液体硫磺密闭定量自动装车技术应用总结.pdf

液体硫磺密闭定量自动装车技术应用总结张凌蓝，王鹏（中国石油化工股份有限公司济南分公司，山东省济南市 ）摘要：针对传统液体硫磺装车存在计量不准和含硫废气外溢污染环境的问题，中国石油化工股份有限公司济南分公司对液体硫磺装车系统进行技术改造，采用“定量 密闭 回收”装车工艺，在液硫储罐底设置质量流量计和切断阀组成定量装车控制联锁系统，具备了定量装车功能，装车效率提高，装车量的偏差降低约 ；液硫储罐顶部设置的罗茨风机使液硫储罐和槽罐压力稳定控制在 ，确保液硫装车过程废气不外泄，同时风机能使废气全部密闭送至硫磺回收装置液硫池和加氢反应器内处理；经过改造的槽车口能有效减少空气的吸入量，氧含量较低的废气进入硫磺加氢反应器后对床层温升的影响小于 ，加氢反应器能够在合理区间运行。另通过液硫储罐与液硫池增加连通线、金属软管增设弹簧状伴热盘管、废气回收流程水平段管线坡度不小于 等改进措施，确保系统稳定运行。关键词：液体硫磺密闭定量自动装车联锁液硫池氧含量液体硫磺（简称液硫）多来自于克劳斯硫磺回收系统，利用传统克劳斯硫磺回收工艺生产的每克硫磺中含有 硫化物（、和 ），在液硫装车过程，向槽车注入液体硫磺时，液硫中的废气会随液体硫磺注入至液硫车，废气会随着开口溢出造成污染。论文总结了中国石油化工股份有限公司济南分公司（济南炼化）液硫装车系统改造后的应用情况，并就存在问题提出措施。液硫装车现状济南炼化 硫磺回收装置和 硫磺回收装置采用直流式部分燃烧法，两级催化转化的克劳斯工艺。尾气处理部分采用还原吸收法，克劳斯尾气混合掺入氢气以后，被加热到 ，在钴、钼催化剂的作用下，尾气中携带的单质硫、进行加氢反应，、进行水解反应。经加氢反应后所有的硫全部转化成 ，后经冷却、贫胺液吸收脱硫后进入尾气焚烧炉，焚烧掉残余的 后高空排放。克劳斯工艺制硫部分产生的液硫进入液硫池内，经过净化尾气鼓泡脱气后，利用液硫泵将液硫送入装车系统储罐内存储。装车时，打开液硫储罐底装车阀，罐内液硫依靠重力自流进入槽车内，随着压力、温度等参数的变化，液硫中的硫化物和挥发的硫蒸气从装车口扩散，污染周围环境，同时严重影响作业人员身体健康。液硫装车过程中产生的废气组成见表 。表 液硫装车废气组成分析 ，硫蒸气 合计 从表 可以看出，液硫装车过程产生废气中的污染物主要是硫蒸气和 ，是产生异味和环境危害的根源，另外 工作场所有害因素职业接触限值 规定工作场所 的质量浓度不能超过 的限值 ，而装车口位置 的体积分数达到了 ，换算后已经超出上述要求。技术改造 技术方案采用“定量 密闭 回收”装车工艺。通过收稿日期：；修改稿收到日期：。作者简介：张凌蓝，工程师，大学本科，中国石化济南炼化炼油四部经理，负责运行部运行管理。联系电话：，：。通信联系人：王鹏，高级工程师，大学本科，现在中国石化济南炼化炼油四部从事技术管理工作。联系电话：，：。液硫储罐顶部设有的引风机使液硫储罐达到负压状态后，吸入液硫装车产生的废气，而后送入硫磺液硫池内。通过液硫池顶设置的 蒸汽抽空器将装车废气和液硫脱气全部送入加氢反应器内，在催化剂的作用下所有硫化物全部转化为，经冷却吸收以后，又返回硫磺回收装置 ，实现回收利用。改造内容将液硫储罐改造为密闭储罐，在原放空口增设切断阀，设置液硫储罐压力高高联锁。为了能够使液硫依靠重力自流进入汽运槽车内，将原有液硫储罐整体抬升一定的高度。装车台设置双鹤位，采用密闭型可自由伸缩活动鹤管。鹤管液硫出口和装车废气回收口一体式设计，通过气动快速连接装置与槽车装车口自动连接，由互成 角的 个夹钳封闭，鹤管接口内安装液位报警装置，鹤管废气回收口与液硫储罐顶气相空间采用夹套伴热管线相连。液硫储罐顶气相增设罗茨风机，该风机有变频功能，风机出口至两套硫磺回收装置的液硫池内。液硫储罐设有溢流线和氮气充压线。液硫储罐底装车线增设质量流量计和切断阀。液硫线、气相回收线、仪表、切断阀、罗茨风机和质量流量计均采用 蒸汽夹套伴热。工艺流程及控制要点通过风机变频调整向液硫储罐内补入的氮气量，控制液硫储罐和槽车罐始终处于微负压状态。因液硫的凝固点为 ，液硫黏度随温度变化较为敏感，温度过高或过低时，液硫黏度会迅速升高，影响液硫输送 ，所以安装的液硫质量流量计和所有夹套管均采用硅酸铝保温材料包裹严密，使伴热温度保持在 。液硫密闭装车流程见图 。图 液硫密闭装车流程 装车时，打开槽车前端的液位观察口封盖卡扣，使封盖依靠自身重力关闭，装车人员可根据观察口掌握装车情况，避免气相回收线堵塞，槽罐的压力急速上升发生超压爆裂事故。液硫装车量依靠装车控制联锁实现定量控制，设定装车量后开始自动装车。