硫磺造粒設(shè)備選型分析

張 軼

(中石油華東設(shè)計院有限公司，山東 青島 266071)

隨著我國經(jīng)濟的快速增長，石油與天然氣加工工業(yè)得到高速發(fā)展，含硫原油加工量和含硫天然氣處理量隨之相應(yīng)增加，與之伴隨增加的則是國家對含硫物質(zhì)排放的嚴(yán)格控制。硫磺作為石油、天然氣煉廠中含硫物質(zhì)的主要副產(chǎn)物，通常是以液體的形式被產(chǎn)出，但因為液體硫磺在運輸、存儲、安全上存在一定劣勢，目前大部分煉廠選擇將液體硫磺固化來進行硫磺的后期處理。

而根據(jù)硫磺回收的裝置規(guī)模、生產(chǎn)特點及產(chǎn)品要求等因素，目前市場上可選擇的造粒設(shè)備有鋼帶、濕法、轉(zhuǎn)筒三種型式。本文將從國內(nèi)硫磺造粒設(shè)備的工藝流程、設(shè)備特點、工程投資、使用業(yè)績等方面進行對比分析，為今后硫磺造粒設(shè)備的選型提供設(shè)計參考。

1 鋼帶造粒

利用液硫低熔點的特性，造粒機端部的滴落機將來自過濾系統(tǒng)的液硫物料成液滴狀一排一排地噴灑在運行著的冷卻鋼帶上，鋼帶下部設(shè)置有噴淋冷卻段，對鋼帶背面噴淋冷卻，在鋼帶運行過程中實施對液硫顆粒的間接冷卻。顆粒不會遇到水，冷卻水也不會被顆粒污染，被冷卻好的硫磺顆粒由卸料端刮刀刮下，經(jīng)下料斗流出至包裝機料倉。

鋼帶轉(zhuǎn)鼓下方設(shè)有脫膜劑涂抹機構(gòu)和配混系統(tǒng)，其由脫膜劑儲槽、脫膜劑膠輥、張緊裝置和控制部分組成。膠輥的下部與儲槽內(nèi)的脫膜液接觸，上部通過張緊裝置與鋼帶表面緊密接觸并與鋼帶做反向同步運動，將脫膜液均布于鋼帶上表面，并且在涂抹機構(gòu)與滴落機之間裝有脫模劑刮刀，這樣可以使脫模劑在鋼帶表面涂抹更加均勻，且脫模劑不會在鋼帶上涂抹過多，硫磺成品比較干燥。

鋼帶造粒機示意流程見圖1。

圖1 鋼帶造粒流程示意圖

Fig.1 Diagram of Steel Trip Granulation

鋼帶式造粒機的主要特點是：

(1)工藝流程簡單，操作彈性大(30%～100%)，粒徑均勻(3～6mm)且成扁平狀，含水量≤0.4%；

(2)單臺造粒規(guī)模小(1.5～6t/h)，處理大規(guī)模硫磺回收裝置時需多臺并聯(lián)運行，導(dǎo)致廠房面積大、投資相對高，適合小型裝置規(guī)模；

(3)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，維護成本相對較高，比如目前已知的BERNDORF進口鋼帶折彎次數(shù)約為200萬次，可使用1～2年，更換費用大；

(4)冷卻水不與硫磺接觸，無需進行二次污水處理；但硫磺煙氣不經(jīng)處理直接排至大氣，環(huán)保措施仍需加強；

(5)研發(fā)歷史悠久，技術(shù)最成熟，使用業(yè)績最多。

2 濕法造粒

液硫在造粒盤內(nèi)進行均化分布后，滴入造粒罐的除鹽水中，直接與水接觸換熱，固化造粒后的硫磺顆粒采用振動脫水，送出造粒機。

硫磺濕法造粒機主要由造粒系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成。液體硫磺進入造粒系統(tǒng)進行造粒造粒，造粒后的顆粒進入脫水系統(tǒng)進行干燥，干燥后的顆粒進入包裝系統(tǒng)，水處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)工藝水進行固液分離、冷卻降溫，整個生產(chǎn)過程由電氣控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制。

濕法造粒機示意流程見圖2。

圖2 濕法造粒示意流程圖

Fig.5 Diagram of Wet Granulation

濕法造粒的主要特點是：

(1)液硫與水直接換熱，生產(chǎn)能力強(5～90t/h)，操作彈性大(50%～120%)；

(2)硫磺粒徑均勻(Ф3～Ф4mm占90%以上)，硬度高，粉碎度低；

(3)整套裝置以靜設(shè)備為主，易損件較少，長周期維護運行成本低；

(4)產(chǎn)出硫磺含水量高(<2%)，但可增配熱風(fēng)干燥系統(tǒng)，含水率控制在0.5%以下；

(5)冬季需考慮設(shè)置密閉廠房避免與液硫接觸的冷卻水結(jié)冰，且要嚴(yán)格控制冷卻水的水質(zhì)與pH值，以保證硫磺成品的質(zhì)量；

