CN110127628B - 一种池炉式硫化钠工业化生产设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
一种池炉式硫化钠工业化生产设备及工艺，生产设备包括蓄热式马蹄焰池炉和/或单元池炉；该蓄热式马蹄焰池炉包括蓄热室及熔化池；该熔化池顶部设有熔化部，远离该蓄热室一侧设有分配料道；该熔化池底面和侧面均由内到外依次设有浇注层、第一干粉防渗层、池壁砖层、第二干粉防渗层和铁板层；该蓄热室底部设有烟道；该单元池炉包括熔化池，该熔化池顶部设有熔化部；该熔化池侧方设有加料口；远离该加料口的一侧设有过渡烟道，该过渡烟道连接换热降温室，该换热降温室设有烟道；该熔化池底面和侧面均由内到外依次设有浇注层、第一干粉防渗层、池壁砖层、第二干粉防渗层和铁板层。
Description
技术领域
本发明属于无机化工技术领域，特别是一种环保高效的池炉式硫化钠工业化生产设备及工艺。
背景技术
已知的硫化钠工业化生产工艺，为短转炉和长转炉生产工艺，存在以下工艺和技术问题：
1.上述工艺加料和出料以及烟气尾气排放，均为无组织处理，存在着严重的环境污染和人身健康危害。
2.上述工艺加料和出料为间歇或者半连续方式，产能低下，以目前最优的大型长转炉为例，熔化温度低，一般为1100℃左右；采用人工加料，年产量仅仅为1万吨。
3.上述工艺中转炉使用寿命极低，一般炉内采用高铝材质内衬，受硫化钠侵蚀快，一般三个月左右就要停炉检修一次。
4.上述工艺中转炉运行温度较低，产品生成率和质量均较低。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种池炉式硫化钠工业化生产设备及工艺，其可以实现硫化钠工业化生产的技术革新，大大提高单炉产能，降低生产成本，达到绿色、环保、高效、节能的生产要求。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种池炉式硫化钠工业化生产设备，包括蓄热式马蹄焰池炉和/或单元池炉；
该蓄热式马蹄焰池炉包括蓄热室及熔化池；该熔化池顶部设有熔化部，远离该蓄热室一侧设有分配料道；该熔化池底面和侧面均由内到外依次设有浇注层、第一干粉防渗层、池壁砖层、第二干粉防渗层和铁板层；该蓄热室底部设有烟道；
该单元池炉包括熔化池，该熔化池顶部设有熔化部；该熔化池侧方设有加料口；远离该加料口的一侧设有过渡烟道，该过渡烟道连接换热降温室，该换热降温室设有烟道；该熔化池底面和侧面均由内到外依次设有浇注层、第一干粉防渗层、池壁砖层、第二干粉防渗层和铁板层。
进一步的，所述池壁砖层包括若干依次砌筑的池壁砖，该池壁砖两侧均具有阶梯部，使侧边截面呈L型；两个相邻的池壁砖的阶梯部呈凹凸对应连接，使得二者的接缝呈Z型。
进一步的，所述熔化池具有出料口，该出料口位于该熔化池顶部侧面，该出料口内侧设有挡墙，该挡墙将该出料口在水平方向封闭，该挡墙底部与该熔化池底面之间具有间隙。
一种池炉式硫化钠工业化生产工艺，包括下列步骤：
A.将原料煤粉和硫酸钠，混合均匀，制成配合料；
B.将该配合料连续加入池炉式熔窑内；
C.将该配合料在池炉式熔窑内，经喷枪加热，熔化成液态硫化钠；
D.将该液态硫化钠连续出料，放入溶解槽内，制成硫化钠溶液；
E.烟气经过余热回收、除尘、脱硫、脱硝系统，达标排放；
F.产品溶解放出的硫化氢，经浓NaOH溶液中和吸收。
进一步的，所述池炉式熔窑为蓄热式和换热式马蹄焰池炉，全氧式池炉或者电加热式池炉。
进一步的，所述煤粉颗粒度为1～3mm，所述硫酸钠为工业副产物芒硝或者天然盐湖的芒硝或者工业硫酸钠，其中Na2SO4％≥85％，芒硝颗粒度≤2mm。
进一步的，所述硫酸钠与煤粉重量比为100：21～22.5。
进一步的，所述池炉式熔窑的加料方式采用斜毯式自动加料机或者可变频加料机，加料仓为密闭仓，加料口安装有变频除尘器；所述池炉式熔窑的出料方式为连续出料。
进一步的，所述池炉式熔窑的熔化温度为1100～1300℃，压力0～10Pa。
