CN108799644A - 过热硫蒸气制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明过热硫蒸气制备装置，属于硫磺气化领域，目的是延长在线使用时间，保证生产工艺的连续性。包括液硫加热器和一组竖向设置的分段气化管；各分段气化管的入口端与液硫加热器的内腔相连通；各分段气化管均包括耐高温的内管和套装于内管外部的耐高温外管；所述内管的外壁与所述外管的内壁之间构成密闭的密封腔体；在所述密封腔体内填充有低熔点金属填充剂；并在各分段气化管的入口端均设置有用于堆积含硫固态产物的底部封堵结构。该发明，分段气化管损坏后可自动吸收硫蒸气并自动封堵，即便其中一根或者几根等少量分段气化管损坏，也无需进行停机检修，可继续进行生成，保证了工艺的连续性，延长了在线生产时间。

Description

过热硫蒸气制备装置

技术领域

本发明属于硫磺气化技术领域，具体的是过热硫蒸气制备装置。

背景技术

硫磺是一种常用的工业原料，硫磺除了用于制作硫磺酸，还可以用于橡胶、造纸、医药、火柴、农药和漂白剂等。硫磺在工业上的应用常常需要制成过热硫蒸气后再使用。

硫磺的熔点为114℃，沸点为445℃。将固态硫磺加热至高于114℃时，得到液态硫磺；将液态硫磺继续加热至450℃-550℃时，得到450℃-550℃的硫蒸气；再将硫蒸气继续加热至600℃-800℃时，便得到600℃-800℃的过热硫蒸气。目前，较常见的制备过热硫蒸气的装置包括电加热气化装置和“烧开水式”的气化装置。

无论是电加热气化装置还是“烧开水式”的气化装置，由于硫磺具有很强的腐蚀性，再则均无法使硫磺均匀受热，易发生副反应，降低传热效率，故，其能耗高、效率低，难以大规模应用于过热硫蒸气生产。

申请号为CN20141089886.1，名称为“一种过热硫蒸气制造工艺”的专利申请，公开了一种过热硫蒸气制造装置，包括液流加热器、气化器、过热器和气化炉；加热器、气化器、过热器设置于气化炉内；气化炉内通入热烟气，液态硫磺在液硫加热器内与热烟气间接换热成加热液硫；加热液硫进入气化器内与热烟气间接换热气化成硫蒸气，硫蒸气进入过热器内与热烟气间接换热气化成过热硫蒸气，过热硫蒸气作为产品输送至各种用气装置。该装置通过热烟气与液态硫磺逆流换热来制备过热硫蒸气，装置的使用寿命得到延长，一定程度上解决了上述问题。但是，由于气化器和过热器内硫蒸气温度高，腐蚀性强，一旦气化器或者过热器在硫蒸气的强腐蚀作用下损坏，硫蒸气泄漏，必须停机处理。

实用新型内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种过热硫蒸气制备装置，降低停机处理概率，延长在线使用时间，保证生产工艺的连续性。

本发明采用的技术方案是：过热硫蒸气制备装置，包括液硫加热器,还包括一组竖向设置的分段气化管；各分段气化管的下端为通入液态硫磺的入口端，上端为输出过热硫蒸气的出口端；各分段气化管的入口端与液硫加热器的内腔相连通；

各分段气化管均包括耐高温的内管和套装于内管外部的耐高温外管；所述内管的外壁与所述外管的内壁之间构成密闭的密封腔体；在所述密封腔体内填充有低熔点金属填充剂；并在各分段气化管的入口端均设置有用于堆积含硫固态产物的底部封堵结构。

进一步的，所述底部封堵结构包括塞块，所述塞块插接于所述分段气化管的入口端内，并在塞块上设置有连通液硫加热器与内管的数个小通孔。

进一步的，所述底部封堵结构包括设置于液硫加热器内的底座；所述底座上设置有底部凹槽，所述分段气化管的入口端伸入底部凹槽内，并在底部凹槽的侧壁与外管的外壁以及底部凹槽的底壁与分段气化管的入口端之间设置有底部间距。

