超優克勞斯硫回收工藝裝置的設備布置及管道設計

王巧巧 趙葉訪

(東華工程科技股份有限公司安徽合肥230024)

超優克勞斯硫回收工藝裝置的設備布置及管道設計

王巧巧 趙葉訪

(東華工程科技股份有限公司安徽合肥230024)

在傳統克勞斯硫回收工藝基礎上開發出的超優克勞斯工藝在尾氣環保達標、硫磺回收率、裝置投資費用等方面具有更多的優勢，根據酸性氣體進料量和催化反應器的數量，硫回收率可達99.4%以上，排放尾氣完全可以達到國家現有的規定指標，同時降低了裝置投資費用。硫回收裝置的操作介質特殊，液硫凝固點較高，易造成管道及設備的堵塞。設計時，要求設備布置緊湊，管道采取夾套伴熱和保持一定的斜度，因此，合理的設備布置及正確的配管設計是硫回收裝置設計中應首要考慮的問題之一。

1 硫回收裝置的設備布置

根據工藝流程確定各單元的相對位置，按照《石油化工企業設計防火規范》的要求確定設備間距，同時應留有操作、檢修、吊裝所需的場地和通道;采用流程式布置，為防止堵塞、控制溫降和壓降，要求設備相對集中布置，采用多層構架立體布置，充分利用空間。超優克勞斯硫回收裝置與傳統克勞斯硫回收的設備布置基本相同，除硫黃造粒包裝廠房為混凝土樓面，其余部分采用全敞開式鋼結構框架形式，框架一般分3層。

1.1地面上的設備布置

地面上布置硫冷凝器、硫封罐以及用來儲存液硫的地下液硫池，主燃燒爐和焚燒爐分別布置在裝置兩側，煙囪正對焚燒爐布置。通常是1臺風機同時為主燃燒爐和焚燒爐供風，盡量將風機布置在2臺爐子的中間。硫黃造粒包裝廠房布置在液硫池旁邊，一樓放置硫黃包裝機，二樓放置硫黃成型機(圖1)。

圖1 地面上的設備布置

1.2 第2層平臺設備布置

超優克勞斯反應器布置在第2層平臺上(圖2)，架高布置反應器可方便反應后的含硫過程氣自流到一樓的硫冷凝器中。各級過程氣再熱器布置在反應器的一側，經再熱后的過程氣從上部進入反應器。

圖2 第2層平臺設備布置

反應器所在的第2層平臺高度宜在7m左右，保證反應器底部出口去硫冷凝器的過程氣管道的豎直方向上有足夠的空間安裝膨脹節。

1.3第3層平臺設備布置

由于酸氣預熱器的進料來自于甲醇洗滌塔的塔頂出料口，物料出口去往超級克勞斯反應器，故將其布置在最高一層平臺上(圖3)。

圖3 第3層平臺設備布置

2 硫回收裝置的管道設計要點

為了達到排放標準，超優克勞斯工藝通常由高溫熱反應段、兩級普通克勞斯反應段、超優克勞斯反應段和超級克勞斯反應段組成。

2.1高溫熱反應段

(1)酸性氣管道中可能含水甚至液硫，所以應保證充分伴熱;同時，應保證管道的斜度，不得有U形。

(2)可燃氣體的安全閥出口管線一旦低于火炬總管，會造成管線積液，由于硫回收裝置可燃氣體的積液含有毒有害物質，不可隨意排放，在布置時應綜合考慮主管廊上火炬總管的標高，將安全閥放置在第2或第3層平臺上，保證安全閥出口管線“步步低”流向管廊上的火炬總管。另外，酸性氣具有一定的腐蝕性，且為高度危害介質，管道材質具有一定的特殊性，不宜與燃料氣放空管線混合。

