1、1 总 论1.1 概述1.1.1 项目名称1.1.1.1 包头市英杰化工有限责任公司 2000 吨/年氟化氢铵建设项目1.1.1.2 主办单位：包头市英杰化工有限责任公司1.1.1.3 企业性质：有限责任公司1.1.1.4 企业法人：罗英 1.1.1.5 项目拟建地址：内蒙古包头市九原区稀土钢铁园区1.1.2 可行性研究报告编制依据与编制原则1.1.2.1 可行性研究报告编制依据 包头市英杰化工有限责任公司与内蒙古国立工程设计咨询有限责任公司关于2000 吨/年氟化氢铵建设项目进 行可行性研究的咨询合同书2008.3 国家发展计划委员会办公厅计办投资【2002】15 号投资项目可行性研究指南（
2、试用版）2002.1.4 原化学工业部化计发【1997】426 号化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定（修订书）1997.9 包 头市英杰化工有限责任公司提供的设计基础资料1.1.2.2 可行性研究报告的编制原则1) 本可行性研究报告的编制严格按照国家发展计划委员会办公厅计办投资【2002】15 号投资项目可行性研究报告指南（试用版）20002.1.4及原化学工业部化计发【1997】426 号化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定（修订书）1997.9 编写，并遵循基本建设项目程序。2) 严格遵循环保法、 安全生产法和环保、安全“三同时”的要求及“三废”排放标准， 严防二次污染。3)
3、 以市场为导向，以提高竞争力为出发点，以经济效益为中心，加强项目的市场调研，产品无论在性能上，还是在价格上均应具有较强的竞争能力。按照“ 少投入、多产出、快速发展”的设计原则和工厂设计模式改革的要求，在稳妥可靠的前提下实事求是地优化各项成本要素，尽可能节省项目建设投资，最大限度地降低项目的产品成本，提高项目的竞争力。在保证产品达标、达产的前提下，尽量节省投资，充分利用废物，提高其社会效益、经济 效益和环境效益。4) 贯彻执行节约用地和建设项目“五化”原则，充分利用所选厂址当地的辅助设施和有利条件，以节约投资提高企业的经济效益。5) 采用国内先进的工艺和设备，努力做到投 资省、见效快。6) 尽量
4、加快项目前期工程，尽快早日实现投 产，早日见效。7) 提高生产自动化水平，降低工人 劳动强度，加强职业卫生及劳动保护措施， 创建文明、安全、 稳定的生产环境。1.1.3 项目提出的背景、投资的必要性和经济、社会意义1.1.3.1 企业目前概况包头市英杰化工有限责任公司由各股东集资成立于 2003 年 5 月。主要生产氢氟酸和氯化稀土。2004 年公司开始研发以稀土焙烧尾气酸制氯化氢铵生产工艺，经近两年的研究完成了室内实验，后于 2006 年建成一套日产量 1.5 吨氯化氢铵中试生产线。通过近一年多的试运行，基本掌握了该工艺的生产技术。公司董事会经研究决定新上一套总产量达到 2000吨/ 年的氯
5、化氢铵生产线。1.1.3.2 项目提出的背景1）当地资源概况稀土是国家的战略资源，对国家安全、国民经济发展具有重大影响。同时，稀土被誉为“ 工业维生素“ 和新材料的“金库“ ，不但在传统产业的技术进步和发展中发挥着愈来愈重要的作用，而且在信息、生物等高科技产业中也有着广泛的应用。世界稀土在中国，中国稀土在内蒙古，内蒙古95的稀土企业集中在包头。得天独厚的资源优势，使得内蒙古稀土产业在全国乃至世界稀土行业中具有无可替代的地位和作用。内蒙古稀土产业经过 40 年的开发和建设，目前，稀土年均选矿量( 折 REO)约为 4.5 万吨，占世界年总量的一半以上、全国的 70以上，在国内外稀土市场上占有举足
6、轻重的地位。包头市区以北 150km 的白云鄂博地区，是我国著名的铁、稀土、铌特大型多金属共生矿床。稀土现保有储量为 22106t(REO),约占世界储量的 25%，堪称世界第一大稀土矿。白云鄂博稀土 矿与铁矿共生，作为开采铁矿的副产品，主要稀土矿物有氟碳铈矿和独居石典型比例为 31，稀土氧化物平均含量为 5%6%，属难选冶的复杂稀土混合矿。其优势在于可与铁矿一起开采、综合回收。包头稀土高新技术产业开发区成立于 1990 年，1992 年被国务院批准为国家级高新区，是全国 53 个国家级高新区中唯一以发展稀土产业为特色的高新区，也是内蒙古自治区唯一的国家级高新区。稀土高新区规划面积 15.53
7、 平方公里，同时建有希望工业园区，面积为 12 平方公里；万水泉新区，规 划面积 66 平方公里。建有稀土企业孵化器、软件园和留学人员创业园等各类专业孵化器，正在建设的还有大学科技园和稀土科技园等。近年来，稀土高新区经济建设得到了突飞猛进的发展，主要经济指标一直保持 30以上的增长速度。到 2005 年底，工业总产值完成 328 亿元，同比增长 30。技工贸总收入完成 312 亿元，同比增长 30%；实现财政收入 10 亿元，同比增长 25%；综合经济实力显 著增强。在全国 53 个高新区中位次大幅前移，进入中游行列。在自治区 47 个重点工业开发区中位居第一。但是稀土企业既要实现可持续发展，
8、又要保护好环境，是稀土产业面临的突出矛盾。内蒙古现有 100 多家稀土企业, 环保问题已成为共同面临的一大难点。如何在技术上和管理上真正做到“三废” 达标排放和环境保护, 已成为当务之急。目前已有企 业尝试 从废气中吸收尾气酸制备氟化氢铵的工艺试验。2）发挥当地资源优势，促进经济结构调整：包头市英杰化工有限责任公司通过三年多的潜心研究，开发出一套利用稀土焙烧尾气酸制氟化氢铵及粗白炭黑的生产工艺。该工艺技术领先，经济效益好，由于包头地区有众多稀土高新科技企业，从这种意义上说，利用尾气酸制氟化氢铵是符合当地的产业结构。即发挥当地资源优势又能促进环境保护，属于国家鼓励的环保治理和循环经济的项目。1.
