【正文】 泵加壓后經(jīng)硫磺噴槍機械霧化而進入焚硫爐，空氣經(jīng)干燥塔干燥并經(jīng)空氣鼓風(fēng)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(zhuǎn)化器的第一段進行轉(zhuǎn)化。 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(zhuǎn)化一段轉(zhuǎn)化二段 轉(zhuǎn)化三段 轉(zhuǎn)化四段 轉(zhuǎn)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(fēng)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(diào)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(jīng)人工拆包后，固體硫磺由膠帶運輸機送入快速熔硫槽內(nèi)熔化，經(jīng)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(zhì)后，澄清液由粗硫泵進入不銹鋼絲網(wǎng)過濾器，經(jīng)過過濾后的精制硫進入精硫槽或送入液硫貯罐貯存待用。 3）釩催化劑：國內(nèi)同類產(chǎn)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(zhuǎn)化率，保護環(huán)境，需引進。 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(shè)備和催化劑： 1）精硫泵：是硫磺制酸的關(guān)鍵設(shè)備，國內(nèi)在設(shè)計和制造上還剛剛起步，質(zhì)量不穩(wěn)定。 （ 4） 余熱回收工藝 在焚硫爐出口設(shè)火管鍋或水管爐，轉(zhuǎn)化器一段出口設(shè)蒸汽過熱器，在轉(zhuǎn)化器第四段之后設(shè)置中溫過熱器，五段出口設(shè)一低溫過熱器，用來回收液硫燃燒熱和 SO2 生成 SO3的反應(yīng)熱，產(chǎn)生 、 450℃的中壓過熱蒸汽，送發(fā)電廠發(fā)電，同時產(chǎn)生低壓蒸汽供老廠生產(chǎn)使用。 （ 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。 與一轉(zhuǎn)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。 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(jié)構(gòu)簡單、噴嘴加工容易、不易堵塞、操作方便、不設(shè)二次加壓風(fēng)機、工藝配管簡單、動力消耗低。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(shè)備體積下。采用液體硫 磺加壓機械霧化，空氣焚硫，“ 3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝。充分考慮到進口硫磺水分大、酸度高、雜質(zhì)多的特點，在穩(wěn)妥可靠的前提下盡量利用廢熱。 工藝技術(shù)方案的比較和選擇 工藝技術(shù)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。國內(nèi)催化劑目前在裝 填量、總轉(zhuǎn)化率和使用活性方面存在較大差距，兩轉(zhuǎn)兩吸工藝轉(zhuǎn)化率達(dá)到 ％ 已屬不易，多數(shù)僅 ％～ 99． 3％，排放尾氣達(dá)不到環(huán)保要求。硫酸催化劑是轉(zhuǎn)化率高低的關(guān)鍵因素，從鉑系到鐵系，最后發(fā)展到釩系，除轉(zhuǎn)化率不斷提高外，其耐砷、耐氟等抗毒物能力不斷增強。就硫磺制酸來說，大型硫酸火管鍋爐、大型不銹鋼轉(zhuǎn)換器、高效吸收塔相繼投入運行，國產(chǎn)大型濃硫酸泵的性能基本達(dá)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(nèi)廣泛使用，自行設(shè)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(shè)備布置更為緊湊。 （ 4）技術(shù)和裝備水平不斷提高 硫酸工業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)，加上它所處理介質(zhì)的高溫、強腐蝕性等特點，被科技界、工業(yè)界廣泛關(guān)注。 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(dāng)推美國孟山都環(huán)境化學(xué)公司開發(fā)的熱量回收系統(tǒng) —— HRS 技術(shù)，利用吸收酸的低溫位熱量產(chǎn)生 ～ 的低壓蒸汽，每噸酸可產(chǎn)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。