汪 偉，楊 蓮，周 維，龐自嘯

淺談濕法成型硫磺產(chǎn)品質(zhì)量控制

汪 偉，楊 蓮，周 維，龐自嘯

通過對現(xiàn)場生產(chǎn)實際中所遇到的硫磺產(chǎn)品質(zhì)量問題進(jìn)行細(xì)致的分析，提出合理的優(yōu)化技術(shù)措施，以期達(dá)到改善產(chǎn)品質(zhì)量的目的。

濕法成型；硫磺；質(zhì)量控制；酸度

國內(nèi)某大型天然氣凈化廠采用濕法硫磺成型工藝技術(shù)，該套裝置由美國DEVCO公司提供，共有4套成型機(jī)組，所產(chǎn)硫磺顆粒直徑為 2～6mm，單套生產(chǎn)能力為 70～85t/h，年產(chǎn)硫磺200余萬 t，為全國最大優(yōu)質(zhì)硫磺生產(chǎn)基地。目前，該套設(shè)備已連續(xù)運行多年，在硫磺產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，常出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象，由原來的一等品降至合格品，甚至出現(xiàn)部分組分超標(biāo)現(xiàn)象，已嚴(yán)重影響硫磺產(chǎn)品質(zhì)量控制。因此對影響產(chǎn)品質(zhì)量因素進(jìn)行分析研究，并進(jìn)行有效的過程控制，具有重要的實際意義。

1 濕法硫磺成型工藝簡介

液硫由液硫泵泵至硫磺成型機(jī)頂部，由流量控制閥等量控制流向成型盤。液硫通過成型盤底部預(yù)設(shè)的一定直徑的孔眼滴入到下方的水中，成型罐內(nèi)進(jìn)水方向與液硫滴珠沉降的方向相反，保證了液硫滴珠在溫度較低的水中慢慢冷卻固化成硫顆粒，并逐漸沉積到成型罐底部。工藝流程見圖1。

圖1 硫磺成型單元工藝流程圖

2 濕法硫磺產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀

收集整理了2015年9月至2016年8月，該套濕法硫磺成型裝置產(chǎn)品質(zhì)量分析化驗結(jié)果，按每月兩次計算，統(tǒng)計結(jié)果所下圖所示：

從圖2可以看出，在這一年里，該廠優(yōu)質(zhì)硫磺產(chǎn)品質(zhì)量波動較大，出現(xiàn)多次產(chǎn)品等級由一等品降至合格品，分析發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因數(shù)皆由酸度超標(biāo)引起，已嚴(yán)重影響該廠年優(yōu)質(zhì)硫磺生產(chǎn)目標(biāo)，急需對現(xiàn)場裝置生產(chǎn)運行開展技術(shù)分析，對可能存在的影響因素采取有效的過程控制，以達(dá)到提高硫磺產(chǎn)品質(zhì)量品質(zhì)的目的。

圖2 顆粒硫磺組分主要指標(biāo)統(tǒng)計

3 硫磺酸度分析與控制

該廠液硫主要是利用克勞斯法硫回收裝置處理含硫化氫酸性氣體，使酸性氣中的硫化氫轉(zhuǎn)變?yōu)閱钨|(zhì)硫。因現(xiàn)場設(shè)備、生產(chǎn)工藝限制，所產(chǎn)單質(zhì)硫中常溶解有一定量的游離酸性物質(zhì)，主要有 H2S、SO2、CO2和多硫化物（因多硫化物主要與克勞斯法制硫回爐余熱溫度有關(guān)，本文不予討論）等酸性氣體，且硫磺酸度值主要以 H2SO4的百分含量表示，酸性氣體含量嚴(yán)重影響所生產(chǎn)硫磺產(chǎn)品質(zhì)量。

要降低硫磺酸度值主要以降低硫化氫在硫磺中的含量為主。結(jié)合濕法硫磺成型工藝技術(shù)，從本套裝置單元分析查找影響成品硫磺酸度持續(xù)升高的工藝參數(shù)、設(shè)備工況，并制定相應(yīng)的控制措施。

1）控制液硫伴熱溫度，針對硫化氫溶解特性與液硫物理特性，當(dāng)液硫溫度控制在140℃左右時，硫化氫氣體在液硫中的溶解度呈顯著下降趨勢，且處于極低的溶解狀態(tài)，能有效降低硫磺酸度。

2）提高液硫池工廠風(fēng)吹掃量，為保證成型裝置連續(xù)平穩(wěn)運行，來自聯(lián)合裝置或液硫罐區(qū)的液硫經(jīng)過濾器后，先儲存在現(xiàn)場兩座液硫池內(nèi)，再通過立式液硫泵泵入成型裝置生產(chǎn)使用。

