WSA制酸技术在焦化企业的应用研究(论文).doc

WSA制酸技术在焦化企业的应用研究一、 研究背景当前降低资源消耗、减少环境污染、加强环境保护，已是新世纪工业的必然选择，“绿色化、清洁化”成为炼油、石化、煤化工、化肥、冶金等行业追求的目标。同时，随着环保要求日益严格，采取以实行循环经济、节能减排为主要的控制措施，已成为企业发展的必然趋势 。峰煤焦化公司二期年产160万吨焦炭工程，煤气正常处理量为101862m3/h，煤气中H2S含量为7g/m3.煤气中的硫会对后续甲醇工段转化装置的转化触媒和甲醇合成装置的合成触媒产生影响，使之活性降低。所以要脱除煤气中的硫。如何将脱硫后的含有H2S的酸性气体回收转化为硫酸，达到变废为宝，是重点要解决的问题。因此二期考虑采用环保、能更好的回收硫的工艺。以含硫酸性气为原料采用湿接触法直接制得硫酸，产品价值高，且可全部用于硫铵工段作为原料使用；可大大简略流程，有利于系统热量的回收，节省投资。WSA 制酸技术除消耗催化剂外不需要任何化工药品、吸附剂或添加剂。装置配置合理，不用工艺水，不产生废料或废水，对环境没有二次污染; 整个装置不仅尾气排放总硫质量分数在584. 7mg /m3以下，不必处理即可达标排放，且流程短，设备布置紧凑，占地少，环境效益好。生产的硫酸是一种重要的化工产品，可用于内部使用，送到硫铵工序生产硫酸铵，降低了生产成本，多出的硫酸作为产品，由酸泵出口引出，送往成品硫酸贮槽外售，从长远观点看，硫酸产品具有广阔的市场发展前景。二、 项目建设的必要性二期考虑采用环保、能更好的回收硫的工艺。WSA制酸工艺，以含硫酸性气为原料采用湿接触法直接制得硫酸，产品价值高，且可全部用于硫铵工段作为原料使用；可大大简略流程，有利于系统热量的回收，节省投资。丹麦托普索公司20 世纪80 年代中期开发的湿法制酸技术，英文是Wet gas Sulphuric Acid，缩写WSA。该技术是将酸性气中的各种硫化物转化为浓硫酸，采用的冷凝装置为降膜式冷凝器。制酸过程无废液外排，尾气中的SOx、NOx、H2SO4酸雾含量控制在国家排放标准之内，环保效果较好，值得推广。该工艺的特点是: 流程简单，能效高，原料气SO2体积分数低于3% 时仍可自热运行; 硫回收率高，可达99%; 产品单一，惟一的产品为达到商品级标准的浓硫酸; 除消耗催化剂外不需要任何化学药品或添加剂; 不产生废料，对环境没有二次污染;产生大量热能，副产中压或次高压蒸汽; 适用范围广，可处理各种含硫气体; 操作弹性范围大，原料组成、进料等大幅度波动不会影响装置运行，尤其不受原料气中烃类组分影响; 与传统的硫酸生产技术相比，WSA 技术需要的设备较少。因为在SO2转化成SO3之前含硫工艺气不需要干燥，这就使得WSA 系统具有较低的投资，操作和维修费用低。目前全球建成或在建的WSA 装置已超过50 套，这些WSA 装置应用在很多工业行业，处理酸性气体流量能高达每小时百万立方米，硫酸产量最高可达日产1100t。三、 总体实施1、二期采用丹麦TOPSOE公司开发的湿法制酸工艺，将酸性气中的各种硫化物转化为浓硫酸，采用的冷凝装置为降膜式冷凝器。制酸过程无废液外排，尾气中的SOx、NOx、H2SO4酸雾含量控制在国家排放标准之内，环保效果较好。2、WSA制酸工程绝大部分设备来自TOPSOE公司，一小部分设备由我公司自行购买。由于引进的是国外设备和技术，一定要明确TOPSOE公司的责任：（1）在制造、包装、储存和运至装货港口的过程中，HTAS应严格控制本合同中所供应的设备，材料及HTAS催化剂的质量。