CN204661323U - 一种硫蒸汽收集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于硫磺回收生产设备技术领域，具体涉及一种硫蒸汽收集设备。所述设备设有硫磺收集器（10）和真空泵（11），硫磺收集器（10）内空间分隔为硫蒸汽流道（17）和换热介质流道（18）；硫磺收集器（10）对应设置有加热炉（19）和温度调节器（20）；加热炉（19）、温度调节器（20）和换热介质流道（18）之间通过管线互相连通构成换热介质循环系统；所述硫磺收集器（10）、加热炉（19）、温度调节器（20）、排热风机（21）和真空泵（11）共同构成真空硫蒸汽收集结构。该硫蒸汽收集设备，能直接将硫蒸汽与换热介质换热为流动性良好的液态硫，实现硫蒸汽的连续高效收集，适合工业化连续生产；减少环境污染，保证生产安全，降低企业生产成本。

Description

一种硫蒸汽收集设备

技术领域

本实用新型属于硫磺回收生产设备技术领域，具体涉及一种硫蒸汽收集设备。

背景技术

在化工、石油、有色金属冶金等生产过程中，经常涉及到硫回收问题。含硫气体不能直接释放到空气中，需进行回收，否则将污染环境、浪费资源，而且硫磺粉尘在空气中含量大于35mg/m³时，遇见火星会引起爆炸，威胁生产环境安全，因此，要充分考虑硫的回收利用，以解决污染、提高效益。

现有的主要集中于处理煤炭燃烧、油气田、石化炼厂等方向的烟气脱硫硫磺回收技术有很多，如CN202166349、CN202096780、CN201999735、CN201129965、CN201942515及CN101804970等，硫蒸汽一般与其他复杂过程气或工艺气如硫化氢H₂S、二氧化硫SO₂、二氧化碳CO₂、二硫化碳CS₂、氢氧化物水蒸汽等混合在一起，其回收工艺过程复杂，装置投资大、占地面积多，且装置结构复杂。

在某些工业生产中会产生成分相对简单的硫蒸汽，譬如以辉钼矿为原料采用真空分解工艺制备高纯超细金属钼粉的过程中，MoS₂ = Mo+ S₂，产生占原料40%的硫蒸汽，该硫蒸汽成分相对简单，除少量金属杂质外，几乎全部是纯净的单质硫。上述各种复杂过程气或工艺气中硫蒸汽的收集装置及收集方法，并不适于这种成分简单的硫蒸汽的收集。

研究表明，单质硫磺在加热或冷却时发生如下现象：

 

由于硫蒸汽在合适温度下如100～105℃可以直接固化成为固态的硫磺，固态硫磺易于收集包装，且在固化过程中，硫蒸汽携带的部分杂质成分因不能冷凝而被除去，可以实现对硫磺的净化提纯；CN202880878（2013年4月17日公告）公开一种由硫蒸汽制备硫磺的设备，包括硫蒸汽冷凝回收器、硫磺收集器、过滤器和真空泵；其硫蒸气冷凝回收器在壳体上部设置有硫蒸汽入口管，壳体下部设置有液态硫出口管和杂质气体出口管，壳体内自上而下设置有两层以上的中空换热套，换热套与壳体内壁之间设有通道，该通道在壳体相对应的两端内壁交错排列设置；换热套内的中空区分别与换热介质进口管和换热介质出口管连通；液态硫出口管与硫磺收集器连通，液态硫出口管上设有阀门Ⅰ，杂质气体出口管通过阀门Ⅱ与过滤器连通，过滤器和真空泵通过真空管道连通。

上述CN202880878公开的硫蒸汽制备硫磺的设备，使用时首先将硫蒸汽引入硫蒸汽冷凝回收器中直接冷凝为固态硫磺，然后通过调整换热介质温度在硫磺凝固点以上使固态硫磺液化进入硫磺收集器中而制得硫磺，其由硫蒸汽制备硫磺主要依靠硫蒸汽和换热介质通过换热套的换热，接触换热起决定作用，在硫蒸汽大量的工况下，先进入的硫蒸汽直接接触换热套的新鲜换热面，冷凝成固态硫磺从而形成一薄层固态硫磺层，后进入的硫蒸汽在已经形成的固态硫磺薄层上继续换热凝固，形成越来越厚的固态硫磺层，由于硫磺导热性差，随着硫磺层的加厚，换热效果不佳，再进入的硫蒸汽的冷凝固化效率不断降低，设备硫蒸汽处理量有限，固态硫磺层达一定厚度即需要先停止硫蒸汽收集操作，将固态硫磺液化排出后才能重新开始硫蒸汽收集，不能连续化进行硫蒸汽的收集，生产效率有限。

由于硫蒸汽能在合适的温度条件下转化为液态硫磺，也有科研人员提出直接将硫蒸汽直接换热为液硫，以下是已经公开的技术：

CN103818882（2014年5月28日公布）提出一种回收含尘烟气中硫蒸汽的方法，包括以下步骤：(1)、先将200℃~1200℃的含硫高温烟气通入第一段冷却器，冷却至120~200℃后，送入第二段冷却器，同时在第一段冷却器底部收集冷却液化下来的液硫；(2)、烟气通入第二段冷却器，控制其流速在0.01～30m/s之间，保证烟气在第二段冷却器中的停留时间达到0.5s以上；控制第二段冷却器的温度，保证第二冷却器出口处的烟气温度为100~200℃，同时在第二段冷却器底部收集冷却液化下来的液硫；（3）、从第二段冷却器出来的烟气进入捕集塔，在捕集塔内喷洒液硫对烟气进行喷淋洗涤；烟气流速为0.01～30m/s，保证烟气在捕集塔中的停留时间在0.5s以上；控制烟气出口温度在100~200℃，同时在捕集塔底部收集冷却液化下来的液硫；

