硫酸钠过氧化氢加合物生产新技术可行性研究报告(优秀可研).doc

归档资料，核准通过。未经允许，请勿外传！硫酸钠过氧化氢加合物生产新技术可 行 性 研 究 报 告扬州大学化学化工学院2006年10月28日过氧化氢加合物生产新技术可行性研究报告（摘要）硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物（又称固体双氧水）是一种新型的精细化工产品，具有漂白、杀菌、消毒等作用，并且氧化性能温和，无毒、无公害，在国外已得到广泛应用。特别是作为一种中性、无毒的洗涤助剂，比碱性过氧化物（如过碳酸钠、过硼酸钠、过磷酸钠等）显示出更多的优越性，其生产成本更低、储存和运输更加方便稳定、氧化性能更加安全温和、使用效果和环保性能更好、应用领域更加广泛。 我国硫酸钠和氯化钠资源十分丰富。以硫酸钠和氯化钠为原料生产稳定的中性洗涤助剂硫酸钠过氧化氢氯化钠的加合物，为硫酸钠和氯化钠资源的高效综合利用、生产高附加值的精细化工产品开辟了一条新途径、新思路，拓宽了过氧化氢加合物的应用领域。据权威部门统计，我国仅洗涤行业每年就需过氧化氢加合物20万吨，且随着洗涤行业的发展，过氧化氢加合物的需求量会进一步增加。因此，开发生产该产品，推广其在工业部门中的应用，具有显著的经济效益和社会效益，市场前景极为广阔。硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物传统的制备方法是将Na2SO4（NaCl）首先溶解在一定浓度含有特定稳定剂的双氧水中，然后加入一定量的NaCl（Na2SO4），经结晶分离得到硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物晶体。但是，用此方法制备硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物时，H2O2的利用率较低，仅为28%，大部分双氧水不易循环使用。鉴于硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物传统的制备方法中，双氧水的利用率不高。我们在参考国内外文献的基础上，对其制备方法进行了改进，开发了利用工业双氧水（30%或27.5%）、工业硫酸钠和工业盐两步法制备硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物的新工艺。整个过程可分两步进行，第二步利用第一步的母液，稳定剂一次加入，最终母液中H2O2的浓度可降至6%以下，H2O2的利用率可提高到6570%。我们利用此工艺进行了30%的双氧水的规模放大实验，掌握了放大效应，得到了许多重要参数。此工艺已通过有关专家鉴定，居国际先进水平。 本项目设计生产规模为年产1000吨加合物，项目总投资80万元，其中固定资产投资50万元，铺底流动资金30万元。项目达产后年产值340万元，净利润为126万元，投资回收期8个月。本项目具有投资小、利润高和资金回收快等特点，适合具有硫酸钠和氯化钠资源优势的企业作为新上项目投资。目 录1 项目的背景和必要性2市场预测2.1医药卫生行业的应用2.2洗涤剂行业的应用2.3纺织、造纸等轻工领域的应用2.4化妆品领域的应用2.5农业领域的应用2.6环保领域的应用2.7食品领域的应用2.8其他领域的应用3 技术先进性及成熟性3.1 加合物的的性质3.2加合物的结构3.3加合物的稳定性3.4加合物的传统的制备方法3.5本技术的先进性与特点3.6产品规格3.7产品的包装储存3.8生产工艺流程图4 主要原辅材料、数量及来源5项目实施总体方案5.1 项目实施目标5.2 项目方案设计5.3 项目人员构成5.4 “三废“与环境保护5.5 项目实施过程中的安全卫生6 投资概算7 财务分析7.1 生产成本构成7.2 各项财务指标分析7.3 盈亏平衡分析7.4 内含报酬率50%7.5 投资回收期8 综合评价结论1 项目的背景和必要性硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物（又称固体双氧水）是一种新型的精细化工产品，具有漂白、杀菌、消毒等作用，并且氧化性能温和，无毒、无公害，在国外已得到广泛应用。