CN102642817A

CN102642817A - 用于三氧化硫生产中的余热熔硫装置及其工艺

Info

Publication number: CN102642817A
Application number: CN2012101178411A
Authority: CN
Inventors: 赵地顺; 康瑛鑫; 刘猛帅; 张立红; 汪学良; 杨述铭
Original assignee: HEBEI NALIXIN WASH AND CHEMICAL CO Ltd; Hebei University of Science and Technology
Current assignee: HEBEI NALIXIN WASH AND CHEMICAL CO Ltd; Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2012-04-21
Filing date: 2012-04-21
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明公开了一种用于三氧化硫生产中的余热熔硫装置及其工艺，其包括按工艺流程顺序连接的熔硫槽、过滤器、燃硫炉、超导热管余热回收器以及转化炉；所述超导热管余热回收器包括气体箱和设于气体箱上方的水箱，气体箱和水箱之间设有隔板，在气体箱内设有超导热管，超导热管向上穿过隔板后延伸至水箱内；气体箱的左右两侧分别设有进气口和出气口，水箱的左侧设有进水口、右侧设有第二蒸汽出口；第二蒸汽出口通过带变频调速风机的管路连接至熔硫槽的蒸汽进口，出气口连接至转化炉。本发明的超导热管余热回收器通过隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中不易发生泄露，导热效率高；采用本发明不仅减少废气排放，还降低了生产成本。

Description

用于三氧化硫生产中的余热熔硫装置及其工艺

技术领域

本发明涉及三氧化硫制备工艺，尤其是一种三氧化硫制备过程中余热利用的熔硫装置及其工艺，属于节能减排工艺领域。

背景技术

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐（简称AES）是一类重要的阴离子表面活性剂，具有良好的去污力，起泡力，耐硬水，无毒，且生物降解性能优良，主要应用于民用洗涤剂、洗衣液、餐具洗涤剂、个人清洁用品（如香波、浴液、洗手液）等领域，另外还可应用于工业清洗、农业、纺织、医药、石油、采矿及皮革等多种行业。近2~3年间，AES的生产主要以燃硫法为主，SO₃/空气作磺化剂，采用多管降膜式三氧化硫磺化反应装置经SO₃磺化剂进行硫酸酯化制得AEO₃硫酸酯，再用一定的烧碱溶液中和而成。采用SO₃作为硫酸化剂具有以下优点：活性高，价格低，易控制，产物中无机盐含量低。磺化剂SO₃在制备过程中可分为4个工序：熔硫、过滤、燃硫、转化。其中，从燃硫炉中出来的空气与SO₂混合气体的温度在650℃左右，体积浓度大约为7%（v/v）。在到达转化塔的催化剂床层前，SO₂气体需冷却到约430℃，即SO₂催化氧化为SO₃的最佳温度。SO₂的转化过程是强放热可逆反应，为了提高SO₂的转化率，其工艺流程中普遍采用4段转化装置，段与段之间采用冷却装置移走反应热。磺化反应需控制反应温度为50℃～55℃，其出口炉气也采取了冷却措施。

在实际工业化生产中，该工艺流程中的热量仅有1/4用于空气干燥器中硅胶的再生，大部分热量用冷空气或冷却水间接冷却放空浪费，利用率非常低。为保证社会经济的可持续发展和资源的最大限度利用，在一些发达国家已经提出了建立“循环型社会”的21世纪发展的重大战略目标，它关系到节能、资源综合利用以及生态环境保护等问题。

因此，迫切需要开发一种新型的余热利用装置以提高AES生产中的余热回收利用率，大力开展能源节约与资源综合利用, 这是企业降低成本，提高效益，增强竞争力的必然选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可提高热量利用率、减少废气排放并降低生产成本的用于三氧化硫生产中的余热熔硫装置及其工艺。

为解决上述技术问题，本发明所采去技术方案是：一种用于三氧化硫生产中的余热熔硫装置，其包括按工艺流程顺序连接的熔硫槽、过滤器、燃硫炉、转化炉，其关键技术在于：还包括设置于燃硫炉与转化炉之间的超导热管余热回收器；所述超导热管余热回收器包括气体箱和设于气体箱上方的水箱，所述气体箱和水箱之间设有隔板，在所述气体箱内设有超导热管，所述超导热管向上穿过隔板后延伸至水箱内；所述气体箱的左右两侧分别设有进气口和出气口，所述水箱的左侧设有进水口、右侧设有第二蒸汽出口；所述第二蒸汽出口通过带变频调速风机的管路连接至熔硫槽的蒸汽进口，所述出气口连接至转化炉。

