液态硫磺储运设计要点概述

张贺飞 曾龙 仇诗其

摘 要：根据某实际设计项目，概述液硫储运设计要点。希望对相关工作提供参考。

关键词：液硫；储运；设计要点；概述

硫磺储运主要目的是工业制硫酸，而用于制酸的硫磺必须是液态的，因此，液硫储运相比固态硫磺储运，液硫可以直接用于制酸，有利于缩短硫磺制酸工艺步骤，节省成本，降低能耗。文章結合某实际项目，概述液态硫磺储运设计要点。

1 液硫储运优点

液硫储运硫磺的来源是地下熔硫，经过管道输送到运输槽船或槽车，全程保温运输到用地储存使用，相比固态硫磺储运，液硫储运有以下优点：管道输送，储罐储存，储运过程便捷高效；液硫储运过程封闭保温，可有效避免杂质引入，既利于达到GB/T2449对硫磺品质的要求，又利于减少储运过程损失；固态硫磺储运既易产生易爆粉尘，又可能产生摩擦静电，存在较大的安全隐患，液硫储运过程不产生粉尘，通过合适管径的输送管道，又能避免静电，因此液硫储运更安全。

2 液硫储运设计要点

2.1 储运温度

硫磺有多种形式的同素异形体：低于95.4℃的称为α-硫，属斜方晶系，称斜方晶硫，又称正交晶硫；95.4～118.9℃的称β-硫，属单斜晶系，称单斜晶硫；正交晶硫在95.4℃转变为单斜晶硫。118.9～159℃的硫磺为液态，大部分为环状的Sb分子，称为γ-硫。

160℃以下液硫的粘度如图1，由于液体硫磺的粘度随温度的变化较大，在生产中，为了保证液体硫磺具有良好的流动性，一般将温度控制在135～145℃。

2.2 液硫输送

2.2.1 输送设备

装卸臂广泛用于液硫装卸船，相比较软管，装卸臂卸船使用方便、环保、技术成熟，全球绝大部分装卸液硫的码头都采用装卸臂。装卸臂需用蒸汽保温，目前一般要求配备ERC（紧急脱离装置）。工作时将臂伸出， 使装卸臂管口法兰与船上的管口法兰对正，用快速连结器将两个法兰卡牢。装卸完毕后将臂收回，排净臂内液硫。

离心泵是最主要的液硫输送动力设备，根据储罐类型的不同，分为立式泵和卧式泵两种，地上储罐用卧式，地下罐用立式泵。卧式离心泵（API610）流量可达300～400m3/h，一般采用机械密封，并用0.35MPa饱和蒸汽对泵进行保温。卧式离心泵也可采用磁力泵（API685），目前可用于生产的液硫用磁力泵流量可达120m3/h，扬程可达41m。立式泵则不需机械密封，但需对泵轴通0.35MPa饱和蒸汽保温。

液硫过滤设备主要有板框过滤机和篮式过滤器两种，板框过滤机国内产品已普遍生产，而篮式过滤器只能靠进口。板框过滤机一般用于固态硫磺溶解后的过滤，主要过滤固态硫磺中的杂质以及为中和酸而产生的盐等。篮式过滤器主要用于过滤含杂质较少的液硫，滤芯采用可抽换式玻璃纤维棒，根据过滤能力的不同，采用相对应的纤维棒数，进出口压差为0.02～0.2MPa。

2.2.2 输送管道

液硫管道运输压力下流速1.1～1.5m/s，最大1.8m/s；重力下流速0.4～0.8m/s。液硫管道应有不小于4/1000的坡度，低点设排液口，以利于管道排净，防止液硫凝结堵塞管道。

液硫输送一般采用夹套管，夹套中通入饱和蒸汽以维持输送温度135～145℃。夹套管有全夹套式和半夹套式。全夹套式管道所有管件采用夹套保温，保温效果好，但现场施工灵活度差，漏点多。半夹套式管道跨接部不设夹套，几乎不存在漏点，现场安装也方便。SEI要求液硫管道变向地方需使用十字接头，以利于拆卸检修。

一种新型的专门用于液硫输送的专利产品（CSI）目前正在推广，如图2。

此种管道无漏点，导热效率高，安装方便，缺点是属于专利产品，价格昂贵，维修成本高。

2.3 液硫储存

液硫储罐有地上式和地下式两种，地下式包括半地下式。地下式液硫池一般用于固态硫磺熔融的储存及静置沉淀，材质可选用碳钢或混凝土。液硫池与熔硫池连接，熔硫由熔硫池溢流至液硫池，静止后泵送至下一工段。液硫池四周设耐腐蚀保温砖，池内管道与空气面接触的部分需采用用不锈钢，盖顶设保温盘管。液硫池热损失主要依靠插入液面以下的加热盘管补偿，经实践验证，传热系数可达58W/（m2·K）。地上罐是储存液硫的主要方式，一般为常压拱顶罐，材质为碳钢。与地下罐类似，地上罐顶部、底部、液硫液面以下都需设保温盘管，来补偿热损失，罐内管道在气液接触面处需采用不锈钢材质（316或316L）；值得注意的是，液硫操作温度为140℃左右，因此罐底基础需耐此温且有保温设计。考虑到倒灌，一般从灌顶进料，进料管设破真空管。为便于罐清空，可以将罐底设计成2%坡度坡向出口管嘴一侧。液硫进出罐管嘴需设计成夹套管嘴，以防止液硫凝结。液硫储罐一般采用蒸汽消防，罐内设消防用气体和温度传感器，消防事故发生时，传感器发出警报并联锁开启灭火蒸汽阀门，蒸汽冲破爆破片进入液硫储罐灭火。

3 结束语

液硫储运发展多年，工艺成熟，运行稳定。作者结合某海外项目中的码头至后方罐区液硫储运设计，概述了液硫储运设计要点，对液硫储运设计有一定参考意义。

参考文献

[1]GB/T 2449.工业硫磺[S].

[2]赵增泰.液体硫磺的储存和运输[J].

[3]屠潞英.液态硫磺储罐的结构设计[J].

[4]虞钰初，等.硫酸工艺设计手册[M].