CN103803505（2013年11月6日公布）提出一种硫渣连续蒸馏回收硫磺的生产方法及其设备，包括备料、干燥、蒸馏进料、蒸馏、蒸馏渣冷却、蒸馏渣出料、硫蒸汽除尘、硫蒸汽冷凝、抽气过程和设备；其硫蒸汽冷凝设备包括一级列管冷凝器、二级列管冷凝器、液硫储槽及旋片式机械真空泵机组，该旋片式真空泵机组包括旋片式机械真空泵、丝网过滤器和真空抽气管道、阀门，其一级列管冷凝器进出口、二级列管冷凝器的硫蒸汽进口通过抽气管道连接，二级列管冷凝器的抽气口、丝网过滤器、旋片式机械真空泵通过管道依次连接，一级列管冷凝器的液硫通过一级列管冷凝器的硫蒸汽出口共用硫蒸汽管道流到二级列管冷凝器中；这样，经蒸馏、除尘后的硫蒸汽进入一级列管冷凝器，大部分硫蒸汽被冷凝成液硫，液硫的温度为340~450℃，与硫蒸汽的温度相同，经过一级列管冷凝器未冷凝的小部分硫蒸汽，进入二级列管冷凝器冷凝成液硫，二级列管冷凝器中液硫的温度控制在130~150℃；混在硫蒸汽中的不凝气体出二级列管冷凝器后再经金属丝网过滤器过滤后由真空泵抽出排空，一级列管冷凝器中的液硫流到二级列管冷凝器中，二级列管冷凝器中的液硫流到液硫储槽中，在液硫储槽中保持在130~150℃储存，再由制粒机制成粒状硫磺。

在上述CN103818882的回收含尘烟气中硫蒸汽的方法中，200℃~1200℃的含硫高温烟气分别经第一段冷却器冷却、第二段冷却器再冷却、捕集塔的喷淋洗涤的三级硫蒸汽冷却回收流程进行硫回收，三级硫蒸汽回收流程中均是将硫蒸汽冷却至120~200℃，再收集液化的液硫；而CN103803505的硫渣连续蒸馏回收硫磺的方法中，340~450℃的硫蒸汽分别经一级列管冷凝器冷凝、二级列管冷凝器再冷凝后，收集液化的液硫，其中一级冷凝后液硫温度在340~450℃，二级冷凝后液硫温度在130~150℃。显然，上述CN103818882及CN103803505的硫蒸汽回收机理，仍然像CN202880878中所公开的技术一样，是接触换热起决定作用，这两项公开的技术存在下述不可忽视的问题：

1、根据单质硫磺在加热或冷却时物态的变化规律，在超过160℃特别是超过190℃的温度条件下，硫磺是呈棕色到深棕色粘性物的状态存在，流动性差，因此，在CN103818882的前二段冷却回收和CN103803505的第一级冷凝过程中，存在一个共同的问题，即：冷却或冷凝液化下来的粘性液硫会附着在冷却器或冷凝器的换热面上，向下流动缓慢，后进入的等待液化的硫蒸汽接触的均不是新鲜换热面，换热效果不佳；

2、由于CN103818882中三级硫蒸汽回收流程中均是将硫蒸汽冷却至120~200℃，当硫蒸汽恰好被冷却至120~160℃的流动性良好的液硫时，液硫很快流下，给后续的硫蒸汽留出新鲜的换热面，硫蒸汽回收效率高，而当硫蒸汽恰好被冷却至160℃以上的流动性差的液硫时，液硫流动缓慢，后续的硫蒸汽不能接触新鲜的换热面，硫蒸汽回收效率下降，实践中会造成硫蒸汽回收效率时高时低的不稳定状态，不利于生产线的稳定运行；

3、在CN103803505中，一级冷凝后的液硫是温度在340~450℃深棕色粘性物，二级冷凝后的液硫是温度在130~150℃的流动性良好液硫，这样，硫蒸汽经过一级列管冷凝器形成液硫后，一级列管冷凝器的换热面整体被粘性物覆盖，硫蒸汽的回收压力几乎全部转嫁给了二级列管冷凝器，进入二级列管冷凝器的硫蒸汽容易超过设计处理量，造成硫蒸汽回收不彻底、未回收的硫蒸汽腐蚀真空泵、硫蒸汽进入大气影响环境等问题，二级列管冷凝器的使用寿命也会缩短；

4、从安全生产及环保角度，要求硫蒸汽回收率至少应在98%以上，CN103818882及CN103803505均是通过将硫蒸汽与换热介质换热为液硫来回收硫蒸汽，在换热过程中，硫蒸汽温度在一定温度区间内来回波动，如CN103818882的硫蒸汽在200℃~1200℃，CN103803505的硫蒸汽在340~450℃，而换热介质的温度相对恒定，这样硫蒸汽在与换热介质换热时，难以确保硫蒸汽一定能够换热在硫单质能处于液硫状态的温度区间内，特别当生产出现波动时，有可能出现硫蒸汽来不及液化而仍以蒸汽形式直接排出的情况，从而威胁生产环境安全，也不符合环保要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是在现有技术的基础上，提供一种硫蒸汽收集设备，直接将硫蒸汽与换热介质换热为流动性良好的液态硫，实现硫蒸汽的连续高效收集，适合工业化连续生产；减少环境污染，保证生产安全，降低企业生产成本。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种硫蒸汽收集设备，设有硫磺收集器和真空泵，所述硫磺收集器具有硫蒸汽入口、硫磺出口和余气出口，其特征在于：

所述硫磺收集器内设有能隔开硫蒸汽和换热介质并能使硫蒸汽和换热介质实现热量交换的间壁，所述间壁为换热板、螺旋换热板、换热管或换热蛇管中的一种或者其组合，所述间壁将硫磺收集器内空间分隔为间壁一侧的硫蒸汽流道和间壁另一侧的换热介质流道；所述硫蒸汽流道入口连通硫蒸汽入口，硫蒸汽流道出口连通硫磺出口；所述硫蒸汽流道通过余气出口与真空泵连通；

所述硫磺收集器对应设置有用以对换热介质进行加热的加热炉和用以对换热介质的温度进行调节的温度调节器，所述温度调节器设置有用以对换热介质进行冷却的排热风机；

所述加热炉、温度调节器和换热介质流道之间通过管线互相连通构成换热介质循环系统；所述硫磺收集器、加热炉、温度调节器、排热风机和真空泵共同构成真空硫蒸汽收集结构，用于对换热介质的温度进行控制，使进入所述硫蒸汽流道内的硫蒸汽与换热介质换热后形成流动性良好的液态硫磺，并通过硫磺出口进行液态硫磺收集。

