高浓度氯化铵母液治理回收利用工程可行性研究报告.docx

1、高浓度氯化铵母液治理回收利用工程可行性研究报告1 总 论1.1 概述1.1.1 项目名称、主办单位及法人 a、项目名称：某市XX化工实业有限公司高浓度氯化铵母液治理回收利用工程b、主办单位：某市XX化工实业有限公司 企业法定代表人： 企业项目负责人：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a、中华人民共和国环境保护法b、中华人民共和国水污染防治法c、中华人民共和国污染物排放许可管理暂行办法d、中华人民共和国固体废弃物环境污染防治法。e、贯彻执行国家有关污染物排放“全面达标”和“总量控制” 的要求与“清洁生产”的要求。f、某市XX化工实业有限公司与我院签订的某市XX化工

2、实业有限公司高浓度氯化铵母液治理回收利用工程咨询合同，合同编号：2006-K11。1.1.2.2 编制原则a、本报告力求做到在满足各项环保综合治理要求的原则下，积极稳妥地采用新技术、新工艺，改造传统生产工艺，实现清洁生产，在污染治理的工艺上力求做到工艺技术先进、经济合理、高效节能、运行管理方便可靠。b、本报告严格执行国家有关经济建设的方针政策、标准和规范。c、认真贯彻国家有关经济建设的方针政策，立足国内成熟可靠的先进技术，在保证工程质量的前提下节省工程建设投资。d、本报告编制按原化工部化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定化计发（1997）426号文的内容和深度进行。e、适当地提高机械化、

3、自动化水平，结合现有工艺和公用工程设施，综合提高全公司的控制水平，便于操作管理。f、在尽可能节省投资、降低工程造价的前提下，使厂内建筑做到美观大方、协调、合理，具有时代气息。1.1.2.3 可研报告采用的标准规范 a、建设项目环境保护设计规定 (87)国环字002号 b、环境空气质量标准 GB309596 c、地表水环境质量标准 GB38382002 d、地下水环境质量标准 GB/T1484893 e、鱼业水质标准 GB1160789 f、污水综合排放标准 GB89781996 g、大气污染物综合排放标准 GB16297-96 h、锅炉大气污染物综合排放标准 GB13271-2001 i、建筑

4、设计防火规范 GBJ1687(2001年版) j、工业企业厂界噪声标准 GB12348-1990 k、化工建设项目环境保护设计规定 HGJ61986 l、工业企业设计卫生标准 TJ362002 m、关于生产性建设工程项目职业安全卫生监察的暂行规定劳字(1988)48号1.1.3 项目提出的背景1.1.3.1 工厂概况某市XX化工实业有限公司创建于2002年4月，坐落在某市珠晖区茶山化工园区。公司西临湘江，京珠高速、衡大高速、衡昆高速、京广铁路擦肩而过，交通十分便捷。公司现有员工近300人，年产小苏打8万吨，是全国第二大小苏打龙头生产企业。公司主要利用当地丰富的岩盐资源，采用复分解方法生产小苏打

5、，并回收氯化铵和工业盐。在全国复分解方法生产小苏打的行业中，XX公司的规模最大、产品质量最稳定、生产工艺最成功。2004年6月18日，全国第十四届小苏打行业协会第一次在我省召开，由XX公司全程主办，参会的各级专家、教授对XX公司的工艺技术和产品质量给予了高度的评价。省、市党政主要领导也先后到XX公司视察，对XX公司的发展给予了充分肯定。2005年，公司通过了省市“环境影响评估”，取得了全国工业产品生产许可证和湖南省卫生许可证。公司“雪花”牌商标被评为“湖南省著名商标”，公司还先后被评为“湖南省质量信得过单位”、“某市首届工商年检免检企业”、“某市环境保护工作先进单位”、“某市民营企业50强”、

