万吨电解铝用助熔剂关键设备产业化投资建设项目实施方案文档格式.docx
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万吨电解铝用助熔剂关键设备产业化投资建设项目实施方案文档格式.docx
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该项目通过产学研合作,重点进行该设备特殊材质的焊接核心技术的开发与研究,由于该设备材料属于进口的特殊材质,对焊接的要求非常高,通过焊接技术的提高、工艺措施和技术手段的改进,全面更新了引进技术,实现了公司焊接技术的快速升级换代。
2、技术可行性分析
2.1关键技术的开发和效果论述。
2.1.1工艺原理分析
氟化铝生产技术分为干法工艺和湿法工艺,一般把氟化铝制取工艺过程中,凡是需先制得中间产品A1F·
3H20再脱水得到氟化铝成品的方法,统称为湿法工艺;
而不需制取中间产品A1F·
3H20直接制取氟化铝产品的方法,统称为干法工艺。
湿法工艺为我国传统的生产方法,干法工艺为我国20世纪80年代末开始引进的国外先进的工艺。
虽然我国的湿法工艺得到了不断的完善、改进和提高,但采用干法工艺技术生产氟化铝明显优于湿法工艺,省去了中间产品A1F·
3H20制备和干燥脱水过程,一步直接得到氟化铝成品,且其实物质量无论是化学成分,还是物理性能均优于湿法工艺产品,属我国氟化铝生产的主要发展方向。
干法氟化铝生产工艺为:
浓硫酸和萤石按要求配比在预反应器内混合并连续进入回转反应炉反应,得到氟化氢气体;
氟化氢气体经净化与干燥脱水的氢氧化铝在流化床反应器中高温反应,直接得到氟化铝产品。
即:
通过氢氧化铝同气态氢氟酸相互反应制取的,其反应式如下:
Al(OH)3+3HF AlF3+3H2O
通过采用双层流化床反应器,安装了供氢氧化铝同气态氢氟酸对流用的两层筛板,反应器的操作是用浓相在流化区内完成。
因此,很容易保证由固相转换成氟化铝所需用的必要的停留时间。
特点是传质、传热效率高,能耗低,内衬耐磨材料使用寿命长,流化床反应器中HF气体的消耗是直接同HF气体接触,HF没有中间冷却,因此,液态HF不作中间贮存,投资成本低,降低操作、维修费和热能成本,而且产品质量大幅度提高。
氢氧化铝的煅烧是在顶床进行的,而在底床则放出大量的自由的HF气体。
最后转换成氟化铝的工艺是由底床完成的。
氢氧化铝和氢氟酸气体的反应是在放热状态下产生的,它用于将全部反应水变成蒸汽。
为此,要从反应床上消除相同数量的蒸汽,不需用外界热。
2.1.2关键技术的先进性
干法工艺是国际上氟化铝生产最先进的技术,流化床反应器是该工艺流程中的关键设备,此设备结构复杂,关键部件加工难度大,工艺复杂,产品质量与性能要求高,技术风险和技术难度较大,制造过程中的一点偏差都会导致整个工艺过程失败。
为确保产品在高温工作环境下(工作温度595℃)安全有效地运行,项目组通过消化引进国外技术并进行了二次创新,针对流化床设备中顶部床层和底部床层对平面度的高要求和提料装置在工作状态提料正常这两个难点和关键点进行了技术攻关,采用多项工艺保证措施,成功的完成了此项目的开发与研制。
反应器顶部床层和底部床层焊接后要求床面平直、平面度允差小于3.5mm,要求较高。
故φ2840流化板尽可能采用宽板幅下料,拼缝要求安排在接近边缘位置,便于校平,流化板钻孔后要校平达到平面度要求。
床层组装时,先将流化板水平固定在大的工作平台上(周围用多块压板均布压紧,中间用简易的门架类工装压紧),按图划好各筋板组对位置线,按图组对φ600内支撑短节、筋板、环板(φ2866外支撑短节与锥节单独组焊并与床体组焊),点固焊点长10~15,间隔200~400。
正式焊接采用小电流、快速焊、分段焊、对称焊等措施,尽可能减小焊接应力和变形。
焊后待冷却并停留足够时间后再拆下来并放置在平整洁净的地方,以保证平面度要求。
