【文章內(nèi)容簡介】 17) 《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB5005892) (18)《化工裝置工藝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定》 （ HG20559） (19)《化工裝置設(shè)備布置設(shè)計(jì)規(guī)定》 （ HG／ T20546） (20)《鋼制壓力容器》 (GB150)、《管殼式換熱器》 (GB151)以及《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》等規(guī)定 (21)《壓力容器中化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸危險(xiǎn)程度分類》 （ HG206602021） (22)《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》國務(wù)院令第 373 號(hào) (23) 電氣、儀表等其他專業(yè)的有關(guān)規(guī)定 (24) 建設(shè)單位提供的基礎(chǔ)資料和要求。 可行性研究遵循的指導(dǎo)思想和原則 (1) 根據(jù)建設(shè)單位的要求和具體情況，提出切實(shí)可行的建設(shè)方案 。 (2) 本著節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、有利于安全生產(chǎn)的原則，選用國內(nèi)外先進(jìn)成熟的生產(chǎn)方法、工藝路線和設(shè)備 裝置 。 (3) 本著節(jié)約投資和原料的指導(dǎo)思想，確保產(chǎn)品 產(chǎn)量和 質(zhì)量。 硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 7 第二章 市場預(yù)測分析 普通硫磺 硫磺廣泛應(yīng)用于金屬及纖維工業(yè)和化工、涂料、塑料、橡膠、造紙、制藥、洗滌劑生產(chǎn)。硫磺的大宗用戶主要集中在硫磺制酸生產(chǎn)磷肥、瀝青、混凝土，其中硫磺制酸生產(chǎn)磷肥，約占需求的一半。 2021年，我國硫磺制酸產(chǎn)量已達(dá) 1261萬噸， 2021到 2021年新增產(chǎn)能 500萬噸， 2021年硫磺制酸產(chǎn)能達(dá) 2021萬噸。 中國硫磺資源有限，自產(chǎn)硫磺產(chǎn)品主要來源是從石油、天然氣中脫硫，目前在建的脫硫裝置能力約 425kt/a，新增能力有限。 2021年中國硫磺產(chǎn)量約 100萬噸，占硫磺總消費(fèi)量的12%15%，其余依賴進(jìn)口。 2021年，世界硫磺貿(mào)易量為 2300萬噸，中國的進(jìn)口量占 %； 2021年世界硫磺貿(mào)易量比 2021年凈增 129萬噸，中國凈增量占世界貿(mào)易凈增量的 70%。 2021年中 國進(jìn)口硫磺約 650萬噸， 2021進(jìn)口超過 800萬噸。盡管世界硫磺產(chǎn)量將持續(xù)增長，但由于運(yùn)輸量大，且加拿大、中東國家、俄羅斯等都在進(jìn)行硫化氫或硫磺回灌增加石油產(chǎn)量的試驗(yàn)，試驗(yàn)成功后，從石油和天然氣中脫硫量將會(huì)極大地減少。 2021年以來，世界對硫磺的需求快速增長，導(dǎo)致硫磺價(jià)格持續(xù)上漲， 2021年國際硫磺價(jià)格突破 200美元 /噸，較 2021年 44美元 /噸上漲三倍，同時(shí)，國內(nèi)硫磺價(jià)格超過 1800元 /噸。 硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 8 2. 2 液體二氧化硫 液體二氧化硫在農(nóng)產(chǎn)品加工、造紙、環(huán)境保護(hù)、石油化工、冶金等等行業(yè)具有廣泛的運(yùn)用。 目前，國 內(nèi)液體二氧化硫主要用于生產(chǎn)保險(xiǎn)粉，約占總消費(fèi)量的 ％；食品和農(nóng)業(yè)（主要為玉米加工），約占總消費(fèi)量的 ％。 2021年我國液體二氧化硫的表觀消費(fèi)量達(dá) 30萬噸。 我國液體二氧化硫生產(chǎn)主要集中在東、南部地區(qū)，西北地區(qū)只有金川鎳鹽廠 (1400噸 /年 )和陜西金堆城鉬業(yè)（ 500噸 /年）二家。目前西北地區(qū)除本項(xiàng)目所含的 10000噸 /年生產(chǎn)線外，尚無其它液體二氧化硫生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目。 國內(nèi)液體二氧化硫生產(chǎn)廠家生產(chǎn)裝置大部分是與硫酸或保險(xiǎn)粉生產(chǎn)裝置配套建設(shè)，裝置規(guī)模普遍較小，產(chǎn)能最大的浙江嘉成化工有限公司為 5萬噸 /年 ，產(chǎn)能在 ～ 2萬噸 /年的只有 5家 , 1萬噸 /年的有 6家 , 其它都在 1萬噸 /年以下。 隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國內(nèi)液體二氧化硫消費(fèi)逐年增長，預(yù)計(jì) 2021年國內(nèi)總消費(fèi)量將超過 50萬噸。其中，造紙 7萬噸，保險(xiǎn)粉 29萬噸，玉米食品加工 ，溴素 ，有色金屬資源回收及循環(huán)經(jīng)濟(jì)不少于 2萬噸。 2. 3 不溶性硫磺 據(jù)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)資料，我國每年從國外進(jìn)口不溶性硫磺 1萬多噸。目前國內(nèi)大型輪胎廠近 50家，僅莆田佳通輪胎公司和海南國泰子午線輪胎有限公司兩家新上 1000萬套和 500萬硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 9 套子午線輪胎生產(chǎn)線年需不溶性硫磺 即達(dá) 50008000噸。當(dāng)前，上海、山東、東北三大子午胎生產(chǎn)基地正在形成，新的子午胎生產(chǎn)線正在建設(shè)，國家對不溶性硫磺的需求將大幅增長。 目前，我國生產(chǎn)不溶性硫磺廠家有十多家，千噸以上生產(chǎn)能力的只有 3家，其他均在 100500噸左右，全國總生產(chǎn)能力不足 20210噸。由于國內(nèi)不溶性硫磺多采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)，該工藝對生產(chǎn)控制條件較苛刻，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，所采用的萃取劑是二硫化碳，屬于可燃、易爆、易中毒的危險(xiǎn)物質(zhì)，因此大大限制了其生產(chǎn)能力的發(fā)揮，實(shí)際年產(chǎn)量僅 10000噸。 國際上，世界最大的 50家輪胎公司不溶性硫磺年用 量達(dá)106萬噸。其中日本西林輪胎公司、普利司通公司、住友公司三家年用量分別達(dá)到 10萬噸、 13萬噸和 ，占全球的一半以上。 項(xiàng)目采用采用國際國內(nèi)最先進(jìn)的不溶性硫磺生產(chǎn)工藝及設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，與進(jìn)口產(chǎn)品質(zhì)量相同。不僅可替代進(jìn)口產(chǎn)品，滿足國內(nèi)輪胎橡膠行業(yè)生產(chǎn)需求，還可出口國外，具有較大的市場開發(fā)潛力。當(dāng)前不溶性硫磺國外進(jìn)口價(jià)為 14000元 /噸，國產(chǎn)價(jià)為 12021元 /噸以上，較普通硫磺價(jià)格高出約 20倍，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 10 第三章 生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案 生產(chǎn)規(guī)模 確定硫資源綜合利用 項(xiàng)目的生產(chǎn)規(guī)模，首先考慮了產(chǎn)品的市場需求和市場發(fā)展前景，同時(shí)必需滿足集團(tuán)公司生產(chǎn)及發(fā)展的需要。確定項(xiàng)目年處理鎳陽極泥 40000噸，年生產(chǎn)粒狀硫磺 10000噸，液體二氧化硫 10000噸，不溶性硫磺 5000噸。 產(chǎn)品方案 硫磺產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 本項(xiàng)目硫磺產(chǎn)品為粒狀硫磺，產(chǎn)品質(zhì)量符合國標(biāo)（ GB/T24492021）工業(yè)硫磺優(yōu)等品標(biāo)準(zhǔn)，其中：硫 ≥%，水分 ≤2%，灰分 ≤%，酸度（以 H2SO4 計(jì)） ≤%，有機(jī)物 ≤%，砷 ≤%，鐵 ≤%。 表 31 產(chǎn)品質(zhì) 量對比表（單位 %） 硫 ≥ 水分 ≤ 灰分 ≤ 酸度 ≤ 有機(jī)物 ≤ 砷 ≤ 鐵 ≤ GB24492021 液體二氧化硫產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)裝置生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量符合液體二氧化硫國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB363793 規(guī)范的優(yōu)等品，以滿足用戶質(zhì)量需求。 