CN107827086A

CN107827086A - 一种液体二氧化硫的生产装置及其方法

Info

Publication number: CN107827086A
Application number: CN201711209365.5A
Authority: CN
Inventors: 程亮; 付庆节; 余江鸿; 鲁兴武; 马爱军; 马琳亭; 邵传兵; 李俞良; 李玉; 李守荣
Original assignee: Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Northwest Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2018-03-23

Abstract

本发明公开了一种液体二氧化硫的生产装置及其方法，包括熔硫槽、燃硫喷枪、焚硫炉、空气换热器、脱硫塔、净化装置、压缩机、油过滤器和SO₂冷凝器，所述熔硫槽的出口与燃硫喷枪的液硫进口连接，所述燃硫喷枪的喷头与焚硫炉连接，所述焚硫炉的烟气出口与空气换热器连接，所述空气换热器与脱硫塔的烟气入口连接，所述脱硫塔的烟气排放口与净化装置连接，所述净化装置与压缩机连接，所述压缩机与油过滤器连接，所述油过滤器与SO₂冷凝器连接。本发明产品质量高，生产的液体二氧化硫产品含二氧气硫（SO₂）≥99.97%、残渣≤0.010%、水分≤0.020%，指标达到液体二氧气硫产品质量标准中的优等品要求，且三废达标排放，不会对环境造成损害，减少了能耗、降低了成本。

Description

一种液体二氧化硫的生产装置及其方法

技术领域

本发明属于液体二氧化硫生产技术领域，具体涉及一种液体二氧化硫的生产装置及其方法。

背景技术

液体二氧化硫为无色透明液体，有刺激性臭味。相对密度1.43(0度)，溶于水、乙醇和乙醚。在高温催化剂存在条件下，可被氢还原成硫化氢，被一氧化碳还原成硫。液体二氧化硫还是工业上多种化合物的良好溶剂，可用作还原剂，冷冻剂，防腐剂，漂白剂及其他有机产品原料，制造保险粉和亚硫酸盐，常用于有色冶炼、农药、医药、人造纤维和染料等行业。

生产液体二氧化硫时通常先制得纯二氧化硫气体，然后经压缩或冷冻将其液化。传统的纯氧燃烧法是将熔化后的硫磺流入反应炉中通入氧气燃烧生成二氧化硫气体然后经脱除硫磺粉后压缩冷凝制成液体二氧化硫。该方法在反应中由于硫磺远远过量，所以使大量硫磺蒸发随二氧化硫气体进入后续工段，造成二氧化硫气体的净化设备负荷加重，运行不稳定，二氧化硫产品含硫磺粉超标。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种产品质量高、三废达标排放、不会对环境造成损害且能减少能耗、降低成本的一种液体二氧化硫的生产装置。

本发明的另一个目的是为了提供一种液体二氧化硫的生产方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种液体二氧化硫的生产装置，包括熔硫槽、燃硫喷枪、焚硫炉、空气换热器、脱硫塔、净化装置、压缩机、油过滤器和SO₂冷凝器，所述熔硫槽的出口与燃硫喷枪的液硫进口连接，所述燃硫喷枪的喷头与焚硫炉连接，所述焚硫炉的烟气出口与空气换热器连接，所述空气换热器与脱硫塔的烟气入口连接，所述脱硫塔的烟气排放口与净化装置连接，所述净化装置与压缩机连接，所述压缩机与油过滤器连接，所述油过滤器与SO₂冷凝器连接。

进一步地，所述燃硫喷枪包括液硫通道，所述液硫通道的一端设有液硫进口，所述液硫通道的另一端设有喷嘴和喷头，所述液硫通道的外部设有蒸汽通道，所述蒸汽通道上连接有蒸汽管，所述蒸汽通道内设有冷凝水排管，所述蒸汽通道外部设有与喷头连接的氧气通道，所述氧气通道上连接有氧气管。

进一步地，所述焚硫炉包括L形炉壳以及由炉壳围成的燃烧区，所述炉壳外部设有矿渣棉板，所述炉壳内壁设有耐火砖，所述炉壳的顶端设有燃硫喷枪接口，所述炉壳的侧端设有烟气出口。