6、“某市优秀企业”等。公司以质量求生存，以信誉求发展，现拥有一套成熟的生产工艺和完善的质量检测体系，具有雄厚的技术力量和一支素质良好的技术骨干及职工队伍。公司的产品技术含量高，质量稳定可靠，畅销国内国际市场。公司秉承“以人为本、以司为家、奋发图强、报效祖国”的理念，尊重知识、尊重人才。公司现有大专以上学历员工80多人，有中级以上职称的员工30多人，有专业技术人员60多人，为公司的可持续发展提供了强大的智力支持。近期，公司又征地60余亩，拟投资近5000万元启动新一轮工程扩建，兴建一条年产小苏打10万吨的高标准生产线。建成后将年产小苏打达18万吨、工业盐2.7万吨、农业氯化铵11.25万吨，年产值

7、3亿元。届时，公司将成为全国最大的小苏打龙头生产企业。同时，公司将凭借资源、交通运输、技术、管理、服务设施等优势，加快进军高科技和国际化步伐，将XX公司建成以高科技为龙头、产品多样、结构合理、国内外具有较强实力和竞争力的大型化工集团。1.1.3.2 公司污染物排放情况XX化工实业有限公司是2002年逐步发展起来的小苏打生产企业，其生产工艺采用卤水加碳酸氢铵复分解制取小苏打，长期以来副产品氯化铵直接排放。公司自2005年开始进行废水治理，但由于在设备选型及材质选用等方面的问题，公司的污染问题没有从根本上得到解决，与国家环保要求还有较大的差距。1.1.3.3 当地的环境状况 某市XX化工实业有限公

8、司位于某市珠晖区茶山化工园区，距某市城区12Km，北距新修大浦连接线1Km，东距金甲岭农场800m，西临湘江。本工程项目距某市约18公里，南与衡北铁路编组站仅为8公里，衡大高速穿岭而过，离京珠高速仅为4公里，与建滔（某）氯碱公司隔江相望。 由于受当地诸多企业“三废”排放的影响，该地区水、气环境质量状况均较差，固体废弃物也难免会对当地的环境空气质量、地下水质量和环境卫生产生不良影响；根据当地环保部门的调查结果及评价，当地的水、气环境质量尤以水环境质量最差。根据地面水环境质量标准GB38382002中的水域功能分类，湘江应属第类水域，该项目所处地段属湖南省准水源保护区。然而，由于当地的生产、生活污

9、水排入，污染物排放量已大大超过了当地水体的自净能力，导致湘江水体的水质每况愈下，主要水质指标严重超标。1.1.4 项目建设的必要性 a、近年来湘江水质不断恶化，水质指标严重超标，严重影响了湘江流域的居民生产和身体健康，对周围的工农业生产和养殖业的发展也产生了不良影响。随着人们环境意识的加强，改善湘江水环境的呼声越来越高，对湘江流域水污染治理已成为湖南省政府和省环保部门保护环境，造福人民的头等大事。治理湘江流域的水污染、改善湘江水质已迫在眉睫，势在必行。 b、该项目所处地段是湘江某段工业废水集中排放地，废水中有害物质有废酸、废碱、氯化铵及有机氯、Cd、Hg、Pb、Cu、As、Zn、Cr、Mn、F

10、e、Ti和粉煤灰等20余种。工业废水的大量排放，严重污染了湘江水质，同时由于污染物的排放量超过了湘江的环境容量及水体的自净能力，其下游居民的生产、生活也受到了一定程度的影响，特别是对长株潭城市群与岳阳等城市影响较大。所以改善湘江水质，就必须对各“三废”排放企业环境污染进行综合治理，实现可持续发展战略、建立环境友好型社会。 c、XX化工实业有限公司因氯化铵废水回收设备在选型及设备材质等方面存在问题，废水未从根本上得到治理，直接排放，导致环境的严重污染，成为某地区的污染企业之一。解决XX化工实业有限公司废水污染治理问题，对湘江流域的污染综合防治将起到重大作用。同时把环境保护与经济结构调整结合起来，

