托普索煤化工WSA技术介绍2009-8-19
WSA制酸技术在焦化企业的应用研究
WSA制酸技术在焦化企业的应用研究当前降低资源消耗、减少环境污染、加强环境保护，已是新世纪工业的必然选择，“绿色化、清洁化”成为炼油、石化、煤化工、化肥、冶金等行业追求的目标。
同时，随着环保要求日益严格，采取以实行循环经济、节能减排为主要控制措施，已成为企业发展的必然趋势。
文章以WSA制酸技术在峰煤焦化公司的焦炭工程为例，阐述了WSA制酸技术为企业和社会带来的经济效益和社会效益。
标签：WSA制酸技术；焦化企业；应用1 研究背景峰煤焦化公司二期年产160万吨焦炭工程，煤气正常处理量为101862m3/h，煤气中H2S含量为7g/m3。
煤气中的硫会对后续甲醇工段转化装置的转化触媒和甲醇合成装置的合成触媒产生影响，使之活性降低。
所以要脱除煤气中的硫。
如何将脱硫后的含有H2S的酸性气体回收转化为硫酸，达到变废为宝，是重点要解决的问题。
因此二期考虑采用环保、能更好的回收硫的工艺。
以含硫酸性气为原料采用湿接触法直接制得硫酸，产品价值高，且可全部用于硫铵工段作为原料使用；可大大简略流程，有利于系统热量的回收，节省投资。
WSA制酸技术除消耗催化剂外不需要任何化工药品、吸附剂或添加剂。
装置配置合理，不用工艺水，不产生废料或废水，对环境没有二次污染；整个装置不仅尾气排放总硫质量分数在584.7mg/m3以下，不必处理即可达标排放，且流程短，设备布置紧凑，占地少，环境效益好。
生产的硫酸是一种重要的化工产品，可用于内部使用，送到硫铵工序生产硫酸铵，降低了生产成本，多出的硫酸作为产品，由酸泵出口引出，送往成品硫酸贮槽外售，从长远观点看，硫酸产品具有广阔的市场发展前景。
2 项目建设的必要性二期考虑采用环保、能更好的回收硫的工艺。
WSA制酸工艺，以含硫酸性气为原料采用湿接触法直接制得硫酸，产品价值高，且可全部用于硫铵工段作为原料使用；可大大简略流程，有利于系统热量的回收，节省投资。
丹麦托普索公司20世纪80年代中期开发的湿法制酸技术，英文是WetgasSulphuricAcid，缩写WSA。
WSA湿法制酸工艺及其在我国的应用
但 由于出冷凝塔 的气体 温 度 较低 ，原 料 气 中过 量 的 率高 ，可达 ９９％ ；产 品单一 ，惟 一 的产 品 为达 到商 品
水蒸气进入产 品酸 中，故无法生产 Ｗ（Ｈ ｓＯ ）大于 级标准 的浓硫 酸 ；除消 耗催 化 剂 外不 需 要任 何化 学
９０％ 的产 品硫酸 。该工 艺 中产 品硫 酸 的 （Ｈ２ＳＯ４） 药 品或 添加剂 ；不 产生 废 料 ，对 环境 没 有二 次 污染 ；
关键词 ：ＷＳＡ工艺制酸 ；ｚＣｔ回收；ＷＳＡ冷凝 器；综述 中图分类号 ：ＴＱ１１１．１６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１００９—１９０４（２０１１）０４—０００１—０５
１ 研究背景
硫化 氢 是 世 界上 重 要 的硫 资 源 之一 ，在石 油 炼 制 、天然气 生产 企业 中 ，硫 的化 合 物 在 化 学 加工 、转 化和提炼过程 中，以及处理含硫原料的有关企业 ，都 能产 生含硫 化 氢 的 酸性 气 体 。硫 化 氢 气 体有 毒 ，且 易燃 易爆 ，不能 直接排 放 ，国家 排放 标准最 高 允许排 放浓 度 为 １０ ｍｇ／ｍ 。因 此 ，对 硫 化 氢 气 体 进 行 回 收 ，既是环 境保 护 的要 求 ，也是 资源 利用 的需 要 。如 何 回收 和处理 含有 硫 化 氢 的 酸性 气 ，是 目前 亟 待 解 决 的一个 重要 课题 。
２０１１年 第 ４期
张 峰 ．ＷＳＡ湿法制酸工艺及其在我国的应用
制 酸工 艺的原 理 、在 我 国 的应 用 以及 存 在 问题 进 行 介 绍 。
２．１ 德 国鲁奇低 温冷 凝工艺
丹麦 托普 索公 司 ２０世纪 ８０年代 中期开发 的湿
在 ２０世纪 ３０年代德 国鲁奇公司提出一种湿接 法制酸工 艺 （Ｗｅｔ ｇａｓ Ｓｕｌｐｈｕｆｉｃ Ａｃｉｄ，简称 ＷＳＡ），将
WSA炼油方面应用介绍2011-8-22[1]
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8
WSA 装置
全球: 27个国家，超过90个业绩
• • • • •
炼油、石化行业 煤化工、焦化行业 粘胶纤维 冶金行业 电厂
1,000,000 立方米/小时 1,200吨/天
最大气量 最大产酸能力
处理烷基化废硫酸10个业绩； 中国已有35个业绩（某炼油厂2×10万吨）
13
WSA 工艺－废硫酸回收
烟气
燃烧空气
H2S 酸气 废硫酸 焚烧炉 ESP
风机
SO2 转化器
床间冷却器
风机
空气
床间冷却器 气体冷却器
WSA 冷凝器
Steam system 酸冷却器 过热蒸汽 成品硫酸
14
VK 系列催化剂
9 mm 菊型
25 mm 菊型
12 mm 菊型
15
三个反应床的催化剂装填典型方案
