1、1托普索 WSA 工艺用于含硫酸性气体处理及废酸再生2016年环保技术装备供需洽商会年环保技术装备供需洽商会公司简介公司简介 由哈德 托普索博士于1940年创立。托普索家族拥有公司100%的所有权 有着七十多年的历史，是世界多相催化领域的领导者 在五大洲11个国家拥有超过2,500名员工，生产工厂约有870人 总部位于丹麦林比（Lyngby）。催化剂在丹麦腓特烈松（Frederikssund）和美国休斯敦的催化剂工厂中生产。位于中国天津的新工厂已经在2015年投入使用 四个业务部门：化工部、环保部和炼油部，以及主要关注新技术开发的第四个部门新业务部3排放控制排放控制我们提供一整套产品和服务，我
2、们提供一整套产品和服务，能够广泛用于化工、加氢和排放控制等领域化工化工加氢加氢合成氨合成气甲醇合成制氢替代天然气（SNG）硫酸 二甲醚甲醛合成汽油加氢裂化加氢精制石脑油煤油柴油减压蜡油渣油脱硫脱除氮氧化物和一氧化碳脱除可挥发性有机物过滤颗粒物工艺设计、工程和许可高性能催化剂专有设备商务和技术服务4托普索催化剂托普索催化剂展示展示合成氨催化剂汽车催化剂硫酸催化剂BRIM加氢催化剂固定源脱硝催化剂级配催化剂5在关键业务领域占据市场领导地位在关键业务领域占据市场领导地位成熟产品的市场占有率为15-25%15-25%全球超过 60%的氨是通过托普索催化剂生产的过去十年间向全球50%的新建合成氨装置提供
3、解决方案用于生产超低硫柴油的催化剂有40%是由托普索提供的制氢催化剂占有超过 30%的市场份额硫酸催化剂占有超过35%的市场份额6总部总部丹麦哥本哈根在五大洲11个国家拥有超过2500名员工42%的员工拥有本科以上学历俄罗斯莫斯科中国 北京南非开普敦阿根廷布宜诺斯艾利斯美国休斯敦印度新德里马来西亚吉隆坡巴林麦纳麦巴西里约热内卢加拿大埃德蒙顿美国洛杉矶全球分布全球分布7WSA技术用技术用于酸于酸性气处理性气处理8Wet gas Sulphuric Acid 湿法硫酸湿法硫酸SH2SRSHCOSCS2SO2SO3H2SO4H2SO4WSA什么是什么是WSA技术技术?一种把各种含硫化合物回收成为商品
4、级浓硫酸的工艺9生产硫磺还是硫酸生产硫磺还是硫酸?H2SWSA克劳斯克劳斯WSA硫酸厂硫酸厂1060.939.1硫酸消费比例硫酸消费比例化肥用酸工业用酸钛白粉氢氟酸粘胶纤维己内酰胺75%轻工钢铁有色金属25%86.3%磷肥2010-2014年 中国硫酸消耗每年平均增长约7.1%；2014年中国消耗了世界硫酸产量的近40%，约9250万吨。硫磺对外依存度超过50%-硫酸工业11Reaction enthalpies 反应焓反应焓 WSA vs.ClausH2SSO2SO3H2SO4(gas)H2SO4(liquid)WSA:Total 192 kcal/moleH2SSClaus:Total 5
5、3 kcal/mole-2 0 +4 +6 Oxidation stage of sulfur硫氧化阶段24.523.51242053 WSACLAUS12H2S处理处理 再再生生酸气酸气+SWS酸气酸气H2S酸气 Steamsystem过热蒸汽SO2转化器酸冷却器产品硫酸燃烧空气烟气风机WSA冷凝器床间冷却器床间冷却器气体冷却器焚烧炉空气SWS 酸气风机SCRReaction:SO2+0.5 O2 SO3Reaction:H2S+1.5 O2 SO2+H2OReaction:H2SO4(g)H2SO4(liq)Reaction:SO3+H2O H2SO4(g)洗涤洗涤13WSA装置中主要化学
6、反应装置中主要化学反应 燃烧H2S+3/2 O2 H2O+SO2+518 kJ/mole 氧化SO2+1/2 O2 SO3+99 kJ/mole 水合SO3+H2O H2SO4(气)+101 kJ/mole 冷凝H2SO4(气)+0.17 H2O(气)H2SO4(液)+69 kJ/mole 脱氮NO+NH3+1/4 O2 N2+3/2 H2O+410 kJ/mole主反应是放热反应，热量可以回收产蒸汽14WSA工艺流程图工艺流程图双冷凝双冷凝酸气SO2转化器酸冷却器成品酸燃烧空气烟囱中间冷凝器床间冷却器工艺气冷却器燃烧炉AirBFW汽包WHBCW高压过热蒸汽Air最终冷凝器蒸汽过热器气气换热器
7、GGH工艺气加热开车燃烧炉BFW 预热燃烧空气风机冷却空气风机15WSA 工艺工艺特点特点 硫回收率超过99.9，尾气中SO2的浓度不超国家标准 硫回收为商品级浓硫酸(通常 98%)原料中允许NH3（不需抽氨单元）和烃类 冷却水消耗低 工艺气无需脱水，没有废水、废酸、废物等二次污染物 双冷凝没有化学品和其它添加剂消耗 过热蒸汽（50-60 barg，400.每吨硫酸副产2.5t蒸汽）操作弹性范围大 工艺简单，设备少，布局紧凑；占地面积小 运行成本低 投资回收期短16运行净成本运行净成本/收益（仅供参考）收益（仅供参考）3万吨万吨/年年WSA 和克劳斯和克劳斯 对比对比(8000 小时小时)项目