进一步地，所述炉壳的顶部侧壁上以及靠近烟气出口的炉壳侧壁上设有测温口。

进一步地，所述炉壳底部设有支座。

进一步地，所述净化装置包括依次连接的重力沉降器、旋风除尘器、布袋收尘器、浓硫酸洗涤塔和气体过滤器，所述重力沉降器、旋风除尘器和布袋收尘器分别连接有硫磺粉贮罐，所述浓硫酸洗涤塔的洗涤喷头通过酸循环泵连接有循环酸贮罐，所述循环酸贮罐与浓硫酸洗涤塔的底部连接。

进一步地，所述SO₂冷凝器与水循环系统连接，所述水循环系统包括热水池、冷水塔和冷水池，所述热水池通过热水泵与冷水塔连接，所述冷水塔与冷水池连接，所述冷水池通过冷水泵与SO₂冷凝器连接，所述SO₂冷凝器与热水池连接。

进一步地，所述空气换热器上连接有罗茨鼓风机。

进一步地，所述熔硫槽通过液硫泵与液硫输送管道连接，所述液硫输送管道与高位槽连接，所述高位槽与燃硫喷枪的液硫进口连接。

一种液体二氧化硫的生产方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将硫磺加入到熔硫槽中用蒸汽熔化并通过液硫泵和液硫输送管道将熔化后的液硫加入到高位槽中，高位槽及液硫输送管道均用蒸汽保温；

步骤二：液硫从高位槽中自流至燃硫喷枪的液硫通道内，蒸汽经蒸汽管进入蒸汽通道，氧气经氧气管进入氧气通道，并控制液硫与氧气物质的量比为1.05-1.1，液硫从喷嘴喷出后与氧气混合并一同从喷头喷入焚硫炉内燃烧生成二氧化硫烟气；

步骤三：生成的二氧化硫烟气从焚硫炉的烟气出口进入空气换热器，空气换热器将二氧化硫烟气冷却至460-500℃，同时用于热交换的空气被加热至400℃的热风可做他用；

步骤四：被冷却至460-500℃的二氧化硫烟气通过脱硫塔进一步降温至120-150℃，降温后二氧化硫烟气中的硫磺气体被冷凝成液硫并返回至熔硫槽；

步骤五：初步脱硫后的二氧化硫烟气再经净化装置的重力沉降器、旋风除尘器、布袋收尘器、浓硫酸洗涤塔、气体过滤器后进行深度脱硫，二氧化硫烟气经过深度脱硫后形成洁净的二氧化硫气体；

步骤六：洁净的二氧化硫气体用压缩机压缩至压力为0.4-0.6MPa，再经油过滤器进行除油；

步骤七：压缩除油后的二氧化硫气体经SO₂冷凝器冷凝至20-40℃，生成液体二氧化硫。

本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明液体二氧化硫的生产装置主要包括熔硫槽、燃硫喷枪、焚硫炉、空气换热器、脱硫塔、净化装置、压缩机、油过滤器和SO₂冷凝器，硫磺与氧气在焚硫炉内燃烧产生二氧化硫烟气，二氧化硫烟气经空气换热器降温后通过脱硫塔进一步降温并初步脱除二氧化硫烟气中的硫磺粉，初步脱硫后的二氧化硫烟气再经净化装置进行深度脱硫后形成洁净的二氧化硫气体，二氧化硫气体再经过压缩、除油、冷凝后产出液体二氧化硫产品，其改变了传统纯氧燃烧法制备液体二氧化硫的燃硫方式并采用净化装置提高了液体二氧化硫的产品质量，生产的液体二氧化硫产品含二氧气硫（SO₂）≥99.97%、残渣≤0.010%、水分≤0.020%，指标达到液体二氧气硫产品质量标准 (GB/T3637-93)中的优等品要求，且三废达标排放，不会对环境造成损害，减少了能耗、降低了成本。另外，本发明的燃硫喷枪主要包括液硫通道、液硫进口、喷嘴、喷头、蒸汽通道、蒸汽管、冷凝水排管、氧气通道和氧气管，液硫经液硫进口进入液硫通道内，蒸汽经蒸汽管进入蒸汽通道，氧气经氧气管进入氧气通道，该燃硫喷枪能准确控制硫磺与氧气的量，并能使液硫与氧气充分混合。同时，本发明的焚硫炉主要包括炉壳、燃烧区、矿渣棉板、耐火砖、燃硫喷枪接口和烟气出口，该焚硫炉热容积大、液硫与氧气能够充分混合燃烧，燃烧产生的烟气中二氧化硫浓度高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明燃硫喷枪的结构示意图；

