浅谈硫黄回收装置液硫夹套伴热蒸汽设计

刘红军 孙克祥 闫东军

摘要∶含硫天然气处理厂硫黄回收装置液硫夹套伴热蒸汽设计中，伴热蒸汽应遵循"一对一，高进低出，只串不并"的原则。但项目设计中，常出现"一对多，低进高出，多分支并聯" 等伴热蒸汽布置方式，造成夹套伴热蒸汽分配不均，出现伴热死区，液硫管线伴热效果差，无法维持正常温度从而导致液硫流动性差甚至凝固堵塞管线的情况。结合项目设计及施工，总结出推荐的夹套伴热蒸汽布置形式，为夹套伴热蒸汽的设计和老旧装置液硫管线改造及保证液硫管线安全平稳运行提供参考。

关键词∶液硫：夹套伴热：蒸汽

1前言

针对国内外硫黄回收装置液硫夹套伴热蒸汽的设计进行总结，提出推荐的夹套伴热蒸汽布置形式，为液硫夹套伴热蒸汽的设计提供参考。

2常见夹套伴热蒸汽设计错误

现场环境、夹套伴热设计及保温设计与施工是维持液硫正常运行温度的重要因素。而夹套伴热蒸汽设计的合理性直接关系到液硫管线能否正常运行。目前，常见的夹套伴热蒸汽设计有下列几种情况。

2.1多分支并联，蒸汽低进高出

国内某炼厂硫黄回收装置液硫脱气泵夹套伴热蒸汽布置见图1。

2.1.1脱气泵液硫出口管线夹套伴热蒸汽 Ls（01） 分别在2台泵出口处引人，汇合到总管后，分2组疏水收集凝液，sC（01） 设置在液硫回流口，另一组疏水去脱气池。

2.1.2脱气泵本体单独设置伴热 Ls（02） 与 sC（02） 及 Ls（03） 与 sC（03）。

2.1.3脱气泵液硫进口管线夹套伴热蒸汽Ls（04） 分别在泵人口处引人，汇合到总管后，在液硫池出口处疏水 sC（04）。

图2哈萨克斯坦某天然气净化厂液硫管线夹套伴热蒸汽布置图该伴热设计存在如下问题。

第一，台泵出口夹套伴热从管线低点接人，蒸汽并联到总管，总管与单台泵出口的夹套伴热蒸汽不能切断。

第二，台泵进口夹套伴热蒸汽并联到总管，总管与单台泵进口的夹套 伴热蒸汽不能切断。

第三，泵进、出口夹套伴热蒸汽没有独立设阀，进、出口夹套伴热蒸 汽不能切断，泵进、出口管线夹套伴热蒸汽成一个系统，检修设备需要拆 装管线，伴热蒸汽无法单独切断。

第四，压力表根部阀伴热蒸汽与液硫管的伴热蒸汽呈并联布置，压力计分支是伴热死区，运行后末端液硫凝固。

2.2蒸汽与凝结水成"一对多"设计

哈萨克斯坦某天然气净化厂硫黄回收装置液硫外输泵夹套伴热蒸汽布置见图2。

2.2.1伴热蒸汽从外输切断总阀进 Ls（01），分别在回流阀前 sC（01）、A 泵液硫出口 sC（04） 及 B 泵液硫出口 sC（05） 处疏水。

2.2.2回流切断阀引人蒸汽 Ls（04） 供液硫回流管线伴热。

2.2.3泵本体单独设置伴热蒸汽 Ls（02） 与 sC（02） 及 Ls（03） 与 sC（03）。 由于 Ls（01） 到 sC（01） 路径最短，蒸汽阻力降小，大量蒸汽流向sC（01），2台泵出口液硫管线伴热效果差，不能维持正常温度。运行时需要关闭总管疏水 sC（01） 切断阀和 B 泵出口 sC（05） 切断阀来保证 A 泵出口液硫管线的伴热效果。切换泵时需要提前打开 B 泵出口 sC（05） 切断阀并适当调节 A 泵出口 sC（04） 切断阀开度。操作繁琐且很难控制，在紧急状态下不能启用备用泵，存在很大的安全隐患。

3改进措施

针对上述设计问题，结合设备、管线、阀门布置情况及操作运维要求，对夹套伴热蒸汽设计进行优化设计。

3.1分系统伴热，蒸汽高进低出

优化国内某炼厂硫黄回收装置夹套伴热蒸汽布置。

3.1.1修改去脱气管线走向，脱气阀靠总管，管线步步低去脱气池。

3.1.2以泵进、出口液硫切断阀为界，将伴热系统分为：泵本体伴热（泵进口切断阀到泵管线+ 泵+ 泵出口管线到出口切断阀），泵出口总管伴热，泵进口总管伴热及脱气管线伴热四个系统。

3.1.3各伴热系统设置独立的蒸汽切断阀和疏水阀组。

3.1.4蒸汽与凝结水一对一

优化哈萨克斯坦某天然气净化厂液硫管线夹套伴热蒸汽优化布置。

3.1.5总管夹套伴热蒸汽 Ls（01） 和疏水 sC（01） 位置保持不变。

3.1.6液硫回流管线夹套伴热伴热蒸汽 Ls（04） 位置保持不变。

3.3.3泵出口切断阀靠近总管，将泵本体伴热蒸汽 Ls（02），Ls（03） 改到泵出口切断阀上，供泵出口管线伴热后串联泵本体伴热，从泵本体疏水出 口引出 sC（02），sC（03）。

4夹套伴热蒸汽布置设计要领

夹套伴热蒸汽的布置应结合设备、管线、阀门布置情况及操作运维要求，将设备、管线及阀门分成相互独立的伴热系统。系统与系统间应互不干涉，一个系统内的蒸汽与凝结水应做到"一对一"，设备、管道及阀门伴热蒸汽应串联布置。系统划分时，应尽量利用设备、阀门、法兰作为分界点，系统内管线盲端应尽量少且短，避免伴热死区。一个系统内蒸汽应 从高点引人，跨接线应从管道低点接出再回到下游管道高点或侧面。管道上的压力表根部阀与总管蒸汽应串联，避免就近总管开口再回总管形成并联，出现伴热死区。多分支管系，分支切断阀宜靠近总管布置以便以切断 阀为界划分伴热系统，避免分支出现伴热死区。带旁路调节阀组存在伴热蒸汽并联的情况，应考虑在调节阀前第一道切断阀的伴热蒸汽跨接线和旁路切断阀伴热蒸汽跨接线上增加阀门，通过调节或关闭阀门来控制调节阀和旁路的蒸汽分配。

参考文献：

[1]王遇冬.郑欣.天然气处理原理与工艺（第三版）[M]. 中国石化出版社，2016，162-164.

[2]朱群芳.硫磺回收装置液硫管道夹套伴热系统的设置[J].硫酸工业，2016，（002）：62-65.