进一步的，还包括过热蒸气收集器，各分段气化管的出口端与所述过热蒸气收集器的内腔相连通。

进一步的，在各分段气化管的出口端均设置有阻挡硫化物经出口端进入过热蒸气器的顶部封堵结构。

进一步的，所述顶部封堵结构包括设置于过热蒸气器内的顶座；所述顶座上设置有顶部凹槽，所述分段气化管的出口端伸入顶部凹槽内，并在顶部凹槽的侧壁与外管的外壁以及顶部凹槽的底壁与分段气化管的出口端之间设置有顶部间距。

进一步的，所述分段气化管由下至上依次包括液硫段、气化段和过热段；所述低熔点金属填充剂固态时的填充面高于或者齐平于液硫段的顶面。

进一步的，所述低熔点金属填充剂为锡粉。

进一步的，所述外管为不锈钢管；所述内管为耐硫管。

进一步的，所述液硫加热器为管状；所述过热蒸气器也为管状。

本发明的有益效果是：本发明，通过设置一组分段气化管，且各分段气化管包括内管和套装于内管外部的外管；由内管的外壁与外管的内壁之间的构成密闭的密封腔体；并在密封腔体内填充满低熔点合金填充剂；同时，在分段气化管的入口端设置封堵结构，即便其中一根或者几根等少量分段气化管损坏，也无需进行停机检修，可继续进行生成，保证了工艺的连续性，延长了在线生产时间。其次，由于各分段气化管相互独立，当某根分段气化管损坏时，可单独更换该损坏的分段气化管，无需整体进行更换。最后，金属导热快、导热性好，故，在密封腔体内填充满低熔点合金填充剂，不会阻碍分段气化管内的硫磺受热气化。

附图说明

图1为发明主视图；

图2为发明左视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为分段气化管剖视图；

图5为底部封堵结构实施例一在图3中的A处局部放大图；

图6为底部封堵结构实施例二的示意图；

图7为图3的B处局部放大图。

图中，气化炉1、液硫加热器2、分段气化管3、入口端31、出口端32、内管33、外管34、密封腔体35、封堵端板36、液硫段37、气化段38、过热段39、过热蒸气器4、底座5、底部凹槽51、底部间距52、塞块6、通孔61、顶座7、顶部凹槽71、顶部间距72。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对发明做进一步的说明如下：

本说明书所表示方位的上和下均以本装置的使用状态，即附图1-4所示为准。

过热硫蒸气制备装置，如图1、图2、图3和图4所示，包括液硫加热器2,还包括一组竖向设置的分段气化管3；各分段气化管3的下端为通入液态硫磺的入口端31，上端为输出过热硫蒸气的出口端32；各分段气化管3的入口端31与液硫加热器2的内腔相连通；

各分段气化管3均包括耐高温的内管33和套装于内管33外部的耐高温外管34；所述内管33的外壁与所述外管34的内壁之间构成密闭的密封腔体35；在所述密封腔体35内填充有低熔点金属填充剂；并在各分段气化管3的入口端31均设置有用于堆积含硫固态产物的底部封堵结构。

发明，分段气化管3由下至上依次包括液硫段37、气化段38和过热段39，使用时，液硫加热器2和分段气化管3均设置于气化炉1内，通过在气化炉1内的热烟气与液硫加热器2和分段气化管3内的硫磺进行间接换热。通过气化炉1外的液硫泵经液硫加热器2的液硫入口向液硫加热器2喂入液态硫磺，液态硫磺在液硫加热器2内流动，并在压力作用下进入分段气化管3的液硫段37，在液硫加热器2及分段气化管3的液硫段37内，液态硫磺被持续加热成180℃-400℃的加热液硫；加热液硫上行并在分段气化管3的气化段38内被气化成450℃-550℃的硫蒸气，硫蒸气沿着分段气化管3上行，并在过热段39内被持续加热形成600℃-800℃过热硫蒸气。