特别是作为一种中性、无毒的洗涤助剂，比碱性过氧化物（如过碳酸钠、过硼酸钠、过磷酸钠等）显示出更多的优越性，其生产成本更低、储存和运输更加方便稳定、氧化性能更加安全温和、使用效果和环保性能更好、应用领域更加广泛。目前，洗涤剂与清洗剂市场己经发展成为工业品市场的一个重要分支，每年洗涤剂和清洗剂的消耗量非常大，以美国为例，仅家用洗涤产品年销售额就高达4.5亿美元。为了提高洗涤产品的漂白效果，通常在其中加入一定量的漂白剂。由于过氧化氢本身的氧化性能温和，对一些动物纤维、织物纤维没有破坏作用，若将其添加在洗涤剂中，不仅能起到漂白作用，而且还具有杀菌、消毒等功能。但因其固有形态和在碱性环境中不稳定、易分解诸特性，致使在洗涤剂领域中的实际应用受到了限制。随着全社会环保意识的日益增强，无磷洗涤剂越来越受到人们的重视。作为磷系洗涤剂和液体过氧化氢的替代产品应运而生，许多碱性过氧化物就被用作洗涤助剂，如过碳酸钠（Na2CO31.5H2O2）、过硼酸钠（NaBO2H2O23H2O）以及过氧化氢焦磷酸钠（Na4P2O7H2O2）等。但是这些碱性过氧化物的水溶液呈强碱性，对丝织品和天然纤维等物质就不适应；生产成本偏高，储存稳定性较差；与现在使用的洗衣粉组分相容性不佳，如把过碳酸钠添加到洗衣粉中，会由于洗衣粉的含水量高以及一些可以引起过碳酸钠分解的组分或杂质存在，而造成过碳酸钠分解，出现过早释氧而胀袋的现象。硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物与上述碱性过氧化氢加合物不同，它以无水固体形式存在，稳定性很好。实验证明：在300C的情况下密封保存，有效期可达一年以上。若在室温下更可长时期存放和使用。由于过氧化氢在中性或微酸性体系中比在碱性体系中要稳定得多，硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物水溶液的pH值为68，接近中性，故此加合物溶于水时，生成的过氧化氢较稳定。因此作为洗涤助剂比过碳酸钠、过硼酸钠等显示出更多的优越性。我国硫酸钠和氯化钠资源十分丰富，以硫酸钠和氯化钠为原料生产稳定的中性洗涤助剂硫酸钠过氧化氢氯化钠的加合物，为硫酸钠和氯化钠资源的高效综合利用、生产高附加值的精细化工产品开辟了一条新途径、新思路，拓宽了过氧化氢加合物的应用领域。据权威部门统计，我国仅洗涤行业每年就需过氧化氢加合物20万吨，且随着洗涤行业的发展，过氧化氢加合物的需求量会进一步增加。因此，开发生产该产品，推广其在工业部门中的应用，具有显著的经济效益和社会效益，市场前景极为广阔。2市场预测 硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物是固体双氧水的一种理想形式，是新一代环保型化学品。它易溶于水，遇水释放出原子氧，具有漂白、杀菌、消毒、助洗等功能。根据需要可配制成不同浓度的水溶液，因其氧化性能温和、无毒、无公害、中性，水溶液稳定，使用安全方便，故比目前广泛使用的双氧水、过氧乙酸以及其它碱式过氧化物（如：过碳酸钠、过硼酸钠、过磷酸钠等）具有更多的优越性，也是这些过氧化物最理想的新型替代品。目前国外己广泛应用于纺织、造纸、洗涤剂、化妆品、医药卫生等工业部门。2.1医药卫生行业的应用硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物遇水能释放出活性氧，具有快速高效杀菌、消毒功能，且使用浓度低，和其他固体过氧化物相比具有稳定性高，溶于水后呈现中性，消毒后无任何残余毒性，是一种高效安全、使用方便的固体消毒剂，可替代过碳酸钠、过氧乙酸、液体过氧化氢等消毒剂，在国外医药卫生行业已被广泛采用。