为保证该设备提料时能够正常运行使用,直流溢流调节装置中同心安装是最关键,也是制作难度最大的,因为许多非机械加工零件组合焊接保证必须所有中心在一条直线上,必须有一定的工艺保证措施,无论是各零件的加工工序还是上下锥形封头与床层开孔都必须保证同一个中心轴线。
为保证溢流管装置的同心度和床层的平面度,上下锥体和筒体上的四等分线(0º
、90º
、180º
、270º
)要准确无误,各环缝组对时要保证四等分线对齐(特别是270º
线)。
2.1.3设备选材
流化床反应器介质HF是一种无色气体,具有极强的腐蚀性、剧毒,而且反应温度非常高,最高可达630℃,且该设备在高温下无强度,因此对设备的材质提出了更高的要求,项目组经过反复实验,最后综合论证选用进口特殊材质(76Ni—15.5Cr—8Fe)镍基合金,Inconel600在氧化性或还原性的酸中具有良好的耐蚀性,抗腐蚀能力相当可靠,不仅能耐由各种各样腐蚀剂所产生的均匀腐蚀,也要有足够抗局部腐蚀和应力腐蚀破裂的能力。
Inconel600常温时的抗拉强度为552MPa,温度到650℃时最大许用抗拉应力为14Mpa,因此下料组对和焊接质量显得特别重要。
2.2产品技术特点、创新性和自有知识产权情况。
2.2.1产品技术特点、创新性
1、主要技术性能与指标
物料名称:
HF、AL(OH)3、ALF3
主要受压元件:
16MnR、Inconel600
设计压力Mpa:
-0.05(上下床层)/-0.005锥底
最高工作压力Mpa:
<-0.045/-0.0045锥底
设计温度℃:
640(法兰470)
最高/最低工作温度℃:
<630
气压试验压力Mpa:
0.10
全容积m3:
50
安全阀开启压力Mpa:
安全阀开在管线上其开启压力小于设计压力
2、采用的技术标准
JB/T4711-2003压力容器涂敷与运输包装
GB150-1998钢制压力容器
JB/T4709-2000钢制压力容器焊接规程
JB/T4744-2000钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验
JB/T4730.2-2005承压设备无损检测
JB/T81-94PN1.0凸面板式平焊钢制管法兰
2.2.2自有知识产权情况
长期以来,由于我国工艺水平及生产制造能力的相对落后,此设备完全依赖国外进口,引进费用昂贵。
针对这一技术现状,鉴于上述情况,我公司受宁夏金和化工有限责任公司委托,为其设计制造国内首台氟化铝工程项目中的流化床反应器,掌握该产品的全部核心技术,此项目是国内空白的新技术和专有设备,公司目前已申请发明专利,且国家知识产权局已经下达了受理通知书。
此项目的开发成功,彻底解决该类设备完全依赖进口的问题,为我国氟化铝工程设备的国产化开辟了一条可靠的经验之路,提高了我国氟化铝的生产水平,使我国的氟化铝生产技术和产品质量,赶上了当今国际先进水平。
2.3产品技术性能水平与国内外同类先进产品的比较。
此工艺方法为国外普遍采用的先进工艺方法,目前中国采用最成功的当数湘乡铝厂,正在新建、改建的氟化铝生产线都是引进国外先进的干法氟化铝生产技术。
该方法的优点是技术先进、生产成本低、产品质量好、市场竞争力强。
其中,流化床技术的成功应用,即采用先进的沸腾流化床装置,在其内HF与Al(OH),实现气固反应,直接得到氟化铝产品,简化了工艺流程,且产品质量大幅度提高。
氟化铝质量分数可达92%以上(比湿法产品提高3个百分点以上),灼失降至0.5%以下(比湿法低5个百分点),物理性能—325目细料15%以下(比湿法低20个百分点),达到了当今国际先进水平。
2.4项目单位及技术依托单位或合作单位的研究开发实力。
沈阳东方钛业有限公司设备先进、技术力量雄厚,具有完善的检测手段、较高的科研开发能力、完整的质量保证体系。
公司具有开发新产品的传统优势,尤其在化工、焦化、氯碱、甲烷氯化物以及氟化铝等行业用的耐蚀设备具有多年的开发、设计与生产经验,2007年公司新产品开发研制取得了丰硕的成果,很多新产品如:
分配器、熔融碱罐、I效蒸发器、液氯汽化器等设备的制造均为国产化的第一台设备,填补了国内的空白,节约了大量的外汇;
为马钢生产的酸气冷却器材质为纯铝(1060和3A21),打破了公司铝设备为零的记录。
公司拥有一支技术力量雄厚,生产经验丰富的科研生产队伍,其中包括了从事科研、管理、经济等各专业领域的人才,具有一流的系统设计与开发能力,现有从事科技研发人员84人,占职工总数的35%。
公司还不断引进人才,组建和培育了一批高素质的设计人员,从96年开始全部采用CAD技术,从事设计工作。
另外,沈阳东方钛业有限公司还具有一批生产经验丰富的产业工人队伍,技术总工程师及焊接责任师均参加国家级培训并取得相应资格证书;
工人中有18人获得沈阳市劳动模范光荣称号;
有11名铆工获得国家级铆工技师称号,13名焊工获得国家级焊工技师称号,所有这些都构成了对市场开发在技术上的强有力支持。
公司严格按照现代企业制度组建,实行规范的法人治理结构,按照现代化管理机制运营,并不断的向现代企业制度靠近。
在用人分配制度方面,建立了适应市场经济要求的岗位绩效工资制度,这也是企业工资制度改革必然的发展趋势;
在市场开发管理方面,针对市场开发人员制定了承包方案;
在采购成本的控制方面,公司实行比价采购,制定采购现价;
生产合同评审方面,产品投产前,组织有关生产部门进行生产合同评审,最后评审组核定出交付生产的价格;
产品售后服务方面,公司要求市场部为顾客服务及时率要达到100%,为用户提供优质的服务;
在信息化建设方面,公司内部联有局域网,建立了自己的商务网站,在行政办公中使用OA(办公自动化)系统,在管理中应用了ERP(企业资源计划管理)系统,产品设计上应用了PDM(产品数据管理)系统,连续4年被列为信息化示范企业,实现了企业资源的统一管理和利用;
在质量体系方面,严格按照ISO9000质量体系运行,做到日清日结;
实施“5S”现场管理,使企业工作现场有较大的改善、员工的素质有较大提高,树立起全新的企业形象。
3、项目成熟程度。
3.1项目研究开发阶段、生产条件和资金筹措情况。
沈阳东方钛业有限公司设备先进、技术力量雄厚、具有完善的检测手段、完整的质量保证体系和良好的售后服务。
公司厂区规划井然,设备配套合理,拥有手工钨极氩弧焊机、直流TIG焊机、Co2焊机、埋弧自动焊机、可控硅整流弧焊机、晶闸管直电焊机、弧焊整流器、直流电焊机、交流电焊机、自动焊管头机、交流弧焊整流器、逆变式氩弧焊机、焊接滚轮架、远红外线焊条烘干箱、空气去湿机、液压摆式剪板机、超高压液压胀管机、空气等离子切割机、空气压缩机、卷板机、万能铣床、普通车床、万向摇臂钻床、刨边机、铣边机、电动坡口机、桥式吊车等,数量和型号基本保证了生产的需要。
同时配有完善的试制和检测设备,氦质谱检漏仪、万能材料试验机、冲击试验机、布洛维硬度计、射线探伤机、变频X射线发生器、高频充气X射线探伤机、超声波探伤仪、磁粉探伤机、电动试压泵、测厚仪、底片观察灯、金相试样抛光机、金相显微镜,是国内同类型企业里设备精良,配套合理的企业。
3.2产品性能检测报告,产品质量稳定性和成品率情况等。
3.2.1产品性能检测报告
1、检查。
按照设计图样和工艺要求,对设备制造的各道工序进行严格检查(包括外购外协件),上道工序合格后才能进行下一道工序的加工,做好检查记录。
2、无损检测。
对设备所有对接焊缝(包括成形后的封头拼缝),按图样要求进行射线检测;
所有Inconel600角焊缝进行100%渗透检测,I级为合格。
3、水压或气密性试验。
法兰与衬环焊接后进行0.3Mpa气密性试验,无任何渗漏为合格;
设备制造完成后进行内外表面清理,按图样要求进行水压试验或气密性试验,合格后排净水并擦干;
流化床按图样要求先进行150KPa气密性试验,合格后再进行-50KPa真空试验,无任何渗漏为合格。
4、质量控制。
设备在制造过程中,严格按压力容器质量保证要求和ISO9000质量体系认证要求进行质量控制。
3.2.2产品质量稳定性和成品率情况