由于硫蒸气具有腐蚀性，尤其在高温下，其腐蚀性更强，易腐蚀分段气化管3，使分段分段气化管3的管壁被击穿出现裂缝等，造成硫蒸气泄露。发明，分段气化管3设置成耐高温的内管33和套装于内管33外部的耐高温的外管34；所述内管33的外壁与所述外管34的内壁之间构成密闭的密封腔体35，并在密封腔体35内填充有低熔点金属填充剂。其中，密封腔体35可由内管33的外壁与外管34的内壁之间的间隙经两端的封堵端板36封堵构成；也可以与内管33和外管34一起浇注或者冲压成型。低熔点金属填充剂是指熔点低于或者等于硫磺气化的最低温度的金属或者合金，在高于硫磺气化最低温度的高温作用下，该低熔点合金填充剂熔化呈液态，且该金属或者合金易与硫发生反应生成固态硫化物。而密封腔体35内填充的低熔点金属填充剂的填充量需要满足：在未熔化前呈固态时，其填充面不低于内管33内液硫的液面高度，当其受热熔化后，液态的低熔点金属填充剂几乎填充满整个密封腔体35。一旦内管33被击穿，液态的低熔点合金填充剂从内管33的裂缝处溢出，与硫发生反应生成固态硫化物，固态硫化物在重力作用下沿内管33下落并在底部封堵结构上堆积封堵对应分段气化管3的入口端31，从而阻断了液态硫磺进入该内管33的通路，使得液态硫磺只能通过其它完好的分段气化管3进行气化。故，即便其中一根或者几根等少量分段气化管3损坏，也无需进行停机检修，可继续进行生成，保证了工艺的连续性，延长了在线生产时间。其次，由于各分段气化管3相互独立，当某根分段气化管3损坏时，可单独更换该损坏的分段气化管3，无需整体进行更换。最后，金属导热快、导热性好，故，在密封腔体35内填充满低熔点合金填充剂，不会阻碍分段气化管3内的硫磺受热气化。

上述液硫加热器2可以为箱体结构，一组分段气化管3在液硫加热器2上按排、按列或者任意排列，只要满足各分段气化管3相互独立即可。也可如图2所示的实施例中，液硫加热器2可以为管状，一组分段气化管3可以沿管状液硫加热器2轴向设置成两列，但是，根据需要一组分段气化管3沿加热管2轴向还可以设置成一列，也可以设置成三列等。

底部封堵结构可以为液硫加热器2的底壁，固态硫化物在液硫加热器2的底壁堆积从而封堵分段气化管3的入口端31。同时，在液硫加热器2的底壁与分段气化管3的入口端31之间设置适当的间距，该间距满足在液压泵的作用下液态硫磺能够通过该间距进入分段气化管3。但是，固态硫化物在液硫加热器2的底壁堆积，给液硫加热器2底壁的清理带来不便。为了便于清理，优选的，如图6所示的实施例中，所述底部封堵结构包括塞块6，所述塞块6插接于所述分段气化管3的入口端31内，并在塞块6上设置有连通液硫加热器2与内管33的数个小通孔61。

该结构通过所述小通孔61构成液硫加热器2内液态硫磺在压力作用下通入内管33的通道。固态硫化物在塞块6上堆积，当更换或者维修损坏分段气化管3时候，同时清理塞块6上的固态硫化物，清理更容易，工作量更小。