11、依靠科技进步，发展循环经济，倡导生态文明，强化环境治理，完善体制机制，推进环保事业的发展，树立公司良好的对外形象，间接促进经济发展，实现企业自身的可持续发展。1.1.5 项目建设的重大意义 本工程实施后，将极大的提高工厂卤水的利用率，减少废水的排放量，每年可处理含氯化铵废水30万吨，年新增氯化铵5万吨、工业食盐1.2万吨。工艺废水达到了零排放标准，实现了清洁生产，改善了湘江的水质。本工程有很好的环境效益、社会效益和经济效益。1.1.6 研究范围及主要过程1.1.6.1 研究范围 本报告力求做到在XX化工实业有限公司环保综合治理规划的原则下，依据国家有关政策法规、规程和规范，对项目建设的必要性、

12、建设规模、建厂条件、工艺技术方案、组织管理、投资估算、经济效益及社会效益等方面进行研究。主要内容包括： a、从改进工艺技术，提高综合利用水平的角度研究工艺生产装置的技术更新、技术改造，提高原材料的利用率，减少污染物的排出量。 b、研究生产污水处理的技术路线，设备选择及其配套设计，控制污染物的排放量。 本工程可行性研究参加的专业有工艺、环保、给排水、总图、土建、电气、热工、概算、技术经济共9个专业。1.1.6.2 研究内容 研究XX化工实业有限公司8万吨/年小苏打生产项目实施清洁生产工程技术方案，年处理含氯化铵废水30万吨、新增生产能力：氯化铵5万吨、工业食盐1.2万吨。从根本上解决废水对环境的

13、污染和危害，同时大大提高了原材料的利用率、增加了产品生产线、增强了企业产品的市场竞争力。1.1.6.3 主要研究过程 a、对工厂情况进行调查，包括地理环境、生产情况、污染物情况、原材料及动力供应情况的调查。 b、对污染因素进行分析。 c、对治理方案、工艺路线进行综合比较与选择。 d、投资估算。 e、技术经济评价。 f、得出结论和建议。1.2 研究结论1.2.1 研究的简要结论 本工程为环保工程，能从根本上解决某市XX化工实业有限公司的废水排放，对湘江流域和某市的环境综合治理具有特别重要的意义。本工程充分利用工厂现有设施、场地和能源，同时能产生较好的经济效益，具有投资省、见效快、运行成本低的特点

14、。 本工程从某市XX化工实业有限公司的实际情况出发，提出了行之有效的环境污染综合治理措施，具有良好的社会效益和经济较益，建议尽快实施。1.2.2 主要技术经济指标 主要技术经济指标详见下表11（表中年生产时间为7200小时）。表1-1 主要技术经济指标表序号指 标 名 称单 位数 量备 注一建设规模130万吨/年废水处理t/a301048万吨/年小苏打配套二主要原辅材料及动力消耗1电KWh/a2101042一次水t/a1251043蒸汽t/a9.51044盐酸t36032%三项目定员人44四总占地面积m24700五总建筑面积m22808六项目总资金万元4346.12固定资产投资万元4140.6

15、3其中：建设投资万元4054.95建设期利息万元85.68流动资金万元205.49七项目报批总投资万元4202.28八年销售收入万元3543.20正常年九年均总成本万元2350.85平均年十年均利税万元1121.49十一年均利润万元808.05十二投资利税率%25.8十三投资利润率%18.6十四投资回收期年4.6税前(含建设期)十五财务内部收益率%25.9税前十六财务内部收益率%19.3税后十七财务净现值（i=10%）万元3167.38税前十八财务净现值（i=10%）万元1742.27税后十九借款偿还期年4.6含建设期2 市场分析2.1 氯化铵行业概述 氯化铵是有中国特色的化工产品，可以分为工

16、业用氯化铵和农业用氯化铵两种类型。中国是世界最大的氯化铵生产国家，据统计，近年我国氯化铵产量：19961999年，我国氯化铵年产量一直稳定在260万吨左右，出口约15万吨， 国内市场消费约245万吨。2000年，部分大中型联碱企业扩大生产能力，氯化铵产量达 326万吨，同比增加21.2，国内市场消费约300万吨。2001年，氯化铵产量约为 350万吨，同比增力口7.4%；至2004年，氯化铵产量达到400万吨；至2005年，氯化铵产量已达到500万吨。同时中国也是农用氯化铵使用最多的国家，农用氯化铵是一种含氮量约25%的高效优质氮肥，在我国氯化铵的生产主要采用联碱法，是纯碱的副产品。我国95%

