节能减排系列报道之三
硫酸工业节能减排尚需推手
□ 全国硫酸工业信息站
近年来，我国硫酸工业的节能减排工作取得了长足进步。在节能方面，通过优化系统、降低系统压力降，选用
高效风机、酸泵，提高废热回收利用率等途径，使能量消耗显著降低；在减排方面，采用高活性催化剂提高二氧化
硫转化率，积极开发各种低浓度烟气处理工艺，回收利用低浓度二氧化硫冶炼烟气等，使“三废”排放逐渐减少。
虽然各项节能减排技术已比较成熟，但在业内并没有得到广泛应用，究其原因，主要是这些措施不能立竿见影地给
企业带来经济效益……
“三废”排放及生产能耗
我国硫酸生产主要以硫磺、硫铁矿和冶炼烟气为原料。其中硫磺制酸由于原料清洁、工艺流程简单，废气排放
基本可达标；硫铁矿和冶炼烟气制酸受原料特性的限制，生产过程中会产生“三废”。
1.二氧化硫尾气
硫铁矿制酸由于净化工序流程复杂，加之一些中小型企业矿源不稳定，只能采用一转一吸工艺，尾气较难实现
达标排放。冶炼烟气制酸是有色冶炼的环保工程，大型装置尾气排放较容易达标。但一些有色金属冶炼副产的二氧
化硫烟气浓度低、气量波动大，常规制酸工艺装置排放的尾气中二氧化硫超标，治理难度较大。
为满足更加严格的环保要求，一些新建冶炼烟气制酸装置开始采用含铯催化剂，以提高二氧化硫转化率；同时，
一些两转两吸装置增设尾气吸收装置，进一步降低尾气中二氧化硫含量，使二氧化硫浓度低于300mg/m3。
2．酸性废水
以硫铁矿和冶炼烟气为原料生产硫酸时，炉气中含有大量固态及气态有害杂质，必须采用干法和湿法捕集设备
进行净化处理。湿法净化过程会产生一定量的酸性废水，酸性废水中除了含有硫酸、亚硫酸、矿尘外，还含有砷、
氟、铅、锌、铜、汞、镉等有害杂质，容易造成环境污染。目前绝大部分企业采用稀酸循环洗涤净化工艺，大大减
少了新鲜水用量，也降低了废水排放量，生产1t硫酸产生30～50kg酸性废水。但一些中小型硫酸装置仍采用直排
水洗净化工艺，生产1t硫酸会产生10～15t酸性废水。
3．废渣
硫铁矿制酸的主要固体废弃物有硫铁矿烧渣和中和渣(主要为石膏)。硫铁矿烧渣主要用作水泥添加剂，部分含
硫较高的用作炼铁原料；中和渣目前仅有少数企业用来制成建筑材料，大部分企业堆存处理，存在二次污染的隐患。
冶炼烟气制酸固体废弃物主要有铜滤饼、铅滤饼、砷滤饼和中和渣等。其中铜滤饼、铅滤饼、砷滤饼一般经铸渣后
送选矿厂回收其中有价金属和砷，大型冶炼烟气制酸企业有价金属和砷回收率较高，基本不存在二次污染。
4．能量消耗
在3种制酸工艺中，硫磺制酸能耗最低，硫铁矿和冶炼烟气制酸相当。近年来，由于节能措施得当，硫磺制酸
单位产品的耗电量总体呈下降趋势。但硫铁矿和冶炼烟气制酸生产单位产品的耗电量总体仍呈上升趋势。
硫酸生产是一个放热过程，目前国内硫磺制酸的高、中温位热能普遍得到回收；硫铁矿和冶炼烟气制酸的高温
位热能也普遍得到了回收利用，但受工艺条件的限制，中、低温位热能回收较少。目前我国1t硫酸平均副产蒸汽
量为0.935t，废热回收率仅为60%～70%。
节能篇
1．降低系统压力降
硫酸生产过程中节能措施涉及各个操作单元，降低硫酸系统的压力降是节能的主要手段。可通过“流程模拟”、
“计算流体力学”、“压降优化”等先进的设计手段，理性选择有关参数优化系统，进而降低装置能耗。