(3)風機進口的方向如果是水平方向，且離地面太近，容易吸入地面上的沙塵，沙塵與管道內部的硫霧容易形成硫黃混凝土，堵塞管道及閥門;附近若有人經過，衣服被風機吸入，會有生命危險，故風機進口管線若為水平放置，應高出地面2.5m以上。

2.2超優克勞斯反應器和超級克勞斯反應段

(1)超級克勞斯反應器出口去往硫冷凝器的過程氣管道直徑較大，且管道需要設計斜度及膨脹節，膨脹節不宜安裝在水平管道上。因為，在生產過程中，硫黃可能會積聚在水平安裝的膨脹節內，一旦生成硫化鐵，易堵塞，且遇空氣會著火，故膨脹節應安裝在豎直管道上。

(2)硫冷凝器末端的除沫器需要經常拆下檢修，而該處的伴熱蒸汽管線較多，故在管道設計時應注意伴熱蒸汽管線的配管，不得妨礙除沫器拆卸與安裝。

(3)尾氣在線分析儀與過程氣主管的連接管道長度應盡量短，而且應設置夾套伴熱，否則管道中的硫霧可能會冷凝下來，影響尾氣在線分析儀的測量精度。

2.3液硫存儲及成型段

(1)液硫管線上不得使用彎頭，在需要改變管線方向的位置，應使用四通，四通的末端用法蘭蓋盲上;水平液硫管線如果需要用到異徑管，應使用底平的偏心異徑管。

(2)若液硫管溝設計成敞開式，一旦下雨積水，伴熱蒸汽溫度的降低會導致液硫黏度增大甚至凝固，故液硫管溝應設計成封閉式，并設置集水坑排水，及時排空管溝內的積水;管溝在改變方向的地方應局部擴大空間，保證液硫管線上四通法蘭和管溝內壁的空間足夠大，方便操作人員下去疏堵作業。

(3)液硫池上的窒息蒸汽用于滅火，一旦液硫池著火，操作人員需要在安全的地方打開窒息蒸汽，應將窒息蒸汽的手閥放置在可觀察到液硫池的安全位置。

2.4 夾套伴熱設計要點

(1)液硫管線采用全夾套伴熱，包括法蘭、閥門;部分需要夾套伴熱的酸性氣管線采用內管焊縫外漏型夾套伴熱，在彎頭等處用伴熱管應做強伴熱。

(2)受內外管熱脹量差的限制，每節夾套管的長度不宜超過6m。

(3)夾套管的軸測圖上宜注明夾套蒸汽進、出口的位置，以指導施工，施工圖說明中應注明安裝夾套跨接管時遵循“下出上進”的原則，避免錯誤施工。

(4)硫回收工段的大部分管線都需要伴熱或者夾套，很多儀表也需要伴熱。因此，在設計伴熱站時，應預留充裕的伴熱接頭，以便在施工時現場就近接管。

2.5硫回收采樣分析

(1)酸性氣管道中的H2S為高度危害介質，需密閉取樣;取樣后的尾氣不得隨意排放，應匯入酸性氣火炬總管。

(2)過程氣管道上使用柱塞式取樣閥，安裝時注意事項:取樣閥應安裝在便于操作的位置;取樣閥前不加裝根部閥，盡量靠近工藝管線或設備外壁，保證在閥門關閉時閥柱能夠完全進入工藝管線或設備;安裝取樣閥時應保證以大于10°的坡度斜向下坡向過程氣管道，防止液硫冷凝后堵塞取樣閥。

3 結語

超優克勞斯硫回收工藝與傳統克勞斯硫回收工藝相比，硫黃回收率明顯提高，且尾氣符合環保排放要求，具有很高的推廣價值。由于該裝置中酸性氣腐蝕性強，同時液硫凝固點高易堵塞，且儀表自動化程度很高，設計時應全面考慮，對設備平面布置進行優化，合理布置管道走向，滿足正常生產需要，并做到安全可靠、經濟美觀，提高裝置的使用壽命。

2015－03－08)