硫酸行业
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硫酸行业情况及发展规划
硫酸素有工业之母之称,与磷肥工业息息相关,我国磷肥95%以上以硫酸为原料,磷肥生产耗用了硫酸产量的70%,因此关系到国家的粮食安全。同时,硫酸还广泛用于石油化工、轻工、纺织、医药、钢铁、有色等行业。硫酸工业总产值虽然在GDP中所占比重不大,但是影响面很大,硫酸工业的稳定健康发展对于我国的农业和整个国民经济具有重要意义。
一、行业现状
1、产能
到2009年底,全国规模以上硫酸生产企业464家,硫酸生产能力达7100万吨。其中,硫磺制酸约3450万吨,最大单系列装置能力100万吨/年;冶炼烟气制酸约1900万吨,最大装置能力70万吨/年;硫铁矿制酸约1750万吨,最大单装置能力40万吨/年,形成了硫磺、硫铁矿、冶炼烟气三大原料制酸的格局。具有国际先进水平的大型装置占总能力的50%以上。另有石膏制酸2家,能力60万吨,及十几套小型硫化氢制酸。
2、产量
2000-2009年,是我国硫酸工业发展最快的阶段,产量年均递增10.4%。2009年产量创历史新高5969万吨。其中,硫磺制酸发展最快,年均递增18.0%,在总量中的比例由25%提高到46%;随着有色金属工业的发展,冶炼烟气制酸年均递增11.2%,近5年年均增长率更是达到15.6%,在总量中的比重已占到29%;近年受低价进口硫磺的替代和有色金属发展的影响,硫铁矿制酸发展较为平缓,10年来矿制酸产量年均递增3%,在总量中的比重由2000年45.7%下降到25%。
3、产业布局
我国硫酸主要集中在云南、湖北、贵州、山东、江苏、安徽和四川7省,均超过300万吨,7省产量之和占全国总量的62%。产磷四省(云、贵、鄂、川)的硫酸产量占全国总量的42%;磷复肥加工量较大、工业发达的华东地区产量占全国27%;硫铁矿、硫精砂、有色金属冶炼业较集中的华南及重庆地区产量占全国17%;华北、东北、西北三大地区占14%。
硫磺制酸企业约120家,集中在4个产磷省和江苏、浙江,以20万吨以上的大中型装置为主,占硫磺制酸总产量的80%以上。
有色冶炼制酸企业约130家,铜陵有色、金川镍业、江西铜业3家产量超过100万吨,冶炼酸产业有较高的集中度,产量前10家大型企业产量占冶炼酸总量的55%,主要集中在安徽、江西、甘肃、云南等有色金属矿产区,在广西、内蒙、山东、河南、湖南、四川等有色金属矿产区分布着中小企业。
矿制酸企业约240家,分布较分散,产业集中度低,小型企业占多数。一是分布在广东、江西、安徽、湖南的硫铁矿、有色金属矿产区,二是分布在湖北、江苏、河北等磷肥产区。09年广西鹿寨、广东云浮等11家企业产量在20万吨以上,占矿酸产量27%;有200家产量在10万吨以下,产量之和占矿酸产量45%。
4、硫酸市场需求(消费)
磷复肥是硫酸的最大用户。近年化肥用酸量占总消费量的比例一直稳定在70%左右,其中磷肥占总消费量66%左右。2009年高浓度磷复肥产量已占磷肥总产量76.6%,高浓度磷复肥耗酸量已占硫酸总消费量53%。
随着国民经济的快速增长,化工、轻工、纺织、钢铁等行业中大多数用酸产品的发展速度都在20%左右,因此非化肥行业对硫酸需求量增长很快,2000~2009年非化肥用酸量年均递增约13%,占硫酸总消费量的30%左右。
5、我国硫资源现状
