产业集中度提高,产能首现负增长
2015年我国硫酸产量达9673万吨,同比增长4.6%。“十二五”期间,全国硫酸产量年均增长率为4.9%,较“十一五”的8.7%明显下降。同年,湖北和贵州数套硫酸装置投产,推动硫磺制酸产量增长至4447万吨,同比增长10.1%,占总产量的46.0%;而受制于铁矿石价格的暴跌,硫铁矿制酸产量仅为2062万吨,同比下降5.0%,占总产量的21.3%;冶炼烟气制酸产量3022万吨,同比增长2.7%,占总产量31.2%;其他制酸142万吨。
2015年硫酸产量前10名企业合计产量3152万吨,同比上升4.0%,占硫酸总产量的32.6%。分产品看,硫磺制酸的前十名企业产量同比上升8.3%,硫铁矿制酸同比上升4.2%,而冶炼烟气制酸同比上升3.1%(见表1)。
2015年累计进口硫酸117.1万吨,同比下降16.7%;平均进口价格46.7美元/吨,同比上升30.1%;剔除高价硫酸后,平均进口价格39.5美元/吨,同比上升22.7%。进口硫酸中有95.6%来自韩国,2.3%来自日本,1.3%来自中国台湾。
从进口酸去向来看,山东地区仍然是进口硫酸最大的消费市场,55%的进口硫酸直接流入我国山东地区(见图1)。
由于硫酸市场持续低迷,环保压力逐步增大,导致硫酸产能首次出现负增长。截至2015年年底,全国硫酸产能约1.236亿吨,同比下降100万吨。其中硫磺制酸占44.5%,冶炼烟气制酸占31.4%,硫铁矿制酸占21.8%,其他制酸占2.3%。
从2015年的产能发展速度来看,冶炼酸产能仍在高速增长,而硫磺制酸和硫铁矿制酸产能均首次出现了负增长。2015年冶炼酸产能增长达到7.4%。硫磺制酸和硫铁矿制酸产能分别下降4.0%和5.8%。从产能发挥率来看,2015年硫酸总产能的发挥率在78%。其中,冶炼酸、矿制酸、硫磺制酸产能发挥率分别为77.9%、76.5%和80.9%。
电耗接近国际水平,节能技术相继涌现
余热回收:硫酸生产过程是放热过程,硫酸装置回收硫酸生产过程中释放的热量,使得硫酸装置不仅生产硫酸,更“生产”能源。目前所有硫磺制酸装置在焚硫炉后均配有余热锅炉以回收工艺气的高温位热能,生产中压蒸汽,吨酸产汽量达1.1~1.2吨。2015年我国硫磺制酸副产中压蒸汽超过5000万吨,蒸汽用于发电或供其他工业使用。
硫磺制酸的低温热回收技术是二十世纪初引进国内的一种回收硫酸生产过程中低温位热能的一种新技术,该技术可以将硫磺制酸的余热利用率从传统的60%~70%提高到90%以上。每生产1吨硫酸还可以另外回收0.45~0.55吨低压蒸汽。据不完全统计,我国硫磺制酸配套低温热回收装置的已有近百套,产能之和已经超过硫磺制酸总产能的80%。年可副产低压蒸汽1800万吨以上,节能效果显著。
我国硫铁矿制酸装置是在沸腾炉后配置余热锅炉,回收高温位余热,部分大中型装置也在回收转化工序的中温位余热,利用余热生产中压蒸汽。我国硫铁矿制酸平均吨酸产中压蒸汽量在1~1.1吨。2015年硫铁矿制酸副产中压蒸汽2100万吨。2014年2月,我国自主研发的全球首套硫铁矿制酸低温热回收示范装置在山东建成开车,该技术可以回收吸收工序中释放的低温位热能,吨酸产生低压蒸汽0.4~0.45吨,节能效益良好,硫酸行业节能工作迈出重要一步。在首套硫铁矿制酸低温热回收装置成功运行的带动下,2015年陆续有4~5套硫铁矿制酸装置配套低温热回收装置,每年可新增低压蒸汽产量近50万吨,该技术在行业节能方面初见成效。
冶炼烟气制酸装置也开始增加了余热回收系统,特别是铜冶炼。铜冶炼副产高浓度SO2烟气制酸,利用预转化技术将烟气的SO2浓度降低,预转化之后配备余热锅炉,回收多余的热量,生产中压蒸汽。此外,冶炼烟气制酸也开始应用低温热回收技术,回收干吸工序的低温位热能,增加低压蒸汽产量,目前的技术每吨硫酸可以生产0.5吨的低压蒸汽,节能效果显著。未来我国铜冶炼产能还将有进一步的发展,铜冶炼烟气制酸回收余热将是我国硫酸行业未来节能工作的重要方向。
据不完全统计,2015年我国硫酸装置共回收蒸汽超过9000万吨,同比增长8.4%,相当于节标煤1238万吨、减排二氧化碳3094万吨。
耗能情况:硫酸属低能耗产业,主要消耗电力资源。其中三种主要的原料制酸:硫磺制酸、硫铁矿制酸和冶炼烟气制酸装置,由于工艺需求不同,吨酸电耗各有不同。硫磺制酸吨酸电耗在70kWh左右,如果装置以蒸气透平带动SO2鼓风机,电耗仅30kWh左右;矿制酸装置由于所用硫铁矿或硫精砂,原料处理状况不同电耗量有所差异,需要破碎矿石的装置,吨酸电耗在120kWh左右,而采用硫精砂的装置,电耗一般在100kWh,最低可达到70kWh;冶炼烟气制酸一般从炉气净化开始计入硫酸生产电耗,由于各种冶炼烟气的炉气浓度不同,因而电耗差异较大,一般电耗在100kWh左右,高浓度SO2制酸原料进行干燥、筛分,电耗在65~80kWh左右。我国硫酸工业吨酸电耗已接近或达到国际先进水平。