9
WSA 工艺, H2S 酸气
烟气
燃烧空气
H2S 酸气
风机
SO2 转化器
焚烧炉
床间冷却器
风机
空气
床间冷却器
气体冷却器
WSA 冷凝器
Steam system 酸冷却器 过热蒸汽 产品硫酸
10
WSA/SNOXTM 装置中的化学反应
燃烧 分解 氧化 水合 冷凝
H2S + 1.5 O2
H2O + SO2 + 518 kJ/mole
22
WSA
相对投资对比 (基于欧洲价格) 1
WSA装置典型供货范围划分
技术转让许可
基础工艺设计
技术服务现场培训
WSA湿法制酸工艺流程及应用前景
ＷＳＡ湿法制酸工艺流程及应用前景丹麦托普索WSA湿法制酸工艺可以有效地利用各种生产过程中产生的含硫酸性气体直接制酸，得到商品级浓硫酸，具有适用范围广、工艺流程简单、硫回收率高、操作成本低、经济效益好等特点，是石油、石化、冶金、化肥、发电，焦化、煤化工等行业的一种可供选择的有竞争力的硫回收工艺路线。
从石油，石化、冶金，化肥、煤化工等行业含H2S等硫化物的酸性气中回收利用硫基本上就有硫回收和酸回收2种。
一般而言硫回收用的比较多，其工艺种类繁多，但基本是在克劳斯技术基础上发展起来的，主要有加拿大Delta公司的MCRC法、德国鲁奇公司的Sulfreen 法，德国林德公司的Clinsulf法、荷兰Comprimo公司的SuperClaus 法等。
酸回收直接制取硫酸省略掉克劳斯装置，以H2S为原料直接制得硫酸，分为干接触法与湿接触法2种。
所谓的干接触法是将H<sub>2</sub>S气体燃烧成SO<sub>2</sub>后，采用与传统的硫铁矿制酸工艺相似的方法洗涤、干燥、催化转化、吸收。
湿接触法则由于H<sub>2</sub>S在分离过程中已经进行过洗涤，不需要再进行洗涤，干燥和净化，在水蒸气存在下将SO<sub>2</sub>催化转化成SO<sub>2</sub>并直接凝结成酸。
企业可根据自己的产品产量、气体成分、技术水平、投资能力等条件的不同而采用相应的工艺流程。
一、制酸原理以含硫酸性气为原料采用湿接触法直接制得硫酸，可大大简略流程，有利于系统热量的回收，节省投资。
目前最有代表性的技术为丹麦托普索公司的湿法硫酸工艺、德国鲁奇公司的低温冷凝工艺和康开特工艺。
1、丹麦托普索湿法硫酸工艺丹麦托普索公司20世纪80年代中期开发的湿法制酸工艺，英文是Wet gas Sulphuric Acid，缩写WSA。
WSA硫回收原始开车过程中存在的问题及解决措施
•8•气体净化2019年第19卷第1期WSA硫回收原始开车过程中存在的问题及解决措施肖铃,余光兴，穆坤，王岗（黔希煤化工投资有限责任公司，贵州黔西5515（）0）摘要：丹麦托普索公司的WSA湿法脱硫工艺可用于各种硫化氢废气的处理工艺，并生产高纯度的硫酸产品，流程简单，生产成本低，回收率高。
本文主要介绍WSA脱硫工艺开车过程中存在的问题及处理。
关键词：酸性气WSA硫回收工艺开车问题处理贵州省黔西县黔希煤化工投资有限责任公司（以下简称黔希化工）的30万t/a乙二醇装置，以煤为原料，采用航天炉粉煤气化技术生产粗煤气。
经全低变变换和大连理工低温甲醇洗，将粗煤气净化后，得到氢气大约占65%、一氧化碳大约占34%的净化气，再经深冷分离加PSA,对净化气中的有效气体一氧化碳和氢气进行有效分离后，送后续工段。
低温甲醇洗分离出来的含硫化氢大于35%的酸性气体送硫回收生产硫酸产品，硫回收采用丹麦托普索公司的WSA硫化氢废气制硫酸工艺。
装置于2018年9月16日开车,2018年9月18日出产品。
该装置试开车过程中存在很多问题，经技术改造并投入运行后，出口洁净气的排放指标合格，硫酸产品浓度达到设计值的98.5%以上。
1WSA硫回收的工艺原理托普索废气制硫酸工艺，以含硫化氢及其它硫化物的气体为原料，在硫回收焚烧炉内进行燃烧反应，生成二氧化碳气体和水蒸气。
二氧化硫气体在五氧化二帆催化剂的作用下生成三氧化硫气体，三氧化硫与燃烧生成的水进行水合反应生成硫酸，在WSA冷凝器内冷却分离得到硫酸，洁净气体安全放空⑴。
2WSA硫回收的工艺特点1）净化度高，气体中约99.3%的硫可得到回收;2）除酸性气体得到净化外，还生产了工业商品级硫酸和4.0MPa、430*的中压蒸汽;3）没有需要进一步处理的生产废物;4）生产过程中不需要添加化学品;5）生产过程中不需要工艺水，且不产生废水；6）工艺简单灵活，能处理硫化氢含量为2%-60%的不同气体，对原料气中硫化氢的波动有较强的适应性。
WSA湿法制酸工艺探讨
气 体 ， 炉后经废热锅 炉换热冷却 ，工艺 气体被冷却 到约 ４３０— ＷＳＡ催化剂最佳活性温度是 ４３０％左右 ，在停车时一定要用热空
４５０％，直接进入 ＳＯ：反应器。在 ＳＯ：反应器 内 ，ＳＯ：在专用催 化剂 气对催化剂在 ２６０ｏＣ以上吹扫 ２ｈ，吹除催化剂 中所含 的 ＳＯ ，防止
的管式冷凝器中冷凝成浓硫酸。 目前全球建成 或在建的 ＷＳＡ装 相当于进转化器 的 ＳＯ：不能高于 ６％ ７％。当然这个限制可通过用
