硫磺制酸装置熔硫操作的影响因素及运行实践

王大勇,任文杰

(中国平煤神马集团尼龙科技有限公司，河南平顶山467200)

硫磺制酸装置熔硫操作的影响因素及运行实践

王大勇,任文杰*

(中国平煤神马集团尼龙科技有限公司，河南平顶山467200)

介绍了硫磺制酸装置熔硫工序原料硫磺中的固体杂质、酸度、含水量、有机物、灰分及液硫过滤机等设备对熔硫操作的影响；同时对液硫过滤机的稳定运行、熔硫过程中酸度的控制、熔硫蒸汽管线的保温、熔硫废气的处理等提出了较好的解决措施。

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在硫磺制酸装置中，熔硫是一个简单的物理相变过程：通过皮带机将固体硫磺送入快速熔硫槽，用蒸汽间接加热使硫磺熔化，熔化后的液硫溢流进入过滤槽，由过滤泵送入液硫过滤机过滤后流入液硫中间槽，由中间槽泵送到液硫储罐，供下道工序使用。

液硫的质量控制不当，会对后工序造成严重的影响。比如酸度超标会造成设备腐蚀，缩短设备使用寿命；灰分超标会造成设备的阻力增加，导致系统负荷降低等。其实熔硫的过程也是一个硫磺的精制过程，一方面在液硫过滤之前，需往助滤槽的液硫内加入适量硅藻土，由助滤泵打入液硫过滤机，使过滤机的滤网表面形成有效的过滤层，以除去细小的固体杂质，降低灰分；另一方面在熔硫的过程中加碱，中和其中的游离酸以降低液硫的酸度，防止硫酸对熔硫设备的腐蚀等。因此，熔硫过程的操作稳定对保证制酸装置的长周期稳定运行十分重要。

1 原料硫磺的影响

由于制硫原料、工艺以及硫磺的储存运输方式不同，常常使一些杂质进入到原料硫磺之中，主要有以下几方面。

1.1 固体杂质

固体杂质主要是硫磺中含有的一些不可溶的物质，如砂石、泥土、灰渣、铁类等不溶性杂质。一般而言，通过在输送机上方设置永磁除铁器，可除去硫磺中的铁类杂质；通过过滤手段，可从硫磺中除去砂石、泥土、灰渣等固体杂质。

1.2 酸度

在潮湿的环境及细菌的作用下，硫磺被空气缓慢氧化会形成游离酸。在熔硫的时候，这些游离酸被分离出来，由于密度较小而浮在液硫上，对熔硫工序中所接触的槽体、过滤网等产生腐蚀；所接触的蒸汽加热盘管因温度更高，腐蚀会更加严重。蒸汽加热盘管蒸汽泄漏后会导致水进入到液硫中使液硫中水分增加，影响硫磺熔融及水分指标超标。此外，游离酸在焚硫炉内还可发生分解反应产生水分，炉气中含水量的增加会导致工艺气体的露点升高，可能会在转化工序最冷的设备上如省煤器的出口端产生冷凝酸，从而腐蚀设备，因此要通过控制硫磺的酸度来控制炉气中的水含量。

1.3 水

GB/T 2449.1—2014《工业硫磺 第1部分：固体产品》的水分质量分数不大于2.0%。当含水量增大时，熔硫所需的蒸汽消耗就相应增大，在蒸汽量不够的情况下，熔硫能力则相应减少，因为这些硫磺中所含的水分在熔硫中基本上都能全部吸热蒸发掉。因此，需要在运输及储存中严控硫磺中水分的进入。

1.4 有机物

硫磺中的有机物杂质主要为烃类，用过滤器不容易完全除去。烃类在焚硫炉燃烧后可产生二氧化碳和水，若烃类含量较高影响到炉气正常的氧硫比时，将会使二氧化硫转化率降低，所产生的水分在SO3吸收时形成酸雾不易除去。在燃烧过程中，烃还会生成一些灰分，导致焚硫炉结疤或者沉积在火管废热锅炉内。此外，烃类与液态硫也会通过反应产生少量的硫化氢。因此，对原料硫磺中的有机物含量要有严格的限制。

1.5 灰分

硫磺的储存和运输不可避免会进入泥沙和尘土，随着加入的纯碱或生石灰及硅藻土等带入的杂质也可能会导致灰分含量的增高。对液硫进行两级过滤，能明显降低灰分的含量。灰分过高可能会导致焚硫工序中堵塞喷嘴、使得雾化效果变差、影响液硫的充分燃烧；转化工序中，带入的灰分进人转化器后覆盖在催化剂表面，降低了催化剂的比表面积，扩散阻力增加，活性下降，也导致转化器的阻力上升；灰分过高还会导致炉气的含尘量升高，从而引起火管废热锅炉管侧以及过热器的阻力上升等[1-3]。

2 设备的影响

在硫磺制酸装置中，因设备原因导致熔硫工序出现问题影响装置运行的案例层出不穷。如作为熔硫工序的关键设备——液硫过滤机的正常运转对液硫的质量起着重要作用。液硫过滤机的滤网会因局部腐蚀而导致损坏，造成液硫短路而使液硫灰分超标，而灰分超标可导致转化器内催化剂层阻力增高而影响生产负荷，严重时可能导致停产等。