本实用新型中所述“间壁”，即能够将冷、热流体隔开的一层固体壁面，间壁两侧的流体不相混和，但可以通过间壁进行热交换。

采用本实用新型的硫蒸汽收集设备进行硫蒸汽收集时，高温硫蒸汽在真空泵的导流作用下，进入硫磺收集器，与换热介质在间壁两侧进行换热，可以将硫蒸汽换热液化为温度在液态硫温度区的流动性良好的液态硫磺。通过加热炉、温度调节器和排热风机的互相关联调节来进行换热介质循环系统中换热介质的温度适应性控制，具体地，当硫蒸汽温度相对较高，液化时需要相对低温的换热介质时，加热炉停止加热，排热风机启动使换热介质进入相对低温位，加大换热介质与硫蒸汽的换热量，硫蒸汽换热为温度在液态硫温度区的液态硫磺；反之，当硫蒸汽温度相对较低，液化时需要相对高温的换热介质时，排热风机停止排热冷却，加热炉开始加热使换热介质进入相对高温位，减少换热介质与硫蒸汽的换热量，保证硫蒸汽换热为温度在液态硫温度区的液态硫磺；液态硫磺一经形成，即在重力作用下向硫磺出口流动，新进入硫磺收集器的硫蒸汽接触到的一直是没有固态硫磺覆盖的新鲜的间壁换热面，换热液化效率稳定，从而形成硫蒸汽不断进入硫磺收集器、液态硫磺不断排出硫磺收集器的连续性真空硫蒸气收集结构。

本实用新型的硫蒸汽收集设备，进一步地，在所述真空泵前设有用以截留气体中颗粒的捕集器。

本实用新型的硫蒸汽收集设备，进一步地，所述硫蒸汽入口和/或硫磺出口设有保温结构，用以使通过硫蒸汽入口的硫蒸汽保持气态，或者用以使通过硫磺出口的硫磺保持液态，或者同时实现上述作用；所述保温结构或者是设于硫蒸汽入口内侧或硫磺出口内侧的保温层材料，或者是设于硫蒸汽入口内侧或硫磺出口内侧的保温夹套，这样，可防止高温硫蒸汽或液态硫磺凝固在硫蒸汽入口或硫磺出口上，以免影响硫蒸汽的收集。

本实用新型的硫蒸汽收集设备，进一步地，所述加热炉为水蒸汽发生炉或导热油加热炉，这样，加热炉、温度调节器和换热介质流道之间通过管线互相连通构成水蒸汽循环系统或导热油循环系统，实现对硫蒸汽的换热、液化和液硫排出。

本实用新型的硫蒸汽收集设备，进一步地，所述硫蒸汽收集设备还设有第二硫磺收集器、与第二硫磺收集器结构相同可并联切换的第三硫磺收集器、制冷机和冷凝器，制冷机和冷凝器循环相连；所述第二硫磺收集器设有余气入口、第二硫磺出口和废气出口；

在第二硫磺收集器内设有换热管，换热管外空间构成余气流道，换热管内空间与冷凝器通过管线互相连通构成冷凝介质循环系统，换热管内空间与所述的加热炉或者另设的第二加热炉通过管线互相连通构成加热介质循环系统；或者在第二硫磺收集器内自上而下设置有两层以上的中空换热套，相邻换热套具有沿第二硫磺收集器内壁两端交错设置的通道，换热套外部空间构成余气流道，换热套中空区与冷凝器通过管线互相连通构成冷凝介质循环系统，换热套中空区与所述的加热炉或者另设的第二加热炉通过管线互相连通构成加热介质循环系统；

所述余气流道通过余气入口连通余气出口，余气流道出口连通第二硫磺出口；余气流道通过废气出口与真空泵连通；

所述第二硫磺收集器、第三硫磺收集器、加热炉或者第二加热炉、制冷机和冷凝器共同构成第二级真空硫蒸汽收集结构，用于对硫磺收集器流出的余气先冷凝固化，再加热液化，进行连续性硫磺收集；从而构成硫蒸汽依次沿硫蒸汽入口、硫磺收集器、余气出口、余气入口、第二硫磺收集器或第三硫磺收集器、废气出口和真空泵流动的两级真空硫蒸汽收集结构。

更进一步地，所述第二加热炉为水蒸汽发生炉或导热油加热炉，所述换热管内空间或者换热套中空区与第二加热炉通过管线互相连通构成水蒸汽循环系统或导热油循环系统，实现对已冷凝固化于余气流道上的硫磺加热液化和液硫排出。

采用本实用新型的硫蒸汽收集设备来进行硫蒸汽收集，技术方案如下：在真空条件下采用硫蒸汽收集设备来收集硫蒸汽，硫蒸汽自硫蒸汽入口引入硫磺收集器中，收集到的硫磺从硫磺出口排出收集，剩余气体从余气出口自真空泵排出；具体的硫蒸汽收集流程如下：

使换热介质在加热炉、温度调节器和间壁一侧的换热介质流道构成的换热介质循环系统中不断流动；

在真空泵的导流作用下，硫蒸汽自硫蒸汽入口进入硫磺收集器内，沿间壁另一侧的硫蒸汽流道不断流动；

控制加热炉对换热介质进行加热，控制温度调节器的排热风机对换热介质进行冷却，使换热介质与沿硫蒸汽流道流动的硫蒸汽在硫磺收集器内不断进行间壁换热，硫蒸汽换热后形成流动性良好的液态硫磺；

液态硫磺汇集于硫蒸汽流道出口，从硫磺出口排出收集；

收集硫蒸汽后的剩余气体自真空泵排出。

进一步地，硫蒸汽收集时，收集硫蒸汽后的剩余气体经过捕集器截留去气体中颗粒后，自真空泵排出。

进一步地，硫蒸汽收集还包括如下流程：

将换热管或换热套与冷凝器连通，使冷凝介质在换热管或换热套与冷凝器构成的冷凝介质循环系统中不断流动；

将经收集硫蒸汽后的剩余气体自余气入口引入第二硫磺收集器换热管或换热套外的余气流道内，沿余气流道不断流动；

控制制冷机和冷凝器对冷凝介质进行冷却，使流出冷凝器的冷凝介质在第二硫磺收集器内将所述剩余气体不断进行冷凝，剩余气体中携带的少量硫蒸汽在余气流道上冷凝固化为固态硫磺；第二硫磺收集器冷凝固化结束后，切换第三硫磺收集器继续进行上述冷凝固化；