本发明的有益效果是：本发明工艺采用池炉式生产硫化钠，改变了传统的转炉方式，实现了产能的大幅度提高，环保高效，实现了硫化钠工业化生产方式的革新；降低了吨产品的能源消耗，高效的池窑工艺，提高了原料的转化率和产品质量，并且最大程度的提高了窑炉的炉龄，解决了硫化钠传统转炉高频率冷修周期的问题，并且实现了自动加料，大幅度降低了工人劳动强度。其中，窑炉烟气，经过余热锅炉换热降温，回收余热后，再经过除尘、脱硫、脱硝系统，达到国家排放标准后排放；硫化钠产品在溶解槽内溶解放出的H2S气体，经浓NaOH溶液中和吸收，实现无毒生产有利于保护环境和工人健康。
附图说明
图1是本发明池炉式硫化钠工业化生产设备的蓄热式马蹄焰池炉的主视图。
图2是本发明池炉式硫化钠工业化生产设备的蓄热式马蹄焰池炉的俯视图。
图3是本发明池炉式硫化钠工业化生产设备的单元池炉的主视图。
图4是本发明池炉式硫化钠工业化生产设备的单元池炉的俯视图。
图5是本发明池炉式硫化钠工业化生产设备的熔化池侧壁的结构示意图。
图6是本发明池炉式硫化钠工业化生产设备的熔化池侧壁的剖视图。
图7是本发明池炉式硫化钠工业化生产设备的熔化池出料口处的剖视图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1-图4所示，本发明提供一种池炉式硫化钠工业化生产设备，包括蓄热式马蹄焰池炉1和/或单元池炉2。
该蓄热式马蹄焰池炉1包括蓄热室11及熔化池12。该熔化池12顶部设有熔化部13，远离该蓄热室11一侧设有分配料道14。该蓄热室11底部设有烟道15。该单元池炉2包括熔化池21，该熔化池21顶部设有熔化部22。该熔化池21侧方设有加料口23。远离该加料口23的一侧设有过渡烟道24，该过渡烟道24连接换热降温室25，该换热降温室25设有烟道26。
如图5、图6所示，蓄热式马蹄焰池炉1和单元池炉2的熔化池12、21底面和侧面均由内到外依次设有浇注层3、第一干粉防渗层4、池壁砖层5、第二干粉防渗层6和铁板层7。
该池壁砖层5包括若干依次砌筑的池壁砖51，该池壁砖51两侧均具有阶梯部，使侧边截面呈L型。两个相邻的池壁砖51的阶梯部呈凹凸对应连接，使得二者的接缝呈Z型。在耐高温熔融液体侵蚀的同时，也有效阻止了液料渗漏。池壁砖之间做成错层的交接口，在厚度方向形成两个拐角，即使有液料渗出，随着两个拐弯，物料温度降低，利用硫化钠料流动性很短的特性，液料也可以自动凝固。
另外，如图7所示，蓄热式马蹄焰池炉1和单元池炉2的熔化池12、21具有出料口8，该出料口8位于该熔化池12、21顶部侧面，该出料口8内侧设有挡墙9，该挡墙9将该出料口8在水平方向封闭，该挡墙底部与该熔化池底面之间具有间隙，挡墙9可以挡住炉渣，保证澄清的液料从挡墙9底部进入挡墙内，再翻上去通过出料口进入流料槽，浮渣被挡在挡墙9之外，在高温池炉内继续反应生产产品。
本发明还提供一种池炉式硫化钠工业化生产工艺，包括下列步骤：
A.将原料煤粉和硫酸钠，混合均匀，制成配合料；
B.将该配合料连续加入池炉式熔窑内；该池炉式熔窑包括但不限于蓄热式和换热式马蹄焰池炉，全氧式池炉或者电加热式池炉；
C.将该配合料在池炉式熔窑内，经喷枪加热，依化学反应方程式：Na2SO4+C＝Na2S+CO2进行反应，熔化成液态硫化钠；该池炉式熔窑的熔化温度为1100～1300℃，压力0～10Pa；高温的池炉，对原料的涵盖范围广，兼容性好；
D.将该液态硫化钠连续出料，放入溶解槽内，制成硫化钠溶液；
E.烟气经过余热回收，经过余热锅炉换热降温，锅炉产生的热水用于后端工序的罐体、管路保温和办公室取暖，宿舍洗澡；再经过除尘、脱硫、脱硝系统，达标排放；
F.产品溶解放出的硫化氢，经浓NaOH溶液中和吸收，实现无毒生产，防止车间内有毒气排放，影响工作环境和工人健康。
