曼海姆法生产硫酸钾产生的气体成分.docx

1、曼海姆法生产硫酸钾产生的气体成分曼海姆法生产硫酸钾产生的气体成分第一章 市场预测第一节 产品市场需求分析一、市场供应分析（一）国外市场供应现状1、生产现状硫酸钾是一种重要的基本化工原料，无机化工中用作制造碳酸钾、钾明矾等钾盐的原料，玻璃工业用作澄清剂，医药行业用作缓泻剂，香料生产中用作助剂，食品工业用作添加剂，以及用于生化实验中的血清蛋白检验，在农业上，硫酸钾是主要的无氯钾肥，也是农作物所需硫的重要补充来源。对于那些只能施用硝酸钾、硫酸钾和磷酸二氢钾等无氯钾肥的忌氯作物来讲，目前应用最多的一种就是硫酸钾。由于硫元素不仅能提高农产品产量，还能改善其品质，所以硫酸钾中的硫也是植物生长所需的重要营养

2、元素。但是，近年来由于施用的肥料中硫铵用量的减少，土壤中硫含量也相应的降低，导致部分地区出现缺硫征兆。另外。硫酸钾几乎可以和现有的所有肥料品种相混合，用于制造复混肥。目前，世界硫酸钾的总装置生产能力为7000kta左右，而实际产量为6000-6500kt/a。德国、比利时、美国、意大利是主要生产国，约占世界硫酸钾总产量的7O-75。世界硫酸钾年总消费量在5800kt以上，并以45的年均递增率上升，主要消费在西欧和亚洲。全球硫酸钾贸易量已超出5500 kta其中进口和出口各占50。2、全球主要生产企业 （单位：万吨）公司名称生产能力占有率%Fessenderio HAM10014德国钾盐公司10

3、014美国大盐湖375.3Be Lorussia Soligors608.6列海公司304.2Italkali507（二）国市场供应现状1、生产现状2005年，我国钾肥消耗量663万吨(折纯)，其中硫酸钾消耗量300万吨左右，其中80都依赖进口。而据有关部门预测，到2010年，钾肥需求量将增加到929万吨(折纯)。其中硫酸钾的需求量将高达500万吨左右。届时，硫酸钾的缺口将更大。目前，我国的钾肥品种主要是氯化钾、硫酸钾，硝酸钾也有一定产量，但比较少。氯化钾工业主要分布在，硫酸钾工业分布较散，、等地都有一些生产厂。最近罗布泊钾盐科技规划1200kt/a的硫酸钾项目，也将筹备600kt/a的硫酸钾

4、项目。2.国主要生产企业目前我国硫酸钾主要生产企业装置概况（万吨）生产企业名称生产能力罗布泊钾盐科技120（预计2009建成）60（规划中）伊力特化工40（规划中）青上40磷肥厂20精细化工20南风化工集团10齐化6金鑫5省矾山磷矿4二、市场需求分析（一）国外市场需求现状1、需求现状2006年我国进口硫酸钾的主要供货商俄罗斯BPC和加拿大钾肥公司要求中国的合同价格上涨40美元（最终上涨25美元）， 2007年钾肥合同价格上涨5美元/吨，但是由于2006年俄罗斯的钾矿进水事件，导致今年俄罗斯对安全问题很重视，强制性对钾矿进行安全检测。再加上2006年钾矿进水停产，导致俄罗斯钾肥的产量大幅下跌，因

5、此，俄罗斯和加拿大钾肥供货商大幅上涨国际氯化钾的价格。从2007年5月份开始，东南亚部分国家的到岸价已经上涨到260美元/吨，而中国的氯化钾70主要依靠进口，因此，港口价格也大幅上涨。目前氯化钾的港口价格已经涨到20302050元/吨，国际市场的硫酸钾也随之上涨。此外，加拿大工人大罢工，直接影响硫磺的进口，导致国硫磺和硫酸钾的价格大幅上涨，硫酸钾成本进一步增加。2、国外主要国家消费现状 国外硫酸钾消费基本以农肥为主，2007年年消耗量在580万吨左右。（二）国市场需求现状2005年，我国钾肥消耗量663万吨(折纯)，其中硫酸钾消耗量300万吨左右，其中80都依赖进口。而据有关部门预测，到201

