多功能环保型水稳定剂的研制项目可行性研究报告

多功能环保型水稳定剂的研制项目可行性研究报告一、总论〔一〕项目的主要内容及技术原理简述工业冷却水系统有二种：直流冷却水系统和循环冷却水系统.前一系统已被淘汰,后一系统又分为密闭式和敞开式二种.密闭式仅适用于内燃机、发电机等单台换热设备；敞开式则应用广泛,它暴露于空气,易吸收氧、灰尘、微生物且循环水会不断地蒸发,给系统带来了腐蚀、结垢、粘泥的问题.为解决这些问题,人们采用物理法、物理化学法、化学法来处理冷却水.迄今为止,化学法简单、经济、效果好,获得了普遍的应用.目前,我国已有上百种水质稳定剂,但仍使人感到不满意.绝大多数企业是使用以聚磷酸盐或有机磷酸盐为主体的磷系稳定剂,该系有二大缺点：1.在Ca2+含量高的水中有生成磷酸钙垢的危险；2.污染环境易使水富营养化.此外,市面上还有铬系、钼系、钨系、硅系、有机系等水质稳定剂,它们各有利弊.其中,铬系缓蚀、杀生效果较好,但对生物和人体有毒性；硅系、钼系、钨系、有机系等虽无污染,但钼、钨二系的剂量大、成本高,不易被企业接受；硅系、有机系则缓蚀效果不理想.现国际上着重开发多元共聚物的新产品,期望获得以一当十的效果,而且都是在缓蚀、阻垢上做文章,很少综合考虑缓蚀、阻垢、杀生的综合效果.我国地域广阔,水质差异很大.实际上不可能仅凭几味药或某一药系就能解决所有问题.需要针对不同水质开发出对应的稳定剂.本课题就是针对长江流域及其以南地区的水质〔即水中盐类主要是Ca<HCO3>2和易滋长微生物〕,利用二种或二种以上水质稳定剂的协同作用,复配出能缓蚀、阻垢、杀生、抑菌于一体的多功能环保型水质稳定剂.迄今为止,类似的研究尚未见报道.〔二〕项目的目的和意义我国是13个严重缺乏淡水的国家之一,年均降水量只有630mm,低于全球陆地面积年均降水量〔880mm〕,年均水资源总量为2.81万亿m3每年缺水约500亿m3；居世界第六位,但按13亿人口计算,人均占有水量仅为2161m3,人均淡水资源占有量是世界平均水平的1/4,居世界149个国家的第110位.按国际上的通行标准,人均占有水资源2000m3为严重缺水,人均占有水资源1000m3为最低标准..据统计,我国城市每年缺水60亿m3,在全国666座建制市中,有近400座城市缺水,日缺水量达1000万m3以上.据美国经济学宾莱斯特·布朗预测,2020年中国将缺水300多亿m3.到2030年中国工业用水将从每年520亿m3增加到2690亿m3,届时水资源的短缺将更加严重.一方面水资源严重短缺,另一方面水资源污染日益严重.1995年全国废水排放量达365.2亿m3,占世界污水排放总量的8.6％,造成全国700余条大中河流中的近1／2遭受污染,其中70余条河水困污染严重而失去使用价值,可以说污染到了触目惊心的地步.水是现代工农业生产的重要资源之一.随着工业的迅速发展,工业用水量将大幅度上升.20世纪世界人口增加了近3倍,淡水消耗量增加了约6倍,其中工业用水以每年6%的速度持续增长,每13年翻一番,迄今已增加了26倍.而世界淡水资源总量基本不变,20世纪末的人均占有水量仅是世纪初的l／18.据报道,目前世界上约有1／3的人口面临供水紧张的威胁.在城市用水中,工业用水占80％.而工业用水浪费问题严重,水损失率高.据1996年供水年鉴统计,国内加工吨油的水消耗量是国外的近5倍,钢铁是国外的4-5倍,啤酒是国外的2-6倍,发电是国外的2倍,造纸是国外的2-2.5倍；另外工业水的重复利用率低,一般只有30％,德国高达64％,日本为60％.上面二个环节造成工业水的浪费相比之下令人吃惊.地下水以每年1m的速度持续下降；65%的人口正喝着不适合饮用的水.为了人类自身的生存,也为了子孙后代的繁衍,治理水污染,节约水资源是摆在我们面前的重要课题.国外工业污水回用方面发展很快,其中,美国、日本在石油和化学工业1996年的回用率分别为89.5％和83％,可见工业节水潜力较大.