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(yōu)克勞斯硫回收工藝裝置的設(shè)備布置及管道設(shè)計(jì)

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(tǒng)克勞斯硫回收工藝基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的超優(yōu)克勞斯工藝在尾氣環(huán)保達(dá)標(biāo)、硫磺回收率、裝置投資費(fèi)用等方面具有更多的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)酸性氣體進(jìn)料量和催化反應(yīng)器的數(shù)量，硫回收率可達(dá)99.4%以上，排放尾氣完全可以達(dá)到國(guó)家現(xiàn)有的規(guī)定指標(biāo)，同時(shí)降低了裝置投資費(fèi)用。硫回收裝置的操作介質(zhì)特殊，液硫凝固點(diǎn)較高，易造成管道及設(shè)備的堵塞。設(shè)計(jì)時(shí)，要求設(shè)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(shè)備布置及正確的配管設(shè)計(jì)是硫回收裝置設(shè)計(jì)中應(yīng)首要考慮的問(wèn)題之一。

1 硫回收裝置的設(shè)備布置

根據(jù)工藝流程確定各單元的相對(duì)位置，按照《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求確定設(shè)備間距，同時(shí)應(yīng)留有操作、檢修、吊裝所需的場(chǎng)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(shè)備相對(duì)集中布置，采用多層構(gòu)架立體布置，充分利用空間。超優(yōu)克勞斯硫回收裝置與傳統(tǒng)克勞斯硫回收的設(shè)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(kāi)式鋼結(jié)構(gòu)框架形式，框架一般分3層。

1.1地面上的設(shè)備布置

地面上布置硫冷凝器、硫封罐以及用來(lái)儲(chǔ)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(cè)，煙囪正對(duì)焚燒爐布置。通常是1臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)為主燃燒爐和焚燒爐供風(fēng)，盡量將風(fēng)機(jī)布置在2臺(tái)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(jī)，二樓放置硫黃成型機(jī)(圖1)。

圖1 地面上的設(shè)備布置

1.2 第2層平臺(tái)設(shè)備布置

超優(yōu)克勞斯反應(yīng)器布置在第2層平臺(tái)上(圖2)，架高布置反應(yīng)器可方便反應(yīng)后的含硫過(guò)程氣自流到一樓的硫冷凝器中。各級(jí)過(guò)程氣再熱器布置在反應(yīng)器的一側(cè)，經(jīng)再熱后的過(guò)程氣從上部進(jìn)入反應(yīng)器。

圖2 第2層平臺(tái)設(shè)備布置

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

1.3第3層平臺(tái)設(shè)備布置

由于酸氣預(yù)熱器的進(jìn)料來(lái)自于甲醇洗滌塔的塔頂出料口，物料出口去往超級(jí)克勞斯反應(yīng)器，故將其布置在最高一層平臺(tái)上(圖3)。

圖3 第3層平臺(tái)設(shè)備布置

2 硫回收裝置的管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為了達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，超優(yōu)克勞斯工藝通常由高溫?zé)岱磻?yīng)段、兩級(jí)普通克勞斯反應(yīng)段、超優(yōu)克勞斯反應(yīng)段和超級(jí)克勞斯反應(yīng)段組成。

2.1高溫?zé)岱磻?yīng)段

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

(2)可燃?xì)怏w的安全閥出口管線(xiàn)一旦低于火炬總管，會(huì)造成管線(xiàn)積液，由于硫回收裝置可燃?xì)怏w的積液含有毒有害物質(zhì)，不可隨意排放，在布置時(shí)應(yīng)綜合考慮主管廊上火炬總管的標(biāo)高，將安全閥放置在第2或第3層平臺(tái)上，保證安全閥出口管線(xiàn)“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(zhì)，管道材質(zhì)具有一定的特殊性，不宜與燃料氣放空管線(xiàn)混合。

(3)風(fēng)機(jī)進(jìn)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(nèi)部的硫霧容易形成硫黃混凝土，堵塞管道及閥門(mén);附近若有人經(jīng)過(guò)，衣服被風(fēng)機(jī)吸入，會(huì)有生命危險(xiǎn)，故風(fēng)機(jī)進(jìn)口管線(xiàn)若為水平放置，應(yīng)高出地面2.5m以上。