17、以上的氯化铵用作农用化肥，其中90%左右的氯化铵用于复合肥生产。 随着农化服务的普及，科学种田使直接施用单一化肥的时代正在过去，按不同土质和不同品种配制的复合(混)肥是未来发展的方向，而以农用氯化铵为氮源的中低浓度复合肥将在国内化肥市场占居重要位置。“十五”规划要求到2005年我国复合肥产量达2300万吨，比2002年增加1300万吨，农用氯化铵年消费量估计将达到470-500万吨左右。复肥行业的高速发展将给农用氯化铵市场以强有力的支撑,将会推动农用氯化铵市场的持续走好。在今后较长时期内,我国复混(合)肥的生产仍将保持高速增长态势，而对氯化铵生产企业来讲，则是极好的发展机遇。2.2 支持氯化铵

18、行业发展的有利因素(1) 作为一种低浓度复合肥，氯化铵是其他两种氮肥-尿素和硝酸铵的替代品。近年来由于国际市场油价大幅度上涨，造成国际市场尿素成本升高、海运费升高等原因，使尿素的进口速度放慢；同时国内受原料价格上涨、成本升高和市场供求关系的影响，尿素价格居高不下；再次，尿素从2003年起免征增值税的优惠政策被取消，上述几个因素同时导致国内下游市场上对尿素需求的减少，而对氯化铵的需求量增加。2002年国务院下发文件停止作为化肥使用硝酸铵，此规定又为氯化铵释放出一定的市场空间。(2) 粮食价格缓慢上升对支撑化肥市场的发展起到重要的作用。粮食价格在2000年降到低谷后开始缓慢回升，从而提高了农民的经

19、济收入，进而调动合理施肥的积极性。(3) 高科技为氯化铵开辟广阔市场。氯化铵通常只能在低浓度的复合肥中使用，由于现在氯化铵用于总浓度40%-45%的复混肥已试验成功，这就为氯化铵又开辟出一块市场空间。2.3 氯化铵的发展依托小苏打及纯碱行业的发展同步发展 我国氯化铵来自联碱生产，1t碱联产约1t氯化铵。由于氯化铵的价格约为纯碱的50，因此，氯化铵价格对联碱企业的经济效益有较大的影响。氯化铵价格高，则联碱企业的经济效益好，如果氯化铵价格过低，则影响联碱企业的健康发展。目前公司的主导产品小苏打是重要的无机化工产品，广泛应用于化工、医药、食品、轻工、纺织等工业部门以及人们的日常生活，在国民经济中占有

20、重要的地位。我国小苏打企业解放初期生产规模很小，年产量也只有千吨左右，生产工艺以纯碱为原料，碳化法生产。20世纪70年代前，国内小苏打发展较慢，70年代后期，国内经济发展速度加快，小苏打行业也以平均每年9%的速度增长，形成了纯碱企业附设小苏打厂、外购纯碱生产小苏打厂并进的发展态势。1990年国内小苏打产量达22.1万吨，到2002年全国小苏打产量已近50万吨，目前小苏打的产量已超过50万吨。全世界有30多个国家生产小苏打，总产量近200万吨。美国、西欧、日本和中国的小苏打生产能力占到世界总能力的90%左右，美国是小苏打的主要出口国，西欧及日本和中国也有一定量的出口。随着国内及国外经济的快速发展

21、，小苏打的市场具有较大的开发空间。 随着本公司小苏打市场的拓展，氯化铵的产能也将得到同步发展，为满足市场需求提供了可能。2.4 某市XX化工实业有限公司的氯化铵产品还具有地域和价格等方面的竞争优势：（1）地域优势某市XX化工实业有限公司作为湖南省及中南地区最大的生产企业，全国第二大小苏打龙头企业，小苏打产能为8万吨/年，配套氯化铵生产能力为5万吨/年。由于所处地域交通便利，湖南作为全国的产粮中心，氯化铵主要用作农用肥料，所以该产品不论在价格或销量方面均较有优势。（2）产品价格优势小苏打及氯化铵价格主要取决于生产成本，而生产成本又主要取决于原料价格。近几年来，由于同类生产企业盐价和电价上升，使生

