20万吨年联碱装置生产能量系统优化工程可行性研究报告.docx

1、20万吨年联碱装置生产能量系统优化工程可行性研究报告20万吨年联碱装置生产能量系统优化工程可行性研究报告20万吨/年联碱装置生产能量系统优化工程可行性研究报告 XX集团公司二一三年六月1、总 论 1.1概述1.1.1项目名称、主办单位、法人代表及建设地址项目名称：20万吨/年联碱装置生产能量优化项目主办单位：甘肃XX化学工业集团有限公司企业性质：国有企业项目负责人：建设地址：XX集团公司生产厂区内1.1.2可行性研究报告编制的依据和原则1.1.2.1 编制依据 1、甘发改环资函（2013）4号的文件精神，关于组织申报2013年节能循环经济备选项目的通知要求发改办环资20134号； 2、国家节能

2、中长期专业规划 3、中华人民共和国节约能源法 4、国家发改委等八部委局关于“十一五”十大重点节能工程实施意见。 5、甘肃XX化学工业集团有限公司与航天长征化学股份有限公司兰州分公司关于编制20万吨/年联碱装置能量优化工程可行性研究报告的咨询合同。 6、XX集团公司提供的现有生产情况：1、联碱系统过程（制取纯碱工序）物料循环利用技术改造能回收利用情况；2、联碱系统过程（制取氯化铵工序）物料循环利用技术改造；3、重点岗位DCS控制系统技改方案等设计所需的有关资料。 1.1.2.2 编制原则 1、采用目前国内较先进的尾气排放氨回收技术，并加强企业管理，尽量减少能源流失。 2、采用先进的工艺等技术使冷

3、凝塔能力扩大最终降低温度达到，45以下，达到系统能量合理利用。真正做到物尽其用，节约能源和资源。 3、稀氨水氨回收改造项目，A/B法去除回收技术受到行业广泛。 4、滤碱机改造项目，新建两台新型高效滤碱机，替代淘汰现有5台低效率滤碱机。 5、800方盐析结晶器技改上一台，在原有的500m3盐析结晶器旁边上一台800m3结晶器及其配套设备。 6、氯化铵母液换热器改造项目，新上三台1.2米的换热器与1.5米2台换热器组成一套母换。 7、外冷器改造项目，重新安装两台外冷器，增大冷却面积，有效降低外冷温度至工艺指标。 8、工艺优化改造在新系统外冷二楼各加装两台中间循环泵（流量450 m3/h、扬程15米

4、），旧系统外冷二楼各加装一台中间循环泵（流量450 m3/h、扬程15米），使外冷器清洗循环量增加到600 m3/h左右，增加热AI 在外冷器列管内清洗结疤的流速，提高热AI溶解结疤的速度，强制清洗外冷器列管结疤，在有效的清洗时间内将结疤彻底清洗干净。 9、重点岗位DCS控制系统技改方案，新上一套DCS集中控制系统，将碳化、滤过、吸收岗位的工艺控制全部并入DCS控制系统，实现集中控制，对生产过程工艺参数集中进行显示、记录、报警、操作；对吸氨量、母液送量、洗水用量、循环水温、各母液桶液位等工艺参数自调，使工艺得以优化，生产更趋稳定，确保系统物料长周期保持闭路循环，外排量达到“0”排放目标，贯彻国

5、家建设项目的有关政策，按照委托书规定的设计内容，充分利用原有装置的优势条件，以节省投资，节约能源，保护环境，保障生产安全。1.1.3 项目提出的背景、投资必要性和经济意义1.1.3.1承办企业概况 甘肃XX化学工业集团有限公司以下简称“XX集团公司”位于河西走廊的XX市河西堡镇，毗邻欧亚大动脉兰新铁路（兰州-新疆）。XX集团经过四十多年的发展，已形成了以化肥为基础、以化工为主导的综合化工企业集团。现有员工2902人，其中各类技术人员710余名。产品年综合生产能力已达100万吨以上，主要产品年生产能力为：合成氨18万吨、碳铵8万吨、纯碱22万吨（其中重质碱10万吨）、氯化铵22万吨、磷酸二铵40