表 32 液體二氧化硫國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) ( GB363793) 項(xiàng) 目 指 標(biāo) 杜邦企 業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)等品 一等品 合格品 外觀 無色或略帶黃色透明液體 二氧化硫， %≥ 硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 11 殘?jiān)? %≤ 水分， %≤ 砷 (AS), % — — — 不溶性硫磺產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 本項(xiàng)目生產(chǎn)的不溶性硫磺質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合中華人民共和國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HG/T252593，該質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)由化工部 1993 年 9月 8 日批準(zhǔn)， 1994 年 7 月 1 日開始實(shí)施。產(chǎn)品質(zhì)量可根據(jù)用戶需要，生產(chǎn)不同規(guī)格的產(chǎn)品以滿足用戶要求。 硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 12 第四章 工藝技術(shù)方案 硫磺生產(chǎn)工藝 精煉廠鎳電解生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)出的鎳陽極泥卸入半地下式儲(chǔ)料倉，用抓斗吊提至料倉，經(jīng)圓盤給料、滾篩篩分后用兩級(jí)皮帶輸送至熔硫釜，經(jīng)蒸汽間接加熱，物料在 130℃ 135℃ 條件下相變?yōu)槿垠w，熔體放入自動(dòng)過濾出渣機(jī)后進(jìn)行保溫真空抽濾，實(shí)現(xiàn)固液分離，液硫被吸入過濾機(jī)儲(chǔ)液箱內(nèi)，定時(shí)排放至二次過濾槽 ,液硫經(jīng)二次過濾后排入液硫儲(chǔ)槽，由高溫硫磺液下泵送至冷凝造粒機(jī)，產(chǎn)出固體粒狀硫磺成品，自動(dòng)包裝線包裝后入庫。熱濾渣經(jīng)自動(dòng)過濾出渣機(jī)連續(xù)自動(dòng)刮出后，經(jīng)水萃破碎洗滌后返回精煉廠。 工藝選擇論證 國內(nèi)外從不同含 硫物料中提取硫的方法，大致可歸納為：升華、浮選、溶劑萃取及熱濾。鎳鹽廠目前新老兩套系統(tǒng)的硫磺提取流程均為熱濾，具有產(chǎn)品質(zhì)量高、工藝過程簡單等優(yōu)點(diǎn)，與其它提硫方法相比更適合于鎳陽極泥的物料性質(zhì)，在國外同類型廠家得到廣泛應(yīng)用，而且鎳鹽廠經(jīng)過多年生產(chǎn)實(shí)踐，積累了比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。因此，本項(xiàng)目仍采用間接加熱熔硫、保溫抽濾脫渣的工藝技術(shù)。 陽極泥物料的儲(chǔ)存及干燥問題 由于鎳陽極泥的熱敏性、腐蝕性、磨蝕性和粉塵燃爆性，選擇合適的干燥設(shè)備難度較大。 硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 13 硫磺生產(chǎn)老工藝采用露天堆放自然晾曬法干燥陽極泥。從利用清潔能源 的角度看，自然晾曬陽極泥是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。但存在環(huán)境污染、有價(jià)金屬和硫磺原料損失、消防安全隱患及占用土地資源等問題，而且加入熔硫釜的已晾曬陽極泥含水在 12%左右，影響熔硫生產(chǎn)效率，蒸發(fā)出含酸水汽污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備設(shè)施。 25kt/a 硫磺系統(tǒng)采用半地下料倉儲(chǔ)存陽極泥，選擇帶式干燥機(jī)進(jìn)行物料干燥。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，帶式干燥機(jī)并不能完全適合鎳陽極泥的物理化學(xué)性質(zhì)，雖然根據(jù)耐熱需要，進(jìn)行了換熱方式、送風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)等各方面優(yōu)化，但因陽極泥的特性使輸送帶在選材、防腐處理等問題上無有效的解決方法，經(jīng)干燥后物料水分只 能降低 3~5%左右，無法滿足熔硫生產(chǎn)的要求。 通過對比發(fā)現(xiàn)隨著陽極泥在露天堆放時(shí)間的延長，其熔硫和過濾速度會(huì)加快，而且濾渣也會(huì)變得比較松散。存放時(shí)間短的濕陽極泥過濾速度緩慢而且濾渣發(fā)粘。經(jīng)過咨詢中南大學(xué)張啟修教授等相關(guān)領(lǐng)域的專家，認(rèn)為：鎳陽極泥物料在一定的儲(chǔ)存期內(nèi)存在同質(zhì)顆粒聚合反應(yīng)。