（2）HTAS对安装到位的WSA冷凝器铸体外壳的机械校正和砖衬检查进行监督指导。（3）对WSA冷凝器管板和冷凝管的开箱、验货、组装和安装进行监督指导。（4）对安装到位的主设备、管道、膨胀节和管道支撑的机械校正进行监督指导。（5）设备关键部件的绝缘隔热检查。（6）WSA装置内部清洁检查。（7）WSA装置催化剂装载监督指导。（8）WSA装置调试监督指导。 （9）WSA装置开车及性能测试的监督指导。确保外方所提供的标准工程设计包中包括的技术资料在工程实施时是最先进的，并与其所标示的规范和标准相一致。应保证所有图纸和其它资料的正确性和完整性。如果发现图纸和文件的最终版有任何错误或遗漏，且在WSA装置机械竣工后4个月内尽快提请HTAS注意，应采取如下措施：对需要改正的有错误或遗漏的图纸和其它资料，HTAS应在收到买方书面通知之日起4周内免费向买方提供新的或经修订的更正错误或遗漏所必须的图纸和其它资料。如果已经定购或供应的WSA装置所需的设备或材料必须进行更正或替换以便更正此等错误或遗漏，则HTAS应尽快免费承担其更正或更换，或偿还买方为更正或更换设备或材料所支付的费用。3、WSA制酸工程的主要产品中，98%硫酸用于硫胺工段自用，蒸汽并到蒸汽管网。4、成果分析1.WSA制酸成本（1）耗电量：电费：22557000.6=135.342万元/a（2）主要动力消耗：耗水量4.8t/h,4.8243653=12.6144万元/a；（3）年工资及福利费按40000元/人/年计算，总额为8万元。房屋建筑物和机器设备折旧年限按15年计算，年折旧费 252.5 万元。其他费用包括其他制造费和管理费等每年为10万元。经计算，总生产成本费用为410.456万元 。2.WSA制酸销售收入（1）产品硫酸浓度（ % w/w）：98.0 0.5 流量（kg/h）：2,134每年产硫酸：213424365=18693.84吨98%硫酸市场价为560元/吨则每年销售硫酸收入为：18693.84560=1046.855万元（2）副产蒸汽温度（）：388 压力（Mpa）：1.1 Flow流量（kg/h）：4,680每年产蒸汽：468024365=40996.8吨，蒸汽单价核算：热电车间采用的太原锅炉厂生产的中温中压锅炉，额定蒸发量为75T/h,设计每小时燃烧煤20 .2T/h，实际燃烧19 T/h，煤价格,500-700元/吨，计算吨蒸汽费用： 203元则每年生产蒸汽收入为：40996.8203=832.235万元经计算，总销售收入为1046.855+832.235=1879.09万元。WSA制酸利润为：销售收入-成本即WSA制酸利润为1879.09-410.456=1468.634万元四、工业性试验中效果本项目采用焦炉付产的焦炉气制取硫酸，是煤炭综合利用，提高附加值的有效的途径，符合国家的产业政策、能源和环境保护政策。项目投产后年产硫酸18693.84吨，产品硫酸符合GB/T534-2002（一级品），浓度为93-96%。不仅从根本上解决了内部硫铵工序所需硫酸的问题，达到变废为宝的目的。还能外售，生产的产品具有明显的价格和市场优势，在市场中具有较强的竞争力。五、试验中存在问题的解决及今后进一步需完善的方面1、转化器上层催化剂阻力上升过快原料气进入焚烧炉所夹带的粉尘，以及燃料气未完全燃烧生成少量单质硫夹杂在灰尘中吸附于催化剂表面。建议在分析原料气灰尘含量后，增设气体过滤器以延长催化剂的运行周期，提高装置运行率。2、煤气用量偏高，影响产品硫酸的浓度由于酸性气浓度较低，需要通过提高助燃煤气量来保证焚烧炉的正常工作温度，这会导致工艺气中含水量较多，使硫酸的浓度低于设计