6、万吨、普钙40万吨、专用复混肥20万吨等。2008年末，企业总资产已达10.89亿元，其中固定资产6.71亿元，实现销售收入10.8亿元。已发展成为甘肃乃至西北地区生产能力最大、产品品种最多的多功能大型化工企业之一，并先后填补了甘肃省纯碱、氯化铵、磷二铵、工业氯化铵、氟硅酸钠、重质纯碱等8项产品空白。2007年，公司跻身于中国化工500强第403位，中国化肥制造业100强第82位。2008年，公司跻身于中国化工500强第313位。 XX集团的“奔马”牌商标被评为甘肃省著名商标。纯碱、复混肥、磷二铵被评为甘肃省名牌产品，并获“陇货精品”称号。产品运销四川、浙江、安徽、新疆等十九个省市。主要产品具

7、有一定的市场竞争力，部分产品竞争优势明显。 1.1.3.2项目提出的背景XX集团公司20万吨/年联碱生产装置经过26年的运行发展，生产技术管理日趋成熟，系统管理水平也逐年提高，其中装置能力由原设计38Kt/a提高到目前的220kt/a，主要原材料消耗、联碱综合能耗均有所下降，产品质量也逐年提高，但以上主要技术经济指标距工信部提出的在2015年联碱达到能耗245标煤/吨、氨耗340/吨、盐耗1150/吨、产品质量达到标准规定的II类一等品100%、优级品85%，“三废”排放达到纯碱行业清洁生产评价标准体系的要求还有一定的差距。因此，还需下一步通过从工艺、设备上的重新布局、先进技术及自动化控制的应

8、用、各类回收装置的完善等方面开展工作，并以蒸氨扩能改造为核心、以降低氨、盐、电、蒸汽四大消耗为主线、在循环利用上狠下决心，重点在氨回收、碱回收、系统水平衡、系统自动化控制改造、淘汰落后改造等方面入手，通过完成以上项目，使公司联碱生产装置达到行业先进水平，物料、能源循环利用率达到最大化。 1.1.3.3投资的必要性和经济意义 化学工业是我国的高耗能行业之一，能源消耗量在全国能源消耗总量中的比例举足轻重。而联碱则又是化工行业的第一耗能大户，改革开放以来，我国联碱行业发展迅速，因此，采用能量系统优化技术对联碱进行节能改造，进一步降低单位产品能耗，节约能源，提高经济效益，具有十分重要的作用。 近年来，

9、我国合成氨行业在产量快速增长的同时，单位产品综合能耗亦有较大幅度下降，但目前平均综合能耗与国际先进水平还相差600-700千克标煤/吨，国内的先进水平也仅在1150千克标煤/吨左右，比国际先进水平还相差150千克标煤/吨左右。其主要原因，是我国大多数合成氨生产企业存在诸如装置规模小、原料结构受限、工艺技术相对落后、小机组效率较低，相当一些企业的管理比较薄弱等一系列问题。具体表现在： （1）工艺流程能耗高，主要体现在煅烧工序重碱含水量高，造成煅烧过程中蒸汽消耗过大。 （2）蒸汽系统管网布置、走向不合理，蒸汽的配送与装置不匹配，凝结水没有得到合理回收，管网和设备的保温结构设计不合理，温度、压力等运

10、行参数控制得不够准确，致使供用热系统的蒸汽损耗大，经济运行水平低。 （3）重灰生产采用固相水合法，工艺技术落后，造成产品质量低，能耗高。 （4）生产系统的余热、余压未能得到优化利用。装置输出热物流没有直接进入下一级装置实现热料直供，致使热物流携带的热能没有得到利用，同时增加了热炉负荷；供给生产系统的蒸汽压力等级高于工艺要求压力，使用减温减压器而造成蒸汽余压的浪费；一方面未利用生产过程中产生的物流余热，体现在合成氨厂造气工序显热未得到合理回收利用；另一方面又不能合理采用蒸汽采暖伴热，造成了储运和罐区的能量损失量大。 （5）系统或装置的管理相对落后，尚未采用各种模拟优化软件或先进控制技术。 上述问

