CN114849270B - 一种硫磺颗粒成型预结晶装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硫磺颗粒成型预结晶装置，包括立式圆柱形预结晶腔体，预结晶腔体顶部设置有细粉硫入口，预结晶腔体底部中心设置有底部进料口，预结晶腔体内底部进料口上方设置有环形进料挡板，环形进料挡板与预结晶腔体内壁之间形成环形空间，环形空间对应的预结晶腔体侧壁上设置有出料口，环形空间上方的预结晶腔体侧壁上沿圆周方向均匀设置有斜向上的侧向进料口。采用本发明有效避免了液硫一次成型时的晶间包水缺陷，降低了硫磺二次成型颗粒的含水率，提高了硫磺成型系统的产品成型率和规则度；不需要再设置熔融罐，硫磺成型系统能耗降低了10％以上。
Description
技术领域
本发明属于硫磺液下造粒技术领域，具体涉及一种硫磺颗粒成型预结晶装置。
背景技术
炼油厂和天然气净化厂，大处理量的硫磺造粒工艺可以采用硫磺液下造粒，即液硫通过液硫泵送至装置顶部的给料装置，穿过给料装置底部小孔流到充满冷却水的造粒设施中，与冷却水进行热交换冷却成型为硫磺固体颗粒，而后硫磺颗粒通过振动筛脱水、筛分合格后再由下料斗送至包装机料仓。
硫磺液下造粒工艺的主要问题，一是由于液硫成型时与工艺水直接接触，水分会不可避免地黏附在硫磺晶体表面或以晶间包藏的方式夹带在固体产品中，尤其是在环境潮湿的南方地区，硫磺颗粒产品含水量要求高时不宜达标；二是细粉硫的再熔融及二次成型处理，存在硫磺液下造粒系统能耗高，能量利用效率低，熔硫罐搅拌器桨叶上硫磺易结块、堵塞，导致二次成型后的硫磺颗粒大小不一、成型率和规则率低、易破碎等问题。
所以如何降低硫磺颗粒的含水量，提高细粉硫的再熔融及二次成型的能量利用效率，降低能耗，提高硫磺液下造粒系统的成型率和规则率，成为一个值得探讨的问题。
目前硫磺液下造粒系统中，降低产品含水量高的主要措施是热风干燥，存在能耗高，硫磺颗粒易破碎等问题。细粉硫的处理措施：主要是将振动筛筛分出来的细粉硫颗粒送到熔硫罐熔融后，直接被泵送到硫磺给料装置和成型设施内二次成型，虽然硫磺颗粒成型基本达标，但易导致熔硫罐搅拌器桨叶上硫磺结块、堵塞，造成二次成型后硫磺颗粒成型率和规则度较低，且采用熔硫罐的能耗也高。
发明内容
为了解决现有技术存在的硫磺颗粒含水量高、细粉硫的再熔融及二次成型能量利用效率低、硫磺液下造粒系统的成型率和规则率低的技术问题，本发明提供了一种硫磺颗粒成型预结晶装置。
本发明提供的硫磺颗粒成型预结晶装置包括立式圆柱形预结晶腔体，预结晶腔体顶部设置有细粉硫入口，预结晶腔体底部中心设置有底部进料口，预结晶腔体内底部进料口上方设置有环形进料挡板，环形进料挡板与预结晶腔体内壁之间形成环形空间，环形空间对应的预结晶腔体侧壁上设置有出料口，环形空间上方的预结晶腔体侧壁上沿圆周方向均匀设置有斜向上的侧向进料口。
本发明的工作原理为：液硫泵输送的一部分液硫，经液硫换热器冷却具备一定的过冷度后，分为两路，一路经预结晶装置的底部进料口进料，沿环形进料挡板向上喷出并沿重力方向下落，另一路从预结晶装置的侧向进料口进料。来自侧向进料口的液硫斜向上喷射入预结晶腔体内与沿重力方向下落的液硫逆向混合，逆流强化传质、传热效果，同时细粉硫入口开始进料，细粉硫作为晶种进入预结晶腔体内诱导部分液硫在晶种基础上预结晶形成晶核；形成的晶核随着液硫通过环形空间内设置的出料口，由外部的转子泵输送至液硫给料装置和成型设施二次成型。
所述环形进料挡板应有合适的高度，其高度一般为预结晶腔体高度的1/4～1/2，保证由底部进料口的进料达到足够高度再开始与侧向进料口喷入的液硫混合，避免流场对进料的干扰。
所述斜向上的侧向进料口与预结晶腔体轴向的夹角一般为30～60度，优选40～50度，以便在预结晶腔体内形成更均匀的流场。一般情况下，侧向进料口可设置于预结晶腔体1/2～2/3高度范围内。
