一種過熱硫蒸氣制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及硫磺氣化【技術領域】，具體公開了一種過熱硫蒸氣制造工藝，采用分段加熱氣化，首先在熔硫槽中間接加熱熔化固體硫磺得到液態硫磺，然后使液化后的硫磺依次流經：液硫加熱器、氣化器和過熱器，與熱煙氣逆流換熱，逐漸加熱、氣化至過熱狀態，得到過熱硫蒸氣。本發明得到過熱硫蒸氣的時間短，硫蒸氣氣化速率穩定，設備材質要求低，可實現工業化連續生產，該工藝高效、安全、環保與節能。
【專利說明】一種過熱硫蒸氣制造工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于硫磺氣化【技術領域】，特別涉及一種過熱硫蒸氣制造工藝。
【背景技術】
[0002]硫磺是一種常用的工業原料，硫磺除了用于制硫酸，還可用于橡膠、造紙、醫藥、火柴、農藥、漂白劑等工業。硫磺在工業上的應用常常需要制成過熱硫蒸氣后再使用，而目前過熱硫蒸氣的制造還沒有較完善成熟的裝置。比較常見的是不溶性硫磺工業采用的簡易的電加熱氣化裝置或者是“燒開水式”的氣化裝置。
[0003]電加熱氣化裝置是采用電阻絲直接加熱液體硫磺，該工藝對于設備材質要求極高。究其原因有二，其一硫磺本身具有極強的腐蝕性；其二硫磺與電阻絲直接接觸部分溫度遠高于其他部分，更容易與設備發生副反應，形成焦灼污垢，降低傳熱效率。所以該方法總體的氣化效率低，能耗高。同時又因為加熱電阻絲價格也較為昂貴，進一步加大了該方法的生產成本，使之難以大規模的應用于硫磺氣化生產。
[0004]“燒開水式”的氣化裝置是一種間接加熱釜，使用煤炭或天然氣等有機燃料在釜底加熱，由金屬材料的釜體傳熱將其中的固態或液態硫磺加熱氣化。該方法同樣存在以下問題:氣化速率不穩定，設備材質要求高，壽命短，易堵塞等。究其原因:“燒開水式”的氣化裝置是將加熱釜中全部硫磺加熱液化再氣化，整個加熱過程必須將全部的硫磺一起加熱至氣化，存在氣化速率的滯后性；當需要快速增加硫磺蒸氣供應量時，硫磺氣化速度難以快速達到目標值，必須等待加熱釜緩慢加熱；而當生產工續需要減少硫磺蒸氣供應量的時候，硫磺氣化車間直接減少對加熱釜的釜底加熱量，這時還需要等待加熱釜中已經被加熱至沸騰的硫磺逐漸降溫減少硫磺氣化量，使得硫磺氣化速度與生產車間需要的硫磺蒸氣量的難以達到良好的協調，增加了硫磺氣化車間的操作難度。同時，又由于加熱釜本身同時既要承載硫磺氣化前的重量，又受到釜底燃料的高溫作用，總體上并沒有解決電加熱裝置的缺陷，同樣容易發生副反應，產生焦灼污垢，損壞設備。
[0005]現在尚未見到有關于工業化大規模生產過熱硫蒸氣的方法的報道,亟需一種高效的過熱硫蒸氣的生產工藝。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種穩定性好、氣化效率高、設備使用壽命長的過熱硫蒸氣制造工藝。
[0007]為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案:
一種過熱硫蒸氣制造工藝，采用分段加熱氣化技術，首先在熔硫槽中間接加熱熔化固體硫磺得到液態硫磺，然后使硫磺依次流經設置在氣化爐中的:液硫加熱器、氣化器和過熱器，與氣化爐中的熱煙氣形成逆流換熱，硫磺逐漸加熱、氣化至過熱狀態，得到過熱硫蒸氣。
