关于新建生态环保型(清洁生产)年产1.5万吨三聚氰胺 及其附产纯碱、氯化铵联合生产装置的
可行性研究报告
(1)三聚氰胺的物化性质及指标:
a: 物化性质:纯三聚氰胺为白的单斜(棱角)结晶、无毒、不可燃,少量溶于水、乙二醇、甘油及吡啶,微溶于乙醚、苯、四氯化碳,加热升华,急剧加热则分解。三聚氰胺呈弱碱性,能与酸反应生成相应的盐。
在常压下,于熔点附近有直接升华,故测不到沸点。
熔点:354℃(拌蒸发和分解)
b: 化学式:C3N6H6或(NH2CN)3
c: 产品规格:产品规格符合中华人民共和国标准GB/T9567-1997
指标 产品级别 项 目 | 优等品 | 一等品 |
外观 | 白粉末、无杂物混入 |
纯度% ≥ | 99.8 | 99.0 |
水分% ≤ | 0.1 | 0.2 |
PH值 | 7.5-9.5 | 7.5-9.5 |
灰分% ≤ | 0.03 | 0.05 |
甲醛水溶解试验 蚀度(高岭土蚀度) ≤ 度(Hazen) 铂-钴号 ≤ | 20 20 | 30 30 |
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d: 三聚氰胺产品用途:三聚氰胺是一种重要的基本有机化工原料,广泛应用涂料、医药、建材、造纸、皮革、纺织等行业。
三聚氰胺与甲醛缩合制成三聚氰胺甲醛树脂。该树脂具有耐热、耐腐蚀、耐电弧、高光泽、高硬度等优特性。用于塑料、涂料、木材、造纸、纺织、皮革鞣化等工业。 三聚氰胺树脂与填料、颜料、润滑剂捏合,可制成性能优越的热固性氨基塑料,具有耐光、无气味,易染,有良好的绝缘性能和机械强度,可制成各种电器或机械设备的配件,以及民用耐热性容器和餐具。
改性后的三聚氰胺甲醛树脂可制成泽鲜艳、耐久、高硬度、韧性强的烘漆等涂料。
三聚氰胺甲醛树脂用于造纸工业,制成防缩、防潮纸、印制钞票和军用地图;用于木材工业的粘结剂或制作装饰贴面板,用于纺织工业的防绉、防缩水、防脱、耐洗涤,保护服装挺括的织物整理剂;用于建筑工业作为高效能混凝土减水剂,皮革工业的鞣革剂,涂料工业的交联剂等等,用途极为广泛,是发展精细化工和塑料、建筑、木材加工工业不可缺少的有机化工的原料。
(2)纯碱的物化性质及指标:纯碱是重要的基本工业原料,它经历了2个世纪的发展,世界纯碱总产量达到3500万吨,我国纯碱工业经历了半个世纪,于2003年产量居世界第一位,达到1128万吨。
a: 物化性质:纯碱学名碳酸钠,又名苏打、碱灰(Soda Ash),为白粉状或粒状物,化学式Na2CO3,相对分子质量Mt=105.989;密度(25℃)2.533g/cm3,熔点854℃;比热容20℃时为1042J/(kg.K);熔融潜热343.25kJ/kg;元素生成热10670 kJ/kg;熔解热25℃时,1mol Na2CO3溶于200 ml水时为24.57kJ/mol;分解热1000℃时分解压力为(1.5±0.5)mmHg(1mmHg=133.322Pa);1100℃时,分解压力为(5.5±1)mmHg;1200℃时分解压力为(14±0.5)mmHg。
碳酸钠有以下三种水合物:一水碳酸钠(Na2CO3·H2O)、七水碳酸钠(Na2CO3·7H2O)、十水碳酸钠(Na2CO3·10H2O);碳酸钠溶解在水中呈碱性水溶液;碳酸钠在高温下易分解而产生钠的氧化物(氧化钠Na2O);碳酸钠可与酸性物进行中和反应。
b: 产品规格:产品符合符合中华人民共和国标准GB210—92
外观:白粉末结晶
指 标 名 称 | 指 标 |
Ⅰ 类 | Ⅱ 类 | Ⅲ 类 |
优等品 | 优等品 | 一等品 | 合格品 | 优等品 | 一等品 | 合格品 |
总碱量(以Na2CO3计)/% ≥ | 99.2 | 99.2 | 98.8 | 98 | 99.1 | 98.8 | 98 |
氯化物(以NaCl计)含量/% ≤ | 0.50 | 0.70 | 0.90 | 1.20 | 0.70 | 0.90 | 1.20 |
铁(Fe)含量/% ≤ | 0.004 | 0.004 | 0.006 | 0.010 | 0.004 | 0.006 | 0.010 |
