硫磺制酸低温位热能回收与CDM项目

1、硫磺制酸低温位热能回收与CDM项目中化重庆涪陵化工有限公司 盛勇内容摘要：中化涪陵化工拟引进美国孟默克HRS技术对现有的3套及在建的 1套30万吨/年硫磺制酸系统进行改造，提高其废热回收和利用率，在满足公司内 部现有磷复肥装置供热的前提下，建设2套15MW发电机组。该项目适应于方法 学ACM0004的基准线情景，满足清洁发展机制（CDM）额外性准则，符合并支 持可持续发展战略和优先领域，对推动我国中型硫磺制酸低温位热能回收技术的 应用，将产生良好的示范效应。一、企业基本情况中化重庆涪陵化工有限公司是以生产高浓度磷复肥为主的大型化 工企业，总资产15亿元，有员工1658人，各类专业技术人员500

2、余 人。公司通过ISO9001认证，“腾升”注册商标为重庆市著名商标，“腾 升牌”磷酸一铵、磷酸二铵为中国名牌产品和国家免检产品，“腾升牌” 复混肥为国家免检产品和重庆市名牌产品。主要产品及年生产能力为: 工业硫酸154万吨、磷酸一铵（MAP）60万吨、磷酸=（DAP）30 万吨、NPK 40万吨。2006年生产各类化肥128万吨，实现销售收入 16.7亿元。在十一五期间，公司在稳定化肥主业的同时，将进一步加大研 发投入，增强企业的技术创新能力，提升公司的核心竞争力，大力发 展循环经济，实施硫酸低位热回收和磷石膏综合利用，开发湿法净化 磷酸和磷酸盐，提高资源的利用率和产品的附加值，保护生态环境

3、， 为构建社会主义和谐社会做出自己的贡献。二、硫磺制酸装置热回收现状公司现有4套30万吨/年硫磺制硫酸装置(其中1套装置在建)， 1#、2#装置对称布置在同一台阶，3#、4#装置平行布置在上下两个台 阶，采用火管锅炉、过热器和省煤器回收焚硫及转化工段的高温位反 应热，1 #装置产生次中压(2.5Mpa,250 C)和低压饱和蒸汽 (1.0Mpa,180C), 2# 4#装置生产过热蒸汽(3.82Mpa,450C),经 减温减压成低压饱和蒸汽(1.0Mpa,180C )主要供磷复肥装置作磷酸 和磷铵料浆浓缩热源。这4套硫磺制酸装置吸收工段均采用传统工艺， SO3吸收所产生的低温位热以阳极保护浓硫

4、酸冷却器通过循环水移出 并排入大气。装置的热利用率约70%,尚有很大的潜力可挖。随着各种能源价格不断上涨，特别是在硫磺价格暴涨的今天，热 能回收已成为硫酸装置主要的节能降耗措施，在硫酸装置的份量越显 重要，硫酸产品已逐渐失去其主产品的地位，从而使硫酸装置首先是 一个发电厂或供热装置，此次才是产品硫酸。从能源角度来看，硫酸 装置是一个没有CO2温室气体排放的绿色能源工厂。提高硫磺制酸装 置高、低温位热能的回收和利用效率，对资源和能源依赖性极强的磷 复肥企业是至关重要的。三、硫磺制酸低位热的回收技术硫磺制硫酸工艺过程包括三大步骤：硫磺焚烧、SO2转化和SO3 吸收，这三步均为放热反应，其放出的总热

5、量达528.4kJ/kmol。硫磺 焚烧和SO2转化两个过程产生的热量为高温位热，分别占总热量的 56%和 19%,通常采用废然锅炉、蒸汽过热器及省煤器来回收产生中 压过热蒸汽。SO3吸收过程产生的热量为低温位热，占总热量的25%, 传统工艺是采用80t左右的浓硫酸来吸收SO3生成硫酸，SO3吸收过 程产生的反应热用循环冷却水来冷却。美国孟莫克开发的HRS ( Heat Recovery System )，其全称为吸 收过程循环酸余热回收系统，利用当酸浓提高到99%以上后腐蚀性略 有下降的特性，将酸温和酸浓同时控制在一个狭窄区域内，并针对该 特定工况开发了抗强腐蚀的专用ZeCor合金材料，使H

