硫酸工业浅析

硫酸工业浅析院系：化工与能源学院专业：化学工程与工艺班级：二班姓名：谢登科学号：20100380218硫酸工业浅析谢登科20100380218（郑州大学化工与能源学院化学工程与工艺二班）摘要：介绍了我国硫酸工业现状。近年来我国硫酸产能、产量快速增长，产业集中度逐年提高，装置大型化∃国产化趋势明显，节能减排效果显著，技术装备水平不断提高。2009年底我国硫酸总产能达到71000kt/a，产量达到历史新高的59686kt。预计到2015年我国硫酸总产能将达到85000kt/a，硫酸产量约75000kt，国内硫酸需求量约76000kt。我国硫酸工业发展提出一些建议。关键词：硫酸工业；现状；发展我国硫酸工业经过最近25年的发展，产能、产量大幅度增加，技术装备水平持续提高，既满足了化肥生产的需求，为保证我国的粮食安全做出了巨大贡献，又满足了化工、石化、轻工、纺织、有色冶金、钢铁等行业的需求，为国民经济的高速发展提供了重要的化工原料保障。1硫酸工业现状1.1产能、产量快速增长，原料结构三足鼎立截止2009年底,我国硫酸总产能达到71000kt/a,其中硫磺制酸产能约为34500kt/a,冶炼烟气制酸产能约19000kt/a,硫铁矿制酸产能约为17500kt/a,具有国际先进水平的大型装置产能已占硫酸总产能的50%以上。另外,国内还有石膏制酸企业2家,硫酸总产能600kt/a,以及十几套小型硫化氢制酸装置和几套废酸再生装置。2000一2009年是我国硫酸工业发展最快的阶段,硫酸产量年均增长率为10.4%。2004年我国硫酸产量达到39905kt,首次超过美国位居世界第一位,占到当年世界硫酸总产量148990kt的21.6%。2009年硫酸产量创历史新高,达到59686kt,占到世界硫酸产量的32.2%,连续6年位居世界第一位。2000一2009年以来,硫磺制酸发展最快,产量年均增长率为18.0%,2009年产量达到27598kt；有色金属工业的发展也直接带动了冶炼烟气制酸的发展,产量年均增长率为11.2%,近5年的年均增长率更是达到15.6%,2009年冶炼烟气制酸产量达到17758kt；受低价进口硫磺和有色金属发展的影响,硫铁矿制酸发展较为平缓,产量年均增长率仅为3%,2009年产量为13846kt。随着我国硫酸工业的迅猛发展,硫酸生产原料格局也发生了巨大变化,从硫铁矿占统治地位,逐步形成了“硫磺一冶炼烟气一硫铁矿”三大原料制酸三足鼎立的格局,并且硫磺和冶炼烟气制酸所占比例越来越大。硫磺制酸产量占硫酸总产量的比例由2000年的25.2%提高到2009年的46.8%,冶炼烟气制酸产量占总产量比例由2000年的27.3%提高到2009年的29.8%；硫铁矿制酸产量占总产量比例则由2000年的45.7%下降到2009年的23.2%。1.2产业集中度逐年提离我国硫酸生产主要集中在云南、湖北、贵州、山东、江苏、安徽和四川7省,产量均超过3000kt/a,上述7省硫酸产量占到全国总产量的62%左右。产磷4省(云南、湖北、贵州、四川)硫酸产量占全国总产量的42%；磷复肥加工量较大、工业发达的华东地区硫酸产量占全国总产量的27%；硫铁矿、硫精砂和有色金属冶炼工业较集中的华南及重庆地区硫酸产量占全国总产量的17%；华北、东北、西北三大地区仅占14%。据不完全统计,我国现有硫磺制酸企业约120家,主要集中在产磷4省和江苏、浙江,上述6省产量占全国硫磺制酸总产量的95%；200kt/a以上规模装置产能占全国硫磺制酸总产能的80%左右。现有冶炼烟气制酸企业约130家,大型企业主要集中在安徽、江西、甘肃、云南等有色金属矿产区,中、小型企业主要分布在广西、内蒙古、山东、河南、湖南、四川等有色金属矿产区。产量排名前10位的企业产量占全国冶炼烟气制酸总产量的5%,其中铜陵有色、金川集团和江西铜业3家企业产量均超过1000kt/a。现有硫铁矿制酸企业约240家,分布较为分散,产业集中度偏低,中、小型企业居多。