濕法硫磺造粒技術的應用分析及效果

王 建，董光斌，吳 昊，劉生壽，陳培力

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

目前，世界上硫磺造粒工藝應用較為廣泛的主要有:回轉鋼帶冷凝造粒、滾筒造粒機、水直接冷卻造粒（濕法造粒）和塔式空氣冷卻造粒等。由于塔式空氣冷卻造粒污染環境已被逐步淘汰。而最常用的為回轉鋼帶冷凝造粒、滾筒造粒機、水直接冷卻造粒（濕法造粒）三種工藝（國內大部分為鋼帶造粒）。這三種工藝對比不難發現，濕法造粒技術無論從安全，成本及產品形狀等各個方面，都有較大的優勢。

1 黃石濕法硫磺造粒技術在寧夏石化公司應用情況介紹

中國石油寧夏石化公司500萬噸/年改擴建工程硫磺回收裝置設計生產硫磺能力為0.5萬/噸。該裝置造粒工藝選用唐山國華科技國際工程有限公司加拿大黃石濕法造粒工藝。目前，這是國內首套也是唯一一套具有加拿大黃石造粒工藝的濕法硫磺造粒設備。

該硫磺濕法造粒工藝設備系統包括液硫分布器、硫磺濕法造粒機、產品脫水篩、造粒冷卻循環水池及沉淀池、冷卻水熱交換器、配電和自動化控制系統，以及工作面電視控制系統（見圖1）。

液硫進入位于造粒主機上部的液硫造粒分布器。液硫分布器的主要功能是將液體硫磺生成均勻分布的液硫線并平穩地進入水中生成液滴，這些液硫滴均勻分布在主機的冷卻水中。硫磺液滴在水中逐漸冷卻并固化成球形顆粒。固化硫磺顆粒在主機冷卻水中沉降到主機錐形底部并連續不斷地從底部被排出機外。

圖1 硫磺濕法造粒工藝流程圖

排出主機外的固體硫磺顆粒連同冷卻水一起進入產品脫水篩，安裝在主機下方的脫水篩將硫磺顆粒脫水而成為最終產品。從脫水篩排出的最終產品進入包裝系統的產品料斗中。

主機中引入的冷卻水是硫磺液滴的冷卻源，吸熱后的冷卻水一部分隨溢流從主機頂部排出，另一部分隨固體硫磺顆粒從主機底部排出。從主機溢流排出的冷卻水直接返回冷卻水循環水池，隨硫磺顆粒從主機底部排出的冷卻水進入脫水篩后作為脫水篩的底流自流到造粒冷卻水沉淀池中。這部分冷卻水在沉淀池中將含有少量細粒硫磺沉淀后排入冷卻水循環水池，與從主機溢流排出的冷卻水混合。經換熱器換熱后的造粒冷卻水返回造粒主機的冷卻水入口循環使用。

在造粒冷卻水沉淀池底部裝有螺旋輸送機，沉淀在底部的少量細粒硫磺（約0.05%）被螺旋輸送機排出池外，經稍許控水后可將其緩慢倒入液硫池或液硫罐中融化再用。

表1 硫磺產品分析

2 黃石濕法硫磺造粒機主要設備運行情況介紹

2.1 液硫分布器和造粒主機

液硫分布器和造粒主機是硫磺濕法造粒中最關鍵的設備。

液硫分布器由預分布器和分布器組成。預分布器是將液硫預先分布使液硫到達分布器前就比較均勻穩定地流入分布器中。

造粒主機設在液硫分布器下方，在生產過程中要保證造粒冷卻水充滿造粒主機并有溢流水流出。造粒機兩邊的溢流水量要保持基本一致和水平。這可以通過調節溢流堰來達到。

2.2 產品振動脫水篩

造粒機中成型的顆粒從造粒機底部首先排到位于篩子入料端上方的入料分配器中。入料分配器的作用是將產品在進入篩子前沿篩寬均勻分布。入料分配器出口處設計有出口大小的調節裝置，可以調節出料的均勻程度。可以通過安裝在前部的手輪來調節出口的開度大小。