6、0年，钾肥需求量将增加到929万吨(折纯)。其中硫酸钾的需求量将高达500万吨左右。第二节 产品贸易（一） 国际贸易目前，世界硫酸钾的总装置生产能力为7000kta左右，而实际产量为6000-6500kt/a。德国、比利时、美国、意大利是主要生产国，约占世界硫酸钾总产量的7O-75。世界硫酸钾年总消费量在5800kt以上，并以45的年均递增率上升，主要消费在西欧和亚洲。全球硫酸钾贸易量已超出5500 kta其中进口和出口各占50。（二）进出口目前硫酸钾国的生产力仅能满足国20-30%的需求，大部分都需要依靠进口才能满足需求，最近几年随着西部几个大型硫酸钾生产基地的规划，未来几年我国的硫酸钾产量

7、会增加150万吨左右，到时能大大解决国硫酸钾紧的局面，缓和市场的供需，预计到2010年，国的硫酸钾缺口在300万吨左右，还有50%左右靠进口解决。第三节 价格现状与预测近期硫酸钾市场呈现出一定的强势特征，硫酸钾价格随着氯化钾价格的上涨略有上涨，市场成交量也有所增加。目前硫酸钾（50%K2O）的出厂报价大多为25002700元/吨,粒状硫酸钾（50%K2O）的出厂报价大多为26002800元/吨。与前期相比，大部分厂家的出厂报价已经上调。硫酸钾国的需求缺口还很大，不存在销售风险。随着原料氯化钾价格上涨，硫酸钾价格上涨值得期待。建议财务评价硫酸钾价格取2600元/吨。第四节 价格目标市场分析及营销

8、策略钾肥是促进农作物生长并提高其产量和质量的重要肥源之一，钾肥的主要品种有氯化钾和硫酸钾。由于不少农作物(如烟草、土豆、葡萄、柑桔、甘蔗等)有忌氯作用,使得氯化钾的使用大受限制.而我国是一个烟草生产大国，种植面积已达50万化顷，仅此一项每年就需要硫酸钾(70-80)万吨，再加上柑桔、茶叶等农作物以及其他工业生产的需求，年需量高达180多万吨，占全国硫酸钾市场的40%。第五节 市场竞争力分析一、成本优势1）原料：就近取材依托丰富的盐湖资源，丰富的钾盐含量。2）能源：丰富的煤碳资源和天然气资源。3）联产优势：硫酸钾生产与PVC生产相结合，实现了增氯不增碱发展PVC的模式，解决了硫酸钾联产盐酸销路不

9、畅和PVC生产HCL受烧碱销售制约的难题。二、工艺技术和装备优势 采用先进的曼海姆生产装置，消化，改进了青上，齐化的同装置工艺，生产工艺污染小，钾利用率。联产PVC解决了HCL销路难的问题，符合国家增氯不增碱的发展方向。三、市场优势硫酸钾是无氯优质钾肥，适用于多种经济作物，尤其适用于忌氯作物，如烟草、水果、甜菜、甘薯等。施此肥料，主要可提高上述作物的产量，并明显改善质量。这些多是其他钾肥可以取代的，近年来，随着国家忌氯政策的出台，使得氯化钾的使用大受限制。随着中国农业生产的持续高速发展，经济作物的种植面积不断增加，加之硫酸钾在农业增产中的作用已逐渐为广大农民所认识，国硫酸钾需求量以每年10%

