【文章內(nèi)容簡介】 堿地區(qū)長期施用易造成土壤板結(jié)，在經(jīng)濟(jì)作物上施用還會(huì)造成農(nóng) 產(chǎn)品品質(zhì)低下等問題。另一方面，金川公司 40 萬噸 /年燒堿項(xiàng)目副產(chǎn)的氯還不能 滿足新川公司發(fā)展 PVC 產(chǎn)業(yè)的需求。 針對(duì)這一情況，四川大學(xué)化工學(xué)院于 2020 年進(jìn)行了硫酸轉(zhuǎn)化氯化銨的實(shí)驗(yàn)室研究，其目的是為了獲得宜于在西北地區(qū)施用的無氯氮肥硫酸銨和可用于 PVC 生產(chǎn)的、高附加值的無水氯化氫，實(shí)驗(yàn)研究獲得了滿意的結(jié)果。基于上述研究成果，四川大學(xué)化工學(xué)院進(jìn)一步開發(fā)出硫酸低溫轉(zhuǎn)化氯化銨制備硫酸氫銨和氯化氫，硫酸氫銨再氨化制備硫酸銨的工藝技術(shù)。該技術(shù)還可以進(jìn)一步擴(kuò)展，將硫酸氫氨與磷酸、硫酸氫鉀等原料混配，然后氨化，可以直接制取高 濃度氮磷鉀復(fù)合肥。 通過以上分析可以看出，硫酸轉(zhuǎn)化氯化銨項(xiàng)目的開發(fā)，有助于解決困擾金昌市工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的三個(gè)難題： 就地消化硫酸，避免大量硫酸的鐵路外運(yùn)； 解決氯化銨在西北地區(qū)銷售難問題，轉(zhuǎn)化所得硫酸銨極易在當(dāng)?shù)劁N售和施用； 金川公司燒堿項(xiàng)目提供的氯化氫有限，為規(guī)模發(fā)展 PVC， 新川公司需要外購大量氯化鉀和氯化鈉 以提供氯源，從而產(chǎn)生了新的運(yùn)輸和副產(chǎn)品銷售問題。因此，本項(xiàng)目的立項(xiàng)符合金昌市循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，對(duì)金昌產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義。基于四川大學(xué)的小試研究成果，應(yīng)盡快開展該項(xiàng)目的中間試驗(yàn)工作，為工 業(yè)裝置的建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。 金昌地區(qū)相關(guān)化工產(chǎn)品的生產(chǎn) 現(xiàn)狀 1）氯化銨的生產(chǎn)現(xiàn)狀 氯化銨是金化集團(tuán)采用聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿時(shí)的副產(chǎn)品，氯化銨產(chǎn)品有粉狀和顆粒兩種規(guī)格。 聯(lián)合制堿法的原料是食鹽，氨氣，二氧化碳和水。 聯(lián)堿法分兩個(gè)過程，第一個(gè)過程為純堿的生產(chǎn)過程，第二個(gè)過程為氯化銨生產(chǎn)過程，反應(yīng)方程式如下： NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3→Na2CO3+H2O↑+CO2↑ 因此，氯化銨是純堿工業(yè)的聯(lián)帶產(chǎn)品，每生產(chǎn)一噸純堿約副產(chǎn)一噸氯化銨。 近年來由于 純堿產(chǎn)量的不斷提高，氯化銨的產(chǎn)量也逐年增加。2020 年我國氯化銨產(chǎn)量為 400 萬噸， 2020 年約為 590 萬噸， 2020 年624 萬噸，預(yù)計(jì) 2020 年將達(dá)到 760 萬噸。由于多種因素特別是金融風(fēng)暴的影響，氯化銨的銷量和價(jià)格自去年以來呈下降趨勢(shì)，出現(xiàn)了產(chǎn)大于銷的局面。反過來，氯化銨的滯銷也嚴(yán)重制約了純堿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 目前，我國氯化銨的消費(fèi)主要是以銨氮的形式加入復(fù)合肥，適用于水稻、小麥、棉花、麻類、蔬菜等作物，但是對(duì)少數(shù)的農(nóng)作物如對(duì)干旱少雨地區(qū)以及對(duì)氯離子敏感的作物（如煙草、橙、桔、甘蔗等經(jīng)濟(jì)作物）不宜使用，因?yàn)槁雀鶗?huì) 降低農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，并縮短農(nóng)產(chǎn)品的保質(zhì)貯藏時(shí)間。