工业节水除可减少水资源耗用量、降低成本外,还有一个显著效益是减少废水排放量,从而也减轻了工业污染,降低了工业废水处理费用.水在工业中的主要应用领域是用作冷却水,依靠科技进步改进用水设备和工艺流程,采用先进的用水技术和用水方法,做好循环冷却水的水质稳定处理,提高冷却水重复利用率,是工业节水的主要领域.目前在工业冷却水中已广泛采用循环水代替直流水,但在循环冷却水系统中存在着腐蚀、结垢、沉积及微生物繁殖等问题.只有针对不同的水质的特点,采用不同水质稳定技术来加强对循环水水质的改善和控制,才能达到节约用水、延长设备使用寿命、降低能源消耗、保护环境和提高经济效益的目的.根据可持续发展战略的要求,提高水资源的利用率,我们针对工业生产中循环水结垢问题以及现有的水质稳定剂存在着二次污染问题,结合长江流域及其以南地区的水质特性,开发研究符合国家政策法规,满足产品质量标准要求和使用方便快捷的新一代多功能环保型水质稳定剂.〔三〕相关技术领域国内外发展现状、趋势水质稳定技术在近几十年的发展中,配方经历了从铬系到非铬系、非铬系无机磷到目前的全有机水处理配方的演变历程.在早期的水处理配方中,无机磷作为缓蚀阻垢剂的主要成分,磷的含量较高,易产生富营养化和磷酸钙垢,为适应环境和发展的需要,低磷和无磷水处理药剂日益受到重视.但我国由于各种原因,在大部分的循环冷却水系统中,所用药剂的磷含量相对来说还比较高,在油田、石油化工、热电等领域使用的水质稳定剂仍是以有机膦酸为主,大量磷的排放对地区生态平衡带来不良影响,所以有机膦酸水质稳定剂的使用越来越受到限制,同时共聚物阻垢剂也因成本高及缓蚀性能差等原因,一直没有推广使用.开发低磷和无磷的全有机配方水处理药剂是我国循环冷却水处理研究的发展趋势.国外开发的新型水质稳定剂以多元共聚物为主,其复合配方更加适合苛刻条件下的水质处理,具有特种结构和特种性能的阻垢分散剂开始出现更适合超高硬度和碱度的水质处理.这些新型药剂应用于水质较差的循环水时不辅加硫酸,单加稳定剂就可达到防垢目的.随着绿色化学革命的兴起,可生物降解性已成为水处理剂的最重要的评价指标.目前广泛使用的磷系缓蚀阻垢剂、聚丙烯酸等聚合物和共聚物虽然曾经使水处理技术取得了突破性进展,对解决全球性的水资源枯竭问题起到过重大作用并被认为是无毒的,但它们或者会使水体富营养化或者是高度非生物降解的,因而均属于环境不可接受的污染物.水处理剂正面临着更新换代的严峻挑战.PESA是国际公认的2种绿色阻垢剂和更新换代产品之一,具有无磷、非氮、可生物降解性好、阻垢性能优异、适用于高碱高固水质等特点,代表了水处理剂的发展方向.〔四〕项目申请单位、主要合作申请单位及项目主要负责人的基本情况某科技XX公司是一家全部由某省科学院职工组建科技型企业,有一支长期从事精细化工产品生产和开发的专业队伍,其生产的石油催化裂化金属钝化剂深受用户称赞.同时密切与省内外高等院所开展技术合作和技术攻关,具有良好的研究开发和生产能力,同时培养了一批研发、生产、销售人才,创建了化工助剂生产和科研条件,积累了化工方面的知识、经验,添置了有关化工生产设备、科研仪器,建立了相应的检测手段和分析方法,为开展本项目研究和该成果直接转化为生产力提供了技术、物质基础.项目负责人情况：某,男,现年39岁,博士学历,副教授,中共党员,有机化学专业,连续从事精细化工研究和生产开发工作已十多年,先后参加了省级以上项目多项.本项目组成员长期从事精细化工生产和研究开发工作,是一支富有朝气的精细化工专业研究队伍.〔五〕有关本项目的现有工作基础和支撑条件本课题依托某省科学院应用化学研究所和某科技XX公司的人才、技术、资料、设备以及实验等优良条件.现已具备齐全的合成仪器及分析检测设备.参加课题的人员中,研究员1人,副究员〔副教授、高级工程师〕3人,助理研究员3人,工程师1人,年富力强,充满闯劲.某科技XX公司具有较好的中型试验条件,能给予水电、燃料、环保等方面的物质保障.多功能环保型水稳定剂将由某科技XX公司进行产品开发与生产,已做过的前期工作是文献资料的调研.