11、题不同程度的存在，既浪费了大量的能源资源，加剧了我国能源紧张的局面，又极大地制约了合成氨企业经济效益的提高，必须采用先进的技术和生产工艺对生产系统进行技术改造。 我公司主营合成氨、纯碱、氯化铵产品的生产和销售，本项目完成后，年可增产合成氨20万吨，纯碱（重质纯碱）、氯化铵各20万吨。 该项目公司已经完成备案，也进行了前期投入，本次使用超募资金进行建设，将加快该项目的完成时间；项目完成后，将实现现有纯碱业务的节能降耗，取得规模效应，进一步降低生产成本；此外，本次项目的纯碱产品全部为重质纯碱，项目完成后，将实现公司现有产品的升级，将丰富公司产品品种，提高公司产品品质。 该项目符合国家产业政策，工厂

12、外部条件好，工艺技术和设备选型先进，产品销售可靠，建设规模合理，原材料和动力供应有保证，特别是联碱生产的主要原料工业盐，在项目建设地始终有供大于求的买方市场，联碱副产品氯化铵又是该公司下游产品复合肥的主要原料，销售上可灵活调节，投资收益高，能承受一定的风险。项目建设是可行的。从各项经济指标来看，该项目财务效益较好，各项指标均超过行业基准值。 综上所述，本项目实施是必要的，技术与投资方案可行，投资风险较小。本项目的实施具有较好的经济效益和社会效益。 1.1.4 研究范围 本报告将论述研究如下问题: (1) 项目建设的目的、意义。 (2) 产品联碱的国内外市场情况并进行价格分析。 (3) 评述联碱

13、的生产方法、工艺路线，推荐本装置采用的方法。 (4) 提供合理、可行的工艺流程及所需的主要工艺设备；提供原材料、动力消耗及供应要求。 (5) 确定装置总平面布置。 (6) 规划项目建设进度，确定生产组织及劳动定员。 (7) 提出本项目的环保治理措施及劳动安全防护措施。 (8) 进行投资估算及生产成本估算，在此基础上进行财务评价。 (9) 对建设项目作总体评价，提出存在问题及建议。1.1.5 研究的主要过程在接受甘肃XX化学工业集团有限公司的委托后，我院立即组织技术力量投入本项目研究工作，建设单位给予了密切配合，提供了编写可行性研究报告所需的基础资料，有关技术人员查阅了大量技术资料，并根椐工厂现

14、有状况进行计算和论证，通过技术比较和经济评价，推荐了较好的工艺技术方案，然后按“化工建设项目可行性报告内容和深度的规定”（修订本）及“建设项目经济评价方法和参数”，“化工投资项目经济评价参数”有关规定的要求编写本报告，经审核、审定合格后打印成册。1.2研究结论1.2.1 研究的简要结论 本项目合理利用了资源，使资源优势转化为产品优势。本装置产品纯碱、氯化铵主要以雅布赖的盐以及合成氨的二氧化碳等为原料生产的，有明显的价格和成本优势，在市场竞争中具有很强的竞争力。装置的建设符合国家的能源政策、产业政策和环保政策以及地区的发展规划，属国家鼓励的利用新技术发展循环经济，走可持续发展的阳光工程项目，应抓

15、紧时间尽早建设。 采用的工艺技术先进本装置原料主要是原盐、石灰石、焦炭或白煤、氨。采用联碱法制取纯碱，主要有八个生产环节，一是盐水制备和精制；二是石灰石煅烧及灰乳制备；三是精盐水吸氨；四是氨盐水碳酸化；五是重碱过滤；六是重碱煅烧；七是重碱生产；八是回收氨。工艺技术成熟可靠，产品纯度高，消耗定额低，生产成本低。 环保、安全卫生及消防措施落实本项目既是一个环境污染治理项目，又是一个资源综合利用项目，装置三废排放量较小，建成后对周围环境影响较小，符合国家清洁生产的要求。同时在设计中严格执行“三同时”规定，认真贯彻执行国家和地方的各项法规，采取完善的安全、消防措施，确保安全生产。 项目在经济上可行本工

16、程报批项目总投资为4822万元，其中建设投资4320万元，建设期利息为380万元，铺底流动资金410万元。年均不含增值税的销售收入3100万元，年均所得税180万元，年利润总额1900万元，年均利税总额2200万元，经济效益较好，均高于行业平均指标，在经济上是可行的。 项目抗风险能力较强本项目盈亏平衡点44.99%，具有很强的抗风险能力。当产品售价、产品成本、产量和建设投资等各因素向不利方面变化10%时（单因素变化），内部收益率都远高于行业基准值，说明本项目适应市场变化的能力强，具有很强的竞争能力。1.2.2 存在的主要问题和建议本项目为联碱生产能量系统优化节能项目，采用了多项成熟先进的节能技

