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。該裝置以進口固體硫磺為原料,固體硫磺在運輸、堆貯過程中不可避免地混入泥沙和塵土;同時在加石灰中和酸度時所產(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,會被爐氣帶入焚硫及轉(zhuǎn)化工序,勢必會引起火管鍋爐、轉(zhuǎn)化器催化劑層阻力的增加,影響裝置的穩(wěn)定運行。由于液硫相對密度較大(140℃時為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口加壓葉片式和國產(chǎn)燒結(jié)金屬絲網(wǎng)式兩種。進口液硫過濾器價格太高(我們當時詢價為34.7萬美元/臺);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,該公司曾用一臺小型的過濾器在我公司25 kt/a硫磺制酸裝置中做過實驗,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入濾管制得精硫,而灰分則會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#閥門進入液硫過濾器,此時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)。過濾一段時間后可適當關(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時停止過濾,準備用蒸汽反吹。反吹時,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,關(guān)閉3#閥門,打開5#閥門讓蒸汽進入過濾器內(nèi),待上部壓力達到500 kPa時,迅速開啟4#閥門把濾渣排入渣池,然后關(guān)閉4#閥門,待達到規(guī)定的壓力后再進行反吹。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、液硫過濾器的運行情況
　　3.1　設(shè)計基本參數(shù)
　　過濾能力每臺10 t/h;過濾精度30μm;過濾面積4.71 m2/臺;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臺并聯(lián),設(shè)計的運行方式為2開1備1反吹。
　　3.2　運行情況
　　該液硫過濾器于2000年5月投入運行,實際過濾量每臺8 t/h,運行近2個月后,其過濾量逐漸降至每臺5~6 t/h,而且作業(yè)周期短,運行8 h就需反吹一次,因此只能4臺全開以維持正常生產(chǎn)。隨著運行時間的延長,過濾能力逐步降低,反吹更加頻繁。至2000年底,每臺過濾量僅為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,重新安裝后又運行了10 d左右,剛開始時每臺過濾量可達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)人員分析認為:a.反吹蒸汽壓力低于過濾時液硫的壓力,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.反吹時要進一步完善脈沖式反吹操作要點,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,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,達每臺8~9 t/h,作業(yè)周期也延長到16 h,現(xiàn)已連續(xù)穩(wěn)定運行5個月,過濾后所得精硫灰分(質(zhì)量分數(shù))為0.01%。

4、存在問題
　　4.1　操作過程較為復(fù)雜,工人勞動強度大完成一個過濾操作周期需對至少20個閥門各開關(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,增大了工人勞動強度,且耗時長(一個周期需兩個工人1 h)。廠方曾推薦使用進口自動排渣閥,約8萬美元/只,價格昂貴,同時考慮到安全因素最終未能采用。下一步我公司將針對該過濾器反吹操作勞動強度大的問題作進一步的改造和完善。
　　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,以致蒸汽不能進入過濾器內(nèi),無法進行反吹。于是對接管進行改造,在其外面加一套管,做成蒸汽夾套,但有時閥門仍然會被凝結(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。