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硫磺造粒工藝綜述

來(lái)源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-02-02 14:16:49點(diǎn)擊率：

　　1　概述

　　目前,全球每年有超過(guò)40Mt硫磺作為石油、天然氣的副產(chǎn)品以液態(tài)的形式被提煉出來(lái),如果加上煤化工、冶煉和發(fā)電等行業(yè)脫硫所產(chǎn)生的硫磺,其產(chǎn)量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于40Mt/ a,且應(yīng)用的行業(yè)范圍、工藝過(guò)程、生產(chǎn)規(guī)模及其用途也多種多樣。但是由于硫磺特殊的物化特性,必須將絕大部分液體硫磺轉(zhuǎn)換成規(guī)則的固態(tài)顆粒,以便安全、可靠、環(huán)保地運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)和使用?？傊?由于硫磺顆粒具有特性穩(wěn)定、流動(dòng)性能優(yōu)越、無(wú)粉塵及無(wú)環(huán)境污染等明顯優(yōu)勢(shì),顆粒硫磺已成為相關(guān)行業(yè) 。

　　但是,針對(duì)不同行業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)、工藝要求、裝置規(guī)模以及產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域等因素,我們?cè)撛鯓舆x擇合適的硫磺造粒工藝,以更好地滿足市場(chǎng)的各種需求呢? 筆者結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐,闡述自己的理解和認(rèn)識(shí),供大家參考和討論。

　　2　硫磺造粒的主要工藝介紹

　　硫磺造粒主要達(dá)到兩方面的目的: ①將上游凈化提煉出來(lái)的液體硫磺快速、有效地轉(zhuǎn)換成固態(tài),并滿足生產(chǎn)工藝和安全環(huán)保的要求; ②以期得到形狀規(guī)整、粒度均勻、性能穩(wěn)定、利于使用(運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用)的成品顆粒。

　　目前,硫磺造粒工藝主要有:回轉(zhuǎn)鋼帶冷凝造粒、塔式空氣冷卻造粒、水直接冷卻造粒和噴漿造粒四種。

　　2. 1　回轉(zhuǎn)鋼帶冷凝造粒工藝

　　回轉(zhuǎn)鋼帶冷凝造粒的原理如圖1所示。它是利用硫磺的低熔點(diǎn)特性,根據(jù)物料熔融態(tài)時(shí)的黏度范圍,通過(guò)特殊的布料裝置將液硫或熔融硫磺均勻分布在勻速移動(dòng)的鋼帶上。鋼帶下方設(shè)置了連續(xù)噴淋的冷卻裝置,使物料在移動(dòng)、輸送過(guò)程中快速冷卻、固化,從而達(dá)到造粒成形的目的。

　　1、主要特點(diǎn)

　　回轉(zhuǎn)鋼帶冷凝造粒工藝的主要特點(diǎn)如下。

　　(1)布料器將來(lái)自上游的連續(xù)液硫快速、規(guī)則地分割成成排斷續(xù)滴落的液滴,并利用其黏性和表面張力使之滴落在回轉(zhuǎn)鋼帶上形成半球狀均勻顆粒。通過(guò)調(diào)節(jié)布料器轉(zhuǎn)速和物料流量,可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)和控制成品顆粒的粒徑大小。該工藝的顆粒成品率幾乎達(dá)100% ,流程簡(jiǎn)短、直接,無(wú)需篩分、返料過(guò)程。布料器工作原理見(jiàn)圖2。

　　(2)采用薄鋼帶傳動(dòng)輸送和噴淋強(qiáng)制冷卻傳熱,使液硫迅速冷凝、固化成形。硫磺顆粒通過(guò)鋼帶傳熱,完全避免了與冷卻水的接觸,成品水含量得到嚴(yán)格控制。

　　(3)由于回轉(zhuǎn)鋼帶在卸料端的換向彎曲,使固化后的硫磺顆粒易于從鋼帶表面剝落,因此卸料時(shí)粉塵極少,顆粒形狀得到保護(hù),有利于改善操作條件和環(huán)境。

　　(4)根據(jù)工藝需要可方便實(shí)施全過(guò)程自動(dòng)控制,以確保物料溫度、流量和壓力等操作參數(shù)穩(wěn)定,從而確保系統(tǒng)操作穩(wěn)定、可靠,物料狀態(tài)穩(wěn)定。

　　(5)對(duì)大規(guī)模的硫回收裝置而言,回轉(zhuǎn)鋼帶冷凝造粒機(jī)的單機(jī)生產(chǎn)能力 大只能達(dá)到6 t/h,顯得偏小,在工藝實(shí)現(xiàn)上需采用多機(jī)組并聯(lián)完成。例如,圖3所示的就是由8列回轉(zhuǎn)鋼帶冷凝造粒機(jī)并聯(lián)而成的300 kt/ a硫磺造粒工藝流程。