图3为本发明焚硫炉的结构示意图；

图4为本发明的工艺流程图。

本发明附图标记含义如下：1、熔硫槽；2、燃硫喷枪；3、焚硫炉；4、空气换热器；5、脱硫塔；6、净化装置；7、压缩机；8、油过滤器；9、SO₂冷凝器；10、液硫通道；11、液硫进口；12、喷嘴；13、喷头；14、蒸汽通道；15、蒸汽管；16、冷凝水排管；17、氧气通道；18、氧气管；19、炉壳；20、燃烧区；21、矿渣棉板；22、耐火砖；23、燃硫喷枪接口；24、烟气出口；25、测温口；26、支座；27、重力沉降器；28、旋风除尘器；29、布袋收尘器；30、浓硫酸洗涤塔；31、气体过滤器；32、硫磺粉贮罐；33、酸循环泵；34、循环酸贮罐；35、热水池；36、冷水塔；37、冷水池；38、热水泵；39、冷水泵；40、罗茨鼓风机；41、液硫泵；42、高位槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种液体二氧化硫的生产装置，包括熔硫槽1、燃硫喷枪2、焚硫炉3、空气换热器4、脱硫塔5、净化装置6、压缩机7、油过滤器8和SO₂冷凝器9，熔硫槽1的出口通过液硫泵41与液硫输送管道连接，液硫输送管道与高位槽42连接，高位槽42与燃硫喷枪2的液硫进口11连接，燃硫喷枪2的喷头13与焚硫炉3连接，焚硫炉3的烟气出口24与空气换热器4连接，空气换热器4上连接有罗茨鼓风机40，空气换热器4与脱硫塔5的烟气入口连接，脱硫塔5的烟气排放口与净化装置6连接，净化装置6与压缩机7连接，压缩机7与油过滤器8连接，油过滤器8与SO₂冷凝器9连接，SO₂冷凝器9与水循环系统连接，水循环系统包括热水池35、冷水塔36和冷水池37，热水池35通过热水泵38与冷水塔36连接，冷水塔36与冷水池37连接，冷水池37通过冷水泵39与SO₂冷凝器9连接，SO₂冷凝器9与热水池35连接。净化装置6包括依次连接的重力沉降器27、旋风除尘器28、布袋收尘器29、浓硫酸洗涤塔30和气体过滤器31，重力沉降器27、旋风除尘器28和布袋收尘器29分别连接有硫磺粉贮罐32，浓硫酸洗涤塔30的洗涤喷头通过酸循环泵33连接有循环酸贮罐34，循环酸贮罐34与浓硫酸洗涤塔30的底部连接。

如图2所示，燃硫喷枪2包括液硫通道10，液硫通道10用于向焚硫炉3中喷入液硫进行燃烧，液硫通道10的一端设有液硫进口11，液硫通道10的另一端设有喷嘴12和喷头13，液硫通道10的外部设有蒸汽通道14，蒸汽通道14上连接有蒸汽管15，蒸汽管15用于向蒸汽通道14内输送蒸汽，蒸汽通道14内设有冷凝水排管16，冷凝水排管16用于液硫通道10的保温，蒸汽通道14外部设有与喷头13连接的氧气通道17，氧气通道17用于向焚硫炉3中喷入氧气给液硫助燃，氧气通道17上连接有氧气管18，氧气管18用于向氧气通道17中输送氧气。

