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1、化工氢氧化钾工程建设项目可行性研究报告l 、总论 11、l 概述 11、2 研究的简要结论 32 、产品需求预测 52、1 氢氧化钾需求预测 52、2 产品价格分析 73 、 产品方案及生产规模 83、1 产品方案及生产规模 83、2 产品规格 83、3 系统物料平衡表 94 、工艺技术 94、1 技术的选择 94、2 工艺流程和消耗定额 114、3 自控技术方案 194、4 主要设备的选择 224、 5 标准化 305、主要原料、辅助材料的供应 315、1主要原料、辅助材料的供应 315、2 燃料供应 326 、 厂址方案和建厂条件 336、1 厂址选择 336、2 建厂条件 347、公用工
2、程及辅助设施 367、1总图运输 367、2 给排水 387、 3 供电及电信 407、4 供热 427、 5空压及制氮 457、6维修 457、 7化验分析 467、8土建 477、 9主要节能措施 518、环境保护 518、1 建设地区的环境现状 518、2 采用的环境质量标准 528、 3 主要污染源和污染物 548、4 “三废”治理措施 568、 5 环保投资估算 569、安全卫生与消防 569、1 安全卫生 569、2 消防 5910、工厂组织及劳动定员 6010、1 工厂体制及组织机构 6010、2 生产班制和定员 6110、3 人员来源及培训 6110、4 项目实施规划 6111
3、、投资估算 6311、1 工程概况 6311、2 编制依据 6311、3 投资分析： 63附图：1、氢氧化钾生产主要物料平衡简图2003-0012、盐水一次精制工艺流程图2003-0023、盐水二次精制工艺流程图2003-0034、电解工艺流程图2003-0045、氯气处理工艺流程图2003-0056、氢气处理工艺流程图2003-0067、氯化氢合成工艺流程图2003-0078、固碱及蒸发2003-0099、平面综合布置图2003-010专业资料1、l概述1、l、l项目名称、承办单位、编制单位(1) 项目名称：某化工有限公司12万吨/年氢氧化钾工程(2) 承办单位：某化工有限公司(3 )编制单
4、位：某技术中心1、l、2编制的主要原则(1)编制原则贯彻勤俭建国方针，设计方案既要考虑技术上的先进性和可靠什， 又要结合国情，因地制宜，节约建设资金。选用先进的工艺技术，做到既先进又稳妥可靠，降低能耗，提高 产品质量。认真贯彻执行国家及地方的环境保护法规，坚持防治污染和其它 公害的设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用的原则。设计中贯彻执行“一体化、露天化、轻型化、社会化和国产化” 的五化原则。l、l、3项目建设的意义和有利条件l、l、3、1项目建设意义中国是缺钾国家，钾资源仅占世界总资源的1%，其中已探明钾盐储 量主要集中在某省柴达木盆地的现代某，其次是云南和四川自贡地区，总储量约5
5、亿吨。柴达木盆地占全国总储量96.92 %,为4.43亿吨。而某省的 钾资源特别是KCI资源95 %以上为农用，工业用品仅占5 %。为了提高钾 资源的附加值，合理利用钾资源，必须加大 KCl工业用品生产的比重。氢氧化钾是化学工业品中的基本原料，广泛用于化工、医药、轻工、 纺织等领域。我国KOH生产经过30多年的发展有了较大的进步，但与发 达国家先进水可相比，尚有较大差距。我国的 KOH厂家多数还是生产隔 膜碱，KOH含量低，杂质含量高，产品价格上不去，加之近几年国内原 材料、能源、运输涨价，生产企业经济效益不佳。格尔木市位于柴达木盆地西北边，经过几十年的建设，工业发展取得了一定成就，初步形成了
6、地方特色的工业体系。但从整个工业结构看， 整体功能差，工业产品单一，效益低，资源初级产品多而高附加值的名优 产品少。因此在格尔木市建设一套12万吨/年离子膜法KOH生产装置， 生产高纯度的KOH产品，对于提高我集团公司的整体化工实力，合理利 用钾资源，提高初级产品KCI的附加值，缓和国内对高纯度KOH的需求, 有着十分重要的意义。I、I、3、2项目建设有利条件(1) 有高品位的KCI资源。柴达木盆地内钾资源十分丰富，已探明储 量4.43亿吨，目前年生产能力为50万吨，100万吨KCI项目正在建设之中, 预计年底将投入生产阶段，为建厂提供了较为可靠的原料来源。(2) 电力资源有保证。新入市的33