　　2、特性參數(shù)

　　目前,回轉(zhuǎn)鋼帶冷凝造粒機(jī)單機(jī) 大處理能力

　　為6 t/h硫磺,其特性參數(shù)如下:

　　生產(chǎn)能力　　　　　　≤6 t/h

　　顆粒尺寸　直徑3～6 mm

　　厚度1. 5～2. 5 mm

　　顆粒形狀半球狀

　　進(jìn)料溫度≈ 130 ℃

　　卸料溫度50～65 ℃

　　成品　水含量≤0. 5%

　　堆密度≈ 1 200 kg/m3

　　脆度≤1. 0%

　　堆積角≈ 30°

　　顆粒成粒率≥95%

　　3、公用工程條件

　　6 t/h硫磺回轉(zhuǎn)鋼帶冷凝造粒機(jī)的公用工程條件如下:

　　電源380 V, 50 Hz, 3相

　　設(shè)備總功率8 kW

　　冷卻水　入口溫度≤30 ℃

　　出口溫度≤38 ℃

　　循環(huán)水耗量≤20 m3 /h

　　設(shè)備尺寸(mm) 12 950 ×2 050 ×2 060

　　2. 2　塔式空氣冷卻造粒工藝

　　塔式空氣冷卻造粒工藝原理是:將熔融液硫從塔頂部滴落,通常經(jīng)噴嘴加以分布;空氣自塔底吹向塔頂,液硫在塔內(nèi)下降過(guò)程中被上升的空氣冷卻而固化;在塔底收集固體顆粒。

　　空氣冷卻造粒工藝剛開(kāi)始時(shí)被稱為奧托肯帕法。這是因?yàn)樵摴に? 個(gè)生產(chǎn)裝置源于芬蘭的奧托肯帕·奧依公司,于1962年建在柯柯拉, 1977年停用。采用該法的另外兩套裝置建在日本。除了奧托肯帕法以外,用于大規(guī)模生產(chǎn)還有波蘭式空氣冷卻造粒工藝( Polish Process, 見(jiàn)圖4 ) 。該工藝于1966年首先用在波蘭丹諾布切克的一個(gè)規(guī)模為150kt/ a的試驗(yàn)工廠, 1973年用于格但斯克的錫亞柯帕500 kt/ a的硫磺總站,上世紀(jì)80年代初,又在加拿大建設(shè)了5 套裝置。這些裝置全部使用單個(gè)造粒塔,產(chǎn)能為350～1 200 kt/ a。

　　從硫磺回收裝置來(lái)的脫氣液態(tài)硫磺存儲(chǔ)在液硫池中。為防止液硫凝固,液硫池內(nèi)的液硫溫度應(yīng)保持在130～140 ℃,因此,其內(nèi)部設(shè)有蒸汽加熱盤(pán)管,采用低壓蒸汽進(jìn)行加熱、保溫。液硫池中的液態(tài)硫磺用液硫泵抽出,以恒定的速率輸送至造粒塔頂,經(jīng)噴射器分配進(jìn)入塔內(nèi);冷卻空氣從塔底進(jìn)入,補(bǔ)充的晶種(硫微粒)保持在造粒區(qū)以促進(jìn)顆粒晶核的形成;當(dāng)顆粒落于塔底的活動(dòng)?xùn)艜r(shí)凝固。

　　空氣造粒工藝的造粒塔大小隨裝置的生產(chǎn)能力而定,高度30～90 m、直徑3～24 m,其產(chǎn)品硫磺顆粒直徑為1～6mm,水含量小于0. 5% ,堆密度1 100kg/m3 ,脆度小于1. 0% ,休止角小于25°。

　　空氣造粒工藝不需要水,也沒(méi)有太多的轉(zhuǎn)動(dòng)部件,操作性較可靠,適用于大批量生產(chǎn)。但一次性設(shè)備投資太大,且需要空氣冷卻,能耗相當(dāng)高。

　　2. 3　水直接冷卻造粒工藝

　　水直接冷卻造粒工藝的生產(chǎn)原理是將液態(tài)硫噴入或滴入水槽或水塔內(nèi),使其在水中固化,然后濾出。水造粒工藝的主要技術(shù)路線有R IM水造粒工藝、Hess oil Virgin Island水造粒工藝、Devco Wet水造粒工藝和Smth & Ari水造粒工藝。

　　1、R IM水造粒工藝

　　R IM水造粒工藝流程如圖5所示。液硫經(jīng)液硫泵送至15. 2 m高的造粒塔頂端的液硫分配器,被其分成若干流束,流束在重力和表面張力的共同作用

　　下形成一個(gè)個(gè)小液滴,流到造粒塔的冷水池中。小液滴在冷水池冷卻成粒,硫磺粒料從塔底部被送入脫水篩脫水后即為成品,由造粒塔出來(lái)的冷卻水循環(huán)使用。

