吹溴生產(chǎn)中二氧化硫供應系統(tǒng)的故障分析

魯 磊

(唐山海港旭寧化工有限公司，河北 唐山 063605)

1 前言

國內于20世紀70年代初利用空氣吹出酸法吸收法對地下鹵水進行提溴獲得成功后，20世紀80年代后的新建溴素廠基本均采用空氣吹出法。

目前，我國90%以上溴素生產(chǎn)采用空氣吹出酸液吸收法。該法設備少，與空氣吹出堿液吸收法相比，吸收液含溴量高30%～40%，蒸汽消耗量低(約30%左右)，耗電量低(低35%～40%)，節(jié)省化堿、化酸工藝，氯氣和二氧化硫消耗少。

酸法制溴工藝的生產(chǎn)過程為低溴含量的鹵水加酸酸化(pH值約3～3.5)后在管式靜態(tài)混合器中被氯氣氧化，Br-被氧化成Br2；氧化液中Br2在解吸塔中被大量空氣吹出，與吸收塔中的H2SO3酸霧吸收，Br2被還原為HBr，富含HBr的吸收液被填料塔中部通入的Cl2氧化游離出溴，最終在塔下部水蒸汽的汽提作用下提濃冷凝得到粗溴。

此生產(chǎn)工藝成熟，設備比較先進，具有技術成熟、投資少、建設快的特點，并且該類型工藝技術在國內已有應用先例，投產(chǎn)企業(yè)運行情況良好，該項目采取了DCS控制系統(tǒng)，安全系數(shù)較高。

2 公司現(xiàn)狀

2016年唐山海港旭寧化工有限公司(以下簡稱“公司”)實施2 000 t/a初級鹵水吹溴改擴建項目，項目主要設備包括吹出塔、吸收塔、捕沫塔、蒸餾塔、鹵泵、風機、二氧化硫發(fā)生裝置等。溴素生產(chǎn)以片狀硫磺燃燒制備二氧化硫，硫磺儲存在原有硫磺庫，生產(chǎn)時硫磺用推車推至焚硫爐罩棚，人工將硫磺加入螺旋喂料機，同時羅茨風機向螺旋喂料機內吹入大量空氣，硫磺與空氣在螺旋喂料機內混合后送入焚硫爐。硫磺在焚硫爐內燃燒生成二氧化硫。燃燒生產(chǎn)的二氧化硫進入洗氣塔，洗氣塔內補充淡水，并通過循環(huán)冷卻泵在洗氣塔內循環(huán)，一部分二氧化硫在洗氣塔內與水反應生成亞硫酸，亞硫酸經(jīng)泵輸送至廢酸池，供鹵水酸化用，冷卻的二氧化硫輸送至吹吸塔組，參與溴的吹出富集過程。

二氧化硫發(fā)生：S+O2→SO2

二氧化硫吸收：SO2+H2O→H2SO3

原料規(guī)格：硫磺≥99%硫磺，片狀顆粒φ4 mm，熔點112.8 ℃～120 ℃。沸點444.6 ℃，不溶于水，稍溶于酒精和醚類，易溶于二氧化碳、四氯化碳和苯。該品屬于二級易燃物，自燃點205 ℃，其粉塵或蒸汽能與空氣形成爆炸性混合物，屬易燃危險品。

質量要求：工業(yè)硫磺應由生產(chǎn)廠的質量監(jiān)督檢驗部門負責按批檢驗，生產(chǎn)廠應保證每批出廠的產(chǎn)品符合標準要求。每批出廠產(chǎn)品都應附有質量證明書(包括：產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品等級、生產(chǎn)廠名、廠址、批號和生產(chǎn)日期、標準編號等)，硫磺進廠后，定期對硫磺進行抽驗檢驗，要求含純高于99%。

隨著公司吹溴生產(chǎn)能力不斷壯大，在吹溴生產(chǎn)中二氧化硫氣體制備及輸送過程存在的問題也日益突出，2017年吹溴項目試生產(chǎn)過程中，二氧化硫供應系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)管道堵塞的情況，因二氧化硫供應系統(tǒng)問題出現(xiàn)8次停車現(xiàn)象，造成87 h非正常停車，嚴重制約著吹溴生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。

3 二氧化硫供應系統(tǒng)故障分析

(1)二氧化硫管道內酸液積聚多，排放不暢。

硫磺爐產(chǎn)生的高溫二氧化硫氣體直接進入洗氣塔用水噴淋進行冷卻洗滌，在冷卻的過程中，大量水汽隨著二氧化硫氣體夾帶入管道中，由于二氧化硫管線長，水汽在管道內凝結成酸性液體，酸液排放不暢導致二氧化硫氣體流通受阻。

(2)硫磺燃燒不充分導致升華硫堵塞管道。

硫磺和氧氣燃燒反應產(chǎn)生二氧化硫氣體，理論上硫磺和氧氣充分燃燒的質量比是1 ∶1，即加入硫磺爐內硫磺量和空氣量存在一定關系。實際生產(chǎn)中，崗位操作人員對硫磺的加入量的調整和風量的調整有偏差，或者硫磺爐空氣鼓入系統(tǒng)出現(xiàn)問題，崗位人員無法及時調整相應參數(shù)進行補救，導致鼓入的空氣量不能滿足硫磺燃燒的空氣需求量，硫磺在硫磺爐內不能完全燃燒，多余的硫磺在高溫下升華，在硫磺爐出口煙道及洗氣塔噴頭處遇冷形成膠狀物堵塞管道，造成二氧化硫氣體輸送不暢，尤其是烘爐后，添加硫磺過程中，硫磺下料量與風量不匹配，容易造成升華硫的產(chǎn)生。