如图3所示，焚硫炉3包括L形炉壳19以及由炉壳19围成的燃烧区20，炉壳19外部设有矿渣棉板21，炉壳19内壁设有耐火砖22，炉壳19的顶端设有燃硫喷枪接口23，炉壳19的侧端设有烟气出口24，炉壳19的顶部侧壁上以及靠近烟气出口24的炉壳19侧壁上设有测温口25，炉壳19底部设有支座26。

如图4所示，一种液体二氧化硫的生产方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：将硫磺加入到熔硫槽1中用蒸汽熔化并通过液硫泵41和液硫输送管道将熔化后的液硫加入到高位槽42中，高位槽42及液硫输送管道均用蒸汽保温。

步骤二：液硫从高位槽42中自流至燃硫喷枪2的液硫通道10内，蒸汽经蒸汽管15进入蒸汽通道14，氧气经氧气管18进入氧气通道17，并用流量计和电磁阀控制液硫与氧气物质的量比为1.05-1.1，液硫从喷嘴12喷出后与氧气混合并一同从喷头13喷入焚硫炉3内燃烧生成二氧化硫烟气。

步骤三：生成的二氧化硫烟气从焚硫炉3的烟气出口进入空气换热器4，空气换热器4将二氧化硫烟气冷却至460-500℃，同时用于热交换的空气被加热至400℃的热风可做他用。

步骤四：被冷却至460-500℃的二氧化硫烟气通过脱硫塔5进一步降温至120-150℃，降温后二氧化硫烟气中的硫磺气体被冷凝成液硫，脱硫塔5达到了初步脱硫的效果，脱除的硫磺以液硫的形式返回至熔硫槽1。

步骤五：初步脱硫后的二氧化硫烟气再经净化装置6的重力沉降器27、旋风除尘器28、布袋收尘器29、浓硫酸洗涤塔30、气体过滤器31后进行深度脱硫，二氧化硫烟气经过深度脱硫后形成洁净的二氧化硫气体。

步骤六：洁净的二氧化硫气体用压缩机7压缩至压力为0.4-0.6MPa，再经油过滤器8进行除油（该气体中的油是由压缩机带入的）。

步骤七：压缩除油后的二氧化硫气体经SO₂冷凝器9冷凝至20-40℃，生成液体二氧化硫。

按照该方法生产的液体二氧化硫产品含二氧气硫（SO₂）≥99.97%、残渣≤0.010%、水分≤0.020%，指标达到液体二氧气硫产品质量标准 (GB/T3637-93)中的优等品要求。本方法生产二氧化硫产品质量高，并且可以稳定控制。

Claims

1.一种液体二氧化硫的生产装置，其特征在于：包括熔硫槽（1）、燃硫喷枪（2）、焚硫炉（3）、空气换热器（4）、脱硫塔（5）、净化装置（6）、压缩机（7）、油过滤器（8）和SO₂冷凝器（9），所述熔硫槽（1）的出口与燃硫喷枪（2）的液硫进口（11）连接，所述燃硫喷枪（2）的喷头（13）与焚硫炉（3）连接，所述焚硫炉（3）的烟气出口（24）与空气换热器（4）连接，所述空气换热器（4）与脱硫塔（5）的烟气入口连接，所述脱硫塔（5）的烟气排放口与净化装置（6）连接，所述净化装置（6）与压缩机（7）连接，所述压缩机（7）与油过滤器（8）连接，所述油过滤器（8）与SO₂冷凝器（9）连接。

2.根据权利要求1所述的一种液体二氧化硫的生产装置，其特征在于：所述燃硫喷枪（2）包括液硫通道（10），所述液硫通道（10）的一端设有液硫进口（11），所述液硫通道（10）的另一端设有喷嘴（12）和喷头（13），所述液硫通道（10）的外部设有蒸汽通道（14），所述蒸汽通道（14）上连接有蒸汽管（15），所述蒸汽通道（14）内设有冷凝水排管（16），所述蒸汽通道（14）外部设有与喷头（13）连接的氧气通道（17），所述氧气通道（17）上连接有氧气管（18）。

