年产3万吨固体硅酸钠泡化碱项目可行性研究报告.docx
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年产3万吨固体硅酸钠泡化碱项目可行性研究报告
年产3万吨固体硅酸钠（泡化碱）项目
可行性研究报告
1、总论3
1.1概述3
1.1.4研究的范围7
1.2研究结论7
2、市场预测9
2.1国内市场情况预测9
3、生产规模及产品方案15
3.1.1泡花碱产品方案15
3.1.2泡花碱质量指标16
4、工艺技术方案16
4.1泡花碱工艺技术方案的选择16
4.1.3泡花碱生产工艺选择17
4.1.4工艺流程和消耗定额18
（1）工艺流程：
18
（2）泡花碱生产消耗定额18
4.1.5主要设备的选择19
5、原材料及燃料的供应20
5.1原料供应20
5.1.1主要原料的品种规格，年需用量来源及运输条件20
5.2.1厂址选择位置选址原则21
5.1.2原料来源的可靠性21
6、建厂条件和厂址方案21
6.1建厂条件21
6.2厂址方案23
7、公用工程及附属设施23
7.1运输设计23
7.2给排水23
7.3供电24
7.4储运设施24
7.5维修设施24
7.6供热25
7.7土建设计依据及原则25
8、节能26
8.1用能标准和节能规范26
8.2能源单耗及年消耗量28
8.3项目的节能措施及效果分析28
9、环境保护30
9.1.厂址与环境30
9.2设计依据的标准30
9.3主要污染源及污染物31
（3）废水32
9.4环境保护措施及综合利用32
10、劳动保护及安全卫生32
10.1编制依据32
10.2职业危害因素分析33
10.3职业安全的防护措施33
10.4消防33
11、工厂组织和劳动定员34
12、项目实施规划35
12.1建设工期初步规划35
13、投资估算和资金筹措35
13.1固定资产估算35
13.2流动资产投资估算36
14、财务经济评价36
表1、泡花碱生产设备一览表40
1、总论
1.1概述
1.1.1项目名称
项目名称：
3万吨/a固体硅酸钠（泡化碱）项目
建设单位；**
建设地址：
某市化工产业集聚区
企业性质：
有限责任公司
法人代表：
**
1.1.2可行性研究报告编制的依据和原则
（1）**与山东窑炉公司签订的合同；
（2）化学工业部化计发（1997）426号关于印发《化工建设项目建议书》内容和深度的规定。
1.1.3项目提出的背景、投资的必要性和经济意义。
（1）项目背景
某市有丰富的天然碱资源及石英石资源，东西有312国道，宁西铁路，南北有焦桐随岳高速，交通十分便利。
（2）投资的经济和社会意义
投资3万吨/a固体硅酸钠（泡化碱）项目每年可得到销售收入3600万元，利税1000万元，可安置40余人就业。
泡花碱在我国的应用历史比较悠久，其用途极广，几乎遍及各个行业，
具体情况如下:
1、肥皂及洗涤剂工业中的应用
泡花碱在制皂工业中是最有价值的填料，肥皂中掺入泡花碱后可增加硬度及洗涤能力，防止肥皂酸败并能缓冲肥皂中的碱性以及减少肥皂在硬水中的损耗。
同时肥皂中的Na2SiO3组成能使泡沫稳定，有助于油类污物的浮化作用，目前一般采用的品种是40°Be′，模数为214和313两种。
泡花碱在合成洗涤中的应用主要利用其助洗效果。
由于泡花碱与其它助洗剂在一起使用时能起互相协调的作用，它在洗涤剂中表现以下几个功能:
①防腐功能;②缓冲功能;③悬浮、胶溶、稳定泡沫作用;④起配料、喷粉的功能。
2、在硅制品工业中的应用
由于泡花碱价格适宜、容易购买，因而在化工中制备硅产品大都采用泡花碱为原料。
硅凝胶是一种无定形粉末状SiO2，采用泡花碱经过化学药剂处理而成。