7、0kv龙-格电网为装置提供了较为 可靠的电力资源。(3) 交通运输方便。建厂区交通运输条件较好，青藏铁路和青藏公 路(109国道)柳格公路(215国道)均通过该区，该区地方公路便利流畅。 厂区到火车站台、柳格公路(215国道)均畅通。(4) 给排水方便。格尔木市河水资源丰富，流经察尔汗的河道大小 有十几条，能保证建厂所需生产、生活用水。厂建区无周围无居住区便于 厂区生产、生活废水的排放。(5) 厂址选在某格尔木市察尔汗地区。1、1、4项目研究的范围本可行性研究的范围包括：生产装置及其配套的辅助生产设施，主要项目有：氢氧化钾生产装置。氯化氢合成装置空压及制氮站化验分析控制室纯水站污水处理变电所、
8、整流所锅炉房厂前区及服务件设施1、2研究的简要结论1、2、丨原料供应有保证柴达木盆地内钾资源十分丰富，已探明储量4.43亿吨，目前年生产能 力为50万吨，随之而上的100万吨KCI项目为建厂提供了较为可靠的原料 来源。I、2、2工艺技术先进氢氧化钾采用离子膜电解法工艺，具有产品质量高、能耗低、无污染、 成本低等优点。目前世界上拥有离子膜生产氢氧化钾技术的本要有德国伍 德（Uhde）公司，美国OXY TECH，日本的旭硝于，英国的ICI等几家公司。 本项目拟引进其先进的工艺技术。 待技术交流后，对其技术和价格等做出 综合评比时最终确定。I、2、3产品销售情况氢氧化钾是基本化学工业中的事要产品，用
9、途广泛，是目前市场紧缺 的产品，尤其是高纯度的优质产品其应适应性好、竞争性强，可以满足和 解决国内高纯度氢氧化钾的需求，部分高纯氢氧化钾可转生产碳酸钾， 富 裕氯气、氢气可生产PVC,时常前景均好。也可销往国外创收外汇，市场 前景良好。I、2、4建议本项目规划的耗氯产品为氯化氢，根据项目规划投建10万吨/年的PVC项目，也是氯气利用的大宗产品。氢氧化钾为 8万吨/年碳酸钾装置提 供原材料，随着工程的建设投产及市场情况，可调整氢氧化钾的产量和碳 酸钾的产量，考虑上一些市场及效益均不错的下游产品如含氯溶剂等，以使各项技术经济评价指标更好。附：主要技术指标表序号项目名称单位数量备注*生产规模I氢氧化
10、钾t/a1200002氯化氢气体t/a80212-二二年操作时间h8000三主要原料材料消耗1氯化钾t/a1620002碳酸钾t/a66128%计自供3氯化钡t/a120020%计5次氯酸钾t/a4.08KCIO 100% 计6三氯化铁t/a92.4FeCb 100% 计4盐酸t/a619331%计自供5浓硫酸t/a216098%计四公用工程及动力消耗1新鲜水m/h13032循环水m3/h47073脱盐水m/h1414直流电kwh /h27005交流电kwh /h33006蒸汽t/h40.5五三废排放l盐泥t/a211202废气Nm 3/h176503废水m3/a21000六运输量1运入量t/
11、a170000不含自供部分2运出量t/a81120不含自用部分七宀口 疋贝人206八全厂占地面积ha202、产品需求预测2、1氢氧化钾需求预测2、1、1产品用途氢氧化钾是基本化学工业中的重要产品， 主要用作生产钾化学品的原 料，其次还广泛用于医药、染料、轻工、纺织等领域。随着应用技术的不 断开发，氢氧化钾在液体肥料、合成橡胶、润滑脂、催化剂、农业化学品、 照相等方面的应用也日趋扩大。2、2、1国外市场预测美国、日本、西欧是氢氧化钾的主要生产国，其生产氢氧化钾一般由氯化钾电解制备，制备法可分为水银法、隔膜法和离子膜法。其中离子膜 法生产的技术以其产品质量高、能耗低、自动化程度高、污染少等技术特
