专利名称：一种热管式快速熔硫槽及其专用热管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热管式快速熔硫槽及其专用热管。
背景技术：
目前的熔硫装置主要传热元件为蛇管，主要由蛇管和搅拌器构成。其入口处设计蒸汽温度为169°C，而158°C 169°C之间的液硫粘度急剧变大，粘度由0. 006745Pas陡升为16. 9670I^S，传热系数较小；蛇管内传热因饱和蒸汽的流动和冷凝造成阻力降很大，整个蛇管换热的管壁温差梯度较大，接近蛇管出口一段的换热器与容器内液硫温度140°C的温差又很小，传热速率就很小；真正传热较好的只有中间的一小部分管段，导致总传热系数较小。进入蛇管换热器的热量大，但有效的传输热量不够大。另一方面，蛇管换热器中的管较长，焊接点较多，其寿命取决于每一个焊接点和蛇管的质量，以及每年停车检修难度大， 一般的设计寿命是8年，实际1年左右就由于机械损伤穿孔漏气而失效，使用寿命短。液体硫磺的粘度随温度变化有一独特的性质硫磺从固体熔化成液态后，温度再升高，从115. 206°C升到155°C，它的粘度由0. 01260Pas降到0. 00650Pas。但从155°C再往上升，它的粘度不降低，反而缓慢上升；到158°C时粘度为0. 006745I^S，从158°C以后再升温，液硫的粘度突然陡升，到160°C时为2. 6680I^S，到165°C时为16. 9670Pas, 165°C粘度是 158°C粘度的2515倍。粘度的第一个拐点最低位155°C。如图4和图5。因此，有必要研发一种能够传输出大量热量、且传热强度高的热管来替代蛇管用于快速熔硫。
发明内容
本发明的目的是提供一种热管式快速熔硫槽及其专用热管。本发明提供的一种热管，包括热管壳体和分别设在该热管壳体的两端的有孔封头和无孔封头；所述热管的材质为碳钢；所述热管内工质为三次蒸馏水；所述热管内的压力为 6620Pa 7778Pa。上述的热管中，所述三次蒸馏水的量可为所述热管容积的20% -30%。上述的热管中，所述热管的材质和其使用工质的选择是根据液硫在115°C 158°C之间粘度随温度变化的特性而得出的；所述热管的材质和其使用工质的相容性保证所述热管的寿命至少为15年。所述热管的质量同时满足如下要求(1)所述热管外壁无损伤和缺陷，所述有孔封头和无孔封头质量良好；(2)启动点检测将所述热管1/3高度位置在温度< 60°C的恒温水槽中，用红外线测温仪密切注意上端温度，有一突变温度点，此温度在38°C 42°C即为合格热管；⑶等温性检测用红外线测温仪在距上端IOOmm处和距此点向下IOOOmm处， 两点间距Im温度小于1°C即为合格。本发明提供了上述热管的制作方法，包括如下步骤(1)在车床上切碳钢管并车制焊接坡口 ；
(2)用圆钢在车床上加工封头，有孔封头和无孔封头数量各半；(3)用表压为^gf/cm2的蒸汽清洗管内油污及杂质aiiin ；(4)焊接封头；(5)灌注三次蒸馏水，所述三次蒸馏水的灌注量为所述热管的容积的20% -30% ；(6)用加热排气置换法将所述热管内的压力控制为6620 7778 即可。上述的制作方法中，所述加热排气置换法包括如下步骤将灌注所述三次蒸馏水的所述热管置于水槽中，所述热管置于所述水槽中的水中的长度为所述热管的灌注三次蒸馏水的长度；然后从所述有孔封头向所述热管中灌注三次蒸馏水，其灌注量为所述热管中三次蒸馏水的高度的5% -10% ；再用两支1#气焊喷枪烤所述热管置于所述水槽中的水上的部分，待热管紫红、约700°C时，从封头的小空中有蒸汽排出，加热5min后，待小孔中蒸汽渐小时，用电焊点焊，将封头焊死即得所述热管。本发明提供了一种热管式快速熔硫槽包括夹套式熔硫槽和与之相配合的槽盖；所述槽盖上设有搅拌器、硫磺加入口和水蒸汽出口 ；所述熔硫槽包括台体段和设置所述台体段的大口径端的柱体段，所述柱体段为所述熔硫槽的开口端；所述熔硫槽的壁上设有若干根热管，所述若干根热管之间设有间距；每根所述热管与所述熔硫槽的夹套的两壁均为密封固定连接；所述若干根热管设于所述腔体内的部分与水平面之间设有夹角，所述若干根热管设于所述夹套内的部分与所述柱体段的柱面和所述台体段的台面垂直；所述若干根热管与所述搅拌器的搅拌桨之间设有间距；每根热管设于所述熔硫槽的夹套内的长度与设于所述熔硫槽的腔体内的长度的比值为1.0 O. 0-5. 0)；所述台体段的下部设有至少一个冷凝水出口 ；所述柱体段的上部设有液硫出口；所述熔硫槽的夹套的端部设有若干个蒸汽入口，若干个所述蒸汽入口之间等距分布。上述的热管式快速熔硫槽中，所述搅拌器设于所述槽盖的中心处；所述搅拌器包
括4层垂直搅拌桨；所述搅拌桨之间的间距相等；所述搅拌器对液硫与所述热管槽体之间
的强制循环对流传热的传热速率起着关键的作用，在所述熔硫槽的直径确定后，所述搅拌