切断第二硫磺收集器内换热管或换热套与冷凝器的连通，将换热管或换热套与第二加热炉连通，使加热介质在换热管或换热套与第二加热炉构成的加热介质循环系统中不断流动；控制第二加热炉对加热介质进行加热，使流出第二加热炉的加热介质将冷凝固化在第二硫磺收集器余气流道上的固态硫磺不断进行加热，固态硫磺加热液化为液态硫磺，自第二硫磺出口排出收集；第二硫磺收集器加热液化结束后，切换第三硫磺收集器继续进行上述加热液化，第二硫磺收集器继续进行冷凝固化；

冷凝固化后的剩余气体经废气出口自真空泵排出。

进一步地，硫蒸汽收集时，所述间壁为换热板、螺旋换热板、换热管或换热蛇管中的一种或者其组合，所述换热介质为水蒸汽或导热油。

采用本实用新型的硫蒸汽收集设备来收集硫蒸汽制备硫磺，至少具有以下有益效果：

1、实现硫蒸汽的连续高效收集，适合工业化连续生产

本实用新型的硫蒸汽收集设备与现有的CN202880878硫蒸汽制备硫磺的设备相比，不是采用将硫蒸汽直接换热为固态硫磺的方式收集硫蒸汽，而是采用将加热炉与温度调节器同时设置，保证了换热介质循环系统中换热介质水蒸汽或导热油的温度适应性控制，高温硫蒸汽引入硫磺收集器后，与水蒸汽或导热油通过间壁换热面不断换热为流动性良好的液态硫磺，并自硫磺出口排出；换热后的液态硫磺立即向下流动，而不是象现有技术一样由于形成导热性差的固态硫磺层而限制了硫蒸汽处理量，本实用新型中硫蒸汽始终与新鲜的间壁换热面接触换热，硫蒸汽的引入与液态硫磺的排出同时进行，从而实现了硫蒸汽的连续高效收集，适合工业化连续生产，硫蒸汽收集率在98%以上；

采用本实用新型的硫蒸汽收集设备收集硫蒸汽，与现有CN103818882或CN103803505的硫磺回收方法相比，由于同时设置加热炉与温度调节器，能够保证硫蒸汽的换热量随着要收集的硫蒸汽的温度和流量变化而及时变化，避免了现有技术中由于生产波动造成硫蒸汽回收不彻底、未回收的硫蒸汽腐蚀真空泵等影响生产环境安全的问题；

由于硫磺收集器的高效收集，余气中剩余的硫蒸汽量已经大大减少，再结合第二硫磺收集器和第三硫磺收集器对余气进行第二级硫蒸汽收集，硫蒸汽收集率达99.9%以上；如果再结合捕集器进行固体颗粒或硫雾截留，硫蒸汽收集率可达99.95%以上。

2、减少环境污染，保证生产安全，降低企业生产成本

本实用新型提供的硫蒸汽收集设备，通过硫磺收集器进行一级硫收集，或者通过硫磺收集器结合第二硫磺收集器和第三硫磺收集器进行两级硫收集，硫磺收集过程中均是通过物理间壁传热原理进行，换热介质和硫蒸汽两种介质分别在间壁两侧流动，在有效将气态硫蒸汽收集的同时，在换热、液化及排出硫磺过程中，单质硫不会接触空气氧化，不需水洗涤，不造成二次处理废水或二次污染，不产生废硫膏，消除了硫蒸汽对环境的污染，保证生产安全；硫蒸汽携带的少量杂质颗粒则被捕集器截留，不直接排入大气，减少了大气的粉尘污染；采用真空泵的导流作用作为硫蒸汽在整套收集设备中流动的动力，无需其他硫蒸汽运转机械设备和药剂消耗，维修工作量小，运行费用低，收集到的硫磺杂质少，可直接作为硫磺产品出售，也降低了企业生产成本。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式一装置结构示意图；

图2为图1中A-A向视图；

图3为本实用新型具体实施方式二装置结构示意图；

图4为图3中B-B向视图；

图5为本实用新型具体实施方式三装置结构示意图；

图6为图5中C-C向视图；

图7为本实用新型具体实施方式四装置结构示意图。

附图中：10、硫磺收集器；11、真空泵；12、硫蒸汽入口；13、硫磺出口；14、余气出口；15、换热管；16、保温材料；17、硫蒸汽流道；18、换热介质流道；19、加热炉；20、温度调节器；21、排热风机；22、螺旋换热板；23、换热介质入口；24、换热介质出口；25、捕集器；26、第二硫磺收集器；27、制冷机；28、冷凝器；29、余气流道；30、余气入口；31、第二硫磺出口；32、废气出口；33、第二加热炉；34、换热套；35、通道；36、中空区；L1～L6、换热介质循环系统管线；L7～L8、冷凝介质循环系统管线；L9～L10、加热介质循环系统管线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式及实施例对本实用新型作进一步阐述，但本实用新型的保护范围包括但不限于此。

实施方式一：

如图1所示，硫蒸汽收集设备设有硫磺收集器10和真空泵11；硫磺收集器10具有硫蒸汽入口12、硫磺出口13和余气出口14；

硫磺收集器10内设有间壁，本实施方式中，间壁为换热管15，如图1和图2所示，换热管15将硫磺收集器10内空间分隔为换热管外侧的硫蒸汽流道17和换热管内侧的换热介质流道18；硫蒸汽流道17入口连通硫蒸汽入口12，出口连通硫磺出口13；硫蒸汽流道17通过余气出口14与真空泵11连通；

