我国硫酸工业的发展趋势

2007年第26卷第10期CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS·1363·化工进展我国硫酸工业的发展趋势张超林（中国石化南化集团研究院，江苏南京210048）摘要：介绍了2004年至今中国硫酸产量位居世界首位，2006年中国硫酸产量达50.43Mt，逐渐形成了以硫磺、硫铁矿和冶炼烟气为主的原料结构。改革开放以来，中国硫酸行业的产业集约化程度大幅提高，单系列硫酸装置的最大规模分别为硫铁矿制酸400kt/a、硫磺制酸1000kt/a、冶炼烟气制酸600kt/a。还指出今后中国硫酸工业的发展趋势是：装置进一步大型化，产业集约化程度继续提高，全方位提升技术装备水平，加大节能减排力度，提高废热回收利用率，走循环经济的发展道路，实现可持续发展。关键词：硫酸工业；产量；装置；工艺中图分类号：TQ111.1文献标识码：A文章编号：1000–6613（2007）10–1363–06DevelopmenttrendofChina’ssulfuricacidindustryZHANGChaolin（ResearchInstituteofNanjingChemicalIndustryGroup，SINOPEC，Nanjing210048，Jiangsu，China）Abstract：Chinahasbeenrankedthefirstinitssulfuricacidproductionsince2004，andtheproductionin2006reached50.43Mt.Anewrawmaterialpatternmainlyconsistingofsulfur，pyriteandmetallurgicaloff-gasisestablished.Sincereformandopening-up，ahighlevelofintensiveproductionofChina’ssulfuricacidindustryhasbeenachieved，withthelargestsulfuricacidplantbeing400kt/awithpyrite，1000kt/awithsulphurand600kt/awithmetallurgicaloff-gas.China’ssulfuricacidindustrywillsteptowardslargerplantsize，higherlevelofintensiveproductionandhigherleveloftechnologylandequipment，aswellasstrengtheningenergysavingandenvironmentalprotection，inordertorealizerecyclingeconomyandsustainabledevelopment.Keywords：sulfuricacidindustry；production；equipment；process硫酸工业是个古老的行业，迄今已有260多年的历史。很久以前，硫酸就因为在众多领域中不可或缺的用途而赢得“工业之母”的美誉。在我国，由于硫酸与化肥、继而与粮食之间的密切联系，硫酸工业在国计民生中占有举足轻重的地位，一直是个倍受关注的行业。改革开放以来，与中国其它行业一样，硫酸工业得到了迅速发展，其产业结构、原料构成、装置规模、技术装备水平、废物排放指标全然今非昔比，正在以崭新的面貌迈入现代化工的行列。在循环经济已成为社会发展的主流、人类更加注重资源利用与环境保护的今天，硫酸工业这个涉及到腐蚀性和环境污染物、拥有60Mt/a产能的庞大的产业，如何实现可持续发展，如何打造循环经济的体系，如何使其技术装备水平更上一个台阶，无疑是人们所面临的新的挑战。1我国硫酸工业的现状1.1产量、原料结构及产业结构[1]硫酸工业是国民经济的基础产业，目前我国约70%产量的硫酸用于化肥，尤其是磷肥的生产。