二、项目实施方案〔一〕项目达到的目标及考核的主要技术经济指标〔含知识产权、技术标准〕1.阶段目标：阶段目标内容2006.4～2006.10 考察南方水质,筛选符合南方水质条件,且效果较好的单一药剂,并进行环保考察.研究多功能环保型水质稳定剂的最佳组成2006.11～2007.2 添置必要的检测仪器、购买设备建立中试线.2007.3～2007.6生产15吨多功能环保水质稳定剂用于放大实验.2007.7～2007.11 到XX炼油厂和XX发电厂等地进行放大试验.2007.12 结题鉴定2.最终目标：〔1〕筛选出最佳的多功能环保型水质稳定剂的配方,并测试它们的性能.〔2〕将这种多功能环保型水质稳定剂应用于化肥厂、石油化工厂、发电厂,以开拓它的商品市场.3.技术经济指标：〔1〕．腐蚀控制〔中型试验〕平均腐蚀速度0.037～0.070mm/a〔2〕．污垢附着控制〔中型试验〕粘附速度10～20mcm极限污垢热阻值〔1.29～2.58〕×10-4m2·k/w〔3〕．细菌控制〔中型试验〕异养菌总数：〔10～50〕×104个/ml〔二〕项目的主要研究〔开发〕内容研究内容：分别考察有机磷酸盐、羧酸型共聚物、含磺酸盐多元共聚物、钼酸盐、钨酸盐等的缓蚀、阻垢、杀生、抑菌性能；在单一药剂稳定水质的基础上,利用药剂间的协同效应,优选出环保高效多功能的水稳定剂.研究方法：单独测试对照法+综合测试法,并利用正交实验筛选出循环冷却水的水质稳定剂配方.1．在80℃下,蒸发浓缩实验水1.5倍,使pH值和Ca2+、HCO-含量增3加至实验要求,恒温静置10h,分析测定澄清水中Ca2+含量,评定阻垢能力.2．选用材质符合要求的试片,在50℃下,以0.35m/s的线速度旋转,蒸发浓缩实验水1.5倍,实验计时72h,考察试片失重情况,评定缓蚀效果.3．将富集后的带菌水样稀释至10~105倍,各取20ml,分别加入一定量的水稳定剂,在30℃和50℃的试验温度下,振荡杀生.在加入稳定剂1h、8h和24h分别取样,加入培养基,在35℃的恒温培养箱内培养7d,采用平皿计数法计数,与空白对照,计算杀生率.技术路线：筛选测试→评定测试→中型试验〔三〕试验〔开发〕规模及地点小试完善研究在某省科学院应用化学研究所试验室进行,中型试验在某科技XX公司精细化工车间进行,生产中试产品15吨用于放大实验.〔四〕主要技术关键及创新点本项目是针对长江流域及其以南地区的水质〔即水中盐类主要是Ca<HCO>和易滋长微生物〕,利用二种或二种以上水质稳定剂的协同作用,32复配出能缓蚀、阻垢、杀生、抑菌于一体的多功能环保型水质稳定剂.迄今为止,类似的研究尚未见报道.本项目的关键在于筛选出最佳的多功能环保型水稳定剂的配方,并测试它们的性能.研究多功能环保型水质稳定剂的最佳组本项目的创新点在于一改传统有毒和单一功能药剂为无毒环保和多功能的药剂,是一种迎合当前绿色化学发展趋势崭新方法.〔五〕实施方案〔含技术路线、工艺流程及技术关键的解决方案〕1.实验前期准备〔包括原材料、药品、仪器、装置、场地等〕、2.筛选测试,对单一药剂的效能进行筛选、3.评定测试,在筛选测试的基础上,摸拟现场条件,对药剂在较复杂的装置上进行较长时间的测试4.中型试验,总结,鉴定筛选测试 评定测试 中型试验〔六〕技术风险分析某科技XX公司长期以来一直从事精细化工生产和研究开发工作,涉及多个产品和研究方向,取得了不少科研成果,积累了许多经验,添置了有关生产设备、试验仪器,为开展本项目提供了技术和物资保证.从理论上分析,多功能环保型水质稳定剂的研究路线清晰明了,方向目的明确.即:筛选测试→评定测试→中型试验〔七〕分年度的工作内容、目标2006.1～2006.3实验前期准备〔包括原材料、药品、仪器、装置、场地等〕2006.4～2006.10考察南方水质,筛选符合南方水质条件,且效果较好的单一药剂,并进行环保考察.