鎳鹽廠已經(jīng)將陽極泥儲(chǔ)存期內(nèi)物理變化機(jī)理的研究列為技術(shù)攻關(guān)課題。 考慮到干燥設(shè)備耐腐蝕、耐磨蝕和防燃爆的問題難以解決，本項(xiàng)目不再選擇干燥設(shè)備，而是采用擴(kuò)大儲(chǔ)料倉，延長物料儲(chǔ)存時(shí)間的方式。在廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，充分考慮自然通硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 14 風(fēng)、強(qiáng)制通 風(fēng)和增加采光的措施，利用硫磺生產(chǎn)尾氣，提高儲(chǔ)料倉環(huán)境溫度，一方面通過自然蒸發(fā)降低陽極泥水分，另一方面保證物料有同質(zhì)顆粒聚合反應(yīng)的時(shí)間。 液固分離技術(shù) 在液固分離技術(shù)上，現(xiàn)有新、老兩套生產(chǎn)系統(tǒng)采用的兩種過濾方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。老系統(tǒng)過濾鍋操作簡單，運(yùn)行成本低，但敞開式作業(yè)，現(xiàn)場環(huán)境較差；新系統(tǒng)沉降 —吸濾工藝改善了作業(yè)環(huán)境，但沉降真空吸濾屬兩道工序，存在管道堵塞、吸濾釜集中出渣后熱濾渣二次人工破碎困難、底部除渣導(dǎo)致硫直收率低等問題。 本次改造中，項(xiàng)目組通過半年多時(shí)間的摸索試驗(yàn)，自主開發(fā)設(shè)計(jì)、制作了自動(dòng)過 濾出渣機(jī)。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)證明：自動(dòng)過濾出渣機(jī)基本可以實(shí)現(xiàn)渣、液分離（現(xiàn)場進(jìn)一步做擴(kuò)大試驗(yàn)后，才能完全確定，目前設(shè)備正在制作之中），保證真空吸濾順暢進(jìn)行，改變了人工撈渣的工藝，同時(shí)，生產(chǎn)效率高，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境明顯改善，職工勞動(dòng)強(qiáng)度顯著降低，職業(yè)健康安全保障能力有本質(zhì)化提升。與現(xiàn)有老系統(tǒng)相比較，減少了過濾布的更換次數(shù)，采用新型蜂窩夾套加熱保溫，熱效率高，降低了能耗，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化自動(dòng)出渣，減少了崗位操作人員，節(jié)省了人力資源，降低了生產(chǎn)成本。 液體二氧化硫 工藝技術(shù)方案的選擇 . 1 工藝選擇論證 硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 15 燃燒含硫渣產(chǎn)出二氧化硫混合氣體，生產(chǎn)液體二氧化硫 含 硫渣主要有 鎳電解 陽極泥和氯浸渣，成分含硫 75%～90%， 其余成分為鎳 (3%～ 4%)、銅 (16%～ 18%)、鈷 (%～%)、鐵 (%～ %)等，并含有大量氯離子、水分。不論用何種方法燃燒含硫渣，產(chǎn)出的氣體成份復(fù)雜，含塵量大，煙氣中水分、氯根對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，難以采用與現(xiàn)有 “硫磺 氧氣燃燒法 ”類似的流程生產(chǎn)液體二氧化硫。如果選擇溶液吸收的方式，則需要設(shè)置龐大繁雜的煙氣凈化系統(tǒng)，而且技術(shù)難度較大，經(jīng)濟(jì)上不可取。 回收高濃度二 氧化硫冶煉煙氣生產(chǎn)液體二氧化硫 (1) 氨酸法 其基本工藝流程為：凈化后的二氧化硫氣體用氨水吸收，生產(chǎn)亞硫酸銨和亞硫酸氫銨溶液，加硫酸解析出濃二氧化硫氣體，經(jīng)干燥、壓縮、冷凝制取液體二氧化硫。濃硫酸銨溶液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥產(chǎn)出固體硫酸銨產(chǎn)品。 該工藝歷史悠久，普遍用于硫酸廠尾氣處理和大型燃煤鍋爐煙氣脫硫等領(lǐng)域，可吸收低濃度二氧化硫，副產(chǎn)硫酸銨，適于在有廉價(jià)氨水供應(yīng)或有自產(chǎn)廢氨水，并且硫酸銨銷售暢通的地區(qū)應(yīng)用。 10kt/a 液體二氧化硫的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括煙氣預(yù)處理、吸收、解析、液化和硫酸銨產(chǎn)出等各子項(xiàng)，概算投資 達(dá) 5000 萬硫資源綜合利用項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 16 元、副產(chǎn) 30000 噸硫酸銨，超過主產(chǎn)品產(chǎn)量。每噸液體二氧化硫需耗電 180kwh，耗水 40 噸，耗蒸汽 噸，耗