硫酸盐(以SO4计)/% ≤ | 0.03 | 0.03① | — | — | — | — | — |
水不溶物含量/% ≤ | 0.04 | 0.04 | 0.10 | 0.15 | 0.04 | 0.10 | 0.15 |
烧失量/% | 0.8 | 0.8 | 1.0 | 1.3 | 0.8 | 1.0 | 1.3 |
堆积密度②/(g/ml) ≥ | 0.85 | 0.90 | 0.90 | 0.90 | 0.90 | 0.90 | 0.90 |
③180μm ≥ | 75.0 | 70.0 | 65.0 | 60.0 | 70.0 | 65.0 | 60.0 |
粒度:1.18mm筛余物/% ≤ | 20 | — | — | — | — | — | — |
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1 为氨碱法控制项目,用户有要求时检验。
2 为包装时检验结果。
3 为重质碳酸钠控制项目。
c: 碳酸钠产品用途:
1、 碳酸钠是重要基本化工原料,例如:
1 用石灰苛化法制取苛化烧碱;
2 以碳酸化法可以用来制取洁碱(小苏打);
3 碳酸钠与硅砂在熔融条件下,可以制得泡花碱(硅酸钠);
4 以再结晶法可以制得晶碱(十水碳酸钠);
5 以硫化钡法和石灰硫化氢法,均可用碳酸钠制取硫化碱;
6 以碳酸钠为原料可以制得各种钠盐类;
7 用做生产其他化工产品的原料和辅料。
2、 碳酸钠用做基本工业原料,例如:玻璃工业、冶金工业(如炼铝)、纺织工业、合成洗涤剂、印染、搪瓷、造纸、石油化工、食品及民用等。因此碳酸钠被称为基本工业原料,在国民经济中占有重要地位,它的产量与用量标志着一个国家的工业水平。
(3)氯化铵的物化性质及指标:
a: 物化性质:氯化铵是无等轴系结晶,分子式为NH4Cl,相对分子质量为53.497,密度1.526g/cm3(20℃),比热容1553.3J/(kg.K)(0~55℃),熔点400℃,熔解热16.75J/mol,易溶于水,随温度升高溶解度显著增加。NH4Cl的饱和水溶液相对密度为1.075(19℃),沸点为115.6℃。氯化铵在水中呈弱酸性,加热时酸性增强。由于有Cl-的存在,对管道设备(一般钢铁)腐蚀性非常强。氯化铵极易吸潮结块,给运输、储存、使用带来不少困难,所以在生产过程中要添加防结块剂。氯化铵加热到350℃时升华。
b: 氯化铵的用途:氯化铵主要用于农业作为氮素肥料,含氮在25%以上,在中国施用于排灌良好的水稻田,不但增产效果显著,而且肥效快又持久。工业氯化铵用于干电池和蓄电池的制造、金属焊接、电镀、印染、医药、精密铸造、阻燃耐火剂、化学试剂及制造无机聚合物等。
食用氯化铵一般与碳酸氢钠混合后使用,用量约为碳酸氢钠的25%,或小麦面粉量的10~20g/kg。主要用于面包、饼干等。药用氯化铵用作祛痰剂和利尿药。饲料添加剂用氯化铵主要用于反刍动物饲料添加,提高产肉率。
二、 产品的市场分析
㈠ 三聚氰胺
1、 三聚氰胺作为基本的有机化工原料,用途十分广,它现在已被广泛地应用于氨基塑料(模塑料)、氨基油漆、装潢材料、人造板胶粘剂、阻燃剂、纺织物的后整剂、服装整理剂、皮革鞣化剂等,成为市场不可缺少的有机化工原料
2、 我国三聚氰胺各行各业用量现粗略地统计如下:
三聚氰胺各行各业用量粗略统计表(吨/年)
行业名称 | 用量 | 预计到2010年用量 |
氨基塑料 | 40000 | 80000 |
氨基油漆 | 15000 | 20000 |
装饰材料 | 150000 | 150000 |
人造板 | 70000 | 120000 |
阻燃剂 | 2000 | 2500 |
其他助剂 | 2000 | 2500 |
合计 | 279000 | 375000 |
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以上的用量中人造板行业的中小型企业大部分没有执行国家规定的甲醛释放量的标准,全用尿醛胶作胶粘剂,随着国家法制建设的逐步加强,人造板出厂甲醛释放量必须要达到欧Ⅱ标准以上,那么人造板行业的用量将会大幅度上升。
