硫磺制酸低溫位熱能回收與CDM項目

1、硫磺制酸低溫位熱能回收與CDM項目中化重慶涪陵化工有限公司 盛勇內(nèi)容摘要：中化涪陵化工擬引進(jìn)美國孟默克HRS技術(shù)對現(xiàn)有的3套及在建的 1套30萬噸/年硫磺制酸系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高其廢熱回收和利用率，在滿足公司內(nèi) 部現(xiàn)有磷復(fù)肥裝置供熱的前提下，建設(shè)2套15MW發(fā)電機組。該項目適應(yīng)于方法 學(xué)ACM0004的基準(zhǔn)線情景，滿足清潔發(fā)展機制（CDM）額外性準(zhǔn)則，符合并支 持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和優(yōu)先領(lǐng)域，對推動我國中型硫磺制酸低溫位熱能回收技術(shù)的 應(yīng)用，將產(chǎn)生良好的示范效應(yīng)。一、企業(yè)基本情況中化重慶涪陵化工有限公司是以生產(chǎn)高濃度磷復(fù)肥為主的大型化 工企業(yè)，總資產(chǎn)15億元，有員工1658人，各類專業(yè)技術(shù)人員500

2、余 人。公司通過ISO9001認(rèn)證，“騰升”注冊商標(biāo)為重慶市著名商標(biāo)，“騰 升牌”磷酸一銨、磷酸二銨為中國名牌產(chǎn)品和國家免檢產(chǎn)品，“騰升牌” 復(fù)混肥為國家免檢產(chǎn)品和重慶市名牌產(chǎn)品。主要產(chǎn)品及年生產(chǎn)能力為: 工業(yè)硫酸154萬噸、磷酸一銨（MAP）60萬噸、磷酸=（DAP）30 萬噸、NPK 40萬噸。2006年生產(chǎn)各類化肥128萬噸，實現(xiàn)銷售收入 16.7億元。在十一五期間，公司在穩(wěn)定化肥主業(yè)的同時，將進(jìn)一步加大研 發(fā)投入，增強企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力，提升公司的核心競爭力，大力發(fā) 展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實施硫酸低位熱回收和磷石膏綜合利用，開發(fā)濕法凈化 磷酸和磷酸鹽，提高資源的利用率和產(chǎn)品的附加值，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

3、， 為構(gòu)建社會主義和諧社會做出自己的貢獻(xiàn)。二、硫磺制酸裝置熱回收現(xiàn)狀公司現(xiàn)有4套30萬噸/年硫磺制硫酸裝置(其中1套裝置在建)， 1#、2#裝置對稱布置在同一臺階，3#、4#裝置平行布置在上下兩個臺 階，采用火管鍋爐、過熱器和省煤器回收焚硫及轉(zhuǎn)化工段的高溫位反 應(yīng)熱，1 #裝置產(chǎn)生次中壓(2.5Mpa,250 C)和低壓飽和蒸汽 (1.0Mpa,180C), 2# 4#裝置生產(chǎn)過熱蒸汽(3.82Mpa,450C),經(jīng) 減溫減壓成低壓飽和蒸汽(1.0Mpa,180C )主要供磷復(fù)肥裝置作磷酸 和磷銨料漿濃縮熱源。這4套硫磺制酸裝置吸收工段均采用傳統(tǒng)工藝， SO3吸收所產(chǎn)生的低溫位熱以陽極保護(hù)濃硫

4、酸冷卻器通過循環(huán)水移出 并排入大氣。裝置的熱利用率約70%,尚有很大的潛力可挖。隨著各種能源價格不斷上漲，特別是在硫磺價格暴漲的今天，熱 能回收已成為硫酸裝置主要的節(jié)能降耗措施，在硫酸裝置的份量越顯 重要，硫酸產(chǎn)品已逐漸失去其主產(chǎn)品的地位，從而使硫酸裝置首先是 一個發(fā)電廠或供熱裝置，此次才是產(chǎn)品硫酸。從能源角度來看，硫酸 裝置是一個沒有CO2溫室氣體排放的綠色能源工廠。提高硫磺制酸裝 置高、低溫位熱能的回收和利用效率，對資源和能源依賴性極強的磷 復(fù)肥企業(yè)是至關(guān)重要的。三、硫磺制酸低位熱的回收技術(shù)硫磺制硫酸工藝過程包括三大步驟：硫磺焚燒、SO2轉(zhuǎn)化和SO3 吸收，這三步均為放熱反應(yīng)，其放出的總熱

5、量達(dá)528.4kJ/kmol。硫磺 焚燒和SO2轉(zhuǎn)化兩個過程產(chǎn)生的熱量為高溫位熱，分別占總熱量的 56%和 19%,通常采用廢然鍋爐、蒸汽過熱器及省煤器來回收產(chǎn)生中 壓過熱蒸汽。SO3吸收過程產(chǎn)生的熱量為低溫位熱，占總熱量的25%, 傳統(tǒng)工藝是采用80t左右的濃硫酸來吸收SO3生成硫酸，SO3吸收過 程產(chǎn)生的反應(yīng)熱用循環(huán)冷卻水來冷卻。美國孟莫克開發(fā)的HRS ( Heat Recovery System )，其全稱為吸 收過程循環(huán)酸余熱回收系統(tǒng)，利用當(dāng)酸濃提高到99%以上后腐蝕性略 有下降的特性，將酸溫和酸濃同時控制在一個狹窄區(qū)域內(nèi)，并針對該 特定工況開發(fā)了抗強腐蝕的專用ZeCor合金材料，使H

