终稿离子膜烧碱技改工程项目可行性研究报告.docx
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终稿离子膜烧碱技改工程项目可行性研究报告
离子膜烧碱技改工程项目可行性研究报告
第一篇总论
1.1概述
1.1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人
1.1.1.1项目名称
株化集团有限责任公司引进4万吨/年离子膜烧碱技改工程。
1.1.1.2主办单位名称
湖南株洲化工集团诚信有限公司
1.1.1.3企业性质及法人
企业性质：
股份有限公司
法人：
侯清麟（法人代表）
1.1.1.4设计单位名称：
株洲化工集团科人设计有限责任公司
项目负责人：
李波
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
4万吨/年引进离子膜烧碱技改工程项目建议书、4万吨/年离子膜烧碱方案设计和董事会决议。
1.1.2.2编制原则
（1）本可行性研究报告编制的内容和深度参照化学工业部[化计发（1997）426号文]发布的《化工建设项目可行性研究报告内容和深度规定》进行。
（2）认真贯彻国家有关方针政策。
在编制中严格执行有关标准及规范。
（3）工艺技术方案根据世界氯碱工业的发展方向及厂内生产实际情况，本次技改采用离子膜制碱工艺路线，并考虑引进关键工艺技术、设备和控制仪表。
（4）遵照化工部提出的“五化”设计原则：
“工厂布置一体化、生产装置露天化，建（构）筑物轻型化、公用设施社会化，引进技术国产化”。
精心设计,合理布局。
（5）充分利用老厂潜力，尽量节约工程用地，节约工程投资，贯彻勤俭办厂的方针；少花钱，多办事，取得较好的经济效益及社会效益。
（6）贯彻国家环境保护法，搞好“三废”治理，综合利用保护环境。
同时严格按照国家对安全生产及工业卫生的各项法令法规，做到措施与工程建设“三同时”。
1.1.3项目提出的背景，投资必要性和经济意义。
1.1.3.1项目提出的背景
（1）企业概况
湖南株洲化工集团诚信有限公司是以生产和经营基本化工原料、化肥、农药中间体及化学建材为主的国家大型一类企业和中南地区最大的化工原料生产基地，并跻身全国520家最大工业企业和湖南省22家重点发展企业集团之列。
公司位于株洲市清水塘工业区、傍依湘江，铁路与京广、浙赣和湘黔干线相通，公路与320国道、107国道，京珠高速公路相连，地理优越，交通十分便利。
株化集团诚信有限公司现有固定资产总额12亿元，年销售收入10亿元，年得税6000万元，具备从产品形容开发、设计、施工到生产经营全面管理一条龙的配套能力。
在现有的40多种产品中，硫酸、烧碱、普钙液氯、水合肼、PVC树脂、钛白粉、塑钢门窗等产品在全国同行业中占有重要地位。
（2）项目投资的必要性和经济意义
株化集团诚信有限公司烧碱厂现有10万吨/年烧碱生产能力，其中金属电槽能力6万吨/年，石墨电槽能力4万吨/年。
由于石墨阳极始建于50年代，设备陈旧，能耗高，污染严重，不符合国家产业政策要求，属国家近期要求强制淘汰装置。
因此，采用先进技术取代石墨阳极电槽，确保公司烧碱及下游产品生产能力的发挥已成为当务之急。
氯碱工业是耗能大户，在能源价格大幅上涨的前提下，各单位都在千方百计寻找节能新途径。
我公司从96年开始试用意大利迪诺拉公司的扩张阳极，改性隔膜技术，试用效果较好，也具有显著的节电效果。
因此，在2000年下半年公司根据自有资金情况，作为2001年的重点投资项目，开始了“采用扩张阳极，改性隔膜电槽替代4万吨/年石墨阳极电槽”的项目前期工作，至2001年4月底前期工作全部完成，具备施工条件。
