王懷廷

摘要：經(jīng)濟在快速的發(fā)展，社會在不斷的進步，隨著國內(nèi)煉廠原油加工量的擴大及加工進口含硫原油比例的增加，硫黃回收裝置在逐步大型化。為了滿足環(huán)保的要求，一旦硫黃回收裝置因事故停車，其他的上游裝置也會被迫停工或減產(chǎn)，造成工廠不應(yīng)有的損失。同時，鑒于硫黃回收裝置規(guī)模大，原料來源多，組分復(fù)雜，波動范圍大，而且又是全廠性配套裝置，這就要求硫黃回收必須安全可靠。因此，提高硫黃回收裝置的運行可靠性和延長裝置的開工周期是非常重要的。

關(guān)鍵詞：硫磺回收;平面布置;夾套管伴熱

引言

近年來，隨著世界石油資源趨于重質(zhì)化和劣質(zhì)化，原油中硫含量不斷增加，高含硫原油中的硫化物在加工過程中轉(zhuǎn)化為H2S和SO2等有害物質(zhì)，而H2S對設(shè)備、管線腐蝕嚴重，同時會污染環(huán)境，因此，硫磺回收工藝越來越受到重視。硫磺回收裝置的原料主要是來自上游生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的酸性氣，經(jīng)克勞斯（Claus）硫磺回收工藝生成液硫，由于其凝點較高容易因溫度下降而凝結(jié)，會造成設(shè)備及管道堵塞。

1 平面布置

目前，我國的綜合國力在快速的發(fā)展，社會在不斷的進步，首先要根據(jù)工藝流程確定各單元的相對位置。按《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》的要求確定設(shè)備間距，同時要留有操作、檢修、吊裝所需的場地和通道。采用流程式布置，為防止堵塞、控制溫降、壓降等問題，工藝要求設(shè)備相對集中。采用多層構(gòu)架立體布置，充分利用空間。Claus法硫黃回收裝置的主要工藝設(shè)備有：酸性氣燃燒爐，一級反應(yīng)器，二級反應(yīng)器，加氫反應(yīng)器，一、二、三級冷凝冷卻器，硫池，尾氣焚燒爐和煙囪。根據(jù)工藝流程，構(gòu)架設(shè)3層，反應(yīng)器放在構(gòu)架最上層，一、二、三級冷凝冷卻器放在構(gòu)架二層，酸性氣燃燒爐放在構(gòu)架地面上。依據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》（2008）中的規(guī)定，尾氣焚燒爐（明火設(shè)備）宜布置在裝置邊緣、靠近消防通道，且位于可燃氣體、液化烴、甲B類液體設(shè)備的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，同時與控制室、壓縮機廠房等其他工藝設(shè)備保持嚴格的防火間距，爐子所需的風(fēng)機可就近布置在管橋下方。燃料氣分液罐與爐體的防火間距不少于6m，通常分液罐放在裝置的管橋一側(cè)，可跟其他罐成組布置。該裝置的主要廢氣污染源為從煙囪排放的煙氣，煙氣的主要有害成分為SO2，經(jīng)過焚燒后的煙氣中SO2含量很低，但為了安全起見，煙囪還是要布置在人員集中場所、明火或散發(fā)火花地點的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)，要根據(jù)裝置所在區(qū)域風(fēng)向來確定具體方位。硫黃倉庫間是液硫成型、包裝、存放的場所，屬于丙類倉庫，其與其他建筑、明火或散發(fā)火花地點等防火間距必須符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016-2006）第3.5條的規(guī)定，距明火設(shè)備至少15m。倉庫的大小要考慮硫黃日產(chǎn)量、存放時間和叉車運輸?shù)确矫嬉蛩?。硫成型前裝置內(nèi)產(chǎn)生的所有的液硫都要流進硫池，再由泵將液硫抽出送至成型造粒機。由于液硫黏稠、易凝固的特性，要求硫池與所有產(chǎn)硫設(shè)備及成型造粒機之間連接的管道盡可能短一些，一般硫池設(shè)在構(gòu)架邊，且距倉庫盡量近，以保證進硫池的管道長度短且少拐彎（液硫靠自流進硫池，壓力小、易凝固）。