该项技术研究已经完成了较为系统的设计开发及制造,获得技术参数较为全面,符合技术指标要求,工艺技术基本达到了成熟状态,为下一步的扩大规模生产提供了有力的基础。
此设备在宁夏金和化工有限责任公司、多氟多氟化铝工程项目中进行了投入使用,通过用户反馈证明,此设备运行状况良好,在氟化铝应用领域属于国际先进水平,具有替代进口、价格合理、适用性良好,制造规范,创新技术集中等特点,产品质量达到标准要求,具有一定的可行性、实用性及创新性,具备可靠的稳定性。
。
4、市场需求情况
4.1产品国内市场状况及发展前景,在国内市场的竞争能力,项目目前和项目达产时的市场占有率。
我国的氟化铝工业生产始于20世纪50年代,当时只有辽宁抚顺铝厂的一个车间生产,产品也只供该厂内部使用,不外销,规模小,年产量仅千余吨。
50年代末国家兴建了湖南湘乡铝厂,目前该厂已发展成为国内和亚洲最大的氟化铝生产厂家,年生产氟化铝65kt。
到7O年代国家又在甘肃白银兴建了白银氟化盐厂,3家的氟化铝产能合计约20kt/a,在满足国内需要的前提下,还有出口外销。
进入80年代,当时国家把电解铝工业作为优先发展的产业之一,从而带来了氟化铝工业生产的一次飞跃,湖南湘乡铝厂、白银氟化盐厂、甘肃镇远279厂、宁夏905厂、内蒙包头一化、青海化工厂、河南焦作氟化盐厂、贵阳白云氟化盐厂、广西平果氟化盐厂、广西资源氟化盐厂、江西贵溪化肥厂、广西鹿寨磷化厂、湖北荆州化肥厂等都扩建和新建了氟化铝生产线,全国约有30余家,产能接近100kt/a。
进入90年代特别是跨入新世纪以来,可说是我国氟化铝生产技术进步发展最大、最快的时期,此期间,湘乡铝厂引进国外先进干法氟化铝生产工艺,得到成功应用并消化吸收,自建了两条新的干法氟化铝生产线。
氟化盐企业看到了氟化铝的前景,因此纷纷加大氟化铝产量,并投资较大新建各种干法氟化铝生产线,正在兴建和拟建的有河南焦作东星氟化铝公司、白银氟化盐公司、浙江汉盛氟化学公司、焦作多氟多公司、宁夏905厂等,可说是凡是有电解铝的省、市、地区都兴建了氟化铝生产厂家,据不完全统计,全国已有70余家,总的生产能力达200kt/a。
随着经济的发展,我国铝产量和消费量都在增加。
目前,我国铝产量居世界第一位,我国已发展成为当今世界主要的氟化铝生产和出口国家之一,近年来,我国电解铝发展迅猛,虽然国内电解铝产业面临的高成本和原材料供应问题使得行业投资有所降温,但2003年国内电解铝产业稳步上涨,2003年达到540万吨,连续两年为世界最大的铝生产国。
2004年国内电解铝行业的投资超过250亿元,电解铝生产能力达到834万吨,2005年电解铝生产能力达到1070万吨,占全球产能的1/3,2006年电解铝生产能力达1160万吨,预计,2007年可达1250万吨,到“十一五”后期总能力将达到1300万吨左右。
作为中国的氟化铝生产厂家必须清楚地看到这一点,同时应认识到中国大多数中小氟化铝生产厂家的生产技术落后,必须通过技术和装备改进来适应电解铝技术发展和氟化铝市场竞争的需要,因此,氟化铝工程中的关键设备流化床反应器的需求量将随着氟化铝工业的发展壮大而相应增加,具有很强的推广应用价值,市场前景十分广阔。
4.2产品国际市场状况及发展前景,在国际市场的竞争力,产品替代进口或出口的可能性。
从整个世界的铝电解工业发展的水平来看由于高自动化程度和高环保要求,决定了氟化铝产品的质量必须是高标准的,而从各种工艺制造的产品的质量比较中,干法生产工艺产品可以达到这种要求。
可以看出,最具有市场竞争能力的当属干法氟化铝生产工艺及其产品,而现今在世界范围内该工艺方法生产的氟化铝产品的产能与整个世界氟化铝的需求量尚有相当大的差距,即干法氟化铝生产工艺及其产品市场前景看好。
为此,从整个国际市场的角度来看,干法氟化铝产品有市场发展潜力。
从世界发展水平看,人们对环保意识的增强和对技术进步的重视,干法氟化铝具有较大的市场空间和市场竞争力。
改革开放20多年来,随着我国铝工业的高速发展、技术进步和出口贸易,无论在数量方面,还是质量方面,都得到了增加和提高。