研究多功能环保型水稳定剂的最佳组成2006.11～2007.2添置必要的检测仪器、购买设备建立中试线.2007.3～2007.6生产15吨多功能环保型水质稳定剂用于放大实验.2007.7～2007.11 到XX炼油厂和XX发电厂等地进行放大试验.2007.12 结题鉴定〔八〕申请单位、合作申请单位及主要人员的分工本申请项目某科技XX公司独立承担,主要研究人员及其分工如表4所示.表3 项目主要研究人员及其分工姓名性年龄技术业务专业为本课题在课题中分别职务工作时间担的任务某男39副教授有机化学80%主持男47工程师应用化学80%项目管理工艺设计男42副研有机化学80%工艺设计实验负责女39助研应用化学80%实验资料收集男40助研分析化学80%化学分析女40工程师应用化学60%化学分析男40助研有机化学50%实验女42助研应用化学60％实验

所在单位某科技XX公司某科技XX公司某科技XX公司某科技XX公司某科技XX公司某科技XX公司某科技XX公司某科技XX公司〔九〕组织及管理的运行机制主要研究人员某科技XX公司隶属某省科学院,是一家具有独立法人资格的科,工,贸技术型企业.公司是产权明晰的股份制企业.公司实行的是股东大会下的执行董事负责制.〔十〕相关依托工程〔含技术〕的落实情况小试完善研究在某省科学院应用化学研究所试验室进行,中型试验在某科技XX公司精细化工车间进行,并与XX石化炼油厂建立了常年的市场和技术交流关系,多功能环保型水质稳定剂将在该厂作和XX发电厂进行工业应用试验.〔十一〕有关本项目的国内外知识产权状况分析本课题就是针对长江流域及其以南地区的水质〔即水中盐类主要是Ca<HCO>和易滋长微生物〕,利用二种或二种以上水质稳定剂的协同作用,32复配出能缓蚀、阻垢、杀生、抑菌于一体的多功能环保型水质稳定剂.迄今为止,类似的研究尚未见报道.三、市场分析〔一〕市场预测〔含同类项目的国内外市场情况〕1.国家计委、科技部在当前优先发展的高技术产业化重点领域指南中明确指出："我国已基本掌握了循环冷却水等工业用水处理药剂的生产工艺和配方等.近期产业化的重点是：对已开发成功的价格低廉、应用范围广、处理效果好的高效复合絮凝剂、助凝剂、水质稳定剂、分散剂、杀菌剂、消毒剂及脱色剂等新型水处理药剂,逐步实现规模化生产,尽快形成我国水处理药剂总体生产能力；面向不同规模的给水厂和工业废水、城市污水处理厂的需求,加速药剂投放设备的定型化、配套化生产."可见该项目的立项和开发符合国家的产业政策和发展方向.2.目前市面上的水质稳定剂多为单一作用的产品,且对水质存在再次污染,因此,开发多功能环保型水质稳定剂具有广阔的市场.〔二〕本项目的市场竞争优势、风险及市场策略市面上还有铬系、钼系、钨系、硅系、有机系等水质稳定剂,它们各有利弊.其中,铬系缓蚀、杀生效果较好,但对生物和人体有毒性；硅系、钼系、钨系、有机系等虽无污染,但钼、钨二系的剂量大、成本高,不易被企业接受；硅系、有机系则缓蚀效果不理想.现国际上着重开发多元共聚物的新产品,期望获得以一当十的效果,而且都是在缓蚀、阻垢上做文章,很少综合考虑缓蚀、阻垢、杀生的综合效果.因此,环保多用途的水质稳定剂克服了现有的水质稳定剂用量大、成本高、对生物和人体有毒性,以及使用不方便等缺点,是迎合当代绿色环保理念的新型水质稳定剂.因而具有巨大的市场优势.〔三〕经济社会效益分析本产品在循环冷却水系统方面的市场广阔,应用领域不断扩大.本产品生产成本9000元/吨,市场售价12000元/吨,其经济效益和社会效益非常显著.〔四〕推广应用及产业化分析某电厂、化工厂不少,均采用循环水作为冷却水,用量巨大,给多功能环保型水稳定剂的应用提供了巨大市场.环保型多功能水稳定剂的生产,投资不大,1000吨年生产规模投资60万元左右.四、经费预算及筹措方案〔一〕经费预算〔总投资〕经费预算：44万经费的构成：合拨款 科技发展基金 贷款 自筹计 10万 0 0 34万〔二〕新增投资1、固定资产:购中试设备13万元<500>立升加热反应釜一台,板框过滤机一台,不锈钢离