主要分布带有2条,一是广东、江西、安徽、湖南等硫铁矿、有色金属矿产区；二是湖北、江苏、河北等磷肥产区。2009年铜化集团、江西铜业、广西鹿寨、广东云浮等11家企业硫酸产量占全国硫铁矿制酸总产量的27%,200多家产量在100kt/a以下小型企业产量占全国硫铁矿制酸总产量的45%。1.3硫资源自给不足，对外依存度逐年增大我国是硫资源短缺的国家,国内硫资源主要有3个来源。一是硫铁矿资源。我国硫铁矿产地主要集中在广东和安徽,少部分在广西、湖南和四川等地。二是有色金属矿及副产硫精砂。我国有色金属矿产地主要分布在甘肃、安徽、云南、江西、河南和内蒙古等地,目前有色金属矿资源远不能满足国内需求,大型冶炼厂特别是铜冶炼厂所需金属矿主要依靠进口,已占需求量的60%以上。三是石油炼制、天然气净化和高硫煤加工过程中回收的硫磺。近年来我国进口高硫原油比例增加、川东北地区高硫天然气开发及化肥、化工行业加强了硫磺回收,使我国硫磺产量逐年增加。据不完全统计,2007,2008和2009年我国硫磺产量分别为1150,1550,1800kt。石油炼制硫磺回收装置主要分布在沿海地区,天然气净化硫磺回收装置主要在四川和新疆。2009年我国硫资源消费量(以S计)已达到23590kt,同比增长7%(已扣除硫磺库存增量2100kt)。其中硫磺消费量11870kt,同比增长18.6%；硫铁矿制酸折硫4905kt,冶炼烟气制酸折硫5830kt,净进口硫酸折硫910kt。进口硫磺占到硫磺总消费量的85%,有色金属矿50%以上依靠进口(其中铜矿对外依存度已达70%左右),加上进口硫酸,2009年我国进口硫资源超过14000kt,占硫资源消费量的59.4%,比2008年增加了6个百分点。我国硫资源对外依存度仍然较高。2行业存在的主要问题2.1产能过剩目前我国硫酸总产能已达到71000kt/a,后续还有与磷复肥配套和以能源为目的建设的大型硫磺制酸装置,新增产能在5000kt/a以上；有色金属行业也有一批改建、新建冶炼装置,将新增冶炼烟气制酸产能10000kt/a以上；硫铁矿资源产地还在建设一批硫铁矿制酸装置及一些石膏、硫化氢、废硫酸及回收SO2制酸项目新增产能,考虑到在产业结构调整中将有一批中、小型装置陆续退出,预计到2015年我国硫酸总产能将超过85000kt/a。按硫酸需求测算,届时我国硫酸产能过剩将超过10000kt/a,造成市场长期处于严重供大于求状态,企业盈利能力降低。硫酸产能过剩主要表现在4个方面,一是华东地区以追求能源为目的,使硫磺制酸产能过大；二是硫铁矿和硫精砂产地以追求增加产值为目的,盲目建设硫铁矿制酸装置,使产能与需求不匹配；三是有色冶炼企业在发展过程中没有很好的与用酸大户联合,没有固定对口用户,使大量冶炼酸远距离运输；四是磷复肥产能过大∃开工率不足,导致与磷复肥配套的硫酸出现富余、无出路。2.2硫资源对外依存度过离在国内三大制酸原料中,硫铁矿是国土资源部确定的13种稀缺资源之一,国内硫磺产量不足2000kt/a,仅能满足约20%的需求,有色金属矿自给率不足50%。目前我国硫资源对外依存度高达60%左右,并且由于四川∃新疆等地天然气净化硫磺回收装置建设推进缓慢,因此近2年内硫资源对外高依存度的局面难以有效缓解。国内硫资源供应不足已成为制约我国硫酸与磷肥工业健康发展的“瓶颈”。2.3产业集中度仍偏低主要表现在3方面,一是历史遗留的中、小型硫铁矿制酸装置偏多；二是一些地区建的小型硫磺制酸装置偏多；三是在矿资源产地建设的中、小型铅、锌冶炼烟气制酸装置偏多。据不完全统计,2009年我国规模在100kt/a以下的小型企业占到硫酸企业总数的约70%,其中硫铁矿制酸规模100kt/a以下企业数量占到硫铁矿制酸企业总数的约82%,冶炼烟气制酸规模100kt/a以下企业占到冶炼烟气制酸企业总数的约64%,硫磺制酸规模100kt/a以下企业占到硫磺制酸企业总数的约52%。