液態(tài)硫磺儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述

張賀飛 曾龍 仇詩其

摘 要：根據(jù)某實(shí)際設(shè)計(jì)項(xiàng)目，概述液硫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。希望對相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：液硫；儲(chǔ)運(yùn)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；概述

硫磺儲(chǔ)運(yùn)主要目的是工業(yè)制硫酸，而用于制酸的硫磺必須是液態(tài)的，因此，液硫儲(chǔ)運(yùn)相比固態(tài)硫磺儲(chǔ)運(yùn)，液硫可以直接用于制酸，有利于縮短硫磺制酸工藝步驟，節(jié)省成本，降低能耗。文章結(jié)合某實(shí)際項(xiàng)目，概述液態(tài)硫磺儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 液硫儲(chǔ)運(yùn)優(yōu)點(diǎn)

液硫儲(chǔ)運(yùn)硫磺的來源是地下熔硫，經(jīng)過管道輸送到運(yùn)輸槽船或槽車，全程保溫運(yùn)輸?shù)接玫貎?chǔ)存使用，相比固態(tài)硫磺儲(chǔ)運(yùn)，液硫儲(chǔ)運(yùn)有以下優(yōu)點(diǎn)：管道輸送，儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，儲(chǔ)運(yùn)過程便捷高效；液硫儲(chǔ)運(yùn)過程封閉保溫，可有效避免雜質(zhì)引入，既利于達(dá)到GB/T2449對硫磺品質(zhì)的要求，又利于減少儲(chǔ)運(yùn)過程損失；固態(tài)硫磺儲(chǔ)運(yùn)既易產(chǎn)生易爆粉塵，又可能產(chǎn)生摩擦靜電，存在較大的安全隱患，液硫儲(chǔ)運(yùn)過程不產(chǎn)生粉塵，通過合適管徑的輸送管道，又能避免靜電，因此液硫儲(chǔ)運(yùn)更安全。

2 液硫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 儲(chǔ)運(yùn)溫度

硫磺有多種形式的同素異形體：低于95.4℃的稱為α-硫，屬斜方晶系，稱斜方晶硫，又稱正交晶硫；95.4～118.9℃的稱β-硫，屬單斜晶系，稱單斜晶硫；正交晶硫在95.4℃轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡本Я颉?18.9～159℃的硫磺為液態(tài)，大部分為環(huán)狀的Sb分子，稱為γ-硫。

160℃以下液硫的粘度如圖1，由于液體硫磺的粘度隨溫度的變化較大，在生產(chǎn)中，為了保證液體硫磺具有良好的流動(dòng)性，一般將溫度控制在135～145℃。

2.2 液硫輸送

2.2.1 輸送設(shè)備

裝卸臂廣泛用于液硫裝卸船，相比較軟管，裝卸臂卸船使用方便、環(huán)保、技術(shù)成熟，全球絕大部分裝卸液硫的碼頭都采用裝卸臂。裝卸臂需用蒸汽保溫，目前一般要求配備ERC（緊急脫離裝置）。工作時(shí)將臂伸出， 使裝卸臂管口法蘭與船上的管口法蘭對正，用快速連結(jié)器將兩個(gè)法蘭卡牢。裝卸完畢后將臂收回，排凈臂內(nèi)液硫。

離心泵是最主要的液硫輸送動(dòng)力設(shè)備，根據(jù)儲(chǔ)罐類型的不同，分為立式泵和臥式泵兩種，地上儲(chǔ)罐用臥式，地下罐用立式泵。臥式離心泵（API610）流量可達(dá)300～400m3/h，一般采用機(jī)械密封，并用0.35MPa飽和蒸汽對泵進(jìn)行保溫。臥式離心泵也可采用磁力泵（API685），目前可用于生產(chǎn)的液硫用磁力泵流量可達(dá)120m3/h，揚(yáng)程可達(dá)41m。立式泵則不需機(jī)械密封，但需對泵軸通0.35MPa飽和蒸汽保溫。