10、左右的速度增长，致使国硫酸钾市场一直供不应求，每年尚需从国外大量进口弥补不足。中国硫酸钾工业已有相当规模，且技术多样化，通过进一步的消化吸收、改造，国开发的硫酸钾生产技术已达到国际先进水平。随着国大型硫酸钾矿资源的发现和许多新上扩产新建项目的投产，国硫酸钾市场日趋繁荣。第二章 建设规模与产品方案第一节 建设规模主体项目：200kt/a曼海姆法硫酸钾第二节 产品方案硫酸钾产品质量标准硫酸钾指标标准K2O/%50ZBG21 00689CL/%1.5H2SO4/%0.5H2O/%1.0着眼于世界围硫酸钾供需矛盾的状况及我国现状，选择硫酸钾的生产工艺时应考虑以下几点：(1)应采取因地制宜的生产工艺，利

11、用易得的生产原料制取硫酸钾以提高经济效益；(2)应采用环境污染小，无“三废”排出的生产工艺；(3)同时还应该致力于在成熟工艺基础上开发能够易于工业化的新技术、新工艺，适应市场经济的要求，增强产品在市场上的竞争力，提高我国硫酸钾的产量；（4）符合国家提倡增氯不增碱发展PVC的理念，解决了硫酸钾联产盐酸销路不畅和PVC生产HCL来源不足制约两大行业发展的难题。第三章 技术方案、设备方案和工程方案第一节 技术方案一、生产工艺选取（一）国外生产工艺及技术进展目前国际市场上采用的主要生产方法为曼海姆法和硫酸镁复分解法，主要集中在美国、德国、比利时、意大利、芬兰、西班牙。产量约占世界总产量的3/4。曼海姆

12、法是最古老的硫酸盐生产方法，l9世纪末由德国Mannheim Vereim首创，故称曼海姆法。这种方法技术成熟，钾的收率高，但是物料的腐蚀性和磨蚀力很强。同时单台设备生产能力低，维修工作量大，投资费用高。目前国外最大的是比利时的Fessenderio HAM公司，年产量为100万吨。目前国大多数企业都是采用改进方法。硫酸镁复分解法在国际上也比较流行，工艺设备比较简单，可建成规模很大的装置，投资相对较低，主要缺点是钾的收率低，一步法收率57%，二步法收率78%，只有在氯化钾来源充分且价格低廉的条件下才有竞争性。且硫酸钾的优级品率低，副产氯化镁的排放和污染问题未能很好解决。其中以德国钾盐公司(K+

13、S)，美国大盐湖(GSL)为代表，年产量分别为100万吨，37万吨。其他复分解方法以硫酸钠制取硫酸钾的生产路线是最适宜的。副产氯化钠可以作为工业用盐或食盐。该工艺的特点是投资省、能耗低、无污染、原料的选择余地大，但生产过程中复盐不能充分分解，消耗还欠佳，很多单位在形成能力后产品质量有待提高。而且这种方法的钾利用率小于60%，以俄罗斯Be Lorussia Soligors为代表。年产量为60万吨。综合比较，曼海姆法原料最普遍，硫酸市场货源充足，且很多厂本身就有硫酸装置，而且曼海姆法本身技术成熟。（二）生产方法概述曼海姆法工艺原理简单地讲就是利用非挥发性的硫酸同氯化钾反应，生成固体硫酸钾和气体氯

14、化氢，氯化氢用水吸收，制得工业级盐酸。通常化学反应是分二步进行的，第一步是生成硫酸氢钾，第二步是硫酸氢钾继续同氯化钾反应，生成硫酸钾和氯化氢。第一步反应在常温下就可进行，并放出热量；第二步为吸热反应，通常500-600下才能完成。KCL + H2SO4 KHSO4+ HCLKCL + KHSO4 K2SO4+ HCL反应所需热量由天然气在反应炉燃烧室燃烧提供，燃烧室温度为1000 1100，反应室温度在500600。曼海姆硫酸钾联产氯化氢气体的组成为：w(HC1)：70% ，w(空气) 28.3% ，w(H2SO4)=1.5% ， w(KC1)：0.2% 。曼海姆炉联产氯化氢气体中的主要杂质有