但是，由于小通孔61的下端与液硫加热器2相连通，故无法避免少量固态硫化物掉落至液硫加热器2内，长期积累，固态硫化物附着于液硫加热器2内壁，给清理带来不便。最优的，如图5所示的实施例中，所述底部封堵结构包括设置于液硫加热器2内的底座5；所述底座5上设置有底部凹槽51，所述分段气化管3的入口端31伸入底部凹槽51内，并在底部凹槽51的侧壁与外管34的外壁以及底部凹槽51的底壁与分段气化管3的入口端31之间设置有底部间距52。

通过分段气化管3的入口端31伸入凹槽38内，使固态硫化物沿内管33落于凹槽38的底壁，并通过凹槽38的侧壁阻止固态硫化物沿凹槽38径向向外扩散，使得固态硫化物沿内管33轴向堆积，从而封堵住内管33。由上述底部间距52构成连通液硫加热器2与内管33的通道，用于分段气化管3未被封堵前为分段气化管3输送液态硫磺。该结构，首先加工方便；其次，通过分段气化管3的入口端31伸入底部凹槽51，使得底部凹槽51堆积固态硫化物，能够有效避免固态硫化物掉入液硫加热器2。

可以直接通过各分段气化管3的出口端32为外部用气装置输送过热硫蒸气。但是，由于从各分段气化管3直接流出的过热硫蒸气较少，且一旦某些分段气化管3堵塞，便不会产生过热硫蒸气，难以分配分段气化管3以满足外部用气装置需要。为了避免该问题，优选的，所述气化装置还包括过热蒸气收集器4，各分段气化管3的出口端32与所述过热蒸气收集器4的内腔相连通。

通过过热蒸气收集器4汇集各分段气化管3产生的过热硫蒸气，便于为外部用气装置输入所需过热硫蒸气。同时将过热蒸气收集器4与各分段气化管3的出口端32相连接，使得在各分段气化管3的出口端32将各分段气化管3连成整体，提高了各分段气化管3的整体性和稳定性。

在气流的作用下，极少量固态硫化物会经分段气化管3的出口端32带入热蒸气收集器4，长期积累，固态硫化物聚集于热蒸气收集器4的过热硫蒸气输出口，造成过热硫蒸气输出口堵塞。为了避免该问题，优选的，在各分段气化管3的出口端32均设置有阻挡硫化物经出口端32进入过热蒸气器4的顶部封堵结构。

顶部封堵结构可以为插入分段气化管3的出口端32的顶部活塞和设置于顶部活塞的连通内管33与过热蒸气器4的气流通道，气流通道呈弯折的迷宫状，固态硫化物在上升过程中遇弯道阻挡，在重力作用下掉落，有效阻止其进入过热蒸气器4。但是，迷宫状的气流通道加工不便。

最优的，如图7所示，所述顶部封堵结构包括设置于过热蒸气器4内的顶座7；所述顶座7上设置有顶部凹槽71，所述分段气化管3的出口端32伸入顶部凹槽71内，并在顶部凹槽71的侧壁与外管34的外壁以及顶部凹槽71的底壁与分段气化管3的出口端32之间设置有顶部间距72。

该结构，由所述顶部间距构成硫蒸气通入过热蒸气器4的通道。首先，通过分段气化管3的出口端32伸入顶部凹槽71内，当气流带着固态硫化物上升时，遇顶部凹槽71的底壁阻挡，顶部凹槽71的底壁对其产生向下的反作用力，同时在其自身重力作用下，固态硫化物向下掉落，而不会进入过热蒸气器4。其次，其加工更方便。

由于超过400℃，S的腐蚀性最强，最容易造成内管33击穿，故，优选的，所述低熔点金属填充剂的熔点为150-400℃。保证在400℃时，低熔点金属填充剂已熔化，流动性好，一旦内管33被击穿，低熔点金属填充剂便能通过击穿部位与S结合，生成固态硫化物。低熔点金属填充剂可以为锡、铝、镁以及锡合金等。最优的，所述低熔点金属填充剂为锡粉。