3.根据权利要求1所述的一种液体二氧化硫的生产装置，其特征在于：所述焚硫炉（3）包括L形炉壳（19）以及由炉壳（19）围成的燃烧区（20），所述炉壳（19）外部设有矿渣棉板（21），所述炉壳（19）内壁设有耐火砖（22），所述炉壳（19）的顶端设有燃硫喷枪接口（23），所述炉壳（19）的侧端设有烟气出口（24）。

4.根据权利要求3所述的一种液体二氧化硫的生产装置，其特征在于：所述炉壳（19）的顶部侧壁上以及靠近烟气出口（24）的炉壳（19）侧壁上设有测温口（25）。

5.根据权利要求3所述的一种液体二氧化硫的生产装置，其特征在于：所述炉壳（19）底部设有支座（26）。

6.根据权利要求1所述的一种液体二氧化硫的生产装置，其特征在于：所述净化装置（6）包括依次连接的重力沉降器（27）、旋风除尘器（28）、布袋收尘器（29）、浓硫酸洗涤塔（30）和气体过滤器（31），所述重力沉降器（27）、旋风除尘器（28）和布袋收尘器（29）分别连接有硫磺粉贮罐（32），所述浓硫酸洗涤塔（30）的洗涤喷头通过酸循环泵（33）连接有循环酸贮罐（34），所述循环酸贮罐（34）与浓硫酸洗涤塔（30）的底部连接。

7.根据权利要求1所述的一种液体二氧化硫的生产装置，其特征在于：所述SO₂冷凝器（9）与水循环系统连接，所述水循环系统包括热水池（35）、冷水塔（36）和冷水池（37），所述热水池（35）通过热水泵（38）与冷水塔（36）连接，所述冷水塔（36）与冷水池（37）连接，所述冷水池（37）通过冷水泵（39）与SO₂冷凝器（9）连接，所述SO₂冷凝器（9）与热水池（35）连接。

8.根据权利要求1所述的一种液体二氧化硫的生产装置，其特征在于：所述空气换热器（4）上连接有罗茨鼓风机（40）。

9.根据权利要求1所述的一种液体二氧化硫的生产装置，其特征在于：所述熔硫槽（1）通过液硫泵（41）与液硫输送管道连接，所述液硫输送管道与高位槽（42）连接，所述高位槽（42）与燃硫喷枪（2）的液硫进口（11）连接。

10.一种液体二氧化硫的生产方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：将硫磺加入到熔硫槽（1）中用蒸汽熔化并通过液硫泵（41）和液硫输送管道将熔化后的液硫加入到高位槽（42）中，高位槽（42）及液硫输送管道均用蒸汽保温；

步骤二：液硫从高位槽（42）中自流至燃硫喷枪（2）的液硫通道（10）内，蒸汽经蒸汽管（15）进入蒸汽通道（14），氧气经氧气管（18）进入氧气通道（17），并控制液硫与氧气物质的量比为1.05-1.1，液硫从喷嘴（12）喷出后与氧气混合并一同从喷头（13）喷入焚硫炉（3）内燃烧生成二氧化硫烟气；

步骤三：生成的二氧化硫烟气从焚硫炉（3）的烟气出口进入空气换热器（4），空气换热器（4）将二氧化硫烟气冷却至460-500℃，同时用于热交换的空气被加热至400℃的热风可做他用；

步骤四：被冷却至460-500℃的二氧化硫烟气通过脱硫塔（5）进一步降温至120-150℃，降温后二氧化硫烟气中的硫磺气体被冷凝成液硫并返回至熔硫槽（1）；

步骤五：初步脱硫后的二氧化硫烟气再经净化装置（6）的重力沉降器（27）、旋风除尘器（28）、布袋收尘器（29）、浓硫酸洗涤塔（30）、气体过滤器（31）后进行深度脱硫，二氧化硫烟气经过深度脱硫后形成洁净的二氧化硫气体；

步骤六：洁净的二氧化硫气体用压缩机（7）压缩至压力为0.4-0.6MPa，再经油过滤器（8）进行除油；

步骤七：压缩除油后的二氧化硫气体经SO₂冷凝器（9）冷凝至20-40℃，生成液体二氧化硫。