年产3000吨改性沉淀白炭黑项目可行性研究报告.doc

年产3000吨改性沉淀白炭黑项目

可
行
性
研
究
报
告

沙洋硅业产业办
二〇一〇年十月

目 录
一、总论
二、市场预测
三、资源条件评价
四、建设规模与产品方案
五、技术方案与工艺路线
六、主要原材料、燃料供应
七、环境影响评价
八、投资估算
九、效益分析
十、结论

一、总论
1 、项目名称：年产3000吨改性沉淀白炭黑项目
2 、拟建地点：沙洋硅工业园区
3 、承办单位：沙洋硅业产业办
4 、建设规模：3000吨/年为宜，预计疏水改性系列（BS系列）产销量300吨/年，超细透明系列（GB系列）产销量1700吨/年，高分散性系列（BT系列）产销量1000吨/年。
5 、概算投资：项目总投资2300万元，固定资产投资1900万元。
6 、效益分析：年销售收入2600万元，利税1100万元，投资回收期2~3年。

二、市场预测
改性沉淀白炭黑是一种重要的纳米无机化工材料，粒径微小（7～40nm），比表面积大（50～400m2/kg），产品纯度高（SiO2≥98%）。该产品具有优越的表面化学性能以及良好的生理惰性，在硅橡胶、胶黏剂、油漆、涂料、油墨、电子、纸张、化妆品、医药、食品 、农业和CMP等领域有着广泛的应用，主要起到补强、增稠、触变、消光等作用，是国家科技领域和国防工业中不可缺少的原材料。白炭黑改性包括表面包覆改性、表面活性剂改性、硅烷偶联剂改性和聚合物包覆改性。硅烷偶联剂改性机理是由易水解基团水解生成硅烷醇，进而与白炭黑表面的硅羟基产生缩合，使白炭黑表面由亲水性变为疏水性，从而增大其与橡胶的相容性。常用硅烷偶联剂:德固赛用于轮胎的硅烷：Si－69液体，X 50-S CN固体:Si 69和HAF(50:50)，Si－75液体，X 75-S固体:Si 75和HAF(50:50)。白炭黑的极性表面改变机理如下图所示。

图61 改性白炭黑与橡胶交联示意图

1、产品市场供应现状
改性沉淀白炭黑分为亲水型和疏水型两种产品。该产品生产技术要求极高，目前国际上仅有德美日乌中等几个国家能够生产，国外产品占据了我国80%以上的市场份额。目前，市场需求主要是疏水型改性白炭黑，疏水型产品是在亲水性产品的基础上表面改性而得。表面改性就是使二氧化硅粒子表面的活性羟基与有机化合物发生缩合反应而在二氧化硅表面覆盖一层有机分子，使二氧化硅与有机物分子之间的浸润性、分散性、界面结合强度等性能提高，从而提高材料的综合性能和产品的附加值。二氧化硅表面形成硅橡胶分子吸附层，构成二氧化硅粒子与橡胶分子联成一体的三维网格结构，从而达到补强作用。
改性白炭黑产品用途广、用量大，目前国内橡胶、涂料、农药等行业，每年需用高分散性白炭黑约20万吨，硅橡胶行业需用超细透明白炭黑约1万吨，高档塑料、消防等行业需要疏水性白炭黑约2千吨。 国内沉淀白炭黑的生产企业较多，但产品品种较少，档次较低，难以和化工新材料行业配套。目前，中高档改性白炭黑产品基本依赖进口。
2、产品价格现状及其预测
改性白炭黑的性能与气相白炭黑性能相近，是替代昂贵的最佳选择，而且针对不同材料、不同填充剂的需求，可以采用不同的偶联剂对沉淀白炭黑进行改性，达到提高相容性，增加白炭黑的填充量，降低生产成本，提高材料性能。同时，对于价格只有4000元/t~5000元/t的沉淀白炭黑，通过偶联剂的改性，提高了产品品质和附加值，扩展产品销售渠道。改性白炭黑价格也比较高，价格区间为8000~1400左右。
3、市场预测
改性白炭黑的应用主要在橡胶领域应用，约占总产量70％的改性白炭黑用作橡胶补强剂，白炭黑能大幅提高胶料的物理性能，减少胶料滞后，降低轮胎的滚动阻力，减少耗油量，降低汽车尾气的排放。非橡胶领域应用已上升到总用量

图62 改性白炭黑市场应用比例
的1/4。近年来，发达国家开发了一些新的应用领域。改性白炭黑在塑料、饲料、医药、农药、造纸工业以及日用品等领域得到了广泛的应用。显然，随着改性白炭黑应用领域的不断扩大，改性白炭黑的市场空间将是越来越广阔。我国改性白炭黑的应用领域如图所示。
改性沉淀白炭黑主要应用在室温硫化硅橡胶（RTV）和热硫化硅橡胶（HTV）领域，在后者中添加量高达40%，它在硅橡胶领域的使用量大概占了其总产量的55%。近几年，我国有机硅发展迅速，国内已建和准备建设的甲基硅烷装置规模合计超过250万吨/年，这将带动下游产业的发展，对改性沉淀白炭黑的市场需求也会日益增加。
近几年我国的改性沉淀白炭黑市场保持高速增长，改性沉淀白炭黑的净进口量增长率连续6年超过20%（见表**）：2006年进口量超过11000吨/年，进口金额达到了6355万美元。据不完全统计，目前我国改性沉淀白炭黑的需求量已超过16000吨/年，平均增长率高达34%。我国从2005年开始，国内才开始有改性沉淀白炭黑出口，2006年出口量增加飞速，增长率高达14倍。
表62 近年来我国改性沉淀白炭黑的进口情况（单位：吨）
年
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
进口数量
1533
2110
2787
3436
5759
6961
9034
11427
平均增长率

