硫磺制酸裝置熔硫操作的影響因素及運(yùn)行實(shí)踐

王大勇,任文杰

(中國平煤神馬集團(tuán)尼龍科技有限公司，河南平頂山467200)

硫磺制酸裝置熔硫操作的影響因素及運(yùn)行實(shí)踐

王大勇,任文杰*

(中國平煤神馬集團(tuán)尼龍科技有限公司，河南平頂山467200)

介紹了硫磺制酸裝置熔硫工序原料硫磺中的固體雜質(zhì)、酸度、含水量、有機(jī)物、灰分及液硫過濾機(jī)等設(shè)備對熔硫操作的影響；同時(shí)對液硫過濾機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行、熔硫過程中酸度的控制、熔硫蒸汽管線的保溫、熔硫廢氣的處理等提出了較好的解決措施。

硫磺 硫酸生產(chǎn) 熔硫 液硫 影響因素 改進(jìn)措施

在硫磺制酸裝置中，熔硫是一個(gè)簡單的物理相變過程：通過皮帶機(jī)將固體硫磺送入快速熔硫槽，用蒸汽間接加熱使硫磺熔化，熔化后的液硫溢流進(jìn)入過濾槽，由過濾泵送入液硫過濾機(jī)過濾后流入液硫中間槽，由中間槽泵送到液硫儲罐，供下道工序使用。

液硫的質(zhì)量控制不當(dāng)，會對后工序造成嚴(yán)重的影響。比如酸度超標(biāo)會造成設(shè)備腐蝕，縮短設(shè)備使用壽命；灰分超標(biāo)會造成設(shè)備的阻力增加，導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷降低等。其實(shí)熔硫的過程也是一個(gè)硫磺的精制過程，一方面在液硫過濾之前，需往助濾槽的液硫內(nèi)加入適量硅藻土，由助濾泵打入液硫過濾機(jī)，使過濾機(jī)的濾網(wǎng)表面形成有效的過濾層，以除去細(xì)小的固體雜質(zhì)，降低灰分；另一方面在熔硫的過程中加堿，中和其中的游離酸以降低液硫的酸度，防止硫酸對熔硫設(shè)備的腐蝕等。因此，熔硫過程的操作穩(wěn)定對保證制酸裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行十分重要。

1 原料硫磺的影響

由于制硫原料、工藝以及硫磺的儲存運(yùn)輸方式不同，常常使一些雜質(zhì)進(jìn)入到原料硫磺之中，主要有以下幾方面。

1.1 固體雜質(zhì)

固體雜質(zhì)主要是硫磺中含有的一些不可溶的物質(zhì)，如砂石、泥土、灰渣、鐵類等不溶性雜質(zhì)。一般而言，通過在輸送機(jī)上方設(shè)置永磁除鐵器，可除去硫磺中的鐵類雜質(zhì)；通過過濾手段，可從硫磺中除去砂石、泥土、灰渣等固體雜質(zhì)。

1.2 酸度

在潮濕的環(huán)境及細(xì)菌的作用下，硫磺被空氣緩慢氧化會形成游離酸。在熔硫的時(shí)候，這些游離酸被分離出來，由于密度較小而浮在液硫上，對熔硫工序中所接觸的槽體、過濾網(wǎng)等產(chǎn)生腐蝕；所接觸的蒸汽加熱盤管因溫度更高，腐蝕會更加嚴(yán)重。蒸汽加熱盤管蒸汽泄漏后會導(dǎo)致水進(jìn)入到液硫中使液硫中水分增加，影響硫磺熔融及水分指標(biāo)超標(biāo)。此外，游離酸在焚硫爐內(nèi)還可發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生水分，爐氣中含水量的增加會導(dǎo)致工藝氣體的露點(diǎn)升高，可能會在轉(zhuǎn)化工序最冷的設(shè)備上如省煤器的出口端產(chǎn)生冷凝酸，從而腐蝕設(shè)備，因此要通過控制硫磺的酸度來控制爐氣中的水含量。

1.3 水

GB/T 2449.1—2014《工業(yè)硫磺 第1部分：固體產(chǎn)品》的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于2.0%。當(dāng)含水量增大時(shí)，熔硫所需的蒸汽消耗就相應(yīng)增大，在蒸汽量不夠的情況下，熔硫能力則相應(yīng)減少，因?yàn)檫@些硫磺中所含的水分在熔硫中基本上都能全部吸熱蒸發(fā)掉。因此，需要在運(yùn)輸及儲存中嚴(yán)控硫磺中水分的進(jìn)入。

