一种水旋流器及硫磺造粒的方法与流程

本发明属于化工设备制造技术领域，具体的说，涉及一种水旋流器及硫磺造粒的方法。

背景技术：

单质硫俗称硫磺，为黄色晶体。斜方硫又叫菱形硫或α-硫，密度2.1g/cm³，熔点112.8℃，沸点445℃，质脆，不易传热导电，难溶于水。单斜硫又称β-硫，在95.5°以上时稳定，密度1.96g/cm³。斜方硫和单斜硫都是由环状分子组成，液态时为链状分子组成。

硫在工业上主要用于制硫酸、硫化橡胶、黑火药、火柴、硫化物等。农业上用作杀虫剂，如石灰硫磺合剂，还可用于医药，如硫磺软膏。硫以游离态和化合态存在于自然界中，化合态主要有硫化物和硫酸盐，可从天然气或石油炼制过程获得。工业获得的硫常以粉末等不规则固体形态存在。为了便于运输和使用，单质硫常常要制成颗粒状。

目前常用的硫磺造粒工艺主要有以下4种方法：

(1)回转钢带冷凝造粒：采用转动的钢带结合喷头和钢板冷却，可制得半圆形的硫磺颗粒。此过程通常的生产能力为5～6吨/小时，颗粒均匀。但由于半圆形的边角容易破碎，因此，在生产现场和气体输送过程容易产生粉尘，而且辅助设备大，占用面积大，产能受限。

(2)塔式空气冷却造粒：类似于尿素造粒，通过喷淋熔融硫磺与冷空气在塔内换热而获得硫磺颗粒，产能可达到20吨/小时以上，但投资高。

(3)转筒干法喷浆造粒：滚筒旋转抄起粉状硫磺与喷洒的熔融硫磺粘结滚动成球状，达到一定颗粒度后送经高压雾化水冷却带走热量。尾气水蒸气经过水洗后排空，水则经过冷却后回用。处理能力15吨/小时，由于旋转和熔融硫磺喷洒的协调性差，故颗粒大小不均。

(4)湿法冷却造粒：现有的湿法冷却造粒过程，主要由熔融硫磺分布器、水喷头和装有冷却水的桶体组成。此过程生产量的大小容易控制，但由于该过程成粒硫磺与水的流向相向而行，产量受到限制。或熔融硫磺在冷却前受到影响相互粘接，形成的颗粒大小不均。

技术实现要素：

为克服现有硫磺造粒技术方法的缺陷，本发明的第一个目的是提供一种用于硫磺造粒的水旋流器，具有结构简单、制造成本低、使用寿命长、能耗低的特点，熔融硫磺喷入水旋流器产生的旋流场中，可获得颗粒度为2～6mm的硫磺颗粒。

本发明的第二个方面是提供一种使用所述水旋流器进行硫磺造粒的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面提供了一种水旋流器，包括上筒体和下筒体，所述上筒体的下端与所述下筒体的上端固定连接，所述上筒体的上端外部设有绕所述上筒体一周的溢流槽，所述溢流槽的下部设有两个进水口，对称分布在所述上筒体上，所述上筒体的腔体内部设有滑动连接的流场调节器。

所述上筒体为上下开口、内部有中空腔体的圆柱形筒体。

所述下筒体为上下开口、内部有中空腔体的圆台结构。

所述上筒体的下端与所述下筒体的大口焊接成一体，所述上筒体的高度与所述下筒体的高度比为(0.1-3):1，所述下筒体的小口与下筒体的大口的直径比为(0.05-0.18):1，下筒体的小口为水旋流器的出口。

所述进水口为切向进水口，上端距所述上筒体的上端口的距离为100-300mm，所述进水口的外端纵向切面为矩形。

所述矩形的长宽比为(1-5):1。

所述流场调节器为截面形状为长方形的长条状装置，所述流场调节器的两端位于所述上筒体的内部筒壁上设置的竖向凹槽内滑动连接，所述流场调节器的长度与所述上筒体的直径相同或略小，所述流场调节器的宽度与所述上筒体的横截面直径比为(0.05-0.2):1，所述流场调节器横截面的长宽比为(1-5):1。

