【文章內容簡介】 是生產硫酸的裝置，現(xiàn)已成為企業(yè)的主要能源供應裝置。 本項目選用進口硫磺為制酸的原料路線，原因如下： （ 1）對于重慶這樣一個缺硫的地區(qū)，本項目如再選用硫鐵礦為制酸原料的路線， 從全國的硫鐵礦的平衡來看，其原料的供應難有保障。 （ 2）硫磺是生產制酸的理想原料，硫磺制酸具有工藝流程簡單，占地面積少，投資少，熱能利用率高，環(huán)境效益好等優(yōu)點。相同規(guī)模的硫磺制酸裝置，其投資約為硫鐵礦制酸裝置投資的一半。且動力消耗和公用工程費用低，無廢渣、廢水的排放。另外，硫磺制酸建設周期短，操作管理方便。大型硫磺制酸裝置可以為企業(yè)的裝置供應主要能源。 （ 3）川慶有進出口貿易的資格，進口硫磺加工成硫酸，川慶廠自用部分作為進料加工可以關稅全免，抵扣 12%的增值稅。 國內外工藝技術概況 目前世界硫酸 生產技術基本上都是采用接觸法工藝，硫酸工業(yè)的技術和裝備水平已處在較高水準上。我國自改革開放以來，隨著幾套大型硫酸裝置的技術引進以及“八五”國家重大技術裝備的科技攻關，使得我國的硫酸工業(yè)技術和裝備水平都有了長足的發(fā)展，大型硫酸的國產化水平不斷提高，與國際先進水平的差距不斷縮小，主要表現(xiàn)在以CCDRI 重慶川慶化工廠 30 萬噸 /年硫磺制酸項目 可行性研究報告 14 下幾個方面： （ 1）生產裝置向大型化發(fā)展 由于單體設備生產效率不斷提高，為裝置的大型化創(chuàng)造了條件。目前世界硫酸單系列最大生產能力已超過年產 100 萬噸的規(guī)模。我國八十年代以來，以相繼建成南化、銅陵年產 20 萬噸硫鐵礦制酸裝置、云 峰年產 23 萬噸硫鐵礦制酸裝置、大峪口年產 56 萬噸（兩系列）和黃麥嶺年產 28 萬噸硫鐵礦制酸裝置、甕福年產 80萬噸（兩系列）和鹿寨年產 40萬噸硫鐵礦制酸裝置。 在硫磺制酸方面，以硫鐵礦制酸大型裝置設計、建設和運行經驗為基礎，多套大型硫磺制酸裝置以相繼建成且以平穩(wěn)運行，具有較高的國產化率。蘇州精細化工集團有限公司 30 萬噸 /年硫磺制酸裝置已連續(xù)穩(wěn)定運行多年。隨著山東紅日化工集團公司年產 40萬噸硫磺制酸裝置、山東魯西化工集團公司、重慶涪陵、湖北楚星化工股份有限公司等幾套年產 30 萬噸硫磺裝置和南化公司磷肥廠等幾套 20 萬 噸硫磺制酸裝置的建成投產，標志我國的硫磺制酸已步入一個成熟可靠的大發(fā)展階段。 （ 2）提高總轉化率、嚴格控制尾氣中 SO2排放量 為了減輕尾氣對環(huán)境污染的影響，國內外普遍采用的兩轉兩吸制酸工藝，已將二氧化硫的轉化率提高到 %以上，放空尾氣中 SO2含量降低到 300ppm 以下，采用含銫催化劑甚至還可以使二氧化硫的轉化率提高到 %、放空尾氣中的二氧化硫降低到100ppm 以下。國內已有多套硫磺制酸裝置的總轉化率達到 %以上的水平，如蘇州精細化工集團公司的 30萬噸 /年硫磺制酸裝置則達到了 %以 上。 （ 3）余熱利用效率提高 隨著能源價格的提高，企業(yè)越來越重視硫酸裝置的熱能利用效率，從而提高裝置的經濟效益。