置 已 超 过 ５０套 ，这 些 ＷＳＡ装 置 应 用 在 很 多 ＿［业 行 业 ，硫 酸 产 量 空气稀释工艺气体来克服 ，但这样一 来便增加 了工艺 气体体积 ，
高 转化 率 。在 ＳＯ：反 应 器 工 艺 气体 中所 含 的 ＳＯ：在 三 层 绝 热 催 化 照 硫 酸 露 点 温 度 对 照 表 查 出酸 的 相 应 露 点 温 度 ，使 反 应 器 出 口温
床层上转化 ，温度降至硫酸蒸汽 露点 ２８Ｏ℃以上后经 酸雾控制器 度 一 定 要 大 于 露 点 温 度 ３０￣Ｃ，以 防 止 硫 酸 在 此 冷 凝 ，对 管 道 造 成
产 生的水蒸气 全部保 留在气 体 中，ＳＯ，不 像传统 干法Ｔ艺那样 被 ２．２ ＷＳＡ技术 的限制 。１）原料气体浓度受限制 因为考虑到 ＷＳＡ
硫 酸吸收 ，而是通 过水合反应 生成硫酸 蒸气 ，然后在 由空气 冷却 冷凝器的结构材料 ，不可能处理硫酸露点高于约 ２６０￣Ｃ的气体 ，这
炉内气流的充分混合和燃烧。炉膛 由两层衬里 组成 ，一 层为耐火 的温度 ，防止酸气冷凝腐蚀设备 管线 。
层 ，直接 与火焰接触 ，另一层为保温层 。新鲜燃 烧空气在 ＷＳＡ冷 ３．２ 催化剂 在开车时一定要先 用开车蒸汽加热 到 １００ｏＣ以上 ，再
上海WSA考察
上海焦化厂酸性气制酸装置考察总结（托普所WSA技术）为了解托普所湿法制酸工艺（WSA）的技术可靠性，为小SRA 技术比选提供决策依据，在托普所北京代表处雷吉虎先生的介绍下，组织人员去考察。
一、装置概况该制酸装置采用托普所湿法制酸工艺，原料为上游焦化装置的酸性气体（H2S），工艺流程为焚烧炉、废锅、转化器（内设置熔盐冷却系统）、冷凝器、烟囱、强酸系统，没有电除尘。
所产硫酸去生产硫铵，要求不高，日常酸浓度控制在97～98.2%之间，日产酸能力40吨，比较小。
该厂正建设第二套装置，规模100吨/天。
二、主要工艺参数和了解的基本情况焚烧温度：1007.4℃，976.2℃。
燃料气：562.5NM3/h。
H2S：524m3/h。
风量：焚烧炉4368.2 Nm3/h 转换器补充4587.2 Nm3/h，200℃，159.4mbar，氧含量6%以上。
烟气在废锅出口温度581.2℃废锅发汽压力3.98MPa，435℃, 2.614t/h。
转化器压差44.67mbar，检修时90mbar，转化器温度从上往下依次为454.5、372.2、364.7℃。
设置熔盐系统：熔盐下床层进287.8℃出来325℃；上层进372.2℃，出来454.5℃，与风换热后341.9℃。
转化器材质为不锈钢，人孔冷的时候系统有漏，法兰变形，E105出口有腐蚀（289.4℃）。
冷凝器：入口：277℃（270-280℃）出来80.2℃冷风23.5换热到221.5℃，8569Nm3/h。
设2个酸雾控制器，酸雾控制在45ppm以内，操作曲线波动比较大，超的时候也有，如H2S含量、CO、CO2含量变化都可引起，需要调整焚烧炉温度。
SO2，NOX 未分析。
硅油添加量1/2-2/3桶。
日常空气中灰尘要导致堵塞，经常开。
酸雾器前面温度19.2 ℃，18.8℃，出口250-300℃。
硅油温度35.9℃要控制，温度低要结晶。
烟囱里还有冷凝废酸生成。
风机入口有过滤器，风里面还有灰尘的话，出来的酸是黑色的，开停车要严格清洗，开始一周酸是黑色的。
托普索公司简介
托普索遵循柴油机动车尾气排放最严格的立法标准为汽车 工业提供品种齐全的催化剂产品。
二甲醚
托普索的甲醇生产二甲醚 (DME) 催化剂和技术的灵活性为 采用粗甲醇作为原料提供了可能。
气化技术
合成气可以由各种原料经过气化生产，包括生物质、焦炭、 煤和重油等。托普索基于合成气体，为氨、甲醇、氢和代用 天然气的生产提供了各种各样的工艺和技术。
制氢
托普索提供由天然气等原料通过重整生产氢气的催化剂和
技术。托普索专有的几种水蒸气重整技术，例如对流重整
反应器（HTCR）和热交换重整反应器（HTER）,特别适用
于中小型工厂。
Corporate PR 04.2011.L
研发 | 技术 | 催化剂
商业领域
托普索专注于催化领域，对催化原理和可能性进行了广泛 的研究，产品组合不断发展以满足工业需求，在过去数十 年对环保工艺的关注也在不断增强。
合成氨
托普索是合成氨工业领域的一流催化剂和技术供应商。自 1990年至今，托普索已为全球近 50% 的合成氨新厂建设提 供了解决方案。
托普索商业模式将从基础知识到实际实施的各个方面整合 到一起，使工业效率达到最优化。这保证了理想的客户建 议平台，并以卓越的性能打造先进的工厂。
托普索致力于催化剂行业，创建了一个多方位的商业体， 产品组合涵盖催化剂、专利设备、工艺设计、工程和服 务。
一个更清洁的世界
托普索的技术和催化剂在世界各地得到广泛应用，使环境 更加美好 – 在电力行业中用于从废气中脱硫和氮氧化物， 在运输部门用于减少重型机动车辆的排放，在化工行业用 于处理工业垃圾。在炼油行业，托普索催化剂用于除去从 原油到柴油和其它产品的炼制过程中产生的硫和其它污染 物。通过化工厂催化工艺对能源资源进行优化，让生产过 程高效节能。