产品的终端用途性质以及十几亿人口的基本国情决定了我国必然是一个硫酸生产大国。建国以来，尤其是改革开放以来，我国硫酸产能逐年递增，至2004年已达到44350kt，并从此跃居世界首位。收稿日期2007–07–25。作者简介张超林（1951—），男，中国化工学会理事，无机酸碱盐专业委员会副主任委员，全国硫酸工业信息站站长，长期从事科研管理工作。电话[phone]。进展与述评化工进展2007年第26卷·1364·2006年我国硫酸企业490家左右，装置总能力超过62000kt/a。生产原料有硫铁矿、硫磺、冶炼烟气、磷石膏和硫化氢等。硫铁矿是我国主要的硫资源，所以长期以来我国硫酸生产基本上都是以硫铁矿为主要原料。遗憾的是硫铁矿并不是硫酸生产的最理想原料，它具有生产工艺复杂、管理要求高、操作环境差以及要处置大量的固体和液体废物等缺陷。改革开放以来，大量硫磺的进口以及有色冶炼行业的迅速发展，使我国硫酸生产的原料结构得到不断的优化与调整——硫铁矿制酸份额逐年下降，硫磺制酸产量迅速增加，冶炼烟气制酸产量稳步增长，形成了硫磺、硫铁矿、冶炼烟气制酸三分天下的原料格局。近几年我国硫酸生产能力和产量及原料格局见表1、表2（数据来源于中国硫酸工业协会统计数据）。表12002～2006年我国各原料制酸生产能力情况单位：kt/a项目2002年2003年2004年2005年2006年硫磺制酸1350014600177002330028700硫铁矿制酸1650016800168001880020700烟气制酸7900830093001100012600其它550550550550550总计3845040250443505365062550表22002～2006年我国硫酸产量及生产原料格局（以H2SO4计）硫铁矿制酸硫磺制酸冶炼烟气制酸其它制酸时间硫酸总产量/kt产量/kt份额/％产量/kt份额/％产量/kt份额/％产量/kt份额/％2002年305201205839.51111636.4693222.74141.42003年337111303438.71260937.4752122.35471.62004年399461431635.81623640.6884822.25461.42005年462501610034.81975042.7980021.26001.32006年504401593031.62233044.31163023.15501.0随着改革开放的不断深入和企业结构的优化重组，我国硫酸行业的产业结构发生了深刻的变化，尤其是国家磷复肥生产基地的建设，使产业的集约化程度大幅提高。过去那种中、小型企业星罗棋布的产业结构已逐渐打破，一些污染严重、效率低下的小型硫铁矿制酸装置被关停并转，而代之以一座座大规模的、具有国际先进水平的制酸装置。目前，我国单系列硫酸装置的最大规模分别为：硫铁矿制酸400kt/a，硫磺制酸1000kt/a，冶炼烟气制酸600kt/a，磷石膏制酸400kt/a。2006年，我国硫酸产量最大的前三名企业为云天化国际（包括三环、富瑞、红磷、云峰、江川天湖）、张家港双狮（包括苏州精细）、湖北洋丰（包括新洋丰），其总产量分别为4300kt、1430kt、1300kt。单系列硫磺制酸产量最高的是张家港双狮（970kt），冶炼烟气制酸是江西铜业（600kt），硫铁矿制酸是广西鹿寨（420kt）。全国有8家企业产量达1000kt以上，占总产量的24.8%，产量在200kt以上的大型企业有50家，占全国总产量的60.1%，而100kt以下的小型装置仅占25.1%。产业集约化程度的提高和装置规模的扩大，有力推动了新工艺、新设备和新材料的推广和使用，使我国硫酸工业的技术水平迈上一个新的台阶。1.2技术装备水平在工艺方面，无论是以硫铁矿、硫磺还是冶炼烟气为原料（除少量低浓度冶炼烟气制酸外），我国硫酸生产目前基本上都是采用两转两吸工艺，转化工序大多采用“3+1”或“3+2”两次转化流程。