硫磺收集器10对应设置有加热炉19和温度调节器20，温度调节器20设有排热风机21，加热炉19、温度调节器20和换热介质流道18之间通过管线互相连通构成换热介质循环系统；本实施方式中，加热炉19为一个水蒸汽发生炉，以水蒸汽为换热介质将高温硫蒸汽换热为液态硫磺；具体实施时，加热炉19设有加热器来加热炉体内的水以产生连续的水蒸汽，加热炉19可以设置为密闭结构或者带有排气管结构，并设有压力控制器及安全阀，以控制产生的水蒸汽的压力，进而控制发生的水蒸汽的温度；水蒸汽通过管线L1从加热炉19引入温度调节器20，与管线L1连通的蒸汽出口设置在水面的上方，温度调节器20内可根据换热量需要设置多根换热管道，水蒸汽流经温度调节器20时，在排热风机21的作用下被低温空气带走热量而实现冷却；经温度调节器20调节温度后的水蒸汽，经管线L2通过换热介质入口23进入硫磺收集器10的换热介质流道18内，与硫蒸汽进行换热，将硫蒸汽换热液化为液态硫磺；在硫磺收集器10中换热后的水蒸汽通过换热介质出口24经管线L3返回加热炉19，与管线L3连通的蒸汽入口设置在水面的下方；这样，加热炉19、温度调节器20和换热介质流道18之间通过管线L1～L3互相连通，加热炉19产生的水蒸汽分别流经管线L1、温度调节器20、管线L2、换热介质入口23和硫磺收集器10，换热后的水蒸汽经换热介质出口24、管线L3返回加热炉19内，构成水蒸汽循环系统；

这样，硫磺收集器10、加热炉19、温度调节器20、排热风机21和真空泵11共同构成真空硫蒸汽收集结构，对水蒸汽的温度进行控制，使进入硫蒸汽流道17内的硫蒸汽与水蒸汽换热后形成流动性良好的液态硫磺，并通过硫磺出口13进行液态硫磺收集。

具体实施时，硫磺收集器10的壳体设置有保温层，以便与外界隔热，硫蒸汽入口12和硫磺出口13可以单独或同时设置保温结构，保温结构可以为设于硫蒸汽入口12或硫磺出口13内侧的保温材料，如保温岩棉，保温结构也可以为设于硫蒸汽入口12或硫磺出口13内侧的保温夹套，夹套内引入保温介质，如热的导热油，这样，高温硫蒸汽在通过硫蒸汽入口12时能保持温度相对恒定，避免硫蒸汽在进入硫磺收集器10之前因降温发生液化或凝固而堵塞管路，而液态硫磺在通过硫磺出口13排出时也能够保持温度相对恒定，可以避免液态硫磺流动性变差甚至凝固于硫磺出口13上而堵塞管路，从而影响硫蒸汽的正常连续收集；

关于温度调节器20、水蒸汽发生炉及保温结构的具体设置，以下实施方式类同，不再一一赘述。

采用图1所示的硫蒸汽收集设备来收集辉钼矿真空分解制备金属钼粉工艺中产生的高温硫蒸汽，收集流程如下：

向加热炉19中加水，开启加热炉19，不断产生达设定压力的水蒸汽，使加热炉19、温度调节器20及硫磺收集器10在相应管线L1、L2、L3上形成水蒸汽循环系统，使水蒸汽在加热炉19、温度调节器20和换热管15内侧的换热介质流道18构成的水蒸汽循环系统中不断流动；

启动真空泵11，在真空泵11的导流作用下，硫蒸汽不断自硫蒸汽入口12进入硫磺收集器10内，沿换热管15外侧的硫蒸汽流道17不断流动；

控制加热炉19对水蒸汽进行加热，控制温度调节器20的排热风机21对水蒸汽进行冷却，使水蒸汽与沿硫蒸汽流道17流动的硫蒸汽在硫磺收集器10内不断进行换热管换热，当进入硫磺收集器10的硫蒸汽温度上升或下降时，不断通过控制加热炉19及排热风机21的开闭操作，调整流经硫磺收集器10的水蒸汽的温度，使硫蒸汽换热后形成流动性良好的液态硫磺，并不断沿换热管15外侧流下；

不断沿换热管15外侧流下的液态硫磺，汇集于硫蒸汽流道17出口，从硫磺出口13排出收集；

收集硫蒸汽后的剩余气体自真空泵11排出。

实施方式二：

如图3所示，硫蒸汽收集设备设有硫磺收集器10、捕集器25和真空泵11；硫磺收集器10具有硫蒸汽入口12、硫磺出口13和余气出口14；具体实施时，硫磺收集器10壳体设置有可隔热的保温层，捕集器24设置成丝网结构，以截留气体中的硫磺或其他杂质颗粒，在硫磺出口13设有保温结构，保温结构具体为设于硫磺出口13内侧的保温材料16，使高温硫蒸汽在通过硫蒸汽入口12时能保持温度相对恒定，使液态硫磺保持良好流动性，利于排出收集；

硫磺收集器10内设有间壁，本实施方式中，间壁为螺旋换热板22，如图3和图4所示，螺旋换热板22将硫磺收集器10内空间分隔为螺旋换热板一侧的硫蒸汽流道17和螺旋换热板另一侧的换热介质流道18；硫蒸汽流道17入口连通硫蒸汽入口12，出口连通硫磺出口13；硫蒸汽流道17通过余气出口14依次连通捕集器25和真空泵11；

硫磺收集器10对应设置有加热炉19和温度调节器20，温度调节器20设有排热风机21，加热炉19、温度调节器20和换热介质流道18之间通过管线互相连通构成换热介质循环系统；本实施方式中，加热炉19为一个导热油加热炉，以导热油为换热介质将高温硫蒸汽换热为液态硫磺；具体实施时，加热炉19设有加热器来加热炉体内的导热油以产生设定温度的导热油；导热油经管线L4通过换热介质入口23引出加热炉19，进入硫磺收集器10的换热介质流道18内，与硫蒸汽进行换热，将硫蒸汽换热液化为液态硫磺；在硫磺收集器10中换热后的导热油通过换热介质出口24经管线L5进入温度调节器20，温度调节器20内设置有多根换热管道，导热油流经温度调节器20时，在排热风机21的作用下被低温空气带走热量而实现冷却；经温度调节器20调节温度后的导热油，经管线L6返回加热炉19，与管线L4连通的导热油出口、与管线L6连通的导热油入口均设置在油面的下方；这样，加热炉19、换热介质流道18和温度调节器20之间通过管线L4～L6互相连通，加热炉19引出的导热油分别流经管线L4、换热介质入口23、硫磺收集器10，换热后的导热油分别经换热介质出口24、管线L5、温度调节器20和管线L6返回加热炉19内，构成导热油循环系统；