6、RS實現(xiàn)工程 化，低溫位余熱的回收效率可達(dá)75%以上。其工藝是采用HRS熱回收 塔來取代傳統(tǒng)工藝的第一吸收塔、用HRS鍋爐來取代傳統(tǒng)工藝的吸收 塔酸冷卻器。采用孟莫克HRS技術(shù)，可將硫磺制酸裝置的總熱能回收率從傳統(tǒng) 裝置的70%提高到了93%,在這部分熱能被回收的同時還減少了循環(huán) 冷卻水的消耗，這對環(huán)境效益來說是雙重的，符合清潔發(fā)展機制(CDM) 的額外性準(zhǔn)則，成為CO2溫室氣體減排的重要措施之一。全球現(xiàn)有27 套1800t/d以上的大型硫磺制酸裝置使用了 HRS技術(shù)，同時摩洛哥一套 2500t/d裝置已經(jīng)從CDM中成功獲得CO2減排收益。我國江蘇雙獅精細(xì) 3000t/d裝置和湖北宜化1800

7、t/d裝置均已成功應(yīng)用HRS,正積極申報 CDM項目，我們期待這兩個項目率先獲得成功。對我國眾多的300kt/a ( 900t/d)左右規(guī)模的硫磺制酸裝置而言， 因引進(jìn)HRS的專利、工藝包和設(shè)備費用遠(yuǎn)超過裝置本身的投資，令投 資者望而止步。中化涪陵化工根據(jù)自己的實際情況，創(chuàng)造性地提出了 兩套30萬噸磺制酸共用一套HRS,同時與CDM項目結(jié)合的一種可操作新思路，并付諸實施。其工藝流程示意圖如圖1所示。圖1工藝流程示意圖四、中化涪陵化工CDM項目公司硫磺制酸裝置低溫位熱能回收受技術(shù)和融資等因素的影響， 一直無法推進(jìn)。通過與中國硫酸工業(yè)協(xié)會、孟莫克化工成套（上海） 公司、上海長三角投資咨詢公司等單位

8、的廣泛接觸與交流，HRS和 CDM都有了更深的認(rèn)識。擬拓展融資渠道（如CDM的支持等），采用 兩套30萬噸磺制酸共用一套HRS的技術(shù)方案，引進(jìn)先進(jìn)的HRS專利和 設(shè)備，對現(xiàn)有硫磺制酸裝置的廢熱回收系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，提高廢熱 利用水平和效率，在滿足現(xiàn)有供熱的前提下，建設(shè)廢熱發(fā)電裝置，減 少對華東電網(wǎng)的購買量，提高裝置供電的可靠性，降低生產(chǎn)成本，提部分電量高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。具體的項目邊界如盈所示。企業(yè)生產(chǎn)用戶華中電網(wǎng)JT-圖2 項目邊界圖這種技術(shù)方案從工藝上增大了進(jìn)出HRS熱回收塔氣體分布和控制 的難度，存在一定的技術(shù)風(fēng)險，但單位投資成本卻降低了一倍左右。經(jīng)美國孟莫克公司初步計算：兩套60萬噸/年裝

9、置的HRS可新增 低壓飽和蒸汽(1.0Mpa,180C )約84t/h。按分級利用的原則，通過平 衡全廠硫磺制酸裝置的全部蒸汽，在滿足現(xiàn)有磷復(fù)肥裝置供熱的前提 下，置換出中壓過熱蒸汽(3.82Mpa,450C )用于發(fā)電，配置2x15MW 凝氣式發(fā)電機組，同時發(fā)電裝置的蒸汽冷凝液全部回收作除氧器的補 給水，將大幅度降低除氧器的蒸汽消耗，提高整個廢熱回收系統(tǒng)的效 率。該項目存在明顯的技術(shù)和融資障礙，符合CDM項目額外性準(zhǔn)則， 適應(yīng)于經(jīng)批準(zhǔn)的整合基準(zhǔn)線方法學(xué)ACM0004廢氣和/或廢熱發(fā)電的整 合基準(zhǔn)線方法學(xué)”的情景。經(jīng)CDM中介機構(gòu)測算：該項目每年可發(fā)電2.4億度（即每年可減少華中網(wǎng)電2.4億度），按華中電網(wǎng)的排放因子計算，每年減排約20萬t CO2e。在有CDM支持的情況下，項目所得 稅后全投資內(nèi)部收益率為13.7%,高于化工行業(yè)12%的基準(zhǔn)收益毛 投資回收期約7年，項目在財務(wù)上是可行的。五、結(jié)論公司擬通過兩套30萬噸/年硫磺制酸裝置共用一套HRS的技術(shù)方 案，對現(xiàn)有的3套及在建的1套30萬噸/年硫磺制酸系統(tǒng)進(jìn)行改造， 提高