所以對(duì)這些作物宜使用硫酸銨、尿素等無氯氮肥。而且，氯化銨作為氮肥只利用了其中的氮元素，有價(jià)值的氯元素卻被白白浪費(fèi)掉，還可能對(duì)土壤造成不良的影響。 2）硫酸的生產(chǎn)現(xiàn)狀 硫酸是有色金屬冶煉過程的重要副產(chǎn)物之一。近年來在甘肅金昌地區(qū)，由于金川公司有色金屬產(chǎn)量不斷提高，其副產(chǎn)物硫酸的產(chǎn)量也相應(yīng)顯著增加，預(yù)計(jì)今年硫酸產(chǎn)量將達(dá)到 200 萬噸。硫酸難儲(chǔ)存，它的銷路直接對(duì)有色金屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生極大的影響。因此，能夠大量 消化硫酸的項(xiàng)目是金昌地區(qū)較好的發(fā)展項(xiàng)目，這種項(xiàng)目無疑會(huì)對(duì)新產(chǎn)品生 產(chǎn)企業(yè)和金川公司的擴(kuò)大生產(chǎn)起著巨大的相互促進(jìn)作用。 本項(xiàng)目的目標(biāo)，是以滯銷的氯化銨和有色冶金工業(yè)中生產(chǎn)的硫酸作原料，生產(chǎn) PVC 項(xiàng)目所需的附加值高的無水氯化氫，生產(chǎn)市場適應(yīng)性強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益好的無氯氮肥或復(fù)合肥。同時(shí)，本項(xiàng)目沒有廢物排放，符合環(huán)保要求。因此，本項(xiàng)目具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 3）無水氯化氫的生產(chǎn)現(xiàn)狀 無水氯化氫的傳統(tǒng)來源 包括： 苯和其它碳?xì)浠衔锫然母碑a(chǎn)品，在氯氣氛中燃燒氫、甲烷或水煤氣也可以生產(chǎn)氯化氫 ，副產(chǎn)鹽酸濃縮后解析等 。 目前，正在開發(fā)轉(zhuǎn)化的氯化氫的生產(chǎn)方法有：利用純堿工業(yè)的副產(chǎn)品氯化銨做原料 ，轉(zhuǎn)化生產(chǎn)氯化氫。 方法之一是以氧化鎂為中間介質(zhì)（催化劑），在一定溫度下使氯化銨分解為氯化氫和氨氣，反應(yīng)方程式如下： 在不同的反應(yīng)階段分別凈化處理收集氣體，分別得到氨氣和氯化氫氣體產(chǎn)品。此工藝可以利用氯化銨中的氨和氯，但生產(chǎn)過程的操作復(fù)雜，投資成本很高，不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 方法之二是用氯化銨和硫酸反應(yīng)生產(chǎn)硫酸銨及鹽酸的工藝。其工藝過程為： (1)將濃度為 20～ 95%硫酸投入反應(yīng)釜中，待升溫至 20～300― 350℃ 2NH4Cl＋ MgO MgCl2+NH3+H2O 500― 600℃ MgCl2＋ H2O MgO+2HCl 120℃時(shí)，加入氯化銨，氯化銨與硫酸的摩爾比為 1： 1～ 6； (2)上述反應(yīng)生成物中的氯化氫氣體在負(fù)壓下，被 導(dǎo)出送入吸收塔內(nèi)進(jìn)行回收，在經(jīng)水吸收工序后，最終制成成品鹽酸；而反應(yīng)釜中的硫酸銨經(jīng)冷卻、結(jié)晶、過濾，最終制成成品硫酸銨。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是：能耗低，投資成本不高，環(huán)境污染小，制成成品利用價(jià)值高。該工藝的缺點(diǎn)是：(1)直接從反應(yīng)釜中結(jié)晶分離硫酸銨的技術(shù)難度大，因?yàn)榉磻?yīng)液始終呈較強(qiáng)酸性，硫酸銨難以結(jié)晶；（ 2）反應(yīng)液濃度較稀，難以得到很高的氯化銨單程轉(zhuǎn)化率；（ 3）反應(yīng)液濃度較稀，產(chǎn)品硫酸銨的質(zhì)量不穩(wěn)定，含氯指標(biāo)難以達(dá)到要求；（ 4）母液中的水分沒有蒸發(fā)就重新投入反應(yīng)釜中循環(huán)使用，因而會(huì)使生產(chǎn)系統(tǒng)中的水分累積越來越多，最 終將無法連續(xù)生產(chǎn)。