近年来,硫酸行业涌现了一批节能技术,这些技术的应用和推广,为硫酸行业整体的余热回收和节能工作奠定了基础。
硫磺制酸低温热回收技术:2003年,我国第一次引进美国孟莫克公司的低温热回收(HRS)技术和装备在张家港双狮精化工年产100万吨硫酸装置上建成投产,几年来取得了显著效果,除了回收高中温位热能生产中压蒸汽以外,利用浓硫酸吸收三氧化硫过程中产生的低温位热能副产低压蒸汽,吨酸产低压蒸汽量可以达到0.5~0.55吨。此后,中石化南京工程公司和上海奥格利环保公司等企业采用国内材料,不断摸索创新,最终实现了技术、装备的国产化,并实现工业化应用。中国石化南京工程公司和南京海陆科技公司已成功地在25万、60万、80万吨硫磺制酸大型装置上配置了低温位热回收系统,吨酸产汽量达到0.48~0.55吨,技术指标已达到国际先进水平;上海奥格利环保公司已在10万、20万、30万、40万吨大中型装置上配置了低温位热回收系统,并已正常生产。
矿制酸低温位热回收:在硫磺制酸低温位热回收技术的基础上,南京海陆科技有限公司经过多年的努力,成功研发了矿制酸低温位热回收技术。该技术的示范装置已于2014年2月建成开车,在近一年半的时间内运行稳定,吨酸产汽量0.4~0.45吨,基本达到了设计值,经济效益良好,预计3年内将回收全部投资。示范装置的成功运行,带动了一批硫铁矿制酸企业争相上马硫铁矿制酸低温热回收技术,目前已经建成和正在建设的装置有近十套,该技术的推广将带动硫酸行业余热回收水平的进一步提高。
硫铁矿烧渣热回收:硫铁矿烧渣的温度一般在900℃,企业多未对其进行回收利用,而是利用增湿设备对烧渣进行降温。新的烧渣热回收技术利用自创的热水锅炉,用烧渣的余热加热锅炉用脱盐水,脱盐水的温度由20~40℃提升至100℃左右,然后再进入锅炉系统,锅炉每吨酸可多产蒸汽0.1吨左右。热水锅炉是在封闭的环境中运转,与传统的增湿设备相比,该设备不产生扬尘,明显改善硫酸现场操作环境,提高硫铁矿制酸清洁生产水平。该工艺不仅可以回收硫铁矿烧渣的热能,同时可大幅改善硫铁矿制酸现场环境。
硫酸行业节能前景
未来,随着有色金属冶炼尤其是铜冶炼的发展,我国硫酸产能还将有所增长,进而带动硫酸行业余热回收的蒸汽量继续增长。由于我国硫磺制酸的低温热回收配套产能已超过80%,未来硫酸行业最大的节能潜力就在于硫铁矿制酸和冶炼烟气制酸的低温热回收技术的推广。
随着硫铁矿制酸低温热回收技术示范装置的成功,该技术将在行业内迅速推广。硫酸行业“十三五”规划中指出,到2020年,硫铁矿制酸低温热回收技术推广率要达到30%,届时将有900万吨的硫铁矿制酸产能应用该技术,每年可以增产低压蒸汽400万吨以上。冶炼烟气制酸的低温热回收技术也已经在大型铜冶炼装置中应用。“十三五”规划中指出,到2020年,冶炼烟气制酸的低温热回收技术在10%的冶炼烟气制酸装置应用,每年可以增产低压蒸汽250万吨。
随着国内碳交易市场的逐步建立和完善,将极大地带动各行各业节能减排的热情,硫酸作为一个产生能源的行业,将进一步提高余热回收水平,减少能源消耗,把握住国内碳交易市场建立这一发展机遇。未来,硫酸行业还将围绕着熔硫保温节约蒸汽和节电节水等节能需求,研发新技术、新材料、新设备,不断提高硫酸行业的节能水平。今后我国硫酸工业将继续加强“能源工厂”的定位,为我国的节能和碳减排工作贡献力量。
表1 2015年中国硫酸产量前十名企业 万吨
硫酸总产量 硫磺制酸 烟气制酸 硫铁矿制酸
云天化集团 734 云天化集团 734 铜陵有色 338 江西铜业 91
贵州开磷 433 贵州开磷 433 金川集团 334 湖北宜化 69
铜陵有色 407 威顿公司 192 江西铜业 223 铜陵有色 69
金川集团 334 湖北新洋丰 184 紫金矿业 160 铜化集团 62
江西铜业 314 云南祥丰 171 云南铜业 154 广东湛化 57
湖北新洋丰 224 江苏双狮 142 山东祥光 134 湖北鄂中 52
威顿公司 192 湖北三宁 135 恒邦集团 106 安徽司尔特 45
湖北宜化 173 中化涪陵 119 豫光金铅 106 广西鹿寨化肥 42
云南祥丰 171 湖北大峪口 119 大冶有色 103 河北旭隆 42
龙蟒集团 170 湖北宜化 104 白银有色 88 湖北新洋丰 40