离子膜烧碱是世界各国八十年代以来推广的新技术，与隔膜法烧碱相比，具有产品质量好、纯度高、能耗低、污染小、，操作灵活、安全可靠等优势，是氯碱工业的发展方向。
在九五“期间，我公司将“4万吨/年离子膜烧碱技改工程”作为重点项目而积极努力争取贷款，当时，由于离子膜项目投资巨大（需投资1.7亿元），加之化工市场不景气，公司效益差，自有资金难以落实而未能实施。
据最新市场信息,离子膜烧碱装置价格有大幅降低，为确保重点工程项目投资更加符合市场发展要求，具有生命力和经济效益，公司立即组织力量对离子膜项目进行了考察，与离子膜电槽生产厂家（旭化成公司、氯公程公司、伍德迪罗拉公司）进行了技术交流和询价。
从考察结果得知，采用离子膜电槽技术投资比采用扩张阳极，改性隔膜金属电槽的投资高2000万元左右，但由于其技术先进，产品质量好，可满足日益发展的轻工业纺织工业的需要，产品需求省内缺口，可确保产品销售和货款回笼，详见4万吨/年离子膜烧碱与扩张阳极，改性隔膜烧碱比较表1-1
表1-14万吨/年离子膜烧碱与扩张阳极改性隔膜烧碱比较表
序号
项目内容
离子膜烧碱
扩张阳极,改性隔膜烧碱
备注
1
工程总投资
7000万元
4030万元
2
产品价格
1350元/吨
1300元/吨
175.5元/吨（税后）
3
制造成本
720.8元/吨
880.8元/吨
-166.39元/t（税前）
4
年利润
2169万元
586万元
按新增2万吨/年不含氢效益
5
投资回收期
3．4
4.7年
含建设期
6
产品质量
NaCl≤0.004%
NaCl≤5%
7
节能
节电：
330Kwh/t
节蒸汽：
4t/tNaOH
节电:
150Kwh/t
NaOH节汽:
0.2T/tNaOH
普通金属电槽
电:
2480Kwh/t吨位蒸汽4吨/吨
8
市场需求量
逐渐增加
逐渐减少
从上表中可以看出,虽然离子膜烧碱装置价格有大幅降低，仍然比隔膜法烧碱投资高出一倍左右，但其产品价格、质量、成本、生产技术及市场发展前景等各方面均优于隔膜烧碱。
因此，我们认为将“烧碱石墨电槽更新工程”项目调整为“采用4万吨/年离子膜烧碱技改工程”是很有必要的。
1.1.4研究范围
本报告研究范围“原有10万吨/年烧碱一次盐水配套改造及二次盐水精制，淡盐水脱氯，整流及电解，土建规模及盐水一次改造和整流部分按4万吨/年考虑.
1.2研究结论
1.2.1研究的简要综合结论
1.2.1.1本项目所需要的原、辅材料本公司已经具备供给条件，本项目的产品具有逐渐增加需求的市场前景。
1.2.1.2本项目建成后提高了产品质量，降低了产品成本
提高了产品价格，有利于提高企业的抗市场风险能力。
1.2.1.3本项目采用具有国际先进技术的离子膜生产烧碱可使产品质量好，纯度高、能耗低、污染小、操作灵活，并有安全可靠等优势。
1.2.1.4本项目建成后有着良好的经济效益及社会效益。
附：
主要技术经济指标（见表1-2）
表1-2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
1
32wt%离子膜（折100%NaOH）
万t/a
4
二
产品方案
1
32%液碱（折100%NaOH）
万t/a
4
2
湿氯气（折100%cl2）
万t/a
3.52
3
湿氢气（折100%H2）
t/a
1000
三
操作时间
时/a
8000
四
主要原材料、辅助材料用量
1
澄清盐水（折100%NaCl）
t/a
58480
2
高纯盐酸（折100%NaCl）
t/a
1040
3