本发明的第二个方面提供了一种使用水旋流器进行硫磺造粒的方法，包括以下步骤：

熔融硫磺从水旋流器的上方把液滴硫磺射入旋流器内旋转的水中，水旋流器可驱动水旋转，射入的液滴硫磺在水流的作用下迅速分散并被冷却凝固成粒，颗粒硫磺在重力和旋流场的共同作用下迅速下沉并从旋流器下端出口与水一起排出，通过液固分离可获得固体颗粒硫磺。

所述固体颗粒硫磺的直径为2～6mm。

所述熔融硫磺的温度为120～140℃，进料流量为3000～20000kg/hr；喷头距离水旋流器的上筒体的上端口的高度为20～50cm，喷头孔径为2～5mm；水从水旋流器的两边对称进水口切向进入水旋流器中上筒体的腔体内，进水流量为45000～150000kg/hr。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明提供的一种用于硫磺造粒的水旋流器结构简单，制造方便，投资少，无旋转部件，无噪声，使用寿命长，节能，水形成旋流场，旋流场形态和速度可控，占地面积小，单位容器处理量大，旋流场下硫磺造粒效果好，无粉尘，能迅速冷却熔融硫磺液滴，形成各种粒径的硫磺颗粒，硫磺造粒效率高，能耗低。

本发明提供的水旋流器能实现熔融硫磺在水中的快速成粒，效率高，单位容器产量大。

附图说明

图1是实施例提供的水旋流器的整体结构的剖视图。

其中：1为溢流槽，2为进水口，3为上筒体，4为流场调节器，5为下筒体。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种水旋流器，如图1所示，图1是实施例提供的水旋流器的整体结构的剖视图，包括上筒体3和下筒体5，所述上筒体3的下端与所述下筒体5的上端固定连接，所述上筒体3的上端外部设有绕所述上筒体3一周的溢流槽1，所述溢流槽1的下部设有两个进水口2，对称分布在所述上筒体3上，所述上筒体3的腔体内部设有滑动连接的流场调节器4。溢流槽绕上筒体3一圈形成环形，接收上筒体3上端口溢出的水。

所述上筒体3为上下开口、内部有中空腔体的圆柱形筒体。

所述下筒体5为上下开口、内部有中空腔体的圆台结构。

所述上筒体3的下端与所述下筒体5的大口焊接成一体，所述上筒体3的高度与所述下筒体5的高度比为(0.1-3):1，所述下筒体5的小口与下筒体5的大口的直径比为(0.05-0.18):1，下筒体5的小口为水旋流器的出口。

所述进水口2为切向进水口，上端距所述上筒体3的上端口的距离为100-300mm，所述进水口2的外端纵向切面为矩形，所述矩形的长宽比为(1-5):1。进水口2为切向进水口，确保水切向进入。

所述流场调节器4为截面形状为长方形的长条状装置，所述流场调节器4的两端位于所述上筒体3的内部筒壁上设置的竖向凹槽内滑动连接，所述流场调节器4的长度与所述上筒体3的直径相同或略小(0.1-1mm)，所述流场调节器4的宽度与所述上筒体3的横截面直径比为(0.05-0.2):1，所述流场调节器4横截面的长宽比为(1-5):1。所述流场调节器4使用时固定，水流场调节器4可沿上筒体3内部筒壁上下移动调节水流场和流速，依据本发明水旋流器的结构，水通过切向进水口2进入旋流器，经过出水口(下筒体5的小口)流出，水在进出过程中形成旋流场。本发明依据水旋流器的结构，使水通过进出口时形成旋流场，成滴的熔融硫磺在重力作用下下落接触到旋转的水后迅速被冷却凝固成颗粒。旋转的水可使硫磺迅速分散和冷却，硫磺的重力以及旋转水的抽力可使硫磺颗粒迅速下沉至旋流器出口与水一起排出，这样能使整个过程连续操作。除了用于硫磺造粒外，还包括石蜡、塑料等的造粒或颗粒形成。

实施例2

一种使用水旋流器进行硫磺造粒的方法，包括以下步骤：

熔融硫磺通过输送泵送至喷头，从水旋流器的上方把液滴硫磺射入旋流器内旋转的水中，水旋流器可驱动水旋转。射入的液滴硫磺在水流的作用下迅速分散并被冷却凝固成粒，颗粒硫磺在重力和旋流场的共同作用下迅速下沉并从旋流器下端出口与水一起排出，通过液固分离可获得固体颗粒硫磺。旋转水的流型和转速由水流量、出口孔径和流场调节器调节。旋流器中水的温度可通过进水温度、水流量和熔融硫磺处理量进行平衡。硫磺颗粒的大小可通过喷头的孔径调节。

