一种硫磺气化工艺及装置的制作方法

1.本发明涉及化工橡胶技术领域，尤其涉及一种硫磺气化工艺及装置。


背景技术：

2.不溶性硫磺是一种橡胶工业的高级促进剂和硫磺交联剂，可以极大的改进胶料的性能，对于橡胶工业具有极大的作用。其中气化法是制备不溶性硫磺的主要方式，对于这种方式，传统方案中采用电加热对液态硫磺进行加热升温以实现硫磺气化，随着行业发展，市场需求量的增加，不溶性硫磺生产装置随之增大，传统的电加热已无法匹配生产，需要新的方式对硫磺进行升温气化。


技术实现要素：

3.为了克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种能够提高硫磺气化效率及产量的硫磺气化工艺及装置。
4.本发明公开了一种硫磺气化工艺，包括：第一温度下的液态硫磺自螺旋管式加热炉辐射段下部的介质入口进入辐射段中的螺旋管；控制螺旋管式加热炉辐射段的炉膛温度在第二温度，对所述螺旋管内的液态硫磺进行加热；气态硫磺自加热炉辐射段上部的介质出口以第三温度排出。
5.优选地，螺旋管式加热炉的对流段设置有余热锅炉；所述工艺还包括步骤：利用所述余热锅炉产生的过热蒸汽与进入加热炉辐射段之前的液态硫磺进行换热，将所述液态硫磺换热至第一温度。
6.优选地，所述第一温度为150~300℃；所述第二温度为600~900℃；所述第三温度为550~600℃。
7.优选地，所述气态硫磺的成分包括s2、s4、s6中的一种或多种；所述液态硫磺中还包括cs2。
8.本发明还公开了一种硫磺气化装置，包括：螺旋管式加热炉，所述螺旋管式加热炉的辐射段设置有螺旋管，所述螺旋管的介质入口位于辐射段下部，所述螺旋管的介质出口位于辐射段上部，所述辐射段底部中心设置有燃烧器；所述螺旋管式加热炉用于以第二温度对以自介质入口第一温度进入螺旋管的液态硫磺进行加热，使其以第三温度的气态硫磺的形式自介质出口排出。
9.优选地，所述硫磺气化装置还包括入口加热器，所述入口加热器用于对进入加热炉辐射段之前的液态硫磺进行加热。
10.优选地，所述螺旋管式加热炉的对流段设置有余热锅炉；所述入口加热器为气液换热器，所述气液换热器与所述余热锅炉连接，所述余热锅炉产生过热蒸汽通入所述气液换热器与进入加热炉辐射段之前的液态硫磺进行换热。
11.优选地，所述入口加热器为气液换热器，所述气液换热器与外部管网连接，来自外部管网的过热蒸汽通入所述气液换热器与进入加热炉辐射段之前的液态硫磺进行换热。
12.优选地，所述螺旋管式加热炉的辐射段为圆筒型或方箱型；所述燃烧器设置有至少一个，位于所述螺旋管在炉底投影的中心和/或两侧。
13.优选地，所述第一温度为150~300℃；所述第二温度为600~900℃；所述第三温度为550~600℃。
14.所述气态硫磺的成分包括s2、s4、s6中的一种或多种；所述液态硫磺中还包括cs2。
15.采用了上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下有益效果：1. 采用螺旋管式加热炉进行硫磺气化，可以得到较好的流型，实现良好的气化效果，提高硫磺气化效率，进而提高不溶性硫磺的产量；2. 对流段采用余热锅炉生产蒸汽回收加热炉高温烟气余热，提高加热炉热效率，节能效益明显；3. 利用入口加热器对原料进行预热，保持入口温度稳定，可以防止入口处由于散热或其他原因导致介质温度降低、凝固、堵塞管线，保证装置连续稳定运行。
附图说明
16.图1本发明一实施例中硫磺气化工艺的流程示意图；图2本发明一实施例中硫磺气化装置的结构示意图;图3为图2中硫磺气化装置的辐射段的横向剖面视图；图4本发明另一实施例中硫磺气化装置的辐射段的横向剖面视图；图5本发明另一实施例中硫磺气化装置的辐射段的横向剖面视图。
17.附图标记：100
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螺旋管式加热炉，110
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辐射段，111
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螺旋管，120
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对流段，121
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余热锅炉，130
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燃烧器，200
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入口加热器。
具体实施方式
18.以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。