　　2、DevcoWet水造粒工藝

　　目前,在世界范圍內(nèi)使用水造粒工藝生產(chǎn)硫磺 常用的方法是Devco Wet水造粒工藝,其工藝流程如圖6所示。

　　從硫磺回收裝置來(lái)的液硫經(jīng)過(guò)濾后送至液硫池中;振動(dòng)篩篩分下來(lái)的細(xì)小硫磺微粒(即粒徑達(dá)不到要求)被送入熔硫池(其內(nèi)部設(shè)有蒸汽加熱盤(pán)管)中熔化后,經(jīng)熔硫泵輸入液硫池中。為防止液硫凝固,液硫池內(nèi)部設(shè)有蒸汽加熱盤(pán)管,使液硫溫度保持在130～140 ℃。

　　液硫池中的液態(tài)硫磺被液硫泵以恒定的速率送至液硫分布器。液硫被分布器分成許多流束,流到造粒器(冷水池)中,液硫的流束在重力和表面張力的共同作用下形成一個(gè)個(gè)小粒,這些小粒從冷卻池底部排出并通過(guò)振動(dòng)篩,由造粒器出來(lái)的冷卻水循環(huán)使用。

　　從振動(dòng)篩分離出的水含量約2%的合格(粒徑達(dá)到要求的顆粒)固體硫磺,經(jīng)帶式輸送機(jī)送至干燥器(可選設(shè)備,包括:流化床單元、鼓風(fēng)機(jī)、燃料氣加熱器、入口聯(lián)管箱、排氣聯(lián)管箱、旋風(fēng)除塵器、濕式洗滌器、抽氣機(jī)等)再處理,或直接送硫磺稱量、包裝、碼垛系統(tǒng)。而被篩分下來(lái)的不合格產(chǎn)品(粒徑達(dá)

　　不到要求的細(xì)小硫磺微粒)和工藝水一起進(jìn)入分離器進(jìn)行分離,分離出的細(xì)小硫磺微粒被送至熔硫池。

　　DevcoWet水造粒工藝的產(chǎn)品硫磺直接與冷卻水接觸。工藝水罐中的工藝水通過(guò)換熱器換熱(溫度從53 ℃降至49 ℃)后進(jìn)入造粒器(冷水池)中,一部分工藝水從造粒器(冷水池)上部溢流后返回工藝水罐,一部分工藝水通過(guò)振動(dòng)篩分離進(jìn)入分離罐,再經(jīng)溢流堰后返回工藝水罐,另一部分工藝水在造粒器(冷水池)中變?yōu)檎羝?通過(guò)排風(fēng)機(jī)排入大氣。損失的工藝水通過(guò)補(bǔ)充水系統(tǒng)進(jìn)入工藝水罐,工藝水循環(huán)使用。

　　在熔硫過(guò)程中有硫化氫和硫蒸氣產(chǎn)生,為了防止這些有毒氣體散發(fā)出來(lái),保護(hù)工作環(huán)境,熔硫池也設(shè)置了排風(fēng)機(jī),用于將廢氣抽出。

　　水造粒工藝需要水,產(chǎn)品硫磺直接與冷卻水接觸,但能效高,對(duì)小批量和大批量生產(chǎn)都比較經(jīng)濟(jì),且機(jī)械操作相當(dāng)可靠,不易損壞,生產(chǎn)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用均較低。DevcoWet水造粒工藝生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)硫磺粒徑為1～6mm,水含量小于2. 0% ,堆密度1 100kg/m3 ,脆度小于3. 0% ,休止角小于32°。

　　DevcoWet水造粒工藝設(shè)備不需要多列布置,其工廠布置如圖7所示,占地面積相對(duì)較小。

　　2. 4　噴漿造粒工藝

　　噴漿造粒工藝原理是在固化的硫磺小顆粒(“蕊”材)上重復(fù)噴漿、附著和固化,使其粒徑增至所要求的尺寸。該工藝一般使用水或空氣冷卻,成品硫磺

　　的粒徑一般為1～6 mm,水含量為0. 5% ,堆密度大于1 200 kg/m3 ,脆度小于1. 0% ,休止角為27°。該工藝占地少,效率高,單線生產(chǎn)能力 大已達(dá)到1 100t/d,特別適合于較大規(guī)模的液體硫磺集中生產(chǎn)。

　　噴漿造粒工藝主要有潘羅麥迪克法( PerlomaticProcess) 、普羅柯GX法( Procor GX Process)和kalt2enbach2Tharing工藝。

　　1、潘羅麥迪克噴漿造粒工藝

　　潘羅麥迪克噴漿造粒工藝實(shí)際上就是沸騰床

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