(6)國產(chǎn)投入使用時間較短，目前應(yīng)用業(yè)績僅15套左右。

3 轉(zhuǎn)筒造粒

液硫過濾后被送入噴淋管，經(jīng)噴嘴霧化后噴入筒體內(nèi)，形成沿轉(zhuǎn)筒軸向分布的液硫噴淋區(qū)。造粒機轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁安裝有抄板，隨著轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)，不斷將轉(zhuǎn)筒內(nèi)的硫磺粉末和小顆粒硫磺抄起，并在轉(zhuǎn)筒內(nèi)一側(cè)形成物料幕簾，而在另一側(cè)，通過硫磺噴頭噴出的霧狀液體硫磺噴灑在被抄板抄起的粉狀物料幕簾上，與粉狀的小硫磺顆料黏結(jié)混合、凝聚，形成球形顆粒。

換熱過程中產(chǎn)生的水蒸汽夾雜在尾氣中由引風(fēng)機抽出造粒機轉(zhuǎn)筒外，排出的尾氣首先被送入夾套干式旋風(fēng)除塵器中進行一次除塵，除去尾氣中的粉塵。隨后進入二級水膜除塵器中，經(jīng)過水洗排入大氣。

轉(zhuǎn)筒造粒機示意流程見圖3[1]。

圖3 轉(zhuǎn)筒造粒示意流程圖

轉(zhuǎn)筒造粒機結(jié)構(gòu)原理見圖4。

轉(zhuǎn)筒造粒的主要特點：

(1)單機產(chǎn)能高，處理規(guī)?？蛇_(dá)8 ～30t/h，產(chǎn)品粒徑1～8mm，含水量0.5%～1%，目前使用業(yè)績大部分為15t/h和25t/h的機型；

(2)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，維護量低，日常一般只需要清理液硫噴嘴及抄板；

(3)單臺占地面積小，因為是桶內(nèi)造粒，對設(shè)備使用環(huán)境要求低；

(4)排出尾氣經(jīng)過二次處理，環(huán)保水平高。水膜除塵器的除塵效率>98%，尾氣含濕量<10%，進口尾氣溫度70℃，排出的氣體溫度0～60℃，尾氣中粉塵含量小于20×10-6；二氧化硫和硫化氫均小于4×10-6。

(5)設(shè)備運行能耗高(10t/h轉(zhuǎn)筒造粒機運行耗電量42.1kW)，運行費用高。

圖4 轉(zhuǎn)筒造粒結(jié)構(gòu)原理圖

4 總結(jié)

(1)鋼帶造粒：小規(guī)模硫磺造粒設(shè)備的首選，廠房占地小，工藝流程簡單，操作彈性大粒徑分布均勻，硫磺含水量低；缺點是設(shè)備后期維護成本較高，環(huán)保性較差。

(2)濕法造粒：適用于各種規(guī)模的硫磺造粒設(shè)備，設(shè)備后期維護成本、人力成本最低；但對于大規(guī)模硫磺造粒設(shè)備來說，建造密閉廠房和冷卻水的消耗費用要高于轉(zhuǎn)筒造粒設(shè)備。

(3)轉(zhuǎn)筒造粒：適用于中、大規(guī)模的硫磺造粒設(shè)備，相對使用多條鋼帶式造粒機占地面積小、設(shè)備投資低，使用過程維護量低；缺點是機器能耗高、操作彈性低、粒徑分布不均。

鋼帶造粒是國內(nèi)使用最早、技術(shù)最成熟的硫磺造粒工藝，而濕法造粒和轉(zhuǎn)筒造粒是國內(nèi)近些年逐漸發(fā)展起來的硫磺造粒工藝。目前國內(nèi)投產(chǎn)的硫磺造粒設(shè)備中，鋼帶造粒業(yè)績最多，轉(zhuǎn)筒造粒業(yè)績次之(50套左右，多為15t/h和25t/h)，濕法造粒業(yè)績較少(15套左右，規(guī)模分布均衡)。以上三種硫磺造粒工藝都有各自的優(yōu)缺點，在選用時應(yīng)綜合考慮裝置規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量以及工程投資、維護成本等因素，選擇合適的造粒成型設(shè)備。