吹溴生产中二氧化硫供应系统的故障分析

鲁 磊

(唐山海港旭宁化工有限公司，河北 唐山 063605)

1 前言

国内于20世纪70年代初利用空气吹出酸法吸收法对地下卤水进行提溴获得成功后，20世纪80年代后的新建溴素厂基本均采用空气吹出法。

目前，我国90%以上溴素生产采用空气吹出酸液吸收法。该法设备少，与空气吹出碱液吸收法相比，吸收液含溴量高30%～40%，蒸汽消耗量低(约30%左右)，耗电量低(低35%～40%)，节省化碱、化酸工艺，氯气和二氧化硫消耗少。

酸法制溴工艺的生产过程为低溴含量的卤水加酸酸化(pH值约3～3.5)后在管式静态混合器中被氯气氧化，Br-被氧化成Br2；氧化液中Br2在解吸塔中被大量空气吹出，与吸收塔中的H2SO3酸雾吸收，Br2被还原为HBr，富含HBr的吸收液被填料塔中部通入的Cl2氧化游离出溴，最终在塔下部水蒸汽的汽提作用下提浓冷凝得到粗溴。

此生产工艺成熟，设备比较先进，具有技术成熟、投资少、建设快的特点，并且该类型工艺技术在国内已有应用先例，投产企业运行情况良好，该项目采取了DCS控制系统，安全系数较高。

2 公司现状

2016年唐山海港旭宁化工有限公司(以下简称“公司”)实施2 000 t/a初级卤水吹溴改扩建项目，项目主要设备包括吹出塔、吸收塔、捕沫塔、蒸馏塔、卤泵、风机、二氧化硫发生装置等。溴素生产以片状硫磺燃烧制备二氧化硫，硫磺储存在原有硫磺库，生产时硫磺用推车推至焚硫炉罩棚，人工将硫磺加入螺旋喂料机，同时罗茨风机向螺旋喂料机内吹入大量空气，硫磺与空气在螺旋喂料机内混合后送入焚硫炉。硫磺在焚硫炉内燃烧生成二氧化硫。燃烧生产的二氧化硫进入洗气塔，洗气塔内补充淡水，并通过循环冷却泵在洗气塔内循环，一部分二氧化硫在洗气塔内与水反应生成亚硫酸，亚硫酸经泵输送至废酸池，供卤水酸化用，冷却的二氧化硫输送至吹吸塔组，参与溴的吹出富集过程。

二氧化硫发生：S+O2→SO2

二氧化硫吸收：SO2+H2O→H2SO3

原料规格：硫磺≥99%硫磺，片状颗粒φ4 mm，熔点112.8 ℃～120 ℃。沸点444.6 ℃，不溶于水，稍溶于酒精和醚类，易溶于二氧化碳、四氯化碳和苯。该品属于二级易燃物，自燃点205 ℃，其粉尘或蒸汽能与空气形成爆炸性混合物，属易燃危险品。

质量要求：工业硫磺应由生产厂的质量监督检验部门负责按批检验，生产厂应保证每批出厂的产品符合标准要求。每批出厂产品都应附有质量证明书(包括：产品名称、产品等级、生产厂名、厂址、批号和生产日期、标准编号等)，硫磺进厂后，定期对硫磺进行抽验检验，要求含纯高于99%。

随着公司吹溴生产能力不断壮大，在吹溴生产中二氧化硫气体制备及输送过程存在的问题也日益突出，2017年吹溴项目试生产过程中，二氧化硫供应系统频繁出现管道堵塞的情况，因二氧化硫供应系统问题出现8次停车现象，造成87 h非正常停车，严重制约着吹溴生产的稳定运行。

3 二氧化硫供应系统故障分析

(1)二氧化硫管道内酸液积聚多，排放不畅。

硫磺炉产生的高温二氧化硫气体直接进入洗气塔用水喷淋进行冷却洗涤，在冷却的过程中，大量水汽随着二氧化硫气体夹带入管道中，由于二氧化硫管线长，水汽在管道内凝结成酸性液体，酸液排放不畅导致二氧化硫气体流通受阻。

(2)硫磺燃烧不充分导致升华硫堵塞管道。

硫磺和氧气燃烧反应产生二氧化硫气体，理论上硫磺和氧气充分燃烧的质量比是1 ∶1，即加入硫磺炉内硫磺量和空气量存在一定关系。实际生产中，岗位操作人员对硫磺的加入量的调整和风量的调整有偏差，或者硫磺炉空气鼓入系统出现问题，岗位人员无法及时调整相应参数进行补救，导致鼓入的空气量不能满足硫磺燃烧的空气需求量，硫磺在硫磺炉内不能完全燃烧，多余的硫磺在高温下升华，在硫磺炉出口烟道及洗气塔喷头处遇冷形成胶状物堵塞管道，造成二氧化硫气体输送不畅，尤其是烘炉后，添加硫磺过程中，硫磺下料量与风量不匹配，容易造成升华硫的产生。