WSA尾气直接制酸工艺评述
WSA尾气直接制酸工艺评述张毅（中国石化宁波工程公司 315103） 2008-01-10由于H2S气体浓度低、缺少合适的回收技术且回收费用较高，目前国内中、小型化肥企业对于酸性气的尾气基本上都采取放空，造成了空气污染。
国内大型化肥企业对于酸性气中含H2S尾气处理方法多选用克劳斯（Claus）硫回收工艺，其基本原理是将加工副产的酸性气及其它含H2S气体部分氧化回收元素硫。
丹麦托普索WSA尾气直接制酸工艺是20世纪80年代开发的一种新型高效催化的湿法制酸工艺。
该工艺可回收H2S和其它硫化物中的硫，对硫化物的浓度适用范围广，可用H2S体积分数低至0.05％的废气生产质量分数93％～98％的硫酸，硫回收率99.5％。
近年来该工艺广泛用于石油、化工及冶炼行业，如长岭炼油厂60 kt／a WSA硫酸装置及株洲冶炼厂、柳化股份有限公司等企业的装置已经投产。
1 克劳斯硫回收工艺与WSA尾气直接制酸工艺的比较及工艺路线的选择1.1 工艺简述1.1.1 克劳斯硫回收工艺净化装置来的酸性气引入分离罐，分离出的水溶液作为酸性冷凝液排出界区。
出分离罐的酸性气一部分送入克劳斯焚烧炉的烧嘴，燃烧所需的工艺空气通过空气鼓风机提供，所配空气量按H2S完全燃烧生成SO2提供。
为了取走燃烧过程中产生的大量反应热，焚烧炉后配有废热锅炉，燃烧气通入废热锅炉降温同时副产蒸汽。
未进入燃烧炉的另一部分酸性气在废热锅炉后与降温后的燃烧气汇合，混合气体进入硫冷凝器，使反应产生的硫冷凝析出。
冷凝析出的液态硫导入熔硫池进行脱气。
硫冷凝器中副产的蒸汽用于管线伴热、熔硫池加热等用途。
出硫冷凝器的气体送入第1预热器，在其中通过副产蒸汽加热后，经入口切换阀进入一级反应器。
在反应器的上部催化剂床层中，反应使气体温度上升，这使得COS和CS2在TiO2基催化剂作用下的转化率达到最大，然后气体进入下部Al2O3基催化剂床层中继续反应。
下部催化剂床层中设有换热盘管，通过加热盘管中的锅炉给水副产蒸汽不断带走反应热。
WSA湿法制酸的工艺优势
234近年来，丹麦托普索公司采用的WSA湿法制酸已经得到较为广泛的应用。
而WSA装置的生产数量也呈现出逐年升高的趋势，该装置主要用于处理硫化氢等酸性气体，在石油炼制、煤化工以及冶金行业具有非常重要的应用。
采用WSA湿法制酸工艺简单，酸性气的处理效果好，因此可以为企业获取更好的经济效益。
1 WSA湿法制酸的工艺流程通常可以将WSA湿法制酸的工艺流程分为氧化、转化以及水和冷凝等三个步骤。
第一，氧化反应。
将净化处理后的H 2S酸性气体与燃烧空气风机提供的燃烧空气在燃烧炉中进行燃烧反应，使燃烧炉内的H 2S气体与O 2发生反应生成SO 2和水。
燃烧炉的外观结构是卧式的圆筒炉，在中间通过缩径口为燃烧提供助力。
炉膛的结构分为两层，其中外层为耐火层，主要通过与火焰接触，为反应炉进行加热处理，另外一层为保温层，可以确保反应装置中的反应温度。
通过WSA冷凝器可以对新鲜空气进行预热处理，为燃烧空气风机提供合适温度的空气源，在通过燃烧空气风机将人空气送入燃烧炉，提高燃烧效率，节省燃料气和液化气的用量。
当燃烧炉内温度到达一定时，H 2S与O 2生成工艺气。
在出炉后进入废热锅炉中进行冷却，并进入SO 2反应器。
在SO 2反应器催化剂作用下，SO 2与O 2发生反应生成SO 3。
SO 2反应器是倒锥型立式容器，内部有三个催化剂床层，分别填装不同规格的钒催化剂，同时在每个床层下方设置床间冷却器，对反应热进行处理，使转化率达到生产要求。
生成的SO 3出反应器之前经过工艺气冷却器进行降温，使工艺气温度维持在硫酸冷凝温度之上，防止工艺气提前冷却腐蚀设备。
三个冷却器中的冷却介质为不同温度的蒸汽，蒸汽的温度和压力调节通过计算模块根据气体反应情况进行计算，最终给自调阀发出指令进行调节，从而确保反应器的转化效率，并控制设备腐蚀情况。
来自SO 2反应器的SO 3和水蒸气最终进入WSA冷凝器，冷凝器是由多个并联的玻璃管组成的管壳式换热器，每组玻璃管内配有螺旋线和除雾器装置。
(推荐)WSA制酸工艺总结
WSA制酸工艺总结苗澍净化分厂摘要：丹麦托普索WSA湿法制酸工艺可以有效地利用各种生产过程中产生的含硫酸性气体直接制酸，得到商品级浓硫酸，具有适用范围广、工艺流程简单、硫回收效率高、操作成本低、经济效益好等特点。
介绍了WSA硫回收工艺的原理，生产运行情况及改造措施。
关键字：原理;WSA制酸法;改造措施唐山佳华公司采用AS脱硫法净化煤气，产生的酸汽、氨汽混合气体首先去生产硫氨，剩余未反应的气体到WSA制酸装置生产浓度98%硫酸，本套装置在2010年2月开始动土施工，于2011年4月底正式投产使用，目前经过几次技术改造已正常稳定运行。
