催化一步法生产低盐（低铁）重质纯碱项目建议书键入文档副标题中甫实验室 2011年9月前 言文主要从技术层面阐述了建造年产催化一步法生产20000吨低盐（低铁）重质纯碱的初步可行性，主要用作公司确定改造项目的参考资料，由于编者的知识和经验有限，不足之处敬请批评和指正。一、项目建设的目的和意义2011年5月5日，国务院正式批复成渝经济区区域规划，万州、涪陵、长寿将成为经济区东部的化工基地，超级低盐（低铁）重质纯碱和氯化铵作为基础化工原料，市场需求巨大，在重庆地区运输成本优势明显，如能将超级低盐（低铁）重质纯碱打入超白玻璃等高端市场，竞争优势凸显。二、项目概要项目名称：年产20000吨优质低盐低铁重质纯碱装置项目属性：新建预计资金：1600万元建设地点：重庆市长寿区占地面积：60亩三、技术概要纯碱作为基本化工原料，被誉为“化工之母”，是用途十分广泛的基本工业原料，目前我国纯碱的消费构成为：玻璃行业42%、日用化工行业12%、轻工行业12%、民用7%、冶金行业5%、医药行业2%、其他领域20%。主要的下游企业是玻璃企业、氧化铝企业和合成洗涤企业，随着人民生活水平的提高，日用玻璃和合成洗涤剂的需求和用量将不断增加。氯化铵主要用于干电池、蓄电池、铵盐、鞣革、电镀、医药、照相、电极、粘合剂等。 氯化铵简称“氯铵”，又称卤砂，是一种速效氮素化学肥料，含氮量为24%25%,属生理酸性肥料。它适用于小麦、水稻、玉米、油菜等作物，尤其对棉麻类作物有增强纤维韧性和拉力并提高品质之功效。（一）技术优势生产优质的低盐低铁重质纯碱是目前纯碱行业发展的方向。催化一步法生产低盐（低钾）重质纯碱是与多项专利结合的新技术、新工艺,主要依靠催化剂来带动整个纯碱工艺的改革。目前该技术在世界上同领域行业中处于领先地位，填补了多项纯碱工业技术的空白。该技术包括三项国家发明专利：重质纯碱的制备方法及所用的固定分解反应炉（专利号：ZL 94111741.3）、催化循环法生产碳酸氢钠及所采用的多相反应塔（专利号：ZL 97107482.8）、一步法生产低盐低钾重质纯碱的方法（专利号：ZL 00103279.8）。该工艺具有以下优点：1简化工艺流程，减少了大量设备投资。用固定分解反应炉代替旋转分解炉，使纯碱制备工段的投资金额只有现代工艺纯碱制备工段投资金额的30左右。而整个工厂建设所需资金只有传统工艺所需资金的1/3左右。2无需CO2气体压缩机，大大降低了消耗。反应后的CO2气体自身具有1.54kg/cm2（表压）的压力，因而不需要CO2压缩设备，节约了购买CO2气体压缩机的费用，每生产一吨重质纯碱节约电能4080KWh，从而大大降低了消耗。3只需低压设备，大大节约了资金。加热反应蒸气压力从2232kg/cm2（表压）降至1.5-4Kg/cm2（表压），节约3060的蒸汽和大量的能耗，对蒸汽煅烧炉材质、压力表和其它附属设备的要求大大降低，从而大大节约设备投资。4纯碱质量好，可以用于高档玻璃的生产。生产出的重质纯碱表观密度为1.01.2kg/L，纯度高，其杂质平均含量在0.2%以下，氯化物含量（以干基的NaCl的质量分数计）在0.03左右，属于优质低盐低铁重质纯碱（低盐低铁重质纯碱），质量完全达到了彩电玻壳及汽车玻璃等高档浮法玻璃生产标准。5先进的新工艺，简化了操作工序。由于催化剂和蒸汽的作用，在反应过程中能大大减少固定分解反应炉中物质的NaCl含量，起到自动提纯Na2CO3的作用。即使小苏打中NaCl杂质含量高达12.0%，也可将分解后纯碱中的氯化物含量（以干基的NaCl的质量分数计）降低到0.020.05，这样大大的简化了后续操作工序。6氨和CO2回收利用率高，进一步减少了消耗。