3、 三聚氰胺大批地出口创汇,我国三聚氰胺出口量约占总产量的30~40%,约在10万吨左右。三聚氰胺的价格是随着原材料价格变化而变化,同时也受国际市场价格的影响。从最近3年的情况分析,出口价基本在1000美元/吨,内销价在8500元左右上下徘徊,目前低于8500元的三胺销售价是不可能,原因是尿素价,尿素工厂出厂价基本均在1650~1700元/吨,所以三聚氰胺价格是生产厂不可能低于8500元/吨的出厂价,否则将会使工厂亏损。
4、 三聚氰胺的生产,国内三聚氰胺所有装置的实际产能在40万吨左右,但产量却不足30万吨。目前,据统计万吨级以上产能的工厂有:川化3.6万吨、美丰集团1.5万吨、濮阳化肥集团3万吨、河南金海化工1.5万吨、山东海化3.2万吨、新疆乌石化1.2万吨+(3万吨在建)、宜兴三木1.5万吨、德州1.2万吨、天津凯威1.8万吨(多套老工艺)、福建三明1.5万吨、广东番禺1.5万吨,万吨级产能基本在22~23万吨左右。实际生产据初步了解,只能达
到18万吨左右,老工艺厂家非常多,原因是投资小,主要集中在山东、河北、河南一带,总产能预计在12~15万吨,实际产量10万吨左右。就此生产格局,如经一轮较长时间竞争,老工艺要减去50%以上,原因是高消耗、高成本、低效益无竞争能力,但也有一些万吨级厂会从此淘汰出局,主要原因还是成本,所以现在只能按可比价计算,如果原料价坚挺在,煤炭按900元/吨,尿素按1750元/吨,电按0.60元纯碱制烧碱/度,产品售价维持8500元/吨,要淘汰出局的产能预计在生产企业40%以上,也就是16万吨/年左右。
5、 所以综观三聚氰胺市场还是以质优价廉,优胜劣汰这个原则,(中国价一直低于国际市场价)主导市场;谁质优价廉,谁就可以获得最大市场份额。
㈡ 纯碱
纯碱是基础化工原料三酸两碱之一,是化工材料之母,他的产量高低代表着一个国家的工业发展水平,因此纯碱这个产品除品质和价格竞争外,销售市场是没有问题的,而且随着全世界经济的发展前进,碱的需求是越来越大。关于成本,本工艺所产纯碱成本接近于美国天然碱的开采成本(略高),因此非常有竞争能力,而随着人民生活水平的提高,过碳酸钠的消耗量也是越来越多,由此可见市场是广阔的。
㈢ 氯化铵
氯化铵是良好氯基化工原料,用途十分广泛,其次氯化铵是很好的农业肥料之一,其农业用肥效果比硫铵和碳铵效果好很多,其中主要原因是氯化铵硝化速度比较慢,可以长效,而且对水稻增产效果显著;另一个原因是含氮量高,碳铵含氮量19%左右,硫铵含氮量21%左右,而氯化铵的含氮量在25%,用氯化铵作复合肥是目前农业用肥很好的一种选择,它的组分为氮含量11%,五氧化二磷7%,氧化钾4%,使用效果十分好,前景十分广阔。
三、 三聚氰胺生产工艺概况
1、三聚氰胺生产方法简介
目前三聚氰胺工业化生产的各种方法均采用以尿素为原料,国内的尿素工业已完全能够满足农业作为肥料使用需要,考虑用尿素来生产三聚氰胺是完全可行的,三聚氰胺的生产方法主要有高压法、低压法和常压法。
a. 以日产化学、欧技公司为代表的高压法是以尿素为原料,同时加入少量氨在高温、高压
条件下直接进行液相反应。该法反应快,反应体积小,不用催化剂,但产品中杂质氧化三嗪须精制提纯。反应系统为高压设备,设备腐蚀严重,材质要求高。
b. 低压法是在0.7MPa和高温的条件,尿素在催化剂作用下生成的三聚氰胺,经淬冷捕集、精制后得到成品,具有代表性的是荷兰DSM法。
c. 德国BASF法是常压法,采用常压氨碳混合气催化反应,干法捕集生产三聚氰胺,不需精制,能一次得到高纯度产品。
国内生产三聚氰胺方法,有四川化工厂八十年代引进的DSM的低压法、栖霞山树脂厂气相连续常压法,除近期拟投产的1.2万吨/年的几套装置外,其它大多数为小型装置,流程与常压法相似,但是全氨催化循环法间断生产,产品需精制,能耗高,污染较严重。2004年河南金海化工和河南孟州碱厂联合建成一套15000吨三聚氰胺,全氨循环,尾气全部送碱厂制碱,但是三胺装置效益并未全部体现出来。