[0008]先將硫磺整體熔化成液流，再將其進行進一步的加熱至氣化、至過熱。避免了直接將固體硫磺加熱液化至氣化時硫磺與電阻絲/加熱釜底高溫介質接觸部分局部溫度過高，整體受熱不均的缺陷。所述液硫加熱器、氣化器和過熱器設置在氣化爐內，硫磺從管程流動，熱煙氣在液硫加熱器、氣化器和過熱器殼程加熱。液態硫磺被送入液硫加熱器，然后流經氣化器和過熱器，分數次與熱煙氣逆流換熱。在各個環節硫磺與不同溫度的熱煙氣換熱，保證硫磺加熱過程中整體的溫度保持穩定。最重要的是當需要快速提高硫磺蒸氣供應量時，可以增加液硫泵的輸送量，然后加大熱煙氣流量，達到快速提高硫磺蒸氣供應量的目的；相應的當需要減少硫磺蒸氣供應量時，直接減少液硫泵和熱煙氣的流量，即可快速減少硫磺蒸氣供應量的目的。總體上，達到了快速調節硫磺蒸氣供應量的效果。
[0009]具體來說本發明的過熱硫蒸氣制造工藝，包括以下步驟:
1、固體硫磺在熔硫槽中被加熱至120~150°C,得到液體硫磺；
2、熔硫槽內的液體硫磺經液硫泵喂入液硫加熱器，與氣化爐內熱煙氣進行換熱得到300-400°C的加熱液硫；
3、加熱液硫進入氣化器與氣化爐內熱煙氣間接換熱氣化，得到450-500°C的硫蒸氣；
4、硫蒸氣進入過熱器與氣化爐內熱煙氣間接換熱得到600-700°C的過熱硫蒸氣；
所述液硫加熱器、氣化器、過熱器設置在氣化爐內，氣化爐內熱煙氣與硫磺形成逆流換
熱。控制好液硫泵泵送速度，即可穩定各個環節硫磺的流動速度，保證硫磺達到相應的溫度后再進入下一環節加熱，防止硫磺在同一階段出現過大的溫差提高加熱效率，也有效的減少了副反應的發生及設備的腐蝕。由于各個環節硫磺溫度穩定，再根據不同的溫度條件選擇不同的材料，大大的提高了系統的穩定性；其次液硫在加熱、氣化、過熱等階段快速換熱，在加熱設備中停留時間較短，提高了熱轉換率，減少了硫蒸氣對于設備的腐蝕；所以本發明方法是一種穩定性好，轉化率高，安全、高效的過熱硫蒸氣的制造工藝。
[0010]由于控制了各段的流量、溫度及硫磺進入各階段的時機，可以使硫磺在加熱到相變(固一液一氣)轉化的完成后立即被送入下一環節，最終確保各環節的加熱器中硫磺以盡量高的單一形態被預熱，防止在同一元件中形成多相區，進而保證過熱硫磺制造中硫磺對設備產生的腐蝕最小化，做到高效、安全、環保。
[0011]進一步,上述過熱硫蒸氣制造工藝中，固體硫磺在熔硫槽中被加熱是用飽和水蒸氣間接換熱。所述水蒸氣可以是過熱水蒸氣。本發明方法分部采用水蒸氣、熱煙氣與硫磺逆流換熱，針對不同溫度下的硫磺使用不同的熱源，水蒸氣溫度通常為10(T20(TC，正適于加熱熔化硫磺，而熔化硫磺的溫度不會過高，不發生副反應。其次，水蒸氣的比熱容很大，可以有效的降低管道中輸送熱介質的能耗。
[0012]上述過熱硫蒸氣制造工藝中，將固體硫磺加熱至120-150°C得到的是低粘度液體硫磺，低粘度液體硫磺可以用液硫泵連續穩定喂入到液硫加熱器；低粘度液體硫磺在液硫加熱器中被加熱成300-400°C的低粘度加熱液硫，低粘度加熱液硫可以連續穩定進入氣化器；分段加熱液硫有效避開高粘度液硫在管道中運行，減小系統阻力，使得生產過程穩定可靠。