1、工艺原理：WSA制酸的工艺主要包括：H2S的燃烧、NOX的去除、SO2的氧化、和气态硫酸的冷凝4个阶段，产酸主要发生下列反应：H 2S+3/2O2=SO2+H2O+518 kJ/molSO2+1/2O2=SO3+99 kJ/molSO3（气）+H2O（气）=H2SO4（气）+101 kJ/molH2SO4（气）=H2SO4（液）+69 kJ/mol过程气脱氮主要发生以下反应：NO+1/4O2+NH3→ N2+3/2H2O+97 kJ/molNO+NO2+2NH3→ 2N2+3H2O+90 kJ/mol2、工艺流程：由硫铵来的酸性气体，首先被送至制酸装置焚烧炉主火嘴，在主火嘴处按化学反应计量比与助燃风机送来的空气及适量煤气充分混合后，975℃~~1025℃的温度下进行焚烧。
酸汽中的H2S充分燃烧后，转化为SO2；HCN及少量NH3等转化为N 2、CO2和H2O，焚烧后的高温过程汽，经废锅回收热量后，温度由975℃~~1025℃降至400℃左右；回收的热量用于产生约5.85Mpa的过热蒸汽。
从废锅出来的过程汽进入SCR反应器。
向废锅后的过程汽中连续喷入一定量的稀释氨气作为还原剂，在催化剂的作用下，进行选择性还原分解，将焚烧过程中产生的氮氧化物还原为氮气和水，此处有10℃的温升。
托普索公司介绍
研发 | 技术 | 催化剂
研发 | 技术 | 催化剂 托普索公司创始人，现董事会主席哈德 · 托普索博士，100岁高龄（2013年）
研发 | 技术 | 催化剂
托普索 — 致力于催化事业
托普索公司
哈德 · 托普索博士于1940年在丹麦创建了托普索公司，并从那 时起就一直致力于多相催化事业。目前托普索集团拥有约2300 名员工，2011年全球营业额近6亿欧元。 托普索公司今天在市场中的领先地位源于我们超过70年在催 化行业中不间断的努力。托普索的业务扎根于四个领域——研 发、销售、工艺设计，以及催化剂生产。 托普索能够向客户提供涵盖工艺设计、催化剂、专有设备、工 程和技术服务的一体化商业模式，使我们的产品和服务更为高 效和可靠。
托普索的社会责任
能源、环境和粮食是当今世界人们最关心的问题。而托普索的 催化剂和技术正在这些领域中起着重要作用。我们对托普索的 产品感到无比骄傲，因为它们的确为工艺节能、为环境，以及 为全球能源的使用方式带来了实实在在的变化。
位于丹麦哥本哈根北部Lynby的托普索总部
托普索里程碑
1940年 1944年 1957年 1958年
托普索的制氢技术和催化剂可用于新装置的设计和现有装置的 改造。根据客户要求，单线设计产能范围可以从5000到超过 200,000 Nm3/h氢气。
在现有制氢装置扩能方面，托普索换热式转化炉（HTER）只需 投入新建装置60%的成本就能提高10-30%的额外产能，实现充 分利用现有装置设备，并大大地减少停车时间。
位于丹麦Frederikssund的托普索催化剂生产工厂
托普索催化剂类目表
合成气催化剂
原料净化催化剂 蒸汽转化催化剂 CO变换催化剂 甲烷化催化剂 甲醇合成催化剂 合成氨催化剂 替代性天然气（SNG）催化剂 汽油合成催化剂
托普索WSA酸性气废酸回收技术洽商会
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/mole
30
WSA 工艺 废硫酸再生
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
1
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
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WSA 冷凝器动态模拟
干净气出口 冷却空气入口
热空气出口
硫酸
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酸气入口
WSA 冷凝器安装
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WSA 冷凝器安装
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WSA 冷凝器内部结构
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酸冷却循环系统
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WSA 技术用于废酸再生
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WSA 装置废酸再生
WSA 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
运行净成本/收益（仅供参考）
3万吨/年WSA 和克劳斯 对比 ( 8000 小时)
单价
WSA
克劳斯
项目
单位
RMB
燃料气
kg
WSA湿法制硫酸工艺双冷凝技术的应用