因此，該工藝還有許多地方有待改進(jìn)、提高和完善。四川大學(xué)化工學(xué)院在這方面做了全面扎實(shí)的進(jìn)一步研究和實(shí)驗(yàn)工作，取得了進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化的第一手豐富資料，獲得了實(shí)質(zhì)性的小試技術(shù)成果。 甘肅金昌地區(qū)的氯堿行業(yè)能夠副產(chǎn)一定量的液氯，能夠解決一部分 PVC 原料，但供應(yīng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 中試項(xiàng)目建設(shè) 的意義 我國西北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后和遲緩，為了迎頭趕上，首先要立足于地區(qū)實(shí)情，充分利用好本地資源。做大做強(qiáng)在區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足輕重作用的、發(fā)展前景廣闊的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，應(yīng)是經(jīng)濟(jì)工作的重點(diǎn)。有色冶金是金昌地區(qū)的 支柱產(chǎn)業(yè)，也是國家保護(hù)發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn) 業(yè)。消除制約有色冶金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸是金昌經(jīng)濟(jì)工作的重中之重。 本項(xiàng)目完成實(shí)施并建成規(guī)模化生產(chǎn)裝置后，能大量消化有色冶金產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)硫酸，為有色冶金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展疏通“腸?！?；能大量消化純堿產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)氯化銨，為純堿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來新的生機(jī)；能夠?yàn)镻VC 產(chǎn)業(yè)提供廉價(jià)充足的原料供應(yīng)，為塑料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展“加油”。 本項(xiàng)目完成實(shí)施并建成規(guī)模化生產(chǎn)裝置后，能夠副產(chǎn)大量的、適合西北地區(qū)的土壤施用的無氯肥料，為整個(gè)西北地區(qū)提供價(jià)廉物美的優(yōu)質(zhì)肥料，為西北農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)可靠的保障。 本項(xiàng)目完成實(shí)施后 ，將建成產(chǎn)能大、技術(shù)水平高、基本無環(huán)保和安全問題的工業(yè)化示范裝置，使金昌經(jīng)濟(jì)參與到全國乃至國際大舞臺(tái)的競爭中去。 項(xiàng)目 投資的必要性 目前， 金川公司有色冶煉副產(chǎn)大量硫酸，近期硫酸產(chǎn)量將達(dá)到200 萬噸 /年，硫酸是危險(xiǎn)化學(xué)品，且金昌火車站運(yùn)力有限，外運(yùn)受到限制，這給金川公司產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張和金昌市經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了巨大的壓力。另一方面，金川公司 40 萬噸 /年燒堿項(xiàng)目副產(chǎn)的氯還不能滿足新川公司發(fā)展 PVC 產(chǎn)業(yè)的需求，尚需開辟新的氯源。