[0013]過熱硫蒸氣制造工藝中，液體硫磺在加熱、氣化、過熱過程中與熱煙氣逆流間接換熱，充分利用熱能，從而節約能源。
[0014]進一步，上述過熱硫蒸氣制造工藝中，熱煙氣為各種燃料燃燒形成的熱煙氣或者工業裝置的余熱尾氣。
[0015]進一步，上述過熱硫蒸氣制造工藝中，硫磺在不同溫度段，根據溫度和腐蝕特性設備選用相應的材質，可以延長設備使用壽命，節約投資。
[0016]進一步，在氣化爐內，熱煙氣的進口旁設置有天然氣噴頭，噴出天然氣燃燒，輔助加熱使熱煙氣具有更高的熱能。當熱煙氣的流量不足或溫度不夠的時候，開啟天然氣噴頭，燃燒天然氣進行加熱。天然氣在氣化爐內燃燒，熱量全部被熱煙氣吸收，利用率高，且更加容易控制熱煙氣的溫度，保證出口處排出的過熱硫蒸氣達到目標溫度值。優選的，還增設一個空氣噴嘴，協助噴射空氣助燃，更優選增設氧氣噴嘴，直接補充氧氣使天然氣充分燃燒。
[0017]本發明同時還提供了一種實施上述工藝用于制造過熱硫蒸氣的裝置。
[0018]一種制造過熱硫蒸氣的裝置，包括熔硫槽、液硫泵、液硫加熱器、氣化器、過熱器和氣化爐；所述液硫泵設置在熔硫槽內；液硫加熱器、氣化器和過熱器從上至下的設置在氣化爐內；液硫泵出口與液硫加熱器相連，液硫加熱器與氣化器相連，氣化器與過熱器相連，過熱器的出口設置在氣化爐外；氣化爐底部或側面設有熱煙氣入口，氣化爐頂部設有尾氣排出口。
[0019]設備運行時，固體硫磺在熔硫槽內被加熱液化至120_150°C，液化后的硫磺被液硫泵送入氣化爐內的液硫加熱器中被加熱至300-400°C，然后流入氣化器，在氣化器中氣化為450-500°C硫蒸氣，然后硫蒸氣進入到過熱器中，被加熱得到600-700°C的過熱硫蒸氣。熱煙氣進入氣化爐后，向上流動與硫磺形成逆流，先后與過熱硫蒸氣、硫蒸氣、液態硫磺換熱，熱煙氣的熱量被充分交換至硫磺中，最后經過充分換熱的熱煙氣尾氣從頂部尾氣排出口釋放排出。本發明設備簡單實用，使用過程容易控制，效能極高。
[0020]進一步，在熱煙氣入口旁設置天然氣噴頭，通過燃燒天然氣對熱煙氣進行加熱，當熱煙氣的溫度或流量達不到生產需要時，開啟天然氣噴頭，對熱煙氣加熱。優選的，在天然氣噴頭旁設一空氣或氧氣 噴動，輔助天然氣燃燒。
[0021]與現有技術相比，本發明的有益效果:本發明提供的過熱硫蒸氣制造工藝，采用熱煙氣與硫逆流換熱，熱煙氣熱量利用率可達70%以上，在生產過程中充分利用熱能，氣化效率高。本發明提供的過熱硫蒸氣制造工藝，生產過熱硫蒸氣步驟簡單，氣化產生過熱硫蒸氣的速率穩定，過熱硫蒸氣溫度波動小，適用工業化生產對于硫蒸氣的各種要求。本發明提供的過熱硫蒸氣制造工藝，設備材質要求不高，氣化設備使用壽命可達一年以上，遠超同期使用的其它類型的硫磺氣化設備。
[0022]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為本發明裝置系統示意簡圖。
[0023]圖中標記:1-固體硫磺，2-熔硫槽，3-液硫泵，4-尾氣，5-液硫加熱器，6_氣化器，7-過熱器，8-過熱硫蒸氣，9-氣化爐，10-熱煙氣。
【具體實施方式】
[0024]下面結合試驗例及【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發明內容】