液硫装至距设定值 左右时，人为适当降低装车速度，防止联锁切断阀关闭太快，使管道内的液硫流速产生剧烈变化而形成冲击 ，其产生的剧烈振动会破坏阀门和管线。待联锁切断液硫装车阀和鹤管气相回收线切断阀，再等待 后将鹤管卸开，使管线内残留的液硫排空，避免硫磺凝固在鹤管旋转机构等部位。液硫密闭装车过程的控制参数见表 。表 液硫装车过程控制参数 液硫储罐氮气补入量（）液硫储罐压力 硫磺液硫池（液硫池）压力 液硫装车量（）实施效果 液硫储罐运行液硫储罐作为液体硫磺装车的临时存储设施，其压力控制主要受液硫转储、装车操作过程及温度影响，通过对氮封和风机变频大小的控制，运行期间始终稳定在低压或微负压状态，未出现过超压（压力控制情况见图 ）。图 中压力下降期间为液硫装车时段，控制压力一般在 。其他时段为储存状态，液硫储罐压力稳定为微正压。图 液硫装车储罐压力控制情况 另外液硫储罐的加热盘管和所属管线伴热疏水集中收集，能够及时判断运行情况，防止因伴热失效引起液硫装车或废气回收不畅。液硫装车过程液硫密闭装车系统控制装车速度快、定量装车偏差小。对于罐容量为 的槽车，装车时长为 ，由于定量装车联锁触发到阀门完全关闭有一定的时间差，一般实际装车量会大于设定装车量 左右，偏差为 ，该系统已稳定运行近 个月，废气回收效果非常好，周围环境得到了极大改善。液硫池与加氢反应器液硫池的运行压力约为 ，通过设置在池顶部的汽抽子控制池内压力。装车废气被装车风机送入液硫池后，通过开大蒸汽抽空器的蒸汽量，能够保持液硫池在 运行，装车废气随着液硫池脱气废气一起送入加氢反应器内回收处理。加氢反应器 内装填的催化剂为中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司研究院开发的型号为 的加氢催化剂，该催化剂同时兼具低温、高活性和耐氧功能 ，因此含有少量空气的液硫装车废气完全可以引入加氢反应器。表 是装车废气引入后加氢反应器的运行参数。表 装车废气引入后加氢反应器的运行参数 项目引入前引入后前后差值 左侧温度 测温点 测温点 测温点 右侧温度 测温点 测温点 测温点 注氢量（）净化尾气氢余量，急冷塔急冷水 值 吸收塔出口总硫（）从表 可以看出，引入前后，加氢反应器床层温度上升约 ，最高点温度为 ，在催化剂的安全使用范围内。另外装车废气引入前后加氢反应器注氢气量、急冷塔急冷水 值和吸收塔出口总硫变化不大，说明废气对系统 、有机硫的加氢水解反应影响不大，未出现 穿透床层和有机硫水解不完全的问题，总体上装车废气对加氢反应器的影响在可接受范围内。存在问题与改进措施（）液硫池向液硫储罐输送液硫时，液硫储罐容易憋压。为了解决这一问题增设液硫储罐顶部至液硫池顶部的连通线，液硫转储或暂存时，只需打通连通线流程，就可以使液硫储罐与液硫池气相相互连通，确保液硫储罐不憋压，气相不会向外泄漏，这样既减少了补入液硫储罐的氮气消耗，也减少了装车风机连续运行时的电能消耗。（）液硫装车鹤管气相回收线在鹤管处设有两段金属软管，金属软管无法伴热，容易有硫磺积攒造成堵塞，从而影响装车过程废气的回收效果，需定期解开清理。建议改造鹤管顶部金属软管，在其内增设弹簧状伴热盘管，并固定在金属软管内壁，通入蒸汽加热后可避免硫磺在软管内凝结。（）装车废气中含有一定的硫蒸气，进入气相回收线后会有部分冷却为液体，长时间使用后，积攒的液体硫磺会倒流进入鹤管的气相回收软管内，冷却凝结后堵塞管道，影响废气回收效果。因此装车废气回收流程水平段管线铺设应有一定的坡度（一般不小于），使管道中的液硫顺流进槽车内，避免管道内存有液硫，使气相流通面积减少。（）由于装车废气最终进入硫磺加氢反应器内处理，废气中的氧含量需要控制，因此需要对液硫池顶和槽车口进行改造，提高密封性，减少空气的吸入量。结语液硫密闭定量自动装车技术解决了液硫装车过程中计量不准、环境污染和职业卫生的问题。装车设施操作简单、装车速度快、定量偏差小，装车风机和联锁仪表运行稳定，装车废气引进硫磺装置加氢反应器回收处理后影响小，满足实际要求。参考文献 张义玲，殷树青，达建文，等 液体硫磺脱除 工艺进展 上海化工，（）：李菁菁，闫振乾 硫磺回收技术与工程 北京：石油工业出版社，：马崇彦 液硫池废气加氢回收利用技术研究与应用 石油与天然气化工，（）：张伟 液体硫磺储存安全技术探讨 硫酸工业，（）：李炳举 水锤产生的危害及应急处置措施 能源与环境工程，（）：徐翠翠，商剑锋，刘爱华，等 克劳斯尾气加氢催化剂反应动力学研究 硫酸工业，（）：（编辑于丰锴），（，）：，“”，：，