9、1.3.3 投资的必须性及社会经济意义1）投资的必要性我国北方尤其是包头市白云鄂博是举世文明的稀土多金属共生矿床，处理焙烧稀土产生的尾气成为这些企业的难题，往往因处理成本过高而受到制约。利用稀土产业产生的尾气制得尾气酸酸与液氨反应合成氟化氢铵的生产工艺能够有效的利用这些难于处理的尾气酸，不仅降低了本产品的成本也给稀土产业提供了处理尾气的新途径，起到了循环经济和促进环境保护的作用。随着磨沙玻璃容器、铝表面装饰工艺及装饰灯具等行业的发展，氟化氢铵的市场需求量在不断扩大。随着经济的发展以及生产技术的不断成熟，氟化氢铵的销售市场前景十分看好。由于该公司地处资源丰富的包头市生产原料可以直接获得，因此生产
10、成本与其他地区企业相比有很大优势，再加上由于公司对氟化氢铵生产技术多年的研究和对其他企业先进技术的学习，在销售上有很大的价格优势从而能够在市场中占据更为有利的位置。所以本项目的实施是十分必要的，也是可行的。2) 经济 意义及社会效益包头市英杰化工有限责任公司氟化氢铵项目，利用包头稀土高新技术开发区稀土生产产生尾气酸这一资源优势，就地取材，见效快、市场广阔。 项目是当地经济发展方向，符合当地产业结构，符合国家环境治理要求的优势项目，更重要的是为今后招商引资的企业作一个形象上的宣传起到积极的作用。 。该项目投资少、市场广阔、效益显著。 项目又属于本地区的资源优势型项目，产 品在销售上竞争力加强，为
11、企业持续发展创造便利条件。具有很好的经济和社会效益，是具有很好的环境效益和社会效益的项目。以尾气酸和液氨为原料生产氟化氢铵，生产过程具有流程短、投资少的特点。制备出的氟化氢铵产品，其质量指标可达到 HG/T3586-1999工业氟化氢铵的要求。氟化氢铵是一种重要的化工产品，市场用量较大。因此，大力开发氟化氢铵，将有着广阔的市场前景，他的推广应用必将产生很好的经济效益和社会效益。本项目的可行之处主要表现在如下方面：（1）近年来我国稀土工业迅速发展，原有稀土企业纷纷扩大了生产能力, 稀土工业呈现出加速向规模化、高技术含量方面发展的态势。据统计，2006 年我国稀土矿产品产量为 13.25 万吨（以
12、氧化物计，下同），比上年增长 11.62%；稀土冶炼分离产品产量 15.70 万吨，比上年增 长 51.10%，稀土应用快速增长。稀土企业数量增多, 规模化加快。这样为氟化氢铵的大规模生产提供了充足的原料来源。（2）利用包头周边地区的稀土项目产生的尾气酸和液氨为原料生产氟化氢铵是更好落实国家对资源的综合利用，促进合理利用和节约资源，提高资源利用率，保护环境，实现社会可持续发展，是符合国家发展和改革委员会、财政部、国家税务总局， 发改环资（2004）73 号，关于印发资源综合利用目录的通知精神。（3）本项目在吸收尾气酸的同时产出的副产品白炭黑也是重要的化工产品，市 场需求量大。（4）包头市坐落边
13、疆少数民族地区，包头地区经济发展状况虽然较快但与全国，特别是发达地区仍存在很大差距，居民收入水平与全国相比也存在差距，当地待业劳动者就业也有一定困难，劳动者素质有待提高，所有这些都需要尽快解决。本次拟扩建 2000 吨年氟化氢铵项目不仅可部分解决尾气酸的排放问题，而且创造了经济效益，也治理了环境，还可解决部分劳动力的就业问题。1.2 研究范围本次建设项目的可行性研究范围包括：2000 吨/年氟化氢铵的技术方案以及其配套的辅助工段，具体项目如下：市 场需求预测与建设规模工程技术方案研究论证总 体布局与交通运输原 辅材料、燃料供应 的可行性调查环 境影响研究及“三废”治理安全生产、劳动保护 、劳动
14、定员、消防节 能措施投 资估算及经济效益分析结论及建议1.3 研究结论概要包头市英杰化工有限责任公司利用包头稀土企业高温焙烧稀土所得尾气酸及包头周边地区化肥厂所生产的液氨为原料，生产 2000t/年氟化氢铵。另外 该项目采用液相法生产工艺。工艺简单、投资少、见效快、效益显著。是一个既创经济效益，又有很好的社会效益的项目，所以该项目无论在经济方面还是社会效益都是可行的。附：主要技术经济指标表表 11 主要技术经济指标表序号 项目名称 单位 数量 备注一 生产规模 t/a 2300二 产品方案1 氟化氢铵 t/a 20002 粗白炭黑 t/a 300三 年操作日 天 330四 主要原材料、燃料用量