1.4 有機(jī)物

硫磺中的有機(jī)物雜質(zhì)主要為烴類，用過濾器不容易完全除去。烴類在焚硫爐燃燒后可產(chǎn)生二氧化碳和水，若烴類含量較高影響到爐氣正常的氧硫比時(shí)，將會使二氧化硫轉(zhuǎn)化率降低，所產(chǎn)生的水分在SO3吸收時(shí)形成酸霧不易除去。在燃燒過程中，烴還會生成一些灰分，導(dǎo)致焚硫爐結(jié)疤或者沉積在火管廢熱鍋爐內(nèi)。此外，烴類與液態(tài)硫也會通過反應(yīng)產(chǎn)生少量的硫化氫。因此，對原料硫磺中的有機(jī)物含量要有嚴(yán)格的限制。

1.5 灰分

硫磺的儲存和運(yùn)輸不可避免會進(jìn)入泥沙和塵土，隨著加入的純堿或生石灰及硅藻土等帶入的雜質(zhì)也可能會導(dǎo)致灰分含量的增高。對液硫進(jìn)行兩級過濾，能明顯降低灰分的含量?；曳诌^高可能會導(dǎo)致焚硫工序中堵塞噴嘴、使得霧化效果變差、影響液硫的充分燃燒；轉(zhuǎn)化工序中，帶入的灰分進(jìn)人轉(zhuǎn)化器后覆蓋在催化劑表面，降低了催化劑的比表面積，擴(kuò)散阻力增加，活性下降，也導(dǎo)致轉(zhuǎn)化器的阻力上升；灰分過高還會導(dǎo)致爐氣的含塵量升高，從而引起火管廢熱鍋爐管側(cè)以及過熱器的阻力上升等[1-3]。

2 設(shè)備的影響

在硫磺制酸裝置中，因設(shè)備原因?qū)е氯哿蚬ば虺霈F(xiàn)問題影響裝置運(yùn)行的案例層出不窮。如作為熔硫工序的關(guān)鍵設(shè)備——液硫過濾機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)對液硫的質(zhì)量起著重要作用。液硫過濾機(jī)的濾網(wǎng)會因局部腐蝕而導(dǎo)致?lián)p壞，造成液硫短路而使液硫灰分超標(biāo)，而灰分超標(biāo)可導(dǎo)致轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化劑層阻力增高而影響生產(chǎn)負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致停產(chǎn)等。

3 熔硫工序正常運(yùn)行要點(diǎn)

3.1 酸度控制

因硫磺酸度的不確定性，人工間歇加堿很難保證液硫酸度指標(biāo)的穩(wěn)定性。為精確控制液硫的酸度，保證液硫質(zhì)量，徐翠竹[4]將液硫樣取出后立即潑上中性水，利用實(shí)驗(yàn)室常用的pH試紙來測試水中的酸堿度來測量液硫的酸度，其原理就是利用液硫中的酸在水中的溶解度，來測試水溶液的pH值。通過準(zhǔn)確的測量液硫酸度，可以對硫磺進(jìn)行連續(xù)加堿控制，并準(zhǔn)確控制加堿量。

3.2 熔硫蒸汽管線保溫

有的裝置熔硫槽、過濾槽的蒸汽管最先采用的是纖維保溫綿保溫，最外面用鋁皮保護(hù)，時(shí)間稍長硫磺粉塵就會進(jìn)入保溫層內(nèi)，容易發(fā)生著火事故，張迪等[5]將熔硫槽、過濾槽蒸汽管的保溫用復(fù)合硅酸鹽纖維包扎，再用珍珠巖與水泥漿敷抹清光，阻止了硫磺粉塵進(jìn)入保溫層，改造后再未出現(xiàn)環(huán)形管著火事故。

3.3 熔硫廢氣的處理

熔硫廢氣含有大量的水蒸氣、少量升華硫蒸氣及從硫磺中逸出的少量H2S氣體，有比較強(qiáng)的腐蝕性，如果排氣筒壁溫低就會產(chǎn)生水蒸氣冷凝和硫蒸氣凝固，導(dǎo)致腐蝕和堵塞。熔硫槽排氣筒通常用帶保溫蒸汽夾套的鋼制排氣筒，這種排氣筒耐高溫、耐火強(qiáng)度好，但這種排氣筒內(nèi)套管泄漏后漏點(diǎn)查找困難、檢修難度大。倪明彬等[6]將快速熔硫槽采用半圓蒸汽伴熱管保溫排氣筒，即將直徑較大的排氣筒外壁焊上均布的剖開的半圓管，再通以保溫蒸汽，靠排氣筒管壁的熱傳導(dǎo)保證排氣筒總體保溫效果。