器的搅拌雷诺指数要尽量大，即
权利要求
1.一种热管，包括热管壳体和分别设在该热管壳体的两端的有孔封头和无孔封头；其特征在于所述热管的材质为碳钢；所述热管内工质为三次蒸馏水；所述热管内的压力为 6620Pa 7778Pa。
2.根据权利要求1所述的热管，其特征在于所述三次蒸馏水的量为所述热管容积的 20% -30%。
3.权利要求1或2所述热管的制作方法，包括如下步骤(1)在车床上切碳钢管并车制焊接坡口；(2)用圆钢在车床上加工封头，有孔封头和无孔封头数量各半；(3)用表压为^gf/cm2的蒸汽清洗管内油污及杂质aiiin；(4)焊接封头；(5)灌注三次蒸馏水，所述三次蒸馏水的灌注量为所述热管的容积的20%-30% ；(6)用加热排气置换法将所述热管内的压力控制为6620 7778 即可。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述加热排气置换法包括如下步骤将灌注所述三次蒸馏水的所述热管置于水槽中，所述热管置于所述水槽中的水中的长度为所述热管的灌注三次蒸馏水的长度；然后从所述有孔封头向所述热管中灌注三次蒸馏水，其灌注量为所述热管中三次蒸馏水的高度的5%-10%;加热所述热管置于所述水槽中的水上的部分至700°C，加热5分钟后，将所述热管的有孔封头焊死即得所述热管。
5.一种热管式快速熔硫槽，其特征在于所述热管式快速熔硫槽包括夹套式熔硫槽和与之相配合的槽盖；所述槽盖上设有搅拌器和硫磺加入口 ；所述熔硫槽包括台体段和设于所述台体段的大口径端的柱体段，所述柱体段为所述熔硫槽的开口端；所述熔硫槽的壁上设有若干根权利要求1或2所述的热管，所述若干根热管之间设有间距；每根所述热管与所述熔硫槽的夹套的两壁均为密封固定连接；所述若干根热管设于所述腔体内的部分与水平面之间设有夹角，所述若干根热管设于所述夹套内的部分与所述柱体段的柱面和所述台体段的台面垂直；所述若干根热管与所述搅拌器的搅拌桨之间设有间距；每根所述热管设于所述熔硫槽的夹套内的长度与设于所述熔硫槽的腔体内的长度的比值为1 O. 0-5.0); 所述台体段的下部设有至少一个冷凝水出口 ；所述柱体段的上部设有液硫出口 ；所述熔硫槽的夹套的上端部设有若干个蒸汽入口，所述若干个蒸汽入口之间设有间距。
6.根据权利要求5所述的热管式快速熔硫槽，其特征在于所述搅拌器包括4层垂直搅拌桨；所述搅拌桨之间的间距相等；所述搅拌器设于所述槽盖的中心处。
7.根据权利要求5或6所述的热管式快速熔硫槽，其特征在于所述台体段为圆台体， 所述柱体段为圆柱体；设于所述柱体段上的若干根所述热管之间的间距相等；设于所述台体段上的若干根所述热管之间的间距相等；设于所述熔硫槽的底部的若干根所述热管之间的间距相等。
8.根据权利要求5-7中任一所述的热管式快速熔硫槽，其特征在于所述熔硫槽的夹套的端部设有6个沿所述熔硫槽的周向方向均勻分布的蒸汽入口 ；所述台体段的下部设有两个对称分布的冷凝水出口 ；所述熔硫槽的底部设有清理口和排污阀；所述柱体段上设有人孔。
9.根据权利要求5-8中任一所述的热管式快速熔硫槽，其特征在于设于所述柱体段的所述若干根热管的熔硫槽的腔体内的部分与水平面成45°角；设于所述台体段的所述若干根热管与所述台体段的外形素线成90°角；设于所述熔硫槽的底部的所述若干根热管与水平面成90°角。
10.权利要求5-9中任一所述热管式快速熔硫槽的使用方法，包括如下步骤将绝压 0. 6MPa、温度155°C _158°C的饱和水蒸汽从所述蒸汽进口进入至所述熔硫槽的夹套内；同时启动所述搅拌器；所述饱和蒸汽在所述熔硫槽的夹套内进行冷凝，则所述热管中的三次蒸馏水发生相变将热量传递给待加热的硫，从而得到液硫。
全文摘要
本发明公开了一种热管式快速熔硫槽及其专用热管。所述热管式快速熔硫槽包括夹套式熔硫槽和与之相配合的槽盖；所述槽盖上设有搅拌器和硫磺加入口；所述熔硫槽包括台体段和设于所述台体段的大口径端的柱体段，所述柱体段为所述熔硫槽的开口端；所述熔硫槽的壁上设有若干根热管，每根所述热管与所述熔硫槽的夹套的两壁均为密封固定连接；所述若干根热管冷凝段与水平面之间设有夹角；所述台体段的下部设有至少一个冷凝水出口；所述柱体段的上部设有液硫出口；所述熔硫槽的夹套的上端部设有若干个蒸汽入口，所述若干个蒸汽入口之间设有间距。
文档编号C01B17/02GK102285646SQ201110163469
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者刘三强, 姜振胜, 孙立田, 徐志强, 王维民, 田文峰, 胡高峰 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油化学股份有限公司, 湖北大峪口化工有限责任公司