15、1 尾气酸 t/a 33302 液氨 t/a 733.53 氢氟酸 t/a 700五 公用动力消耗量1 供水（新鲜水）平均用水量 m3/d 2002 供电设备容量 Kw 194.35计算负荷 Kw 154.35年耗电量 万 kwh 108.0六 三废排放量1 废水 t/a 198 生活污水2 废气 t/a 0.17 挥发氨3 废渣 t/h 156 炉灰渣七 运输量 t/a 11219.51 运入量 t/a 8763.52 运出量 t/a 2456八 全厂定员 人 451 其中：生产工人 人 392 管理人员 人 6九 总占地面积 平方米 13334 十 全厂建筑面积 m2 1726十一 全厂综
16、合能耗总量（包括二次能源） 吨标煤/年 1232.73十二 工程项目总投资 万元 494.221 固定资产投资 万元 363.472 流动资金 万元 130.75十三 报批项目总投资 万元 494.22十四 年销售收入 万元 1375.00 正常年十五 成本和费用1 年均总成本费用 万元 1191.29 正常年2 年均经营成本 万元 1191.29 正常年十六 年均利润总额 万元 97.26 正常年十七 年均销售税金 万元 62.75 正常年十八 财务评价指标1 投资利润率 % 19.68 正常年2 投资利税率 % 33.46 正常年5.5 税前3 投资回收期（税前和税后） 年7.0 税后4
17、全员劳动生产率 万元/人 30.56 正常年22.97 税前5 全投资财务内部收益率（税前和税后） %16.19 税后294.86 税前6 全投资财务净现值（税前和税后；需注明 I12值） 万元108.19 税后2 市场预测2.1 氟化氢铵及白炭黑生产状况2.1.1 氟化氢铵生产状况氟化氢铵的合成工艺可分为直接、间接两种方法，前者又可分为液相法和气相法，后者则是先制备氟化铵，再通过加热等方式进一步合成氟化氢铵。就直接合成方法而言，液相法由于设备简单，工艺条件温和及易于控制得到广泛运用，目前国内普遍采用此法生产氟化氢铵、但是液相法所得产品含水量高，纯度低，长期储藏会出现吸潮、结块等现象，不能适应
18、要求较高的电子工业、医药工业的需要；不仅如此，由于氟化氢铵加热易分解，因而普通的干燥除水不适用。气相法工艺则由于工艺过程不接触水，产品含水量低，纯度高，颗粒粒度细，能适 应 新领域的要求；但是生产工艺要求密封性非常好，在高温下设备能耐腐蚀，投资比较大。氟化氢铵主要用作玻璃蚀刻剂、化学试剂、锅炉清洗剂、发酵工业消毒剂和钢板表面处理剂等。它是一种产量和用量都较大的无机氟盐，目前国内市场容量在数万吨年以上。今后几年，随着我国要坚持可持续发展战略与科学发展观，以循环经济的模式， 实现人与社会，人与自然、 环境的高度统一，建设和谐社会。将会大力发展化工行业，氟化氢铵作为一种重要的化工媒介的使用必将逐年增
19、加。该产 品市场用量广泛，是很多化工企业的主要原料。此次建设2000 吨/年氟化氢铵项目，主要包头市稀土产业进行配套，形成当地的产业链，而原料供应有稀土高新企业产出的尾气酸，因由氢氟酸和氟硅酸组成的尾气酸是有毒产品不能储存，而氟化氢铵、白炭黑等消耗的主要原料就是氢氟酸和氟硅酸，在这方面，建设氟化氢铵是很有发展前途的。2.1.2 白炭黑生产状况自七十年代中期以来，西方国家对白炭黑的研究不断深入，使其生产和应用领域方面得到很大的发展。1980 年西方国家白炭黑生产能力 52万吨，1987 年 72 万吨，1993 年为 92 万吨左右，其中沉淀法 84 万吨，气相法 8 万吨，新增的装置主要在亚洲
20、国家。世界白炭黑主要生产地区为美国和西欧，约占世界总能力的 65左右。特别是西欧，现有 8 个国家十六个大厂生产沉淀法白炭黑。此外，亚洲的日本也拥有较大的生产能力；近年来，东南 亚胶鞋工业的迅猛发展也推动了当地白炭黑行业的快速发展。我国白炭黑工业的第一套装置于 1958 年在广州人民化工厂建成，一直发展比较缓慢。到 1984 年国内生产能力达 3500t/a，总产量为 2600t/a,生产企业 10 余家。1985 年以后，行业有一定发展，特别是 1989 年 10 月，南昌化工原料厂从美国 P.P.G 公司引进万吨 级生产线正式投产，使得国产白炭黑产量猛增到 2 万 t/a，厂家 30 余个