2.4资源利用率尚待提高主要表现在3方面,一是大、中型硫磺制酸装置大多还没有回收低温位热能,热能回收率仅在65%左右；二是提高硫铁矿制酸热能回收利用率的示范项目刚刚起步,推广还有待时日；三是高品位烧渣用作炼铁原料还得不到国家及钢铁行业的重视,加上硫铁矿山选矿能力不足,高品位硫铁矿未能集中使用,绝大多数硫铁矿制酸装置仍是原矿人炉,人炉矿品位低,烧渣仍主要用作水泥添加剂,其中的铁资源价值未能充分利用。2.5环保压力加大目前我国硫酸工业环保问题仍较为突出,有相当一部分中∃小型企业尾气SO2不能达标排放,仍有部分硫铁矿制酸装置采用水洗净化工艺,耗水量大、污水排放量大。国家环保部即将批准新的《硫酸工业污染物排放标准》,严格规定废水∃废气排放限值,如规定制酸尾气SO2浓度限值为400mg/m3,目前大多数硫酸装置达不到这一要求。另外新的取水限额、能耗标准及生产许可证实施细则等文件也将陆续出台,对硫酸工业提出了更为严格的要求,硫酸企业需谨慎对待并采取相应措施,否则将被淘汰出局。3对我国硫酸工业发展的建议3.1控制产能发展,加快淘汰落后产能原则上5年内不再新建硫磺和硫铁矿制酸装置,特别是硫酸产能严重过剩的华东地区、冶炼酸供应充足的华东、西北地区及没有下游用酸产品的华南地区不得再建以硫铁矿和硫磺为原料的硫酸装置。鼓励磷石膏、废硫酸、使用高硫煤的电厂锅炉回收SO2等原料制硫酸。根据硫酸清洁生产标准、新的污染物排放标准、产品综合能耗标准和取水限额标准等法规文件,加快淘汰废热利用率低、能耗高、污染重的落后产能。一是沿江、河、湖、海环保严控地区,淘汰200kt/a以下硫铁矿制酸装置,其它地区淘汰不符合要求的100kt/a以下硫铁矿和硫磺制酸装置；二是在冶炼酸供应充足地区(如华东各省),各用酸行业要尽量利用冶炼酸,淘汰一批规模小、废热回收率低、“三废”排放不达标的中、小型硫铁矿和硫磺制酸装置；三是淘汰铜、锌冶炼金属量低于100kt/a、铅冶炼金属量低于50kt/a的冶炼装置及配套制酸装置；四是边远地区应区别对待,用酸量少、外地硫酸运进困难的地区可根据需要保留40kt/a以上装置。3.2继续进行原料结构调整一是充分利用有色冶炼副产硫酸和伴生硫精砂资源。二是鼓励石油炼制、天然气净化和化肥、化工、焦化等行业提高硫磺回收率,增加硫磺资源供给。三是鼓励使用高硫煤的电厂采用新技术、新设备回收SO2资源生产硫酸。四是鼓励回收利用石油和化工生产中产生的废硫酸和其它含硫废物,采用再生裂解技术生产硫酸。五是鼓励开发高效节能新技术、新工艺和新设备,以磷石膏、脱硫石膏为原料生产硫酸。通过上述措施提高冶炼酸及回收SO2、废石膏、废硫酸等制酸在我国硫酸原料结构中的比重；硫资源不足部分以进口硫磺、硫酸补充。3.3做好“三废”治理，继续发展循环经济一是坚决淘汰落后的水洗净化工艺,全部实现稀酸洗净化,将水资源循环利用率提高到90%以上。二是推广使用硫化法和石灰一铁盐法等废水处理技术,确保废水100%达标排放,80%以上装置达到取水限额标准。三是加快技术创新,回收利用酸性废水处理中产生的硫化物渣、石膏渣及尾气脱硫中产生的石膏渣等废物中的有价金属和硫资源。四是加快技术创新和改造,争取制酸尾气SO2和酸雾等达标排放,解决方案有以下2种：a.采取措施提高SO2总转化率,通过改进国产钒催化剂性能、优化转化工序设备和操作指标、适当使用进口普通钒催化剂和含艳催化剂、稳定进转化器气体工艺参数、加强装置管理控制等,确保SO2总转化率长期稳定在9.9%甚至更高。b.增设尾气处理装置,采用湿式氨法、可再生胺法、柠檬酸钠法、钠碱法、离子液吸收法、活性焦法、氧化锌法、氧化镁法、石灰一石膏法等脱硫技术回收尾气中的SO2,同时推进超重力场机取代高塔以提高脱吸效率,确保尾气达标排放；副产硫酸按或亚硫酸钱、硫酸钠或亚硫酸钠、硫酸锌或亚硫酸锌、硫酸镁或亚硫酸镁、石膏、高浓度SO2气体等产品,高浓度SO2气体返回制酸系统,其它副产品或销售或堆存处理。参考文献[1]齐焉.2009年我国硫酸磷肥生产概述[J].硫酸工业,2010(2):l一