其中，该煤粉为颗粒度1～3mm的煤粉或兰碳粉，该硫酸钠为工业副产物芒硝或者天然盐湖的芒硝或者工业硫酸钠，其中Na2SO4％≥85％，芒硝颗粒度≤2mm。该硫酸钠与煤粉重量比为100：21～22.5。该池炉式熔窑的加料方式采用斜毯式自动加料机或者可变频加料机，加料仓为密闭仓，加料口安装有变频除尘器，做到加料口周边环境无粉尘、环保；该池炉式熔窑的出料方式为连续出料，消除了传统转炉出料易发爆炸的危险，提高了产品生产效率，工业化生产初期，折合每日产能，能达到3万吨/年。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明将传统的转炉方式生产，改为池炉方式生产，物料在池炉内为液态流动状态；炉体静止，可选择使用高档耐火材料，池炉寿命大大延长，从传统转炉的3个月寿命增加到使用寿命3～4年。
(2)本发明实现了硫化钠连续式、高产能、低能耗生产。本发明出料方式为连续出料，提高了硫化钠生产的稳定性、安全性和产能。工业化生产试车阶段产能到达3万吨/年，随着设备调试和消缺改造升级，产能预期达到10～15万吨/年；能耗相对于传统工艺，吨产品能耗由约500千克标煤降低到目前的200千克标煤。
(3)由于池炉方式生产过程中，配合料可在液体Na2S上，边漂浮移动边发生化学反应，原料的有效转化率和产品质量均有很大程度提高，产品质量高于工业硫化钠国标最高等级的1类优等品，结束了工业硫化钠行业产品长期徘徊在2类品或1类合格品的历史。
(4)本发明实现了Na2S行业的绿色环保生产方式。
需要指出的是，上述实施方式仅仅本发明的较佳实施例，是为了清楚地理解本发明的原理而提出的。可以在不背离本发明的池窑结构原理和范围的情况下对上述实施方式进行许多变化和修改。所有这些修改和变化都包括在本发明揭示的范围中，并且受到所附权利要求的保护。
Claims (8)
1.一种池炉式硫化钠工业化生产设备，其特征在于，包括蓄热式马蹄焰池炉和/或单元池炉；
该蓄热式马蹄焰池炉包括蓄热室及熔化池；该熔化池顶部设有熔化部，远离该蓄热室一侧设有分配料道；该熔化池底面和侧面均由内到外依次设有浇注层、第一干粉防渗层、池壁砖层、第二干粉防渗层和铁板层；该蓄热室底部设有烟道；
该单元池炉包括熔化池，该熔化池顶部设有熔化部；该熔化池侧方设有加料口；远离该加料口的一侧设有过渡烟道，该过渡烟道连接换热降温室，该换热降温室设有烟道；该熔化池底面和侧面均由内到外依次设有浇注层、第一干粉防渗层、池壁砖层、第二干粉防渗层和铁板层。
2.根据权利要求1所述的池炉式硫化钠工业化生产设备，其特征在于：所述池壁砖层包括若干依次砌筑的池壁砖，该池壁砖两侧均具有阶梯部，使侧边截面呈L型；两个相邻的池壁砖的阶梯部呈凹凸对应连接，使得二者的接缝呈Z型。
3.根据权利要求1或2所述的池炉式硫化钠工业化生产设备，其特征在于：所述熔化池具有出料口，该出料口位于该熔化池顶部侧面，该出料口内侧设有挡墙，该挡墙将该出料口在水平方向封闭，该挡墙底部与该熔化池底面之间具有间隙。
4.一种池炉式硫化钠工业化生产工艺，其特征在于：包括下列步骤：
A.将原料煤粉和硫酸钠，混合均匀，制成配合料；
B.将该配合料连续加入池炉式熔窑内；
C.将该配合料在池炉式熔窑内，经喷枪加热，熔化成液态硫化钠；
D.将该液态硫化钠连续出料，放入溶解槽内，制成硫化钠溶液；
E.烟气经过余热回收、除尘、脱硫、脱硝系统，达标排放；
F.产品溶解放出的硫化氢，经浓NaOH溶液中和吸收；
其中，所述池炉式熔窑为如权利要求1至3任一项所述的蓄热式马蹄焰池炉。
5.根据权利要求4所述的池炉式硫化钠工业化生产工艺，其特征在于：所述煤粉颗粒度为1～3mm，所述硫酸钠为工业副产物芒硝或者天然盐湖的芒硝或者工业硫酸钠，其中Na2SO4％≥85％，芒硝颗粒度≤2mm。
6.根据权利要求4所述的池炉式硫化钠工业化生产工艺，其特征在于：所述硫酸钠与煤粉重量比为100：21～22.5。
7.根据权利要求4所述的池炉式硫化钠工业化生产工艺，其特征在于：所述池炉式熔窑的加料方式采用斜毯式自动加料机或者可变频加料机，加料仓为密闭仓，加料口安装有变频除尘器；所述池炉式熔窑的出料方式为连续出料。
8.根据权利要求4所述的池炉式硫化钠工业化生产工艺，其特征在于：所述池炉式熔窑的熔化温度为1100～1300℃。
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