8、单位单价WSA克劳斯RMB消耗.人民币/年消耗.人民币/年产出./小时产出./小时燃料气kg1002301,840,000氧kg0.35005601,600,000高压蒸汽t240001.32,496,000循环冷却水 t0.4533.8121,68000新鲜水t0.459.9635,85613,600电kWh0.53001,200,0004001,600,000 消耗成本,人民币/年 1,357,5367,539,600液体硫磺 kg0.8001,0006,400,000硫酸 kg0.33,7509,000,00000高压蒸汽t2009.7115,536,00000低压蒸汽 t80002.7
9、1,728,000废水t-1001-8,000产出收入：人民币/年24,536,000.009,400,000净成本收益 (产出-消耗)，人民币/年 23,178,4641,860,40017托普索托普索 WSA 装置业绩装置业绩 炼油厂炼油厂:40 个个(H2S/SWS 酸性气体,废硫酸再生（23套）,SO2烟气)冶炼行业冶炼行业:14个个(SO2 烟气)焦化焦化:32个个(H2S/NH3/HCN 气体)煤气化煤气化:32个个(H2S 气体)其它其它:17个个 全球业绩 (截至2016年4月):150个 中国64个装置 包括 6 个SNOX 装置 30-300 MW 最大气量1,000,00
10、0 Nm3/h 最大产酸日产1,100 吨18设备设备 焚烧炉焚烧炉 把以下成分燃烧成SO2:酸气(H2S,COS 以及 CS2)废酸 热的助燃空气可用来使蒸汽产量最大化19设备设备 反应器反应器 SO2 反应器 2SO2+O2-2SO320VK-WSA 25 mm VK-WH 12 mmVK-WSA 12 mmVK-WSA 12 mmVK-WSX 9 mm第三床第二床第一床催催化剂装填典型方案化剂装填典型方案催化剂不需频繁更换，预期寿命十年以上催化剂不需频繁更换，预期寿命十年以上21设备设备-SO2 反应器内件反应器内件2223冷却空气入口干净气出口热空气出口WSA 冷凝器冷凝器动态模拟动态
11、模拟硫酸酸气入口24WSA 冷凝器安装冷凝器安装25WSA冷凝器安装冷凝器安装26WSA冷凝器冷凝器内内部结构部结构27酸冷却循环系统酸冷却循环系统28WSA技术用于废酸再生技术用于废酸再生29WSA 装置装置废酸再生废酸再生WSA装置可以与各种硫酸法烷基化工艺良好匹配：装置可以与各种硫酸法烷基化工艺良好匹配：Lummus CD-Tech Dupont Stratco Exxonmobil 兰州寰球工程公司全球废酸处理业绩全球废酸处理业绩 20+第一套烷基化废酸再生WSA装置于1999年开车，良好运行至今 中国烷基化废酸再生业绩 6个 目前大连西太平洋，宁波海越，山东神驰项目已顺利开车，运行良
12、好30用于废酸再生的用于废酸再生的WSA装置中化学反应装置中化学反应 分解（可使用H2S或者燃料气等燃料）H2SO4(液相)+“HC”+O2+热 SO2+xCO2+yH2O 氧化SO2+1/2 O2 SO3+99 kJ/mole 水合SO3+H2O H2SO4(气)+101 kJ/mole 冷凝H2SO4(气)+0.17 H2O(气)H2SO4(液)+69 kJ/mole31WSA 工艺工艺废硫酸再生废硫酸再生 H2S 酸气SO2转化器硫酸产品燃烧空气风机烟囱气风机WSA冷凝器焚烧炉Air废硫酸 ESP过热蒸汽BFW汽包 燃料气 雾化空气床间冷却器床间冷却器气体冷却器酸冷却器32废酸焚烧炉外观
13、废酸焚烧炉外观33运行两年之后的废热锅炉入口运行两年之后的废热锅炉入口34硫酸产品硫酸产品35WSA和干法废酸再生技术对比和干法废酸再生技术对比工艺路线WSA(湿法硫酸技术)干燥-转化-吸收工艺适应原料波动范围宽，对NH3、COS、烃类、水等杂质不敏感范围窄，对NH3、COS、烃类、水敏感流程复杂程度简单复杂可靠性高低产品硫酸质量均达到国家一级品要求能耗低高占地面积小大（约为WSA三倍）二次污染物无稀酸热回收效率高，蒸汽产量大/能耗低低，蒸汽产量低/能耗高36Conventional DCDA spent acid regeneration plant 传统干法废酸再生装置传统干法废酸再生装置
14、COMBUSTORBOILERSO2 CONVERTERFINALABSORBERGAS WASHINGGASDRYINGSPENT ACIDH2S GASFUEL GASATOMIZINGAIRBOILER FEED WATERSTACKSTEAMFRESH ACIDWATERWASTEACIDSTRIPPERINTERMEDIATEABSORBERAIRAIRAIR37Number of items 设备数量DCDA 干法流程WSACombustors 焚烧炉11Boilers 锅炉12Steam drums 汽包11Converters 转化器1(4 beds)1(3 beds)Elec