上述水箱右侧位于第二蒸汽出口的下方设有第一排污口，所述气体箱的下部设有第二排污口。

本发明的余热熔硫工艺采用上述装置来完成，所述超导热管余热回收器进气口SO₂/空气混合气温度为600℃～650℃，体积浓度为7%（v/v）左右，控制出气口SO₂/空气混合气温度为420℃～430℃，体积浓度为7%（v/v）左右；将降温后的SO₂/空气混合气送至转化炉利用，将换热后产生的水蒸汽第二蒸汽出口送至熔硫槽用于熔融固体硫磺。

本发明的工作原理是：从燃烧炉输送出来的SO₂/空气混合气体直接输送到气-水型的超导热管余热回收器。高温混合气体水平进入超导余热回收器的一侧，然后冲刷超导热管下端，超导热管吸热后将热量导至上端，超导热管上端放热制备饱和蒸汽，输送至熔硫槽回用，高温混合气体经超导余热回收器吸热降温后从另一端送至转化炉利用。

采用上述技术方案后本发明所产生的有益效果在于：

1）本发明的安全可靠性高，超导热管余热回收器通过隔板使冷热流体完全分开，在运行过程中即使单根热管因为磨损、腐蚀、超温等原因发生泄露，不会发生冷热流体的混杂；由于采用了本超导热管，其导热效率高，良好的等温性使超导热管在很小的温差下，传递很大的热通量，传热阻力小，热损失量小；经过换热后产生的蒸汽实现了回收利用，不仅减少废气排放，还降低了生产成本，降温后的SO₂/空气混合气体进入转换炉完成转化，温度比较适宜，转化率高。

2）本发明装置的安装不需要对设备进行改动，不受安装位置限制，超导热管可根据设计需要任意安装，只要有温差就可传热。并且超导热管可单根更换，维护简单方便。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明中超导热管余热回收器的结构示意图；

其中，1、变频调速风机；2、蒸汽进口；3、熔硫槽；4、过滤器；5、燃硫炉；6、超导热管余热回收器，6-1、水箱，6-2、隔板，6-3、气体箱；7、转化炉；8、第一蒸汽出口；9、固体硫进口；10、进水口；11、第二蒸汽出口；12、第一排污口；13、超导热管；14、出气口；15、第二排污口；16、进气口；17、混合气体；转化炉上的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表四段转换装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

参见附图1，本发明的结构中包括按照工艺流程的先后顺序连接起来的熔硫槽3、过滤器4、燃硫炉5、转化炉7，在燃硫炉5与转化炉7还设有超导热管余热回收器6。

参见附图2，所述超导热管余热回收器6包括三大部分，分别为气体箱6-3、水箱6-1以及隔板6-2，所述水箱6-1设于气体箱6-3的上方，两者之间设有用于密封的隔板6-2，在气体箱6-3内均匀设有多个超导热管13，所述超导热管13的上端向上延伸并穿过隔板6-2后伸到水箱6-1内；所述气体箱6-3的左侧设有进气口16，右侧设有出气口14，所述水箱6-1的左侧设有进水口10、右侧设有第二蒸汽出口11；所述第二蒸汽出口11通过气体输送管路连接至熔硫槽3的蒸汽进口2，该管路上设有变频调速风机1，所述出气口14连接至转化炉7。通过变频器的变频调速可以控制进入熔硫槽内蒸汽的流量。所述超导热管13采用市售现有的超导热管即可，比如可采用山东日照的海辰环保科技有限公司生产的产品，其一般是由钢、铜、铝及其他合金管等内灌充导热介质、无机高纯气体密封而成，管内的工作介质由多种无机活性金属及其化合物混合而成，具有超常的热活性和热敏感性。