21、。近年来，由于国内胶鞋及轮胎工业的发展，特别是沿海地区的旅游鞋行业的发展，刺激了作为橡胶补强剂的白炭黑行业的发展。目前国内生产能力已超过 3.5 万吨/年，加之待建项目总能力估计达 6 万吨/ 年，南吉化工公司（南昌化工原料厂）、江苏连云港和青岛泡花碱厂三家为国内万吨级以上生产厂。2.1.3 氟化氢铵的应用状况氟化氢铵是一种重要的化工原料，主要用作玻璃蚀刻剂、化学试剂、锅炉清洗剂、 发酵工业消毒剂和钢板表面处理剂等。 氟化氢铵在玻璃加工中用量很大，普通透明玻璃可以很容易地用一种氟化氢铵配制的药剂使之毛玻璃化。变换药剂的配方和浓度又可使电视机显像管产生低的镜面反射率。经常受气候影响而发暗的窗玻璃
22、用25% 氟化 氢铵溶液清洗可恢复其透明度。光学透 镜浸于稀氟化氢铵溶液中能提高清洗效率。 在纺织品处理中，氟化 氢铵可用以除去碱洗后残留在织物上的碱性物。它还 可与铁生成无色易溶的氟化铁铵，因此可用来除去织物上的铁锈。 氟化氢铵在冶金工 业中应用广泛，它在较高温度时可与许多金属氧化物或碳酸盐形成复盐。复盐加温又可分解生成纯的金属氟化物，并释放出 NH3 及 HF,从而在稀有金属冶炼方面形成一种独特的工艺路线。氟化氢铵和浓硝酸混配用于不锈钢和钛的酸浸可避免金属的氢脆。金属在磷酸盐钝化、 镀锌前用氟化氢铵浸洗可使表面活化。氟化氢铵也用于硅钢的表面防锈处理。 在采油中，利用氟化 氢铵能溶解硅石和硅
23、酸盐的特性，将含 2氟化氢铵的 15盐酸溶液用于酸化油井的硅质岩层可以恢复濒临废弃油井的采油能力。 用于清洗含有硅酸盐的锅炉结垢，可以恢复锅炉管壁的传热能力。 其他方面，氟化 氢铵还用于木材防腐，白炽灯的生产，用作化学试剂、 发酵工 业的消毒剂和防腐剂等，高纯的电子级氟化氢铵可用于半导体工业。2.1.4 白炭黑的应用状况 白炭黑应用于轮胎橡胶及胶鞋工业系列合成鞋底或胶鞋进行补强,可获得高耐磨、高强度及透明性能。工业制品可广泛用于橡胶输送带、传动带、实心轮胎、碾米滚筒、减振元件等。轮胎业用于橡胶轮胎,用于全钢子午线轮胎。 白炭黑应用于食品牙膏工业系列牙膏工业可作为新型的磨擦增稠材料用于牙膏工业。
24、啤酒业啤酒硅胶是啤酒稳定剂,与硅藻土复配使用,可有效吸附啤酒内有机物,延长啤酒贮放时间。 白炭黑应用于载体填充及油漆消光系列农化制品可作载体填充于农药可湿性粉剂。油漆消光用于油漆涂料工业作为消光剂。吸附助剂用于医药、饲料、食品业,大量吸附原油,起到助流及抗结块作用。触变性增稠用作高效吸附剂,无纺布喷涂,装饰料聚氨漆,乳胶漆等。国内市场白炭黑主要应用比例是：用于胶鞋生产占 45,用于轮胎生产占 16,用于其他浅色橡胶制品生产占 6,用于牙膏生产占 9，用于涂料、造纸领 域占 8。 在塑料中的应用塑料中添加白炭黑,可提高材料的强度、韧性,明显提高防水性和耐老化性。在工程塑料中,利用共混法将气相法白
25、炭黑添加到不饱和聚酯中, 当 SiO2 的质 量分数达到 5%时,试样的耐磨性提高 2 倍,拉伸强度提高 1 倍以上, 莫氏硬度为 29,硬度接近大理石,冲击强 度也大大提高。在环氧树脂中添加质量分数为 3%的气相法白炭黑, 材料的抗冲击强度提高 40%, 拉伸强度提高 21%。若用硅烷偶联剂对气相法白炭黑 进行改性后, 冲击强度可以提高 124%, 拉伸强度提高 30%。用纳 米级白炭黑改性聚酰亚胺,拉伸强度可提高 15 倍, 断裂伸长率提高 3 倍。在通用塑料中,利用气相法白炭黑的高强度、高流动性和小尺寸效应,可提高塑料的致密性、光洁度和耐磨性能。若通过适当的表面改性,则可在增强塑料的同时
26、,对塑料增韧。将气相法白炭黑添加到聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中制成的 SiO2/ PMMA 复合材料, 缺口冲击强度提高 80%以上 ,且光学性能良好。2.1.5 市场需求预测2.1.5.1 氟化氢铵市场需求预测氟化氢铵主要用作玻璃蚀刻剂、化学试剂、锅炉清洗剂、发酵工业消毒剂和钢板表面处理剂等。它是一种产量和用量都较大的无机氟盐，目前国内市场容量在数万吨/年以上。近几年来随着磨沙玻璃容器及装饰灯具等行业的发展，氟化氢铵的市场需求量在不断扩大。由于在铝表面装饰工艺中开始使用氟化氢铵作腐蚀剂，它的市场销售持续增加。无机氟化氢铵产品在国际市场有较大的需求量，液相法技术生产无水氟化氢铵产品有着很好的
