淺談濕法成型硫磺產品質量控制

汪 偉，楊 蓮，周 維，龐自嘯

淺談濕法成型硫磺產品質量控制

汪 偉，楊 蓮，周 維，龐自嘯

通過對現場生產實際中所遇到的硫磺產品質量問題進行細致的分析，提出合理的優化技術措施，以期達到改善產品質量的目的。

濕法成型；硫磺；質量控制；酸度

國內某大型天然氣凈化廠采用濕法硫磺成型工藝技術，該套裝置由美國DEVCO公司提供，共有4套成型機組，所產硫磺顆粒直徑為 2～6mm，單套生產能力為 70～85t/h，年產硫磺200余萬 t，為全國最大優質硫磺生產基地。目前，該套設備已連續運行多年，在硫磺產品生產過程中，常出現產品質量不穩定現象，由原來的一等品降至合格品，甚至出現部分組分超標現象，已嚴重影響硫磺產品質量控制。因此對影響產品質量因素進行分析研究，并進行有效的過程控制，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設的一定直徑的孔眼滴入到下方的水中，成型罐內進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 濕法硫磺產品質量現狀

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品質量分析化驗結果，按每月兩次計算，統計結果所下圖所示：

從圖2可以看出，在這一年里，該廠優質硫磺產品質量波動較大，出現多次產品等級由一等品降至合格品，分析發現影響產品質量的主要因數皆由酸度超標引起，已嚴重影響該廠年優質硫磺生產目標，急需對現場裝置生產運行開展技術分析，對可能存在的影響因素采取有效的過程控制，以達到提高硫磺產品質量品質的目的。

圖2 顆粒硫磺組分主要指標統計

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變為單質硫。因現場設備、生產工藝限制，所產單質硫中常溶解有一定量的游離酸性物質，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，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，酸性氣體含量嚴重影響所生產硫磺產品質量。

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。結合濕法硫磺成型工藝技術，從本套裝置單元分析查找影響成品硫磺酸度持續升高的工藝參數、設備工況，并制定相應的控制措施。

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，能有效降低硫磺酸度。

2）提高液硫池工廠風吹掃量，為保證成型裝置連續平穩運行，來自聯合裝置或液硫罐區的液硫經過濾器后，先儲存在現場兩座液硫池內，再通過立式液硫泵泵入成型裝置生產使用。

3）提高成型抽風機轉動效率，成型盤上方設有集氣罩，用于收集液硫中揮發出的硫蒸汽、酸性氣體以及硫磺成型過程中遇熱汽化的水蒸汽等氣體。集氣罩內設抽風管線一組，連接一臺專用抽風機，用于及時抽取聚集的氣體，有效減少水蒸汽與酸性氣體結合形成弱酸性物質滴落至成型罐內，增加工藝水酸性，減少對硫磺產品質量的影響。

實驗決定根據現場設備工況，適當增大風機轉動效率，緩慢將風機功率從50% 調整至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，現場工藝水經過涼水塔風機換熱循環使用，隨著裝置運行一定周期，成型罐內工藝水因不斷融入酸性物質，逐步呈弱酸性，且生產的顆粒硫磺含有一定量的水分（工藝水），易造成顆粒硫磺產品質量波動。

為有效控制罐內工藝水酸堿度，結合裝置生產特點，采用兩個步驟進行控制：

1）加堿液

利用堿液進行中和反應，降低工藝水酸堿度。

2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O

2NaOH+H2S=Na2S+2H2O

反應生成的 Na2SO3易溶于水，在中性或堿性環境中穩定。

在酸性環境下：

Na2S+（H+）=（Na+）+H2S ↑

Na2SO3+2（H+）=2（Na+）+H2O+SO2

反應本質是 2S2-+SO32-+6（H+）=3S ↓ +3H2O

可通過調節加入堿液濃度，保持成型罐內工藝水處于弱堿性或中性狀態，減少工藝水酸堿度對成型顆粒硫磺質量的影響。

結合生產實際，成型機生產量一般在 70～85t/h 左右，且工藝水酸堿性主要與現場成型機生產處理量有密切關系，初步按每臺成型機每生產 8 000t計算堿液加注量，抽取成型罐工藝水進行化驗分析，根據化驗結果進行堿液加注。

2）定期換水

雖已采用加堿液中和工藝水進行酸堿度控制，但因發生化學反應，易產生含鈉物質，為防止其對現場管線、水循環泵、水槽設備造成影響，決定同時進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）酸度控制結果

經過一段時間的工藝參數調節，分析化驗結果顯示新生產硫磺酸度值由原來的 0.014% 降低至≤ 0.008%，說明通過調節液硫伴熱溫度、提高液硫池工廠風吹掃量、提高成型抽風機轉動效率、控制成型罐工藝水酸堿度對降低成品硫磺酸度有效，能有效提高硫磺產品質量。

4 結論

通過對影響濕法硫磺成型產品質量主要指標酸度值進行分析研究，提出以下幾步重要參數工藝控制措施：

1）調節液硫伴熱溫度；

2）提高液硫池工廠風吹掃量；

3）提高成型抽風機轉動效率；

4）控制成型罐工藝水酸堿度，有效降低酸度對成品硫磺質量的影響。

[1] 嚴長青. 濕法硫磺成型影響細粉硫生產因素分析及過程控制[J]，內蒙古石油化工，2012，（14）.

[2] 于紅濤.硫磺濕法造粒技術應用[J]，石油化工應用，2013，（2）.

[3] 吳建榮. 克勞斯法硫磺生產過程中酸度的影響因素及對策[J]，煉油技術與工程，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工作。