2.2超優(yōu)克勞斯反應(yīng)器和超級(jí)克勞斯反應(yīng)段

(1)超級(jí)克勞斯反應(yīng)器出口去往硫冷凝器的過(guò)程氣管道直徑較大，且管道需要設(shè)計(jì)斜度及膨脹節(jié)，膨脹節(jié)不宜安裝在水平管道上。因?yàn)?，在生產(chǎn)過(guò)程中，硫黃可能會(huì)積聚在水平安裝的膨脹節(jié)內(nèi)，一旦生成硫化鐵，易堵塞，且遇空氣會(huì)著火，故膨脹節(jié)應(yīng)安裝在豎直管道上。

(2)硫冷凝器末端的除沫器需要經(jīng)常拆下檢修，而該處的伴熱蒸汽管線(xiàn)較多，故在管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意伴熱蒸汽管線(xiàn)的配管，不得妨礙除沫器拆卸與安裝。

(3)尾氣在線(xiàn)分析儀與過(guò)程氣主管的連接管道長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，而且應(yīng)設(shè)置夾套伴熱，否則管道中的硫霧可能會(huì)冷凝下來(lái)，影響尾氣在線(xiàn)分析儀的測(cè)量精度。

2.3液硫存儲(chǔ)及成型段

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

(2)若液硫管溝設(shè)計(jì)成敞開(kāi)式，一旦下雨積水，伴熱蒸汽溫度的降低會(huì)導(dǎo)致液硫黏度增大甚至凝固，故液硫管溝應(yīng)設(shè)計(jì)成封閉式，并設(shè)置集水坑排水，及時(shí)排空管溝內(nèi)的積水;管溝在改變方向的地方應(yīng)局部擴(kuò)大空間，保證液硫管線(xiàn)上四通法蘭和管溝內(nèi)壁的空間足夠大，方便操作人員下去疏堵作業(yè)。

(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(kāi)窒息蒸汽，應(yīng)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(shè)計(jì)要點(diǎn)

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

(2)受內(nèi)外管熱脹量差的限制，每節(jié)夾套管的長(zhǎng)度不宜超過(guò)6m。

(3)夾套管的軸測(cè)圖上宜注明夾套蒸汽進(jìn)、出口的位置，以指導(dǎo)施工，施工圖說(shuō)明中應(yīng)注明安裝夾套跨接管時(shí)遵循“下出上進(jìn)”的原則，避免錯(cuò)誤施工。

(4)硫回收工段的大部分管線(xiàn)都需要伴熱或者夾套，很多儀表也需要伴熱。因此，在設(shè)計(jì)伴熱站時(shí)，應(yīng)預(yù)留充裕的伴熱接頭，以便在施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)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(zhì)，需密閉取樣;取樣后的尾氣不得隨意排放，應(yīng)匯入酸性氣火炬總管。

(2)過(guò)程氣管道上使用柱塞式取樣閥，安裝時(shí)注意事項(xiàng):取樣閥應(yīng)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(xiàn)或設(shè)備外壁，保證在閥門(mén)關(guān)閉時(shí)閥柱能夠完全進(jìn)入工藝管線(xiàn)或設(shè)備;安裝取樣閥時(shí)應(yīng)保證以大于10°的坡度斜向下坡向過(guò)程氣管道，防止液硫冷凝后堵塞取樣閥。

3 結(jié)語(yǔ)

超優(yōu)克勞斯硫回收工藝與傳統(tǒng)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(huán)保排放要求，具有很高的推廣價(jià)值。由于該裝置中酸性氣腐蝕性強(qiáng)，同時(shí)液硫凝固點(diǎn)高易堵塞，且儀表自動(dòng)化程度很高，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮，對(duì)設(shè)備平面布置進(jìn)行優(yōu)化，合理布置管道走向，滿(mǎn)足正常生產(chǎn)需要，并做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)美觀，提高裝置的使用壽命。

2015－03－08)