5万吨高压法硝酸工程项目可行性研究报告.docx
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5万吨高压法硝酸工程项目可行性研究报告
第一章概述
第二章市场需求预测
第三章产品方案及生产规模
第四章工艺技术方案
第五章原材料及动力供应
第六章厂址方案
第七章公用工程及辅助设施方案
第八章环境保护及劳动安全
第九章工厂组织、劳动定员及人员培训
第一十章项目实施规划
第一十一章投资估算和资金筹措
第一十二章财务评价
第一十三章研究结论
第一章概述
1.1项目概述
1.1.1项目名称、主办单位及负责人
项目名称:
5万吨高压法硝酸工程
主办单位:
洪泽银珠化工有限公司
项目负责人:
1.1.2可行性研究的依据与原则
洪泽银珠化工集团有限公司委托书
洪泽银珠化工集团有限公司与南化集团设计院设计协议书,编号:
。
根据上述协议,南化集团设计院将根据生产实际状况,提供适用的可行的技术,在符合国家有关政策、规范的基础上,尽可能的降低投资,提高项目的经济效益。
1.1.3项目提出背景及建设意义
洪泽银珠化工有限公司是洪泽县化工系统的龙头企业,淮安重点盘大搞活企业,04年实现销售利税3.21亿元,现下辖化肥厂、硝酸厂、化工厂、福利厂、日辉公司、宁洪气体厂、普力公司及与大洋合资企业元明粉厂、芳胺厂。
现有职工2000人,其中各类技术人员185人,其他工程人员136人,职工素质较好,管理水平较高。
于2003年通过ISO9000质量体系认证。
公司现有5万吨/年(折100%HNO3)低压法硝酸装置4套,合成氨生产能力3.0万吨,为进一步消化合成氨,同时根据目前硝酸市场行情,现拟扩大硝酸氨氧化、制酸系统和硝酸提浓系统,达到10万吨生产规模。
扩产后,可多消化合成氨1.5万吨/年,完全消化了现有合成氨产能,同时提高了经济效益和市场竞争能力。
1.1.4研究范围
对洪泽银珠化工有限公司硝酸厂系统改造,扩产50000吨硝酸的生产工艺的选择,公用工程的条件和用量,生产过程对环境的影响,定员及投资,技术经济评价是本可行性研究的范围。
1.2研究结论
1.2.1研究简要综合结论
通过对工艺选择、公用工程、环保、技术经济的研究,结果认为采用目前较先进的全加压法工艺,利用现有合成氨产能、公用工程能力和空地扩建硝酸生产装置,无需征地可迅速形成生产规模,扩大企业经济效益。
1.2.2存在问题
新装置建成后对液氨的用量将超出合成氨产能,每年将需要对外采购约3000吨的合成氨。
1.2.3主要技术经济指标
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
生产规模
万吨/年
5
2
产品方案
稀硝酸
吨/年
12500
折100%硝酸
浓硝酸
吨/年
37500
折100%硝酸
3
年操作率
小时
8000
4
主要原料消耗
液氨
吨/年
15000
5
公用工程用量
(1)
冷却水
吨/时
1630
(2)
电
设备负荷
KW
3375
供电负荷
KW
2109
年耗电量
万度
1687.2
(3)
蒸汽
用量
吨/时
15
压力
Mpa
1.4
6
三废排放量
废气(含NOx)
NM3/m
380
含NOx≤300PPM
废水(含HNO3)
Kg/h
0
废渣
无
7
运输量
输出硝酸
吨/年
50000
8
装置定员
38
其中工人
人
36
技术人员
人
2
9
占地面积
M2
6240
其中厂房战地面积
558
建筑面积
2466
10
项目总投资
万元
6000
其中建设投资
万元
5400
建设期利息
万元