使用的方法通常有:
利用泡花碱和各种酸类或碱式盐的反应;采用泡花碱和溶于水的盐类作用;通过泡花碱溶解、电解;利用各种有机物从碱金属硅酸盐溶液中析离出来等。
制备硅胶硅胶是一种良好的吸附剂，广泛用于仪器、设备的防潮与干燥中，还用于色层分析、色谱分析、橡胶填料和催化剂及其载体中。
硅胶可分为两种:
一种是细孔硅胶（防潮硅胶）;另一种是粗孔硅胶（炼油硅胶）。
生产硅胶的主要原料是泡花碱和酸，生产变色硅胶还要用氯化钴（CoCl2・6H2O）作辅料。
所用泡花碱的模数一般为313～314，密度为1118～1119g/cm3，Na2O重量为417～418%，同时要求泡花碱中水不溶物含量小于0115%，以免杂质混入硅胶中将孔堵塞或将孔涨裂等。
用作生产白炭黑的原料白炭黑又名轻质二氧化硅，因其优良的物理性能在工业上大量使用作为橡胶工业的补强剂，还用于润滑剂、绝缘材料等。
白炭黑通常用泡花碱与稀盐酸作用而制得，每生产1吨白炭黑需要消耗5吨13°Be′，模数为313～316的泡花碱。
用作制备沸石及分子筛的原料分子筛是具有均一微孔结构而能将不同大小的分子分离的固体吸附剂，被广泛用于石化工业中的气体，液体的干燥、脱水、净化、分离和吸收，被吸附的液体或气体可以解吸。
此外，分子筛也可用作石油裂化的催化剂等。
分子筛一般采用沸石除去结晶水而制得，微孔大小在沸石加工时调节。
沸石是由许多含水的钙、钠以及钡、锶、钾的铝硅酸盐矿物的总称。
一般为浅色，玻璃光泽。
除天然产品外，也可采用泡花碱为主要原料人工制成，它曾广泛用于软化硬水，现主要用于洗涤行业助剂。
3、在造纸及助染、漂白、浆纱等轻纺工业中的应用
利用泡花碱作为造纸的填料可使纸张在造纸机上操作顺利，在压辊上不发生粘连，使上、下毛毡的损耗减少，能使造纸机排出含有纤维性的白水沉降速度加快，还能增加纸张强度及抗水性，保持纸张表面光滑便于印刷。
在用于染彩色纸张时，可增加吸附能力并使染料容易固定，缩短打浆时间，节省漂白原料。
也可用于除去废纸上的油墨。
再制成白纸等。
在纺织工业中泡花碱被大量用于丝织品加重的浆料及浸渍剂，还在织物染色和压花纹时作为媒染剂和固着剂。
用作粘结剂和填充剂泡花碱溶液在逐渐失水之后粘度显著增大，以后则引起硬化，因此可以用作粘结剂。
泡花碱溶液的胶粘性随着模数及浓度的不同而在较大范围内变动。
对于粘结纸张或纸板等材料时。
一般采用313～4范围内的高模数泡花碱溶液，浓度为37～40°Be′；对于粘结各种玻璃、瓷器、精陶及其它硅酸盐制品，采用胶粘性能最强的模数为310～313，密度为1139～1142的泡花碱。
泡花碱还可以粘结各种人造或天然硅酸盐材料，同时硅酸钠具有耐高温特性，可用凝结速度较快，含水量较少的高模数泡花碱来粘结石棉及石棉制品。
对于木材、木器及胶合板，泡花碱也有很强的粘合力。
采用模数不低于313～315的泡花碱效果最好，其抗拉强度极限达到7～8MPa，抗剪强度为10～11MPa。
有机织物经过泡花碱溶液浸渍后大大降低可燃性。
采用泡花碱与各种有机胶（淀粉、糊精等）配成高质量的混合胶可粘合高强度胶合板。
4、在铸造工业中的应用
根据泡花碱胶粘性能用于铸造生产中析出无定形的SiO2作为粘剂，粘合砂和粘土颗粒，使之按人们的设计粘结成铸造用的铸型和芯型。
在铸造生产中，泡花碱还被用作精密铸造铸型的粘结材料，石蜡铸造就是其中之一。
在电气仪表、汽车拖拉机、军工生产、石化机械等行业的制造中，该法是制造复杂零件中较有效的方法之一。
用泡花碱作粘结剂采用石蜡铸造的铸件尺寸精密、表面光滑，只需保留很少的加工余量，甚至不必进行切削加工处理即可满足要求。
5、泡花碱在耐火材料、陶瓷材料及其制品的应用