所實現的技術均屬于本發明的范圍。
[0025]實施例1
在圖1所示裝置中，固體硫磺I在熔硫槽2內與水蒸氣間接換熱熔化為130±10°C的液體硫磺；液體硫磺經液硫泵3喂入液硫加熱器5,液體硫磺在液硫加熱器內與氣化爐9內天然氣燃燒產生的熱煙氣間接換熱被加熱成330±10°C的加熱液硫；加熱液硫進入氣化器6，加熱液硫在氣化器內與氣化爐內天然氣燃燒產生的熱煙氣間接換熱氣化為480±10°C的硫蒸氣；硫蒸氣進入過熱器7，硫蒸氣在過熱器內與氣化爐內天然氣燃燒產生的熱煙氣間接換熱被加熱成600-650°C的過熱硫蒸氣8，過熱硫蒸氣做為產品輸送至各種用氣裝置。天然氣燃燒產生的熱煙氣10在氣化爐內經過熱、氣化、加熱三步換熱后形成尾氣4排放，與硫磺氣化過程形成逆流，在逆流過程中完成充分有效換熱。
[0026]實施例2
如附圖1工藝流程圖所示，固體硫磺在熔硫槽中與飽和水蒸氣間接換熱被加熱至120~150°C，得到液體硫磺。熔硫槽內的液體硫磺經液硫泵喂入液硫加熱器，與氣化爐內天然氣燃燒產生的熱煙氣進行間接換熱得到350-400°C的加熱液硫。加熱液硫進入氣化器與氣化爐內天然氣燃燒產生的熱煙氣間接換熱氣化，得到450-500°C的硫蒸氣。硫蒸氣進入過熱器與氣化爐內天然氣燃燒產生的熱煙氣間接換熱得到650-700°C的過熱硫蒸氣。
[0027]固體硫磺I在熔硫槽2內與水蒸氣間接換熱熔化為液體硫磺；液體硫磺經液硫泵3喂入液硫加熱器5，液體硫磺在液硫加熱器內與氣化爐9內天然氣燃燒產生的熱煙氣間接換熱被加熱成加熱液硫；加熱液硫進入氣化器6，加熱液硫在氣化器內與氣化爐內天然氣燃燒產生的熱煙氣間接換熱氣化為硫蒸氣；硫蒸氣進入過熱器7，硫蒸氣在過熱器內與氣化爐內天然氣燃燒產生的熱煙氣間接換熱被加熱成過熱硫蒸氣8，過熱硫蒸氣做為產品輸送至各種用氣裝置；天然氣燃燒產生的熱煙氣10在氣化爐內經過熱、氣化、加熱三步換熱后形成尾氣4排放。
[0028]實施例3
如附圖1工藝流程圖中 ，固體硫磺在熔硫槽中與飽和水蒸氣間接換熱被加熱至120± 10°C，得到液體硫磺；熔硫槽內的液體硫磺經液硫泵喂入液硫加熱器，與氣化爐內回轉窯尾氣進行間接換熱得到300-350°C的加熱液硫；加熱液硫進入氣化器與氣化爐內回轉窯尾氣間接換熱氣化，得到450-500°C的硫蒸氣；硫蒸氣進入過熱器與氣化爐內回轉窯尾氣間接換熱得到600-650°C的過熱硫蒸氣。
[0029]固體硫磺I在熔硫槽2內與水蒸氣間接換熱熔化為液體硫磺；液體硫磺經液硫泵3喂入液硫加熱器5，液體硫磺在液硫加熱器內與氣化爐9回轉窯尾氣間接換熱被加熱成加熱液硫；加熱液硫進入氣化器6，加熱液硫在氣化器內與氣化爐內回轉窯尾氣間接換熱氣化為硫蒸氣；硫蒸氣進入過熱器7，硫蒸氣在過熱器內與氣化爐內回轉窯尾氣間接換熱被加熱成過熱硫蒸氣8，過熱硫蒸氣做為產品輸送至各種用氣裝置；回轉窯尾氣10在氣化爐內經過熱、氣化、加熱三步換熱后形成尾氣4排放。
[0030]實施例4
如附圖1工藝流程圖中，固體硫磺在熔硫槽中與飽和水蒸氣間接換熱被加熱至150±5°C，得到液體硫磺；熔硫槽內的液體硫磺經液硫泵喂入液硫加熱器，與氣化爐內回轉窯尾氣進行間接換熱得到350-400°C的加熱液硫；加熱液硫進入氣化器與氣化爐內回轉窯尾氣間接換熱氣化，得到450-500°C的硫蒸氣；硫蒸氣進入過熱器與氣化爐內回轉窯尾氣間接換熱得到650-700°C的過熱硫蒸氣。