在制碱塔内，物料在催化剂的作用下，氨和CO2的转化率得到很大的提高，回收率可以达到90，使该工段设备总投资只有现在碱厂的40%50%。由于制碱塔采用空塔设计的方法，彻底颠覆了传统工艺复杂的制碱塔，使设备成本大大降低，该设备成本仅为传统制碱塔的1/5左右。总的来说，该工艺具有投资小、产品质量高、生产成本低等优势。目前，用传统方法花费一两千万建氯化铵和纯碱厂是根本不可能的（这些投资只相当于传统纯碱生产方法的一个设备的投资，目前纯碱投资项目往往都是上亿元的大项目，纯碱制造商往往都是上市大公司，如山东海化、三友化工等等），四川龙都化工股份有限公司（原自贡市富顺县氮肥厂）在2002年仅进行了一个制碱塔改造工程就花去了2000万。传统方法盈利靠的是规模、资源、资金，而该工艺盈利主要靠创新的技术，以简单胜复杂，以小型化胜规模化。从乐山盛丰化工有限责任公司的生产数据来看，年产15000吨的纯碱厂月盈利已达到60万元以上（重质纯碱价格以1450元/吨销售），这在传统纯碱生产方法是根本不可能的，此工艺生产出来的纯碱与现有方法（同等规模）相比每生产一吨低盐低铁重质纯碱成本低了200400元左右。就目前的氯化铵和纯碱行情来说，传统纯碱厂如果生产规模在10万吨/年以下已经不具有竞争优势，而采用此工艺生产规模在5万吨/年左右的纯碱厂可以和生产规模在50万吨/年以上的传统纯碱厂的成本相抗衡，甚至更低。目前传统生产重质纯碱的方法有水合法和挤压法两种，仅仅是一个由普通轻质纯碱 纯碱根据密度不同分为轻质纯碱和重质纯碱，轻质纯碱的密度为0.5-0.6T/M3，重质纯碱的密度为1.0-1.1T/M3。重质纯碱具有坚实、颗粒大、密度高、吸湿低、不易结块、不易飞扬、流动性好等优点，且产品附加值较高，是纯碱消费的新趋势。转化为重质纯碱的生产车间就需要几千万的投资（除了本工艺外，目前国际上还没有一步生产低盐低铁重质纯碱的工艺）。由普通轻质纯碱转化为低盐低铁重质纯碱的工业化试验是国家重点攻关项目，四川最大的纯碱生产厂自贡鸿鹤化工集团也在积极进行低盐重质纯碱的工业化试验，其生产出的低盐重质纯碱氯化物含量（以干基的NaCl的质量分数计）在0.3左右。我们翻阅了所有资料，还没有发现任何工业化设备生产出的低盐重质纯碱氯化物含量（以干基的NaCl的质量分数计）在0.1以下，而该方法生产出低盐低铁重质纯碱氯化物（以干基的NaCl的质量分数计）含量在0.02左右，属国际首创，其品质优势显而易见！国家重质纯碱工业质量技术指标：GB21092工业纯碱指标名称类指标优等品一等品合格品总碱量（以干基的Na2CO3质量分数计）% 99.298.898.0氯化钠（以干基的NaCl的质量分数计）含量% 0.700.901.20铁（Fe）的质量分数（干基计）%0.00350.0060.010硫酸盐（以干基的SO4的质量分数计）%0.03水不溶物的质量分数% 0.030.100.15烧失量%0.81.01.3堆积密度（g/ml） 0.900.900.90粒度，180m筛余物% 70.065.060.0重庆高盛化工厂生产出的低盐（低铁）重质纯碱工业质量技术指标指标名称指 标总碱量（以干基的Na2CO3质量分数计）% 99.299.8氯化钠（以干基的NaCl的质量分数计）含量% 0.010.05铁（Fe）的质量分数（干基计）% 0.00020.0010硫酸盐（以干基的SO4的质量分数计）% 0.020.04水不溶物的质量分数% 0.0050.0150烧失量% 0.090.20堆积密度（g/ml） 1.101.25粒度，180m筛余物% 