WSA湿法制硫酸工艺双冷凝技术的应用贾兵【摘要】介绍了托普索WSA新一代技术双冷凝技术的工艺流程.双冷凝技术原料适应性强,操作范围宽,生产过程中不添加化学品或吸附剂,不会形成废弃物.在山东京博公司WSA装置运行2年多时间,结果表明:双冷凝工艺生产运行稳定,与设计参数符合,生产负荷在50％～120％,硫回收率较高,解决了尾气排放的问题.【期刊名称】《硫酸工业》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】3页(P27-29)【关键词】WSA;硫酸;双冷凝技术;应用【作者】贾兵【作者单位】托普索贸易(北京)有限公司,北京100025【正文语种】中文【中图分类】TQ111.16托普索公司WSA(wet sulphuric acid)技术是发展于20世纪70年代晚期的新技术。
最初的2套装置建于1980年。
WSA技术投入市场以来，装置已在多个不同的工业领域成功应用，例如：炼油、石油化工、煤气化、焦化、粘胶、冶金、电厂等领域。
截至2017年7月全球共有超过150套许可装置。
WSA工艺对原料有较高的适用性和灵活性，可以处理各种含硫化学物质，如H2S、SO2、单质硫、CS2、COS及废硫酸等，将其回收可生产w(H2SO4)为98.5%的商品级硫酸，硫回收率可达99.96%[1-4]。
此过程中不添加化学品或吸附剂，不会形成废弃物。
WSA持续改进的工艺技术见图1。
1 WSA硫回收工艺路线山东京博公司于2014年经过广泛交流和比较，最终选定托普索公司最新研发的双冷凝技术处理硫化氢酸性气。
该WSA装置于2016年顺利建成投产，WSA工艺由三大步骤组成：第一步骤：原料气的燃烧。
反应式为：H2S+1/2O2SO2+H2O或H2SO4SO2+H2O+1/2O2第二步骤：SO2的氧化。
反应式为：SO2+1/2O2SO3SO3+H2OH2SO4(g)第三步骤：硫酸冷凝。
反应式为：H2SO4(g)H2SO4 (l)WSA双冷凝工艺流程见图2。
WSA湿法硫酸工艺运行总结
WSA湿法硫酸工艺运行总结刘福生【摘要】以新建并已经投入运行的硫酸装置为例,介绍WSA工艺特点,以及运行时的注意事项,存在的问题.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2012(038)001【总页数】3页(P85-87)【关键词】WSA;特点;问题;注意事项【作者】刘福生【作者单位】中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司,黑龙江哈尔滨 154854【正文语种】中文【中图分类】TQ111.16在最近15年里，托普索公司的WSA（湿式硫酸）技术在低浓度SO2气体（SO2不超过6%～7%）制酸方面得到广泛的应用。
全世界签约WSA装置已超过80套，主要用于石油炼制、焦化和煤化工、煤气化、粘胶纤维生产、冶金等行业。
这些装置的规模跨度很大，小到处理焦化厂的H2S气体，大到处理高含硫燃料发电厂烟气和炼油厂酸性气。
这些WSA装置工艺气体流量范围在2 000～200 000m3／h，硫酸产量范围在4～1 140t／d。
WSA工艺的特点是湿式工艺，即工艺气体不经过干燥，所有进气中的水蒸气及化学反应产生的水蒸气全部保留在气体中，SO3不像传统干法工艺那样被硫酸吸收，而是通过水合反应生成硫酸蒸气，然后在由空气冷却的管式冷凝器中冷凝成浓硫酸。
目前全球建成或在建的WSA装置已超过50套，这些WSA装置应用在很多工业行业，硫酸产量最高可达日产1 100t。
该工艺不仅解决了运行无法连续的问题，还解决了排放尾气不能满足环保要求的问题。
1 WSA工艺概述我公司采用的丹麦托普索公司WSA湿法硫酸工艺分为酸性气体燃烧；SO2转化为SO3；硫酸冷凝与冷却；通过锅炉水／蒸汽进行热交换等四部分。
流程示意见图1。
2 WSA工艺的优点及限制与传统制酸技术相比，WSA工艺具有一些固有的优点和限制。
2.1 WSA工艺的优点（1）能效高。
WSA工艺的能效非常高，因为SO2的氧化热、气态SO3与H2O 的反应（形成硫酸蒸气）热、硫酸蒸气冷凝热及工艺气体接近100℃的冷却热都得到了回收，这些能量一部分以高压蒸汽的形式回收，另一部分以热空气（例如作为燃烧空气）的形式回收，只有产品酸的冷却热随冷却水流失于环境。
制酸系统WSA制酸催化剂技术协议
制酸系统WSA制酸催化剂技术协议甲方：XXXXXXXXXXX乙方：本协议用于xxxxxxx制酸系统WSA湿法制酸钒催化剂。
催化剂装填数量如下：催化剂装填：总装填量43400L一．WSA湿法制酸催化剂技术规格1.NWS-1化学组成以优质精制硅藻土作载体，五氧化二钒为活性组分，碱金属硫酸盐及某些氧化物为促进剂。
其中V2O5：7～8%，助剂：25～30%，硅藻土：余量。
2.NCV化学组成以优质精制硅藻土作载体，五氧化二钒为活性组分，碱金属硫酸盐及某些氧化物为促进剂。
其中V2O5：6～7%，Cs2SO4：5～7%，助剂：20～25%，硅藻土：余量。
3.物理性能二．催化剂使用条件1.进入转化器的酸气条件：进口气量：≤13882 kg/h。