在国内医药卫生行业也有着巨大的潜在市场。2.2洗涤剂行业的应用 我国洗涤剂年产销能力在200万吨以上，若按照10的添加量，年需求硫酸钠过氧化氢-氯化钠加合物的量就可达20万吨以上。国外产品使用该类加合物的添加量高达20以上。 Nakagawa等将该加合物用于洗涤剂中，配方如下所示： 表1 洗涤剂配方1物质名称质量分数，硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物50四乙酰甘脲5十二烷基硫酸钠5硫酸钠30三聚硫酸钠10表2 洗涤剂配方2物质名称质量分数，硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物20酞酐5硫酸钠70聚氧乙烯（15）壬基苯基醚5表3 洗涤剂配方3物质名称质量分数，硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物60四乙酰基乙二胺10焦磷酸钠20硫酸钠10 随着我国人民生活水平的逐步提高以及环保意识的不断加强，高效无刺激的高档洗涤剂已逐渐成为人们的首选产品，特别是人们的衣着水平越来越高，纯棉、毛料、真丝已成时尚。这就要求洗涤剂不仅能去油污、去尘，洗后留香长久，而且还能增白、杀菌、消毒，对织物无伤害，对皮肤无刺激。目前在洗涤剂中广泛使用的过碳酸钠、过硼酸钠等碱性助洗剂是无法满足上述要求的。而以硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物为助剂的新一代洗涤剂，不仅能使洗涤剂呈中性、无刺激、不伤皮肤，还能使洗涤剂的稳定性大大提高，洗涤效果会更好，可以满足人们对洗涤剂的更高要求。 据文献报道，国外以该类加合物为助剂的新型洗涤剂投放市场后很受欢迎，因该类洗涤剂不仅比目前国内广泛使用的洗涤剂性能更优良，而且具有很高的安全和稳定性，洗涤过的高档衣物如真丝品、毛料及尼龙等化纤织物不褪色、不变形、不变黄，还具有很好的柔软性。2.3纺织、造纸等轻工领域的应用 以硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物为主要成份配制的各种漂白剂，在纺织、造纸、化妆品等工业方面有着广泛的用途。如净洗剂、漂白剂（化纤及棉纺织品的漂白、纸张漂白）等，目前国外已在大量应用。2.4化妆品领域的应用 硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物在化妆品领域有很高的应用价值，如作牙膏及牙齿美白剂、皮肤杀螨增白剂、染发氧化剂等。牙齿美白不仅要求美白的效率高，还要求安全无刺激性。该加合物用在牙膏中，不仅能对口腔起到消毒杀菌作用，还能有效减少龋齿，清除口腔异味；在美发产品中，以往的染发氧化剂均不够稳定，对皮肤的刺激性又较大，使用和储存都很为不便。而以该加合物配制的染发氧化剂，既无刺激性，稳定性又能大大提高；该加合物用于皮肤化妆品中，其逐步释放的活性氧不仅能对皮肤起到杀菌除螨效果，还能使皮肤增白，特别是无任何刺激性。2.5农业领域的应用 该加合物在农业上除了可以作为土壤增氧剂、水稻根部供氧剂、种子处理剂、杀菌剂、水果和蔬菜保鲜剂、残留农药清除剂外，还可用作肥料添加剂、果蔬催熟剂、家畜饲料添加剂等；在水产养殖业中，因其能在水中长时间释放出氧气，不仅可以改善鱼塘的水质和环境，增加水中的含氧量，还能起到杀菌灭藻的作用；在水产运输中，该加合物是一种优良供氧剂，既对水质无污染，又能持续均匀的供氧，而且成本低、使用方便。2.6环保领域的应用 用硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物处理废水，不仅能消除水中的氨气、醛味、硫化氢等异味，而且色度祛除率也很高。在中药脱色、城市终水回用、工业废水处理等方面应用前景非常好且无二次污染。