22、产成本增加，产品价格也不断上升。某市XX化工实业有限公司利用当地丰富的岩盐资源，每1m3卤水（含NaCL305g/l）11元计，折吨盐仅36元，而目前市场盐价350元/吨，故公司盐产品具有绝对的竞争优势。通过对市场的分析，结合本工程的技术特点及生产规模，将主、副产品价格取值如下：氯化铵 700元/吨氯化钠 36元/吨3 生产规模及产品方案3.1 生产规模某市XX化工实业有限公司本次配套8104t/a小苏打环保工程，其母液处理量30104t/a（41.6 t/h）。3.2 总工艺流程本项目为环境保护治理项目，原小苏打生产项目中产生的高浓度氯化铵没有合理回收，本次利用原高浓氯化铵母液（含NH4Cl

23、1419%、NaCl35%），先经膜浓缩，使氯化铵增浓达24.3%，送入三效蒸发器中继续蒸出水份，在热溶液状态下（60）分离出副产品氯化钠。母液降温冷却至35，进行氯化铵的结晶、离心分离。二次离心母液返回至蒸发，完成母液的完全闭合循环。其概略流程图及物料流程图分别见（H649-02）、（H649-03）。3.3 产品方案主产品氯化铵生产能力为5104t/a。副产品氯化钠生产能力为1.2104t/a。3.4 年生产时间为7200小时（300天）。3.5 生产规模和产品方案确定的原则和理由 某市XX化工实业有限公司现有小苏打生产能力8104t/a，年产废水30104t，废水为含氯化铵1419%、氯

24、化钠35%母液，公司现在仅有少量氯化铵母液经浓缩、结晶分离回收得到氯化铵产品，大量含高浓度氯化铵的母液直接排放，不但造成了资源的很大浪费，更给环境造成了极大的污染。本工程将含氯化铵的母液变废为宝，处理废水30104t/a，达产后主产品氯化铵5.0104 t/a，副产品氯化钠1.2104 t/a。3.6 产品的规格及质量指标见表3-1。表3-1 氯化铵产品的规格和质量标准项 目一等品合格品N %23.522.5Na %1.21.8H2O %6.08.04 工艺技术方案4.1 工艺技术方案的选择某市XX化工实业有限公司当地具有丰富的岩盐资源，深井卤水含NaCL305g/l，卤水经加NaOH及Na2

25、CO3除Ca2+、Mg2+后，与外购碳酸氢铵进行复分解反应，生成碳酸氢钠（小苏打）及氯化铵。反应式如下：NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH4Cl卤水经充分碳酸化反应后，生成固液两相，经离心分离后得到固相小苏打产品和液相高浓度氯化铵母液。以往过滤母液未经处理或稍作氯化铵回收后便外排进入湘江，浪费资源，污染环境。结合当前技术经济条件，本次氯化铵回收利用工程可采用的工艺技术方案有：冷析+盐析法和浓缩结晶法。4.1.1冷析+盐析法是采用先将含氯化铵母液冷却结晶析出氯化铵产品后再加入固体氯化钠进行盐析，得到氯化铵产品的方法。此工艺工厂除需要新上50104Kcal/h的冷冻机组三台，装置投资约2

26、30万元外，由于冷析后需进行盐析反应，还需要消耗大量的固体氯化钠，并产生大量高浓度氯化钠母液需回用，所以冷法只适应于以固盐生产小苏打或纯碱的生产工艺。4.1.2 浓缩结晶法的生产方法是设法去掉溶液中的水分，使母液中的有用成分成过饱和而析出，从而得以分离的过程。4.1.3 方案选择结论某市XX化工实业有限公司生产小苏打是利用其廉价的卤水资源，其采用冷析+盐析法分离氯化铵是不合适的。浓缩结晶法则采用将高浓度氯化铵母液浓缩结晶的方法分离出氯化铵，本工程采用浓缩结晶法是经济适应的。4.2 工艺技术线路的确定4.2.1 分离小苏打后的母液中含有氯化铵1419%、氯化钠35%，为了降低能耗，在蒸发浓缩前，