同時(shí)，金化集團(tuán)純堿生產(chǎn)中副產(chǎn)大量氯化銨（ 20 萬噸 /年），氯化銨作為一種氮肥，其中的元素 氯并沒有得到有效利用，而且在鹽堿地區(qū)長期施用易造成土壤板結(jié)，不適合西北地區(qū)的土壤施用，必須長途外運(yùn)銷售；而且氯化銨價(jià)格低廉，效益低下，市場前景暗淡。 金川公司、金化集團(tuán)是金昌市舉足輕重的企業(yè)，為了保證兩家企業(yè)的健康快速發(fā)展，促進(jìn)金昌經(jīng)濟(jì)的整體繁榮，投資建設(shè)本項(xiàng)目勢(shì)在必行。 目前存在的主要問題及解決問題的建議 投資建設(shè)本中試項(xiàng)目 ，能否產(chǎn)生預(yù)期的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，關(guān)鍵在于是否能夠解決好以下問題： 1）本項(xiàng)目的產(chǎn)品除了自用的氯化氫外，還要副產(chǎn)大量的硫酸銨或高濃度復(fù)合肥， 最重要的，就是 要 迅速開拓 這類產(chǎn)品的市場 ，保證產(chǎn)品一出來就能迅速 占領(lǐng)市場。 2）與所有新技術(shù)一樣，在生產(chǎn)轉(zhuǎn)化 的 過程中 ， 可能會(huì)遇到一些問題。在這方面，作為技術(shù)開發(fā)方的四川大學(xué)化工學(xué)院，已對(duì)技術(shù)轉(zhuǎn)化過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行了深入的研究和論證，從理論到實(shí)踐進(jìn)行了詳細(xì)、全面的分析，對(duì)可能碰到的問題提出了具體的解決辦法，而且在試驗(yàn)裝置上反復(fù)進(jìn)行了試驗(yàn)，確保提出的方案是最佳有效的方案。在項(xiàng)目開始實(shí)施過程中，技術(shù)專家組和廠方技術(shù)人員將定期開會(huì)碰頭，對(duì)項(xiàng)目建設(shè)過程中出現(xiàn)或可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析討論，及時(shí)修正原技術(shù)方案中不合理的地方，確定最佳的解決方案，保證項(xiàng)目 的順利實(shí)施，為建設(shè)規(guī)?；a(chǎn)裝置奠定堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。 2 市場分析 本項(xiàng)目所涉及的物料包括 ： 原料 —濃硫酸、氯化銨 ，產(chǎn)品 —無水氯化氫、硫酸銨 。為了保證項(xiàng)目 的正常實(shí)施 ，在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行必要的全方位市場分析的同時(shí)，還必須對(duì)相關(guān)原料的供應(yīng)市場 （或來源） 進(jìn)行系統(tǒng)的分析，以保證在項(xiàng)目 實(shí)施 過程中穩(wěn)定的 原料保障，使項(xiàng)目始終保持很強(qiáng)的市場 競爭 能 力。 原料市場分析 生產(chǎn)原料 本項(xiàng)目 的生產(chǎn)原料有 濃硫酸、氯化銨。 以上所述的原料，在 金昌地區(qū)已 形成規(guī)?；a(chǎn)， 產(chǎn)品質(zhì)量能夠滿足本項(xiàng)目的工藝 要求，能夠就地解決本項(xiàng)目所需的原料供應(yīng)。 濃硫酸的 市場分析 金昌市 金川公司的有色冶煉過程中副產(chǎn)大量濃硫酸。公司正在擴(kuò)建之中，近期濃硫酸產(chǎn)量將達(dá)到 200 萬噸 /年，外銷壓力很大。因此，本項(xiàng)目的硫酸供應(yīng)沒有問題。 氯化銨的市場分析 金昌市金化集團(tuán)的純堿生產(chǎn)過程中副產(chǎn)大量氯化銨，基本產(chǎn)能為20 萬噸 /年，外銷壓力也很大。因此，本項(xiàng)目的氯化銨供應(yīng)沒有問題。 生產(chǎn)成品 的市場分析 本項(xiàng)目 的 生 產(chǎn) 成品 有 無水氯化氫、硫酸銨。 