[0031]固體硫磺I在熔硫槽2內與水蒸氣間接換熱熔化為液體硫磺；液體硫磺經液硫泵3喂入液硫加熱器5，液體硫磺在液硫加熱器內與氣化爐9內回轉窯尾氣間接換熱被加熱成加熱液硫；加熱液硫進入氣化器6，加熱液硫在氣化器內與回轉窯尾氣間接換熱氣化為硫蒸氣；硫蒸氣進入過熱器7，硫蒸氣在過熱器內與氣化爐內回轉窯尾氣間接換熱被加熱成過熱硫蒸氣8，過熱硫蒸氣做為產品輸送至各種用氣裝置；熱煙氣10在氣化爐內經過熱、氣化、加熱三步換熱后形成尾氣4排放。
[0032]對比例I
采用簡易的電加熱氣化裝置生產硫磺蒸氣，裝置的結構為一個熔硫槽連接著一個帶加熱電阻絲的釜式加熱器，換熱方式為電阻絲對液硫和氣化后的氣硫直接加熱。加熱過程為固體硫磺在熔硫槽融化后送入釜式加熱器中，在電阻絲的電加熱下液硫直接升溫氣化，然后電阻絲繼續對氣化的硫磺進行升溫。這種氣化裝置消耗電能，能耗成本為熱煙氣6倍以上，氣化所得硫蒸氣溫度在500°C ^550°C。電阻絲成本高昂。
[0033]對比例2
采用“燒開水式”的氣化裝置生產硫磺蒸氣，裝置的結構為一個簡單的釜式加熱器，底部為熱煙氣直接加熱。加熱過程為燃料燃燒后熱煙氣直接對加熱釜中的固體硫磺進行換熱，硫磺的液化、氣化和升溫都在釜中進行。這種氣化裝置熱煙氣利用率不足30%，氣化所得硫蒸氣溫度低，不高于50 (TC。加熱釜腐蝕嚴重，設備使用壽命不足30天。
【權利要求】
1.一種過熱硫蒸氣制造工藝，采用分段加熱氣化，首先在熔硫槽中間接加熱熔化固體硫磺得到液態硫磺，然后使液化后的硫磺依次流經設置在氣化爐中的:液硫加熱器、氣化器和過熱器，與氣化爐中的熱煙氣形成逆流換熱，硫磺逐漸加熱、氣化至過熱狀態，得到過熱硫蒸氣。
2.如權利要求1所述過熱硫蒸氣制造工藝，其特征在于，包括以下步驟: 1)固體硫磺在熔硫槽中被加熱至120~150°C,得到液體硫磺； 2)熔硫槽內的液體硫磺經液硫泵喂入液硫加熱器，與氣化爐內熱煙氣進行換熱得到300-400°C的加熱液硫； 3)加熱液硫進入氣化器與氣化爐內熱煙氣間接換熱氣化，得到450-500°C的硫蒸氣； 4)硫蒸氣進入過熱器與氣化爐內熱煙氣間接換熱得到600-700°C的過熱硫蒸氣。
3.如權利要求1或2所述過熱硫蒸氣制造工藝,其特征在于，固體硫磺在熔硫槽中被加熱是用飽和水蒸氣間接換熱。
4.如權利要求1或2所述過熱硫蒸氣制造工藝，其特征在于，熱煙氣為各種燃料燃燒形成的熱煙氣或者工業裝置的余熱尾氣。
5.如權利要求1或2所述過熱硫蒸氣制造工藝,其特征在于,液體硫磺在加熱、氣化、過熱過程中與熱煙氣逆流換熱。
6.如權利要求2所述過熱硫蒸氣制造工藝，其特征在于，在氣化爐內，熱煙氣的進口旁設置有天然氣噴頭。
【文檔編號】C01B17/02GK103803505SQ201410089886
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月12日 優先權日:2014年3月12日
【發明者】鐘顯剛, 鮮云芳, 黃濤, 羅萬林, 張勇, 黃彥龍, 胡偉, 韓道俊, 王新剛, 楊校鈴 申請人:四川宏達股份有限公司