关于导热油加热炉的具体结构设置，以下实施方式类同，不再一一赘述；

这样，硫磺收集器10、加热炉19、温度调节器20、排热风机21、捕集器25和真空泵11共同构成真空硫蒸汽收集结构，对导热油的温度进行控制，使进入硫蒸汽流道17内的硫蒸汽与导热油换热后形成流动性良好的液态硫磺，并通过硫磺出口13进行液态硫磺收集。

采用图3所示的硫蒸汽收集设备来收集辉钼矿真空分解制备金属钼粉工艺中产生的高温硫蒸汽，收集流程如下：

向加热炉19中加入导热油，开启加热炉19，不断产生达设定温度的导热油，使加热炉19、温度调节器20及硫磺收集器10在相应管线L4、L5、L6上形成导热油循环系统，使导热油在加热炉19、温度调节器20和换热介质流道18构成的导热油循环系统中不断流动；

启动真空泵11，在真空泵11的导流作用下，硫蒸汽不断自硫蒸汽入口12进入硫磺收集器10内，沿硫蒸汽流道17不断流动；

控制加热炉19对导热油进行加热，控制温度调节器20的排热风机21对导热油进行冷却，使导热油与沿硫蒸汽流道17流动的硫蒸汽在硫磺收集器10内不断进行螺旋换热板换热，当进入硫磺收集器10的硫蒸汽温度上升或下降时，不断通过控制加热炉19及排热风机21的开闭操作，调整流经硫磺收集器10的导热油的温度，使硫蒸汽换热后形成流动性良好的液态硫磺，并不断螺旋换热板22侧壁流下；

不断沿螺旋换热板22侧壁流下的液态硫磺，汇集于硫蒸汽流道17出口，从硫磺出口13排出收集；

收集硫蒸汽后的剩余气体经过捕集器25，截留去气体中颗粒后，自真空泵11排出。

实施方式三：

如图5所示，硫蒸汽收集设备设有硫磺收集器10、加热炉19、温度调节器20、第二硫磺收集器26、第三硫磺收集器（图中未示出）、制冷机27、冷凝器28、第二加热炉33和真空泵11；具体实施时，硫磺收集器10、第二硫磺收集器26和第三硫磺收集器壳体内均设置隔热的保温层；

硫磺收集器10具有硫蒸汽入口12、硫磺出口13和余气出口14；第二硫磺收集器26设有余气入口30、第二硫磺出口31和废气出口32；

硫磺收集器10内设有间壁，间壁为换热管15，换热管15将硫磺收集器10内空间分隔为换热管外侧的硫蒸汽流道17和换热管内侧的换热介质流道18；硫蒸汽流道17入口连通硫蒸汽入口12，出口连通硫磺出口13；硫蒸汽流道17通过余气出口14连通余气入口30；

温度调节器20对应设有排热风机21；加热炉19为一个水蒸汽发生炉，可产生连续的水蒸汽，水蒸汽通过管线L1从加热炉19引入温度调节器20，经温度调节器20调节温度后，由管线L2通过换热介质入口23进入硫磺收集器10的换热介质流道18内与硫蒸汽进行换热，换热后的水蒸汽通过换热介质出口24经管线L3返回加热炉19，这样，加热炉19、温度调节器20和换热介质流道18之间通过管线L1～L3互相连通构成水蒸汽循环系统；

第二硫磺收集器26内自上而下设置有两层以上的中空换热套34，如图5-6所示，相邻换热套具有沿第二硫磺收集器26内壁两端交错设置的通道35，换热套34外部空间构成余气流道29；如图5-6所示，换热套中空区36与冷凝器28通过管线L7、L8互相连通构成冷凝介质循环系统，具体实施时，冷凝器28中配备有冷凝剂如冷冻液，制冷机27和冷凝器28循环相连，制冷机27工作可使冷凝器28中的冷凝剂保持在低温水平如0℃，以便将进入第二硫磺收集器的硫蒸汽余气冷凝固化在余气流道29上；换热套中空区36与第二加热炉33通过管线L9、L10互相连通构成加热介质循环系统，具体实施时，第二加热炉33为一个导热油加热炉，导热油经管线L10引出第二加热炉33，在第二硫磺收集器26中换热后，通过管线L9返回第二加热炉33，以便将冷凝固化在余气流道29上的固态硫磺加热液化；余气流道29连通余气入口30，余气流道29出口连通第二硫磺出口31；余气流道29通过废气出口32与真空泵11连通；

第三硫磺收集器与第二硫磺收集器26结构相同可并联切换使用，第三硫磺收集器与第二硫磺收集器26共用冷凝器28和第二加热炉33；

这样，硫磺收集器10、加热炉19、温度调节器20、排热风机21构成一级真空硫蒸汽收集结构，对进入硫磺收集器10的硫蒸汽进行换热、液化和液态硫磺排出收集；第二硫磺收集器26、第三硫磺收集器、第二加热炉33、制冷机27、冷凝器28构成第二级真空硫蒸汽收集结构，对硫磺收集器10流出的余气先冷凝固化、再加热液化和液态硫磺排出收集，从而构成硫蒸汽依次沿硫蒸汽入口12、硫磺收集器10、余气出口14、余气入口30、第二硫磺收集器26或第三硫磺收集器、废气出口32和真空泵11流动的两级真空硫蒸汽收集结构，进行连续性两级硫蒸汽收集。

在本实施方式中，具体实施时，还可以用加热炉19代替第二加热炉33，省去第二加热炉33，这样与第二加热炉33连通的管线L10、L9可相应地接入加热炉19上，只要加热炉19的水蒸汽发生量足以支持各管线的蒸汽需要，这样可节省企业运行成本及设备占地；由于加热炉19主要用以供给水蒸汽循环系统进行换热，水蒸汽循环系统的稳定运行对硫磺收集器10内的一级硫蒸汽收集效率至关重要，加热介质循环系统管线L10和L9的启用，有可能造成水蒸汽循环系统的波动，从而影响水蒸汽与硫蒸汽在硫磺收集器10中的换热液化效果，导致真空一级硫蒸汽收集效率的下降，因此，在优化的实施方式中，最好分别单独设置加热炉19和第二加热炉33，使加热炉19只供给换热介质循环系统。

