离子膜经济技术研究

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1国外离子膜制碱的发展概况

由于离子膜法制碱技术具有比较大的优势,因此该项技术自诞生以来就得到了快速发展。1987年,离子膜制碱占世界烧碱总产量的10%,1990年上升到18%,1993年达到23.6%,1997年达到30%。预计到2005年,离子膜法制碱将占世界烧碱总产量的40%。离子膜法制碱在能源费用较高的地区发展更加迅速。如亚太地区1995年的离子膜法烧碱已经占该地区全部烧碱总产量的67.5%。在日本,1999年,几乎全部的烧碱都是离子膜碱。由于国际上离子膜制碱的快速发展,促使相关的技术和设备公司加紧研究和开发离子膜法制碱的成套技术和设备,并大举向世界市场扩张。至2000年,国外8家拥有离子膜法制碱成套技术设备的公司已经有7家登陆中国大陆市场。过去因为价格太高而无法进入中国的德国伍德公司,也采取策略,与意大利迪诺拉公司成立合资的伍迪(Uhdle-DeNo-ra)公司,降低技术和设备的销售价格,于2001年成功登陆中国。这样,中国的氯碱生产行业已经被国际上的全部8家拥有这项技术和设备的公司打开了大门。

2国内离子膜制碱的发展概况

10多年来,我国的氯碱生产技术得到了快速发展。1986年6月,我国第一套从日本旭化成公司引进的离子膜法制碱装置在甘肃盐锅峡化工厂投产。此后,黑龙江齐齐哈尔化工厂、上海天原化工厂、天津大沽化工厂、北京化工二厂等厂家也陆续开始引进国外成套技术和设备,至1988年全国已具备10×104t/a离子膜法烧碱的生产能力。从1999年开始,全国氯碱企业进行了新一轮的烧碱扩产潮,到2004年,离子膜法烧碱产量约占全国烧碱总产量的35%,未来5年内仍将有不少氯碱企业拟建离子膜法烧碱生产装置,预计“十一五”末期离子膜法烧碱将占全国烧碱总产量的45%左右。目前,我国通过消化引进技术已经具备了制造离子膜法制碱的关键设备———电解槽的能力,但还没有形成标准化的成套离子膜制碱生产技术和装备。离子膜制碱的另一关键配套产品———离子膜则被美国杜邦、日本旭化成和旭硝子三家公司所垄断,全部离子膜都需要从国外进口。2004年下半年,有关离子膜的研发技术正式列入国家“863计划”,预计在不久的将来,氯碱企业就可以用上价廉物美的国产离子膜了。

3江汉盐化工烧碱产能扩大的可行性分析

3.1市场需求分析

目前湖北省离子膜烧碱生产厂家仅有江汉盐化和宜化集团两家,年产量合计只有10×104,t离子膜烧碱在湖北处于供不应求状态。江汉盐化工总厂自投产以来,高质量的产品在客户中树立了良好的形象,已经在湖北、湖南、安徽、江西、上海等省市建立了一批需求稳定的用户。尤其是在江汉油田整体加入中国石化集团以后,与集团内部的有关厂家建立了良好的关系,出现了供需双赢的形势,有关厂家要求我们提供更多的产品。

3.2配套装置分析

江汉盐化工氯碱装置的上游原料是自产的精制盐,这一点与国外的许多氯碱企业相同,却是国内许多氯碱厂所不具备的。用精制盐制碱可以为电解槽输送稳定和优质的精制盐水,有利于延长离子膜的使用周期、降低电解电耗、减少盐泥排放、提高生产效率。同时我厂原有的化盐、盐水精制、氯气处理、氢气处理、冷冻、空压、氯气液化等配套装置中,部分具有富余能力,经过适当改造就可以满足扩建2×104t/a烧碱的要求。

3.3投资金额分析

通过对配套装置改造费用、电解主体装置投资额进行分析测算,江汉盐化工扩建2×104t/a烧碱的总投资可以控制在3000万元以内,每万吨烧碱的投资不多于1500万元。此外,多年来江汉盐化工培养出了一支熟悉技术、善于管理的干部队伍,他们认真研究离子膜电解工艺技术,根据实际情况精细测算、严格管理,也可以大大地控制住投资。由此可见,江汉盐化工扩建2×104t烧碱的投资优势非常明显。

4烧碱扩建工程的实施情况

2×104t离子膜烧碱扩建工程于2004年2月6日开始土建施工,2004年3月15日设备、管线开始安装,2004年5月28日安装完成,主体装置经过管线吹扫、试压、试漏,电器、仪表调试,清水联运等步骤,于2004年6月14日投料试运一次成功,生产出了质量合格的离子膜烧碱。该工程仅用4个月时间就完成项目改造,创造了国内同类装置施工的最新、最好记录,而且投资总额控制在3000万元以内,受到了同行专家的好评。目前扩产装置正在进行试生产。在项目实施过程中,主要做了如下工作:

4.1认真审核图纸、确保设计最优

氯碱扩建工程的施工图包括平面布置图、工艺流程图、安装详图三大部分。由于设计单位对我厂现场情况不太熟悉,因而给出的图纸与现场实际有一定的偏差。为此技术人员认真审核每一份图纸,多次与设计单位进行沟通,确保设计方案与我厂实际情况一致。例如在平面布置图设计中,设计单位给出的电解厂房内行吊轨道顶标高为11m,而我厂利用的是原固碱厂房,行吊轨道顶标高只能提高到9.6m,如果按照设计单位的要求,需要掀掉固碱厂房房顶,这样就会增加一笔额外的费用。为了解决这个问题,项目组技术人员通过对吊装物、吊装空间进行实际测量,发现行吊轨道顶标高9.6m完全可以满足吊装要求,便及时向设计单位通报,更改了设计,避免了不必要的投资。与此同时,我厂技术人员根据多年丰富的离子膜电解生产经验,将电解槽阴阳极循环泵由管道泵改为卧式离心泵,将进口控制系统改为国产DCS,严格计算、精心选择电机功率,同设计单位提供的参数相比,整个装置的电机功率减少了20kW,仅此几项即降低投资100万元,每年节省电费7万元。

4.2精打细算、精心组织、尽力节省工程投资

我厂2×104t烧碱扩建工程建设之时,适逢国内钢材、水泥等原材料价格普遍上涨,而我们仅有的有利条件是电解厂房不需要新建。面对严峻形势,项目组通过严格按计划使用资金,研究减少投资的途径,尽量减少施工开支,降低施工成本等有效措施来控制投资,取得了明显的成效。具体做法有:

4.2.1能利用的旧设备、旧材料尽量利用

在新建装置中,精盐水罐、纯水罐利用的是我厂原有的旧罐;树脂塔后调节阀利用的是原3.3×104t装置的LV-1951阀;变压器检修轨道利用的是从固碱厂房拆下来的行吊轨道;厂房内管架、支架利用的是从外厂抵债回来的旧钢材;厂房内的主行吊利用的是稍加改进的原固碱厂房内行吊。这些旧设备、旧材料的利用,共为该工程节省投资近50万元。

4.2.2严格执行招投标制度,保证投资控制在计划之内

盐化工总厂2×104t/a烧碱扩建项目计划投资3000万元,其中各类物质(主体设备、备品备件、原辅材料等)采购金额为2500万元左右。为最大限度地节约采购资金,总厂专门成立了由相关部室人员和厂领导组成的招标委员会,规定金额超过5万元的物质采购必须进行招标。据工程竣工后统计,此举共节约采购资金近200万元,保证了总投资控制在计划之内。

4.2.3强化施工监督、减少施工开支、降低施工成本

项目组在施工队伍中坚持先算帐、后干活的原则,并充分发挥技术人员的作用,做好施工准备,编制好施工方案,寻求最佳、费用最低的施工作业途经,力求技术降耗,尽量避免重复施工和返工现象的发生;在材料的领用过程中,坚持谁领用谁登记谁负责的原则,而且规定施工队必须每天向项目组相关负责人汇报材料的使用情况,有效地杜绝了施工单位浪费材料的情况发生,节约了施工费用。

4.3优化现场管理、严把施工质量安全关

在2×104t烧碱扩建工程施工现场,有时不同的施工队会出现交叉作业的现象,为保证施工质量和安全,项目组进行了周密的安排,制定了严密的措施:(1)钢管、钛管、塑料管、贮罐、机泵、仪表、电器等的安装由专门的技术人员负责,保证各安装现场均有项目组人员监督;(2)严格控制进场材料、设备的质量,严禁“三无”产品进入施工现场,为确保工程质量创造了条件;(3)施工过程中,严格执行“三检制”,施工单位、项目组、监理公司的现场监督及实施的质量否决制和每周四的质量讲评会,使工程质量时刻处于受控状态之中;(4)〗做好施工队伍的安全教育工作,发现违章操作现象及时提出批评,甚至不惜停工处理,以确保工程施工安全;(5)坚持每天对施工单位进行例行安全检查,发现隐患,责令其立即整改;在严格的措施和制度的保证下,整个工程施工期间没有发生一起安全事故,管线试压、试漏全部合格,为投料试车一次成功提供了充分的质量保证。

5经济效益分析

2×104t烧碱扩建项目完成后,每年因此产生的经济效益为:①新增烧碱产量2×104t/a,按1400元/t计,新增销售收入:2×1400=2800万元/a②新增氯气产量1.84×104t/a,按1500元/t计,新增销售收入:1.84×1500=2760万元/a③年用盐3.2×104,t按300元/t计,用盐成本为:3.2×300=960万元/a④吨碱电耗2400kw.h,电价按每度0.412元计,用电成本为:2×2400×0.412=1978万元/a⑤该工程总投资为3000万元,折旧按8年提取,则折旧费用为:3000÷8=375万元/a⑥离子膜寿命按3a/批计,每批膜换膜费用约为400万元,则年摊销为:400÷3=133万元/a⑦维修费:80万元/a⑧人工费:该工程投产后,新增员工20人,按人均工资及附加2万元/人年计,人工费为:20×2=40万元/a。以上合计综合效益为:①+②-③-④-⑤-⑥-⑦-⑧=2800+2760-960-1978-375-133-80-40=1994万元/a即不计贷款利息,本项目的利税达到1994万元/a,效益比较可观。6结束语江汉盐化工总厂在仔细分析了国内外氯碱发展状况的基础上,结合本厂自身实际,以最短的时间、最少的投资进行了2×104t烧碱扩建工程,实现了装置产能的扩大,创造了国内同类装置施工的最新、最好记录,取得了良好的经济效益。同时该工程的成功经验对国内其它类似厂家的改、扩建具有很好的借鉴作用。