27、市场前景。由于大多数的氟化氢铵的生产厂家都在我国的南方地区，而且其所购原料也恰恰大部分来自北方，因此，其原料成本增加，效益明显下降，使得氟化氢铵的产量有很大程度的减少。由于该公司经几年潜心研究，掌握了用稀土焙烧尾气酸生产氟化氢铵的生产技术，价格优势很明显，在市场中占据更为有利的位置。2.1.5.2 白炭黑市场需求预测20 世纪 80 年代初期我国的白炭黑生产厂不到 10 家, 总产量不足万吨。经过 20 多年的发展, 目前我国白炭黑生 产企业已发展有近百家。对其中 35 家主要企业的调查和统计, 年产能力约 35.5 万吨, 产量约 21.9万吨, 产品除满足国内需求外, 出口约 6.6 万吨
28、。2003 年国内产量约 28万吨, 市场需求量 30 万吨。预计 2008 年我国市场对白炭黑的需求量将达到 30 万吨。白炭黑市场用量较大。2.2 产品现状及价格2.2.1 产品现状目前，我国氟化氢铵生产已成规模，国内各生产厂家都有自己的技术服务队伍，针对用户的的不同需求、用途，提供不同规格质量的产品。但国内有些生产厂家，其生产技术水平虽不能与国外先进水平全面相比，但其产品质量与国外相差不是很大。2.2.2 产品价格2.2.2.1 氟化氢铵价格分析目前国内市场氟化氢铵根据其规格不同，市场价格有所波动，基本价格在 60009000 元/吨左右，批发价最低一般在 5500 元/ 吨。表 2-1
29、 为代表性厂家或公司氟化氢铵的规格牌号及价格，参照以上价格，本可行性研究报告中综合考虑各种因素确定销售价格在 6800 元/吨。表 2-1 国内主要厂家近期 产品价格序号 生产厂家 规格牌号 单价 t 备注1 上海多点化工有限公司 98% 83002 济南浩化实业有限责任公司 98% 66003 上海恒然化工有限公司 98% 90004 株洲英东实业有限公司 97% 77005 上海湘云化工有限公司 65006 昆山市富乐化工有限公司 64007 湖南省娄底市元通化工有限公司 98.5% 81008 湖南长沙大鹏实业有限公司 97% 60002.2.2.2 白炭黑价格分析本项目的副产品白炭黑在
30、市场需求不断增加的情况下，呈现不断升温的趋势。市 场价格不断小幅攀升。目前，国内炭黑生产厂家主流出厂价格因白炭黑规格不同价格也呈现不同的价格区间。表 22 为国内白炭黑生产厂家生产的通用白炭黑市场售价。表 2-2 国内主要厂家近期 产品价格序号 生产厂家 规格牌号 单价 t 备注1 上海 跃江钛白化工制品有限公司第一 分公司 通用 55002 浙江更化化工有限公司 通用 60003 山东联科白炭黑有限公司 通用 45004 山东双燕化工有限公司 通用 34005 上海陵尔化工有限公司 通用 45006 上海东建化工有限公司 通用 53007 扬中市天原化工厂 通用 55008 上海孚华实业有限
31、公司 通用 65009 上海冬建化工有限公司 通用 530010 无锡市泽辉化工有限公司 通用 520011 无锡市金鼎隆华化工有限公司 通用 3600本可研报告中白炭黑是生产氟化氢铵的过程中产生的副产品，含有其它杂质的粗产品。由于受到资金等方面因素的影响，尚不能对粗白炭黑进一步精制，故所得副产品为粗白炭黑。在该厂今后发展的过程中、经济效益可观的情况下，可投入资金开发研究提高粗白炭黑纯度的工艺，使副产品白炭黑的纯度达到国家标准。本可行性研究报告中综合考虑各种因素及经市场调研，确定销售价格在 500 元/吨。3 产品方案及生产规模3.1 产品介绍3.1.1 氟化氢铵产品名称：氟化氢铵别名：酸式氟
32、化铵、氟氢化铵英文名称：Ammonium Bifluoride分子式：NH 4HF2分子量：57.04g/mol性质：白色或无色透明斜方晶系结晶，略带酸味。微溶于醇、极易溶于冷水，受热或遇热水即分解，水溶液呈强酸性。比重 1.5,沸点 240，熔点 125.6，在较高温度下能升华，对玻璃有腐蚀性。外观：无色透明结晶体或粒状物。用途：能腐蚀玻璃，对皮肤有腐蚀性。可用作化学试剂、玻璃蚀刻剂（参与氢氟酸并用）、发酵工业消毒剂和防腐剂、由氧化铍制金属铍的溶剂以及硅钢板的表面处理剂，还用于制造陶瓷、镁合金，锅炉给水系统和蒸气发生系统的清洗脱垢，以及油田砂石的酸处理，也用作烷基化、异构化催化剂组分。 3.