采用图5所示的硫蒸汽收集设备来收集某化工厂副产的高温硫蒸汽的流程如下：

向加热炉19中加水，开启加热炉19，不断产生达设定压力的水蒸汽，使加热炉19、温度调节器20及硫磺收集器10在相应管线L1、L2、L3上形成水蒸汽循环系统，使水蒸汽在加热炉19、温度调节器20和换热管15内侧的换热介质流道18构成的水蒸汽循环系统中不断流动；同时向第二加热炉33中加导热油，开启第二加热炉33，将导热油预热至设定温度，停止加热，备用；同时启动制冷机27和冷凝器28，打开管线L7、L8的相应控制阀，将第二硫磺收集器26的换热套34与冷凝器28连通，启动冷凝介质循环系统，使冷凝介质在换热套34与冷凝器28构成的冷凝介质循环系统中不断流动；

启动真空泵11，在真空泵11的导流作用下，硫蒸汽不断自硫蒸汽入口12进入硫磺收集器10内，沿换热管15外侧的硫蒸汽流道17不断流动；

使循环流动的水蒸汽与沿硫蒸汽流道17流动的硫蒸汽在硫磺收集器10内不断进行换热管换热，使硫蒸汽换热后形成流动性良好的液态硫磺，并不断沿换热管15外侧流下，汇集于硫蒸汽流道17出口，从硫磺出口13排出，实现一级真空硫蒸汽收集；控制加热炉19对水蒸汽进行加热，控制温度调节器20的排热风机21对水蒸汽进行冷却，当进入硫磺收集器10的硫蒸汽温度上升或下降时，不断通过控制加热炉19及排热风机21的开闭操作，调整流经硫磺收集器10的水蒸汽的温度，保证硫蒸汽始终能够换热为温度在液态硫温度区的液态硫磺；

收集硫蒸汽后的剩余气体在真空泵11的导流作用下，通过余气入口30进入第二硫磺收集器26换热套34外的余气流道29内，沿余气流道29不断流动；

控制制冷机27和冷凝器28对冷凝介质进行冷却，使流出冷凝器28的冷凝介质在第二硫磺收集器26内将剩余气体不断进行冷凝，剩余气体中携带的少量硫蒸汽在余气流道29上冷凝固化为固态硫磺；第二硫磺收集器26冷凝固化结束后，关闭管线L7、L8的相应控制阀，切断第二硫磺收集器26内换热套34与冷凝器28的连通，切换第三硫磺收集器继续进行上述冷凝固化；

打开管线L9、L10的相应控制阀，将换热套34与第二加热炉33连通，启动导热油循环系统，使导热油在换热套34与第二加热炉33构成的导热油循环系统中不断流动；控制第二加热炉33对导热油进行加热，使流出第二加热炉33的循环导热油将冷凝固化在第二硫磺收集器26余气流道29上的固态硫磺不断进行加热，将固态硫磺加热液化为液态硫磺，自第二硫磺出口31排出，实现第二级真空硫蒸汽收集；第二硫磺收集器26加热液化结束后，关闭管线L9、L10的相应控制阀，打开管线L7、L8的相应控制阀，重新启动第二硫磺收集器26进行冷凝固化，切换第三硫磺收集器进行加热液化，重复上述对剩余气体先冷凝固化、再加热液化和液体硫磺排出收集操作；

冷凝固化后的剩余气体经废气出口32自真空泵11排出。

    实施方式四：

如图7所示，硫蒸汽收集设备设有硫磺收集器10、加热炉19、温度调节器20、第二硫磺收集器26、第三硫磺收集器（图中未示出）、制冷机27、冷凝器28、第二加热炉33、捕集器25和真空泵11；

硫磺收集器10具有硫蒸汽入口12、硫磺出口13和余气出口14；第二硫磺收集器26设有余气入口30、第二硫磺出口31和废气出口32；

硫磺收集器10内设有间壁，间壁为螺旋换热板22，螺旋换热板22将硫磺收集器10内空间分隔为换热板一侧的硫蒸汽流道17和换热板另一侧的换热介质流道18；硫蒸汽流道17入口连通硫蒸汽入口12，出口连通硫磺出口13；硫蒸汽流道17通过余气出口14连通余气入口30；

温度调节器20对应设有排热风机21；加热炉19为一个导热油加热炉，导热油经管线L4通过换热介质入口23引出加热炉19，进入硫磺收集器10的换热介质流道18内，与硫蒸汽换热后，通过换热介质出口24经管线L5进入温度调节器20调节温度后，经管线L6返回加热炉19；这样，加热炉19、换热介质流道18和温度调节器20之间通过管线L4～L6互相连通构成导热油循环系统；

第二硫磺收集器26内设有换热管15，换热管外空间构成余气流道29；换热管内空间与冷凝器28通过管线L7、L8互相连通构成冷凝介质循环系统，具体实施时，冷凝器28中配备有冷凝剂如冷冻液，制冷机27和冷凝器28循环相连，制冷机27工作可使冷凝器28中的冷凝剂保持在低温水平，使进入第二硫磺收集器的硫蒸汽余气冷凝固化在余气流道29上；换热管内空间与第二加热炉33通过管线L9、L10互相连通构成加热介质循环系统，具体实施时，第二加热炉33为一个水蒸汽发生炉，水蒸汽经管线L9引出第二加热炉33，在第二硫磺收集器26中换热后，通过管线L10返回第二加热炉33，以便将冷凝固化在余气流道29上的固态硫磺加热液化；余气流道29连通余气入口30，余气流道29出口连通第二硫磺出口31；余气流道29通过废气出口32依次连通捕集器25和真空泵11；

第三硫磺收集器与第二硫磺收集器26结构相同可并联切换使用，第三硫磺收集器与第二硫磺收集器26共用冷凝器28和第二加热炉33；

这样，硫磺收集器10、加热炉19、温度调节器20、排热风机21构成一级真空硫蒸汽收集结构，对进入硫磺收集器10的硫蒸汽进行换热、液化和液态硫磺排出收集；第二硫磺收集器26、第三硫磺收集器、制冷机27、冷凝器28和第二加热炉33构成第二级真空硫蒸汽收集结构，对硫磺收集器10流出的余气先冷凝固化、再加热液化和液态硫磺排出收集，从而构成硫蒸汽依次沿硫蒸汽入口12、硫磺收集器10、余气出口14、余气入口30、第二硫磺收集器26或第三硫磺收集器、废气出口32、捕集器25和真空泵11流动的两级真空硫蒸汽收集结构，进行连续性两级硫蒸汽收集。