本实施例所用的水旋流器，上筒体3的高度与下筒体5的高度比为3:1，下筒体5的小口与下筒体5的大口的直径比为0.05:1，进水口2的外端纵向切面为矩形，矩形的长宽比为1:1，流场调节器4的宽度与上筒体3的横截面直径比为0.1:1，流场调节器4横截面的长宽比为1:1。

在上述流程下，进料熔融硫磺温度为140℃，进料流量为3000kg/hr；喷头距离水旋流器的上筒体3的上端口的高度为30cm，喷头孔径为2.0mm；水从水旋流器的两边对称进水口2切向进入水旋流器中上筒体3的腔体内，进水流量为55000kg/hr，出水口(下筒体5的小口)直径与水旋流器中上筒体3的直径比为0.05:1，水旋流器内水面高度通过溢流的方式恒定。操作连续进行，可获得直径为2～5mm的球形硫磺颗粒。

实施例3

一种使用水旋流器进行硫磺造粒的方法，包括以下步骤：

熔融硫磺通过输送泵送至喷头，从水旋流器的上方把液滴硫磺射入旋流器内旋转的水中，水旋流器可驱动水旋转。射入的液滴硫磺在水流的作用下迅速分散并被冷却凝固成粒，颗粒硫磺在重力和旋流场的共同作用下迅速下沉并从旋流器下端出口与水一起排出，通过液固分离可获得固体颗粒硫磺。旋转水的流型和转速由水流量、出口孔径和流场调节器调节。旋流器中水的温度可通过进水温度、水流量和熔融硫磺处理量进行平衡。硫磺颗粒的大小可通过喷头的孔径调节。

本实施例所用的水旋流器，上筒体3的高度与下筒体5的高度比为1:1，下筒体5的小口与下筒体5的大口的直径比为0.05:1，进水口2的外端纵向切面为矩形，矩形的长宽比为3:1，流场调节器4的宽度与上筒体3的横截面直径比为0.2:1，流场调节器4横截面的长宽比为3:1。

在上述流程下，进料熔融硫磺温度为140℃，进料流量为6000kg/hr；喷头距离水旋流器的上筒体3的上端口的高度为40cm，喷头孔径为2.8mm；水从水旋流器的两边对称进水口2切向进入水旋流器中上筒体3的腔体内，进水流量为75000kg/hr，出水口(下筒体5的小口)直径与水旋流器中上筒体3的直径比为0.05:1，水旋流器内水面高度通过溢流的方式恒定。操作连续进行，可获得直径为3～6mm的球形硫磺颗粒。

实施例4

一种使用水旋流器进行硫磺造粒的方法，包括以下步骤：

熔融硫磺通过输送泵送至喷头，从水旋流器的上方把液滴硫磺射入旋流器内旋转的水中，水旋流器可驱动水旋转。射入的液滴硫磺在水流的作用下迅速分散并被冷却凝固成粒，颗粒硫磺在重力和旋流场的共同作用下迅速下沉并从旋流器下端出口与水一起排出，通过液固分离可获得固体颗粒硫磺。旋转水的流型和转速由水流量、出口孔径和流场调节器调节。旋流器中水的温度可通过进水温度、水流量和熔融硫磺处理量进行平衡。硫磺颗粒的大小可通过喷头的孔径调节。

本实施例所用的水旋流器，上筒体3的高度与下筒体5的高度比为2:1，下筒体5的小口与下筒体5的大口的直径比为0.09:1，进水口2的外端纵向切面为矩形，矩形的长宽比为5:1，流场调节器4的宽度与上筒体3的横截面直径比为0.05:1，流场调节器4横截面的长宽比为5:1。

在上述流程下，进料熔融硫磺温度为140℃，进料流量为20000kg/hr；喷头距离水旋流器的上筒体3的上端口的高度为50cm，喷头孔径为4.5mm；水从水旋流器的两边对称进水口2切向进入水旋流器中上筒体3的腔体内，进水流量为150000kg/hr，出水口(下筒体5的小口)直径与水旋流器中上筒体3的直径比为0.09:1，水旋流器内水面高度通过溢流的方式恒定。操作连续进行，可获得直径为4～6mm的球形硫磺颗粒。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。