硫磺造粒设备选型分析

张 轶

(中石油华东设计院有限公司，山东 青岛 266071)

随着我国经济的快速增长，石油与天然气加工工业得到高速发展，含硫原油加工量和含硫天然气处理量随之相应增加，与之伴随增加的则是国家对含硫物质排放的严格控制。硫磺作为石油、天然气炼厂中含硫物质的主要副产物，通常是以液体的形式被产出，但因为液体硫磺在运输、存储、安全上存在一定劣势，目前大部分炼厂选择将液体硫磺固化来进行硫磺的后期处理。

而根据硫磺回收的装置规模、生产特点及产品要求等因素，目前市场上可选择的造粒设备有钢带、湿法、转筒三种型式。本文将从国内硫磺造粒设备的工艺流程、设备特点、工程投资、使用业绩等方面进行对比分析，为今后硫磺造粒设备的选型提供设计参考。

1 钢带造粒

利用液硫低熔点的特性，造粒机端部的滴落机将来自过滤系统的液硫物料成液滴状一排一排地喷洒在运行着的冷却钢带上，钢带下部设置有喷淋冷却段，对钢带背面喷淋冷却，在钢带运行过程中实施对液硫颗粒的间接冷却。颗粒不会遇到水，冷却水也不会被颗粒污染，被冷却好的硫磺颗粒由卸料端刮刀刮下，经下料斗流出至包装机料仓。

钢带转鼓下方设有脱膜剂涂抹机构和配混系统，其由脱膜剂储槽、脱膜剂胶辊、张紧装置和控制部分组成。胶辊的下部与储槽内的脱膜液接触，上部通过张紧装置与钢带表面紧密接触并与钢带做反向同步运动，将脱膜液均布于钢带上表面，并且在涂抹机构与滴落机之间装有脱模剂刮刀，这样可以使脱模剂在钢带表面涂抹更加均匀，且脱模剂不会在钢带上涂抹过多，硫磺成品比较干燥。

钢带造粒机示意流程见图1。

图1 钢带造粒流程示意图

Fig.1 Diagram of Steel Trip Granulation

钢带式造粒机的主要特点是：

(1)工艺流程简单，操作弹性大(30%～100%)，粒径均匀(3～6mm)且成扁平状，含水量≤0.4%；

(2)单台造粒规模小(1.5～6t/h)，处理大规模硫磺回收装置时需多台并联运行，导致厂房面积大、投资相对高，适合小型装置规模；

(3)结构较为复杂，维护成本相对较高，比如目前已知的BERNDORF进口钢带折弯次数约为200万次，可使用1～2年，更换费用大；

(4)冷却水不与硫磺接触，无需进行二次污水处理；但硫磺烟气不经处理直接排至大气，环保措施仍需加强；

(5)研发历史悠久，技术最成熟，使用业绩最多。

2 湿法造粒

液硫在造粒盘内进行均化分布后，滴入造粒罐的除盐水中，直接与水接触换热，固化造粒后的硫磺颗粒采用振动脱水，送出造粒机。

硫磺湿法造粒机主要由造粒系统、脱水系统、水处理系统和电气控制系统组成。液体硫磺进入造粒系统进行造粒造粒，造粒后的颗粒进入脱水系统进行干燥，干燥后的颗粒进入包装系统，水处理系统负责对系统内的循环工艺水进行固液分离、冷却降温，整个生产过程由电气控制系统统一控制。

湿法造粒机示意流程见图2。

图2 湿法造粒示意流程图

Fig.5 Diagram of Wet Granulation

湿法造粒的主要特点是：

(1)液硫与水直接换热，生产能力强(5～90t/h)，操作弹性大(50%～120%)；

(2)硫磺粒径均匀(Ф3～Ф4mm占90%以上)，硬度高，粉碎度低；

(3)整套装置以静设备为主，易损件较少，长周期维护运行成本低；

(4)产出硫磺含水量高(<2%)，但可增配热风干燥系统，含水率控制在0.5%以下；

(5)冬季需考虑设置密闭厂房避免与液硫接触的冷却水结冰，且要严格控制冷却水的水质与pH值，以保证硫磺成品的质量；

(6)国产投入使用时间较短，目前应用业绩仅15套左右。

3 转筒造粒

液硫过滤后被送入喷淋管，经喷嘴雾化后喷入筒体内，形成沿转筒轴向分布的液硫喷淋区。造粒机转筒内壁安装有抄板，随着转筒的旋转，不断将转筒内的硫磺粉末和小颗粒硫磺抄起，并在转筒内一侧形成物料幕帘，而在另一侧，通过硫磺喷头喷出的雾状液体硫磺喷洒在被抄板抄起的粉状物料幕帘上，与粉状的小硫磺颗料黏结混合、凝聚，形成球形颗粒。

换热过程中产生的水蒸汽夹杂在尾气中由引风机抽出造粒机转筒外，排出的尾气首先被送入夹套干式旋风除尘器中进行一次除尘，除去尾气中的粉尘。随后进入二级水膜除尘器中，经过水洗排入大气。

转筒造粒机示意流程见图3[1]。

图3 转筒造粒示意流程图

转筒造粒机结构原理见图4。

转筒造粒的主要特点：

(1)单机产能高，处理规模可达8 ～30t/h，产品粒径1～8mm，含水量0.5%～1%，目前使用业绩大部分为15t/h和25t/h的机型；

(2)设备结构简单，维护量低，日常一般只需要清理液硫喷嘴及抄板；

(3)单台占地面积小，因为是桶内造粒，对设备使用环境要求低；

(4)排出尾气经过二次处理，环保水平高。水膜除尘器的除尘效率>98%，尾气含湿量<10%，进口尾气温度70℃，排出的气体温度0～60℃，尾气中粉尘含量小于20×10-6；二氧化硫和硫化氢均小于4×10-6。

(5)设备运行能耗高(10t/h转筒造粒机运行耗电量42.1kW)，运行费用高。

图4 转筒造粒结构原理图

4 总结

(1)钢带造粒：小规模硫磺造粒设备的首选，厂房占地小，工艺流程简单，操作弹性大粒径分布均匀，硫磺含水量低；缺点是设备后期维护成本较高，环保性较差。

(2)湿法造粒：适用于各种规模的硫磺造粒设备，设备后期维护成本、人力成本最低；但对于大规模硫磺造粒设备来说，建造密闭厂房和冷却水的消耗费用要高于转筒造粒设备。

(3)转筒造粒：适用于中、大规模的硫磺造粒设备，相对使用多条钢带式造粒机占地面积小、设备投资低，使用过程维护量低；缺点是机器能耗高、操作弹性低、粒径分布不均。

钢带造粒是国内使用最早、技术最成熟的硫磺造粒工艺，而湿法造粒和转筒造粒是国内近些年逐渐发展起来的硫磺造粒工艺。目前国内投产的硫磺造粒设备中，钢带造粒业绩最多，转筒造粒业绩次之(50套左右，多为15t/h和25t/h)，湿法造粒业绩较少(15套左右，规模分布均衡)。以上三种硫磺造粒工艺都有各自的优缺点，在选用时应综合考虑装置规模、产品质量以及工程投资、维护成本等因素，选择合适的造粒成型设备。