15、两类：一类是易溶于水的无机盐和无机酸；另一类是不溶于水的空气。对前一类杂质一般可用洗涤的方法除去，一般选择浓硫酸和浓盐酸作为洗涤剂；对于除去氯化氢气体中的空气，一般采用水吸收制得浓盐酸，再由浓盐酸中解吸出氯化氢气体的方法。由于氯化氢和水形成共沸物，浓盐酸在蒸馏时只能部分获得氯化氢气体，同时产生大量恒沸组成的稀盐酸。因此，本工艺采用解吸塔底恒沸组成的稀盐酸作为氯化氢气体的吸收液。吸收获得的浓盐酸一部分作为氯化氢气体的洗涤液，一部分用作解吸塔的原料。洗涤产生的混酸作为商品出售。具体工艺流程如下原料氯化钾破碎到l00小于2毫米后，经计量后加进曼海姆炉中，同时浓硫酸(98)也经计量后加进曼海姆炉中。反

16、应在曼海姆炉中进行。曼海姆炉是一种外加热式机械炉，用各种特殊的耐火材料砖砌成，炉膛温度500-600左右，燃烧室温度为10001100。炉膛设有一个底部传动的耙子，反应物料不断被传动的耙子由中央推向边缘，最后由出料口排出炉外。温度约400的硫酸钾经冷却到100150后送去筛分、破碎。筛下成品硫酸钾用中和剂中和后送成品仓库。筛上硫酸钾经破碎后即可做为返料返回曼海姆炉，也可做为另一种规格产品包装出售。从曼海姆炉中排出的热氯化氢要从空气中分离是工艺研究设计中的难点。曼海姆炉生产硫酸钾所需的热量由燃料(天然气)与空气燃烧提供，燃烧室的温度应保持在800以上，以维持正常的反应温度，从炉子烟道出来的烟气进

17、入热交换器回收热量后，由引风机排入大气。来自硫酸钾装置反应炉的气体(氯化氢及杂质)经空冷器冷却后，先进入冷却洗涤器和洗涤塔(填料塔)，经浓盐酸洗涤除去氯化钾和硫酸后，再进入吸收塔(降膜塔)。在常压下用稀盐酸作吸收液，经两段吸收，在第二段降膜吸收塔底得到浓盐酸。少量未吸收的氯化氢和气体杂质，经氯化氢回收塔和尾气清洗塔进一步用水吸收氯化氢后，尾气经引风机排空。控制最末一级洗涤塔塔底混液中硫酸含量小于10%(质量分数)，送入混酸贮罐。二段降膜吸收塔底的浓盐酸送入盐酸解吸塔解吸出氯化氢气体。解吸塔顶部温度控制在60左右，塔底温度控制在120左右。解吸塔顶氯化氢气体出口压力控制在200 kPa左右。解吸

18、塔底稀盐酸经水冷却后返回一段降膜吸收塔顶做吸收液。解吸塔顶氯化氢气体经水冷和-15盐水冷冻脱水后，纯度达99%以上。二、生产技术特点曼海姆对比其他方法，工艺成熟，污染小，钾的利用率高，成品规格高，优势明显，但是也存在能耗大，一次性投入大，设备腐蚀、磨蚀严重等问题。第二节 主要设备方案一、主要设备选型局限于现今的锻造技术目前世界上最大的曼海姆是6000mm，每套的产量10kt/a.，所以要配套20台设备。盐酸解析国运行最大的装置能力为25kt/a,而副产HCL有74kt/a,所以需配套3套解析装置。200kt/a硫酸钾生产主要设备序号设备名称规格 型号数量备注1反应炉6000mm20附主机大小齿

19、轮、主轴等附KCL布料器附H2SO4布料器附KCL计量输送器1） 硫酸钾出料主要设备一览表序号设备名称规格 型号数量备注1 冷却推料机L6000*D1000402石灰石加料机100-400kg/h23皮带输送机L50000，W100024斗式提升机(1)L1100W1000H450025粉碎机26布袋除尘器27斗式提升机(2)L1400W1000H650028螺旋输送机L1600*D15029成品料仓库60M323)盐酸吸收解析设备序号设备名称规格 型号数量备注1管道冷凝器CS+石墨300*8m12HCL缓冲罐CS+石墨20m313石墨冷却器120m231350元/m24气体洗涤塔2000mm