由泡花碱与各种矿物质配制而成的各种混合料，加热到一定温度就会变成一种与原始材料性质不同的新型硅酸盐材料。
在制备耐火硅酸盐材料时，可以采用不同模数的泡花碱及各种矿物质填料，泡花碱与磨细的铬矿与硅化铁的混合物经过适当的热处理，可变成一种能经受1100℃高温而不发生任何变形的耐火材料。
将泡花碱与耐火粘土混合料加热到高温之后，得到一种密实性高而完全不透气的硅酸盐材料，可用于化工设备、焦炉、烟囱以及承受腐蚀性气体介质作用的材料的衬里。
采用泡花碱、刚玉、碳化硅、锆石等调制而成的复合混合材料，可以作为制造高温炉设备上使用的各种耐火陶瓷材料，使用它具有较强的耐急热、急冷和耐腐蚀性能。
除此之外，泡花碱还可用于涂料工业、制糖工业、冶金工业等各领域。
据统计，前几年我国泡花碱消费结构是：
轻工方面占66%其中纸箱、纸板粘结占42%，肥皂、洗涤剂占24%;冶金、机械行业占17%；化工原料占10%；纺织及其它为7%。
1.1.4研究的范围
本报告研究的范围是3万吨固体硅酸钠（泡化碱）的市场、生产技术、经济评价的可行性。
1.2研究结论
（1）本项目可充分发挥当地的资源优势，利用先进的技术发展规模经济，培植企业新的经济增长点。
（2）本项目经济、社会效益显著。
（3）原材料有可靠的供应渠道，产品市场容量较大，有很好的发展前景。
（4）环境保护措施切实可行。
（5）拟采用工艺路线先进，确保企业在市场竞争中取得竞争优势。
附：
泡花碱主要技术经济指标，列于表
（一）
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
固体硅酸钠
kt
30
GB/T4209-200
2
年操作日
天
300
3
主要原材料
3.1
天然碱废渣
kt
24
3.2
石英砂
kt
24
4
公用动力消耗
4.1
供水
kt
30
4.2
供电
KW·h
540000
5
三废排放
5.1
废水
5.2
废气
6
运输量
6.1
运入量
kt
48
6.2
运出量
kt
30
7
全厂定员
人
40
7.1
生产工人
人
27
7.2
管理人员
人
8
占地面积
亩
20
9
全厂建筑面积
m2
5200
10
工程项目总投资
万元
2000
10.1
固定资产投资
万元
1500
10.2
流动资金
万元
500
11
年销售收入
万元
3600
12
成本费用
万元
2559.4
13
年均利润总额
万元
1040.6
14
年均销售税金
万元
432
15
财务评价指标
15.5
投资利润率
%
25%
15.2
投资利税率
%
52%
15.3
投资回收期
年
3
15.4
全员劳动生产率
万元/人/年
68.18
2、市场预测
2.1国内市场情况预测
2.1.1产品型号规格质量标准及用途
硅酸钠（又名泡花碱、泡化碱）是由石英砂（SiO2≥98%）、碱按一定比例混合后在高温下熔制而成的水溶性硅酸盐，分子式：
NaO·mSiO2，在硅酸钠中石英砂和碱的配合比例即SiO2和Na2O的摩尔比决定着硅酸钠的模数m，它一般控制在0.5-4的范围内。
模数既显示硅酸钠的组成，又影响硅酸钠的物理、化学性质。
因此，不同模数的硅酸钠有着不同的用途。
硅酸钠的品种繁多，用途非常广泛，它在国家经济中有着极其重要的作用，被视为工业、化工业的基本原料，是无机盐中典型的大吨位产品之一。
硅酸钠产品分为固体、液体两种，其规格、型号较多。
工业液体硅钠为无色、略带色的透明或半透明的粘稠液体。
工业固体硅酸钠为无色、略带透明或半透明的块状玻璃体，硅酸钠大部分为液体、固体（玻璃体）、无定型粉末等多品种规格，主要商品规格列于表（2-1）
表（2-1）泡花碱指标
品种
摩尔比
Na2O
SiO2
H2O