为适应国内外市场和企业自身发展的需要,氟化铝工业生产的工艺技术、装备、自动控制、检测、环保、资源综合利用、产品实物质量和管理水平等各方面都得到了大幅度的发展和提高,我国已发展成为当今世界主要的氟化铝生产和出口国家之一。
氟化铝工程中流化床反应器的开发成功,一方面可替代该类产品进口,为我国节约大量外汇,促进该类设备的国产化进程;
另一方面,采用高新技术改造传统落后的旧设备并为氟化铝行业的新建、扩建工程的配套建设开拓了一个崭新的领域,以促进我国氟化铝工业乃至无机氟化物行业的更好发展。
5、投资估算及资金筹措
5.1项目投资估算、资金筹措方案。
本项目经预算共需投入1400万元,主要用于产品研制以及引进先进技术装备,进行更新改造,为项目实施创造物质条件,其中东方钛业有限公司作为项目的承担单位自筹资金300万元,申请银行贷款1000万元,申请科三费匹配100万元用于贷款贴息。
5.2投资使用计划。
调研费:
10万元
试验费:
75万元
外协费:
133万元
设备购置费:
224万元
场地改造费:
367万元
材料费:
386万元
检测费用:
27万元
鉴定费:
2万元
能源及动力消耗:
46万元
工资:
25万元
差旅费:
5万元
贷款贴息:
100万元
6、经济和社会效益分析
6.1未来三年生产成本、销售收入估算。
年份
产量
计量
单位
单位成本
(万元)
产值
销售额
利润总额
上缴增值税(万元)
2008年
5
台
480
3400
2900
550
200
2009年
20
450
13000
12000
2400
750
2010年
40
440
26000
23000
6000
1500
6.2不确定性分析:
主要进行盈亏平衡分析和敏感性分析,对项目的抗风险能力作出判断。
当产品价格,经营成本,固定资产投资和产品产量发生单因素变化时,产品价格的变化对财务内部收益率影响较大,但当产品价格下降时,财务内部收益率仍高于基准收益率,说明本项目具有一定的抗风险能力。
6.3财务分析结论
综上所述,本项目实施后,正常年份的新增销售收入为2900万元,利润总额为550万元,上缴增值税200万元。
财务分析及不确定性分析结果表明:
本项目具有较强的盈利能力、清偿能力和一定的抗风险能力,经济效益较好。
因此,本项目在财务上是可行的。
6.4社会效益分析
通过市场调查和项目分析,本项目产品由于具有设计方案科学、技术先进、工艺合理等一系列优点,而成为国内诸多氟化铝生产厂家的首选设备,而且,从设备选材、结构设计、设备加工、焊接及检测技术等方面形成了一套科学的生产工艺,解决了企业生产实际中的重大技术问题。
从目前国内氟化铝行业用的该类设备研究状况分析,尚无生产此设备的厂家,完全依赖进口,因此,本项产品研究开发成功后,由于技术先进,该项目市场前景广阔,具有良好的经济效益和社会效益。
7、项目实施进度计划
在公司领导、相关职能管理部门和项目组成员的组织下实施该项目,确保专项按计划、按步骤地完成,作好项目整体框架设计,合理划分。
2008年1月-2008年2月:
整理技术、工艺文件,汇总评价
2008年3月-2008年6月:
技术工艺完善、提高,小试、中试
2008年7月-2008年12月:
小批量生产
2009年1月-2009年12月:
产业化生产
8、其它
8.1项目实施所需的基础设施及原材料(包括燃料)的来源、供应渠道等情况。
该产品的原材料Inconel600(76Ni—15.5Cr—8Fe)镍基合金大部分从德国缔森克虏伯公司、美国SpecialMetals公司进口。
目前,国内特材需求旺盛,但原材料供应紧缺、价格持续上涨。
面对这一困难,公司加强市场调研,密切关注原材料市场价格走势,积极与供货单位沟通协商,并采取了“立足国内、拓展国际、内部挖掘、三管齐下”的原料采购策略,以多种方式解决原料的供应问题,寻求长期稳定的原材料来源
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