进口气组成：SO2 ≤4.49 mol%；O2≥9.91 mol%；H2O≤12.7 mol%。
2.转化换热系统将要根据设计工艺包进行设计，以确认转化每一层入口气体温度最接近设计入口温度，从而保证烟气通过床层能有最大温升。
3.催化剂不能在床层温度高于600°C的情况下连续使用达到24小时或累计达到15天。
4.反应器不存在任何气体旁路和短路。
5.转化器每段的进出口气体温度都要准确测量。
三．性能保证1.在上述催化剂使用条件下，协议中对应的催化剂的质保期为自初次开工日起两年，质保期内：SO2的总转化率≥99.0%。
外排尾气：SO2≤960mg/m3。
2.催化剂预计使用寿命为6-8年，筛分周期2-3年。
3.如果催化剂在自初次开工日起两年内，证实因催化剂自身的原因未能达到上述保证的转化率，南化集团研究院免费提供足够数量的额外催化剂用于补充或更换以重新达到保证的转化率。
四．性能测试1.考核日期为货到现场2个月内或首次试车1个月内，若不具备考核条件则视同考核合格。
2.在催化剂性能测试期间，进、出口的气体浓度需在系统最少连续24×3小时稳定运行、设计状态下进行，且每班（8小时）最少分析测定两次。
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WSA湿法硫酸 和 克劳斯硫磺装置对比（一）
WSA 湿法硫酸装置
克劳斯硫磺装置
硫回收率高，SO2排放满足国家最 硫回收率低，尾气排放不达标，
1
新排放标准要求(<960mg/Nm3) ，甚至更低；无需尾气处理装
需要专门的尾气处理装置。同 时尾气排放掺入了大量的空气
置。
进行SO2排放浓度稀释。
2
正常运行不消耗燃料（H2S浓度低 燃料消耗高 ，需要消耗少量燃料）
WSA装置供货范围划分
• License 技术转让许可 • Basic Engineering 基础工艺设计 • Supervision and on-site training技术服务现场培训 • Proprietary Equipment 专有关键设备 • Catalyst 催化剂 • Spare Parts 备品备件
Hot Air Outlet Product Acid Outlet
WSA冷凝器安装
WSA 酸冷却系统
设备
• E 122 酸冷却器
– 板式换热器用于酸冷却
WSA业绩
案例 ”上海焦化厂”
1112 3 5
39
1 3
1 2
14 18
8
1
1723 5 15
7
3
3
7 42
1 15
2
5 46
4
5 9
6 16 12 8 9
攀枝花钢铁总厂 四川，攀枝花
上游装置，硫来源 真空碳酸钾洗
硫酸产量 （吨/天）
70
开工年份 （年）
2008
H2S 煤气化后 低温甲醇洗气体
168
H2S 煤气化后 低温甲醇洗气体
55
2009 2009
冶炼烟气
57
2009
真空碳酸洗
50
2010
真空碳酸洗
33
2010
WSA 中国业绩表（三）
客户 工厂地址
天津碱厂 天津 云南解化 开远，云南 邯郸钢铁厂 邯郸，河北 哈尔滨气化厂 黑龙江，依兰县 韶关钢铁集团，第一套 广东，韶关
重庆钢铁总厂，第一套 重庆 重庆钢铁总厂，第二套 重庆
上游装置，硫来源
H2S 煤气化后 低温甲醇洗气体 H2S 煤气化后 低温甲醇洗气体
真空碳酸钾洗
H2S 煤气化后 低温甲醇洗气体
陕西陕化化肥有限公司 陕西，渭南
云天化股份有限公司 云南，水富县
上游装置，硫来源 真空碳酸钾洗 低温甲醇洗 苯加氢废液 真空碳酸钾洗
真空碳酸钾洗
炼油厂及蛋氨酸 酸性废液及废气
低温甲醇洗
低温甲醇洗
硫酸产量 （吨/天）
开工年份 （年）
102
2010
51 未披露 2 x 300 未披露
87
2010 2010 2011 2011 2012
~10% H2S ~90% CO2
日产40 吨 硫酸装置
（上海焦化厂）
OPEX for “上海焦化厂” 装置
消耗:
冷却水 电 燃料 产品:
硫酸 蒸汽 总的收益
规格
15 m3/hr (30 -> 40ºC) 92 kW
224 Nm3/hr
每年操作 成本/收益 - 72,000 RMB
- 405,000 RMB
真空碳酸钾洗
硫酸产量 （吨/天）
55 83 51 23 51
开工年份 （年） 2009 2008 2009 2009 2009
真空碳酸洗
51
2009
真空碳酸洗
51
2010
WSA 中国业绩表（四）
客户 工厂地址
山西焦化厂 山西，洪洞县
韶关钢铁集团，第二套 广东，韶关
莱芜钢铁集团 山东，莱芜
蓝星化工集团（共 2 套） 天津
WSA 中国业绩表（一）
客户 工厂地址
长岭炼油厂 湖南，岳阳
株洲冶炼厂 湖南，株洲 上海焦化有限公司. 上海 柳州化工股份有限公司 广西，柳州
兰精（南京）有限公司 江苏，南京
太原钢铁集团有限公司 山西，太原
上游装置，硫来源
加氢脱硫装置 胺再生器气体，污水
汽提
PbS 焙烧装置