17、术，充分利用企业现有设施和场地，具有投资省、见效快的特点。在满足化肥工业的快速发展达到节能降耗要求的同时，依靠科技进步提高技术装备水平，加快企业的产业升级。为保证本工程的顺利实施，建议企业应注意以下几点： 1、争取政府在政策、资金等方面的支持，使项目建设有一个稳定的资金来源。 2、本工程建议项目承办单位加强与各有关部门的密切合作和协调，以确保项目顺利进行，保证工程按期完成，早日实现其良好的经济效益和社会效益。 3、因本工程技术和设备先进，项目承办单位应注意职工的培训和培养，使职工尽快熟练掌握操作技术，提高管理水平，以保证产品质量，降低生产成本，提高经济效益。 4、承办单位要严格按“三同时”原则

18、，搞好环保治理工作。 5、因本装置中非标设备较多,定型设备较大，为保证工程进度，应尽早与供应商联系，落实供应厂家和供货时间。 6、本项目属资源综合利用及污染治理的支农项目，可享受许多优惠政策。建议建设单位应争取优惠政策，使本项目更具有竟争力和抗风险能力。附：双吨产品消耗定额表双吨产品消耗定额表序号项 目规格单位消耗定额指标备注(一)原 材 料1. 原盐NaCl 100%kg12002. 合 成 氨NH3 100%kg3453. 二氧化碳CO2 100%Nm3320(二)燃料及动力4. 中压蒸汽3.1MPa（G）t1.5来自热电站5. 低压蒸汽1.21.4MPa（G）t0.3来自热电站6. 自产

19、低压蒸汽0.35MPa（G）t-0.317. 自用低压蒸汽0.35MPa（G）t0.2938. 外供低压蒸汽0.35MPa（G）t-0.018自用后剩余并入低压蒸汽管网9. 返回低压冷凝水0.4MPa（G）t-1.5返回热电站10. 清水0.3MPa（G）m3411. 软水0.6MPa（G）m30.712. 外供废淡液0.3MPa（G）m3-0.713. 循环水0.3MPa（G）m311014. 电kwh24115. 压缩空气0.52MPa（G）Nm316(三)辅助材料17. 氯化铵塑料袋50kg/袋条2018. 氯化铵包装袋50kg/袋条2019. 轻质纯碱包装袋40kg/袋条25（四）生产

20、定员人208注：双吨产品以轻质纯碱和粉状氯化铵计；2、市场预测2.1产品性质2.1.1纯碱的性质化学式为Na2CO3，俗名纯碱，又称苏打、碱灰，一种重要的化工基本原料，纯碱工业的主产品。通常纯碱为白色粉末，高温下不易分解，易溶于水，水溶液呈碱性。纯碱在潮湿的空气里会潮解，慢慢吸收二氧化碳和水，部分变为碳酸氢钠，所以包装要严，否则会吸潮结块，碳酸钠与水生成Na2CO3.10H2O、Na2CO3.7H2O、Na2CO3. H2O三种水合物，其中Na2CO3.10H2O最为稳定，且溶于水的溶解热非常小。多应用于照相行业，其商品名称为碳氧。Na2CO3.10H2O又称晶碱，以前，晶碱常用于家庭洗涤和洗

21、羊毛，故又称“洗濯碱”。过去，我国民间习惯使用既能洗衣又能发面的“块碱”，那是用纯碱加大量水搅拌制成的（另加有一些小苏打（NaHCO3），其含水量在50%以上。碳酸钠溶于水时呈吸热反应，在空气中易风化。Na2CO3.7H2O不稳定，仅在32.536范围内才能从碳酸钠饱和溶液中析出。碳酸钠是弱酸强碱盐。用化学方法制出的Na2CO3比天然碱纯净，人们因此称它为“纯碱”。 2.1.2氯化铵的性质无色立方晶体或白色结晶，味咸凉而微苦，相对密度1.527，加热至350升华，沸点520，易溶于水，溶于液氨，微溶于醇，不溶于丙酮和乙醚；加热至100时开始显著的挥发，337.8时离解为氨和氯化氢，遇冷后又重新