2.7食品领域的应用 该加合物不仅是一种高效安全的水果、蔬菜保鲜剂、残留农药清除剂，还可用作食品储存的防腐保鲜、面粉的增白、豆芽促生、除味和口香糖添加剂等。2.8其他领域的应用硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物在其他领域的应用前景也很广阔，如建筑、冶金、矿山、高分子材料等。由于液体过氧化氢性能不稳定，不便于储存、运输，而该加合物除具备双氧水的各种性能和用途外，还克服了双氧水的缺点，作为一种理想的固体双氧水，其开发应用前景极为广阔，全国总计潜在市场容量可达50万吨以上。3 技术先进性及成熟性3.1 加合物的的性质硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物是一种中性、无毒的氧系洗涤助剂，分子式为:4Na2SO42H2O2NaCl，过氧化氢的质量分数为9.79%。由于4Na2SO42H2O2NaCl是一种过氧化氢加合物，同时具有硫酸钠和过氧化氢的双重性质，当其溶于水时，释放出的原子氧具有漂白、杀菌和消毒作用。由于硫酸钠是洗涤剂的主要成份之一，4Na2SO42H2O2NaCl的生产成本较过碳酸钠低，故作为洗涤助剂，4Na2SO42H2O2NaCl显示出明显的优越性,应用领域较过碳酸钠和过硼酸钠广，可替代目前使用的洗涤助剂过碳酸钠或过硼酸钠。3.2加合物的结构硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物为笼形结构。H2O2分子嵌入在SO4-O原子形成的笼中，Na+离子没有特定的配位数，89的Na+离子在变形八面体排列中均被5个氧原于和一个氯离于所包围，第9个Na+离子被四方棱柱排列的氧原子包围。从整体上来看，Na+离子、SO42离子、CI-离子的排列及配合作用仅能形成与H2O2分子大小相匹配的笼。因此笼形结构的硫酸钠过氧化氢氯化钠是比较稳定的。3.3加合物的稳定性硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物的热分解温度为453.2K，较其它几种过氧化氢加合物的分解温度高得多，具有较高的热稳定性。各种过氧化氢加合物的分解温度如表4所示。表4 不同过氧化氢加合物的热分解温度过氧化氢加合物分解温度，KNa2SO4mH2O2nH2O336.2Na2CO31.5H2O2393.24Na2SO42H2O2NaCI453.2CO(NH2)2H2O2365.8活化剂五乙酸葡萄糖酯与不同的过氧化氢加合物按质量比20：80混合，将粒度大于60目的混合物，在温度313K和相对湿度80的条件下放置一个月，残余的活性氧参见表5。 表5：乙酸葡萄糖酯与不同的过氧化氢加合物混合的实验结果过氧化氢加合物初始活性氧质量分数/一个月后活性氧质量分数/活性氧的残余率，4Na2SO42H2O2NaCI3.442.2465Na2CO31.5H2O211.6000NaBO2H2O23H2O8.3500Na4P2O7H2O24.2500CO(NH2)2H2O213.3000Na2SO41/2H2O23.9800由表4和表5可以看出，硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物不仅具有较高的热稳定性，而且与活化剂五乙酸葡萄糖酯混合时亦表现出较高的稳定性。这是由于该加合物为笼形结构，H2O2分子嵌入在SO4O原子形成的笼中，保护着H2O2分子，因此其稳定性较高。3.4加合物的传统的制备方法硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物传统的制备方法是将Na2SO4（NaCl）首先溶解在一定浓度含有特定稳定剂的双氧水中，然后加入一定量的NaCl（Na2SO4），经结晶分离得到硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物晶体。