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(zhuǎn)化部分的高、中溫位余熱均已回收利用。國內(nèi)已有多套硫磺制酸裝置的總轉(zhuǎn)化率達(dá)到 %以上的水平，如蘇州精細(xì)化工集團公司的 30萬噸 /年硫磺制酸裝置則達(dá)到了 %以 上。隨著山東紅日化工集團公司年產(chǎn) 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(chǎn) 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(chǎn)，標(biāo)志我國的硫磺制酸已步入一個成熟可靠的大發(fā)展階段。 在硫磺制酸方面，以硫鐵礦制酸大型裝置設(shè)計、建設(shè)和運行經(jīng)驗為基礎(chǔ)，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(chǎn)化率。目前世界硫酸單系列最大生產(chǎn)能力已超過年產(chǎn) 100 萬噸的規(guī)模。 國內(nèi)外工藝技術(shù)概況 目前世界硫酸 生產(chǎn)技術(shù)基本上都是采用接觸法工藝，硫酸工業(yè)的技術(shù)和裝備水平已處在較高水準(zhǔn)上。大型硫磺制酸裝置可以為企業(yè)的裝置供應(yīng)主要能源。且動力消耗和公用工程費用低，無廢渣、廢水的排放。 （ 2）硫磺是生產(chǎn)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。另外我國大型硫磺制酸裝置已不單單是生產(chǎn)硫酸的裝置，現(xiàn)已成為企業(yè)的主要能源供應(yīng)裝置。且動力消耗和公用工程費用低，無廢渣、廢水的排放。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。 1995 年以后，由于國際市場上硫磺呈現(xiàn)供過于求的狀況，我國硫磺制酸迅速發(fā)展，硫酸生產(chǎn)的原料結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，硫磺制酸比例逐年上升，由 1995年的 %上升到 2021 年的 %。 2021 年 世界硫酸產(chǎn)量 萬噸， 其中硫磺制酸占 ％ ，到 2021年世界硫酸產(chǎn)量達(dá)到 ， 年均增長 ％，硫磺制酸占總產(chǎn)量 65％，硫磺制酸年均增長 ％ 。 2021 年全國磷石膏制硫酸產(chǎn)量僅 59 萬 t，僅占全國硫酸產(chǎn)量的 1． 3％。再者，磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥的生產(chǎn)工藝路線較長，投資高，一般為硫鐵礦制酸的 2 倍，硫磺制酸的 4倍，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 13 裝置的占地面積及公用工廠消耗較大。目前該項目在山東、四川、云南均已建成投產(chǎn)，但除山東魯北化工廠取得良好的經(jīng)濟效益外，其它地方不太理想。 以磷石膏為原料生產(chǎn)硫酸副產(chǎn)水泥的生產(chǎn)工藝，是我國解決硫資源不足的最好途徑。以上這些裝置均選擇硫鐵礦為制酸原料，因此，本裝置如選擇硫鐵礦為制酸原料路線，其來源和運輸將成為很大問題。預(yù)計從 1995 年至 2021年，我國每年硫鐵礦的缺口在百萬噸以上（以硫計）。目前全國最大的硫鐵礦為廣東云浮硫鐵礦，年開采能力為 300 萬噸。從 1996 年到 2021 年，中國的硫酸產(chǎn)量增 加了 3200萬 t，年增長率達(dá)到了 10%。對于新建硫磺裝置，必須對原料的來源，經(jīng)濟技術(shù)，環(huán)境衛(wèi)生等因素進行綜合分析。 硫酸生產(chǎn)方法有硫鐵礦法、硫磺法、冶煉尾氣法、石膏法等 。 操作制度：四班三運轉(zhuǎn)，每班工作 8 小時，年運行時間 8000 小時（ 天 ） 。根據(jù)國家《禁止用地項目目錄（ 2021 年本）》化工類項目中， 20 萬噸 /年規(guī)模以下的硫磺制酸禁止用地，本項目選擇 30 萬噸 /年的裝置規(guī)模。 眾所周知，選擇適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟規(guī)模，將有利于降低單位產(chǎn)品的建設(shè)投資和經(jīng)營費用，從而提高產(chǎn)品的市場競爭能力和企業(yè)的經(jīng)濟效益。雖然涪陵有 60 萬噸 /年的硫酸產(chǎn)量，但與川慶廠比較不具有價格上的優(yōu)勢。這對我國的硫酸市場造成了較大影響，硫酸價格也從 300～ 350元 /噸漲到了 400～ 500 元 /噸。前幾年，世界硫磺的價格處于低價位，過去兩年中，加拿大溫哥華散裝硫磺離岸價一直穩(wěn)定在 30～ 40美元 /噸。 產(chǎn)品價格分析 國內(nèi)硫酸裝置大多為磷肥生產(chǎn)配套，過去國內(nèi)對 硫酸產(chǎn)品沒有明碼定價，生產(chǎn)規(guī)模也不大，所以硫酸價格基本是隨行就市。在成本方面，隨著硫磺價格的上漲及硫鐵礦制酸的規(guī)模 化，生產(chǎn)成本也發(fā)生了較大的變化。