22、化合成颗粒极小的氯化铵而呈白色浓雾，不易下沉，也极不易再溶解于水。吸湿性小，但在潮湿阴雨天气也能吸潮结块。水溶液呈弱酸性，加热时酸性增强。对黑色金属和其它金属有腐蚀性，特别对铜腐蚀更大，对生铁无腐蚀作用。 防护：腐蚀性较大，注意不要与皮肤接触。空气中氯化铵烟雾的容许浓度为10克/米3。操作人员应穿工作服，戴口罩、乳胶手套等。产品设备要密闭，车间通风应良好。 储运：应储存在阴凉、通风、干燥的库房内，注意防潮。避免与酸类、碱类物质共储混运。运输过程中要防雨淋和烈日曝晒。装卸时要小心轻放，防止包装破损。失火时，可用水、沙土、二氧化碳灭火器扑救。 2.2产品用途2.2.1纯碱的用途 纯碱广泛应用于建材

23、、轻工、化工、冶金、纺织等工业部门和人们的日常生活中，堪称“化工之母”，一般都是利用它的碱性。 在建材方面主要用于制造玻璃，如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿；在轻工方面主要用于洗衣粉、三聚磷酸钠、保温瓶、灯泡、白糖、搪瓷、皮革、日用玻璃、造纸等；在化工方面主要用于制取钠盐、金属碳酸盐、小苏打、硝酸钠、亚硝酸钠、硅酸钠、硼砂、漂白剂、填料、洗涤剂、催化剂及染料等；冶金工业中主要用作冶炼助熔剂、脱除硫和磷、选矿、以及铜、铅、镍、锡、铀、铝等金属的制备；在陶瓷工业中制取耐火材料和釉也要用到纯碱。另外，纯碱还可用于显像管、石油、医药、国防军工等部。 纯碱是一种重要的大吨位的化工原料。 2.2.2

24、、氯化铵的用途主要用于选矿和鞣革，农用肥料。用作染色助剂、电镀浴添加剂、金属焊接助溶剂。也用于镀锡和镀锌、医药、制蜡烛、粘合剂、渗铬、精密铸造和制造干电池和蓄电池及其它铵盐。 2.3国内市场供需现状2.3.1低盐重质纯碱市场目前我国重质纯碱、特别是氯化钠含量小于0.2%的超低盐低铁重质纯碱生产能力严重不足（用该方法生产的氯化钠含量小于0.05%低盐低铁重质纯碱在国际市场上几乎是空白），与其它国家相比，我国重质纯碱在纯碱产品中所占的比例明显偏低，不能满足下游行业的需求。国际国内重质纯碱、超低盐低铁重质纯碱供不应求，国内超低盐低铁重质纯碱近70依靠进口。在纯碱的消费市场中，浮法平板玻璃、光学玻璃、

25、显像管玻壳及洗涤剂等现代工业要求使用超低盐纯碱。国家重质纯碱工业质量技术指标：GB21092工业纯碱指标名称类指标优等品一等品合格品总碱量（以干基的Na2CO3质量分数计）% 99.298.898.0氯化钠（以干基的NaCl的质量分数计）含量% 0.700.901.20铁（Fe）的质量分数（干基计）%0.00350.0060.010硫酸盐（以干基的SO4的质量分数计）%0.03水不溶物的质量分数% 0.030.100.15烧失量%0.81.01.3堆积密度（g/ml） 0.900.900.90粒度，180m筛余物% 70.065.060.0 2.3.2氯化铵市场今年以来，氯化铵保持强劲上行势头

26、，随着价格的不断攀升，目前市场价格已达到今年的高点，主流出厂报价：湿铵950-1120元/吨，干铵990-1170元/吨，由于市场货源供应紧张，后市预期较好，部分乐观心态预计10月份之前市场都在高位上运行。需求旺、现货供应紧张仍是支撑氯化铵价格上涨的最主要因素，目前氯化铵销售情况良好，多数企业接单至7月底8月初，个别企业接单甚至排至9月份。市场拉涨的动力仍是来自于二元肥出口订单；而国内复合肥方面，由于近一段时间原料氯化铵价格进一步上扬，货源比较紧俏，尿素价格一直处于高位，磷肥、钾肥也居高不下，前期厂家低价原料已经消耗差不多，厂家成本进一步加大，所以近期国内复合肥厂调整比较频繁，主要表现在氯基肥