無水氯化氫的市場分析 無水氯化氫的用途及包裝、儲(chǔ)存 無水氯化氫的 用途 ： 無水氯化氫 是有毒、無色的液化壓縮氣體，暴露在空氣中會(huì)放出濃煙。冒煙是氯化氫同空氣中的水蒸汽反應(yīng)的結(jié)果。煙的量隨空氣中濕度的增加而增加。在 70186。F 時(shí)，它的蒸氣壓是613 psig。它有一種另人厭惡的酸味，在濃度為 5 ppm 或以下可以察覺到。在無水狀態(tài)氯化氫沒有腐蝕性。它對(duì)水有巨大的親和力，同水反應(yīng)生成強(qiáng)腐蝕性的氫氯酸。使用氯化氫的系統(tǒng)要避免接觸水蒸汽。 氯化氫有許多用途，包括橡膠的氫氯化反應(yīng)、藥品生產(chǎn)、在金屬生產(chǎn)中作為鑲巴比合金焊劑、紡織工業(yè)中用于除棉籽和毛線的回收、汽油精制、有機(jī)和無機(jī)氯 化合物的生產(chǎn)、半導(dǎo)體生產(chǎn)中作為蝕刻劑。 無水氯化氫的 包裝儲(chǔ)運(yùn) ： 根據(jù)用戶要求的量，使用高壓鋼瓶或管道拖車來運(yùn)輸和儲(chǔ)存氯化氫。容器的設(shè)計(jì)和制造是按照相應(yīng)的壓力和溫度所適用的法規(guī)和規(guī)范。鋼瓶的制造依照交通部的規(guī)定，該規(guī)定指定了建材、制造和測試方法、允許填充的產(chǎn)品以及其它細(xì)節(jié)。 鋼瓶是中空的管道，封閉的底部是凹入的，這樣可以直立起來。另一端是錐形開口，車有螺紋，以便安裝閥門。錐狀頂端裝有帶螺紋的頸環(huán)，可以安裝保護(hù)性的鋼瓶帽。 氯化氫還可以儲(chǔ)存在裝有剎車的可以容納 600 磅產(chǎn)品的大鋼瓶（稱為 “Y”鋼瓶）里。鋼瓶閥門配備 有汲取管。根據(jù)定位，可以提取氣體或液體。當(dāng)閥門排氣口面朝上時(shí)，可以提取蒸氣。當(dāng)閥門排氣口朝下時(shí)，可以提取液體。 無水氯化氫產(chǎn)品 的 生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場分析 國內(nèi)無水氯化氫生產(chǎn)能力 目前，國內(nèi)無水氯化氫的年產(chǎn)量見下表： 來 源 產(chǎn) 量， kt/a 備 注 碳?xì)浠衔锫然碑a(chǎn) 2020 氯氣與氫氣、甲烷或水煤氣燃燒化合 4000 其他來源 600 無水氯化氫產(chǎn)量合計(jì) 約 6600kt 國內(nèi)無水氯化氫產(chǎn)品的消費(fèi)結(jié)構(gòu) 目前，國內(nèi)無水氯化氫產(chǎn)品的消費(fèi)結(jié)構(gòu)見下表： 消費(fèi)領(lǐng)域 消費(fèi)量， kt/a 備 注 塑 料 3000 制 藥 100 冶 金 2020 無機(jī)鹽 1000 輕 工 100 年消費(fèi)需求合計(jì) 約 6200kt 通過對(duì)國內(nèi)無水氯化氫產(chǎn)需數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，我們可以得出以下結(jié)論： （ 1）目前，國內(nèi)市場的無水氯化氫產(chǎn)品略有過剩； （ 2）無水氯化氫的性質(zhì)特殊，存貯轉(zhuǎn)運(yùn)不便，生產(chǎn)方法受原料來源和原料種類的制約程度嚴(yán)重。 因此，雖然無水氯化氫的市場總體飽和，但在局部區(qū)域、部門，尤其是交通不便、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，仍然會(huì)較長時(shí)間存在無水氯化氫產(chǎn)品供應(yīng)緊張的局面。 本項(xiàng)目生產(chǎn)的無水氯化 氫為新川公司自用，而且供應(yīng)仍然不足。因此，無水氯化氫的消化不存在任何問題。 硫酸銨的市場分析 硫酸銨性質(zhì)： 硫酸銨分子式是 (NH4)2SO4，又稱硫銨，農(nóng)業(yè)上有時(shí)稱作肥田粉。純品為無色斜方晶體，易溶于水。密度 。加熱時(shí)分解失去氨，成為酸式鹽。 513℃時(shí)完全分解為氨和硫酸。工業(yè)品為白色或淺灰黃色顆粒。易溶于水，不溶 于乙醇、丙酮、氨。易潮解，但吸濕性大大小于尿素。 硫酸銨來源： 工業(yè)上采用氨與硫酸直接進(jìn)行中和反應(yīng)而得，目前用得不多。目