33、1.2 白炭黑产品名称：白炭黑英文名：White carbon black分子式：SiO 2nH2O分子量：60g/mol溶解性：不溶于水或普通酸，溶于氢氟酸和苛性碱。性状：白色粉末或颗粒。用途：它广泛用作鞋底、 轮胎、碾米胶辊、 纺织胶圈胶辊、还可用作造纸工业上胶剂、农药载体和防结块剂、牙膏磨擦增粘剂、食品药品添加剂及卫生消防灭火材料。3.2 产品方案3.2.1 氟化氢铵产品方案本项目由包头稀土高新企业生产尾气酸及包头周边有众多化肥厂生产液氨为主要原料生产氟化氢铵。本项目产品氟化氢铵质量要求执行国家标准 HG/T3586-1999工业氟化氢铵的技术要求。表 3-1 工业氟化氢铵 技术指标指标
34、项目优等品 一等品氟化氢铵（NH 4HF2）含量（以干基计） 97.0 95.0干燥减量 3.0 5.0灼烧残渣含量 0.2 0.2硫酸盐( 以 SO2计) 含量 0.1 0.1氟硅酸铵（NH 4）2SiF6含量 2.0 4.01、外观：无色菱形或片状结晶。、包装：塑料编织袋内衬高压聚乙稀塑料袋。3.2.2 白炭黑产品方案利用 19%HF 和 8%H2SiF6 的尾气酸与液氨反应制备氟化氢铵的过程中产生副产品白炭黑。白炭黑为白色无定形微细粉末, 其化学组成为SiO2nH2O。本可研报告所产白炭黑为粗产品，需企业自定企业标准。3.3 原料方案 本项目原料方案是自主研发以包头市多家稀土厂家产出的尾
35、气酸为主要原料。利用该尾气酸不仅原料充足，而且该尾气废酸是稀土行业的废弃物，最主要是变废为宝，治理环境，将有很好的经济及社会效益。 本项目在生产氟化氢胺过程中用氢氟酸与氟化铵反应生成氟化氢铵， 该公司有自产氢氟酸，该原料供应有保障。 生产氟化氢铵的另一种原料 液氨，在包头周边地区有多家化肥生产厂家，所以原料液氨供应充足。3.4 生产规模的确定根据市场调查，目前国内外氟化氢铵产品需求不断增加，就国内每年的消耗量约在数万吨以上，该产品将有非常好的发展前景，并且由于厂址所在地现有极丰富的电力煤炭资源，又是以当地工业产品为主要原料之一，是国家及当地政府积极鼓励发展的产品，故本项目产品方案符合国家产业政
36、策，行 业发展规划和技术政策及产品结构的要求。近年来，国内生产氟化氢铵的生产技术在不断提高，氟化氢铵的产量不断增加，应用领域不断拓展，而又不断寻求新的原料路线和工艺方法，目前基本形成了相当的生产规模。根据市场预测及各股东的集资现状，确定建设规模为：2000 吨/年氟化氢铵。300 吨/年粗白炭黑。4 工艺技术方案4.1 工艺技术方案的选择4.1.1 原料路线确定的原则和依据4.1.1.1 原料路线确定的原则在化工产品的生产过程中，原料的费用占整个产品成本很大的比例。因此，合理的选择原料就显得非常重要了。通常，在选择原料时应遵循如下的原则。1）原料的价格低廉，能保证产品具有较大的利润空间；2）选
37、择的原料能够有充足的供应，不致因原料的短缺而影响生产；3）采用的原料能够保证产品的质量；4）最好能实现物料循环，不产生副产品或少产生废物。4.1.1.2 原料路线确定的依据目前，国内外生产氟化氢铵所用的主要原料为氢氟酸、液氨，但该项目为自主研发用稀土焙烧尾气酸、氢氟酸为自产产品、液氨为外购原料生产氟化氢铵。4.1.1.3 原料路线的确定综上所述，采用稀土焙烧尾气酸、氢氟酸和液氨为原料可以满足原料选择的原则，而且可实现工业废物化害为利，在环保方面具有双重意义和作用。所以，确定选择 尾气酸、 氢氟酸和液氨作 为生产氟化氢铵的原料。4.1.1.4 原料的确定本项目原料方案是自主研发以包头市多家稀土厂
38、家产出的尾气酸为主要原料。利用该尾气酸不仅原料充足，而且该尾气废酸是稀土行业的废弃物，最主要是变废为宝，治理环境，将有很好的经济及社会效益。1）尾气酸该公司自主研发生产氟化氢铵用到的尾气酸来源于包头地区多家稀土企业，此尾气酸由水吸收稀土焙烧尾气所得。其主要成分为 19%的HF、8%的 SiF4 及 73%的 H2O。2）氢氟酸该公司有自产氢氟酸3）液氨在包头周边地区有多家化肥生产厂家，所以原料液氨供应充足。4.1.2 工艺技术概况氟化氢铵合成工艺可以分为直接合成和间接合成，直接合成可分为液相法和气相法，间接合成有氟化铵水溶液脱水制备法。英杰化工自主开发的工艺为液相法。4.1.2.1 液相法反应