27、本工程采用离子膜分离技术对稀母液进行初步浓缩，使溶液接近三组分的饱和状态，分离出部分水，从而减少蒸发量，节约能源。该项生产技术需从意大利引进专有技术，目前国内从意大利引进的第一套装置已在建滔（某）氯碱有限公司成功应用。国内各氯碱厂目前处理电解淡盐水的流程是：自电槽出来的脱氯淡盐水含氯化钠220g/l，返回化盐桶增浓至含氯化钠310g/l，再经过一次盐水及二次盐水的处理后重新回到电解槽。而建滔（某）氯碱有限公司使用此项新工艺装置用于处理电解淡盐水，则只需将淡盐水经过膜处理则可增浓达到回电槽的盐水要求。装置自2004年投运以来，运行平稳，大大减轻了前面装置的盐水流量，既节约了一次投资费用又降低了生

28、产运行费用，产生了良好的经济效益。4.2.2 蒸发采用高效节能的三效蒸发器进行蒸发浓缩。 公司2005年已建有一套蒸发能力为8t/h H2O的三效蒸发装置,由于设备材质及蒸发对流管大小等问题，没有运行多长时间便停用。后工厂对其进行改造，采用二效运行，除处理母液量较小外，基本实现了正常运行，得到了产品氯化铵和副产品氯化钠。所以采用三效蒸发操作，设备选用纯钛材，扩大蒸发对流管，在技术及今后的操作中是可靠的。4.2.3工艺技术方案工艺技术方案见下方框图4-1 高浓度氯化铵母液离子膜分离装置 水 盐浆 三效蒸发器 水母液母液 离心分离 冷却结晶氯化钠晶体 氯化铵晶体4.3 工艺流程和消耗定额4.3.1

29、 工艺流程简述 来自小苏打车间的高浓度氯化铵母液经母液槽暂存后，由母液泵送至离子膜装置分离出部分水，再经冷凝器、预热器预热后至三效蒸发器蒸发；一效浓缩液至二效蒸发利用位差进料，二效采出的浓缩液由二效采盐泵送至二效旋液分离器分离出盐浆后进入三效蒸发，盐浆进入盐浆罐后再由盐离心机分离出氯化钠晶体，氯化铵母液则进入结晶罐冷却结晶；由三效采出的浓缩液由三效采盐泵送至三效旋液分离器分离出盐浆，盐浆作为晶种进入二效蒸发，氯化铵母液送至结晶罐冷却结晶；由三效出来的蒸汽经冷凝器回收部分热量后再经尾冷器冷凝，尾气由真空泵抽出，冷凝水与来自三效蒸发器的冷凝水及离子膜装置分离出来的水合并送至卤水井回用。由结晶罐来的

30、氯化铵晶浆经氯化铵离心机分离出氯化铵晶体，母液回预热器循环使用。工艺概略流程详见附图H649-02。4.3.2 原材料、辅助材料和动力消耗定额表4-1 原材料、辅助材料和动力消耗定额表（吨耗）序号名称规格单位消耗定额备注1氯化铵废母液t62包装袋个203冷却水m3254电Kw.h425蒸汽0.25MPat1.96盐酸32%t7.210-34.3.3物料平衡方案 本工程物料平衡见物料平衡图H649-03。4.3.4工程热量平衡方案本工程热量平衡见热量平衡图H649-04。本工程需蒸汽量为13.2t/h，公司原有4t/h锅炉一台，可供本工程使用的富余蒸汽量为2t/h锅炉供汽量（13.5-2）1.1=12.7t/h因此本工程可上一台15t/h沸腾炉即可满足生产需要，公司原有可供布置两台6t锅炉的厂房，后应生产需要只上了一台4t锅炉，故新上本期项目时，新增加15t锅炉可在原有厂房内布置，原有小锅炉留作备用。