20、*1295降膜吸收器200m2 改性石墨31350元/m26降膜吸收器175m2 改性石墨31350元/m27中间盐酸罐20m3, PVC材质38炉气抽风机全压5323pa风量3166M3/h20玻璃钢附电机3kw9盐酸泵流量50，扬程258附电机5.5kw10水环式真空泵180m3/h3附电机5.5kw11尾气烟囱0.2*10米3玻璃钢12HCL储罐500 m3 213解析塔25kt/a处理量314缓冲罐20m3115一级冷凝器240m2116二级冷凝器180m2117尾气吸收塔2*10m4玻璃钢18废酸储罐25m3 14）其他设备序号设备名称规格型号数量备注1操作控制仪盘22KCL斗式提升

21、机L580 W300 H1200023KCL高位料仓0.5m324硫酸储罐300m345循环水冷却塔1循环水池6天然气预热炉1第三节 工程方案一、项目组成项目主要建设容包括：1）主体装置：曼海姆法硫酸钾合成装置、盐酸解析提纯装置。2）原料、成品仓库：硫酸钾成品仓库、辅助原料仓库。3）辅助装置：变配电所、天然气预热装置、消防循环水站、污水处理站、废水处理站、机修车间、辅助材料仓库、晒干池、事故池。4）生活设施包括职工综合楼（住宿区、浴室办公区、医疗、休闲以及食堂等）、办公楼。二、建筑设计本工程生产规模估算占地面积100亩，建筑面积30000m2。三、工厂组成由生产设施和辅助设施两部分组成。生产系

22、统：曼海姆法硫酸钾合成装置、盐酸解析提纯装置。辅助与附属生产系统：化验室与环保监测站、机修、仪表修理、辅助材料仓库、炉修、电修、钢材仓库、备品备件仓库、原材料仓库等。动力系统：变配电所。给排水系统：消防循环水池、污水处理站、事故池。总图运输系统：厂区道路、综合管网、地磅等。建筑物、构筑物一览表序号项目名称建筑面积结构类型备 注(M2)1硫酸钾合成车间20000钢构或钢筋混凝土框架结构2硫酸钾原料成品仓库15000钢构或钢筋混凝土框架结构3盐酸解析提纯车间1800钢构或钢筋混凝土框架结构4辅助材料仓库1500钢构或钢筋混凝土框架结构5变电所600钢构或钢筋混凝土框架结构6消防循环水站（泵房）10

23、0钢构或钢筋混凝土框架结构7污水处理站（控制室）100钢构或钢筋混凝土框架结构8机修车间500钢构或钢筋混凝土框架结构9职工楼2000钢构或钢筋混凝土框架结构10办公楼1000钢构或钢筋混凝土框架结构20合计426001）原则 土建和公用工程依据工艺生产特点，在满足生产要求的前提下，力求操作方便，符合规定，坚固耐用，节约投资。 建、构筑物的土建方案选择要执行国家现行的有关规和规定。 建、构筑物的结构设计除满足强度、刚度、稳定性等要求，还应考虑工艺生产过程中的一些特殊要求。 生产和辅助生产厂房应积极采用工厂一体化的布置原则。 结构选型和建筑材料的选择要做到标准化、系列化、定型化、并积极推广新技术

24、、新材料。2）建筑处理 墙体：考虑当地气候条件及建设周期，厂房以钢结构为主，墙体双层彩钢或砖墙。 屋面防水及保温：一般为有组织排水，采用土工布等新型防水材料，层面保温材料用水泥珍珠岩。 门窗：厂房采用钢窗，控制室、操作室、办公及生活区域采用双层铝合金窗，厂房大门一般为钢木大门或铁门。 楼地面：一般地面为钢筋混凝土结构层上作水泥砂浆面层，生产车间及化验楼作防腐地面，综合楼采用水磨石或磁砖地面。 在防水方面，设计时参照工业厂房建设规和各建筑物间距、人流物流通道的规。3）本项目根据工艺生产需要并结合当地气候特点，多层厂房采用钢结构柜架或现浇钢筋混凝土框架结构，单层生产厂房和部分辅助生产厂房采用钢筋混