我国是硫资源短缺国家。国内硫资源主要有三个来源:一是硫铁矿。我国主要硫矿产地集中在广东和安徽,少部分在广西、湖南、四川等地。二是有色金属烟气制酸和硫精砂。我国有色金属冶炼制酸产地主要分布在甘肃、安徽、云南、江西、河南、内蒙等地。目前有色金属矿资源远不能满足国内需求,大型冶炼厂,特别是铜冶炼所需铜精矿主要依靠进口,已占需求量60%以上。三是石油、天然气在净化过程中回收的硫。主要是我国进口高硫原油的比例增加,石油、天然气净化过程提高了硫的回收率;同时,化肥、化工行业也加强了硫的回收,使我国硫磺产量逐年增加。据不完全统计,2007-2009年全国硫磺产量分别为115、155、180万吨。石油精炼回收硫磺装置分布在沿海地区,天然气净化回收硫磺装置在四川和新疆。
2009年我国总硫消费量2359万吨,同比增长7%(已扣除硫磺库存增量210万吨)。其中,硫磺消费量1187万吨,同比增长18.6%;硫铁矿制酸折硫495万吨,有色金属冶炼烟气制酸折硫583万吨,硫酸净进口折硫91万吨。进口硫磺占硫磺总消费量的85%,有色金属矿50%以上依靠进口,加上进口硫酸,2009年我国进口硫资源超过1400万吨,占总硫消费量的59.4%。硫资源对外依存度较高。
6、硫酸行业技术装备水平显著提高
近年,硫酸装置大型化、国产化工作取得突破性进展:硫磺制酸装置单系列规模最大达到100万吨/年,江苏双狮集团2套;国产化硫磺制酸装置单系列规模最大达到80万吨/年,已建成7套(云天化4套、开磷3套);硫铁矿制酸装置单系列达到40万吨/年(鹿寨、永平、铜陵等);随着有色金属冶炼装置的大型化,配套的冶炼制酸装置最大规模已达到70万吨/年,在引进的基础上实现了国产化。大型硫酸装置技术和管理水平已达到世界先进水平。
工艺技术方面,冶炼制酸和硫铁矿制酸装置普遍采用了稀酸洗净化工艺,降低了酸性污水排放量,有效控制了水污染;制酸系统普遍采用两次转化、两次吸收的工艺,大中型装置的SO2总转化率达到99.8%以上,尾气排放SO2浓度低于国家排放标准;大型铜冶炼基本实现富氧吹炼,铅冶炼应用炉底吹炼创新技术,提高了SO2浓度,针对低浓度SO2引进推广了WSA湿法转化、非稳态转化等技术,提高了冶炼制酸的硫利用率。
7、行业余热回收和能源综合利用水平提高
硫酸生产过程是放热反应,目前矿制酸、磺制酸装置大多均对高、中温位热能进行利用,生产次高压、中压蒸汽用于发电,二次利用于其它产品生产。为提高能源利用率,近年我国引进了美国孟莫克的HRS技术(低温位热能回收技术),生产低压蒸汽。现国内已有12套装置应用了HRS技术,同时做CDM项目。粗略估算,这12套项目合计减排约580万吨CO2,减排收益逾5亿元,社会效益与经济效益都很可观。同时,我国自主创新研究的低温位热能回收技术也有突破性进展,中国宣达集团与中国石化集团南京工程公司先后将具有自主知识产权的DWHS与DWRHS低温位热回收成套技术成功实现产业化。中国石化集团南京工程公司2010年4月份投运的25万吨/年硫磺制酸低温位热能回收装置的技术指标已达到国际先进水平,正在建设的60与80万吨/年硫磺制酸低温位热能回收装置计划6—7月投运。多元化的低温位热能回收技术将会有力推进我国硫酸工业节能减排水平的提升。
硫铁矿制酸的矿渣综合利用使制酸成本大大降低,湖北黄麦岭在硫铁矿富集入炉,烧渣制球团用于钢铁工业方面取得了重大突破,并实现了产业化。
二、行业存在的主要问题
1、产能过剩。
目前硫酸产能7100万吨,后续还有与磷复肥配套和以能源为目的建设的大型硫磺制酸装置约500万吨以上,硫铁矿资源产地还在建设矿制酸装置,有色金属业也有一批改建新建冶炼装置,将增加冶炼酸产能1000万吨以上。在结构调整中将有一批中小装置陆续退出,预计到2015年我国硫酸产能将超过8500万吨。按需求测算,过剩能力超过1000万吨,造成市场长期处于严重供大于求状态,企业盈利能力降低。
2、产业集中度低。