36%
32%
23%
67%
21%
30%
26%

表63 国内1999-2005年的表观消费量情况（单位：吨）
年
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
表观消费量（t）
2109
2675
3367
4286
6909
8861
11184
16043
注: 表观消费量=进口量-出口量+国内产量
国外改性白炭黑的主要厂商有德国德固赛公司、法国罗地亚公司、美国PPG公司、邱博公司等，预计仅美国改性白炭黑市场需求量将以年均3.7%以上的速度增长，到2010年将达到1500kt，市值可能增至17亿美元。国内沉淀白炭黑的生产企业较多，产能达到1200kt/a，但产品档次较低，难以满足化工新材料行业的特殊需求。因此，急需对沉淀白炭黑进行改性，提高沉淀法白炭黑的品质和价格，拓展国内外销售市场。

三、资源条件评价
本项目的主要原料为沉淀法白炭黑和改性剂。专家预测，2010年我国沉淀白炭黑产能将突破120万吨，并且将以10%的速度递增，这些都为改性白炭黑提供充足的原料。而改性剂硅烷偶联剂在沙洋周边地区易于购得。因此建设发展改性白炭黑，使之向精细化、专用化、特殊用途的方向发展，可提高沉淀白炭黑的附加值，延长沙洋硅产业链，获得较高的综合效益。沙洋硅工业园区，先期1000亩的建设已达到“五通一平”的条件，为该项目建设的先期条件完全具备。

四、建设规模与产品方案
通过市场分析，改性白炭黑项目的建设规模以3000吨/年为宜，预计疏水改性系列（BS系列）产销量300吨/年，超细透明系列（GB系列）产销量1700吨/年，高分散性系列（BT系列）产销量1000吨/年。 项目建设内容为厂房、工艺设备、配套设施、环保工程等。

五、技术方案和工艺流程
本项目以水相合成为主要工艺路线，采用胶体化学、表面化学领域中的新技术进行工艺控制，以多种化学助剂接枝反应赋予产品不同性能。 生产设备以国产设备为主。 下面以硅烷偶联剂改性白炭黑的工艺如下：

图63 硅烷偶联剂生产改性白炭黑的工艺流程
3、技术来源：苏州大学（CN200910030085）

六、主要原材料、燃料供应
1、原材料条件：其中2009年沙洋沉淀法白炭黑产能就达到110kt/a，预计2010底产能将达到300kt/a。改性剂可以外购，配套的年需求量约390t/a。
  2、水电供应条件：本工程主供电源由硅工业园区电网接入。本项目可利用厂区附近的沙溪河河水，水质较好，水源能够满足工程用水要求。
3、交通运输条件：项目选址位于沙洋硅工业园区，厂区紧临铁路，距离省道仅5公里，对于偶联剂、煤炭的购买以及产品的外销，交通十分便利。

七、环境影响评价
该项目主要是白炭黑的粉尘污染，主要采用管道输送，操作人员可以戴口罩即可获得保护。此外，偶联剂的部分有机物挥发也要控制。该项目没有固废物和废水污染。

八、投资估算
表64 年产3000吨改性白炭黑投资估算
总投资
/万元
设备投资
/万元
建筑投资
/万元
设备购置与安装费用/万元
流动资金
/万元
2300
1900
160
40
300

九、效益分析
1、经济效益
表65 项目经济效益估算表（单位：万元/年）
效益名称
年销售收入
年成本费用
产品税收
投资回收期
投资利润年
金额
2600
1500
200
2~3年
900
2、社会效益
改性白炭黑系列产品的产业化生产可填补国内空白，有助于相关产业的技术创新及降低使用成本，有利于振兴民族工业。 该项目的建设有利于提高当地居民收入水平；该项目在建设和运营期间，不会对道路、给排水以及当地的基础设施产生影响，相反还会加快和促进当地基础设施的完善进程，提高当地社会服务容量和民众服务意识，加快当地城市化建设。

十、结论
经调查研究和分析论证，本研究报告认为，利用沉淀白炭黑进行改性生产改性白炭黑，在技术和经济两方面都是可行的，体现了循环经济的模式，具有显著的环保、经济和社会意义。主要结论如下：
（1） 本项目属于国务院颁布的《当前优先发展的高科技产业化重点领域指南（2007 年度）》第四篇“新材料”中第44款“纳米材料”项目。因此本项目符合国家产业政策和福建省经济发展规划，有利于应对WTO带来的机遇和挑战，促进硅产业基地建设，有利于可持续发展战略，推动资源节约、综合利用和保护环境。（2）本项目使用的生产设备自动化程度高，投资低，在国内处于领先地位。（3）改性沉淀白炭黑是多硅晶的重要下游产品，国内外市场潜力巨大。（4）本项目技术提供单位有多年改性沉淀白炭黑生产和经营经验，产品畅销国内市场，并有雄厚的技术力量，这为本项目建设和今后生产提供了有力的技术和经验保证。（5） 通过详细的经济分析数据表明，该项目经济效益较好，建议尽快实施本项目。

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