這些小型硫酸廠的關(guān)閉以及硫磺價格的上漲，為大型硫鐵礦制酸的發(fā)展提供了空間?！笆濉逼陂g，國家對硫鐵礦制酸采取穩(wěn)中有增的策略， 2021 年硫酸產(chǎn)量達(dá)到 3500 萬噸，其中硫鐵礦制酸產(chǎn)量為 1200 萬噸。我國的硫磺供應(yīng)基本依賴進口，近期價格呈上升趨勢，已使硫磺制酸企業(yè)不堪重負(fù)。硫酸行業(yè)的成本競爭主要體現(xiàn)在原料價格和裝置投資上，就資源情況看，以硫磺為原料生產(chǎn)硫酸具有工藝流程簡短、投資小、生產(chǎn)成本較低，無大量礦渣、稀酸和污水，對環(huán)境污染小等優(yōu)點。所以，每年 30 萬噸的產(chǎn)能在長壽本地區(qū)就可以完全消化。 長壽化工園區(qū)作為大型化工園區(qū)，對硫酸的需求量逐年增加，從目前園區(qū)幾家硫酸用量大戶來看，三峽英力 10萬噸 /年，川維廠 3萬噸 /年；擬建的項目：華星化工 噸 /年， MDI一體化項目中乙炔 萬噸 /年，氯堿 萬噸 /年，映天輝 /年。但硫鐵礦是我國自有的硫資源，合理利用國內(nèi)硫鐵礦資源是我國硫酸工業(yè)的基礎(chǔ)。 為適應(yīng)硫酸市場的需求，硫酸工業(yè)的發(fā)展趨勢是努力降低硫酸生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力，推動技術(shù)進步和環(huán)境保護，合理利用國內(nèi)外兩種資源，發(fā)展冶煉煙氣制酸和大型硫磺制酸；逐步淘汰一批消耗高、三廢污染比較嚴(yán)重，余熱利用差的小型硫鐵礦制酸和冶煉煙氣制酸裝置。硫酸的消費量與磷肥的生產(chǎn)和消費情況密切相關(guān)，根據(jù)我國近年來磷肥生產(chǎn)和消費量的增長情況，磷銨等高濃度復(fù)合肥所消費的硫酸量將有所增加， 而普鈣等低濃度磷肥的用酸量呈下降趨勢。提高高濃度磷復(fù)肥比例是我國磷復(fù)肥行業(yè)的發(fā)展方向。近年來我國硫酸及硫磺進口情況如下表所示。 我國硫資源不足，為了降低硫酸和磷肥生產(chǎn)成本，促進高濃度磷復(fù)肥發(fā)展，自 1995年以來，我國逐年增加了硫磺和硫酸的進口量， 2021 年硫磺 進口量達(dá)到 萬噸，中國硫磺進口量占世界貿(mào)易量的 10%左右，成為國際硫磺市場中的進口大戶，有舉足輕重的影響。大多數(shù)企業(yè)裝置規(guī)模小，原料消耗高，設(shè)備效率低，環(huán)保和經(jīng)濟效益較差，嚴(yán)重影響了企業(yè)的競爭力。 我國 是世界硫酸生產(chǎn)和消費大國，建國五十多年來，由于國家對農(nóng)業(yè)的重視及國家的支農(nóng)政策，我國的硫酸工業(yè)有了長足的發(fā)展。目前，國內(nèi)硫酸裝置的最大單線生產(chǎn)能力：硫磺制酸為 100萬噸 /年，冶煉煙氣制酸為 60 萬噸 /年，硫鐵礦制酸為 40萬噸 /年，磷石膏制酸為 20 萬噸 /年。 2021 年，硫酸產(chǎn)量超過 20萬噸的企業(yè) 30家，生產(chǎn)硫酸 萬噸，占硫酸總產(chǎn)量的 ％，其中 產(chǎn)量超過 50萬噸的有宏福、魯北、江西銅業(yè)、銅陵有色等 11家，生產(chǎn)硫酸 萬噸，占硫酸總產(chǎn)量的 ％。 我國近幾年硫酸生產(chǎn)情況如下表 21所示： 表 21 2021～ 2021 年中國硫酸生產(chǎn)和需求情況 萬 t 年份 2021 2021 2021 2021 2021 2021 產(chǎn)量 進口量 出口量 表觀消費量 中國的硫酸工業(yè)是從計劃經(jīng)濟發(fā)展起來的，企業(yè)很多，大多規(guī)模很小，產(chǎn)業(yè)分散。 2021 年硫酸產(chǎn)量突破 5000 萬噸，達(dá)到 萬噸。 由于硫酸是主要的基礎(chǔ)化工原料 ,其發(fā)展程度是一個國家的工業(yè)、國民經(jīng)濟發(fā)達(dá)程度上的標(biāo)志之一 ,各國對硫酸生產(chǎn)都比較重視 。 此外 ,還用于制藥、農(nóng)藥、石油精煉、制革、人造纖維、國防軍工等工業(yè)部門 。 熔點 ℃ ， 沸點 338℃， 溶于水。 表 11 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)一覽表 序號 項目名稱 單位 數(shù)量 備注 一 生產(chǎn)規(guī)模 1 硫酸 (98%) 萬噸 /年 30 2 余熱發(fā)電 kWh 4500 3 副產(chǎn)蒸汽 () 噸 /小時 30 二 年操作日 333天 （ 8000小時） 三 主要原材料 ,燃料用量 1 硫磺 萬 t/a 2 催化劑 t/a 四 公用動力消耗量 1 供水 工藝水 m3/h 循環(huán)水 m3/h 5640 脫鹽水 m3/h 34 利用原有裝置 2 供電 設(shè)備容量 kW 5580 10kV 設(shè)備容量 kW 2668 380V 3 燃燒用 空氣 最大用氣量 Nm3/min 279 平均用氣量 Nm3/min 五 三廢排放量 1 廢水 生活污水 m3/h 處理達(dá)標(biāo) 循環(huán)排污水 m3/h 12 清凈水直排 生產(chǎn)廢水 m3/