39、原理: NH3+2HF NH4HF2制法及工艺:在铅或塑料容器中，投入定量 40%氢氟酸，在搅拌下缓慢通入氨气，使之充分反应。在容器夹套中用冷水冷却。操作中随时用刚果红试剂测定，至试剂刚呈棕色为终点停止通氨。将反应液蒸发浓缩至液面呈现结晶膜为止，然后冷却结晶，离心分离，制得氟化氢铵成品。4.1.2.2 气相法反应原理: NH3+2HF NH4HF2制法及工艺：气化的将无水氟化氢气化后和氨气以 21(mol)的比例分别导入气相反应器中进行反应，反应温度保持在 250左右。反应得到的高温氟化氢铵气体经喷嘴在凝华器中与大量干燥的冷空气急剧混合，迅速冷却形成粉末状固体颗粒，经旋风分离器收集产品。空气经
40、冷却后循环使用。工艺 流程图见图 4-1。图 4-1 气相法工艺流程示意 图4.1.2.3 氟化铵水溶液脱水制氟化氢铵将氟化铵溶液与循环母液混合，在温度 130,真空度 3340kPa 下蒸发，得到熔融物。将熔融物于 6080的水中重新溶解、过滤除去杂质。滤液冷却到 25再过滤。产物在过滤器上用 6090的热空气于负压下进行干燥。生成的 NH4HF2纯度99%, 母液循 环使用。蒸发出来的 NH3 可回收再用于制备 NH4F。4.1.2.4 英杰化工液相法合成氟化氢铵将尾气酸与液氨在反应罐内混合，在常温下反应生成氟化铵溶液。沉淀分离得到粗白炭黑，上层清夜打到蒸发器，蒸发的同时加入氢氟酸反应生成
41、氟化氢铵。4.2 工艺流程和消耗定额4.2.1 反应原理1） SiF46NH 3 2HF2H 2O 6NH4FSiO 22） NH3+HF NH4F 3） NH4F+HF NH4HF2 4.2.2 全厂工艺流程简述原料尾气酸由隔膜泵从原料罐打入搅拌式反应釜中，同时将液氨通入反应釜，在反 应釜中搅拌、中和约一小时左右完成中和，为使反应完全，NH3 冷却 AHF 反应FAN 凝华 分离 成品FAN 参加反应的液氨应过量，在反应综合液 PH=8 的条件下生成白炭黑和NH4F 的混合料，然后将反应料排入澄清池自然沉降 24 小时后将料液中沉淀于沉淀池底部的白炭黑与含少量清夜的混合物用泥浆泵抽送至压滤机
42、过滤分离得固体粗白炭黑，清夜重新返回澄清池，澄清池上层的清夜用清夜泵送至清夜池，清夜通过管路与蒸发器相连在蒸发器负压的作用下自动吸入蒸发器，同时加入 20%的 HF,反应 生成 NH4HF2 同时蒸发掉溶液中含微量 NH3 的水蒸汽后，溶液变为温度较高的 NH4HF2过饱和溶液，从蒸发器底部出料口放入小车内自然冷却 24 小时后随着温度的降低，NH4HF2 由于溶解度 变小而析出大量结晶，用离心机分离所得固体即为产品 NH4HF2，滤液进入滤液池后重新打入蒸发器蒸发。整个过程产生的冷凝氨水定期外售，生产的产品 NH4HF2 含水率3，SiO 26。流程图见图 42。尾气酸液氨 清夜 图 42
43、工艺流程图反应罐澄清池蒸发合成真空系统过滤机冷却氢氟酸分离成品 NH4HF2清夜白炭黑4.2.3 全厂物料平衡方案以 1 吨氟化氢铵为基准，全厂物料平衡如图 4-3 所示：图 4-3 全厂物料平衡 简图4.3 自控技术方案4.3.1 自控水平和主要控制方案为了使生产平衡、安全、便于管理，自控仪表主要是岗位就地设置，控制仪表按工艺过程集中在相应的工段内，以便于检测、控制和操作。本项目是一较小型企业，自控水平及控制方案在满足生产的前提，尽量采用简单易行、安全可靠并便于操作的常规检测仪表，测控系统及故障保护系统。4.3.2 仪表类型的选择现场仪表种类和型号的选择应尽可能减少品种，以利于备品备件的采购
44、及维护。4.3.2.1 温度测量仪表 就地温度测量 一般选双金属温度计 集中温度测量 选分度号为 Pt100 铂热电阻 热电阻应符合 IEC751 标准或选用热电偶 分度号根据工艺条件选择，热电尾气酸 1.67 吨蒸 发合 成 澄清池 反应罐液氨 0.37 吨NH4HF2 1.00 吨HF1.75 吨SiO20.15 吨 H2O 2.64 吨偶应符合 IEC584 标准4.3.2.2 压力测量仪表 就地压力测量 一般选弹簧管压力表，对腐蚀性较强的介质应选用隔膜压力表 集中压力测量 均选用电子式仪表，二线制、420mA DC 标准信号。压 力和差压变送器均为智能型变送器4.3.2.3 流量测量仪
