摘 " " "要：對(duì)硫磺回收裝置進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，根據(jù)液硫管線的特點(diǎn)，對(duì)液硫管線夾套管的選材和相關(guān)管件的選擇進(jìn)行了探討。介紹了蒸汽夾套伴熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提出了夾套伴熱在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的事宜。對(duì)夾套管的施工進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，將設(shè)計(jì)與施工相結(jié)合，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮施工過(guò)程的可操作性，使夾套管線的配管盡量最優(yōu)。介紹了硫磺回收裝置中液硫夾套管線在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的事項(xiàng)，合理進(jìn)行配管設(shè)計(jì)不僅能為裝置的施工提供便利，更能為裝置投產(chǎn)以后安全有效穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

關(guān) "鍵 "詞：硫磺回收；液硫管線；蒸汽夾套；夾套伴熱

中圖分類號(hào)：TQ051 " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " 文章編號(hào)： 1004-0935（2023）07-0999-04

隨著工業(yè)的發(fā)展和資源的開發(fā)利用，為人們生活帶來(lái)便利的同時(shí)，環(huán)境污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重。為此，近年來(lái)，國(guó)家相關(guān)環(huán)境部門修訂了相關(guān)規(guī)范，對(duì)大氣污染物的排放要求越來(lái)越嚴(yán)格。為相應(yīng)國(guó)家的環(huán)保要求，各煉油廠均對(duì)現(xiàn)有裝置進(jìn)行廢氣改造或新建廢氣治理裝置。

硫磺回收裝置屬于煉油廠的“三廢”處理裝置，是煉油廠的必備環(huán)保裝置之一，在全廠裝置中一般處于末端的地位。廣義的硫磺回收裝置一般包括指硫磺回收和尾氣處理兩個(gè)單元。它主要是處理來(lái)自酸性水汽提裝置的含氨酸性氣和其它上游裝置的清潔酸性氣，酸性氣通過(guò)管道輸送至硫磺回收裝置。硫磺回收裝置的工藝是通過(guò)高溫條件下的化學(xué)反應(yīng)，將原料氣中的H2S轉(zhuǎn)化為硫磺。它將排放到大氣中的硫進(jìn)行回收，處理完畢后的產(chǎn)品為硫磺。硫磺是無(wú)機(jī)農(nóng)藥中的一個(gè)重要品種，廣泛應(yīng)用于制造燃料、農(nóng)藥、火柴、火藥、橡膠、人造絲等。由此可見(jiàn)，硫磺回收裝置具有極大的環(huán)保意義和經(jīng)濟(jì)效益。

1 "液硫管線的特性

硫磺回收裝置的產(chǎn)品為硫磺，產(chǎn)品以液體輸送和固體成型造粒包裝兩種方式出廠。在硫磺回收裝置界區(qū)內(nèi)，固體硫磺成型前主要以液體形式在管道中輸送。液體硫磺凝固點(diǎn)比較高，大約在120 ℃。硫磺的熔點(diǎn)是113 ℃，溫度低于121 ℃時(shí)開始由液態(tài)變成固態(tài)，在130～160 ℃時(shí)黏度最小，對(duì)操作工況和管道設(shè)計(jì)要求較高，通過(guò)管道輸送時(shí)很容易堵塞。從液硫的黏度與溫度關(guān)系的特性上考慮，在輸送過(guò)程中，管道的溫度需要維持在130～160 ℃。溫度過(guò)高時(shí)，會(huì)破壞S環(huán)鏈，液硫黏度隨之增大，主要體現(xiàn)出塑性流體的性質(zhì)；溫度過(guò)低時(shí)，則容易使液硫凍堵或熔硫困難，從而影響液硫管道的安全平穩(wěn)運(yùn)行[1-2]，因此維持介質(zhì)溫度顯得尤為重要。普通保溫很難達(dá)到此要求，目前，廣泛采用夾套伴熱的方式來(lái)保證介質(zhì)溫度。伴熱形式分為多管伴熱和單管伴熱，苛刻隔熱工況下還需加裝導(dǎo)熱膠泥來(lái)提高傳熱效率[3-4]。

