火花。所以防止各种形式的火花是十分重要的。该项目的生产系统及贮罐应有良好接地和防雷措施。操作工人应当穿戴防静电工作服及鞋子，严格控制明火操作（如电、气焊等）。3建立可靠的空气检测方法和报警系统。对车间及贮罐的易泄漏处定期检测，应当带有报警系统，一旦超标，除立即采取通风措施外，应当查找原因，消除隐患，必要时应停车检查。严

29、禁在原因不清的情况下，强行生产操作。4备足消防设备、器材和救援物资。消防技术装备主要是灭火剂、小型灭火器扑救用水掩埋（盖）砂土等，其贮量应满足规定要求；同时按消防、防化规定要求，配备相应的防火设施、工具、通道、堤堰、器材等。要配备生产性卫生设施和个人防护用品。前者包括工业照明、工业通风、防振、消音、防爆、防毒等；后者根据不同工种配备相应的防护帽、防护鞋、防护眼镜、面罩、耳塞、耳罩、帽盔、呼吸防护器等。5加强安全生产管理建立、制订安全生产规章制度和技术措施。对上岗工人必须先经培训，合格后，持证上岗。组织训练灾害事故应急救援队伍，配备必要的防护、救援器材、设备、指定专人管理并定期检查和维护保养，确保完好。6明确事故应急处理的现场指挥机构及相关系统，明确责任，并确保指挥到位和畅通，保证通讯，及时上报和联系。7结论由于本项目使用易燃易爆毒性化学品，且是负压操作，所以存在事故风险。但在采取先进的防泄漏技术和措施，认真贯彻各项有关技术规和标准，认真制订切实可行的防与应急计划的前提下，能够使事故风险概率降到8.3310-5以下，本项目的生产安全、人身安全和环境安全会有可靠的