0
流动资金
万元
600
11
工厂成本
单位成本
元/吨
924
年成本
万元
4620
12
销售收入
万元
6625
13
年利润总额
万元
1664.15
14
年销售税金
万元
340.85
15
财务评价指标
投资利润率
%
36.98
利税率
%
44.5
投资回收期(税后)
年
2.70
贷款回收期
年
税前内部收益率
%
税后内部收益率
%
劳动生产率
万元/人
第二章市场需求预测
2.1产品国内市场需求预测、市场现状及变化趋势
2.1.1国内现有生产能力
中国国内现有生产能力约450万吨。
2.2产品用途
(1)浓硝酸消费市场分布:
行业
化工
冶金
制药
其他
所占比例
65
20
5
10
(2)化工行业中分布:
行业
炸药
染料
农药
硝盐
其他
所占比例
30
20
8
7
35
(3)江苏消费量约33.4万吨,分布如下:
厂家
梅兰
四力
扬农
红光
南京化工厂
淮河化工厂
新浦
其他
用量
3.0
1.5
3.0
2.0
4.5
2.0
9
16.5
2.3价格趋势
近年来硝酸的产量在节节攀升,而其耗量更是大幅度增长,市场的需求有近一半的脱节。
导致2004年下半年其价格增长较高,基本稳定在1800~2000元,从目前形势来看,其价格定位在1600元/吨较为合适。
第三章产品方案及市场规模
3.1产品品种及质量指标(GB/T337.1.2-2002)
稀硝酸浓度55%~60%
浓硝酸符合98酸标准
浓硝酸产品质量符合国家标准GB337.1-92,质量指标如下表
项目
97酸
98酸
HNO3的质量分数≥
98.0
97.0
HNO2的质量分数≤
0.50
1.0
硫酸的质量分数≤
0.08
0.10
灼烧残渣的质量分数≤
0.02
0.02
注:
硫酸含量的控制仅限于硫酸浓缩法制得的浓硝酸
稀硝酸产品质量符合国家标准GB/T337.2-2002,质量指标如下表:
项目
指标
68酸
62酸
50酸
40酸
HNO3的质量分数≥
68.0
62.0
50.0
40.0
HNO2的质量分数≤
0.20
0.20
0.20
0.20
灼烧残渣的质量分数≤
0.02
0.02
0.02
0.02
4.2生产规模
稀硝酸12500吨/年
浓硝酸37500吨/年
第四章工艺技术方案
4.1稀硝酸生产原理及生产方法选择
4.1.1工艺原理
工业上生产稀硝酸的方法几乎全部采用氨氧化法,即以氨为原料在铂为主体的网状铂合金催化剂下接触氧化生成NO,然后在氧气过量的条件下,NO氧化为NO2。
最后用水吸收制的稀硝酸。
主要反应过程如下:
4NH3+5O2=4NO+6H2O+216.7千卡
(1)
2NO+O2=2NO2+29.5千卡
(2)
3NO2+H2O=2HNO3+NO+17.59千卡(3)
总反应式NH3+2O2=HNO3+H2O(4)
由式(3)可知,在生成HNO3的过程中同时生成NO,NO需再氧化为NO2,再次被水吸收,故吸收过程中同时存在NO的再氧化过程。
氨氧化和NO氧化所需的氧均来于空气,故生产过程有大量的N2带入系统,最后在尾气中排入大气。
氨氧化过程中生成水,空气中也带入少量水分,但吸收过程中还需要补充一定量的水成为稀硝酸,浓度在50~60%,取决于压力、温度等操作条件。
4.1.2生产方法选择
氨氧化反应速度与压力关系不大,但压力对酸吸收有较大的影响。
故稀硝酸的生产方法分氨氧化和酸吸收二部分。
氨氧化与酸吸收均为常压,称为常压法。
氨氧化为常压,酸吸收为加压称为综合法。
氨氧化与酸吸收升到同一压力称为单加压法。
根据压力高低,又分低压法、中压法和高压法。