NaOH（折100%NaCl）
t/a
320
4
螯合树脂
l/a
360
5
纯水
t/a
100000
6
离子膜
M2/a
4200
7
亚硫酸钠
t/a
3.8
五
公用动力消耗量
1
电解用电（折交流）
万Kwh/a
9400
2
动力电
万Kwh/a
180
3
氮气
万NM3/a
8
六
三废排放量
1
树脂塔酸性废液
M3//周期
32
2
树脂塔碱性废液
M3//周期
44
七
运输
不新增
八
工程定员
1
生产工人
人
56
2
技术人员、管理人员
人
6
九
工程总占地面积
M2
1800
十
工程建、构筑物占地面积
M2
1920
十一
工程总投资额
万元
7000
新增
1
固定资产投资
（1）
建设投资
万元
6350.0
其中：
万美元
400
（2）
固定资产投资方向调节税
万元
0
（3）
建设期利息
万元
150
2
流动资金
万元
500
十二
年销售收入
万元
10104
不含转入老厂产品
十三
工厂成本
1
年总成本
万元
十四
年增利润总额
万元
2169
平均值
十五
年销售税金
万元
1016
平均值
十六
财务评价指标
1
投资利润率
%
27.1
2
投资利税率
%
39．8
3
投资回收期
3．4
（1）
税前（含建设期）
年
5.2
（2）
税后（含建设期）
年
6.1
4
财务内部收益率
（1）
税前
%
22.6
（2）
税后
%
16.7
十七
清偿能力指标
1
借款偿还期（含建设期）
年
3．4
第二编市场预测
近年来，虽然烧碱产品市场需求量以平均每年增加21.58万t速度扩容，但国内许多新建和扩改装置纷纷投产，使得生产能力大于实际产量，而出口量并没增加多少，因此烧碱市场呈供大于求的局面，致使价格下滑。
2.1近几年来烧碱产量，市场供需现状分析
至1999年末，国内氯碱生产企业237家，生产能力已突破770万t/a（折100%烧碱），产量556.97t，“九五”期间，烧碱产量从532万t增至557万t，年平均增大率1.5%，而世界年均增长率为2%。
“九五”期间离子膜法产能快速增长，其占烧碱总产量比例为：
1996年占12.2%，1997年占16%，1998年占21%，1999年占25.8%，见表2.1
表2.1全国烧碱产量及增长率
1998年
1999年
1999年
生产方法
产量/万t
占总产量%
产量/万t
占总产量/%
增长/%
离子膜法
109.4
21.27
143.9
25.83
31.54
隔膜法
390.4
75.91
408.4
73.32
4.61
水银法
8.4
1.63
苛化法
6.1
1.19
总计
514.3
100.00
557
8.30
1999年湖南省化工系统烧碱产量为32万吨左右，市场需求量为35万吨，加之今年本市原新城化工厂2万吨/年烧碱装置停产，省内烧碱缺口为5万吨/年左右。
由于我公司水合肼装置将由5000t/a扩大到1万吨/年。
需多耗烧碱产品产量可达1.25万t/a。
加之公司1.3万t/a，固碱工程已经投产，因此，本工程实施不会增加产品销售压力。
2.2烧碱远期需要量及消费去向预测
1999年国内烧碱的消费量约为485万t。
据专家预测，到2005年内烧碱产品量可达657万t/a，国内需求量636万t/a。
随着我国烧碱装置的不断优化和规模化，会计到2005年烧碱出口量可大大增加，最大程度地缓解供大于求的矛盾。
“九五”期间，化工耗碱比例不断上升，轻工耗碱比例不断下降，原因是进口纸浆和小纸厂的关闭。
我国具体烧碱消费构成见表2.2
表2.2我国烧碱消费构成%
项目
1997~1998
2000年