對熔硫廢氣的處理，張應(yīng)虎等[7]通過廢氣處理系統(tǒng)，將熔硫酸性廢氣引入洗滌器洗滌后再進(jìn)入吸收塔，氣體被風(fēng)機(jī)從塔內(nèi)抽出經(jīng)煙囪排空，使熔硫酸性廢氣得到有效治理，也減小了熔硫槽蓋板、蒸汽加熱盤管的腐蝕。

3.4 液硫過濾機(jī)

為保障液硫品質(zhì)降低灰分，液硫過濾機(jī)必須先進(jìn)行預(yù)涂作業(yè)，待預(yù)涂合格后才能進(jìn)行正式過濾。在預(yù)涂過程中，預(yù)涂的時(shí)間、預(yù)涂硅藻土的數(shù)量、預(yù)涂時(shí)的流量都會影響操作效果。余琴花[8]通過調(diào)整液硫過濾機(jī)預(yù)涂時(shí)硅藻土的添加量，確定合適的量，并制定嚴(yán)格的操作規(guī)范，提高人工取樣檢測頻次，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)停運(yùn)或切換，保障了過濾效果。此外，過濾機(jī)清渣的時(shí)候極易著火，過濾機(jī)拉出清渣時(shí)，因過濾機(jī)內(nèi)溫度很高，拉開后，高溫硫磺遇新鮮空氣時(shí)極易著火?；饎萆源髸r(shí)必須用水才能撲滅，而濾網(wǎng)遇水后使用壽命會大大縮短，張迪[9]在清理過濾機(jī)之前，通過提前關(guān)閉過濾機(jī)筒體及封頭保溫蒸汽、在過濾機(jī)保溫蒸汽出口處加隔離閥、接臨時(shí)保溫蒸汽軟管備用等措施后，再對過濾機(jī)進(jìn)行清理。若遇著火，立即用蒸汽軟管進(jìn)行滅火，解決了過濾機(jī)清理時(shí)滅火困難的問題。

4 結(jié)論

硫磺制酸中熔硫是一個(gè)簡單的物理過程，也是一個(gè)復(fù)雜的控制過程，熔硫過程的穩(wěn)定操作對保證裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行十分重要。熔硫溫度的控制要合適，過高會使硫磺的黏度增加，過低則導(dǎo)致硫磺固化；熔硫蒸汽的壓力要控制好，熔硫的壓力與保溫的壓力要有不同的等級，而當(dāng)熔硫不再進(jìn)行時(shí)，熔硫

蒸汽需停止或?qū)毫档椭帘氐膲毫?，從而防止過熱；熔硫工序各槽的液位需要有液位報(bào)警及聯(lián)鎖，以保障運(yùn)行安全；熔硫保溫的蒸汽凝液要回收利用，以節(jié)約能源等等，只有嚴(yán)格的進(jìn)行生產(chǎn)控制，才能使裝置實(shí)現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

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[5] 張迪,季皓,王麗環(huán).硫磺制酸裝置熔硫系統(tǒng)的生產(chǎn)與技術(shù)改造[J].廣州化工,2011,39(15):181-182.

[6] 倪明彬,張培清.熔硫槽排氣筒技術(shù)改造與運(yùn)行實(shí)踐[J]硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程,2015(4):33-35.

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[9] 張迪.硫磺制酸裝置熔硫系統(tǒng)易著火的原因分析及解決措施[J].硫酸工業(yè),2016(1):48-49.

Impact factors and the unit operation of molten sulphur in sulphuric acid plant

WANGDayong,RENWenjie

(Nylon Technology Co., Ltd., China Pingmei Shenma Group, Pingdingshan, Henan, 467200, China)

The effects of solid impurities, acidity, water content, organic matters, ash and liquid sulphur filter on the molten sulphur unit operation were discussed. Better measurements have been put forward for stable operation of liquid sulphur filter, the acidity control during molten sulphur process, temperature maintenance of the steam pipeline, and the molten sulphur waste gas treatment.

sulphur; sulphuric acid production; molten sulphur; liquid sulphur; impact factors； improvement measures

2017-03-25。

王大勇，男，中國平煤神馬集團(tuán)尼龍科技有限公司工程師，主要從事化工生產(chǎn)管理及技術(shù)工作。電話：0375-7265873；E-mail:wdywdy66@126.com。 *通訊聯(lián)系人： 任文杰，E-mail:rwj0375@163.com。

TQ111.16

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1002-1507(2017)06-0018-03