所述水箱6-1右侧位于第二蒸汽出口11的下方设有第一排污口12，所述气体箱6-3的下部设有第二排污口15。

本发明所采用的余热熔硫工艺是借助所述的余热熔硫装置来完成的，生产时，所述超导热管余热回收器中进气口16处SO₂/空气混合气温度为600℃～650℃，浓度为7%（v/v，体积比）左右，并控制出气口14处SO₂/空气混合气温度为420℃～430℃，浓度为7%（v/v）左右；将降温后的SO₂/空气混合气送至转化炉7利用，将换热后产生的水蒸汽送至熔硫槽3用于熔融固体硫磺。水箱6-1第二蒸汽出口的热蒸汽通过蒸汽管道进入熔硫槽的蒸汽进口2，加热熔融固体硫磺，不需要再安装蒸汽制备系统，节省占地面积。高温SO₂/空气混合气体经过超导余热回收器6吸热后温度由600℃～650℃降为420℃～430℃，超导热管13吸热后由水箱6-1出的热蒸汽温度为130℃～150℃，压力为0.4～0.5MPa。

参加附图1和2，本发明的工作过程是：袋装的块状固体硫磺在熔硫槽3中被熔化，然后由液下泵通过过滤器4过滤，熔硫经过滤器4过滤后，由泵送入燃硫炉5。为了保证恒定的温度，确保硫磺的最佳粘度，以达到泵送硫磺的压降最低，泵及相应的管线由0.4MPa饱和蒸汽伴热。熔硫与干燥空气在燃硫炉5中燃烧生成SO₂。在开工时硫磺由电子点火器点燃，一旦硫磺开始燃烧，点火器关闭，硫磺自行燃烧。从燃硫炉5中出来的空气与SO₂混合气体的温度在650℃左右，体积浓度大约为7%。在到达转化炉7的催化剂床层前，SO₂混合气体通过超导热管余热回收器6被冷却到温度约430℃，该温度是SO₂催化氧化为SO₃的最佳温度。本超导热管余热回收器主体尺寸为2.0m×1.1m×1.5m(长×宽×高)，工作时，SO₂混合气体从进气口16进入，冲刷超导热管13下端，超导热管13吸热后将热量导至上端，并放热将水加热产生蒸汽。由变频调速风机1调节蒸汽流量，控制蒸汽压力为0.4～0.5MPa，温度为150℃进入熔硫槽蒸汽进口2，利用高品位的热能熔融固体硫磺，之后变为低品位的热能由蒸汽出口排出，节省能耗，避免热污染。

采用本发明既能降低生产成本，而且可减少废气排放，避免热污染发生，节能环保一举两得。

Claims

1.一种用于三氧化硫生产中的余热熔硫装置，其包括按工艺流程顺序连接的熔硫槽（3）、过滤器（4）、燃硫炉（5）、转化炉（7），其特征在于：还包括设置于燃硫炉（5）与转化炉（7）之间的超导热管余热回收器（6）；

所述超导热管余热回收器（6）包括气体箱（6-3）和设于气体箱（6-3）上方的水箱（6-1），所述气体箱（6-3）和水箱（6-1）之间设有隔板（6-2），在所述气体箱（6-3）内设有超导热管（13），所述超导热管（13）向上穿过隔板（6-2）后延伸至水箱（6-1）内；所述气体箱（6-3）的左右两侧分别设有进气口（16）和出气口（14），所述水箱（6-1）的左侧设有进水口（10）、右侧设有第二蒸汽出口（11）；

所述第二蒸汽出口（11）通过带变频调速风机（1）的管路连接至熔硫槽（3）的蒸汽进口（2），所述出气口（14）连接至转化炉（7）。

2.根据权利要求１所述的用于三氧化硫生产中的余热熔硫装置，其特征在于：所述水箱（6-1）右侧位于第二蒸汽出口（11）的下方设有第一排污口（12），所述气体箱（6-3）的下部设有第二排污口（15）。

3.一种三氧化硫生产中的余热熔硫工艺，其特征在于：采用权利要求1或2所述的装置来完成，所述超导热管余热回收器进气口（16）处的SO₂/空气混合气温度为600℃～650℃，浓度为7%（v/v），控制出气口（14）处的SO₂/空气混合气温度为420℃～430℃，浓度为7%（v/v）；将降温后的SO₂/空气混合气送至转化炉（7）利用，将换热后产生的水蒸汽经第二蒸汽出口（11）送至熔硫槽（3）用于熔融固体硫磺。