CN114031041A - 一种硫膏常压连续熔硫方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种煤气脱硫硫膏的熔硫技术领域，具体为一种硫膏常压连续熔硫方法。本方法将硫膏用螺旋桨推进式投料装置常压下连续投入熔硫槽中，熔硫槽中始终保持一定深度的液体硫，液体硫温度始终维持在140℃‑150℃。液体硫作为加热介质把硫膏进行直接加热。硫膏中的硫熔为液体后进入液体硫中，而液体硫由槽中所设的蒸汽盘管进行加热。热源蒸汽送入蒸汽盘管中进行供热。熔硫槽设有液硫流出阀，通过阀门控制液硫流出的快慢。熔硫产生的废气则由泠凝器及喷淋塔进行环保处理。本方法的优点是能耗低，操作简单又安全环保。

Description

一种硫膏常压连续熔硫方法

技术领域

本发明属于一种煤气脱硫硫膏的熔硫技术领域，具体为一种硫膏常压连续熔硫方法。

背景技术

硫膏简介:焦化厂或氮肥厂煤气脱硫得到含硫约5%的脱硫液，称之为硫泡沫。经过滤设备对硫泡沫进行过滤，滤液回脱硫系统，而过滤得到含硫量较高的含硫物料，称之为硫膏。硫膏的含硫量高低随过滤设备而定。近年来采用的离心机过滤工艺得到的硫膏含硫量高达90%以上。

硫膏的熔硫传统工艺是间歇式熔硫法。把一定量的硫膏一次性投入立式圆柱形熔硫釜中。投料口设在釜顶部，投入料后把投料口密封好。釜上带有夹套，夹套中通入蒸汽，对釜中硫膏进行间接加热。加热一定时间后，釜中物料分为两层，上层为一定压力的水蒸汽，下层为液态硫。釜底部设有阀门，开启阀门放出液体硫，最后将釜中水蒸汽喷出。这种工艺由于污染较大等原因已被淘汰，取而代之的是非常压连续熔硫工艺。目前焦化厂普遍应用的这种工艺，直接对含硫量约5%的硫泡沫用高压泵连续送入熔硫釜中。釜体带有夹套，釜内设有蒸汽加热盘管等装置。在蒸汽的间接加热下，硫泡沫中的硫被熔化沉积于釜下部，并从釜底阀门连续或间歇排出。釜中硫泡沫熔硫后成为含硫较低的清液从上部清液出口管输出回脱硫系统。这种工艺的最大缺点是能耗太高。熔出1吨硫蒸汽消耗在3吨以上。

为了解决上述工艺的缺点，本发明提供一种硫膏常压连续熔硫工艺。

发明内容

本发明的目的是要降低脱硫熔硫的能耗，提供一种硫膏常压连续熔硫方法。

本发明是采用如下的技术方案实现的：一种硫膏常压连续熔硫方法，硫膏的熔硫是在常压连续熔硫器中进行的，而产生的废气则进入配套的冷凝器中进行冷凝，没有冷凝掉的废气用引风机送入喷淋塔中进行水吸收。

上述的一种硫膏常压连续熔硫方法，常压连续熔硫器包括螺旋桨推进式螺旋投料装置及熔硫槽和环保罩。

上述的一种硫膏常压连续熔硫方法，熔硫槽中焊接安装有对熔硫槽中物料进行加热的蒸汽加热盘管，并装有温度表，熔硫过程中熔硫槽中始终保持有一定深度的液体硫，盘管中通入蒸汽对液硫进行加热，使液硫温度始终保持在140℃-150℃；液体硫作为硫膏的加热介质，对投入熔硫槽中的硫膏进行直接加热。

上述的一种硫膏常压连续熔硫方法，进料管伸入进与熔硫槽对接安装的环保罩中一截，在进入环保罩中的螺旋桨进料管上朝下设有若干个投料口，将硫膏投入料斗中后，在料斗底部螺旋桨的推进作用下，硫膏被连续输送入环保罩内并经投料口落入熔硫槽中。