所述预结晶腔体顶部还可以设置溢流口，其功能主要是如果预结晶腔体内有气体逸出，一方面可以避免气体累积造成预结晶腔体内压力增加，从而影响预结晶成核速率和生长速率，另一方面可以通过溢流口接管将逸出气体引至安全区域。
作为改进，所述的细粉硫进料口可设置为带有两个料腿的人字形进料口、或者带有3～5个料腿的爪形进料口、或者是带有分布环管的环形进料口，这种类型的细粉硫进料口可使作为晶种的细粉硫落入预结晶腔体的环形空间形成晶核，减少细粉硫进料对底部液硫进料的影响，更有利于晶核的形成。细粉硫进料口上可以设置控制阀控制对预结晶装置的晶种进料。
作为进一步的改进，侧向进料口的进料方向沿预结晶腔体的圆周方向统一呈顺时针方向或统一呈逆时针方向，更佳的方式是侧向进料口的进料方向同时与预结晶腔体的切线方向一致。这种结构有利于强化传质、传热效果，形成更加均匀的旋流式湍流场，提高预结晶晶核的成核速率和生长速率，并且预结晶晶核粒径大小更均匀。当然，侧向进料口也可以设置为喷嘴形式。
作为进一步的改进，可在预结晶腔体外侧设置夹套层，夹套层为空心腔体，包覆在预结晶腔体侧壁上，夹套层上设有夹套层入口和夹套层出口；夹套层中通入水等冷却介质，可带走预结晶热，维持流场温度，控制结晶速度。
本发明的硫磺颗粒成型预结晶装置，通过温度控制措施，使具备一定过冷度的液硫在预结晶腔体内形成紊流流场，逆向强化传质、传热；充分利用的成型装置中的细粉硫，使其作为晶种，在晶种的诱导下，液硫在预结晶腔体内形成一定含量的预结晶晶核，最后被泵送到硫磺液下成型系统内二次成型。
本发明具有以下有益效果：
1)在硫磺颗粒冷却成型前使其预冷却结晶，有效提高了硫磺二次成型的结晶度，避免在结晶成型时发生结块；
2)由于细粉硫预结晶晶核和液硫在预结晶晶核诱导下的快速结晶，有效避免了液硫一次成型时的晶间包水缺陷，使硫磺颗粒有效降低了硫磺二次成型颗粒的含水率，使硫磺二次成型产品颗粒为表面光滑、大小均匀的规则球形颗粒，提高了硫磺成型系统的产品成型率和规则度；
3)采用本发明，不需要再设置熔融罐，硫磺成型系统能耗降低了10％以上，彻底解决了硫磺液下成型系统的高含水率，解决了传统成型设施中需要进一步处理的5％～10％的细粉硫的问题；
4)采用本发明，尤其在南方阴雨潮湿环境中，不仅能轻松满足国标2％的含水率，而且通过技术调整完全可以满足食品硫磺0.5％的含水率要求；同时硫磺颗粒的成型率和规则度大幅提高，粒径范围达到Ф1mm～Ф6mm，其中Ф3mm～Ф4mm粒径至少占95％。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图中：1-细粉硫进料口，2-料腿，3-旋转阀，4-溢流口，5-夹套层，6-预结晶腔体，7-夹套层出口，8-侧向进料口，9-环形进料挡板，10-出料口；11-底部进料口，12-夹套层入口，13-转子泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1是本发明的一种结构示意图，如图所示，本发明的硫磺颗粒成型预结晶装置主要包括立式圆柱形预结晶腔体6，预结晶腔体6顶部设置有细粉硫入口1，细粉硫进料口1采用带有两个料腿2的人字形进料口，料腿2上设有旋转阀3用以控制晶种进料，预结晶腔体6顶部还设有溢流口4。
预结晶腔体6底部中心设置有底部进料口11，预结晶腔体6内底部进料口11上方设置有环形进料挡板9，环形进料挡板9与预结晶腔体6内壁之间形成环形空间，环形空间对应的预结晶腔体6侧壁上设置有出料口10，环形空间上方的预结晶腔体侧壁上沿圆周方向均匀设置有斜向上的侧向进料口8，侧向进料口8沿预结晶腔体6圆周方向设置为上下两层，侧向进料口8的进料方向沿预结晶腔体6的圆周方向统一呈顺时针方向或统一呈逆时针方向，层与层之间的侧向进料口8的进料方向沿预结晶腔体6的圆周方向可以相同也可以相反。侧向进料口8可以设置为喷嘴形式。