为减少污水排放，硫铁矿和冶炼烟气制酸装置净化工序基本采用稀酸洗净化工艺，并配有污水或废酸处理系统，大型冶炼烟气制酸装置还设有专门过滤设备回收酸泥中的有价金属。自1996年国家新的《大气污染物排放标准》颁布以来，为满足更加严格的环保要求，新建大型装置开始采用含铯低温催化剂，以提高二氧化硫转化率。同时，一些采用两转两吸工艺的装置开始增设尾气吸收装置，以进一步降低尾气中的二氧化硫含量。我国硫酸装置，特别是新建大型装置目前二氧化硫转化率可达到99.7%以上，尾气二氧化硫含量低于国家排放标准（960mg/m3），大型硫铁矿及有色冶炼制酸装置的污水、废渣也基本满足我国有关废水和固体排放物标准。此外，我国自行开发了用于低浓度二氧化硫烟气制酸的非稳态转化制酸技术、硫化氢干法制酸技术以及磷石膏制酸联产水泥工艺，目前均已有工业化装置在运行。在装置设备方面，我国已基本具备大型硫酸装置国产化的能力，能够制造大型硫铁矿沸腾炉、焚硫炉、液硫过滤机、废热锅炉、电除尘（雾）器、高效洗涤器、不锈钢转化器、高效换热器、阳极保护浓硫酸冷却器、干吸塔、二氧化硫鼓风机、泵等硫酸装置关键设备。在耐腐蚀材料的开发方面，也开发了如XDS、DS高硅奥氏体不锈钢、耐酸玻璃钢、氟塑料、衬塑复合材料等一系列耐浓硫酸、稀硫酸腐蚀的合金和有机材料。此外，我国自行开发了用于硫铁矿沸腾焙烧控制的氧表、各种酸浓分析仪、二氧化硫气体分析仪第10期张超林：我国硫酸工业的发展趋势·1365·及各种控制回路，以及DCS系统。在钒催化剂生产方面，我国目前已能够生产柱状、环状、三叶状、菊形等形状的各种中温、低温钒催化剂产品。国产含铯催化剂也有开发、应用。在废热利用方面，我国硫酸装置的高、中温位热能基本上得到了回收利用。尤其是新建大型装置，回收热能产生的利润在其总利润中占有重要份额。热能大多用于生产中压蒸汽或发电，以中压蒸汽计的热能回收水平为每吨酸1.2t以上[2]。2我国硫酸工业的发展趋势经过几十年的发展，尤其是改革开放以来，由于产业结构、原料结构的优化及装置规模的提高，大量国外先进技术和设备的引入，我国硫酸工业取得了令人瞩目的成就。但是，我国仍然只是一个硫酸生产大国，而不是硫酸生产强国。从技术方面来看，其工艺设计、设备制造、催化剂性能、废热回收率等与国外先进水平仍有一定的差距。因此，坚持与时俱进、坚持技术创新，是我国硫酸工业实现可持续发展的唯一途径。2.1产业发展方向2.1.1集约化程度进一步提高根据国家发改委2005年第40号令发布的《产业结构调整指导目录》，新建硫磺制酸装置规模不得低于200kt/a，硫铁矿制酸装置规模不得低于100kt/a；加之市场调节作用，对现有污染严重、技术落后硫酸装置的淘汰，我国硫酸工业将继续沿着大型化、高度集约化的方向发展。2.1.2硫磺进口依存度将逐步降低，硫酸原料结构更趋于合理近年来，云南、贵州、湖北、四川等磷资源丰富地区与磷复肥项目配套的大型硫酸装置，以及沿海地区以获取能源为目的大型硫酸装置均采用硫磺为原料。目前，我国硫磺制酸原料90％以上依赖进口。原料过度依赖进口对行业健康、稳定发展具有很大的风险性。20世纪70年代，国际市场的硫磺价格较低，我国建设了8套80kt/a硫磺制酸装置。20世纪80年代中期，国际市场硫磺价格爆涨，除北京染料厂和天津硫酸厂出于环保考虑保留硫磺制酸装置外，其余6套硫磺制酸装置被迫停产。20世纪90年代后期，国际市场硫磺价格低廉，我国大兴硫磺制酸装置建设。2006年，我国进口硫磺8810kt，占世界硫磺贸易量的29.5%，成为世界硫磺第一大进口国[3]。2007年初，由于硫磺供应链发生障碍及海运价格上涨等原因，国际硫磺市场虽仍处于表观上的供大于求状态，进口硫磺价格却迅速攀升，在短短的几个月内由75美元/t上涨至150美元/t，且部分地区出现了有价无货的状况，致使我国华东地区大部分硫磺制酸装置处于低负荷运行。过度依赖进口硫磺为原料对我国硫酸行业的危害再现端倪。可喜的是，随着中国石化普光天然气项目的建设投产，每年有望回