实施例1：

原料：硫蒸汽，580℃，来源为辉钼矿真空分解气体，纯度98%；

设备：硫磺收集器、第二硫磺收集器和第三硫磺收集器，三者均设有12根换热管；温度调节器，配备有排热风机；水蒸汽发生器，可产生压力0.1～0.3MPa的饱和水蒸汽；制冷机，冷凝器，可提供0℃以下的低温冷凝介质；导热油加热炉，可产生120℃以上的导热油；真空泵；储罐。

实施过程：

1、启动水蒸汽发生器，使水蒸汽发生器、温度调节器及硫磺收集器形成水蒸汽循环流动；同时启动导热油加热器，将导热油预热至130℃，备用；同时启动制冷机和冷凝器，使冷凝器和第二硫磺收集器形成冷凝介质循环，使第二硫磺收集器温度达0℃；

2、连通硫磺收集器、第二硫磺收集器，启动真空泵，硫蒸汽不断进入硫磺收集器、第二硫磺收集器内，液化的液态硫磺不断从硫磺收集器排出，进入储罐；固化的固态硫磺不断积聚在第二硫磺收集器内；

3、切换第三硫磺收集器与硫磺收集器连通，固化的固态硫磺不断积聚在第三硫磺收集器内；使导热油加热器和第二硫磺收集器形成导热油循环，液化的液态硫磺从第二硫磺收集器排出，进入储罐；

4、液化结束，停止导热油循环，切换第二硫磺收集器与硫磺收集器连通，使导热油加热器和第三硫磺收集器形成导热油循环，液化的液态硫磺从第三硫磺收集器排出，进入储罐；上述冷凝固化与加热液化在第二硫磺收集器和第三硫磺收集器之间交替进行。

实施结果：硫蒸汽收集率99.9%以上，从储罐中得到块状硫磺，纯度在95%以上，在真空泵气体出口处未检测到硫元素。

实践证明，本实用新型的硫蒸汽收集设备，能够实现硫蒸汽的高效收集，适合工业化大批量连续生产，既收集到高纯度的硫磺产品，降低了企业生产成本，又减少了污染排放。

需要说明的是：本说明书中所提及但未详述的设备均采用所述领域的现有设备，只要能实现本实用新型中所述的功能即可。

Claims (6)

1.一种硫蒸汽收集设备，设有硫磺收集器（10）和真空泵（11），所述硫磺收集器（10）具有硫蒸汽入口（12）、硫磺出口（13）和余气出口（14），其特征在于：

所述硫磺收集器（10）内设有间壁，所述间壁为换热板、螺旋换热板、换热管或换热蛇管中的一种或者其组合，所述间壁将硫磺收集器（10）内空间分隔为间壁一侧的硫蒸汽流道（17）和间壁另一侧的换热介质流道（18）；所述硫蒸汽流道（17）入口连通硫蒸汽入口（12），硫蒸汽流道（17）出口连通硫磺出口（13）；所述硫蒸汽流道（17）通过余气出口（14）与真空泵（11）连通；

所述硫磺收集器（10）对应设置有加热炉（19）和温度调节器（20），所述温度调节器（20）设置有排热风机（21）；

所述加热炉（19）、温度调节器（20）和换热介质流道（18）之间通过管线互相连通构成换热介质循环系统；所述硫磺收集器（10）、加热炉（19）、温度调节器（20）、排热风机（21）和真空泵（11）共同构成真空硫蒸汽收集结构。

2.根据权利要求1所述的硫蒸汽收集设备，其特征在于：在所述真空泵（11）前设有捕集器（25）。

3.根据权利要求1所述的硫蒸汽收集设备，其特征在于：所述硫蒸汽入口(12) 和/或硫磺出口（13）设有保温结构。

4.根据权利要求1所述的硫蒸汽收集设备，其特征在于：所述加热炉（19）为水蒸汽发生炉或导热油加热炉。

5.根据权利要求1所述的硫蒸汽收集设备，其特征在于：所述硫蒸汽收集设备还设有第二硫磺收集器（26）、与第二硫磺收集器（26）结构相同可并联切换的第三硫磺收集器、制冷机（27）和冷凝器（28），制冷机（27）和冷凝器（28）循环相连；所述第二硫磺收集器（26）设有余气入口（30）、第二硫磺出口（31）和废气出口（32）；

在第二硫磺收集器（26）内设有换热管（15），换热管外空间构成余气流道（29），换热管内空间与冷凝器（28）通过管线互相连通构成冷凝介质循环系统，换热管内空间与所述的加热炉（19）或者另设的第二加热炉（33）通过管线互相连通构成加热介质循环系统；或者在第二硫磺收集器（26）内自上而下设置有两层以上的中空换热套（34），相邻换热套具有沿第二硫磺收集器（26）内壁两端交错设置的通道（35），换热套（34）外部空间构成余气流道（29），换热套中空区（36）与冷凝器（28）通过管线互相连通构成冷凝介质循环系统，换热套中空区（36）与所述的加热炉（19）或者另设的第二加热炉（33）通过管线互相连通构成加热介质循环系统；

所述余气流道（29）通过余气入口（30）连通余气出口（14），余气流道（29）出口连通第二硫磺出口（31）；余气流道（29）通过废气出口（32）与真空泵（11）连通；

所述第二硫磺收集器（26）、第三硫磺收集器、加热炉（19）或者第二加热炉（33）、制冷机（27）和冷凝器（28）共同构成第二级真空硫蒸汽收集结构。

6.根据权利要求5所述的硫蒸汽收集设备，其特征在于：所述第二加热炉（33）为水蒸汽发生炉或导热油加热炉，所述换热管（15）内空间或者换热套中空区（36）与第二加热炉（33）通过管线互相连通构成水蒸汽循环系统或导热油循环系统。