6、RS实现工程 化，低温位余热的回收效率可达75%以上。其工艺是采用HRS热回收 塔来取代传统工艺的第一吸收塔、用HRS锅炉来取代传统工艺的吸收 塔酸冷却器。采用孟莫克HRS技术，可将硫磺制酸装置的总热能回收率从传统 装置的70%提高到了93%,在这部分热能被回收的同时还减少了循环 冷却水的消耗，这对环境效益来说是双重的，符合清洁发展机制(CDM) 的额外性准则，成为CO2温室气体减排的重要措施之一。全球现有27 套1800t/d以上的大型硫磺制酸装置使用了 HRS技术，同时摩洛哥一套 2500t/d装置已经从CDM中成功获得CO2减排收益。我国江苏双狮精细 3000t/d装置和湖北宜化1800

7、t/d装置均已成功应用HRS,正积极申报 CDM项目，我们期待这两个项目率先获得成功。对我国众多的300kt/a ( 900t/d)左右规模的硫磺制酸装置而言， 因引进HRS的专利、工艺包和设备费用远超过装置本身的投资，令投 资者望而止步。中化涪陵化工根据自己的实际情况，创造性地提出了 两套30万吨磺制酸共用一套HRS,同时与CDM项目结合的一种可操作新思路，并付诸实施。其工艺流程示意图如图1所示。图1工艺流程示意图四、中化涪陵化工CDM项目公司硫磺制酸装置低温位热能回收受技术和融资等因素的影响， 一直无法推进。通过与中国硫酸工业协会、孟莫克化工成套（上海） 公司、上海长三角投资咨询公司等单位

8、的广泛接触与交流，HRS和 CDM都有了更深的认识。拟拓展融资渠道（如CDM的支持等），采用 两套30万吨磺制酸共用一套HRS的技术方案，引进先进的HRS专利和 设备，对现有硫磺制酸装置的废热回收系统进行技术改造，提高废热 利用水平和效率，在满足现有供热的前提下，建设废热发电装置，减 少对华东电网的购买量，提高装置供电的可靠性，降低生产成本，提部分电量高企业经济效益。具体的项目边界如盈所示。企业生产用户华中电网JT-图2 项目边界图这种技术方案从工艺上增大了进出HRS热回收塔气体分布和控制 的难度，存在一定的技术风险，但单位投资成本却降低了一倍左右。经美国孟莫克公司初步计算：两套60万吨/年装

9、置的HRS可新增 低压饱和蒸汽(1.0Mpa,180C )约84t/h。按分级利用的原则，通过平 衡全厂硫磺制酸装置的全部蒸汽，在满足现有磷复肥装置供热的前提 下，置换出中压过热蒸汽(3.82Mpa,450C )用于发电，配置2x15MW 凝气式发电机组，同时发电装置的蒸汽冷凝液全部回收作除氧器的补 给水，将大幅度降低除氧器的蒸汽消耗，提高整个废热回收系统的效 率。该项目存在明显的技术和融资障碍，符合CDM项目额外性准则， 适应于经批准的整合基准线方法学ACM0004废气和/或废热发电的整 合基准线方法学”的情景。经CDM中介机构测算：该项目每年可发电2.4亿度（即每年可减少华中网电2.4亿度），按华中电网的排放因子计算，每年减排约20万t CO2e。在有CDM支持的情况下，项目所得 税后全投资内部收益率为13.7%,高于化工行业12%的基准收益毛 投资回收期约7年，项目在财务上是可行的。五、结论公司拟通过两套30万吨/年硫磺制酸装置共用一套HRS的技术方 案，对现有的3套及在建的1套30万吨/年硫磺制酸系统进行改造， 提高