張燦林

（云南祥豐金麥化工有限公司，云南 安寧 650311）

硫磺制酸是將固體硫磺經(jīng)熔融、焚燒產(chǎn)生SO2氣體，焚燒出口溫度控制為950～1150℃，經(jīng)廢熱鍋爐、過濾器，再通入空氣氧化轉(zhuǎn)化成SO3，再經(jīng)冷卻、酸吸收，制得成品硫酸。其反應(yīng)方程式如下：

在硫磺制酸生產(chǎn)中會因供氧不足，即n（O2）／n（SO2）低，導(dǎo)致硫磺氧化反應(yīng)不完全，極易氣化變成升華硫，硫磺沸點444.6℃［1］。氣化的硫未被燃燒就被帶走，在約250℃以下就不能繼續(xù)燃燒，冷卻時重新凝結(jié)成固體，沉積在管路設(shè)備中，造成換熱器、除沫器等阻力增加，導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)阻力偏高，系統(tǒng)生產(chǎn)負荷被迫下降，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)堵塞停車［2］。同時造成成品硫酸及循環(huán)槽硫酸中含有較多的硫磺小顆粒，酸質(zhì)混濁，透明度降低，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。

1 升華硫產(chǎn)生原因分析

從發(fā)生的時間段分析，硫磺制酸系統(tǒng)正常生產(chǎn)時控制不當也會產(chǎn)生升華硫，但相對出現(xiàn)情況較少，主要集中在開停車期間，特別是新建剛開車的裝置更為嚴重。

1.1 氧硫比偏低

實際生產(chǎn)中，參與反應(yīng)氧主要來源于鼓風機送入的空氣，風量偏低，與噴硫量不匹配，即n（O2）／n（SO2）低，導(dǎo)致參與反應(yīng)的氧不足，易產(chǎn)生升華硫。對于硫磺制酸來說，在一定溫度條件下，氧硫比是初始SO2濃度的函數(shù)［3］，因此需要通過監(jiān)測SO2濃度來進行氧硫比調(diào)節(jié)。開停車時通硫和通風順利錯誤，一級正常生產(chǎn)送風量比例偏低都會導(dǎo)致升華硫的產(chǎn)生，特別是開啟風機后風進入系統(tǒng)，操作人員擔心焚硫、轉(zhuǎn)化溫度下降太快，立即噴磺生產(chǎn)，此階段較易出現(xiàn)升華硫。一般為控制升華硫，都會在焚硫爐增加二次風來調(diào)節(jié)補氧量，二次風調(diào)節(jié)不合理也會造成升華硫產(chǎn)生。

1.2 溫度偏低

一般情況下，焚硫爐出口溫度控制為950～1150℃，對應(yīng)SO2的質(zhì)量分數(shù)為8%～12%，但在計劃或非計劃停車后，爐溫降低達不到反應(yīng)條件時，容易產(chǎn)生升華硫［4-5］。如果停車時間較長，開車時有一段生產(chǎn)調(diào)整過程，在這段時間里調(diào)節(jié)不當，例如通風量過大也會導(dǎo)致溫度偏低產(chǎn)生升華硫。

1.3 噴硫量過大

噴流量根據(jù)磺槍進口壓力與液硫流量計進行控制，磺槍進口壓力過高造成噴入液硫未能完全燃燒，被爐氣帶至后系統(tǒng)；硫磺槍噴霧效果不佳，槍頭損壞或脫落等，不能充分混合燃燒；在試硫磺泵、硫磺槍時噴入焚硫爐內(nèi)過多的液體硫磺，在沒有足夠空氣通入的情況下，爐內(nèi)氧氣反應(yīng)完畢，液硫過剩的情況，均會產(chǎn)生升華硫。

1.4 儀表控制不精

如SO2濃度分析儀、噴硫磺流量計等計量不準確，而人工分析的SO2濃度一般滯后實際操作30min左右，此時操作工只能根據(jù)經(jīng)驗從多種工藝參數(shù)，如焚硫爐出口溫度、轉(zhuǎn)化進口溫度、風機轉(zhuǎn)速等對整個裝置根據(jù)操作經(jīng)驗進行把握，則極易造成因儀表反饋數(shù)據(jù)滯后或偏差而產(chǎn)生升華硫。

1.5 人員操作不熟練

新裝置首次投入使用時，操作工由于對新裝置不熟悉產(chǎn)生誤操作，如轉(zhuǎn)化裝置的主氣閥未開時就進行噴硫磺，此時產(chǎn)生的升華硫最為嚴重。新裝置首次投入使用時，每個崗位都必須有操作工在現(xiàn)場進行人工調(diào)節(jié)，此時操作人員的工作量較大，常常忙中出錯誤操作產(chǎn)生升華硫。新裝置開車指揮人員缺乏對整個新裝置的整體把握，指揮失誤也會造成操作工誤操作產(chǎn)生升華硫。