比重
粘度
PH值
玻璃体
3.3
23.5
75
20.6
33
66
无定型粉末
3.3
19.2
62
18.5
液体（含水）
1.65
19.7
31.5
1.68
12.8
2.06
18
36
169
12.2
2.58
10.6
26.5
1.41
11.7
2.88
11
31.7
1.49
11.5
3.23
8.9
28.7
1.39
11.3
3.86
6.8
25.3
1.32
10.8
液体硅酸钠产品：
由于硅酸钠主要用途是铸造、耐火材料等粘结剂、肥皂、洗涤剂的助剂等，因此大部分硅酸产品是以液体形式供应和使用的。
液体泡花碱质量国家GB/T4209-2008列于表（2-2）
表2-2液体玻璃质量指标GB/T4209-2008
液体1
液体2
液体3
液体4
优等
一等
合格
优等
一等
合格
优等
一等
合格
优等
一等
合格
铁Fe％≥
水不溶物％
密度（２０°）
1.336
1.368-1.394
1.436
1.526-1.559
氧化钠Na2O
7.5
8.2
10.2
12.8
二氧化硅SiO2
25%
26%
25.7%
29.2%
模数
3.41-3.6
3.1-3.4
2.6-2.9
2.2-2.5
固体块状硅酸钠又叫钠玻璃块子，国内一般作为干法生产硅酸钠的中间产品，也可以作为产品供应市场，其国家标准为（GB/T4209-2008），列于表2-3
表2-3固体玻璃国家标准GB/T4209-2008
固1
固2
固3
优等
一等
合格
优等
一等
合格
一等
合格
可溶固体%
99
98
95
99
98
95
98
95
铁Fe%
0.02
0.12
0.02
0.12
0.10
铝Al%
0.3
0.25
模数M
3.41-3
3.1-3.4
2.2-2.5
泡花碱的用途非常广泛，几乎遍及国民经济的各个部门，在化工行为被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、偏硅酸钠、硅溶胶、屋硅及速溶粉状泡花碱等各种硅酸盐产品，是硅化物的基本原料，在化轻工业中，泡花碱是肥皂、洗衣粉等洗涤产品中不可缺少的原料，也是水质软化剂、助洗剂。
在纺织工业中，泡花碱可用于助染、漂白和浆纱。
在机械行业中，泡花碱广泛用于铸造、砂轮制造、精密铸造和金属防腐剂等。
在建筑行业中，泡花碱可用于制造快干水泥，耐酸水泥、防水剂、土壤固化剂、耐火材料等，在农业方面泡花碱可制造硅素肥料。
总之由于泡花碱的广泛应用，使得这个行业在国民经济中占有很重要的地位。
2.1.2国内外市场供需状况和消费现状
硅酸钠首先由德国于1818年研制成功并开始工业化生产，我国于1938年开始在北京、青岛、天津、广州、南京等地先后建设多家硅酸钠生产厂，初期均以生产硅酸钠为先导，以后逐步发展到硅酸钾、硅酸铝、硅酸季铵、沸石分子筛等系列产品。
我国无机硅化合物是我国无机盐行业中产能较大的产品，广泛应用于国家经济的多个领域，其产量逐年增加，出口量也增加较快，在国民经济中影响也越来越大。
到上世纪80年代初期，生产硅酸钠的国营、集体、乡镇企业遍布全国各地，年产量突破百万吨大关。
2008年我们约有300家生产硅酸盐的企业年产量已突破380万吨。
到2009年底，我国主要无机硅化合物累计已达到590万吨，出口103万吨，进口16万吨，1984年，我国制订了国家标准，并成立了硅化合物全国情报网和无机硅化合物科学顾问组。
有力的促进了该行业的良性发展。
近年来硅酸钠产品的品种与数量均有大幅增加，已成为无机盐行为中重要的一部分，现在可溶性无机盐产品生产企业已遍布全国各地，特别是山东、福建、安徽、河北、湖南、天津等地，而国外硅酸钠和硅酸钾的生产主要集中在美国、欧洲、南美洲和澳洲。