此外，在设备方面，推广应用一些阻力小、能耗低的设备，如净化工序用电除尘器取代旋风除尘器、旋风除尘
器增设减阻杆、板式酸冷却器取代间冷器、选用新型填料塔等；转化工序采用高活性催化剂，从而减少装填量、减
薄床层厚度；催化剂的形状从柱状改为环状、大环状和菊形等，降低催化剂床层的压力降；采用低阻高效气体换热
器降低管程和壳程的压力降；干吸塔采用新型填料，降低填料高度等，均有利于降低系统压力降。
2．选用高效风机、酸泵
在硫磺制酸和硫铁矿制酸工艺过程中，风机、酸泵的电耗是主要的能耗。因此，选用高效风机、酸泵是硫酸生
产节能降耗的重要措施，如德国KK&K鼓风机的叶轮采用全开、自洁、三维背弯式设计，使叶轮更加符合流体力学
规律，大大提高了风机的效率。据称，在相同风量、风压的条件下，该鼓风机比国产鼓风机节电20%以上。此外，
还可在鼓风机设置导向叶轮的气体调节装置等节能设备和配件；根据工况变化用变极调速、变频调速、串极调速和
电磁调速等方法随时调节电机转速，从而降低风机、酸泵的能耗。
3．提高废热回收利用率
对于硫磺制酸，应采取措施，一方面应尽可能将低温位热能转化为高、中温位热能，另一方面，要尽可能减少
转化工序的中温位热能向低温位热能的转移。同时，硫磺制酸可采用空气鼓风机干燥塔后布置流程，既可回收利用
风机压缩机械能转化的热能（相应中压蒸汽回收率提高3%～4%，每吨硫酸副产蒸汽产量可增加0.03t)，又可减少
冷却水的消耗。
对于硫铁矿制酸，可采取以下措施提高高温位热能的回收：①尽量减少灰渣热损失，有些企业已回收了高温硫
铁矿渣的显热(如云南红磷化工)和电除尘器至净化工序炉气的显热(如巨化公司)，云南红磷化工在lO万t/a硫铁
矿制酸装置的沸腾炉溢渣室内设置烧渣冷却器，利用烧渣废热加热锅炉给水，使废热锅炉多产中压蒸汽0.81t/h；
②减少炉气水分热损失，有的企业使用0.4～0.6MPa低压蒸汽干燥湿原料，提高了废热锅炉产汽量；③减少惰性气
体热损失，一是降低废热锅炉出口气体温度，二是提高炉气二氧化硫浓度。
硫酸生产回收废热副产蒸汽常用于发电。提高蒸汽的压力等级，可增加发电量。硫酸工业可借鉴电力行业和国
外硫酸工业的成功经验，适当提高废热回收副产蒸汽的压力等级，从而提高废热的有效利用率。此外，也可用副产
蒸汽直接驱动生产设备，以降低电耗，如云南富瑞、贵州开磷、威顿公司等硫磺制酸企业将副产蒸汽直接用于汽轮
机驱动空气鼓风机、荆门石化用于汽轮机驱动二氧化硫鼓风机等。
减排篇
1．提高二氧化硫转化率
可采用高活性催化剂提高二氧化硫转化率，如丹麦托普索公司VK69催化剂可使现有两转两吸硫酸装置二氧化
硫排放量减少50%以上；根据装置的尾气排放要求增设尾气吸收装置；积极开展超低浓度二氧化硫尾气回收先进技
术的研究和应用。
2．回收利用低浓度二氧化硫冶炼烟气
二氧化硫浓度为2.5%～3.5%的低浓度烟气，可采用丹麦托普索公司WSA湿式硫酸工艺和我国自主开发的非稳
态转化工艺直接用于制酸。目前我国已有9套非稳态制酸装置，但存在催化剂损耗大、转化率仅为80%～90%、尾
气不能直接排放等问题，需设置尾气处理装置。为此，我们应着重开展非稳态转化专用催化剂的研制。对于二氧化