液硫過濾設(shè)備主要有板框過濾機(jī)和籃式過濾器兩種，板框過濾機(jī)國內(nèi)產(chǎn)品已普遍生產(chǎn)，而籃式過濾器只能靠進(jìn)口。板框過濾機(jī)一般用于固態(tài)硫磺溶解后的過濾，主要過濾固態(tài)硫磺中的雜質(zhì)以及為中和酸而產(chǎn)生的鹽等。籃式過濾器主要用于過濾含雜質(zhì)較少的液硫，濾芯采用可抽換式玻璃纖維棒，根據(jù)過濾能力的不同，采用相對應(yīng)的纖維棒數(shù)，進(jìn)出口壓差為0.02～0.2MPa。

2.2.2 輸送管道

液硫管道運(yùn)輸壓力下流速1.1～1.5m/s，最大1.8m/s；重力下流速0.4～0.8m/s。液硫管道應(yīng)有不小于4/1000的坡度，低點(diǎn)設(shè)排液口，以利于管道排凈，防止液硫凝結(jié)堵塞管道。

液硫輸送一般采用夾套管，夾套中通入飽和蒸汽以維持輸送溫度135～145℃。夾套管有全夾套式和半夾套式。全夾套式管道所有管件采用夾套保溫，保溫效果好，但現(xiàn)場施工靈活度差，漏點(diǎn)多。半夾套式管道跨接部不設(shè)夾套，幾乎不存在漏點(diǎn)，現(xiàn)場安裝也方便。SEI要求液硫管道變向地方需使用十字接頭，以利于拆卸檢修。

一種新型的專門用于液硫輸送的專利產(chǎn)品（CSI）目前正在推廣，如圖2。

此種管道無漏點(diǎn)，導(dǎo)熱效率高，安裝方便，缺點(diǎn)是屬于專利產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，維修成本高。

2.3 液硫儲(chǔ)存

液硫儲(chǔ)罐有地上式和地下式兩種，地下式包括半地下式。地下式液硫池一般用于固態(tài)硫磺熔融的儲(chǔ)存及靜置沉淀，材質(zhì)可選用碳鋼或混凝土。液硫池與熔硫池連接，熔硫由熔硫池溢流至液硫池，靜止后泵送至下一工段。液硫池四周設(shè)耐腐蝕保溫磚，池內(nèi)管道與空氣面接觸的部分需采用用不銹鋼，蓋頂設(shè)保溫盤管。液硫池?zé)釗p失主要依靠插入液面以下的加熱盤管補(bǔ)償，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，傳熱系數(shù)可達(dá)58W/（m2·K）。地上罐是儲(chǔ)存液硫的主要方式，一般為常壓拱頂罐，材質(zhì)為碳鋼。與地下罐類似，地上罐頂部、底部、液硫液面以下都需設(shè)保溫盤管，來補(bǔ)償熱損失，罐內(nèi)管道在氣液接觸面處需采用不銹鋼材質(zhì)（316或316L）；值得注意的是，液硫操作溫度為140℃左右，因此罐底基礎(chǔ)需耐此溫且有保溫設(shè)計(jì)?？紤]到倒灌，一般從灌頂進(jìn)料，進(jìn)料管設(shè)破真空管。為便于罐清空，可以將罐底設(shè)計(jì)成2%坡度坡向出口管嘴一側(cè)。液硫進(jìn)出罐管嘴需設(shè)計(jì)成夾套管嘴，以防止液硫凝結(jié)。液硫儲(chǔ)罐一般采用蒸汽消防，罐內(nèi)設(shè)消防用氣體和溫度傳感器，消防事故發(fā)生時(shí)，傳感器發(fā)出警報(bào)并聯(lián)鎖開啟滅火蒸汽閥門，蒸汽沖破爆破片進(jìn)入液硫儲(chǔ)罐滅火。

3 結(jié)束語

液硫儲(chǔ)運(yùn)發(fā)展多年，工藝成熟，運(yùn)行穩(wěn)定。作者結(jié)合某海外項(xiàng)目中的碼頭至后方罐區(qū)液硫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)，概述了液硫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對液硫儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)有一定參考意義。

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