全球无机硅化合物的年产值约120亿美元。
最大的生产商是美国的PQ公司，在世界15个国家设立工厂，年产硅酸钠46万吨。
目前以硅酸钠为主要的硅系列产品，其产量占整个可溶性硅酸盐的90%以上，硅酸盐作为无机化学品产品的一个部类，由于其原料来源广泛，价格低廉，应用范围广，无毒及耐高温等优点，其产量仅次于硫酸、合成氨和纯碱，在无机化学产品中，占有重要的地位，并且越来越受到各国的重视。
美欧主要硅酸钠的生产企业与生产能力列于表2-5
表2-5欧美主要硅酸钠的生产企业及生产能力
美国主要生产企业
生产能力
欧洲主要生产企业
生产能力
PQCORP
5万吨
Itenklge
2万吨
OXYCNEM
2.6万吨
Crosfieldgb
1.5万吨
PPG
2万吨
RHodia
1万吨
J．M．HUBER
1.4万吨
Foret
1万吨
Aibemarle
1.1万吨
ICIGB
0.6万吨
WRGRACE
0.85万吨
Crosfieldhol
0.5万吨
INEOSsilicas
0.65万吨
AKzochemonthol
0.4万吨
Dupont
0.4万吨
Ausimontitl
0.4万吨
Xingsindustries
0.35万吨
IKF.GE
0.4万吨
在美国硅酸钠主用作洗涤剂和粘合剂，两者占总产量的50%，其中38%用于洗衣粉、肥皂洗涤剂工业，15%用于催化剂制造；12%用于瓦楞纸粘合；70%用于弹性体；5%用于食品卫生行业；3%用于涂料；3%用于农业。
其次的用途是制造硅酸钠的深加工产品如硅胶和分子筛，还可用作钛白颜料包模剂，钻井泥浆胶凝剂，矿石浮选剂、建筑材料防水防火剂以及油漆、橡胶、沥青制品的成膜剂。
国内主要生产硅酸钠的厂家列于表2-6。
表2-6国内主要生产硅酸钠的厂家
厂家
产量（万吨）
青岛东岳泡花碱有限公司
20
南平嘉平关化工有限公司
12
湖南株洲兴隆化工有限公司
7
青海洋利泡花碱有限公司
8
山东海化集团有限公司
15
淄博社会福利泡花碱厂
10
唐山大唐化工有限公司
6
腾州市辛工化工有限公司
8
上海星火化工有限公司
5.5
焦作鑫安集团化工有限公司
4
重庆胜利化工厂
4
福建三明江丰化工有限公司
6
开封东大化工集团有限公司
3
福建省永安市矿业有限公司
5
福建清流津诚化工有限公司
5
硅酸钠是硅酸盐的代表，其产量属硅酸盐中最大，这主要因为硅酸钠是下游硅酸盐的基础原料，硅酸钠的用途非常广，几乎遍及国民经济的各个行业，硅酸钠被用来制造硅胶、白炭黑、沸石分子筛、偏硅酸钠、硅溶胶、层硅及速溶硅酸钠等各种硅酸盐制品。
它是硅化物的基本原料，在轻工业行业，硅酸钠是洗衣粉、肥皂等洗涤等产品中不可缺少的原料，也是水质软化剂助沉剂：
在纺织行业中，硅酸钠可用于助染、漂白和浆纱；在机械行业硅酸钠广泛用于铸造、砂轮制造及金属防腐等；在建筑行业，硅酸钠可用于造快干水泥、耐酸水泥、土壤固化剂、耐火材料等。
至2008年国外硅酸钠消费量达到440万吨，主要消费地是美国、西欧、亚太地区、加拿大。
硅酸钠生产工艺可分为干法和湿法两种。
干法生产固体硅酸钠：
即将石英砂、纯碱（天然碱）按一定比例混合送至窑炉中，经高温煅烧熔化出炉，冷却、包装即为固体硅酸钠，固体硅酸钠有利于运输储存。
在一定温度压力下，固体硅酸钠溶化成一定规格的液体即为液体硅酸钠。
湿法生产硅酸钠采用液体氢氧化钠与粉状石英砂，经高温及特定压力的反应缸溶解后，经过滤、浓缩等处理，生产出所需规格的液体产品。
硅酸钠有许多衍生物产品，在经济发达国家已开发出40多个系列品种，有的已应用到航天、通信等高科技领域。
而我国只有十余种硅酸钠的深加工产品。