我國大中型硫鐵礦制酸及硫磺制酸裝置中硫鐵礦焙燒和硫磺焚燒及轉化部分的高、中溫位余熱均已回收利用。吸收酸中的低溫位熱量的回收利用已起步，用于加熱鍋爐給水、采暖以及加熱工業(yè)用水和生活用水。 八十年代以來，不斷有進一步提高低溫位余熱利用效率的新途徑出現(xiàn)，其中最具成效的當推美國孟山都環(huán)境化學公司開發(fā)的熱量回收系統(tǒng) —— HRS 技術，利用吸收酸的低溫位熱量產生 ～ 的低壓蒸汽，每噸酸可產生低壓蒸汽 ～ 噸，從而使硫酸裝置的余熱回收率從 70%左右提高到 90%以上。但由于投資高，國內到目前為止僅CCDRI 重慶川慶化工廠 30 萬噸 /年硫磺制酸項目 可行性研究報告 15 有一家企業(yè)引進此項技術。 （ 4）技術和裝備水平不斷提高 硫酸工業(yè)作為基礎工業(yè)，加上它所處理介質的高溫、強腐蝕性等特點，被科技界、工業(yè)界廣泛關注。國際上硫酸工業(yè)的技術和裝備水平已處在較高水準上，我國近十年來硫酸工業(yè)的設計、技術和裝備水平均有較大的提高，與國際水平的差距正在縮小。就硫磺制酸來說，大型硫酸火管鍋爐、大型不銹鋼轉換器、高效吸收塔相繼投入運行，國產大型濃硫酸泵的性能基本達到國際先進水平，管式分酸器、 帶陽極保護的濃酸冷卻器和濃酸管道已在國內廣泛使用，自行設計的帶旁流盤環(huán)板式換熱器已在多套大中型裝置中使用，均已取得了降低系統(tǒng)壓降、提高傳熱系數(shù)的滿意效果，并使設備布置更為緊湊。 在催化劑應用方面，與國外存在一定差距。硫酸催化劑是轉化率高低的關鍵因素，從鉑系到鐵系，最后發(fā)展到釩系，除轉化率不斷提高外，其耐砷、耐氟等抗毒物能力不斷增強。目前國外催化劑的研究比較活躍，不斷有新產品推出，除原有型號外，還開發(fā)了含銫催化劑，轉化率達 99． 7％～ 99． 8％ ，排放尾氣中二氧化硫含量減少 36％～ 50％ 。國內催化劑目前在裝 填量、總轉化率和使用活性方面存在較大差距，兩轉兩吸工藝轉化率達到 ％ 已屬不易，多數(shù)僅 ％～ 99． 3％，排放尾氣達不到環(huán)保要求。 目前，國外對改進硫酸工藝進行了廣泛的研究，有多項成熟的工藝應用于硫酸生產，其主要有加拿大 Cansolv工藝公司開發(fā)的在一轉一吸裝置后增設一套吸收系統(tǒng)，用二胺溶液吸收尾氣中的二氧化硫，然后通過加熱汽捉，解吸出純凈的二氧化硫，返回干燥塔循環(huán)使用，裝置的最終二氧化硫排放濃度可低至 50 mg/m3 ： Lockwood Greene Petersen公司開發(fā)的 SPANE工藝，即 接近于零排放的硫酸生產工藝，是將古老的塔式法與現(xiàn)代的接觸法工藝相結合，裝置的投資相當于標準兩轉兩吸的 93％ ，操作能耗相當于 79％ ，尾氣二氧化硫濃度為 8． 8 mg/m3 ；印度 Poseidom工程咨詢公司開發(fā)的尾氣循環(huán)工藝，將一部分三氧化硫吸收塔排出的尾氣送回二氧化硫轉化器，代替空氣作為冷激氣，采用一轉一吸工藝時，尾氣循環(huán)工藝較空氣冷激工藝二氧化硫排放量減少 2/3，如果采用兩轉兩吸尾氣循環(huán)工藝，二氧化硫排放量還會大大減少 。 