70.0*红色表示远远低于GB21092工业纯碱优等品的标准（二）创新优势本工艺在工业化实施应用过程中，与国内外传统纯碱和氯化铵生产技术相比较体现了六个第一：第一个不用压缩机输送CO2气体生产碳酸氢钠的工艺，节约了全部压缩设备的投资，减少了电能消耗；第一个在生产过程中用1.5-4kg/cm2的低压设备代替了22-32kg/cm2的高压设备的工艺；第一个能在小苏打中NaCl和其它杂质含量高达20%的条件下，在分解制取重质纯碱过程中能将产物提纯的工艺，使重质纯碱中氯化物含量以NaCl计算降至0.010.05，钾含量（氧化钾为计算标准）含量降至0.0020.01；第一个采用固定分解反应炉代替旋转分解反应炉生产低盐低铁重质纯碱的工艺；第一个在生成重质碳酸钠反应的后期采用蒸汽对产品进行干燥的工艺；第一个不用在碳酸氢钠离心过滤过程中用水洗去氯化钠等杂质的工艺。（三）产品优势采用本方法生产的低盐（低钾）重质纯碱具有比普通重质纯碱更为优良的品质，产品颗粒大、密度高、白度高、不易结块、不易飞扬、不易回潮、流动性好,有利于提高下游产品的质量和产品附加值。由于该产品氯化物含量（以干基的NaCl的质量分数计）含量在0.02左右，属于超级低盐（低铁）重质纯碱，特别适用于生产彩电玻壳、汽车玻璃、太阳能超白玻璃等高档浮法玻璃，而且生产出的玻璃透光率高、强度大，在销售策略上可主攻高端用户。例如，该纯碱生产玻璃瓶能将破损率由原来的5-10%降低至1-2%。又如用于生产水玻璃，采用其它厂家生产的轻质纯碱作为原料生产水玻璃废渣多、产量少，而用本方法生产的低盐重质纯碱作为原料生产的水玻璃基本无废渣，每吨低盐重质纯碱在相同的工艺条件下能多生产400800kg合格的水玻璃。另外，此方法生产的低盐重质纯碱还特别适用于五氧化二钒的提炼。因为其钾含量（氧化钾为计算标准）在0.001-0.002%，是普通纯碱钾含量的10-20%。用普通纯碱生产出的五氧化二钒其总碱量大于0.5%，而用本方法生产的低盐重质纯碱提炼生产五氧化二钒其总碱量小于0.5%，比普通纯碱生产出的产品每吨要多卖1-2万元，为下游厂家带来良好的经济效益。三、发明人简介该工艺主要发明人喻中甫系全国优秀科技工作者、全国五一劳动奖章获得者、四川省劳动模范、成都市化工科技先进工作者，原成都军区氮肥厂科研所所长，原乐山嘉峨盐业集团总工程师。从事化工研究30多年，完成的科研成果有20多项。所研究的“D、D1型CO、CO2微量自动分析”仪获1978年首届全国科学大会成果奖；“低温低压空气固氮制硝酸”为世界前沿的科技公关项目（列为世界10大攻关难题），并已申请国家专利；“一步法生产低盐低铁重质纯碱”获第六届全国专利科技博览会金奖。1990年起，喻中甫一直从事纯碱研究工作，至今已经是第16个年头。他全面改革现有联合碱法制造工艺（即候氏制碱法），建立并逐步完善了一套投资少、成本低的低盐低铁重质纯碱生产工艺一步法生产低盐低铁重质纯碱（喻氏制碱法）。四、实施情况该技术从1992年至1996年经过四年多的研究，600多次试验，成功的进行了日产50公斤、100公斤级连续一年的试验和日产两吨级的工业化装置短期运行，初步证明了该项目具有工艺设备简单、能耗低、投资少、成本低等特点。1997年8月，与四川乐山五通桥旺晓化工厂合作建立一个年产5000吨重质纯碱工厂（系中间实验装置）。1998年6月建成，总投资为250万元。2000年初，该技术通过了由四川大学和四川乐山五通桥区嘉峨公司多名制碱业专家组成的技术鉴定小组的鉴定，充分肯定了该技术的可行性。重庆高盛化工厂年产10000吨重质纯碱装置2002年，与四川乐山盛丰化工有限公司合作建立一年产15000吨的重质纯碱工厂，2003年10月底