本发明方法能耗低，操作简单又安全环保。

附图说明

图1为硫膏常压连续熔硫器结构示意图。

图2为硫膏常压连续熔硫工艺示意图。

图3为人字形环保罩示意图

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图3的左视图。

图6为螺旋投料装置示意图。

图中：1-螺旋投料装置，2-蒸汽加热盘管，3-液态硫液位高度线，4-液流泡沫溢出管，5-搅拌装置，6-废气出口管，7-温度表，8-环保罩，9-熔硫槽，10-轻质液流出口管，11-液流出口管，12-保温阀，13-疏水阀，14-液流贮槽，15-冷凝水贮槽，16-冷凝器，17-引风机，18-喷淋塔，19-饱和液贮槽，20-溢流贮槽，21-轻质液流贮槽，22-冷凝液贮槽，23-视镜，24-密封圈，25-进料管进口，26-料斗，27-进料管，28-电机，29-投料口，30-联轴器，31-螺旋桨。

具体实施方式

本发明是采用硫膏常压连续熔硫器进行熔硫的。

① 硫膏常压连续熔硫器（下称熔硫器）的结构:

熔硫器的结构如附图1所示，主要由螺旋投料装置1、熔硫槽9、环保罩8及蒸汽加热盘管2组成。

螺旋投料装置1由料斗26和带有螺旋桨转动轴的进料管27及配套电机28组成，料斗26设置在进料管27上，用于进料，进料管27上还设置有投料口29，电机28通过联轴器30和螺旋桨转动轴连接。熔硫槽9为不锈钢板焊接而成的长方形容器，容器口面焊有密封圈，可与环保罩8密封对接。

环保罩8置于熔硫槽9上面，环保罩8一端有进料管进口25，进料管27伸入到环保罩8中一截，进料管27的投料口29朝向熔硫槽9。环保罩8另一端较高位置设废气出口管6。环保罩8和熔硫槽9形成一个密闭的体系，而熔硫产生的废气还可由废气出口管6输出并和后续设备连接。

熔硫槽9中设蒸汽间接加热物料的蒸汽加热盘管2。蒸汽加热盘管2中通入加热介质（一般是蒸汽，也可用导热油）。

附图3是人字形环保罩结构示意图。如图所示，环保罩横断面为人字形。环保罩横断面也可为上窄下宽的梯形结构，即为梯形环保罩。环保罩横断面还可为半圆形结构，即为半圆形环保罩。

无论是哪种形式的环保罩，都必须设有螺旋桨推进式进料管的进料管进口25和熔硫产生废气的废气出口管6。还要设有视镜23，以便观察熔硫器内工作情况。

蒸汽加热盘管:附图1中所示的蒸汽加热盘管2可以有多种形式。也可以设置多组加热盘管。但所设加热盘管其构形都必须使盘管中产生的冷凝水能够自然流出并由疏水阀13排入冷凝水贮槽15中。

由于硫膏中含有少量比液硫轻的其它物料，经过一段时间的熔硫作业后，熔硫槽中上层出现含杂质较多的液硫层，称之为轻质液硫层。熔硫槽9在相应位置设轻质液硫出口管10，该管配套有保温阀12。必要时开启该保温阀12将轻质液硫层排出到轻质液流贮槽21，以保熔硫工作的正常进行。

②工艺流程示意图：见附图2。

工艺流程说明:

将硫膏投入料斗26中，料斗底部为进料管27，开启电机，硫膏在螺旋桨的推进作用下连续地进入到熔硫槽9中。熔硫槽9中液态硫始终保持一定高度的液位，液位的高度约为槽深度的三分之二。通过调控蒸汽的压力将液硫温度控制在140℃-150℃之间。槽中装有温度表7，可以给出液硫的温度值。对于进入到熔硫槽9中的硫膏末来说，槽中的液硫是它的加热介质。液硫把硫膏末直接进行加热，使硫膏中的水达到沸点成为汽离开液面进入气相中。如硫膏中含有氨，则氨也会进入气相中。硫膏中也可能含有很少量的煤焦油成分，也会有部分焦油成分进入气相中。总之，在液硫对硫膏的直接加热下，硫膏中的硫被熔化成液硫进入液硫中，而其它成分则进入气相中成为废气，从废气出口管6输出，并通过管道进入冷凝器16中进行冷凝，冷凝液则进入冷凝液贮槽22中；未冷凝的废气从冷凝器16出来由引风机17送入喷淋塔18进行水吸收处理。喷淋塔内有磁环填料等相关内件。喷淋塔由循环泵上下循环喷淋水，循环水和废气逆向流动，在磁环表面传热传质。废气被水充分地吸收。吸收液达到一定饱和度时视为饱和液用循环泵打入饱和液贮槽19中，然后往塔中送入适量的自来水，继续吸收工作。

硫膏连续地投入熔硫槽9中，硫膏中的硫被槽中液硫熔化后进入液硫中。熔硫槽一侧下部的液流出口管11上设置有保温阀12，通过控制该阀门掌握液硫的流出速度，使熔硫槽中液硫的液位始终保持适宜的高度。硫膏的投料速度要稳定和适宜，不能太快。硫膏进入液硫中产生的气体（主要是水蒸汽）逸出液面后进入气相中。产生的气体在液硫中形成液硫气泡向上移动，到达液面之上破裂后气泡中的气体进入气相，而气泡破裂后产生的液硫仍回落液硫中。如果气泡太多，就会有液硫泡沫上溢。当投料速度掌握不好，造成液硫泡沫上溢时，溢起的泡沫从液流泡沫溢出管4顺管道流入溢流贮槽20中。

为了加快泡沫破裂的速度，熔硫槽设搅拌装置5。启动搅拌，可在一定程度上减缓液硫泡沫的上溢。同时搅拌装置也会使投入的硫膏扩散均匀。

喷淋塔顶部设尾气排空管，吸收不掉的气体成为尾气排空。

工艺流程中所用的引风机17是小功率的普通引风机，这对熔硫器的熔硫作业提供微负压作用。熔硫产生的废气被吸走进行环保处理。

环保罩和熔硫槽密封对接，但投料管伸入环保罩中一段。这样环保罩内部空间通过进料管27和大气是联通的。因此环保罩内是常压或在引风机吸风作用下呈微负压状态。

进入环保罩中的进料管27朝下设若干个投料口29。起到投料均匀的作用。

② 硫膏常压连续熔硫的能耗估算

热数据:水的比热容为1卡/度克，水的蒸发潜热为0.5千卡/克。硫的熔化潜热0.013千卡/克。

假设一:硫膏中的硫和液体硫的比热容都等于水的比热容。

假设二:硫膏中水含量为x%，给定硫膏的温度为20℃。硫膏熔出的液硫温度为140℃。

硫膏熔硫能耗估算如下:

1克硫膏蒸发掉ⅹ%克水，熔出液硫为(1-x%)。

熔出1克液硫所需硫膏设为y克，则:

1:(1-x%)=y:1，得出y=1/(1-x%)。

即1/(1-ⅹ%)克硫膏熔出1克液硫，蒸发掉水分为(1/(1-ⅹ%)-1)克。

(1/(1-ⅹ%)-1)克水分从20℃升温到100℃，

吸收热量为：

{1/(1-x%)-1}X(100-20)卡={80/(1-x%)-80}卡。

蒸发掉水分{1/(1-ⅹ%)-1}克耗热量为：

{1/(1-x%)-1}X500={500/(1-x%)-500}(卡)。

硫膏中1克硫从20℃升温到140℃吸收热量为:

1克╳(140℃-20℃)Ⅹ1卡/度克=120卡。

熔化1克硫吸收热量为13卡。

熔出1克液硫总吸收热量为:

{80/(1-ⅹ%)-80}+{500/(1-x%)-500}+120+13

化简为:{580/(1-ⅹ%)-447}(卡)。

相当于{580/(1-ⅹ%)-447}/500克水的蒸发潜热。

得出估算值公式:

熔出1吨硫大约消耗供热蒸汽Z吨:

Z={580/(1-x%)-447}/500吨。

上面估算中假设固体硫和液体硫的比热容都等于水的比热容。实际上水的比热容比一般物质都大，也就是说硫的比热容比水的比热容小得多。如果固体硫和液体硫的比热容近似地都按0.2卡/克度进行估算则熔出1吨硫大约消耗蒸汽Z吨

Z={580/(1-ⅹ%)-543}

当ⅹ=10时(即硫膏含水量为10%)，熔出1吨硫大约消耗水蒸汽:

0.395吨(硫的比热按1卡/克度计算)，

0.2吨(硫的比热按0.2计算)

⑤本发明的先进性

由上估算可知，硫膏常压连续熔硫工艺比硫泡沫连续熔硫能耗低得多。而且是在常压下进行熔硫，既环保又安全。

⑥实施例

1）熔硫器制作

熔硫槽制作:

熔硫槽尺寸6000mmx1500mmⅹ1500mm。长为6000mm、宽为1500mm、高为1500mm。

用厚度为8mm的316L不锈钢板焊接成6000mmⅹ1500mmx1500mm的长方形槽，槽的上口面四周边用12mm厚的316L不锈钢板焊接上宽度为50mm的密封圈。

照附图1所示那样在槽中焊接安装上蒸汽加热盘管，盘管皮厚5mm，材质为316L不锈钢无缝管，管径为89mm。在槽的一侧较底处焊接按装一个液硫出口管11，并按装DN50的不锈钢保温阀。

环保罩制作:

用厚度为6mm的304不锈钢板如附图3所示焊接制作成和本例中熔硫槽密封对接配套的人字形环保罩。

环保罩和熔硫槽密封对接安装起来，并用保温棉将环保罩和熔硫槽进行保温处理后再把配套的螺旋桨投抖装置配套安装好，一台硫膏常压熔硫器就制成了。

）配套按装

附图2所示的冷凝器、喷淋塔等设备，都可从市面上买到。与本例中熔硫器照附图2所示流程组装后则成一条硫膏常压熔硫工艺生产线。

）熔硫操作

事先将18吨液体硫磺从硫膏入口投入熔硫槽中，然后往加热盘管中通入蒸汽，对液硫进行加热。当液硫温度达140℃-150℃时启动硫膏投料系统，硫膏连续投入液硫中，熔硫全系统开始运行。控制蒸汽压力和硫膏投料速度使熔硫作业正常运行。通过液硫流出阀门的控制，使熔硫槽中液硫的液位深度保持在1000mm上下。

Claims (4)

1.一种硫膏常压连续熔硫方法，其特征在于：硫膏的熔硫是在常压连续熔硫器中进行的，而产生的废气则进入配套的冷凝器（16）中进行冷凝，没有冷凝掉的废气用引风机（17）送入喷淋塔（18）中进行水吸收。

2.根据权利要求1所述的一种硫膏常压连续熔硫方法，其特征在于：常压连续熔硫器包括螺旋桨推进式螺旋投料装置（1）及熔硫槽（9）和环保罩（8）。

3.根据权利要求2所述的一种硫膏常压连续熔硫方法，其特征在于：熔硫槽（9）中焊接安装有对熔硫槽中物料进行加热的蒸汽加热盘管（2），并装有温度表（7），熔硫过程中熔硫槽（9）中始终保持有一定深度的液体硫，盘管中通入蒸汽对液硫进行加热，使液硫温度始终保持在140℃-150℃；液体硫作为硫膏的加热介质，对投入熔硫槽中的硫膏进行直接加热。

4.根据权利要求2或3所述的一种硫膏常压连续熔硫方法，其特征在于：进料管（27）伸入进与熔硫槽（9）对接安装的环保罩（8）中一截，在进入环保罩中的螺旋桨进料管上朝下设有若干个投料口（29），将硫膏投入料斗（26）中后，在料斗底部螺旋桨的推进作用下，硫膏被连续输送入环保罩内并经投料口（29）落入熔硫槽（9）中。

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