2 "伴熱類型

石油化工裝置中的管線伴熱常用的類型有：熱水伴熱、蒸汽伴熱、電伴熱。液硫管線需要維持的溫度在130～160 ℃，而伴熱熱水自身的溫度一般為70～90 ℃，熱水溫度低于被伴管線介質(zhì)溫度，因此熱水伴熱不能滿足液硫管線伴熱對(duì)溫度的要求。雖然電伴熱既經(jīng)濟(jì)又可靠，還方便施工和維護(hù)，且能對(duì)被伴對(duì)象的溫度能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制和遙控，但由于硫磺回收裝置自產(chǎn)蒸汽，因此在硫磺回收裝置界區(qū)內(nèi)短距離的液硫輸送一般不常用電伴熱。對(duì)于裝置外涉及到長(zhǎng)距離的液硫輸送時(shí)，采用蒸汽夾套伴熱投資和維護(hù)費(fèi)用高、凝結(jié)水回收困難、夾套內(nèi)漏造成管道堵塞難以處理等問(wèn)題[5]，可考慮采用電伴熱的方式對(duì)液硫管線進(jìn)行保溫。液硫管線需要維持的溫度在130～160 ℃，對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽約為0.35 MPa，而硫磺回收裝置內(nèi)部自產(chǎn)1.0 MPa和0.35 MPa蒸汽，且蒸汽也難于有別的用途，所以，在硫磺回收裝置內(nèi)，選擇蒸汽作為伴熱介質(zhì)來(lái)為液硫管線伴熱合理又經(jīng)濟(jì)。

3 "夾套管材質(zhì)的選擇

傳統(tǒng)克勞斯工藝的硫磺回收裝置內(nèi)的液硫主要是通過(guò)一、二、三級(jí)冷凝冷卻器生產(chǎn)，溫度在160 ℃左右，理論上不存在低溫硫化氫和高溫硫腐蝕的環(huán)境[6] ，夾套內(nèi)管材質(zhì)多選用20#鋼。

使用蒸汽作為伴熱介質(zhì)時(shí)，外管內(nèi)的介質(zhì)為蒸汽，內(nèi)管與夾套外管的連接形式常選用全夾套（內(nèi)管焊縫隱蔽型）[7]，夾套外管材質(zhì)常選用20#鋼。

4 "夾套管內(nèi)外管尺寸組合

夾套內(nèi)管和夾套外管均可選用無(wú)縫鋼管或焊接鋼管，通常情況下，為減少焊縫腐蝕和泄漏風(fēng)險(xiǎn)，不分管徑大小，夾套內(nèi)管均采用無(wú)縫鋼管；而夾套外管，小于 DN400時(shí)，選用無(wú)縫鋼管，大于等于 DN400時(shí)選用焊接鋼管和無(wú)縫鋼管均可。夾套外管的公稱直徑通常比內(nèi)管大一級(jí)或者二級(jí)。夾套管的內(nèi)外管尺寸組合可參考相關(guān)國(guó)家規(guī)范。再實(shí)際設(shè)計(jì)中工作，選擇直管段的內(nèi)外管徑時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮夾套法蘭的內(nèi)外管尺寸組合，尤其是大管徑法蘭更應(yīng)引起重視。

5 "夾套管管件的選擇

5.1 "彎頭

a.內(nèi)管彎頭曲率半徑小于或等于長(zhǎng)半徑彎頭（即≤1.5 DN）時(shí)，外管彎頭曲率半徑常選用短半徑彎頭（即=1.0 DN）。

b.內(nèi)管彎頭曲率半徑等于或大于3 DN時(shí)，外管彎頭常用剖切彎頭，且外管的曲率半徑可與內(nèi)管曲率半徑一樣[8]。

5.2 "三通和四通

為便于施工，外管的三通和四通常采用剖切型，根據(jù)剖切方法不同，又可分為橫剖切和縱剖切。施工時(shí)，需要將內(nèi)管套入外管內(nèi)，工程設(shè)計(jì)時(shí)選用橫剖切式比縱剖切式更方便施工。

5.3 "異徑管

夾套管需變徑時(shí)，內(nèi)管和外管均選用標(biāo)準(zhǔn)件，可以是焊接式，也可以是無(wú)縫式。但施工時(shí)應(yīng)注意將焊縫錯(cuò)開，距離不得小于50 mm。

6 "伴熱系統(tǒng)