3 熔硫工序正常运行要点

3.1 酸度控制

因硫磺酸度的不确定性，人工间歇加碱很难保证液硫酸度指标的稳定性。为精确控制液硫的酸度，保证液硫质量，徐翠竹[4]将液硫样取出后立即泼上中性水，利用实验室常用的pH试纸来测试水中的酸碱度来测量液硫的酸度，其原理就是利用液硫中的酸在水中的溶解度，来测试水溶液的pH值。通过准确的测量液硫酸度，可以对硫磺进行连续加碱控制，并准确控制加碱量。

3.2 熔硫蒸汽管线保温

有的装置熔硫槽、过滤槽的蒸汽管最先采用的是纤维保温绵保温，最外面用铝皮保护，时间稍长硫磺粉尘就会进入保温层内，容易发生着火事故，张迪等[5]将熔硫槽、过滤槽蒸汽管的保温用复合硅酸盐纤维包扎，再用珍珠岩与水泥浆敷抹清光，阻止了硫磺粉尘进入保温层，改造后再未出现环形管着火事故。

3.3 熔硫废气的处理

熔硫废气含有大量的水蒸气、少量升华硫蒸气及从硫磺中逸出的少量H2S气体，有比较强的腐蚀性，如果排气筒壁温低就会产生水蒸气冷凝和硫蒸气凝固，导致腐蚀和堵塞。熔硫槽排气筒通常用带保温蒸汽夹套的钢制排气筒，这种排气筒耐高温、耐火强度好，但这种排气筒内套管泄漏后漏点查找困难、检修难度大。倪明彬等[6]将快速熔硫槽采用半圆蒸汽伴热管保温排气筒，即将直径较大的排气筒外壁焊上均布的剖开的半圆管，再通以保温蒸汽，靠排气筒管壁的热传导保证排气筒总体保温效果。

对熔硫废气的处理，张应虎等[7]通过废气处理系统，将熔硫酸性废气引入洗涤器洗涤后再进入吸收塔，气体被风机从塔内抽出经烟囱排空，使熔硫酸性废气得到有效治理，也减小了熔硫槽盖板、蒸汽加热盘管的腐蚀。

3.4 液硫过滤机

为保障液硫品质降低灰分，液硫过滤机必须先进行预涂作业，待预涂合格后才能进行正式过滤。在预涂过程中，预涂的时间、预涂硅藻土的数量、预涂时的流量都会影响操作效果。余琴花[8]通过调整液硫过滤机预涂时硅藻土的添加量，确定合适的量，并制定严格的操作规范，提高人工取样检测频次，发现异常及时停运或切换，保障了过滤效果。此外，过滤机清渣的时候极易着火，过滤机拉出清渣时，因过滤机内温度很高，拉开后，高温硫磺遇新鲜空气时极易着火。火势稍大时必须用水才能扑灭，而滤网遇水后使用寿命会大大缩短，张迪[9]在清理过滤机之前，通过提前关闭过滤机筒体及封头保温蒸汽、在过滤机保温蒸汽出口处加隔离阀、接临时保温蒸汽软管备用等措施后，再对过滤机进行清理。若遇着火，立即用蒸汽软管进行灭火，解决了过滤机清理时灭火困难的问题。

4 结论

硫磺制酸中熔硫是一个简单的物理过程，也是一个复杂的控制过程，熔硫过程的稳定操作对保证装置的长周期稳定运行十分重要。熔硫温度的控制要合适，过高会使硫磺的黏度增加，过低则导致硫磺固化；熔硫蒸汽的压力要控制好，熔硫的压力与保温的压力要有不同的等级，而当熔硫不再进行时，熔硫

蒸汽需停止或将压力降低至保温的压力，从而防止过热；熔硫工序各槽的液位需要有液位报警及联锁，以保障运行安全；熔硫保温的蒸汽凝液要回收利用，以节约能源等等，只有严格的进行生产控制，才能使装置实现长周期稳定运行。

[1] 刘少武,齐焉,赵树起,等.硫酸生产技术[M].东南大学出版社,1992:94-97.

[2] 陈文海,姚广生.液体硫磺中酸度和灰分的危害及控制[J].化学工业与工程技术,2009,30(6):55-57.

[3] 钟文卓,硫磺制酸装置中液硫的中和与过滤[J].硫酸工业,2000(4):1-4.

[4] 徐翠竹.液硫制酸液硫质量的控制要素[J].硫酸工业,2007(1):51-52.

[5] 张迪,季皓,王丽环.硫磺制酸装置熔硫系统的生产与技术改造[J].广州化工,2011,39(15):181-182.

[6] 倪明彬,张培清.熔硫槽排气筒技术改造与运行实践[J]硫磷设计与粉体工程,2015(4):33-35.

[7] 张应虎,念吉红.熔硫系统蒸汽及酸性废气的处理[J].硫酸工业,2016(2):46-47.

[8] 余琴花.硫磺制酸装置液硫精制采用两次过滤的实践[J].硫磷设计与粉体工程,2012(4):18-20.

[9] 张迪.硫磺制酸装置熔硫系统易着火的原因分析及解决措施[J].硫酸工业,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，中国平煤神马集团尼龙科技有限公司工程师，主要从事化工生产管理及技术工作。电话：0375-7265873；E-mail:wdywdy66@126.com。 *通讯联系人： 任文杰，E-mail:rwj0375@163.com。

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1002-1507(2017)06-0018-03