金屬絲網(wǎng)液硫過濾器在硫磺制酸裝置中的應(yīng)用

1、概述
　　為了配套400 kt/a硫基氮磷鉀復(fù)合肥的生產(chǎn),于2000年5月建成目前國內(nèi)規(guī)模最大的單系列400 kt/a硫磺制酸裝置。該裝置以進(jìn)口固體硫磺為原料,固體硫磺在運(yùn)輸、堆貯過程中不可避免地混入泥沙和塵土;同時(shí)在加石灰中和酸度時(shí)所產(chǎn)生的沉淀物及石灰中的雜質(zhì)也增加了灰分含量。這些灰分如不除去,會(huì)被爐氣帶入焚硫及轉(zhuǎn)化工序,勢必會(huì)引起火管鍋爐、轉(zhuǎn)化器催化劑層阻力的增加,影響裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。由于液硫相對(duì)密度較大(140℃時(shí)為1.79 g/cm³),所以只靠重力沉降很難除去灰分,而且沉降所需停留時(shí)間長,設(shè)備規(guī)格和占地面積較大,投資高,清渣困難;另外沉渣中含硫高,降低了硫利用率。因此,對(duì)于大型硫磺制酸裝置來說,僅靠重力沉降除去液硫中的灰分是不行的,必須加過濾器。
　　目前國內(nèi)硫磺預(yù)處理的過濾器主要有進(jìn)口加壓葉片式和國產(chǎn)燒結(jié)金屬絲網(wǎng)式兩種。進(jìn)口液硫過濾器價(jià)格太高(我們當(dāng)時(shí)詢價(jià)為34.7萬美元/臺(tái));而國產(chǎn)過濾器是剛開發(fā)的設(shè)備,通過小試效果較好。因此經(jīng)過反復(fù)論證,我們決定采用國產(chǎn)液流過濾器。

2、金屬絲網(wǎng)液硫過濾器的工作原理
　　該過濾器由北京鋼鐵研究總院安泰科技股份有限公司開發(fā)、制造。此前,該公司曾用一臺(tái)小型的過濾器在我公司25 kt/a硫磺制酸裝置中做過實(shí)驗(yàn),過濾效果較好。
　　金屬絲網(wǎng)液硫過濾器采用剛性燒結(jié)316 L絲網(wǎng)做成的濾管作為過濾元件,液硫在壓力作用下通過濾管的微孔進(jìn)入濾管制得精硫,而灰分則會(huì)附著在濾管的外表面形成濾渣,用蒸汽反吹濾渣后過濾器獲得清洗再生。工作原理如圖1。具體操作過程如下:經(jīng)過初步澄清的液硫由泵送來,經(jīng)過1#閥門進(jìn)入液硫過濾器,此時(shí)1#、2#閥門全開,3#閥門根據(jù)底部壓力調(diào)整回流量,4#、5#閥門全關(guān)。過濾一段時(shí)間后可適當(dāng)關(guān)小3#閥門,調(diào)整過濾量直至全部關(guān)閉。待底部壓力大于等于700 kPa時(shí)停止過濾,準(zhǔn)備用蒸汽反吹。反吹時(shí),關(guān)閉1#、2#閥門,全開3#閥門,待過濾器內(nèi)液硫全部回流到澄清池時(shí),關(guān)閉3#閥門,打開5#閥門讓蒸汽進(jìn)入過濾器內(nèi),待上部壓力達(dá)到500 kPa時(shí),迅速開啟4#閥門把濾渣排入渣池,然后關(guān)閉4#閥門,待達(dá)到規(guī)定的壓力后再進(jìn)行反吹。如此操作3~4次,保證過濾器內(nèi)的濾渣全部排出。上述為液硫過濾操作的一個(gè)周期。

　　與國外加壓葉式過濾器相比,該過濾器不需加入硅藻土作為助濾劑,因此也就不用設(shè)置助濾劑預(yù)涂槽及攪拌等設(shè)備。

3、液硫過濾器的運(yùn)行情況
　　3.1　設(shè)計(jì)基本參數(shù)
　　過濾能力每臺(tái)10 t/h;過濾精度30μm;過濾面積4.71 m2/臺(tái);過濾管規(guī)格50 mm×5 mm、長1 000 mm,材質(zhì)為316 L,共30根;作業(yè)周期16 h;反吹蒸汽壓力為500 kPa(表壓);底部工作壓力為300~700 kPa;采用4臺(tái)并聯(lián),設(shè)計(jì)的運(yùn)行方式為2開1備1反吹。
　　3.2　運(yùn)行情況
　　該液硫過濾器于2000年5月投入運(yùn)行,實(shí)際過濾量每臺(tái)8 t/h,運(yùn)行近2個(gè)月后,其過濾量逐漸降至每臺(tái)5~6 t/h,而且作業(yè)周期短,運(yùn)行8 h就需反吹一次,因此只能4臺(tái)全開以維持正常生產(chǎn)。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長,過濾能力逐步降低,反吹更加頻繁。至2000年底,每臺(tái)過濾量僅為3~4 t/h,已不能滿足正常生產(chǎn)的要求。2001年1月,廠方把所有過濾管返回處理,重新安裝后又運(yùn)行了10 d左右,剛開始時(shí)每臺(tái)過濾量可達(dá)8 t/h,但隨后過濾量又逐步下降。
　　根據(jù)廠方和我公司技術(shù)人員分析認(rèn)為:a.反吹蒸汽壓力低于過濾時(shí)液硫的壓力,不能徹底吹除滲入濾孔內(nèi)的雜質(zhì),使其濾孔阻塞,過濾面積逐步減少,從而導(dǎo)致過濾能力偏低。b.反吹時(shí)要進(jìn)一步完善脈沖式反吹操作要點(diǎn),使濾網(wǎng)表面雜質(zhì)能均勻脫落,確保過濾器的過濾能力。
　　4月份我們把反吹蒸汽壓力提高到800 kPa,并且在反吹操作時(shí),控制蒸汽壓力在600~800kPa遞增下反吹5次。結(jié)果過濾能力明顯提高,達(dá)每臺(tái)8~9 t/h,作業(yè)周期也延長到16 h,現(xiàn)已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行5個(gè)月,過濾后所得精硫灰分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.01%。

4、存在問題
　　4.1　操作過程較為復(fù)雜,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大完成一個(gè)過濾操作周期需對(duì)至少20個(gè)閥門各開關(guān)一次,有的甚至開關(guān)5次,而且保溫球閥開關(guān)不靈活,又不在同一平面上,所以上上下下來回操作,增大了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,且耗時(shí)長(一個(gè)周期需兩個(gè)工人1 h)。廠方曾推薦使用進(jìn)口自動(dòng)排渣閥,約8萬美元/只,價(jià)格昂貴,同時(shí)考慮到安全因素最終未能采用。下一步我公司將針對(duì)該過濾器反吹操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題作進(jìn)一步的改造和完善。
　　4.2　蒸汽管道易堵塞
　　由于過濾器的反吹蒸汽接管沒有夾套,而且蒸汽閥門采用普通的截止閥,所以在運(yùn)行中液硫充滿蒸汽接管及閥門,形成死角,并漸漸凝結(jié)、固化,以致蒸汽不能進(jìn)入過濾器內(nèi),無法進(jìn)行反吹。于是對(duì)接管進(jìn)行改造,在其外面加一套管,做成蒸汽夾套,但有時(shí)閥門仍然會(huì)被凝結(jié)的硫磺阻塞。因此建議選用帶蒸汽夾套的閥門來代替普通截止閥。