12、点而成为当前氢氧化钾生产技术的发展方向。美国1997年KOH总生产能力为44万吨，三个主要生产公司为：西方 石油公司、Ashta公司、vulcan化学品分公司，西方石油公司是世界最大 的KOH生产公司，生产能力为31.8万吨。美国KOH的消费在1995年为44万吨/年，1996年为45万吨/年。美 国KOH的最大消费领域是生产K2CO3，在过去的几年里，由于液体自动洗 盘剂及肥料市场的增长，引起了对K2CO3、KHCO3的需求增加，相应KOH 用量也随之增加。生产磷酸钾盐，用于家用液体洗涤剂助剂的用量及水处 理系统中的用量在稳步增长。高锰酸钾在石磨水洗布中作漂白剂和取代氯 作消毒剂的用量有所增
13、加，这也促进了 KOH的使用，作液体肥料虽然价 高，但由于KOH纯度高、溶解度大，在自动化程度较高的运输系统中不 堵塞设备而被用户所接受。另外还用于催化剂、医药、电镀、照相等行业 中。因此估计到2000年美国的KOH消费为50万吨/年，年增长率为2% 3 %。西欧KOH的消费主要用于直接生产钾盐，生产量最大的为K2CO3,其 次用于生产磷酸钾、重铬酸钾、高锰酸钾、氰化钾、溴化钾、碘化钾及有 机钾化合物。日本KOH的消费主要用于直接生产钾盐，也用作生产特种肥料。国 际市场高纯度的氢氧化钾供给短缺，需求增长，特别是由于 K2CO3用量增 加，使KOH的用量增加，且势头强劲。2、1、2国内市场预测中
14、国60年代初才开始生产KOH，经过80年代和90年代发展，生产厂 家己发展到20余个，其中主要企业有重庆嘉陵化工厂，大连氯酸钾厂， 中国人民解放军9715工厂，成都化工二厂等，生产能力8万吨左右。在生 产规模方面，大多生产厂家生产规模小，年生产能力从几百吨到一万吨不 等。其中生产装置能力最大为中国人民解放军 9715工厂，年生产能力为1.6 万吨/年。在生产技术方面，大多厂家采用石墨阳极电解槽技术和金属阳 极电解槽技术，生产的产品质量差，Cl-含量高，只有天津试剂三厂、成都 化工股份有限公司、江苏光明化工厂等先后从海外引进了离子膜法生KOH技术装置，生产高纯度KOH。大多数工厂开工率为60-7
15、0%在国内的KOH消费中，化学工业消费占总消费的95%，在化学工业 中，氢氧化钾用于制造高锰酸钾，碳酸钾；也是生产染料和化学农药的原 料。据预测，近期内化学工业对氢氧化钾的需求量放缓，国内市场趋予饱 和。某集团年产50万吨KCI的95%以上为农用，工业品仅占5%，因此建 设一套离子膜法KOH生产装置，可以增加KCI的工业用途，提高钾资源的 附加值，缓和国内高纯度KOH的需求，并可出口创汇。2、2产品价格分析美国的KOH价格近几年来由于需求增加，呈现稳中有升的态势，45% 液体槽装KOH在19811996年十五年内最高价为339 $/吨，最低为 224 $/吨，在1997年为322 $/吨339
16、 $响之间波动，稳中有升。2000 年后受国际金融危机的影响价格下跌，一直没有回升，国际市场价为180$/吨。目前，国内KOH生产均执行国标，KOH含量90%, CI2%，售 价18002600元/吨。但低氯(CI 95% 100ppm(Wt) 93.0%正压为零 30.0% 0.04% 0.004%Fe2O3 0.0003%KCIO3 0.001%CaO 0.0001%AI2O3 0.0004%SiO2 0.0015%硫酸盐 13.0%游离碱0.1 1.0%Fe964、2、l、4氯化氢合成由氯氢处理来的氯气经缓冲罐、阻火器，进入二合一石墨氯化氢合成 炉的下部。氢气经缓冲罐，用氢泵打入氢气分水
17、器、阻火器，从二合一石 墨氯化氢合成炉下部侧口进入，经合成进入石墨冷却器换热，冷却，用稀 酸吸收后得31%的高纯盐酸，送入盐酸贮槽用泵送作离子膜电解用或经计 量罐包装外售。在三合一合成盐酸炉中未被吸收的尾气进入尾气吸收塔用软水吸收， 尾气塔中未被吸收的微量废气由水力喷射器抽出经气液分离器分离后排 放。氯化氢合成工艺流程见附图。4、2、l、5蒸发及固碱32 % KOH进入预蒸发器经浓碱泵1、蒸发器、浓碱泵2、进入最终浓 缩器得熔融碱，再经片碱机制成片状固碱，再用包装机包装产品。生蒸汽进蒸发器，蒸发器的二次蒸汽及最终浓缩器出来的二次蒸汽一 起进入预蒸发器，不凝性气体由真空泵抽出排至大气中。熔盐经泵