工藝技術方案的比較和選擇 工藝技術選擇原則 一要充分 體現(xiàn)和代表本行業(yè)的先進性、可靠性；二要降低工程投資，減少環(huán)境污染。 CCDRI 重慶川慶化工廠 30 萬噸 /年硫磺制酸項目 可行性研究報告 16 工藝方案及選擇理由 本硫磺制酸裝置工藝技術方案，是在總結國內外大型硫磺制酸的技術基礎上，結合國內外近年來的實際運行經驗，在穩(wěn)妥可靠的前提下進行改進和提高，技術裝備立足國產化。充分考慮到進口硫磺水分大、酸度高、雜質多的特點，在穩(wěn)妥可靠的前提下盡量利用廢熱。在認真研究國內外硫磺制酸裝置在設計與運行中成功的經驗和教訓的基礎上，多方面廣泛采用新技術新材料，力爭使本裝置在技術上更穩(wěn)妥、性能上更可靠、操作上更方便、投資更省 。采用液體硫 磺加壓機械霧化，空氣焚硫，“ 3+2”兩轉兩吸工藝。設置廢熱鍋爐，蒸汽過熱器，以回收熱能，產生 450℃， 的過熱蒸汽，送至發(fā)電廠。選擇的工藝方案理由如下： （ 1）熔硫與精硫工藝 采用帶攪拌的快速熔硫工藝，與常規(guī)熔硫池工藝相比，具有效率高，設備體積下。粗硫過濾采用加壓過濾，與自然沉降過濾相比，過濾速度快、設備體積小、排渣操作方便。 液硫霧化器采用機械霧化工藝與空氣霧化工藝相比，具有結構簡單、噴嘴加工容易、不易堵塞、操作方便、不設二次加壓風機、工藝配管簡單、動力消耗低。 （ 2）采用兩轉兩吸轉化吸收工藝 。 與一轉一吸相比，不僅提高了硫的利用率，還降低了 SO2的排放濃度，減少了環(huán)境污染。采用“ 3+2”兩次轉化工藝與采用“ 3+1”兩次轉化工藝相比，由于在二次轉化增加了一段反應層，使反應溫度更合理更利于獲得和保持較高的轉化率，因此不僅提高了硫的利用率，還降低了 SO2的排放濃度，減少了環(huán)境污染。 （ 3）采用中高溫吸收工藝 與常規(guī)吸收工藝相比，能有效抑制酸霧的形成，減少尾氣中酸霧的危害，同時可以減少部分傳熱面積。采用陽極保護酸冷卻器或板式酸冷卻器，與傳統(tǒng)的冷卻排管相比傳熱效率大為提高，占地面積也可大大減少。 （ 4） 余熱回收工藝 在焚硫爐出口設火管鍋或水管爐，轉化器一段出口設蒸汽過熱器，在轉化器第四段之后設置中溫過熱器，五段出口設一低溫過熱器，用來回收液硫燃燒熱和 SO2 生成 SO3的反應熱，產生 、 450℃的中壓過熱蒸汽，送發(fā)電廠發(fā)電，同時產生低壓蒸汽供老廠生產使用。 CCDRI 重慶川慶化工廠 30 萬噸 /年硫磺制酸項目 可行性研究報告 17 引進技術和設備 （ 1）引進設備理由和內容 國內硫酸工業(yè)技術水平雖然取得了很大進展，但硫磺制酸技術和主要設備由于起步較晚，較國外先進水平仍有差距，主要設備性能尚落后于國外，節(jié)能技術、污染控制技術，新材料、新設備的開發(fā)及催化劑的性能方 面也與國外先進水平有一定的差距。 為了保證裝置操作的穩(wěn)定性及控制較低的 SO2排放量，裝置需要引進如下設備和催化劑： 1）精硫泵：是硫磺制酸的關鍵設備，國內在設計和制造上還剛剛起步，質量不穩(wěn)定。 