27、上。不过目前夏季用肥基本接近尾声，离秋季用肥的为时尚早，整体需求量很少，下游贸易商对厂家价格上涨接受程度比较差。从各地区来看，东部主要用于生产出口二元复合肥，部分生产秋季复合肥；中部河南地区主要为生产夏季追肥为主，秋季复合肥生产尚未启动；西南主要用于生产秋季复合肥。据统计，氯化铵整体开工率在75.06%左右，其中河南地区受限电影响，部分企业装置运行不足。纵观国内氯化铵市场，市场交投尚可，氯化铵厂货源普遍供紧，加上一些企业停车检修，供需矛盾凸显，市场情绪稳步上扬，商家面对如此高位，有喜有忧，由于部分企业执行月初定价制，故未来氯化铵仍或稳中有涨。2.4国际市场供需现状相对于美国和欧洲的纯碱生产企业

28、，国内的行业集中度有进一步提高的空间。亚洲是世界上最大的纯碱生产及消费地区，纯碱产量约占世界总产量的l3。中国、印度是主要生产国家，其中中国的纯碱生产能力约占亚洲的70。东南亚是世界上最大的纯碱进口地区，近几年，受美国天然碱的冲击，生产能力至少下降了120万吨年，如日本曾是继中国后亚洲第二大纯碱生产商，近年能力逐渐降低。韩国和台湾的碱厂相继关闭，转向投资美国的天然碱，当前的市场缺口约200万吨，市场由美国和中国占领，今后东南亚地区的纯碱缺口会有所增加，为我国纯碱扩大出口提供了机遇。目前,我国纯碱生产能力仅次于美国,居世界第二位,合成碱与氯化铵生产能力居世界第一位，技术装备水平比较先进，从产量上

29、看,近几年产量和出口量均呈稳步上升趋势。由于中国有技术、资源、劳动力成本较低等诸多方面的优势,在纯碱工业世界范围的调整中有望成为世界纯碱工业的生产和出口基地,这样不仅大大减轻国内纯碱市场相对饱和的状态,而且还将进一步刺激对纯碱产品的需求,为我国纯碱工业提供难得的发展机遇。世界产业经济的演进规律可以知道，工业化初期（人均GDP 10003000 美元）基础设施的投资速度远远快于同期国民经济的增长速度。我国正处于工业化初期，这个时期的完成尚需要510 年。纯碱的下游需求领域又集中在建材等基础设施领域，从这个角度出发可以看出较长时期内国内市场对纯碱的需求将高于国民经济增长速度而增长。2.5发展的重点

30、方向2.5.1坚持总量控制，严格新上项目对纯碱工业发展要坚持总量控制，支持技术水平高、市场前景好、对产业升级有重大作用的大型企业，通过技改、重组等方式做大做强；对新建项目要严格控制，新上纯碱项目要经省级投资管理部门核准并由国家有关部门组织中国纯碱工业协会等有关方面认定为符合产业政策之后才能实施。充分利用和消化一些已经形成的生产能力，进一步优化产业结构；促进合理布局和东中西部协调发展。对产能集中的东部沿海地区，应严格控制新增产能，重点在质量、品种、技术开发、企业重组等方面突破。2.5.2、鼓励自主创新，推广应用“节能减排”新技术鼓励企业自主创新，推广节能减排技术，提高产品质量，节能降耗，降低成本。“十二五”期间，鼓励纯碱生产采用先进自动化控制技术及大型和高效节能设备；推广重碱二次过滤技术和带式滤碱机，以降低能耗；对于蒸汽的多级利用更有效，更细化。氨碱法推广干法加灰技术和真空蒸馏技术；推广废渣用于烟道气脱硫技术及其他废渣综合利用技术。联碱法推广氯化铵造粒技术，以增加氯化铵单独施肥量；进一步完善不冷式碳化工艺、热法联碱工艺及三聚氰胺与联碱联产新工艺。2.5.3、提高纯碱产品质量，增加重质纯碱和干铵比例“十二五”期间，通过产品结构调整，提高我国纯碱产品质量，特别是联碱产品质量；提高重质纯碱产能和干燥氯