15、trostatic precipitators 静电除尘器01Absorption towers 吸收塔30Gas quenchers 气体冷却器10Jet scrubbers 喷射洗涤器20Strippers 汽提装置10Mist eliminators 除雾器41Tail gas treatment units 尾气处理装置03Mist control units 酸雾控制器01 x 2Pumps 泵6 x 23 x 2Gas blowers 工艺气风机10Air blowers 空气风机12Various vessels 储罐01Gas/gas heat exchangers 工艺气/工
16、艺气换热器 30Gas/air heat exchangers 工艺气/空气换热器21Air/steam heat exchangers 空气/蒸汽换热器01Steam superheaters 蒸汽过热器12Water coolers 水冷却器61TOTAL 共计412538WSA与传统干法与传统干法废废酸再生工艺对比酸再生工艺对比Product acid capacity 酸产量50 t/d 98%concentration 浓度Spent acid feed composition 废酸原料成分Sulphuric acid 硫酸 85%Organic S-compounds 有机硫化合物
17、 5%Water 水 10%WSADCDA传统干法工艺Number of main equipment 设备数量2541HP steam production高压蒸汽,t/h(55 barg,superheated过热)3.20Waste water generation 产生废水,m3/h02Cooling water consumption 冷却水消耗,m3/h19615Fuel consumption 燃料消耗,Gcal/h2.62.6Compressed air consumption 压缩空气消耗,Nm3/h350350Instrument air consumption 仪表风消耗
18、,Nm3/h20250Electricity consumption 电耗,kWh/h20030039Item 项目Unit 单位Unit price 单位价格RMBWSADCDA传统干法工艺Cons./prod.per hourRMB/yCons./prod.per hourRMB/yFuel 燃料Gcal1502.63,237,0002.63,237,000Compressed air 压缩空气Nm30.1350290.000350290,000Instrument air 仪表风Nm30.152025,000250311,000Cooling water 冷却水m30.451971,00
19、06152,297,000Electricity 电kWh0.5200830,0003001,245,000 Direct consumption expenditure 直接成本,RMB/year4,163,0007,380,000Sulphuric acid 硫酸ton40026,640,00026,640,000Steam HP 高压蒸汽t2003.25,312,00000Waste water 废水t-20002-332,000Direct production income 直接收益 RMB/year11,952,0006,624,000Net operations income 净
20、运行收益(production less consumption收入减成本)RMB/year7,789,000-1,072,000WSA与传统干法硫酸技术用于废酸再生净运行成本与传统干法硫酸技术用于废酸再生净运行成本/收入对比（按年收入对比（按年8300小小时运行时间计算）时运行时间计算）40大连西太烷基化废酸再生大连西太烷基化废酸再生WSA装置装置41宁宁波海越烷基化废酸再生波海越烷基化废酸再生WSA装置装置42WSA废废硫硫酸回收技术选择总结酸回收技术选择总结 1.WSA克服了传统干法硫酸的弊病，排放大量的稀酸，工厂难以处理，导致二次污染；稀酸污染稀酸污染也是导致烷基化前些年推广慢的重要因素之一。2.WSA基于先进的设计，热效好，热量没有浪费热量没有浪费，能耗和干法硫酸技术相比，WSA具有无可比拟的优势；利于炼厂节能降耗；3.WSA 工艺已经大量成功应用在各种硫酸烷基化工艺上，国内国外均由业绩证明，WSA的硫酸产品是完全满足各种烷基化对酸产品的质量要求。4.硫酸回收和烷基化是独立的2个装置单元，WSA可以匹配所有烷基化工艺技术。5.WSA 工艺路线短，占地面积小占地面积小；容易操作；投资省。无论从技术角度、还是投资经济上来讲，WSA工艺是硫酸烷基化的最佳匹配技术。43