加压氨氧化后,又升压酸吸收称为双加压法。
生产方法的选择取决于生产规模,对环保的要求程度及当地的具体条件而定。
一般来说,大规模厂以双加压法为好,小规模厂可选择单加压法。
常压法生产装置因环保问题属国家禁止使用的工艺。
低压法生产装置,因其稀硝成品浓度较低造成浓缩蒸汽消耗高,同时尾气排放超标,不应选用;双加压法因投资过大(国产化机组就需1个亿左右),同时公司合成氨产能不能与之形成配套而不宜采用;故而本装置较为合理的工艺路线是在中压法和高压法间作出选择。
中压法硝酸工艺:
压力0.45Mpa(绝压)因其吸收压力较低,尾气需经碱洗处理(或其他工艺方法)方可达标排放。
高压法硝酸工艺:
压力0.945Mpa(绝压),其技术先进,能源利用合理,稀硝浓度高(58~60%),尾气(浓度〈300PPM〉无须处理可直接排放。
二种工艺方法的主要技术指标如下:
序号
名称
中压法
高压法
1
操作压力
0.45
0.98
2
空气量Nm3/t100%HNO3
4252
4252
3
铂消耗g/t100%HNO3
0.1
0.12
4
稀硝酸浓度%
50
60
5
消耗(t100%HNO3)
氨
296
305
电
304
320
冷却水
170
200
尾气浓度
500
300
6
投资(万元)(按5万吨计)
6730.45
5400
7
生产成本元/吨
1075.8
1007.8
本装置推荐使用高压法,
4.2浓硝生产方法选择
浓硝酸不能由稀硝酸直接蒸馏。
因为硝酸和水的二元混合物蒸馏时形成共沸点,共沸点随压力变化而变化,但共沸点相对应的硝酸浓度几乎不变,故无法用直接蒸馏的办法制取浓硝酸。
工业上制取浓硝酸主要采用以下三种方法:
(1)脱水法
加入脱水剂,如硝酸镁、硝酸钙、硝酸锌、硫酸等,改变HNO3-H2O二元相图为三元相图,打破原有共沸点,经精馏制取98%的浓硝酸,该方法是主要制取浓硝酸的方法。
(2)直硝法
该方法是氨氧化制取NO,经浓硝酸氧化为NO2,再液化制取N2O4用纯氧和水在高压釜内直接氧化制取浓硝酸。
(3)超共沸酸精馏法
氨氧化制Nox,经冷却后析出冷凝酸,经酸水漂白塔后Nox返回系统,酸水排出系统,脱水后系统总物料超过稀硝酸的共沸点,经氧化塔、超共沸吸收塔、次共沸吸收塔和真空精馏塔等制得浓硝酸。
4.3工艺流程说明
4.3.1全厂总流程图
见附图
4.3.2稀硝酸工艺流程(高压法)简述
液氨经蒸发成为气氨后,再经过滤、加热进入氨-空混合器。
空气经过滤入鼓风机加压到0.98Mpa(绝)后经过滤进入空气预热器预热,再进入氨-空混合器与氨混合,混合气体充分混合后进入氧化反应器进行催化氧化反应。
氨被氧化成NO,高温混合气体依次进入NO再预热器、空气预热器、废热锅炉、铂过滤器、NO预热器回收热能。
再进入快速冷却器降温进入吸收塔,在吸收塔顶部加入尾气吸收塔底来的酸性水与从底部来的NO气体逆流接触生成稀硝酸,尾气进入尾气吸收塔与从顶部来的水进一步逆流接触脱除NO气体后进入NO加热器、预热器经氨还原工段去除残存的NO后进入再热器换热,温度提高到500℃进入透平机做功后,入排气筒放空。
流程见附图。
4.3.3浓硝酸工艺流程简述
稀硝酸工段来的稀硝酸与浓硝酸镁溶液经计量、混合后进入提馏塔。
稀硝酸中的水被硝酸镁吸收,硝酸蒸气进入精馏塔。
硝酸提浓后,一部分回流到精馏塔,一部分去漂白塔,经漂白后去成品槽。
吸收了水的硝酸镁进入膜式蒸发器浓缩成浓硝酸镁溶液,循环使用。
硝酸冷凝器中不凝性气体经水喷
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