以09年为例,全国规模以上硫酸企业464家,装置在10万吨以下的小型企业数占到70%。其中矿制酸10万吨以下的企业占矿酸企业数的82%,10万吨以下中小烟气制酸企业占同类企业家数的64%,硫磺制酸稍好,但10万吨以下小企业也占到52%。
3、资源综合利用水平较低,中小企业三废治理有待加强。
中小企业多,中、低温余热很难得到充分利用;环保问题较为突出,相当一批中小企业尾气中SO2超标排放;矿制酸中仍有部分装置采用水洗净化工艺,耗水量大,污水排放量大;受硫铁矿山选矿能力不足的影响,大多数矿制酸装置原矿入炉,矿含硫品位低,矿渣中的铁资源不能得到充分利用,而只能作为水泥添加剂。
4、我国硫资源严重不足。
我国硫酸的三大原料中,硫铁矿是国土资源部确定的13种稀缺资源之一;硫磺国内产量不足200万吨,仅能满足20%的需求;冶炼酸的原料矿自给率不足50%。目前我国硫资源对外依存度达60%,且近2年难以有效缓解。硫资源不足已成为制约我国硫酸与磷肥工业健康发展的瓶颈。
三、硫酸市场需求前景
1、化肥对硫酸的需求前景。近几年我国磷肥表观消费量进入平台期,稳定在1200万吨P2O5左右。根据农业发展需求,预测到2015年,磷肥需求约1400万吨P2O5,产量约1600万吨P2O5,需要硫酸约4500万吨;加上硫酸钾、硫酸铵等肥料对硫酸的需求,预计到2015年,化肥对硫酸的需求约4950万吨,约占总需求量65%。
2、其它工业对硫酸的需求前景。随着国民经济的发展,其它工业用酸需求将加大。其中,湿法净化磷酸约100万吨P2O5,需要硫酸近300万吨。预计到2015年,非化肥用酸需求约2650万吨。在硫酸消费中的比例提高到35%。
综上所述,2015年,硫酸总需求量将达到7600万吨左右。
四、“十二五”规划指导思想
贯彻落实科学发展观,促进行业可持续健康发展,满足国民经济对硫酸及相关硫产品需求。加快企业结构、原料结构调整,努力转变产业增长方式;继续发展循环经济,对各种硫资源进行综合与循环利用;坚持硫资源多样化供应,充分利用国内国际两种资源;加快技术进步,促进节能减排;提高硫酸生产中的余热回收利用率,将硫酸企业变成副产或回收能源的工厂。
五、发展目标
1、产能控制
硫酸是低价值、强腐蚀性危险品,不易存放,不适合远距离运输。若要保障装置效率高、各项工艺指标先进,控制产能发展至关重要。根据各行业对硫酸的需求,硫酸产能应控制在8000万吨以内。但根据各行业动态统计,到2015年硫酸产能将超过8500万吨,产能过剩已成定局。
因此,“十二五”规划要求近5年内基本不再新建硫酸装置,充分利用现有及在建的冶炼副产硫酸。硫磺制酸产能过剩地区,特别是华东地区无论何种需求都不能再新建装置。3年内,根据三废排放、节能、节水新标准,对现有装置淘汰产能500万吨以上。
2、产量目标
根据国民经济对硫酸需求的预测,到2015年,硫酸产量将达到7500万吨左右。其中,冶炼烟气制酸将达到2500万吨以上,约占33%;硫磺制酸约3500万吨,约占47%;硫铁矿制酸约1400万吨,约占18.7%;其它原料如石膏制酸、硫化氢制酸、回收SO2制酸等将在100-200万吨左右。
3、节能减排目标
到2015年,硫磺制酸:利用引进技术和国内技术,年产20万吨以上有条件回收低温位热能的装置中,80%装置的热利用率达到90%以上,约有2000万吨产能的装置配置低温热回收系统,每年可增加利用低压蒸汽1000万吨,相当于年减排CO2 320万吨。硫磺制酸年回收蒸汽总量将达到5200万吨,相当于减排CO21900万吨。
硫铁矿制酸:中低温热能回收技术在现有20万吨/年示范装置成功投产的基础上,再扩大改造5-10套左右示范装置,进一步改进技术、材料及控制系统,使这些装置的热利用率达到90%左右。矿制酸年回收蒸汽量达到1800万吨,相当于减排CO2