18、、熔盐加热炉、最终浓缩器再回流到熔盐贮槽循环使用。蒸发及固碱工艺流程见附图。4、2、I、6废气处理用30%氢氧化钾碱液和纯水加入碱液底位槽，配成 20%氢氧化钾碱 液，再用碱泵送入碱液高位槽。当开停车及事故处理时，氯气压力600Pa 时，氯气就冲出水封槽进入氯气吸收塔的低部，气动阀自动打开，风机自 动启动，碱高位槽中的碱液进入氯气吸收塔， 从不同高度的喷头呈雾状喷 出，与逆流而上的氯气充分接触，进行了化学反应，反应后生成的次氯酸 钾从塔底流进碱底位槽，当达到次氯酸钾成品浓度时，打入成品贮槽。作 为副产品装车出售。未被吸收的氯气达到环保排放标准后从塔顶排入大 气。当碱液低位槽氢氧化钾的质量分数降
19、至10%时，从旁路泵去制备次氯 酸钾。此时碱液低位槽纯新配置质量分数为20%的液碱。吸收液经冷却后 循环使用当碱液高位槽碱液到低位时，碱泵连锁自动送碱至碱液高位槽。 达到 高位时，碱泵自停。本系统为开停车、事故发生时即开装置。废气处理工艺见附图。4、2、2消耗定额4、2、2、1氢氧化钾4、2、2、1.1氢氧化钾液碱（32%折100%计）消耗序号名称规格单位吨产品消耗定额备注1钾盐KCI 以 100% 计kg13502氢氧化钾KOH 35%kg33.143碳酸钾K2CO 3 8%kg55.114氯化钡BaCb 20%kg105次氯酸钾KCIO 100% 计kg0.034自供6三氯化铁FeCl31
20、00% 计kg0.777戈尔膜摊入吨消耗2.58元8螯合树脂C-476kg0.0129盐酸HCI 31%kg51.6101二氧化硫SO299.5%kg0.074411浓硫酸H2SO4 98%kg1821纯水电阻率1X 105 Q .cmm3231生产上水22 C 0.3MPam32541循环水32 C 0.4MPam310051直流电KWh176061动力电380V . 50HZKWh18571蒸汽0.3MPaA 饱和kg10081装置空气0.6MPaANm 310391仪表空气0.6MPaANm 322702NX-550kg0.01以寿命2年计离子交换膜4、2、2、1.2 片碱（以1吨100
21、%KOH计）消耗定额序号名称规格单位吨产品消耗定额备注1电解KOH 32%k29862液食糖食品级g k0.253消泡g k0.0074剂溶盐g 吨约5.5开车时一次5生产22 C 0.3MPam10投料6上水循环32 C 0.4MPa3 m1487水蒸汽0.8-1.2MPaA3 吨1.28动力380V . 50HZK609燃料Wh K5.2 X10氮气N2 98%J N104 211装置.1Mp.a)MPaAm3 n604、空气2、2氯化氢（以1吨31%HCl计）消耗定额序号名称规格单位吨产品消耗定额备注1氯气kg0.987以 100%Cl2 计2氢气kg0.031以100%H2计3循环水3
22、2 C 0.4MPam3254动力380V . 50HZKWh15生产上水22 C 0.3MPam396氮气Nm 3开停车用7纯水电阻率1*105 Q -CMm30.84、2、3单位消耗总量及产品量序号名 称规 格单位吨产品消耗定额单位价（元）备注1钾盐KCL 以 100%计kg13501.162碳酸钾K2CO3 8%kg55.110.24自供3氯化钡BaCL2 20%kg100.74戈尔膜摊入吨消耗2.58 元5螯合树脂C-476kg0.01252006次氯酸钾KCIO 100%计kg0.034自供7三氯化铁FeCb 100%计kg0.770.358二氧化硫SO299.5%kg0.07441
23、.259盐酸HCl 31%kg51.610.40自供10浓硫酸H 2SO4 98%kg180.5511离子交换膜NX-551m20.000325930以寿命2.5年计12食糖食品级kg0.25313消泡剂kg0.0072514原料煤吨0.679514015新鲜水m386.920.9416电kW20200.317包装袋个25.5218蒸汽0.8-1.2MPaA吨1.35总计序号项目名称规格单位数量单价（元）备注1氢氧化钾 95%吨118002氯化氢 93%吨0.6521600总计4、3自控技术方案4、3、1自控水平和主要控制方案采用DCS控制系统，通过过程检测控制站对离子钾碱现场各类变送器和马达