6.1 "伴熱長(zhǎng)度

夾套管伴熱所需的總熱量應(yīng)為蒸汽伴管的管道熱損失量、夾套管管道的熱損失量和未夾套部分的熱損失量三者之和，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面考慮。為防止熱損失過(guò)多，設(shè)計(jì)時(shí)，套管的伴熱長(zhǎng)度（即：夾套管蒸汽引入口到凝結(jié)水排出口）需根據(jù)蒸汽壓力和套管管徑來(lái)選取，硫磺回收裝置中的液硫管線一般用0.35 MPa蒸汽伴熱，該壓力下的蒸汽套管伴熱長(zhǎng)度見(jiàn)表2。

6.2 "蒸汽伴熱站、疏水站

裝置的蒸汽主管一般位于主管廊的最上層，最上層管廊一般設(shè)有檢修平臺(tái)。蒸汽伴熱站的引入管作為蒸汽支管，應(yīng)從蒸汽主管的上部引出，且在靠近引出點(diǎn)設(shè)置切斷閥，為便于在管廊平臺(tái)上操作該切斷閥，因此蒸汽主管一般靠近檢修平臺(tái)敷設(shè)。蒸汽支管也可以從裝置內(nèi)（如構(gòu)架）的蒸汽管線上引出，但應(yīng)注意不能從對(duì)用汽條件有嚴(yán)格要求（如：液硫池上的滅火蒸汽管道、塔上的消防蒸汽管道）的蒸汽管道上引出。

疏水站作為伴熱完畢后的蒸汽回收點(diǎn)，經(jīng)疏水閥將凝結(jié)水進(jìn)行回收。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意為防止發(fā)生“氣阻”現(xiàn)象，應(yīng)將裝置內(nèi)不同壓力的蒸汽凝結(jié)水接至對(duì)應(yīng)的凝結(jié)水總管。凝結(jié)水支管在接入總管時(shí)，應(yīng)順介質(zhì)流向斜45°接入，以降低管道阻力，減少發(fā)生氣阻的可能性。

蒸汽伴熱站和疏水站可垂直安裝也可以水平安裝，可以由施工單位現(xiàn)場(chǎng)制作，也可從專業(yè)廠家進(jìn)行成品定制。水平安裝時(shí)，為使閥門方便操作且管道間距最?。ㄒ话闳?00 mm左右），每根伴熱蒸汽管線上的閥門應(yīng)錯(cuò)開布置。每個(gè)伴熱站和疏水站設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮預(yù)留1個(gè)或2個(gè)備用點(diǎn)，以備裝置后期改造之需或施工時(shí)對(duì)伴熱點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

6.3 "蒸汽伴熱管

蒸汽伴熱管引自伴熱站，至被伴熱管道，伴熱完畢至疏水站進(jìn)行疏水回收。管道布置時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①水平安裝的夾套管道的蒸汽伴管給汽點(diǎn)一定要安裝在管系的最高點(diǎn)；排凝點(diǎn)必須在管系的最低點(diǎn)；管系的中間過(guò)渡伴管應(yīng)從管底引出，宜從下一管元的上、中部引入，依次施工蒸汽伴管。②垂直安裝的夾套管道的蒸汽伴管給汽點(diǎn)一定要安裝在管系的最高點(diǎn)；排凝點(diǎn)必須在管系的最低點(diǎn)，再引入下一管元的上、中部，依次施工蒸汽伴管。③夾套管道的蒸汽伴管從給汽至排凝宜采用“步步低”的安裝方式。④夾套管道的一個(gè)給汽點(diǎn)，可以同時(shí)有2～3個(gè)排凝點(diǎn)；決不可以多個(gè)給汽點(diǎn)共用一個(gè)排凝點(diǎn)。⑤為保證夾套管線疏水暢通，水平安裝的夾套蒸汽連通管應(yīng)安裝在主管的下側(cè)；夾套閥水平安裝時(shí)，要保證其夾套蒸汽由閥門中、上部引入，在閥門底部最低點(diǎn)疏水；夾套閥垂直安裝時(shí)，要保證夾套蒸汽由上部引入，在閥門最低點(diǎn)疏水。

7 "施工中應(yīng)注意的事宜

夾套管主要由內(nèi)管、外管和跨接管等相關(guān)附件組成，施工比一般工藝管道復(fù)雜得多。除跨接管外，內(nèi)管和外管均采用管道預(yù)制工藝進(jìn)行施工。施工過(guò)程中一定要注意保證施工質(zhì)量，避免返工造成人力的浪費(fèi)和影響工程進(jìn)度。由于小管徑的夾套管段容易出現(xiàn)下?lián)献冃?，而液硫管線在設(shè)計(jì)中是有坡度要求的，這種變形就很難保證設(shè)計(jì)要求的坡度，施工時(shí)應(yīng)重視此類小管道，管道預(yù)制時(shí)設(shè)置必要的臨時(shí)支架或增加支架。