一、轻工
33.3
30.0
纸、纸浆
25.6
21.7
合成洗涤剂肥皂脂肪酸
7.6
8.0
叶精饮料其它
0.1
0.3
二、化工
25.7
30
主要有机产品
15.5
17
无机氨品
6.9
6.6
农药
2.3
2.0
其它
1.0
4.4
三、纺织工业
19.4
19.1
粘胶纤维
6.2
5.8
印染布
棉织品用纱
6.6
4.1
4.7
5.6
其它
2.5
2.9
四、医药（VC、土霉素）
6.6
6.5
五、冶金（炼铝、稀土）
6.2
6.5
六、石油（开采炼制）
2.1
2.5
七、水处理
2.9
3.5
八、军工
0.1
0.08
九、其它
3.7
3.8
2.3近几年产品进出口情况
进口数量：
1996年至1999年平均每年进口2.49万t，一般每年占出口量的9%~10%。
1999年固碱、液碱分别进口1.1万t；1.3万t；比1998年固碱进口增加0.1万t，增长10%。
出口数量：
1996年至1999年平均每年出口24.3万t，1998年最多为26.22万t，1999年最少为22.2万t。
随着国内氯碱行业电费的下调，降低烧碱生产成本，有望使我国烧碱出口量逐步增加。
2.4离子膜烧碱销售形势，市场前景预测
该离子膜烧碱装置上马后，生产出的离子膜烧碱质量好，成本低，产品性能大大优于隔膜法烧碱，因此可以预计其国内、国际市场竞争力会大大提高，销售形势比现在肯定会有好转，进入国际市场前景也会一片光明。
2.5烧碱价格分析与预测
近年我国烧碱市场不景气，分析其原因为：
（1）供需不平衡，近年国内新建和技改的烧碱装置纷纷投产，使得生产能力大于实际产量，而每年又只有26万t左右出口，市场呈供大于求局面，使价格下滑。
（2）下游产品耗量下降。
1996年以来，国家加大环保工作力度，强制关闭了一些不符合环保要求的小造纸厂，还有皮革、印染，农药用碱大户减少了烧碱的消耗量，加剧了供大于求局面，使产品价格下滑。
（3）烧碱装置开工率低。
成本升高，效益降低。
如1999年烧碱生产能力为770万t/a，产量却只有557万t/a，开工率不足80%。
但是，从国际行情看，西欧、北美等地区因对污染大的某些氯产品限产。
烧碱产量减产，而烧碱需求量还会有不同程度上升，特别是质量好的离子膜碱需求会大增，因此预计离子膜烧碱的价格会比隔膜碱要高。
本工程离子膜烧碱定价：
1350元/吨（折100%NaoH），液氯定价：
1200元/吨，氢气定价：
4800元/吨。
第三篇产品方案及生产规模
3.1产品方案的选择与比较
株洲化工厂现有烧碱生产规模10万吨/年，其中金属阳极隔膜法烧碱6万吨/年，石墨阳极隔膜法烧碱4万吨/年。
单就生产能力而言，虽然达到了一定的生产经济规模，但是由于生产装备落后，企业经济效益仍不够好。
4成吨/年石墨阳极电解装置的电槽等主要设备和生产工艺技术均已非常陈旧，致使生产不仅成本、能耗高，废水造成环境污染严重而且产品质量低，使用领域受到很大限制，满足不了用户的需求。
为了迅速而彻底地改变生产技术落后状况，提高经济效益和社会效益，适应本地区用户对高纯度烧碱的需求，淘汰石墨阳极隔膜法烧碱，改建离子膜法烧碱确属势在必行。
离子膜法烧碱是化工部“九五”七大工程之一，计划在“九五”期间全面停止水银法烧碱生产，淘汰绝大部分石墨阳极法烧碱生产装置，大力发展离子膜法烧碱，至2000年离子膜法烧碱比重由占“八五”末的10%发展到25%，发展42%以上液碱及93%以上固碱。
氯碱行业的氯平衡产品，基于含氯、耗氯的精细化工产品，特别是附加值高的有机氯产品，其市场前门广阔，应作主导发展产品。