但是，用此方法制备硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物时，H2O2的利用率较低，仅为28%，大部分双氧水不易循环使用。3.5本技术的先进性与特点鉴于硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物传统的制备方法中，双氧水的利用率不高，我们在参考国内外文献的基础上，对其制备方法进行了改进，开发了利用工业双氧水（30%或27.5%）、工业硫酸钠和工业盐两步法制备硫酸钠-过氧化氢-氯化钠加合物的新工艺,整个过程可分两步进行，第二步利用第一步的母液，稳定剂一次加入，最终母液中H2O2的浓度可降至6%以下，H2O2的利用率可提高到6570%。我们利用此工艺进行了30%的双氧水的规模放大实验，掌握了放大效应，得到了许多重要参数。此工艺已通过有关专家鉴定，居国际先进水平。3.6产品规格表6 加合物产品的质量指标项目 指 标一等品二等品过氧化氢（H2O2 ），%， m/m 9.08.53%水溶液的pH值6767稳定度，% 9595水分，% 2.02.0堆密度，g/ml6.06.56.06.53.7产品的包装储存产品采用25、50、100公斤衬塑编织袋包装，使用时避免与眼睛及皮肤直接接触；产品在阴凉、通风、干燥条件储存，避免曝晒。3.8生产工艺流程图两步法制备硫酸钠过氧化氢氯化钠加合物的工艺流程示意图如下： 4 主要原辅材料、数量及来源按生产1吨加合物产品计算，所需的原材料如下： 表7 原材料成本序号名称消耗定额（t/t）单价（元/t）总费用（元/t）1工业无水硫酸钠0.854704002工业氯化钠0.176400713双氧水（30%）0.47110705044助剂0.0013720002.74小计978注：以上价格均按不含税价计。 表8 动力成本序号名称消耗定额 / t单价（元）总费用（元/t）1水5t/t3152电10kw.h/t0.663汽1t/t8080小计1015项目实施总体方案5.1 项目实施目标以该工艺技术为平台，采用国产先进的设备装置，组建高科技型企业，使公司实现年产销1000吨加合物产品的目标。5.2 项目方案设计（1）厂房面积、分类及要求：本项目实施方案按年产1000吨加合物的生产规模设计；建议厂房及设备条件应适应现代化的规模要求，力求现代化、标准化、规模化。A、 动力车间：用于为工厂生产提供动力热源和变电设备。B、 生产车间：主要设备为反应器、溶解槽、干燥器、过滤设备和蒸发器等。C、 库房：用于原材料和成品的存放。表9 各类厂房规划面积如下名称建筑面积，m2 标准要求费用，万元生产车间100标准工房，主厂房高度6米 6检测中心30标准工房 2原材料库房50 标准工房 3成品库房50 标准工房 3办公用房100 标准办公楼 6总计330 20（2）主要设备及投资估算 表10 主要设备及投资序号名称尺寸、型号数量参考价格（万元）备注1溶液槽15不锈钢2夹套搅拌反应器163过滤装备板框压滤机或转筒真空过滤机16可选择常规过滤设备4干燥器18气流干燥或三合一型5蒸发器15常规注：设备投资共计：30万元。（3）辅助设施A、给、排水工程本项目正常生产时吨产品用水量约1立方米，采用自来水即可满足项目需求。B、供电工程根据厂家的实际情况，具体设计工作应该在项目可行性论证时同时进行，以确定所需的装机容量以及供配电方案。本项目正常生产所需的供电为380V动力电5KW。C、冷却系统夏天生产时，应考虑用冷却装置对系统降温。其它季节可不予考虑。5.3 项目人员构成生产人员编制本着科学合理、精干高效的原则和要求建立现代企业制度，项目直接生产和管理人员编制为18人。每年按11个月生产、1个月检修计，每天按两班工作制确定。