硫铁矿制酸余热回收利用技术(中明).doc

项目名称：硫铁矿制酸的热回收利用技术
项目持有单位：中明（湛江）化机工程有限公司
项目概况
一、 基本原理
硫铁矿制酸系统废热利用是以焙烧出口的锅炉为中心，将焙烧、净化、转化和干吸的低中高温废热全部产3.8MPa 450℃蒸汽，较大幅度提高蒸汽产量的方案，使蒸汽产量由原来的1.0～1.1t/t（酸）提高到1.5 t/t（酸）。
1、废热回收系统组成：
①中压锅炉系统：产出4.0 MPa 饱和蒸汽、低温过热器。
②转化一段出口设蒸汽高温过热器（技术成熟）
③利用转化150～160℃三氧化硫气体，将进沸腾炉的空气预热到90℃左右，接着利用电除尘出口300℃左右的炉气将入炉空气进一步预热到180～200℃。（已有实践）
④、建立YRHS干吸热回收系统，将给水从40℃预热到180℃，分二段预热，第一段将软水预热到104℃进除氧器，第二段从104℃预热到180℃。
2、实施新方案关键在建立干吸高温吸收系统，即YRHS系统。（干吸回收热量系统）
美国MECS公司硫磺制酸在干吸系统开发了HRS系统，可产0.6～1.0MPa饱和蒸汽0.4～0.5t/t（酸）其主要特点是将进吸收塔酸的温度提高到200℃；出吸收塔酸的温度220℃；将酸浓提高99%以上。酸经过锅炉后温度降到192℃，然后在稀释器中加水稀释，由于稀释时放出热量，酸温又升到200℃，再去吸收。祥见以下流程图

硫铁矿制酸从基本原理虽可以参照以上方法，但做法要作较大改进才能达到回收热量的目的，这是因为硫铁矿制酸与硫磺制酸有较大的差别。硫磺制酸在应用HRS系统时二氧化硫浓度为11.0～11.5% 。而硫铁矿制酸只有8.5%左右，由于200℃酸温99%酸浓时酸液面上硫酸和三氧化硫的平衡分压即PH2SO4+PSO3≈7.2+14.1=21.3mmHg是一定的，高浓度的硫磺制酸的吸收率比硫铁矿制酸高得多，回收的热量也多。这样对硫铁矿制酸而言就要设法降低进塔的酸温和酸浓，才能达到90%以上的吸收率，把热量交给循环酸，以回收热量。
另外，稀释器不一样。硫磺制酸没有净化系统，且二氧化硫浓度高，所以空气带入系统的水量少，带入水量只有产98酸需水量的10～20% ,因此，稀释器可以用水去稀释，并放出大量热量。因为是用水稀释，所以只有产品酸离开高温吸收系统且产蒸汽降温20℃后离开高温吸收系统的，这部分酸的热量还不够用来把水预热到180℃，所有还可以允许有一部分98酸进入高温吸收系统，以适当增加“成品酸”流出高温吸收系统的酸量将给水顶热到170～180℃。
而硫铁矿制酸80～100%的水是由炉气带过来，这些水是由93～94%的干燥酸除下来的。这样一来，高温吸收系统稀释器主要靠93酸来稀释了，因为93酸带入水外还带入硫酸。这部分硫酸也要随同“产品酸”一起离开高温吸收系统。例如本方案中300 kt/a制酸系统串入高温吸收系统的94.5%的酸为74.0t/h，同时假定可有2000kg水用于稀释，那末就可以加50t/h 98.3%酸进入高温吸收系统，以达到进一步回收热能和吸收SO3的目的。而99.5%酸流出系统的量为152t，是一吸产品酸量的4倍左右。而152t 210℃的高温酸，已将高温吸收系统的热量带走，也可将60t/h给水从40℃预热到182℃，水分二段预热，先将40℃预热到104℃进除氧器，104℃由给水泵经高温预热器再进锅炉。而热回收系统的稀释器中65℃的94.5%酸与210℃循环酸混合后温度降到180左右，进高温吸收塔。（详见流程图）

如果硫铁矿制酸仿照HRS系统来产蒸汽的话，就只能产0.1～0.2Mpa的蒸汽。因为前面提到的152t/h，温度为210℃的热酸，大约140～210℃温度段的热量可用来产蒸汽的，这一温度段热量来产蒸汽，只能产0.1～0.2Mpa蒸汽，60～140℃温度是用来预热给水的。0.1～0.2Mpa的蒸汽用途不广。而用于预热给水，这部份热量全变为3.8 MPa 450℃的蒸汽。即把低位能提升到高位能，这本身是节能的重要课题。
二、经济指标：
以300kt/a为例，即37.5t/h硫酸产量进行计算：
1、硫铁矿焙烧锅炉回收热量为：
1.19×108kj/a （按1t/t蒸汽计算）
2、空气预热器：
入炉空气200℃，空气量：60000Nm3/h 比40℃空气增加热量为：
1.26×107kj/a
3、转化一段出口蒸汽高温过热器：
1.67×107kj/h
4、YRHS干吸低温热回收系统：
3.58×107kj/h
这部份热量相当14000kg/h低压蒸汽，即0.373t/t（酸）比硫磺制酸少的主要原因就是稀释器进的主要是94.5酸，发热量少。
合计：1.84×108kj/h
相当于59 t/t（3.8MPa 450℃）蒸汽，吨酸蒸汽1.57t。比常规制酸，废热利用量增加了40%以上。

五、应用情况及新增效益:
该项技术的低温段，自2012年5月在湖南衡阳恒光化工有限公司投入生产使用后取得了很高的经济效益，每小时可多生产蒸汽18吨。高温段在调试中。如投入使用后，在300kt/a硫铁矿制酸中应用，3.8MPa 450℃蒸汽保证值1.5t/t（酸）以上，与常规废热回收系统增产40%~45%蒸汽，即增加120kt/a蒸汽，按150元/t计算，（发电后0.8 MPa蒸汽）增加效益1800万元。增加发电量每小时24000度，每年增加效益4320万元。对于一个300kt/a的硫铁矿制酸厂，使用该项技术后可增加6000万元/a～7000万元/a的效益，并减少二氧化碳的排放：3.58×107kj/h，节约用水：200kt/a。

六、投资估算：
干吸高温吸收（YRHS系统）：700万元
其他增加投资：200万元
合 计： 900万元
按这样计算半年左右即收回投资。
七、运行成本：
高温吸收酸泵：75KW 30万元/a
软水增加120kt/a ：（4元/t） 48万元/a
系统增加阻力增加电耗： 40万元/a
其它： 30万元/a
合 计： 148万元/a
扣除酸冷器循环水费用（电费+水费）90万元/a
实际增加运行费用：58万元/a

中明（湛江）化机工程有限公司
陈祥明
2013-3-20

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