2）吸收塔除沫器：國內的纖維過濾器的除霧效率較低，制造質量無法保證，尤其一吸收塔的除霧效率的高低，直接影響轉化工段設備的壽命。 3）釩催化劑：國內同類產品在活性、強度、使用壽命上均較國外催化劑性能上有差距，為提高 SO2轉化率，保護環(huán)境，需引進。 （ 2）引進設備一覽表 表 41 引 進設備一覽表 序號 引進項目 型號及規(guī)格 數(shù)量 備注 1 催化劑 LP120 LP110 2 一吸塔除沫器 ES型 1套 同上 3 精硫泵 Q= 工藝流程及消耗定額 工藝流程說明 （ 1）反應原理： 硫磺制酸主要化學反應方程式為： S+O2 SO2 + SO2+ O2 V2O5 SO3 + kJ/mol SO3+ H2O H2SO4 （ 2）工藝流程說明 30 萬噸 /年硫磺制酸裝置工藝流程包括熔硫工段、焚硫工段、轉化及干吸工段、空氣干燥及加壓、余熱蒸汽系統(tǒng)，其工藝流程框圖見圖 所示。 CCDRI 重慶川慶化工廠 30 萬噸 /年硫磺制酸項目 可行性研究報告 18 圖 4. 1 硫磺制酸工藝流程框圖 高溫過熱器 氨水塔 尾氣 成品 空氣 硫磺 熔硫槽 轉化一段轉化二段 轉化三段 轉化四段 轉化五段 一吸酸循環(huán)槽 熔硫過濾器 焚硫爐 余熱鍋爐 熱熱換熱器 冷冷熱換熱器 一吸塔 中溫過熱器 干燥塔 一吸酸冷器 干燥酸冷器 風機 二吸塔 二吸酸循環(huán)槽 二吸酸冷器 成品酸冷器 成品酸貯槽 低溫過熱器 空氣過濾器 干燥酸循環(huán)槽 調酸槽 CCDRI 重慶川慶化工廠 30萬噸 /年硫磺制酸項目 可行性研究報告 19 各工段工藝過程敘述如下： 1）原料及熔硫工段 原料硫磺由汽車送至原料庫堆存，袋裝硫磺經人工拆包后，固體硫磺由膠帶運輸機送入快速熔硫槽內熔化，經快速熔硫槽熔化后的液體硫磺自溢流口溢流至澄清槽中，并在其中停留除去 雜質后，澄清液由粗硫泵進入不銹鋼絲網過濾器，經過過濾后的精制硫進入精硫槽或送入液硫貯罐貯存待用。快速熔硫槽、澄清槽、液硫過濾器、精硫槽及硫貯罐等設備內均有蒸汽加熱管，用蒸汽壓力約 蒸汽間接加熱或保溫，使硫磺始終保持液態(tài)。 2）焚硫轉化工段 液硫由精硫泵加壓后經硫磺噴槍機械霧化而進入焚硫爐，空氣經干燥塔干燥并經空氣鼓風機加壓后與液硫一起燃燒，出焚硫爐的是含 10%SO %SO 990℃左右的高溫爐氣，該高溫爐氣首先進入廢熱鍋爐回收熱量，溫度降至 450℃再進入爐氣過濾器進一步出去爐氣中塵埃后進 入轉化器的第一段進行轉化。經反應后，溫度升至 600℃左右進入高溫過熱器回收熱量，高溫過熱器冷卻后的爐氣進入轉化器第二段催化劑床層進行催化反應，溫度升高至約 512℃后，進入熱熱換熱器降溫至 440℃，進入轉化器第三段催化劑層進行氧化反應，溫度升高到約 459℃后，進入冷熱換熱器，溫度降至約 175℃，送至第一吸收塔吸收塔中氣體中的 SO3，未被吸收的氣體經過塔頂?shù)睦w維過濾器除去其中的酸霧后，依次通過冷熱換熱器、熱熱換熱器分別與轉化器三段和二段出口的爐氣進行逆流換熱，氣體被加熱至 430℃后進入轉化器第四段進行氧化反應。 溫度升至約 443℃進入中溫過熱器換熱，溫度降至約 420℃進入轉化器第五段催化劑層進行反應。出五段