4 解決措施

(1)排放二氧化硫管道酸液。

苦鹵吹溴生產(chǎn)的二氧化硫供應系統(tǒng)中，二氧化硫輸送管道排布不合理，拐彎低洼處是存酸死角，不利于排酸，將此處管道改造為傾斜設置，改變二氧化硫管道走向，使管線布局走向更加合理，便于酸液排放。

初級水吹溴生產(chǎn)的二氧化硫供應系統(tǒng)中，將二氧化硫所有排酸管道引入5號洗氣塔中部，排酸閥門處于常開狀態(tài)，利用高度差可長期排酸。

(2)減少二氧化硫管道酸液產(chǎn)生量。

在硫磺爐尾部煙道安裝套管進行換熱，冷卻二氧化硫氣體，使其進入洗氣塔進口時溫度由60 ℃降至45 ℃，大大降低進入洗氣塔的二氧化硫氣體的溫度，減少二氧化硫氣體在洗氣塔冷卻時夾帶水汽，降低二氧化硫管道中酸液產(chǎn)生量。

(3)規(guī)范操作規(guī)程。

啟動溴素生產(chǎn)前，先烘硫磺爐，首先打開硫磺爐側面助燃物投料孔，向爐內投入一定量木柴之后向爐內投入火源引燃木柴。啟動羅茨風機，保持風量90 m3/h持續(xù)添加木柴直至木炭高度達到視鏡的1/2，火炭達到視鏡1/2時快速封閉助燃物投料孔，待硫磺爐爐尾溫度達到50 ℃時，向螺旋喂料機內投入硫磺，螺旋初始轉速調整為3.5 r/min，羅茨風機

風量控制在140 m3/h，啟動吹吸塔組引風機。螺旋轉速每30 min提高0.1 r/min，直至轉速達到正常生產(chǎn)要求，同時要根據(jù)硫磺加入量調整鼓風量，正常生產(chǎn)時每小時測量一次爐尾溫度和洗氣塔進氣溫度，保證洗氣塔噴淋正常，塔體溫度不超過60 ℃。

正常操作注意事項：提轉過程中不得縮短調速間隔時間或增大轉速調整幅度。提轉時要注意冷卻液顏色，若出現(xiàn)膠狀物，馬上將螺旋轉速降低1 r/min，并在20 min后清理冷卻器及循環(huán)冷卻泵。

(4)加粗二氧化硫輸送管道直徑。

通過同行業(yè)對標發(fā)現(xiàn)，相同的處理能力，同行業(yè)的二氧化硫輸送管道都較粗。鑒于頻繁出現(xiàn)二氧化硫管道堵塞的現(xiàn)象，公司對二氧化硫玻璃鋼管道進行加粗改造，將原來DN150玻璃鋼管道改為DN250玻璃鋼管道。

(5)生產(chǎn)過程中的控制。

生產(chǎn)過程中，崗位操作人員除了執(zhí)行操作規(guī)程外，還應通過觀察孔了解硫磺進入硫磺爐后然后狀態(tài)，這主要是培養(yǎng)崗位人員的經(jīng)驗水平。尤其是在每年5月、6月份天氣氣溫較高、鹽田蒸發(fā)量高、制鹽工區(qū)需水量高的時機，會導致溴素生產(chǎn)負荷加大，同時影響硫磺爐負荷增加，此階段更需憑借經(jīng)驗觀察爐膛內火焰狀態(tài)來調整下料量和風量。

(6)加強原材料質量要求，硫磺含純必須在99%以上，灰分小于0.2%，灰分大、沉降物多易堵管，同時會導致硫磺單耗增加，因此，在采購合同注明含純，按要求采購，抽檢含純。

(7)加強設備點檢。

結合設備檢修頻率制定檢修周期，每月定期檢查并清理洗氣塔噴頭1次、洗氣塔冷卻器1次、二氧化硫管道1次，硫磺螺旋變頻給料器軸套每3個月檢查一次，每半年更換一次，確保裝置處于良好狀態(tài)。

(8)加強職工培訓，注重職工素質提升。

企業(yè)的生產(chǎn)主體是車間，車間管理的關鍵是職工培養(yǎng)，加強車間職工的技術培訓，提升職工專業(yè)技能和責任心培養(yǎng)，使每一位職工都能熟練掌握本崗位的操作技能，成為崗位專家。

5 結束語

公司吹溴項目自2017年試生產(chǎn)運行2 a，發(fā)現(xiàn)二氧化硫制作系統(tǒng)是制約溴素生產(chǎn)的關鍵部位，通過對硫磺爐下料量與風量的跟蹤，已經(jīng)基本摸索出了其中的規(guī)律，通過積累數(shù)據(jù)、量化指標，將其完善到操作規(guī)程中，加強對崗位操作人員的培訓教育，使其了解硫磺的基本性質、設備的維護保養(yǎng)、下料量與風量的關系等。

通過摸索，在2018年下半年的吹溴生產(chǎn)中，公司溴素生產(chǎn)中二氧化硫供應系統(tǒng)運行基本穩(wěn)定，未出現(xiàn)二氧化硫管道堵塞的現(xiàn)象，通過以上措施的實施，有效地改善了二氧化硫管道堵塞的情況。