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 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 我们提供一整套产品和服务，能够广
2、泛用于化工、加氢和排放控制等领域 化工 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 托普索催化剂展示托普索催化剂展示 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
3、 生产的 过去十年间向全球50%的新建合成氨装置提供解决方案 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 7 7 WSA技术用于酸性气处理技术用于酸性气处理 8 Wet gas Sulphuric Acid 湿法硫酸 S H2S
4、 RSH COS CS2 SO2 SO3 H2SO4 H2SO4 WSA 什么是WSA技术?一种把各种含硫化合物回收成为商品级浓硫酸的工艺 9 生产硫磺还是硫酸生产硫磺还是硫酸?H2S WSA 硫酸厂硫酸厂 10 60.9 39.1 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 11 Reaction enthalpies 反应焓反应焓 WSA vs.Claus H2S
5、 SO2 SO3 H2SO4(gas)H2SO4(liquid)WSA:Total 192 kcal/mole H2S S Claus:Total 53 kcal/mole -2 0 +4 +6 Oxidation stage of sulfur 硫氧化阶段 24.5 23.5 124 20 53 WSACLAUS 12 H2S处理 再生酸气+SWS酸气 H2S酸气 Steam system 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 SCR Reaction:SO2+0.5 O2 S
6、O3 Reaction:H2S+1.5 O2 SO2+H2O Reaction:H2SO4(g)H2SO4(liq)Reaction:SO3+H2O H2SO4(g)洗涤 13 WSA装置中主要化学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
7、可以回收产蒸汽 14 WSA 工艺流程图 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 Air BFW 汽包 WHB CW 高压过热蒸汽 Air 最终冷凝器 蒸汽过热器 气气换热器 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 15 WSA 工艺特点?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 ba
8、rg，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/年WSA 和克劳斯 对比(8000 小时)项目 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 kg 1 0 0 230 1,840,000 氧 kg 0.35 0 0 560 1,600,000 高压蒸汽 t 240 0 0 1.3 2,496,000 循环冷却水 t 0.45 33.8 121,680 0 0 新鲜水 t 0.45 9.96
9、 35,856 1 3,600 电 kWh 0.5 300 1,200,000 400 1,600,000 消耗成本,人民币/年 1,357,536 7,539,600 液体硫磺 kg 0.8 0 0 1,000 6,400,000 硫酸 kg 0.3 3,750 9,000,000 0 0 高压蒸汽 t 200 9.71 15,536,000 0 0 低压蒸汽 t 80 0 0 2.7 1,728,000 废水 t -1 0 0 1-8,000 产出收入：人民币/年 24,536,000.00 9,400,000 净成本收益 (产出-消耗)，人民币/年 23,178,464 1,860,40
10、0 17 托普索 WSA 装置业绩?炼油厂:40 个?(H2S/SWS 酸性气体,废硫酸再生（23套）,SO2烟气)?冶炼行业:14个?(SO2 烟气)?焦化:32个?(H2S/NH3/HCN 气体)?煤气化:32个?(H2S 气体)?其它:17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 1,000,000 Nm3/h?最大产酸 日产1,100 吨 18 设备 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 反应器?SO2 反应器?2SO2
11、+O2-2SO3 20 VK-WSA 25 mm VK-WH 12 mm VK-WSA 12 mm VK-WSA 12 mm VK-WSX 9 mm 第三床 第二床 第一床 催化剂装填典型方案催化剂装填典型方案 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-SO2 反应器内件 22 23 冷却空气入口 干净气出口 热空气出口 WSA 冷凝器动态模拟冷凝器动态模拟 硫酸 酸气入口 24 WSA 冷凝器安装 25 WSA冷凝器安装 26 WSA冷凝器内部结构 27 酸冷却循环系统 28 28 WSA技术用于废酸再生技术用于废酸再生 29 WSA 装置废酸再生
12、 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 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，运行良好 30 用于废酸再生的WSA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