淘汰4万吨/年石墨阳极烧碱改建4万吨/年离子膜法烧碱装置，主要原材料、生产装置及公用工程的配套能力基本持平，同时氯平衡维持不变，完全符合氯碱安全生产要求。
3.2产品品种及生产规模
3.2.1离子膜烧碱
（１）装置能力
32%液碱（按100%NaOH计）40000吨/年
联产氯气（按100%CL2计）36400吨/年（卖给老厂，现有5万吨/年能力，实产不到3万吨/年，能力富余不需增加投资）
联产氢气（按100%H2计）1000吨/年（卖给老厂）
（2）生产量
32%液碱（按100%NaOH计）40000吨/年
3.2.2产品规格及质量指标
（1）离子膜烧碱质量指标：
（GB/T11199-89）
产品级别
指标
指标名称
优级
一级
合格
Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅰ型
Ⅱ型
氢氧化钠≥%
32.0
32.0
29.0
32.0
29.0
碳酸钠≤%
0.04
0.06
0.06
0.06
0.06
氯化钠≤%
0.004
0.007
0.007
0.01
0.01
二氧化铁≤%
0.0003
0.0005
0.0005
0.0005
0.0005
氯化钙≤%
0.0001
0.0001
0.0005
0.001
0.001
三氧化铝≤%
0.0004
0.0006
0.006
0.001
0.001
二氧化硅≤%
0.0015
0.002
0.002
0.004
0.004
硫酸盐≤%以
Na2SO3计
0.001
0.002
0.002
0.002
0.002
（2）隔膜法液体烧碱指标：
GB209-84
生产方法
级别
指标
指标名称
隔膜法
测定方法
一级
二级
氢氧化钠%≥
42.0
30.0
GB4348.1-84
碳酸钠%≤
0.8
0.8
GB4348.1-84
氯化钠%≤
2.0
5.0
GB4348.1-84
三氧化二铁%≤
0.01
0.01
GB4348.1-84
（3）隔膜法固碱质量指标：
GB209-84
生产方法
级别
指标
指标名称
隔膜法
测定方法
一级
二级
氢氧化钠%≥
96.0
95.0
GB4348J-84
碳酸钠%≤
1.4
1.8
GB4348J-84
氯化钠%≤
2.8
3.3
GB4348J-84
三氧化二铁%≤
0.01
0.02
GB4348J-84
（4）离子膜法片碱质量指标：
NaoH≥98%
Na2Co3≤0.18%
NacL≤0.021%
3.2.3配套氯产品品种与规模（氯气平衡表）
序号
产品名称
产量（t/a）
耗氯量
备注
1
烧碱
100000
离子膜碱4万t/a
2
氯气（干）
88750
3
4
耗氯产品
PVC
50000
37000
5
6
合成盐酸
液氯
60000
50000
18600
50250
7
氯油
12500
16250
8
次氯酸钠
10000
1800
9
水合肼
5000
10000
10
耗氯合计
128900
耗氯装置的富余率为45.2%，符合化工部设计规范要求。
3.2.4生产制度
主生产装置岗位操作人员班次为四班三运转，成品贮运及包装等岗位可根据需要灵活安排班次，一般为常日班。
3.2.5年操作时间：
8000小时。
第四篇工艺技术方案
4.1生产工艺技术路线方案的选择
4.1.1电解工艺技术路线的选择
烧碱生产方法分为苛化法、电解法二种。
电解法制取烧碱，国内外可供选择的生产方法有三种：
水银法、隔膜法、离子膜法。
苛化法受原料纯碱的限制，国内外生产烧碱均以电解法为主。
水银法电解工艺汞害严重，逐渐被淘汰或更换。