2 管道設(shè)計

根據(jù)硫磺的性質(zhì)，為了防止液硫凝固，保持液硫管道具有良好的流動性，因此需要采用伴熱較為均勻的蒸汽夾套管伴熱的方式伴熱，可以充分利用硫磺回收裝置自產(chǎn)的170℃左右、0.35MPa低壓蒸汽。對于過程氣，溫度一般在170～400℃，即使有局部熱損失也不會低于硫蒸汽露點溫度（130℃）而結(jié)晶堵塞管道，過程氣管道不再采用夾套和蒸汽伴熱。此外，為了防止尾氣管道中硫結(jié)晶，設(shè)計中采用1.0MPa蒸汽伴管伴熱。1）夾套管的組合尺寸和連接形式夾套管管道、閥門、管件應(yīng)根據(jù)設(shè)計壓力、設(shè)計溫度和介質(zhì)性質(zhì)等設(shè)計條件確定，一般夾套內(nèi)管選擇用無縫鋼管，外管可采用無縫鋼管或焊接鋼管，除非有特殊規(guī)定外，外管尺寸一般比內(nèi)管大一級或兩級。內(nèi)管和套管的連接型式有內(nèi)管焊縫隱蔽型（全夾套）和內(nèi)管焊縫外露型（半夾套）兩種，根據(jù)《石油化工管道伴管和夾套管設(shè)計規(guī)范》SH/T3040-2012規(guī)范要求，當介質(zhì)凝固點高于100℃時，應(yīng)選用內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管，管道上的閥門、法蘭、過濾器等應(yīng)為夾套型。法蘭式夾套管用于內(nèi)管焊接隱蔽型時，有以下三種連接類型。（1）對焊式法蘭外管焊接為環(huán)焊縫，可以進行射線探傷檢測，焊縫強度較好;（2）不銹鋼襯墊承插式法蘭制造簡單，施工方便，但由于其與管道焊接為角焊縫，無法進行射線探傷檢測，而且無法保證焊接強度，不適于溫度壓力高，口徑大的管道;（3）平焊式法蘭傳熱效果好，而且受熱均勻。2）夾套管伴熱系統(tǒng)管道設(shè)計根據(jù)SH/T3040-2012規(guī)范，夾套管伴熱系統(tǒng)管道設(shè)計有以下幾點要求。（1）在硫磺裝置中夾套管水平敷設(shè)有2%的坡度要求，且套管內(nèi)介質(zhì)流向應(yīng)與坡度保持一致;（2）夾套管的布置應(yīng)避免死角或“U”形彎，當不可避免時，宜在其低點處設(shè)排凝口;（3）每節(jié)夾套管的長度取決于管道布置方案，并受內(nèi)管與套管熱膨脹量差的影響，為了減小分節(jié)式夾套管應(yīng)力可以選用伴熱介質(zhì)溫度與被伴熱介質(zhì)溫度接近，內(nèi)外管溫差一般取10℃。同時縮短夾套管段長度，每節(jié)夾套管的長度6m內(nèi);每節(jié)夾套管之間的蒸汽管宜采用跨接管串接，跨接管宜法蘭連接并應(yīng)防止積液和堵塞，同時考慮其安裝和檢修空間，跨接管低點是否設(shè)排凝口可酌情確定。（4）在硫磺裝置中閥門也采用夾套伴熱，夾套閥門包括：夾套球閥、蝶閥、閘閥和旋塞閥，目前裝置中多采用夾套球閥并采用全通經(jīng)設(shè)計。（5）為了便于安裝、檢修，一般用夾套四通代替夾套三通、夾套彎頭。（6）除管道布置結(jié)構(gòu)限制外，夾套管焊縫位置應(yīng)滿足一下四點要求：①夾套管直管段焊縫間距應(yīng)滿足內(nèi)管不小于200mm，外管不小于100mm;②環(huán)向焊縫距管架不應(yīng)小于100mm，且不得留在過墻或樓板處;③內(nèi)管焊縫上不得開孔或連接支管段;④水平管道套管剖切的縱向焊縫，應(yīng)置于易檢修的部位。（7）夾套管的內(nèi)管和套管之間應(yīng)采用定位板定位，定位板與內(nèi)管材質(zhì)一致，并焊接在內(nèi)管外壁上，定位板與套管內(nèi)壁間隙為1～1.5mm，定位板的安裝方位不能影響環(huán)隙介質(zhì)的流動和內(nèi)管熱位移。

3 結(jié)語

綜上，硫黃回收裝置因其介質(zhì)腐蝕性強，易堵塞的特性，要求設(shè)計人員在設(shè)計時要考慮全面，優(yōu)化設(shè)備平面布置，合理布置管道走向，做到經(jīng)濟、美觀、安全可靠，以滿足正常生產(chǎn)需要，提高裝置的使用壽命。

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