13、H2SO4(气)+101 kJ/mole?冷凝 H2SO4(气)+0.17 H2O(气)H2SO4(液)+69 kJ/mole 31 WSA 工艺 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 33 运行两年之后的废热锅炉入口 34 硫酸产品 35 WSA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
14、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 36 Conventional DCDA spent acid regeneration plant 传统干法废酸再生装置 COMBUSTOR BOILER SO2 CONVERTER FINAL ABSORBER GAS WASHING GAS DRYING SPENT ACID H2S GAS FUEL GAS ATOMIZING A
15、IR BOILER FEED WATER STACK STEAM FRESH ACID WATER WASTE ACID STRIPPER INTERMEDIATE ABSORBER AIR AIR AIR 37 Number of items 设备数量 DCDA 干法流程 WSA Combustors 焚烧炉 1 1 Boilers 锅炉 1 2 Steam drums 汽包 1 1 Converters 转化器 1(4 beds)1(3 beds)Electrostatic precipitators 静电除尘器 0 1 Absorption towers 吸收塔 3 0 Gas quen
16、chers 气体冷却器 1 0 Jet scrubbers 喷射洗涤器 2 0 Strippers 汽提装置 1 0 Mist eliminators 除雾器 4 1 Tail gas treatment units 尾气处理装置 0 3 Mist control units 酸雾控制器 0 1 x 2 Pumps 泵 6 x 2 3 x 2 Gas blowers 工艺气风机 1 0 Air blowers 空气风机 1 2 Various vessels 储罐 0 1 Gas/gas heat exchangers 工艺气/工艺气换热器 3 0 Gas/air heat exchanger
17、s 工艺气/空气换热器 2 1 Air/steam heat exchangers 空气/蒸汽换热器 0 1 Steam superheaters 蒸汽过热器 1 2 Water coolers 水冷却器 6 1 TOTAL 共计 41 25 38 WSA与传统干法废酸再生工艺对比与传统干法废酸再生工艺对比 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 5%Water 水
18、 10%WSA DCDA传统干法工艺 Number of main equipment 设备数量 25 41 HP steam production高压蒸汽,t/h(55 barg,superheated过热)3.2 0 Waste water generation 产生废水,m3/h 0 2 Cooling water consumption 冷却水消耗,m3/h 19 615 Fuel consumption 燃料消耗,Gcal/h 2.6 2.6 Compressed air consumption 压缩空气消耗,Nm3/h 350 350 Instrument air consumpt
19、ion 仪表风消耗,Nm3/h 20 250 Electricity consumption 电耗,kWh/h 200 300 39 Item 项目 Unit 单位 Unit price 单位价格 RMB WSA DCDA传统干法工艺 Cons./prod.per hour RMB/y Cons./prod.per hour RMB/y Fuel 燃料 Gcal 150 2.6 3,237,000 2.6 3,237,000 Compressed air 压缩空气 Nm3 0.1 350 290.000 350 290,000 Instrument air 仪表风 Nm3 0.15 20 25
20、,000 250 311,000 Cooling water 冷却水 m3 0.45 19 71,000 615 2,297,000 Electricity 电 kWh 0.5 200 830,000 300 1,245,000 Direct consumption expenditure 直接成本,RMB/year 4,163,000 7,380,000 Sulphuric acid 硫酸 ton 400 2 6,640,000 2 6,640,000 Steam HP 高压蒸汽 t 200 3.2 5,312,000 0 0 Waste water 废水 t-20 0 0 2-332,00
21、0 Direct production income 直接收益 RMB/year 11,952,000 6,624,000 Net operations income 净运行收益(production less consumption收入减成本)RMB/year 7,789,000-1,072,000 WSA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8300小时运行时间计算）40 大连西太烷基化废酸再生WSA装置 41 宁波海越烷基化废酸再生WSA装置 42 WSA废硫酸回收技术选择总结废硫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，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；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