硫浓度低于2.5%的冶炼烟气，可先采取吸收、吸附等方法对二氧化硫进行富集，得到高浓度二氧化硫气体或纯二
氧化硫气体后再加以利用，处理后的废气即可达标排放。为此，应积极开发低浓度烟气处理工艺，特别是可再生处
理工艺(如活性焦、可再生化学或物理溶剂吸收法等)。此外，如果企业有蒸汽来源，可采用加拿大Cansolv公司的
再生胺回收工艺，该工艺以有机胺为吸收剂，可处理浓度为0.08%～11%的二氧化硫烟气，脱硫率可达99%以上。
3．酸性废水中砷的回收利用
硫铁矿、冶炼烟气制酸过程中，净化工序会产生酸性废水。目前界区内有磷肥装置的硫酸企业，通常将酸性废
水用于磷肥生产，其实这是将有害杂质(尤其是砷)转移到化肥产品中，依然会产生污染。界区内没有磷肥装置的企
业，尤其是冶炼烟气生产企业，通常采用石灰中和一铁盐沉淀法除砷和氟，将砷和氟化合物以滤渣的形式从酸性废
水中分离、堆存，但仍会产生环境污染。现在已有冶炼烟气制酸企业采用硫化钠法将废水中的砷以硫化砷形式固定，
进而用于生产三氧化二砷，从而实现砷的回收利用。
实现节能减排需多方努力
虽然我国硫酸工业的各项节能减排措施均比较成熟，但因需资金投入和运行费用，在业内并没有得到广泛应用。
因此，硫酸行业要真正实现节能减排，还需要解决好以下几个问题。
1．国家政策扶持
国家制定的各项政策、法规要体现对节能减排的鼓励，如在“硫酸行业清洁生产评价指标体系”的指导下，对
硫酸企业实行退税政策，而不实施征收排污费政策。在税收方面，国家应加快制定和完善鼓励节能减排的税收政策，
允许将免征增值税的循环经济产品所耗原料的进项税额作为非循环经济产品的销项税额。
●能源政策
国家应尽快建立、健全有效的节能和废热利用激励机制，协调电力部门平等对待发电厂电价和硫酸装置废热发
电电价。对硫酸企业来说，目前硫酸装置废热发电上网价格仅0.2元/kW·h左右，而用电价格却在0.5元/kW·h
左右，节能不节钱，挫伤了企业利用废热发电的积极性。
●环保
国家应加快排污权有偿获取和交易制度的实施，建立生态环境补偿机制，使硫酸企业由被动治污向主动治污转
变。
●金融政策
政府要加大财政投入，鼓励和引导金融机构加大对节能减排项目的信贷支持，按照“谁污染、谁治理、谁投资、
谁受益”的原则促进节能减排的实施。
●法律法规
国家需加快《能源法》、《循环经济法》、《节约能源法》等法规的制订和修订，早日以法律而不是“政令”保证
循环经济的实施。
2．企业社会责任与
经济效益
硫酸生产本身是一个放热过程，目前江浙地区已出现了为生产电能、蒸汽而新建的大型硫磺制酸装置，硫酸只
是副产品。目前硫酸生产的高中温废热基本上得到了回收利用，而占总热量近25%的低温废热却大部分没有回收利
用。究其原因，一是国内低温废热回收技术还没有得到推广应用，而引进国外技术费用又较高；再者，对于无其他
耗电产品生产或无蒸汽利用的企业，回收低温废热发电上网经济效益不显著。
硫酸生产过程的“三废”处理难度不大，且处理工艺成熟，但目前硫酸生产时有“三废”超标排放，尤其是酸
性废水的超标排放。其中酸性废水的处理费用往往高于实际交纳的排污费用，部分企业宁愿选择交排污费。硫酸生
产企业应该增加社会责任感，正确权衡社会效益和经济效益关系，合理回收利用低温废热并做到酸性废水达标排放。