2 升華硫控制措施

2.1 提高氧硫比控制精度

縮短SO2濃度分析滯后時間及調(diào)校SO2濃度在線分析儀，開車時分析人員在現(xiàn)場連續(xù)做SO2濃度人工分析，及時反饋分析數(shù)據(jù)，并做好SO2濃度在線與人工分析比對，同時做好風機轉(zhuǎn)速與空氣流量之間的關(guān)系，最終形成自動化控制。為了防止產(chǎn)生升華硫，經(jīng)理論計算數(shù)據(jù)，進入焚硫爐空氣與液硫比率按表1所示進行控制。

表1 焚硫爐空氣與液硫比率控制表

2.2 嚴格焚硫爐溫度監(jiān)控

對焚硫爐和轉(zhuǎn)化觸媒層升溫時，使轉(zhuǎn)化各段溫度達到噴硫磺的要求才能開始噴硫磺。投料初期適當延長SO2在低濃度下的操作時間，避免因負荷提升過快出現(xiàn)轉(zhuǎn)化器降溫事故，急于提高SO2濃度易產(chǎn)生升華硫。在轉(zhuǎn)化觸媒層升溫時將轉(zhuǎn)化一段及四段進口溫度由415～420℃升到440～450℃。焚硫爐出口溫度控制≤950℃，出口溫度與SO2濃度關(guān)系按表2進行控制。

表2 焚硫爐出口溫度與SO2濃度控制表

2.3 穩(wěn)定硫槍出硫量

焚硫爐噴磺時應(yīng)遵循先通空氣后投入液硫的原則，噴磺量應(yīng)與空氣量相匹配［6］。對于多支硫磺槍，噴硫磺時先開一支硫磺槍，閥門開度由小到大，噴硫磺量逐漸緩慢增加，由1.0m3／h→1.2m3／h→1.5m3／h→2.0m3／h依次增加，同時調(diào)節(jié)風機出口閥和放空閥以調(diào)節(jié)焚硫爐溫度。當單槍噴硫磺開度達最大，焚硫爐溫度和轉(zhuǎn)化溫度基本穩(wěn)定后，先將噴硫磺開度減小，開啟另一支硫磺槍，再慢慢增加噴硫磺量和風機轉(zhuǎn)速。同時可對硫槍進行試驗，試驗在不同壓力，如0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 MPa等下的各只硫磺槍對應(yīng)的噴硫磺量，確保在噴硫磺流量計失靈或新裝置開車時不能用噴硫磺流量計顯示，或者低流量下流量計測量不準，控制不精的情況下，可根據(jù)液硫壓力判斷噴硫磺量。

2.4 提高自控水平

設(shè)置SO2濃度在線分析儀，實施在線監(jiān)測SO2濃度，以便快速通過SO2濃度來調(diào)節(jié)硫氧比。設(shè)置風量流量計與調(diào)節(jié)閥，噴硫磺流量計與調(diào)節(jié)閥，并自動設(shè)置比例控制，經(jīng)調(diào)試精度滿足要求情況下，通過DCS投自動控制，減少人為干預(yù)。在精硫泵出口安裝液硫壓力顯示儀表，并接入DCS裝置顯示壓力。在4支硫磺槍保溫球閥后各安裝液硫壓力顯示儀表，并接入DCS裝置顯示壓力。

2.5 做好操作工培訓(xùn)

對具體操作人員，重點培訓(xùn)操作工對新裝置操作規(guī)程掌握及實際操作，通過理論與實作考試合格后方可上崗操作。

對新裝置新裝置開車指揮人員，必須對整個新裝置的工藝、操作熟練掌握，具備從多種工藝參數(shù)，如焚硫爐出口溫度、轉(zhuǎn)化進口溫度、風機轉(zhuǎn)速等來對整個裝置進行生產(chǎn)調(diào)控把握的能力，能夠通過多種工藝參數(shù)判斷SO2濃度的能力及判斷何種儀表指示不準確的能力。

3 結(jié)語

通過對產(chǎn)生升華硫的原因、生產(chǎn)中會導(dǎo)致升華硫產(chǎn)生的因素、判斷方法及預(yù)防措施等綜合分析，對應(yīng)采取控制氧硫比、穩(wěn)定爐溫、提高自動控制水平、做好員工操作培訓(xùn)等措施，將準備工作提前進行細致、全面的檢查，保證每一個環(huán)節(jié)都達到要求，在某企業(yè)大型裝置上自投用控制以來，未發(fā)生一起升華硫事故，具有明顯控制效果。