在预结晶腔体6外侧设有夹套层5，夹套层下端设有夹套层入口12，夹套层上端设有夹套层出口7，冷却水等冷却介质由夹套层入口12进入夹套层5，由夹套层出口7流出，可带走预结晶腔体6内产生的预结晶热，维持流场温度，控制结晶速度。
如图1所示，本发明的操作过程为：夹套层5内通入冷却水，维持预结晶腔体6内的温度；经换热具有一定过冷度的液硫分别由底部进料口11和侧向进料口8喷射进入预结晶腔体6内部；根据工艺操作需求，间歇或连续开启细粉硫进料口1上设置的旋转阀3，为预结晶腔体6提供细粉硫作为晶种；由底部进料口11进入的液硫沿环形进料挡板9向上喷出，并随重力落向环形挡板9与预结晶腔体6之间的环形空间内，在下落过程中与由侧向进料口8喷入的液硫逆向接触，在作为晶种的细粉硫的诱导下预结晶形成晶核并随液硫经出料口10由转子泵13输送至液硫给料装置和成型设施二次成型。
液硫预结晶装置的结晶效果由预结晶腔体6内温度分布来进行控制，温度分布主要由液硫的过冷度和夹套层5的换热效果确定。预结晶装置的成型能力由预结晶腔体6的结构、侧向进料口8的数量和液硫泵容量决定。预结晶装置的规格根据硫磺液下成型装置规模和硫磺颗粒成型率来选择。
液硫预结晶装置内的预结晶温度约110℃～120℃，具体操作温度和时间根据硫磺颗粒产品要求的含水率和预结晶腔体内的温度场分布曲线进行调整最终确定。
表1列出了本发明的硫磺颗粒成型预结晶装置的部分技术参数供参考。表中，D为预结晶腔体6的内径，H为预结晶腔体6的高度，n为侧向进料口8设置为喷嘴时喷嘴的数量。
表1硫磺颗粒成型预结晶装置的技术参数
Claims (7)
1.一种硫磺颗粒成型预结晶装置，其特征在于：包括立式圆柱形预结晶腔体，预结晶腔体顶部设置有细粉硫进料口，预结晶腔体底部中心设置有底部进料口，预结晶腔体内底部进料口上方设置有环形进料挡板，环形进料挡板与预结晶腔体内壁之间形成环形空间，环形空间对应的预结晶腔体侧壁上设置有出料口，环形空间上方的预结晶腔体侧壁上沿圆周方向均匀设置有斜向上的侧向进料口；所述细粉硫进料口设置为带有两个料腿的人字形进料口、或者带有3～5个料腿的爪形进料口、或者是带有分布环管的环形进料口；所述料腿上设有旋转阀。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述环形进料挡板的高度为预结晶腔体高度的1/4～1/2。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述斜向上的侧向进料口与预结晶腔体轴向的夹角为30～60度。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述侧向进料口的进料方向沿预结晶腔体的圆周方向统一呈顺时针方向或统一呈逆时针方向。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述侧向进料口的进料方向与预结晶腔体的切线方向一致。
6.根据权利要求1～5任一所述的装置，其特征在于：所述预结晶腔体外侧设置夹套层，夹套层为空心腔体，包覆在预结晶腔体侧壁上，夹套层上设有夹套层入口和夹套层出口。
7.根据权利要求1～5任一所述的装置，其特征在于：所述预结晶腔体顶部设置有溢流口。
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| GR01 | Patent grant | ||
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