4 解决措施

(1)排放二氧化硫管道酸液。

苦卤吹溴生产的二氧化硫供应系统中，二氧化硫输送管道排布不合理，拐弯低洼处是存酸死角，不利于排酸，将此处管道改造为倾斜设置，改变二氧化硫管道走向，使管线布局走向更加合理，便于酸液排放。

初级水吹溴生产的二氧化硫供应系统中，将二氧化硫所有排酸管道引入5号洗气塔中部，排酸阀门处于常开状态，利用高度差可长期排酸。

(2)减少二氧化硫管道酸液产生量。

在硫磺炉尾部烟道安装套管进行换热，冷却二氧化硫气体，使其进入洗气塔进口时温度由60 ℃降至45 ℃，大大降低进入洗气塔的二氧化硫气体的温度，减少二氧化硫气体在洗气塔冷却时夹带水汽，降低二氧化硫管道中酸液产生量。

(3)规范操作规程。

启动溴素生产前，先烘硫磺炉，首先打开硫磺炉侧面助燃物投料孔，向炉内投入一定量木柴之后向炉内投入火源引燃木柴。启动罗茨风机，保持风量90 m3/h持续添加木柴直至木炭高度达到视镜的1/2，火炭达到视镜1/2时快速封闭助燃物投料孔，待硫磺炉炉尾温度达到50 ℃时，向螺旋喂料机内投入硫磺，螺旋初始转速调整为3.5 r/min，罗茨风机

风量控制在140 m3/h，启动吹吸塔组引风机。螺旋转速每30 min提高0.1 r/min，直至转速达到正常生产要求，同时要根据硫磺加入量调整鼓风量，正常生产时每小时测量一次炉尾温度和洗气塔进气温度，保证洗气塔喷淋正常，塔体温度不超过60 ℃。

正常操作注意事项：提转过程中不得缩短调速间隔时间或增大转速调整幅度。提转时要注意冷却液颜色，若出现胶状物，马上将螺旋转速降低1 r/min，并在20 min后清理冷却器及循环冷却泵。

(4)加粗二氧化硫输送管道直径。

通过同行业对标发现，相同的处理能力，同行业的二氧化硫输送管道都较粗。鉴于频繁出现二氧化硫管道堵塞的现象，公司对二氧化硫玻璃钢管道进行加粗改造，将原来DN150玻璃钢管道改为DN250玻璃钢管道。

(5)生产过程中的控制。

生产过程中，岗位操作人员除了执行操作规程外，还应通过观察孔了解硫磺进入硫磺炉后然后状态，这主要是培养岗位人员的经验水平。尤其是在每年5月、6月份天气气温较高、盐田蒸发量高、制盐工区需水量高的时机，会导致溴素生产负荷加大，同时影响硫磺炉负荷增加，此阶段更需凭借经验观察炉膛内火焰状态来调整下料量和风量。

(6)加强原材料质量要求，硫磺含纯必须在99%以上，灰分小于0.2%，灰分大、沉降物多易堵管，同时会导致硫磺单耗增加，因此，在采购合同注明含纯，按要求采购，抽检含纯。

(7)加强设备点检。

结合设备检修频率制定检修周期，每月定期检查并清理洗气塔喷头1次、洗气塔冷却器1次、二氧化硫管道1次，硫磺螺旋变频给料器轴套每3个月检查一次，每半年更换一次，确保装置处于良好状态。

(8)加强职工培训，注重职工素质提升。

企业的生产主体是车间，车间管理的关键是职工培养，加强车间职工的技术培训，提升职工专业技能和责任心培养，使每一位职工都能熟练掌握本岗位的操作技能，成为岗位专家。

5 结束语

公司吹溴项目自2017年试生产运行2 a，发现二氧化硫制作系统是制约溴素生产的关键部位，通过对硫磺炉下料量与风量的跟踪，已经基本摸索出了其中的规律，通过积累数据、量化指标，将其完善到操作规程中，加强对岗位操作人员的培训教育，使其了解硫磺的基本性质、设备的维护保养、下料量与风量的关系等。

通过摸索，在2018年下半年的吹溴生产中，公司溴素生产中二氧化硫供应系统运行基本稳定，未出现二氧化硫管道堵塞的现象，通过以上措施的实施，有效地改善了二氧化硫管道堵塞的情况。