隔膜法电解制烧碱，其产量一直占我国总产量的大部分。
但该法电解出来的烧碱浓度低，并带有大量的氯化钠，而一值不能直接作产品使用，尚需经过蒸发、浓缩、除盐后可作为产品销售。
同时，因其含盐量高，只能用于一般的纺织、造纸等工业，不能用于人造纤维等需要高纯碱的工业。
离子膜制烧碱是当今世界上氯碱工业最新制碱技术。
离子膜电解槽制出的碱液，具有浓度高、含盐低、质量高、能耗少、无汞害、无石棉绒污染，成本低等特点，因此，离子膜法制烧碱工业已成为世界氯碱工业的发展方向。
离子膜法制取烧碱与隔膜法，水银法比较其优点如下：
a.质量优
生产高纯度烧碱，符合化纤用碱要求，离子膜碱的氯化钠及氯酸盐含量远远低于隔膜碱，见表4-1。
b.能耗低
离子膜烧碱能耗比水银法、隔膜法都低，可直接生产30%以上的高纯碱，总能耗比隔膜法低25%左右，比水银法低15%，见表4-2。
c.无公害
水银法有汞害，隔膜法有石棉绒的污染，如果是石墨阳极电解还有铅污染，而离子膜法电解制烧碱则无上述的污染。
d.生产稳定
离子膜法制烧碱，生产稳定性比隔膜法、水银法都高。
而且可随电力负荷的变化而调整其产量；亦可适应较大的电流负荷波动范围，而隔膜法生产只能在电力均衡的条件下进行，否则产量与质量均难以保证。
e.占地少
离子膜法电解装置占约为隔膜法或水银法的一半左右。
f.操作管理方便
离子膜电解槽使用寿命长，运行安全可靠，生产运行稳定，装置自控水平高。
表4-1隔膜碱与离子膜碱质量比较表
指标
项目
隔膜法
离子膜法
30%NaOH
42%NaOH
30%NaOH
42%NaOH
NaCL≤%
5
2
0.004
0.006
Na2Co3≤%
0.8
0.8
0.04
0.06
Fe2O3≤%
0.01
0.01
0.0003
0.0005
NaCLO3≤%
0.1
0.1
0.002
0.003
表4-2离子膜碱与水银碱、隔膜碱每吨烧碱的能耗比较（折100%）
能耗
生产方法
单位
离子膜法
水银法
隔膜法
工业电
KWh
2150
3300
2480
动力电
KWh
45
70
90
蒸汽折电
KWh
0
200
1100
总能耗
KWh
2195
3570
3670
综上所述，本着节约能源，降低消耗，减轻环境污染，提高企业的竞争能力、经济效益和社会效益的原则，本工程以建设离子膜法装置为宜。
4.2工艺流程说明
本工程是以离子膜烧碱取代石墨阳极制碱，改造工作主要是在盐水精制和电解工序进行。
氯氢处理，蒸发及固碱工序均利用原装置，本报告不再介绍其生产工艺过程。
4.2.1盐水一次精制予处理
来自化盐桶的碱性饱和粗盐水经加入二氯化钡除去硫酸根后分一部分加入次氯酸钠（或未经脱氯的淡盐水），在反应桶（带搅拌）中，控制粗盐水中游离氯为1-3PPM，破坏其中的有机物。
之后泵送加压溶气罐，将压缩空气溶入其中；经文丘里管在盐水中加三氯化铁絮凝剂；之后进入予处理槽，将盐水中的镁和固形物除去.予处理槽的浮泥和底流进入盐泥槽（由现有盐泥处理装置处理），清液经折流槽，加入纯碱液再经反应桶（带搅拌）进入中间加料槽由泵送入戈尔膜过滤器。
戈尔膜过滤器其结构与管式过滤器相同。
其核心是薄膜滤芯，它是在支撑笼骨上复以彭体聚四氟乙烯膜复合层。
其滤芯具有极高的化学稳定性和极低的磨擦系数，滤膜薄而多孔，孔径小于1微米，可实现低压过渡及低压反冲洗，滤液质量稳定。
戈尔膜过滤器实行脉冲式运行，过滤与反冲洗交替进行，循环往复，接近于连续运行。
滤渣累积到一定量时从底部排入盐泥槽。
戈尔膜过滤装置设计为PLC
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