表11生产人员编制部 门管理人员供应仓储生产车间销售部财务部检测中心人1210212总计185.4 “三废”与环境保护5.4.1编制依据（87）国环字第002号文件建设项目环境保护设计规定5.4.2 设计采用的环境保护标准 GB89781996污水综合排放标准GB123481990工业企业厂界噪声标准GB16297-1996大气污染物综合排放标准GB67631986建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准GB16891997生活垃圾填埋污染物控制标准5.4.3 “三废”与环保问题该加合物的生产所用的原料是硫酸钠、双氧水、氯化钠及极少量的稳定剂，均为无毒无害物质。其生产过程基本上是一封闭体系，蒸发出去的仅有水，而没有其它物质。本项目用水主要为生产过程中冷却（仅夏天使用）、洗涤用水和生活用水，不需要单独建设废水处理装置。产品中的硫酸钠是洗涤剂的主要成份之一，使用后亦无残留物存在，所以该加合物的生产和使用过程中无“三废”排出，适应了环保要求。故该产品在生产和使用过程中不存在环保问题。5.5 项目实施过程中的安全卫生在生产过程中，确保无泄漏，同时制定操作规程和安全防护手册，并对生产工人进行培训，达到上岗要求后方可进行操作，以确保生产安全进行。生产车间要保持干净卫生，以确保产品质量。项目在建设和生产过程中严格执行国家有关劳动和保护、职业安全和卫生方面的政策、法律和法规。拟采取以下措施：（1）技术规范要求，生产不仅要防尘，还要保持生产车间内空气的新鲜，在设计中应考虑；（2）保证用电安全，凡用电设备均按安全规程要求接地；（3）夏季防暑降温，在各作业点安装通风设施；（4）置专职人员负责职业安全卫生工作，按照国家有关规定，定期发放劳保用品。（5）项目中采用的原材料大多为有机物，应储存在具备条件的原材料库房中；已生产好且标识了的成品，也应储存在仓库中。6 投资概算本项目充分利用现有厂房和生产设备，增加部分生产设备和配套动力设备，投资估算范围仅指设备购置和安装费。新建年产1000吨加合物的项目，所需主要费用投资 万元。流动资金指正常生产三个月所需原材料和燃料动力费用。表12 项目总投资项目投资（万元）1.固定投资50设备30土建202.流动资金303.共计807 财务分析参数基本假设：（1）、正常折旧期：设备使用期为10年，折旧率为10%，房屋使用期为20年，折旧率为5%；（2）、销售税金及附加：按国家有关税法条例，销售税金附加是指7%的城建税和3%的教育费附加，以应缴增值税为基数计算；（3）、企业管理费：管理费按销售收入的6%计算，其中用于管理费和技术开发费各占50%；（4）、销售费：销售费按销售收入的6%计算； （5）、财务费用：为贷款的利息支出和财务报账费用，若不贷款，该项可忽略不计；（6）、项目寿命定为10年；（7）、项目的投资回报率定为10%。7.1 生产成本构成表13 产品单位成本表 金额单位：元成本项目单位产量：1000吨耗量单价金额1.直接材料9782.直接人工人12800115.23.燃料动力1014.制造费用元605.单位成本万元0.136.销售价格万元 0.34*上述产品单位成本测算表中，材料费及产品销售价格均为不含税价格。7.2 各项财务指标分析表14 投产后有关财务指标分析表 金额单位：万元）项目单位年产量吨1000销售收入万元340销售成本万元 130销售税金及附加万元3.4毛利润万元206.6销售费用万元20管理费用万元20财务费用万元0利润万元126折旧万元4现金净流量万元130销售利润率37毛利率 61投资利润率 158注：财务费用主要为贷款利息，此处不计算在内。7.3 盈亏平衡分析该项目的盈亏平衡总产量：全年固定成本总额/（销售单价单位变动成本）= 100吨该项目的盈亏平衡点销售总额为34万元7.4 内含报酬率50%7.5 投资回收期项目投资回收期 = 项目投资总额年净现金流入量=8个月8 综合评价结论 根据以上技术和财务分析可见，本技术项目属国内首创，居国际先进水平，科技含量高，生产工艺简单可靠，设备投资少，回报率高，市场前景非常广阔。更适合于具有硫酸钠和氯化钠资源优势的企业投资生产。