25、凝土排架结构。辅助、服务设施采用砖混结构。本工程结构抗震设防裂度为七度。根据不同的建、构筑物及其重要性对地基采取相应的处理，对上部负荷较大的建、构筑物采用柱基础，一般的建、构筑物采用天然地基。第四章 主要原材料、燃料供应第一节 主要原辅材料供应序号名称规格消耗定额年总用量供应运输条件1氯化钾K2060870Kg/t17.4万t外购汽车2硫酸98%570Kg/t11.4万t外购汽车3石灰40Kg/t8000t外购汽车第二节 主要燃动供应K2SO4 名称单位每吨K2SO4消耗年总用量电力K w.h/t651300万天然气m3/t851720万循环水t/t45900万新鲜水t/t0.510万第五章

26、总图运输与公用辅助工程第一节 总图布置（1）总平面布置原则a.遵循总图专业布置原则，执行国家颁布的有关规、规定和标准要求。b.充分利用界区现有土地资源，因地制宜，节约用地，紧凑布置，保证安全及消防的要求。c.力求工艺流程顺畅，管线短捷，使各规划装置区有机结合，方便生产管理。d.确保界区外道路及公用工程管线引入顺畅，便捷。e.总图布置充分考虑规划厂址的风向因素。f.厂区道路和场地的布置充分考虑装置的施工、设备安装、检修及消防通道。本项目占地约100亩。1）主体装置：曼海姆法硫酸钾合成装置、盐酸解析提纯装置。2）原料、成品仓库：硫酸钾成品仓库、辅助原料仓库。3）辅助装置：变配电所、天然气预热装置、

27、消防循环水站、污水处理站、废水处理站、机修车间、辅助材料仓库。4）生活设施包括职工综合楼（住宿区、浴室办公区、医疗、休闲以及食堂等）、办公楼。布置详见附图1第二节 场外运输大宗原料（KCL就地取材直接有汽车引入厂）其他原料由汽车运输。总运输量：50.4万吨输入：29.9万吨输出：20.5万吨 运输量表 单位：万吨项 目货物名称运输量运输方式运 入氯化钾17.4汽车硫酸11.4汽车石灰0.8汽车其他 0.3汽车合计运入29.9运出硫酸钾20铁路曼海姆炉渣0.5汽车合计运出20.5总计 50.4 第三节 公用辅助工程公用设施区：主要包括制消防循环水站、污水处理站、晒干池、汽车衡、事故池。循环消防水

28、站是服务于生产设施的，所以将该装置布置在厂区的中间地段，靠近工艺装置区。一、供配电系统（一）电源选择为保证生产装置用电设备的连续供给，考虑到项目厂址距离当地变电站的距离较近、供电线路短、项目用电量小等原因。为保证供电可靠性和减小投资费用，拟从昆仑开发经济区110KV变电所引接两路电压等级为10KV的线路为本项目提供电源。电源线路采用架空方式，引入厂区附近后采用电缆直埋地引入厂区变电所。（二）用电负荷及负荷等级本项目总装机容量约10000KW，负荷等级以一类为主。二、给排水工程（一）给水工程1、用水量本项目根据用水性质的区分,给水系统划分为三个系统： 生产、生活和低压消防用水给水系统 稳高压消防给水系统 循环水系统2、供水水源与给水系统（1）供水水源根据本项目各工段用水量、水质和压力的要求，在开发区建厂，生产、生活用水均可由自来水公司供应。（2）给水系统管路输送，给水总管为Dg200，循环水池为4000m3。生产、生活给水管公标直径大于50mm采用给水管（PP-R）、热熔连接。生产、生活给水管公标直径小于或等于50mm采用给水管（ABS）、胶水粘接。生产、生活用水主要供硫酸钾、自备电站、循环水补充水等， 根据建筑设计防火规和石油化工企业设计防火规中有关规定，消防按同一