硅酸钠产品有较高的科技含量，如果能在生产硅酸钠的基础上再进行投资开发生产其深加工、精细化产品及专用产品，由原料型产品向应用型产品转化，走多品种、多规格系列化的持续发展道路，不仅减少储存包装，运输成本，又具有较高的附加值。
我国的硅酸钠产品与日本、美国有所差异，有些领域几乎为空白。
3、生产规模及产品方案
3.1.1泡花碱产品方案
3万吨固体硅酸钠模数2-4，根据市场销售状况调整配方，满足用户对产品模数的需求。
3.1.2泡花碱质量指标
泡花碱国家标准为（GB/T4209-2008）列于表3-1
表3-1固体泡花碱国家标准（GB/T4209-2008）
固1
固2
固3
优等
一等
合格
优等
一等
合格
一等
合格
可溶固体%
99
98
95
99
98
95
98
95
铁Fe%≤
0.02
0.12
0.02
0.12
0.1
铝Al%
0.3
0.25
模数M
3.41-4.0
3.1-3.4
2.2-2.5
4、工艺技术方案
4.1泡花碱工艺技术方案的选择
4.1.1泡花碱生产工艺简介
（1）产品性质
分子式：
Na2O·mSiO2
分子量：
79.06
无色、淡黄色或青灰色透明粘稠液体。
溶于水呈碱性，遇酸可分解（空气中的二氧化碳也能引起分解）而析出硅酸胶质沉淀，无水物无定型天蓝色或黄绿色玻璃状。
其相对密度随模数的降低而增大。
无固定熔点。
（2）产品用途
主要用作纸箱、焊条、铸造、耐火材料的粘合剂；制造肥皂的填充剂以及土壤稳定剂、橡胶防水剂。
也用于纸张漂白、矿物浮选、合成洗涤剂。
是无水涂料、硅胶、分子筛、白碳黑等硅系列产品的原料。
（3）生产工艺
A、干法
纯碱法：
将纯碱和石英砂按一定比例均匀混合，在1400—1500℃熔融反应，熔融物经冷却为固体泡花碱。
其反应式如下：
mSiO2+Na2CO3→Na2O.mSiO2+CO2↑
硫酸钠法：
先将硫酸钠（芒硝）和煤粉均匀混合，再加入硅砂混合均匀后，加入炉内进行反应，反应完成后，生成物出炉冷却，溶解沉淀制得泡花碱。
其反应式如下：
mSiO2+2C+2Na2SO4→2Na2O.mSiO2+S+SO2↑+2CO2↑
B、湿法
将液体烧碱和硅砂按适当比例混合加入压热釜中，通入直接蒸气加热待反应釜中压力升至0.7-0.8MPa后，停止通往直接蒸汽，用夹套蒸气保温，维持此压力，反应数小时，将反应物过滤浓缩制得泡花碱。
4.1.2泡花碱生产工艺比较
干法可生产不同模数的泡花碱，湿法比较适合生产低模数泡花碱。
干法中纯碱法所出产品质量好，适合规模化生产，但因纯碱价格高，成本偏高，利润低。
硫酸钠法成本低，但环保不易达标，产品质量也差，正被逐步淘汰。
4.1.3泡花碱生产工艺选择
综合以上分析，本项目工艺选用采用干法生产。
经过技术论证和小试实验产品验证，我公司决定以石英砂和天然碱废渣为原料，搅拌均匀后在熔炉内于1300-1400℃温度下熔化生成硅酸钠。
其中天然碱废渣来自河南中源化学股份有限公司外排母液沉淀池。
其工艺过程为：
原料→计量→搅拌→进料→熔融→出料→冷却→出模→检验→包装→成品。
4.1.4工艺流程和消耗定额
（1）工艺流程：
纯碱→
→→→→
石英砂→
图4-1固体硅酸钠的工艺流程图
（2）泡花碱生产消耗定额
表4.1泡花碱生产消耗定额（单耗）
序号
名称及标准
单位
单耗
备注
1
天然碱渣55%
T
0.8
55%为折合纯碱百分比
2
石英砂98%
T
0.8
3
煤≥6000k
T
0.20
4
水
T
1
5
电
Kw/h
18
4.1.5主要设备的选择
熔炉在泡花碱的生产
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