45、表一般选用孔板配差压变送器，对腐蚀性的介质选电磁流量计。根据工艺介质测量要求也可选用其它类型流量仪表。对于原料和成品的流量测量使用高精度的流量仪表，气体流量应加温度和压力补偿。4.3.2.4 液位测量仪表一般液位测量选用差压式仪表，对腐蚀性的介质选用法兰式差压仪表，根据工艺要求也可选用其它类型液位计，储罐类选用浮标液面计。4.3.2.5 固体物料一般用地衡式计量。4.3.3 仪表防护电子/电气仪表应满足相应区域的防爆等级。遵循 GB5005892爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的要求。电子控制系统应是本安型，以确保在危险区域与非危险区域电气的隔离。现场安装的电子/电动仪表应为全天候，符合 I
46、P54（IEC529）或以上等级。以满足 现场气候条件要求。4.3.4 仪表信号：420mA DC4.3.5 仪表供电仪表电源由电气专业提供双回路 220V 50HZ 交流电。DCS，PLC 和一些重要现场仪表电源应由 UPS（不间断电 源装置）提供 220V 50HZ 交流电源。现场电子式仪器变送器采用 24V DC 电源，可由 DCS 系统提供。UPS 应配用高性能蓄电池，蓄电池容量应考 虑 30 分钟备用时间。4.4 主要设备的选择本项目设备选型按 2000 吨/年氟化氢铵生产能力计算，生产天数按330 天计，全年按 8000 小时计。本项目主要设备有蒸发器、反应罐、过滤机、离心机，环保
47、设施、辅助设施等。选 用的主要设备一览表见表 41。表 4-1 主要设备一览 表操作条件序号设备名称 规格型号 温度（） 压力（MPa） 容积（M3） 物料 数量 材质1 水池 常温 常压 300 水 1 座 砼2 酸储罐 30002000 常温 常压 15 尾气酸 4 台 PP3 液氨储 罐 常温 1.6 100 液氨 1 台 16MnR4 反应釜 12001500 常温 常压 1.5 中和液 6 台 PP5 澄清池 800050003000 常温 常压 100 中和液 2 台 砼PP6 过滤机 HOL3-1000 常温 常压 白炭黑 沉淀 1 台 组合 件7 清液池 80005000300
48、0 常温 常压 100 中和液 1 台 砼PP8 蒸发器 SWZ1350-5 60-70 常压 氟化氢铵溶液 2 台 组合 件9 离心机 SS1000 常温 常压 氟化氢铵溶液 4 台 组合 件10 冷凝器 60-70 常压 氨溶液 2 套 组合 件11 结晶机 SGJ-400 常温 0.3MPa 氟化氢铵溶液 3 台 组合 件4.5 标准化本项目为自主研发的新技术，具有一定的创新性，但各生产单元是较成熟的工艺，采用的大部分设备为非标设备，从结构形式上有反应器、换热器、贮罐等，由于有较强腐蚀性， 设备均需内衬非金属材料或防腐材料。对压力容器设计制造应遵循压力容器安全技术监察规程、 钢制压力容器
49、、 钢制管壳式换热器、 钢制焊接常压容器技术条件及防腐规范，对设备上的法兰、封头、人孔、 视镜、液位计、工 艺管道、管件、等零部件，采用国家或部颁标准。5 原材料、辅助材料及燃料的供应5.1 原材料供应5.1.1 主要原料的品种、规格、年需求量、来源及运输条件本项目主要原料氢氟酸来自自产稀土高新企业。由于稀土企业生产过程中产生大量氢氟酸和氟硅酸混合废酸，所以本厂生产原料成为优势资源。包头 市周边地区也有多家化肥厂生产厂家，所以原料液氨来源也比较丰富。主要原料的需求量、来源、运输条件见表 5-1 。表 5-1 主要原料情况一 览表序号 物料名称 规格 年用量（吨） 来 源 运输条件HF 19 632.7H2SiF6 8 266.41 尾气酸H2O 73 2430.9华美稀土厂汽运2 液氨 100