3）提高成型抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動效率，成型盤上方設(shè)有集氣罩，用于收集液硫中揮發(fā)出的硫蒸汽、酸性氣體以及硫磺成型過程中遇熱汽化的水蒸汽等氣體。集氣罩內(nèi)設(shè)抽風(fēng)管線一組，連接一臺專用抽風(fēng)機(jī)，用于及時抽取聚集的氣體，有效減少水蒸汽與酸性氣體結(jié)合形成弱酸性物質(zhì)滴落至成型罐內(nèi)，增加工藝水酸性，減少對硫磺產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

實驗決定根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備工況，適當(dāng)增大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動效率，緩慢將風(fēng)機(jī)功率從50% 調(diào)整至65%，加快成型盤上酸性氣體抽取速率，有效降低硫磺酸度。

4）控制成型罐工藝水酸堿度，現(xiàn)場工藝水經(jīng)過涼水塔風(fēng)機(jī)換熱循環(huán)使用，隨著裝置運行一定周期，成型罐內(nèi)工藝水因不斷融入酸性物質(zhì)，逐步呈弱酸性，且生產(chǎn)的顆粒硫磺含有一定量的水分（工藝水），易造成顆粒硫磺產(chǎn)品質(zhì)量波動。

為有效控制罐內(nèi)工藝水酸堿度，結(jié)合裝置生產(chǎn)特點，采用兩個步驟進(jìn)行控制：

1）加堿液

利用堿液進(jìn)行中和反應(yīng)，降低工藝水酸堿度。

2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O

2NaOH+H2S=Na2S+2H2O

反應(yīng)生成的 Na2SO3易溶于水，在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定。

在酸性環(huán)境下：

Na2S+（H+）=（Na+）+H2S ↑

Na2SO3+2（H+）=2（Na+）+H2O+SO2

反應(yīng)本質(zhì)是 2S2-+SO32-+6（H+）=3S ↓ +3H2O

可通過調(diào)節(jié)加入堿液濃度，保持成型罐內(nèi)工藝水處于弱堿性或中性狀態(tài)，減少工藝水酸堿度對成型顆粒硫磺質(zhì)量的影響。

結(jié)合生產(chǎn)實際，成型機(jī)生產(chǎn)量一般在 70～85t/h 左右，且工藝水酸堿性主要與現(xiàn)場成型機(jī)生產(chǎn)處理量有密切關(guān)系，初步按每臺成型機(jī)每生產(chǎn) 8 000t計算堿液加注量，抽取成型罐工藝水進(jìn)行化驗分析，根據(jù)化驗結(jié)果進(jìn)行堿液加注。

2）定期換水

雖已采用加堿液中和工藝水進(jìn)行酸堿度控制，但因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，易產(chǎn)生含鈉物質(zhì)，為防止其對現(xiàn)場管線、水循環(huán)泵、水槽設(shè)備造成影響，決定同時進(jìn)行定期更換工藝水操作。計算可得，從水槽到成型罐工藝水大約在45m3左右，為防止水資源浪費，決定由原來的每月更換一次，變更為每半月更換一次。

（5）酸度控制結(jié)果

經(jīng)過一段時間的工藝參數(shù)調(diào)節(jié)，分析化驗結(jié)果顯示新生產(chǎn)硫磺酸度值由原來的 0.014% 降低至≤ 0.008%，說明通過調(diào)節(jié)液硫伴熱溫度、提高液硫池工廠風(fēng)吹掃量、提高成型抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動效率、控制成型罐工藝水酸堿度對降低成品硫磺酸度有效，能有效提高硫磺產(chǎn)品質(zhì)量。

4 結(jié)論

通過對影響濕法硫磺成型產(chǎn)品質(zhì)量主要指標(biāo)酸度值進(jìn)行分析研究，提出以下幾步重要參數(shù)工藝控制措施：

1）調(diào)節(jié)液硫伴熱溫度；

2）提高液硫池工廠風(fēng)吹掃量；

3）提高成型抽風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動效率；

4）控制成型罐工藝水酸堿度，有效降低酸度對成品硫磺質(zhì)量的影響。

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[2] 于紅濤.硫磺濕法造粒技術(shù)應(yīng)用[J]，石油化工應(yīng)用，2013，（2）.

[3] 吳建榮. 克勞斯法硫磺生產(chǎn)過程中酸度的影響因素及對策[J]，煉油技術(shù)與工程，2016，（3）.

Quality Control of Sulfur Products by Wet Process

Wang Wei，Yang Lian，Zhou Wei，Pang Zi-xiao

This paper mainly through the actual production of sulfur products encountered in the problem of a simple and detailed analysis，and put forward reasonable optimization of technical measures in order to achieve the purpose of improving product quality.

wet forming；sulfur；quality control；acidity

TQ424

B

1003-6490（2017）06-0111-02

2017-04-15

汪偉（1987—），男，四川成都人，助理工程師，主要從事硫磺儲運技術(shù)工作。