為防止內(nèi)管、外管偏心，夾套內(nèi)管采用定位板定位，施工時(shí)應(yīng)保證套管與內(nèi)管間的間隙均勻，并按設(shè)計(jì)要求的間距設(shè)置定位板，定位板不得妨礙內(nèi)管與外管的伸縮。夾套管預(yù)制完成后，除定位板以外的內(nèi)管上的焊縫都應(yīng)外露，或移動(dòng)外管后可以看到，以方便焊縫的質(zhì)量檢驗(yàn)。待內(nèi)管焊縫探傷質(zhì)量合格后，才能將外管焊接完畢。

總之，施工組裝時(shí)應(yīng)盡可能減少外管焊縫，少加調(diào)整段，減少焊接變形[9]，應(yīng)仔細(xì)研究設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)每個(gè)夾套管系的連接特點(diǎn)，針對(duì)性的制定合適的施工方案。

8 "設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事宜

為方便施工，對(duì)于比較長(zhǎng)的直管段，應(yīng)每隔6 m應(yīng)安裝一對(duì)法蘭。為保證伴熱效果同時(shí)方便施工，

保溫夾套的長(zhǎng)度規(guī)定如下：≤DN 350管道：夾套最小長(zhǎng)度≮200 mm；＞DN 350管道：夾套最小長(zhǎng)度≮0.5 DN。夾套伴熱的管線，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置高點(diǎn)放空，低點(diǎn)排凝并設(shè)置疏水，若形成“袋形”會(huì)阻礙蒸汽的流動(dòng)，影響伴熱效果。對(duì)于小直徑管道尤其是夾套管線，一定要引起重視，加強(qiáng)支撐，防止管線“塌腰”。另外夾套伴熱系統(tǒng)中應(yīng)避免出現(xiàn)死角，以免出現(xiàn)凝結(jié)水積液現(xiàn)象，進(jìn)而為電化學(xué)腐蝕創(chuàng)造條件[10]。

9 "結(jié)語(yǔ)

液硫管線的設(shè)計(jì)是硫磺回收裝置的核心內(nèi)容，同時(shí)要保證管線內(nèi)部液硫的正常輸送，夾套伴熱亦占據(jù)著重要地位。硫磺回收裝置內(nèi)有液硫管線多，敷設(shè)路徑復(fù)雜，做好液硫管線的設(shè)計(jì)，是裝置后期安全生產(chǎn)的保障。夾套伴熱工程更是繁瑣，做好伴熱系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容是保證伴熱系統(tǒng)合理分配的重要條件，也是重要的施工依據(jù)。在設(shè)計(jì)工作中，要考慮每個(gè)工程的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，完善優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，多為施工提供便利。在遵守國(guó)家相關(guān)規(guī)范條例和滿足工藝流程要求的前提下，配管時(shí)做到經(jīng)濟(jì)可靠、操作方便、美觀整齊，合理規(guī)劃并優(yōu)化設(shè)計(jì)，以保證裝置長(zhǎng)期可靠安全運(yùn)行。

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Key Points For Design of Liquid Sulfur Jacketed

Pipeline in Sulfur Recovery Unit

QING Xiao-ke， FANG Zhi-hua

（Shandong Sunway Chemical Group Co.， Ltd.， Qingdao Shandong 266071， China）

Abstract： "The sulfur recovery device was introduced. According to the characteristics of the liquid sulfur pipeline， the selection of materials for the jacketed pipe of the liquid sulfur pipeline and the selection of relevant pipe fittings were discussed. The design essentials of steam jacket heat tracing system were introduced， and the matters needing attention in the design of jacket heat tracing system were put forward. The construction of jacketed pipe was briefly introduced. The design and construction were combined， the operability of the construction process should be fully considered in the engineering design to optimize the piping of jacketed pipe. The matters needing attention in the design of the liquid sulfur jacketed pipe line in the sulfur recovery unit were introduced. Reasonable piping design can not only facilitate the construction of the unit， but also guarantee the safe， effective and stable operation of the unit after it is put into operation.

Key words： Sulfur recovery; Liquid sulfur pipeline; Steam jacket; Jacket heating