外管34和内管33可以采用相同的材质，均采用耐硫管，但是，耐硫管价格昂贵，为了节约成本，优选的，所述外管34为不锈钢管；所述内管33为耐硫管。

由上述实施方式可知：液硫加热器2可以为箱体结构，过热蒸气器4也可以为箱体结构。但是，为了提高液硫加热器2内液态硫磺受热的均匀性，为了提高过热蒸气器4内过热硫蒸气受热的均匀性，同时，也便于加工制作，优选的，所述液硫加热器2为管状；所述过热蒸气器4也为管状。当然，液硫加热器2与过热蒸气器4的管径均大于分段气化管3的管径，其管壁也均比分段气化管3的管壁厚。

Claims (10)

1.过热硫蒸气制备装置，包括液硫加热器(2),其特征在于：还包括一组竖向设置的分段气化管(3)；各分段气化管(3)的下端为通入液态硫磺的入口端(31)，上端为输出过热硫蒸气的出口端(32)；各分段气化管(3)的入口端(31)与液硫加热器(2)的内腔相连通；

各分段气化管(3)均包括耐高温的内管(33)和套装于内管(33)外部的耐高温外管(34)；所述内管(33)的外壁与所述外管(34)的内壁之间构成密闭的密封腔体(35)；在所述密封腔体(35)内填充有低熔点金属填充剂；并在各分段气化管(3)的入口端(31)均设置有用于堆积含硫固态产物的底部封堵结构。

2.如权利要求1所述的过热硫蒸气制备装置，其特征在于：所述底部封堵结构包括塞块(6)，所述塞块(6)插接于所述分段气化管(3)的入口端(31)内，并在塞块(6)上设置有连通液硫加热器(2)与内管(33)的数个小通孔(61)。

3.如权利要求1所述的过热硫蒸气制备装置，其特征在于：所述底部封堵结构包括设置于液硫加热器(2)内的底座(5)；所述底座(5)上设置有底部凹槽(51)，所述分段气化管(3)的入口端(31)伸入底部凹槽(51)内，并在底部凹槽(51)的侧壁与外管(34)的外壁以及底部凹槽(51)的底壁与分段气化管(3)的入口端(31)之间设置有底部间距(52)。

4.如权利要求1-3任意一项权利要求所述的过热硫蒸气制备装置，其特征在于：还包括过热蒸气收集器(4)，各分段气化管(3)的出口端(32)与所述过热蒸气收集器(4)的内腔相连通。

5.如权利要求4所述的过热硫蒸气制备装置，其特征在于：在各分段气化管(3)的出口端(32)均设置有阻挡硫化物经出口端(32)进入过热蒸气器(4)的顶部封堵结构。

6.如权利要求5所述的过热硫蒸气制备装置，其特征在于：所述顶部封堵结构包括设置于过热蒸气器(4)内的顶座(7)；所述顶座(7)上设置有顶部凹槽(71)，所述分段气化管(3)的出口端(32)伸入顶部凹槽(71)内，并在顶部凹槽(71)的侧壁与外管(34)的外壁以及顶部凹槽(71)的底壁与分段气化管(3)的出口端(32)之间设置有顶部间距(72)。

7.如权利要求1-6任意一项权利要求所述的过热硫蒸气制备装置，其特征在于：所述分段气化管(3)由下至上依次包括液硫段(37)、气化段(38)和过热段(39)；所述低熔点金属填充剂固态时的填充面高于或者齐平于液硫段(37)的顶面。

8.如权利要求1-7任意一项权利要求所述的过热硫蒸气制备装置，其特征在于：所述低熔点金属填充剂为锡粉。

9.如权利要求1-8任意一项权利要求所述的过热硫蒸气制备装置，其特征在于：所述外管(34)为不锈钢管；所述内管(33)为耐硫管。

10.如权利要求4-6任意一项权利要求所述的过热硫蒸气制备装置，其特征在于：所述液硫加热器(2)为管状；所述过热蒸气器(4)也为管状。