H2S ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气化后 低温甲醇洗气体 H2S 煤气化后 低温甲醇洗气体
致力于质量和服务
床间冷却器
设备
• SO2 反应器
– 2SO2 + O2 -> 2SO3
设备 - SO2 反应器内件
WSA 冷凝器细节
干净气出口 冷却空气入口
70%
98%
硫酸浓度 (%) 酸气入口
热空气出口
硫酸 (至酸冷却系统)
WSA冷凝器
Clean Gas Outlet
Cooling Air Inlet
Acid Gas Inlet
托普索 WSA 技术
煤化工酸性气体回收成商品级浓硫酸
丹麦托普索公司北京办事处
丹麦托普索公司简介
托普索博士1940年创立该公司 • 广泛进行化工领域的研究开发 • 所从事的业务都是基于自己开发
的催化剂和催化工艺基础上 • 技术/工艺专利商，提供催化剂 • 销售收入 （2007）：约7亿美元 • 公司职员：~ 2000人
8
19 20
2
21
24
13 6
74
4
13 10
6
10 11
22
电厂 炼油厂和石化 冶炼厂
焦化、煤化工 其它应用
2
December 2008
上海焦化厂 – 设计条件
低温甲醇洗过 来的酸性气:
3,100 Nm3/hr 12% H2S 0.14% COS 83% CO2
蒸汽 4.2 ts/hr 40 barg/425ºC
“托普索之路”
催化剂 研究
和开发 工程设计
技术使用 许可证
用户
WSA = 湿法硫酸技术 缩写
主要特点: • 废气中的含硫化合物回收成商品级的浓度约 98% H2SO4
• SO2 脱出率高； 硫排放符合国家最新环保排放标准 (GB16297-96)要求; 也可满足用户的要求达到更低水平。
• 工艺气无需进行干燥处理
产品硫酸
设备
• 燃烧炉/焚烧器
– 把以下成分燃烧成SO2 : • 酸气 (H2S, COS 以及 CS2) • 废酸
– 热的燃烧空气可用来使蒸汽产量最大化
SO2工艺气
SO2 反应器介绍
催化剂层
400- 420ºC 400 - 420ºC 400 - 420ºC
265 - 290ºC
工艺气 H2SO4 (gas)
对酸性气体组成没有限制，H2S浓 对酸性气体原料要求苛刻，尤其
度可以低至1%以下，高可以
对烃类有机物、NH3、CO2、
3
超过90％； 原料中可以含有高 COS等等有限制； 另外，H2S
浓度的CO2, 以及烃类有机物
浓度必须要高于25％以上。
等杂质。
操作弹性范围大；负荷在25％以 操作负荷低于70％，装置就无法
WSA
干净排放气
170 ppm SO2 (99.6% reduction)
日产40 吨 H2SO4 (浓度98% )
上海焦化厂WSA装置模型
占地面积 (不包括焚烧炉) 13 x 19 m. (250 m2)
SO2 转化器
WHB 焚烧炉
冷凝器 酸系统
WSA 装置用于煤气化
煤气化炉 (德士古Texaco)) 气体洗涤: 甲醇(Rectisol)
布局简单，设备少；装置结构紧 工艺过程复杂，占地面积大。
8
凑； 占地仅几百平方米。
燃烧是过氧完全燃烧；操作简单 燃烧是化学计量氧燃烧，操作条
9
、经济。用DCS控制，自动化 程度高；可以和其它装置结合
件苛刻。燃烧炉运行不好，影 响硫磺产品质量，排放超标。
起来，无需单独的运行车间
生产过程中，不需要工艺水及化 消耗工艺水，冷却水消耗高。
WSA 装置业绩
• 全球: 27个国家，近80个业绩
– 煤化工、焦化行业 – 炼油、石化行业 – 粘胶纤维 – 冶金行业 – 电厂
• 单套最大处理气量 • 单套最大产酸能力
1,000,000 立方米/小时 1,200吨/天
• 中国已有26个装置业绩(包括在建及投产）；其中处理低温 甲醇洗的酸气有11个.
10
学品。冷却水消耗少。
环保装置，装置区域非常干净。 装置区域污染严重，有异味； 环
11
无异味。
境差。
结 论（Conclution）
• 排放达到环保排放要求，是一个环保装置； • 没有废水、废固体污染物产生 • 技术先进； • 操作弹性大（1：4） • 工艺简单、占地面积小、投资低； • 能效好，产生高压过热蒸汽； • 处理各种各样的原料，没有对含有大量的烃类、CO2等的限制； • 产品是商品级的浓硫酸（~98％）。
Based on 8,000 hrs/year
WSA和克劳斯CLAUS硫磺回收对比
(基于日产30吨硫磺)
Claus +SCOT+尾气燃烧
硫磺, t/d
30
硫酸, t/d
-
燃料消耗., Gcal/h
1.2
电耗, kWh/h
180
蒸汽产量, t/h
3.1
相对投资对比 (基于欧洲价格) 1
WSA 90 0 200 8.9 0.7
- 1,075,200 RMB
计算基础
RMB 0.60/m3 RMB 0.55/kWh RMB 0.60/Nm3
40 MTPD 4.3 tons/hr (40 barg)
+ 1,320,000 RMB + 3,780,000 RMB ~ + 5,100,000 RMB