24、运转及停止状态信息等进行数据采集、数据处理及过程控制输出。以操作站作为人机接口和过程控制窗口，操作系统 WndowsNTworkstation 4.0,具有良好的人机界面，操作人员在控制室内通过键盘操作可介入生产，实现对离子膜钾碱各工段重要工艺参数的集中显示、过程控制及操作管理等。当过程控制参数越限时DCS系统发出声光报警，提醒操作人员注意。对于重要 工艺参数设立联锁停车装置，当联锁发生时除 DCS内部发出声光报警外，控 制室设置DCS外部声光报警联锁台柜，同时发出声光报警，当某一停车联锁 参数超越安全极限值时，DCS系统将无条件执行装置安全联锁停车命令。DCS系统每台操作站都具有实时监控、操
25、作管理的功能，且互为备用， 当某一操作站发生故障时，可自动切换到另一操作站进行操作。同时，DCS系统还具有冗余设置的通讯网络、主控制卡、数据转发卡以及重要I/O卡件 的冗余设置。此外，为了确保二次精盐水的质量，对盐水过滤和二次盐水精 制工艺所有自控间阀门的操作均采用可编程序控制器 PLC来实现程序控制。4、3、2 DCS系统配置DCS系统由操作站（2套）（包括DCS外部联锁报警台柜、打印机台及打 印机）、现场控制站（2套）（包括端子转接柜、继电器输出柜、安全栅柜等）、 工程师站（1套）等组成。（1）操作站采用落地式操作站，配有落地式操作台柜、2卩CRT彩色显示器、标准 操作员键盘（PVC薄膜防
26、水、防尘、防腐，金属封装）标准二键或三键式鼠 标、工控机（主频800MHZ，内存容量128 MRAM以上，硬盘20G以上）， 具有集中显示、操作管理的功能。此外，操作室内配有落地式打印机台、打 印机、DCS外部报警台柜，用于联锁报警及打印报表。（2）现场控制站采用柜式结构，内装冗余的中央处理控制单元、电源单元、数据转发通 讯单元、内部通讯网线及冗余或不冗余的I/O卡件等，其作用是用于对过程 参数的采集、数据处理及控制。此外，机柜室内设置端子转接柜、继电器柜 及UPS不间断电源等装置。(3 )工程师站通过冗余的通讯网络与操作站、现场控制站相连接，具有操作站的所有 功能及系统组态等功能(主机配置操
27、作系统软件、监控、组态软件及其它应 用软件)。DCS系统具有集中管理和分散控制的特点， 同时系统具备良好的兼容性 和开放性，为以后的扩容和联网提供开放性平台。采用DCS控制有利于节能、 降耗、提咼产品质量，提咼生产方案变化的灵活性和适应性，提高事故分析的实时性和科学性；同时代化整个装置的管理水平，为全 厂的现代化管理奠定坚实的基础。4、3、3仪表选型(1)温度仪表温度远传测量仪表，采用Pt100的铂热电阻；就地显示温度仪表，采用 双金属温度计。(2 )压力仪表压力远传测量仪表，主要采用普通压力变送器和带隔离装置的压力变送 器；就地指示压力表，采用普通的不锈钢压力表或隔膜式压力表。(3 )流量仪
28、表远传的流量仪表，对于导电性较强的腐蚀性介质通常采用带衬里的流通 式电磁流量计，导电率较低的工艺介质采用涡街流量计， 对于小流量的测量 点采用金属转子流量计或节流装置； 就地指示流量计，采用金属管转子流量 计。(4 )液位仪表常温、常压的储槽采用顶装超声波或雷达非接触式液位变送器；对于温度较高的设备采用防挂料顶装式两线制射频导纳液位变送器；对于塔釜液位的测量则采用负压侧带远传装置法兰式液位变送器。（5 ）分析仪表pH值测量选用两线制pH值变送器；游离氯测量采用ORP智能式氧化还 原两线制变送器；成品碱浓度测量采用振动式浓度变送器； 淡盐水浓度测量 采用电磁式浓度变送器。（6）调节阀普通工况采用
29、柱塞型阀芯P孔单座调节阀；高差压的减压阀采用套筒导 向多级减压降噪调节阀：流通能力大、泄露等级要求不高的场合采用双座调 节阀，或偏心旋转调节阀；对于强腐蚀性介质选用衬塑阀或全塑阀；用于腐 蚀性的剧毒介质可采用波纹管密封的结构形式，普通介质采用填料密封式结 构。4、4主要设备的选择（1）戈尔膜过滤器本设备是盐水过滤的主要设备，属专利技术，本设计按戈尔公司提供成 套设备考虑。设备材料根据工艺介质的腐蚀情况进行选择，与盐酸、次氯酸钾、三氯化铁介质接触的设备材料选用玻璃钢（FRP）或聚氯乙烯（PVC）制设备； 过滤后的盐水（精盐水）选用玻璃钢（FRP）,其余选用碳钢或碳钢衬里， 主要设备包括预处理器、澄清桶、盐泥压滤机。（2）鳌合树脂塔本设备是盐水二次精