2.3 造粒冷卻水系統沉淀池和循環水池

在硫磺濕法造粒系統中設有造粒冷卻水沉淀池和循環水池，它們均安裝在廠房一層。冷卻水沉淀池和循環水池設計為一體，隔為沉淀池和循環水池。

當硫磺顆粒從造粒機底部排料閥排到產品脫水篩時，部分冷卻水也隨之排到篩上，經篩下漏斗直接排到冷卻水沉淀池內。沉淀池箱體上部為正方體，下部為椎體。在沿沉淀池上部設有不銹鋼材質的眾多斜管，斜管的作用是加大細粒的沉淀面積以加速細粒的沉淀。

造粒冷卻水從產品篩下排到沉淀池后，冷卻水中夾帶微量細粒在沉淀池沉降，在椎體底部由安裝在底部的螺旋輸送機排到細粒集料箱中。

沉淀池中的澄清水從上部溢流堰溢出并通過表面中部的溢流水集水渠排到隔壁的循環水池中，池中的循環水應為比較清澈的造粒冷卻水，該冷卻水由泵打入板式熱交換器換熱后直接進入造粒機循環使用。

3 硫磺造粒過程中遇到問題及處理方法

3.1 液硫中固體雜質或泥質物含量過高

細粒泥質類的雜質對濕法造粒影響最大，細粒泥類雜質的積累會慢慢堵塞造粒分布器的孔眼，使造粒機產量減少，造粒質量變壞。可以在液硫分布器前加過濾器（60～80 目）予以解決。孔眼堵塞及孔眼部分堵塞會阻礙液硫順暢通過孔眼，造成通過孔眼的垂直液硫束分叉以及在分布器底部產生橫向流動從而造成不規則的大液硫滴或液硫片。孔眼堵塞還會致使在液硫處理量一定的情況下，液硫下落不及時造成分布器液面升高，液硫從分布器頂端溢出，生成大塊料將下料閥堵死。

3.2 造粒冷卻水水溫過高

造粒冷卻水水溫一般控制在55℃以下，禁止超過60℃。當水溫超過60℃時，產品中連粒會顯著增多。

3.3 造粒產品水分過高

造粒產品水分過高由多個因素造成：（1）造粒產量過高：造粒產量過高使產品質量變差，還會導致產品脫水篩篩上物料過多過厚，使脫水效果變差，這種情況下，只能用降低產量來解決；（2）造粒機底部排料裝閥冷卻水排量太大，可通過調節該閥得以實現；（3）造粒冷卻水水溫太低：造粒冷卻水水溫太低不利于顆粒表面水在脫水過程中的蒸發。這可以用提高造粒冷卻水水溫的方法來解決，降低造粒冷卻水流量可以達到這個目的。

3.4 造粒產品中有片狀物或大塊硫磺產品出現

此種情況隨時可能造成造粒機底部排料系統堵塞。產生片狀物或大塊硫磺的可能性有：（1）造粒機上部溢流水消失；（2）液硫分布器孔眼堵塞嚴重造成分布器中液位過高甚至溢流；（3）液硫分布器安裝偏離中心或高低不平，離造粒機箱體壁面過近，使液硫液滴在固化前掛在箱體壁面上，造成液滴聚合結塊或結片；（4）液硫溫度過高。

3.5 造粒機的冷卻水中細顆粒明顯增加

（1）檢查冷卻水沉淀池的溢流水狀況。觀察溢流水是否含細粒較多，如果是請檢查底部螺旋輸送機是否工作正常。

（2）檢測冷卻水pH 值是否落在控制范圍內。pH值偏離過多會引起顆粒易碎現象。

（3）檢查造粒機產量是否過高。造粒機超負荷運轉也會引起冷卻水沉淀池超負荷而導致冷卻水中細顆粒增加。

4 結論

通過濕法硫磺造粒技術在寧夏石化公司的應用，5 t/h的硫磺濕法造粒技術完全能夠滿足產品質量和生產的要求。該技術設備簡單、流程易于掌握、維護費用低廉、技術經濟性高的特點也將使其成為硫磺成型行業的一種主流技術應用。且該產品硫磺顆粒均勻，產品水分按中國國標硫磺產品水分測定標準實際測定為＜0.2%，大大低于中國優質硫磺產品水分要求2%。在生產過程中與其它造粒技術比較具有無粉塵污染、生產安全、操作簡單可靠的特點。

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