19.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
20.在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包
含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
21.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
24.参见附图1，本发明一实施例中硫磺气化工艺的流程示意图，所述硫磺气化工艺基于如图2所示的硫磺气化装置。
25.所述硫磺气化装置包括螺旋管式加热炉100。所述螺旋管式加热炉100的辐射段110设置有螺旋管111，所述螺旋管111的介质入口位于辐射段110下部，所述螺旋管111的介质出口位于辐射段110上部，所述辐射段110底部中心设置有燃烧器130。参见附图3，在本实施例中，所述螺旋管式加热炉100的辐射段110为圆筒型，辐射段110底部中心设置有燃烧器130，燃烧器130位于所述螺旋管111在炉底投影的中心。参见附图4，在另一实施例中，所述螺旋管式加热炉100的辐射段110为圆筒型，辐射段110底部中心设置有燃烧器130，辐射段110底部靠近炉壁的位置还设置有一组（四个），炉底中心的燃烧器130和靠近炉壁的燃烧器130位于螺旋管111在炉底投影的两侧，以对炉管进行双面均匀加热。参见附图5，在另一实施例中，所述螺旋管式加热炉100的辐射段110为方箱型形，螺旋管111在炉底投影呈跑道形，螺旋管111在炉底投影的两侧均设置有燃烧器130，以对炉管进行双面均匀加热。
26.所述硫磺气化工艺包括：第一温度下的液态硫磺自螺旋管式加热炉100辐射段110下部的介质入口进入辐射段110中的螺旋管111。所述第一温度优选为150~300℃。
27.控制螺旋管式加热炉100辐射段110的炉膛温度在第二温度，对所述螺旋管111内的液态硫磺进行加热。其中，炉膛温度通过控制不同设置形式下的燃烧器130的燃烧来控制，所述第二温度优选为600~900℃。此时，液态硫磺(此时组分主要为s8)气化，硫磺大分子裂解成小分子。液态硫磺中可以包含二硫化碳（cs2）。
28.气态硫磺自加热炉辐射段110上部的介质出口以第三温度排出。即，硫磺气化后从辐射段110上部的介质出口以第三温度排出，所述第三温度优选为550~600℃。所述气态硫磺的成分包括s2、s4、s6中的一种或多种。优选地，为s2、s4、s6的混合物，以s2为主。
29.由于硫磺升温气化过程中，存在液态硫磺先升温，再气化的过程，液态升温时硫磺的粘性随着温度升高，粘度先增加后降低，故随着升温会出现粘滞现象。因此，加热炉辐射
管系采用螺旋管111，介质采用下进上出方式，从而可以降低压降并得到较好的流型。
30.优选地，所述硫磺气化装置还包括入口加热器200，所述入口加热器200用于对进入加热炉辐射段110之前的液态硫磺进行加热。在本实施例中，所述入口加热器200为气液换热器，所述螺旋管式加热炉100的对流段120设置有余热锅炉121，所述气液换热器与所述余热锅炉121连接，所述余热锅炉121产生过热蒸汽通入所述气液换热器与进入加热炉辐射段110之前的液态硫磺进行换热，以将140~150℃的液态硫磺加热至 150~300℃。优选地，余热锅炉121产生的蒸汽可以分成两部分，一部分用于通入气液换热器加热硫磺，另一部分并入系统管网。对流段采用余热锅炉生产蒸汽回收加热炉高温烟气余热，可以有效提高加热炉热效率，节能效益明显。在一些实施例中，余热锅炉121产生的过热蒸汽也可以用来为其它介质加热，例如通往燃烧器130的燃料气和/或助燃空气。即另设置一气液换热器，所述气液换热器与余热锅炉121和燃烧器130连接，余热锅炉121产生的过热蒸汽与通往燃烧器130的燃料气和/或助燃空气在该气液换热器处换热，以回收烟气余热来预热燃料气和/或助燃空气。
31.加热炉介质入口设置入口加热器，利用对流段自产的蒸汽对原料进行预热，保持入口温度稳定，一方面维持加热炉操作稳定，另一方面，防止入口处由于散热或其他原因导致介质温度降低、凝固，堵塞管线，影响装置连续运行。
32.在其它一些实施例中，所述入口加热器200为气液换热器，所述气液换热器与外部管网连接，来自外部管网的过热蒸汽通入所述气液换热器与进入加热炉辐射段110之前的液态硫磺进行换热。
33.在其它一些实施例中，所述入口加热器200也可以为电加热器或其它形式的加热器，用于将进入加热炉辐射段110之前的液态硫磺加热至第一温度。
34.应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非对本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。